JP5741372B2 - Walking support device and control method thereof - Google Patents

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JP5741372B2 JP2011234119A JP2011234119A JP5741372B2 JP 5741372 B2 JP5741372 B2 JP 5741372B2 JP 2011234119 A JP2011234119 A JP 2011234119A JP 2011234119 A JP2011234119 A JP 2011234119A JP 5741372 B2 JP5741372 B2 JP 5741372B2
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Description

本発明は、歩行支援装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a walking support device and a control method thereof.

近年、歩行支援装置は、例えば腿部に麻痺症状等の障害が残る患者のリハビリ訓練に用いられ、当該腿部に装着される。腿部の麻痺症状により、患者は腿部の接地状況や膝の曲がり具合などを認知する機能が低下している。   In recent years, the walking support device is used for rehabilitation training of a patient in which a disorder such as a paralysis symptom remains on the thigh, and is attached to the thigh. Due to the paralysis of the thigh, the patient's ability to recognize the ground contact status of the thigh and the knee bend is reduced.

歩行時に積極的に膝の曲げ伸ばしを支援する歩行支援装置は、着地タイミングが早い場合には、膝が曲がった状態で着地することになる。膝が曲がった状態で着地してしまうと、患者(使用者)を支えるだけの十分なトルクを出力できないことで、使用者の体重が歩行支援装置に作用したとき、当該歩行支援装置の関節部が屈曲し、使用者が姿勢を崩す可能性がある。   A walking support apparatus that actively supports bending and stretching of a knee during walking will land with the knee bent when the landing timing is early. When landing with the knee bent, it is impossible to output enough torque to support the patient (user), and when the weight of the user acts on the walking support device, the joint part of the walking support device May be bent and the user may lose his posture.

ところで、特許文献1には、予め用意された多関節ロボットの運動方程式に、一つの特定関節の角度を除いて他の関節角にセンサの検出関節角を代入して特定関節の推定関節角を算出し、特定関節の算出関節角と検出関節角の角度差が予め定められた許容範囲から外れている場合に、特定関節のフィードバック制御が異常であると判定する技術が開示されている。   By the way, in Patent Document 1, an estimated joint angle of a specific joint is obtained by substituting the detected joint angle of a sensor into another joint angle except for the angle of one specific joint in the motion equation of the articulated robot prepared in advance. A technique for calculating and determining that the feedback control of a specific joint is abnormal when the angle difference between the calculated joint angle of the specific joint and the detected joint angle is out of a predetermined allowable range is disclosed.

特開2011−73127号公報JP 2011-73127 A

特許文献1の技術は、多関節ロボットの異常を検出することができるが、使用者の歩容の異常を検出することができない。   Although the technique of patent document 1 can detect abnormality of an articulated robot, it cannot detect abnormality of a user's gait.

本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、使用者の歩容の異常を検出することができる歩行支援装置及びその制御方法を提供することである。   An object of the present invention is to solve such a problem, and is to provide a walking support device capable of detecting an abnormality of a user's gait and a control method thereof.

本発明の一形態に係る歩行支援装置は、使用者の腿部に装着され、前記使用者の歩行を支援する歩行支援装置であって、前記使用者の歩行状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて算出した、遊脚動作時間と遊脚完了予測時間とに基づいて、前記使用者の歩容が正常か否かを判定する歩容判定手段と、を備える。   A walking support device according to an aspect of the present invention is a walking support device that is attached to a user's thigh and supports the user's walking, the detection unit detecting the walking state of the user, Gait determination means for determining whether or not the user's gait is normal based on the free leg motion time and the free leg completion prediction time calculated based on the detection result of the detection means.

上記歩行支援装置において、前記使用者の上腿部に固定される第1のリンクと、前記第1のリンクに回転可能に連結され、前記使用者の下腿部に固定される第2のリンクと、前記第1のリンクに対して相対的に前記第2のリンクを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、をさらに備え、前記検出手段は、前記第1のリンクに対する前記第2のリンクの回転角度を検出する第1の検出手段と、前記使用者の足裏に作用する荷重を検出する第2の検出手段と、を備え、前記歩容判定手段は、前記第1又は第2の検出手段の検出結果に基づいて前記遊脚完了予測時間を算出する予測時間算出手段と、前記第1又は第2の検出手段の検出結果に基づいて遊脚動作時間を算出する動作時間算出手段と、前記遊脚完了予測時間と、前記遊脚動作時間と、を比較し、比較結果に基づいて前記使用者の歩容が正常か否かを判定する状態判定手段と、を備えること、が好ましい。   In the above walking support device, a first link fixed to the user's upper leg, and a second link rotatably connected to the first link and fixed to the user's lower leg. And a drive means for driving the second link relative to the first link; and a control means for controlling the drive means, wherein the detection means is for the first link. First detection means for detecting a rotation angle of the second link, and second detection means for detecting a load acting on the sole of the user, wherein the gait determination means includes the first gait determination means, Predicted time calculating means for calculating the free leg completion predicted time based on the detection result of the first or second detecting means; and calculating the free leg movement time based on the detection result of the first or second detecting means. An operation time calculation means; the free leg completion prediction time; and Comparing the leg operation time, and that and a state determining means for determining whether the normal gait of the user based on the comparison result, is preferred.

上記歩行支援装置において、前記状態判定手段は、前記遊脚動作時間と前記遊脚完了予測時間との差が0以下であると、前記制御手段を制御して前記使用者の膝が伸展するように前記駆動手段を動作させること、が好ましい。   In the walking support device, the state determination unit controls the control unit to extend the user's knee when the difference between the free leg movement time and the free leg completion prediction time is 0 or less. It is preferable to operate the driving means.

上記歩行支援装置において、前記状態判定手段は、前記遊脚動作時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が閾値より大きいと、前記制御手段を制御して、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させること、が好ましい。   In the walking assist device, the state determination unit controls the control unit to control the drive shaft of the drive unit when an absolute value of a difference between the free leg movement time and the free leg completion predicted time is larger than a threshold value. It is preferable to operate the driving means so that a driving force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction is expressed in the extending direction.

上記歩行支援装置において、前記使用者に注意を喚起する注意喚起手段をさらに備え、前記歩容判定手段は、前記遊脚動作時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が閾値より大きいと、前記使用者に注意を喚起するように前記注意喚起手段を制御すること、が好ましい。   The walking support apparatus further includes a warning means for calling attention to the user, and the gait determination means has an absolute value of a difference between the free leg movement time and the free leg completion predicted time larger than a threshold value. It is preferable to control the alerting means so as to alert the user.

上記歩行支援装置において、前記検出手段の検出結果に基づいて前記使用者に装着されている側の腿部が遊脚か否かを判定する歩行モード判定手段をさらに備えること、が好ましい。   Preferably, the walking support device further includes a walking mode determination unit that determines whether or not the thigh on the side worn by the user is a free leg based on a detection result of the detection unit.

本発明の一形態に係る歩行支援装置の制御方法は、使用者の腿部に装着され、前記使用者の歩行を支援する歩行支援装置の制御方法であって、以前に取得した前記使用者の歩行状態に基づいて、遊脚完了予測時間を算出する工程と、歩行中の前記使用者の歩行状態に基づいて、遊脚動作時間を算出する工程と、前記遊脚完了予測時間と、前記遊脚動作時間と、を比較し、比較結果に基づいて前記使用者の歩容が正常か否かを判定する工程と、前記使用者の歩容が正常か否かの判定結果に基づいて、前記歩行支援装置の駆動手段を制御する工程と、を備える。   A control method of a walking support device according to an aspect of the present invention is a control method of a walking support device that is attached to a user's thigh and supports the user's walking, the user's previously acquired A step of calculating a predicted free leg completion time based on the walking state, a step of calculating a free leg movement time based on the walking state of the user during walking, the predicted free leg completion time, Comparing the leg movement time, and determining whether or not the user's gait is normal based on the comparison result, and based on the determination result whether or not the user's gait is normal, And a step of controlling the driving means of the walking support device.

上記歩行支援装置の制御方法において、前記遊脚動作時間と前記遊脚完了予測時間との差が0以下であると、前記使用者の膝が伸展するように前記駆動手段を動作させること、が好ましい。   In the control method of the walking support device, the driving means is operated so that the user's knee extends when the difference between the free leg movement time and the free leg completion prediction time is 0 or less. preferable.

上記歩行支援装置の制御方法において、前記遊脚動作時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が閾値より大きいと、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させること、が好ましい。   In the control method of the walking support device, when the absolute value of the difference between the free leg movement time and the free leg completion prediction time is greater than a threshold value, the driving force proportional to the rotational angular velocity of the drive shaft in the bending direction It is preferable to operate the driving means so that is expressed in the extending direction.

上記歩行支援装置の制御方法において、前記遊脚動作時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が閾値より大きいと、前記使用者に注意を喚起するように注意喚起手段を制御すること、が好ましい。   In the control method of the walking support device, controlling the alerting means so as to alert the user when the absolute value of the difference between the swinging leg movement time and the predicted swinging leg completion time is greater than a threshold value. Are preferred.

上記歩行支援装置の制御方法において、前記使用者に装着されている側の腿部が遊脚か否かを判定する工程をさらに備えること、が好ましい。   In the control method of the walking support device, it is preferable to further include a step of determining whether or not the thigh on the side worn by the user is a free leg.

以上、説明したように、本発明によると、使用者の歩容の異常を検出することができる歩行支援装置及びその制御方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a walking support device capable of detecting an abnormality in a user's gait and a control method thereof.

本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the usage type of the walking assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す正面図である。It is a front view which shows roughly the usage pattern of the walking assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す側面図である。It is a side view which shows roughly the usage pattern of the walk assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置における、制御系の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of the control system in the walking support device according to the embodiment of the present invention. 歩容判定部の構成ブロック図である。It is a block diagram of the gait determination unit. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の制御方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the control method of the walk assistance device concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の制御方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the control method of the walk assistance device concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の制御方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the control method of the walk assistance device concerning an embodiment of the invention. 膝伸展制御のフローチャート図である。It is a flowchart figure of knee extension control. (a)は駆動モータの指令トルクと駆動軸の回転角速度との関係を示す図である。(b)は駆動モータの指令トルクが印加される様子を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the command torque of a drive motor, and the rotational angular velocity of a drive shaft. (B) is a figure which shows a mode that the command torque of a drive motor is applied. 使用者の膝が固定されない構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure by which a user's knee is not fixed.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

本実施の形態の歩行支援装置は、図1乃至図3に示すように、例えば使用者の腿部に装着され、使用者の歩行を支援するために好適に用いられる。この歩行支援装置1は、図1乃至図4に示すように、第1のリンク2、第2のリンク3、足裏載置部4、膝装着部5、駆動部6、検出部7、腰装着部8、処理部9、注意喚起部10を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the walking support device according to the present embodiment is worn on, for example, a user's thigh and is preferably used to support the user's walking. As shown in FIGS. 1 to 4, the walking support device 1 includes a first link 2, a second link 3, a foot placement unit 4, a knee mounting unit 5, a drive unit 6, a detection unit 7, a waist, The mounting part 8, the process part 9, and the alerting part 10 are provided.

第1のリンク2は、使用者の上腿部の側部に配置される。本実施の形態の第1のリンク2は、使用者の上腿部の左右両側部にそれぞれ配置される。第1のリンク2の上端部は、上腿保持部11の側部に連結されている。第1のリンク2の下端部は、第2のリンク3に回転可能に連結されている。   The first link 2 is disposed on the side of the user's upper thigh. The first links 2 of the present embodiment are respectively disposed on the left and right sides of the user's upper thigh. The upper end portion of the first link 2 is connected to the side portion of the upper leg holding portion 11. The lower end portion of the first link 2 is rotatably connected to the second link 3.

ここで、上腿保持部11は、板状部材であって、使用者の上腿部の外周形状に倣うように湾曲した形状とされている。当該湾曲した面の内側面を使用者の上腿部に接触させる。ここで、当該内側面にはスポンジ等の緩衝部材が設けられていることが好ましい。   Here, the upper thigh holding part 11 is a plate-like member, and has a curved shape so as to follow the outer peripheral shape of the user's upper thigh. The inner surface of the curved surface is brought into contact with the user's upper leg. Here, it is preferable that a buffer member such as a sponge is provided on the inner surface.

第2のリンク3は、使用者の下腿部における脛部分の側部に配置される。本実施の形態の第2のリンク3は、使用者の脛部分の左右両側部にそれぞれ配置される。第2のリンク3の上端部は、第1のリンク2の下端部に回転可能に連結されている。第2のリンク3の下端部は、足裏載置部4に回転可能に連結されている。   The 2nd link 3 is arrange | positioned at the side part of the shin part in a user's lower leg part. The second links 3 of the present embodiment are respectively disposed on the left and right sides of the user's shin part. The upper end portion of the second link 3 is rotatably connected to the lower end portion of the first link 2. The lower end portion of the second link 3 is rotatably connected to the sole placement portion 4.

足裏載置部4は、使用者の足を支持する。本実施の形態の足裏載置部4は、載置部4a、アーム4bを備えている。載置部4aは板状部材であって、使用者の足裏が載置される。アーム4bは、載置部4aを第2のリンク3に連結する。つまり、アーム4bは使用者の下腿部における足首部分の左右両側部にそれぞれ配置される。   The sole placement unit 4 supports the user's foot. The sole mounting part 4 of the present embodiment includes a mounting part 4a and an arm 4b. The placement portion 4a is a plate-like member on which a user's sole is placed. The arm 4 b connects the placement portion 4 a to the second link 3. That is, the arms 4b are arranged on both the left and right sides of the ankle portion of the user's lower leg.

アーム4bの上端部は、第2のリンク3の下端部に回転可能に連結されている。アーム4bの下端部は、載置部4aの側部に連結されている。これにより、使用者の体重を歩行支援装置1に支持させることができる。   The upper end portion of the arm 4 b is rotatably connected to the lower end portion of the second link 3. The lower end part of the arm 4b is connected to the side part of the mounting part 4a. Thereby, the user's weight can be supported by the walking support apparatus 1.

膝装着部5は、アーチ5a、図示を省略したビンディングを備えている。アーチ5aは、左右の第1のリンク2と第2のリンク3との連結部相互を連結する。ビンディングは、アーチ5aに設けられている。ビンディングは、アーチ5aを使用者の膝に固定する。ビンディングは、アーチ5aを使用者の膝に固定できる構成であれば特に限定しないが、例えば使用者の膝に着脱可能なバンドを含む。   The knee mounting part 5 includes an arch 5a and a binding not shown. The arch 5a connects the connecting portions of the left and right first links 2 and second links 3 to each other. The binding is provided on the arch 5a. The binding fixes the arch 5a to the user's knee. The binding is not particularly limited as long as the arch 5a can be fixed to the user's knee. For example, the binding includes a band that can be attached to and detached from the user's knee.

駆動部6は、第1のリンク2と第2のリンク3との連結部分に駆動力を伝達する。駆動部6は、駆動モータ6a、減速機6bを備えている。駆動モータ6aは、処理部9の制御部92の制御信号に基づいて駆動する。駆動モータ6aの駆動力は、減速機6bに入力される。   The driving unit 6 transmits a driving force to a connecting portion between the first link 2 and the second link 3. The drive unit 6 includes a drive motor 6a and a speed reducer 6b. The drive motor 6 a is driven based on a control signal from the control unit 92 of the processing unit 9. The driving force of the drive motor 6a is input to the speed reducer 6b.

減速機6bは、駆動モータ6aから入力される駆動力を増幅して第1のリンク2と第2のリンク3との連結部分の回転軸に伝達する。これにより、第2のリンク3が第1のリンク2に対して使用者の前後方向に回転駆動する。   The speed reducer 6 b amplifies the driving force input from the driving motor 6 a and transmits the amplified driving force to the rotating shaft of the connecting portion between the first link 2 and the second link 3. As a result, the second link 3 is rotationally driven with respect to the first link 2 in the front-rear direction of the user.

検出部7は、一般的な歩行支援装置で備えられているセンサ類であり、使用者の歩行状態を検出する。本実施の形態の検出部7は、角度検出センサ7a、荷重センサ7b、姿勢検出センサ7cを備えている。   The detection unit 7 is a sensor provided in a general walking support device, and detects the walking state of the user. The detection unit 7 of the present embodiment includes an angle detection sensor 7a, a load sensor 7b, and an attitude detection sensor 7c.

角度検出センサ7aは、第1のリンク2と第2のリンク3との連結部分に設けられている。角度検出センサ7aは、第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度を検出し、検出信号を処理部9に出力する。ここで、第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度は、使用者の歩行状態である当該使用者の膝の屈曲角度として扱うことができる。   The angle detection sensor 7 a is provided at a connection portion between the first link 2 and the second link 3. The angle detection sensor 7 a detects the rotation angle of the second link 3 with respect to the first link 2 and outputs a detection signal to the processing unit 9. Here, the rotation angle of the second link 3 with respect to the first link 2 can be treated as the bending angle of the user's knee which is the user's walking state.

荷重センサ7bは、足裏載置部4の載置部4aに設けられている。荷重センサ7bは、載置部4aに作用する荷重を検出し、検出信号を処理部9に出力する。ここで、載置部4aに作用する荷重は、使用者の歩行状態である当該使用者の足裏に作用する荷重として扱うことができる。   The load sensor 7 b is provided on the placement portion 4 a of the sole placement portion 4. The load sensor 7 b detects a load acting on the placement unit 4 a and outputs a detection signal to the processing unit 9. Here, the load which acts on the mounting part 4a can be handled as a load which acts on the sole of the user who is in the walking state of the user.

姿勢検出センサ7cは、腰装着部8の収納ボックス8b内に収納されている。姿勢検出センサ7cは、地面に対する第1のリンク2の角度を検出し、検出信号を処理部9に出力する。ここで、地面に対する第1のリンク2の回転角度は、地面に対する使用者の上腿部の角度として扱うことができる。   The posture detection sensor 7 c is stored in the storage box 8 b of the waist mounting portion 8. The attitude detection sensor 7 c detects the angle of the first link 2 with respect to the ground and outputs a detection signal to the processing unit 9. Here, the rotation angle of the first link 2 with respect to the ground can be treated as the angle of the user's upper leg with respect to the ground.

腰装着部8は、ベルト8a、収納ボックス8bを備えている。ベルト8aは、使用者の腰に着脱可能な構成とされている。収納ボックス8bは、ベルト8aに設けられている。収納ボックス8bには、駆動モータ6a等の電源であるバッテリ、姿勢検出センサ7c、及び処理部9等が搭載されている制御基板が格納されている。収納ボックス8bに収納されているバッテリ及び制御基板は、角度検出センサ7a及び荷重センサ7bに配線12を介して接続されている。   The waist mounting portion 8 includes a belt 8a and a storage box 8b. The belt 8a is configured to be detachable from the user's waist. The storage box 8b is provided on the belt 8a. The storage box 8b stores a control board on which a battery serving as a power source for the drive motor 6a and the like, an attitude detection sensor 7c, a processing unit 9, and the like are mounted. The battery and the control board stored in the storage box 8 b are connected to the angle detection sensor 7 a and the load sensor 7 b through the wiring 12.

処理部9は、歩行モード判定部91、制御部92、歩容判定部93を備えている。歩行モード判定部91は、荷重センサ7b、姿勢検出センサ7cから入力される検出信号に基づいて、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が立脚状態か遊脚状態かを判定し、歩行モードを指示する指示信号を制御部92に出力する。   The processing unit 9 includes a walking mode determination unit 91, a control unit 92, and a gait determination unit 93. The walking mode determination unit 91 determines whether the thigh on the side on which the walking support device 1 is mounted is in the standing leg state or the free leg state based on the detection signals input from the load sensor 7b and the posture detection sensor 7c. An instruction signal for instructing the walking mode is output to the control unit 92.

つまり、歩行モード判定部91は、荷重センサ7bから入力される検出信号に基づいて、使用者の足裏に作用する荷重を算出し、算出結果に基づいて使用者の足裏が着地しているか否かを判定する。   That is, the walking mode determination unit 91 calculates the load acting on the user's sole based on the detection signal input from the load sensor 7b, and whether the user's sole is landed based on the calculation result. Determine whether or not.

また、歩行モード判定部91は、姿勢検出センサ7cから入力される検出信号に基づいて、地面に対する使用者の上腿部の角度を算出し、算出結果に基づいて使用者の腿部が前方に向いているか、又は後方に向いているかを判定する。   Further, the walking mode determination unit 91 calculates the angle of the user's upper thigh with respect to the ground based on the detection signal input from the posture detection sensor 7c, and the user's thigh is moved forward based on the calculation result. It is determined whether it is facing or facing backward.

そして、歩行モード判定部91は、使用者の足裏が着地しているか否かの判定結果、及び使用者の腿部が前方に向いているか、後方に向いているかの判定結果に基づいて、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が立脚状態か遊脚状態か否かを判定する。   And the walking mode determination unit 91 is based on the determination result of whether or not the user's sole is landing and the determination result of whether the user's thigh is facing forward or backward. It is determined whether or not the thigh on the side on which the walking support device 1 is mounted is in the standing or swinging state.

例えば、歩行モード判定部91は、使用者の足裏に作用する荷重が予め設定された第1の閾値以上であって、且つ使用者の腿部が後方に向いていると、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が立脚状態であると判定する。一方、歩行モード判定部91は、使用者の足裏に作用する荷重が予め設定された第1の閾値より小さいと、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が遊脚状態であると判定する。   For example, when the load acting on the user's sole is equal to or greater than a preset first threshold and the user's thigh is facing backward, the walking mode determination unit 91 determines that the walking support device 1 It is determined that the thigh on the side where is attached is in a standing state. On the other hand, when the load acting on the user's sole is smaller than a preset first threshold value, the walking mode determination unit 91 is in a free leg state on the thigh on which the walking support device 1 is worn. Is determined.

歩行モード判定部91は、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が今回の歩行動作では遊脚状態であると判定すると、次回の歩行動作では駆動部6の駆動モータ6aを立脚モードで制御するように制御部92に指示信号を出力する。一方、歩行モード判定部91は、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が今回の歩行動作では立脚状態であると判定すると、次回の歩行動作では駆動部6の駆動モータ6aを遊脚モードで制御するように制御部92に指示信号を出力する。   When the walking mode determination unit 91 determines that the thigh on the side on which the walking support device 1 is mounted is in the free leg state in the current walking motion, the driving motor 6a of the driving unit 6 is set in the standing mode in the next walking motion. An instruction signal is output to the control unit 92 so as to be controlled. On the other hand, when the walking mode determination unit 91 determines that the thigh on the side on which the walking support device 1 is attached is in the standing state in the current walking motion, the walking mode determination unit 91 plays the drive motor 6a of the driving unit 6 in the next walking motion. An instruction signal is output to the control unit 92 so as to control in the leg mode.

制御部92は、角度検出センサ7aや荷重センサ7bからの検出信号、歩行モード判定部91からの指示信号、及び後述するように歩容判定部93からの遊脚動作が完了した旨の信号に基づいて、駆動部6の駆動モータ6aを制御する。   The control unit 92 generates a detection signal from the angle detection sensor 7a and the load sensor 7b, an instruction signal from the walking mode determination unit 91, and a signal indicating that the free leg operation from the gait determination unit 93 is completed as will be described later. Based on this, the drive motor 6a of the drive unit 6 is controlled.

つまり、制御部92は、歩行モード判定部91から駆動モータ6aを立脚モードで制御する旨の指示信号が入力されると、歩容判定部93から遊脚動作が完了した旨の信号が入力されているかを判定し、入力されていると、歩行支援装置1が装着されている側の腿部と逆側の腿部が遊脚状態となった際に、歩行支援装置1で使用者の体重を支持することができるように、駆動モータ6aを制御する。   That is, when an instruction signal indicating that the drive motor 6a is to be controlled in the stance mode is input from the walking mode determination unit 91, the control unit 92 receives a signal indicating that the free leg motion has been completed from the gait determination unit 93. If the thigh on the side on which the walking support device 1 is worn and the thigh on the opposite side are in the free leg state, the weight of the user is determined by the walking support device 1. The drive motor 6a is controlled so that the motor can be supported.

一方、制御部92は、歩行モード判定部91から駆動モータ6aを遊脚モードで制御する旨の指示信号が入力されると、少なくとも前回に歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時に、角度検出センサ7a、荷重センサ7b及び姿勢検出センサ7cから取得した検出信号に基づいて、次回の歩行動作で歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時の使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌道等を予測的に算出する。   On the other hand, when an instruction signal indicating that the drive motor 6a is to be controlled in the swing leg mode is input from the walking mode determination unit 91, the control unit 92 at least moves the thigh on the side on which the walking support device 1 was previously mounted. Based on the detection signals acquired from the angle detection sensor 7a, the load sensor 7b, and the posture detection sensor 7c when the leg is in the leg state, the thigh on the side where the walking support device 1 is mounted in the next walking motion is in the free leg state. The user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like are calculated predictively.

つまり、制御部92は、少なくとも前回に歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時に、角度検出センサ7aから入力された検出信号に基づいて、使用者の膝の屈曲角度を算出する。   In other words, the control unit 92 determines the knee of the user based on the detection signal input from the angle detection sensor 7a when at least the thigh on the side on which the walking support device 1 was previously mounted is in the free leg state. The bending angle is calculated.

また、制御部92は、少なくとも前回に歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時に、荷重センサ7bから入力された検出信号に基づいて、使用者の足裏が着地した時間を算出する。   In addition, the control unit 92 determines that the sole of the user's sole is based on the detection signal input from the load sensor 7b when the thigh on the side on which the walking support device 1 was previously mounted is in the free leg state. Calculate the landing time.

さらに制御部92は、少なくとも前回に歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時に、姿勢検出センサ7cから入力された検出信号に基づいて、地面に対する使用者の大腿部の角度を算出する。   Furthermore, the control unit 92 determines whether the user is large with respect to the ground based on a detection signal input from the posture detection sensor 7c when the thigh on the side where the walking support device 1 is mounted last becomes a free leg state. Calculate the thigh angle.

制御部92は、これらの情報に基づいて、例えば順運動学を用いて使用者の歩幅を算出し、当該歩幅と使用者の足裏が着地した時間に基づいて使用者の歩行速度を算出する。さらに制御部92は、算出した歩行速度を実現するための、時間と使用者の膝角度との関係(歩行軌跡)を算出する。制御部92は、算出した使用者の歩行軌跡等に基づいて、次回の歩行動作で歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時の使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌道等を予測的に算出する。つまり、制御部92は、前回の歩行動作に基づいて算出した使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等に倣うように、次回の歩行動作を実現する。   Based on these pieces of information, the control unit 92 calculates the user's stride using, for example, forward kinematics, and calculates the user's walking speed based on the step and the time when the user's sole landed. . Furthermore, the control unit 92 calculates the relationship (walking trajectory) between time and the knee angle of the user for realizing the calculated walking speed. Based on the calculated user's walking trajectory and the like, the control unit 92 determines the user's stride and walking speed when the thigh on the side on which the walking support device 1 is mounted is in a free leg state in the next walking motion. The walking trajectory is calculated predictively. That is, the control unit 92 realizes the next walking motion so as to follow the user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like calculated based on the previous walking motion.

制御部92は、予測的に算出した使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等が実現されるように、駆動部6の駆動モータ6aの制御信号を生成し、当該制御信号に基づいて駆動モータ6aを制御する。その一方で、制御部92は、予測的に算出した使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等を歩容判定部93に出力する。   The control unit 92 generates a control signal for the drive motor 6a of the drive unit 6 so that the user's step length, walking speed, walking trajectory, and the like calculated in a predictive manner are realized, and the drive motor is based on the control signal. 6a is controlled. On the other hand, the control unit 92 outputs the user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like calculated predictively to the gait determination unit 93.

ここで、制御部92は、歩容判定部93の判定結果に基づいても、駆動部6の駆動モータ6aを制御する。歩容判定部93は、図5に示すように、予測時間算出部93a、動作時間算出部93b、状態判定部93cを備えている。   Here, the control unit 92 also controls the drive motor 6 a of the drive unit 6 based on the determination result of the gait determination unit 93. As shown in FIG. 5, the gait determination unit 93 includes a predicted time calculation unit 93a, an operation time calculation unit 93b, and a state determination unit 93c.

予測時間算出部93aは、制御部92から入力された、予測的に算出された使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等に基づいて、遊脚状態である、歩行支援装置1が装着されている側の腿部の足裏が着地する遊脚完了予想時間を算出する。予測時間算出部93aは、算出した遊脚完了予測時間を示す出力信号を状態判定部93cに出力する。   The predicted time calculation unit 93a is equipped with the walking support device 1 that is in a swinging state based on the user's predicted step length, walking speed, walking trajectory, and the like input from the control unit 92. The predicted free leg completion time when the soles of the thighs on the landing side land is calculated. The predicted time calculation unit 93a outputs an output signal indicating the calculated free leg completion predicted time to the state determination unit 93c.

動作時間算出部93bは、遊脚動作時間又は遊脚完了時間を算出する。つまり、動作時間算出部93bは、荷重センサ7b及び姿勢検出センサ7cの検出信号に基づいて、遊脚状態となる、歩行支援装置1が装着されている側の腿部の足裏が地面から離れ、再び地面に着地するまで、断続的に時間を算出(測定)する。動作時間算出部93bは、算出した遊脚動作時間又は遊脚完了時間を示す出力信号を状態判定部93cに出力する。 The movement time calculation unit 93b calculates the free leg movement time or the free leg completion time . That is, the operation time calculation unit 93b is based on the detection signals from the load sensor 7b and the posture detection sensor 7c, and the soles of the thighs on the side on which the walking support device 1 is worn are separated from the ground. The time is calculated (measured) intermittently until it reaches the ground again. The movement time calculation unit 93b outputs an output signal indicating the calculated free leg movement time or free leg completion time to the state determination unit 93c.

状態判定部93cは、角度検出センサ7a又は荷重センサ7bから入力される検出信号に基づいて、歩行動作が完了したか否かを判定したり、予測時間算出部93a及び動作時間算出部93bから入力される信号に基づいて、遊脚完了予測時間と遊脚動作時間、又は遊脚完了予測時間と遊脚完了時間とを比較し、比較結果に基づいて制御部92に指示信号を出力したり、注意喚起部10を制御したりする。 The state determination unit 93c determines whether or not the walking motion is completed based on the detection signal input from the angle detection sensor 7a or the load sensor 7b, or inputs from the predicted time calculation unit 93a and the operation time calculation unit 93b. Based on the signal, the free leg completion prediction time and the free leg movement time , or the free leg completion prediction time and the free leg completion time are compared, and an instruction signal is output to the control unit 92 based on the comparison result, Control the alerting unit 10.

注意喚起部10は、状態判定部93cから入力される指示信号に基づいて、使用者に注意を喚起する。注意喚起部10は、視覚、聴覚、触覚などによって使用者に注意を喚起することができる構成であれば良い。例えば、注意喚起部10はスピーカ等を備えており、当該スピーカが状態判定部93cから入力される指示信号に基づいて動作する。注意喚起部10は、例えば腰装着部8に設けられている。但し、注意喚起部10からの注意喚起を使用者が認識することができる位置に設けられていれば、設置位置は特に限定されない。   The alerting unit 10 alerts the user based on the instruction signal input from the state determining unit 93c. The alerting unit 10 may be configured to alert the user by sight, hearing, touch, or the like. For example, the alerting unit 10 includes a speaker or the like, and the speaker operates based on an instruction signal input from the state determination unit 93c. The alerting part 10 is provided in the waist mounting part 8, for example. However, the installation position is not particularly limited as long as it is provided at a position where the user can recognize the alert from the alerting unit 10.

このような構成の歩行支援装置は、図6乃至図9に示すように動作する。但し、以下の説明では、歩行支援装置が装着されている側の腿部が立脚状態から遊脚状態となる場合の動作であって、特に使用者の歩容に基づく動作に関して詳細に説明する。   The walking support device having such a configuration operates as shown in FIGS. However, in the following description, the operation when the thigh on the side on which the walking support device is mounted is changed from the standing state to the free leg state, particularly the operation based on the gait of the user will be described in detail.

先ず、角度検出センサ7aは、使用者の膝の屈曲角度を検出し、検出信号を制御部92及び歩容判定部93に出力する(S1)。同時に、荷重センサ7bは、使用者の足裏に作用する荷重を検出し、検出信号を歩行モード判定部91、制御部92及び歩容判定部93に出力する。また、姿勢検出センサ7cは、地面に対する使用者の上腿部の角度を検出し、検出信号を歩行モード判定部91、制御部92及び歩容判定部93に出力する。   First, the angle detection sensor 7a detects the flexion angle of the user's knee and outputs a detection signal to the control unit 92 and the gait determination unit 93 (S1). At the same time, the load sensor 7b detects a load acting on the sole of the user and outputs a detection signal to the walking mode determination unit 91, the control unit 92, and the gait determination unit 93. The posture detection sensor 7c detects the angle of the user's upper leg with respect to the ground, and outputs a detection signal to the walking mode determination unit 91, the control unit 92, and the gait determination unit 93.

次に、歩行モード判定部91は、荷重センサ7b及び姿勢検出センサ7cから入力された検出信号に基づいて、使用者の足裏に作用する荷重を算出すると共に、使用者の上腿部の角度を算出する(S2)。   Next, the walking mode determination unit 91 calculates the load acting on the sole of the user based on the detection signals input from the load sensor 7b and the posture detection sensor 7c, and the angle of the user's upper thigh Is calculated (S2).

ここで、本実施の形態では、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が立脚状態から遊脚状態となる場合を前提としているため、S2の工程では、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が立脚状態であり、その際の使用者の足裏に作用する荷重及び上腿部の角度を算出する。   Here, in the present embodiment, since it is assumed that the thigh on the side where the walking support device 1 is mounted changes from the standing state to the free leg state, the walking support device 1 is mounted in the step S2. The load on the sole of the user and the angle of the upper thigh are calculated.

次に、歩行モード判定部91は、これらの情報に基づいて、歩行支援装置1が装着されている側の腿部が立脚状態か遊脚状態かを判定する(S3)。ここで、上述したように歩行支援装置1が装着されている側の腿部が遊脚状態となることを前提としているので、歩行モード判定部91は、次回の歩行動作では歩行支援装置1が装着されている側の腿部が遊脚状態となると判定し、次回の歩行動作では駆動モータ6aを遊脚モードで制御する旨の指示信号を制御部92に出力する。   Next, the walking mode determination unit 91 determines whether the thigh on the side on which the walking assistance device 1 is mounted is in the standing leg state or the free leg state based on these pieces of information (S3). Here, as described above, since it is assumed that the thigh on the side where the walking support device 1 is mounted is in the swinging state, the walking mode determination unit 91 determines that the walking support device 1 is in the next walking motion. It is determined that the attached thigh is in a free leg state, and an instruction signal to control the drive motor 6a in the free leg mode is output to the control unit 92 in the next walking motion.

次に、制御部92は、歩行モード判定部91から駆動モータ6aを遊脚モードで制御する旨の指示信号が入力されると、少なくとも前回に歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時の、使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等に基づいて、次回の歩行動作で歩行支援装置1が装着された側の腿部が遊脚状態となった時の使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌道等を予測的に算出する(S4)。そして、制御部92は、予測的に算出した使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌道等を歩容判定部93の予測時間算出部93aに出力する。   Next, when an instruction signal indicating that the drive motor 6a is to be controlled in the swing leg mode is input from the walking mode determination unit 91, the control unit 92 at least detects the thigh on the side on which the walking support device 1 was previously mounted. Based on the user's stride, walking speed, walking trajectory, etc. when the leg is in the swinging leg state, the thigh on the side where the walking support device 1 is worn becomes the swinging leg state in the next walking motion. The user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like are calculated predictively (S4). Then, the control unit 92 outputs the user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like calculated predictively to the predicted time calculation unit 93 a of the gait determination unit 93.

次に、予測時間算出部93aは、予測的に算出した使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等に基づいて、歩行支援装置1が装着されている側の腿部の足裏が地面に着地する遊脚完了予想時間を算出する(S5)。そして、予測時間算出部93aは、算出した遊脚完了予測時間を示す出力信号を状態判定部93cに出力する。   Next, based on the user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like calculated predictively, the predicted time calculation unit 93a lands the sole of the thigh on which the walking support device 1 is worn on the ground. A predicted free leg completion time is calculated (S5). Then, the predicted time calculating unit 93a outputs an output signal indicating the calculated free leg completion predicted time to the state determining unit 93c.

次に、制御部92は、予測的に算出した使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等が実現されるように、駆動部6の駆動モータ6aの制御信号を生成し、当該制御信号を駆動モータ6aに出力する(S6)。   Next, the control unit 92 generates a control signal for the drive motor 6a of the drive unit 6 and drives the control signal so that the user's step length, walking speed, walking locus, and the like calculated predictively are realized. Output to the motor 6a (S6).

駆動モータ6aは、当該制御信号に基づいて制御される。このとき、角度検出センサ7aは、使用者の膝の屈曲角度を検出し、検出信号を制御部92及び歩容判定部93に出力する(S7)。同時に、荷重センサ7bは、使用者の足裏に作用する荷重を検出し、検出信号を歩行モード判定部91、制御部92及び歩容判定部93に出力する。また、姿勢検出センサ7cは、地面に対する使用者の上腿部の角度を検出し、検出信号を歩行モード判定部91、制御部92及び歩容判定部93に出力する。さらに、歩容判定部93の動作時間算出部93bは、遊脚動作時間又は遊脚完了時間の算出を開始し、遊脚動作時間又は遊脚完了時間を示す出力信号を状態判定部93cに出力する。 The drive motor 6a is controlled based on the control signal. At this time, the angle detection sensor 7a detects the bending angle of the user's knee and outputs a detection signal to the control unit 92 and the gait determination unit 93 (S7). At the same time, the load sensor 7b detects a load acting on the sole of the user and outputs a detection signal to the walking mode determination unit 91, the control unit 92, and the gait determination unit 93. The posture detection sensor 7c detects the angle of the user's upper leg with respect to the ground, and outputs a detection signal to the walking mode determination unit 91, the control unit 92, and the gait determination unit 93. Further, gait operation time calculation unit 93b of the judging unit 93 starts calculating the swing operating time or swing completion time, outputs an output signal indicative of the swing operation time or swing completion time to the state determination unit 93c To do.

次に、状態判定部93cは、角度検出センサ7a又は荷重センサ7bから入力される検出信号に基づいて、歩行動作が完了したか否かを判定する(S8)。例えば、状態判定部93cは、角度検出センサ7aから入力される検出信号に基づいて、使用者の膝の屈曲角度を算出して予め設定された第2の閾値と比較し、比較結果が第2の閾値より小さいと、使用者の足裏が着地状態であって、歩行動作が完了していると判定する。または、状態判定部93cは、荷重センサ7bから入力される検出信号に基づいて、使用者の足裏に作用する荷重を算出して予め設定された第3の閾値と比較し、比較結果が第3の閾値より大きいと、使用者の足裏が着地状態であって、歩行動作が完了していると判定する。但し、歩行動作が完了したか否かを判定する手法は、これらに限定されない。   Next, the state determination unit 93c determines whether or not the walking motion is completed based on the detection signal input from the angle detection sensor 7a or the load sensor 7b (S8). For example, the state determination unit 93c calculates the bending angle of the user's knee based on the detection signal input from the angle detection sensor 7a and compares it with a preset second threshold, and the comparison result is the second. If it is smaller than the threshold value, it is determined that the user's sole is in a landing state and the walking motion is completed. Or the state determination part 93c calculates the load which acts on a user's sole based on the detection signal input from the load sensor 7b, compares with the preset 3rd threshold value, and a comparison result is the 1st. When the threshold value is larger than 3, it is determined that the user's sole is in a landing state and the walking motion is completed. However, the method for determining whether or not the walking motion is completed is not limited to these.

状態判定部93cは、歩行動作が未だに完了していないと判定すると(S8のNO)、予測時間算出部93a及び動作時間算出部93bから入力される信号に基づいて、遊脚完了予測時間と、遊脚動作時間と、を比較する(S9)。ここで、状態判定部93cは、遊脚動作時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第4の閾値より大きいか否かを判定する。 When the state determination unit 93c determines that the walking motion has not yet been completed (NO in S8), based on the signals input from the predicted time calculation unit 93a and the motion time calculation unit 93b, the free leg completion predicted time, The free leg movement time is compared (S9). Here, the state determination unit 93c determines whether or not a value obtained by subtracting the free leg completion predicted time from the free leg movement time is larger than the fourth threshold value.

状態判定部93cは、遊脚動作時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第4の閾値以下であると判定すると(S9のNO)、当該制御信号に基づいて駆動モータ6aを制御する工程(S6)に戻る。このような判定結果が導かれた場合、未だ正常な歩行動作中であると推定することができるので、駆動モータ6aの制御を続行する。 If the state determination unit 93c determines that the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg movement time is equal to or less than the fourth threshold value (NO in S9), the step of controlling the drive motor 6a based on the control signal Return to (S6). If such a determination result is derived, it can be estimated that the normal walking motion is still in progress, and therefore the control of the drive motor 6a is continued.

一方、状態判定部93cは、遊脚動作時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第4の閾値より大きいと判定すると(S9のYES)、使用者に注意を喚起するように、注意喚起部10に指示信号を出力する(S10)。注意喚起部10は、当該指示信号に基づいて使用者に対して視覚、聴覚、触覚などのいずれかの五感を刺激するように動作する。このような判定結果が導かれた場合、遊脚完予測時間を超えても、使用者の足裏が着地していない状態であり、何らかの異常が生じている(例えば、使用者が体勢を崩している等の)可能性があるので、使用者に注意を喚起する。これにより、使用者は、歩行動作と歩行支援装置1の支援動作とが同調していないことを簡単に認識することができる。 On the other hand, if the state determination unit 93c determines that the value obtained by subtracting the free leg completion predicted time from the free leg movement time is larger than the fourth threshold value (YES in S9), the state alert unit 93c alerts the user to call attention. An instruction signal is output to the unit 10 (S10). The alerting unit 10 operates so as to stimulate one of the five senses such as vision, hearing, and touch to the user based on the instruction signal. If this determination result is derived, even beyond Yu Ashikan completion prediction time, a state in which the sole of the user is not landed, some abnormality has occurred (e.g., the user posture Alert the user to the user. Thereby, the user can easily recognize that the walking motion and the assisting motion of the walking assist device 1 are not synchronized.

そして、状態判定部93cは、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に当該駆動モータ6aから発現されるように、制御部92に指示信号を出力する。制御部92は、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力を伸展方向に駆動モータ6aが発現するように、駆動モータ6aの制御信号を生成し、当該制御信号に基づいて駆動モータ6aを制御する(S11)。   And the state determination part 93c outputs an instruction | indication signal to the control part 92 so that the driving force proportional to the rotational angular velocity of the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a may be expressed from the said drive motor 6a in the extending direction. The control unit 92 generates a control signal for the drive motor 6a such that the drive motor 6a develops in the extension direction a drive force proportional to the rotational angular velocity of the drive shaft of the drive motor 6a in the bending direction, and based on the control signal. Then, the drive motor 6a is controlled (S11).

つまり、歩行動作が未だに完了しておらず遊脚完了時間が未確定であって、遊脚動作時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第4の閾値より大きいと、上述したように何らかの異常が生じている可能性が極めて高い。このとき、断続的に駆動モータ6aが使用者の膝を伸展させるように動作している可能性があり、例えば体勢を崩した使用者が膝を曲げようとしても、駆動モータ6aの駆動力によって阻害される可能性がある。 That is, if the walking motion is not yet completed and the free leg completion time is uncertain, and the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg motion time is larger than the fourth threshold, It is very likely that something is wrong. At this time, there is a possibility that the drive motor 6a operates intermittently to extend the user's knee. For example, even if a user who has lost his / her posture tries to bend the knee, the drive force of the drive motor 6a May be hindered.

そこで、制御部92は、図10(a)、(b)に示すように、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現されるように、駆動モータ6aを制御する。これにより、膝屈曲方向に回転角速度が発生すると、その回転角速度に応じて膝伸展方向にトルクが発生する。そのため、使用者はゆっくりと膝を曲げると、駆動モータ6aの駆動力による抵抗を略感じることが無い。よって、使用者は不測の事態が生じた際に容易に膝を曲げることができる。   Therefore, as shown in FIGS. 10A and 10B, the control unit 92 drives the drive motor so that a drive force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a is expressed in the extending direction. 6a is controlled. Thereby, when a rotational angular velocity is generated in the knee flexion direction, torque is generated in the knee extension direction according to the rotational angular velocity. Therefore, when the user slowly bends the knee, the user does not feel the resistance due to the driving force of the driving motor 6a. Therefore, the user can easily bend the knee when an unexpected situation occurs.

ちなみに、図10(a)のグラフは、駆動モータ6aの駆動軸の回転方向がマイナス方向に行くに従って、使用者の膝が屈曲した状態となる。   Incidentally, in the graph of FIG. 10A, the user's knee is bent as the rotation direction of the drive shaft of the drive motor 6a goes in the minus direction.

なお、本実施の形態では、図10(a)に示すように、駆動モータ6aの駆動軸が0rad/sから所定の角速度まで不感帯とし、駆動モータ6aの駆動力が発現されない。そのため、使用者はより容易に膝を伸展した状態から屈曲させることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 10A, the drive shaft of the drive motor 6a is a dead zone from 0 rad / s to a predetermined angular velocity, and the drive force of the drive motor 6a is not expressed. Therefore, the user can bend more easily from the state where the knee is extended.

状態判定部93cは、歩行動作が完了していると判定すると(S8のYES)、歩行動作が完了した旨の信号を動作時間算出部93bに出力する。動作時間算出部93bは、当該信号に基づいて、遊脚完了時間を確定させる(S12)。 When the state determination unit 93c determines that the walking motion is complete (YES in S8), the state determination unit 93c outputs a signal indicating that the walking motion is complete to the motion time calculation unit 93b. The motion time calculation unit 93b determines the free leg completion time based on the signal (S12).

次に、状態判定部93cは、確定した遊脚完了時間と遊脚完了予測時間との差の絶対値が第5の閾値より大きいか否かを判定する(S13)。状態判定部93cは、確定した遊脚完了時間と遊脚完了予測時間との差の絶対値が第5の閾値より小さいと判定すると(S13のNO)、今回の歩行動作を完了させて次回の歩行動作に移行させる。このような判定結果が導かれた場合は、正常に歩行動作が完了したと推定することができるので、遊脚動作が完了した旨の信号を制御部92に出力する。 Next, the state determination unit 93c determines whether or not the absolute value of the difference between the determined free leg completion time and the free leg completion predicted time is greater than the fifth threshold (S13). When the state determination unit 93c determines that the absolute value of the difference between the determined free leg completion time and the predicted free leg completion time is smaller than the fifth threshold (NO in S13), the current walking operation is completed and the next time Transition to walking motion. When such a determination result is derived, it can be estimated that the walking motion has been normally completed, and therefore a signal indicating that the free leg motion has been completed is output to the control unit 92.

一方、状態判定部93cは、確定した遊脚完了時間と遊脚完了予測時間との差の絶対値が第5の閾値より大きいと判定すると(S13のYES)、遊脚完了時間から遊脚完了予測時間を引いた値が0より大きいか否かを判定する(S14)。状態判定部93cは、遊脚完了時間から遊脚完了予測時間を引いた値が0以下であると判定すると(S14のNO)、使用者の膝が伸展するように制御部92に指示信号を出力する。制御部92は、当該指示信号に基づいて駆動モータ6aを制御する(S15)。このような判定結果が導かれた場合は、使用者の膝が屈曲した状態で足裏が着地したと推定することができるので、使用者の膝が伸展するように駆動モータ6aを制御する。 On the other hand, if the state determination unit 93c determines that the absolute value of the difference between the determined free leg completion time and the predicted free leg completion time is greater than the fifth threshold (YES in S13), the free leg completion is performed from the free leg completion time. It is determined whether or not the value obtained by subtracting the prediction time is greater than 0 (S14). If the state determination unit 93c determines that the value obtained by subtracting the free leg completion predicted time from the free leg completion time is 0 or less (NO in S14), the state determination unit 93c sends an instruction signal to the control unit 92 so that the user's knee extends. Output. The controller 92 controls the drive motor 6a based on the instruction signal (S15). When such a determination result is derived, it can be estimated that the sole of the foot has landed while the user's knee is bent, so the drive motor 6a is controlled so that the user's knee extends.

具体的には、使用者の膝が伸展するように駆動モータ6aを制御するS15の工程は、図9に示す流れで実行される。
先ず、制御部92は、当該指令信号が入力されると、使用者の膝が伸展するように第1のリンク2に対する第2のリンク3の目標回転角度を設定する(S151)。すなわち、制御部92は、当該指令信号が入力されると、例えば予め設定されている第1のリンク2に対する第2のリンク3の目標回転角度を読み出し、この目標回転角度を設定する。
Specifically, the process of S15 for controlling the drive motor 6a so that the user's knee extends is executed according to the flow shown in FIG.
First, when the command signal is input, the control unit 92 sets a target rotation angle of the second link 3 relative to the first link 2 so that the user's knee extends (S151). That is, when the command signal is input, the control unit 92 reads, for example, a preset target rotation angle of the second link 3 with respect to the first link 2 and sets the target rotation angle.

次に、制御部92は、角度検出センサ7aの検出信号に基づいて、現在の第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度を算出する(S152)。   Next, the control unit 92 calculates the current rotation angle of the second link 3 with respect to the first link 2 based on the detection signal of the angle detection sensor 7a (S152).

次に、制御部92は、現在の第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度と、設定した第1のリンク2に対する第2のリンク3の目標回転角度と、に基づいて駆動モータ6aの制御信号を生成し(S153)、当該制御信号に基づいて駆動モータ6aを制御する(S154)。   Next, the controller 92 drives the drive motor based on the current rotation angle of the second link 3 with respect to the first link 2 and the target rotation angle of the second link 3 with respect to the set first link 2. A control signal 6a is generated (S153), and the drive motor 6a is controlled based on the control signal (S154).

その後、図8の流れに戻って、状態判定部93cは、角度検出センサ7aの検出信号に基づいて、目標回転角度から現在の第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度を引いた値が第6の閾値より小さいか否かを判定する(S16)。状態判定部93cは、目標回転角度から現在の第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度を引いた値が第6の閾値より小さいと判定すると(S16のYES)、遊脚動作が完了した旨の信号を制御部92に出力する。 Thereafter, returning to the flow of FIG. 8, the state determination unit 93c subtracts the rotation angle of the second link 3 relative to the current first link 2 from the target rotation angle based on the detection signal of the angle detection sensor 7a . It is determined whether or not the value is smaller than a sixth threshold value (S16). When the state determination unit 93c determines that the value obtained by subtracting the current rotation angle of the second link 3 relative to the first link 2 from the target rotation angle is smaller than the sixth threshold value (YES in S16), the swing leg motion is performed. A signal indicating completion is output to the control unit 92.

このように、本来使用者の膝が伸展する前に足裏が着地してしまっても、使用者の膝を伸展するように駆動力が発現されるので、使用者の歩行が不安定になることを防ぐことができる。   In this way, even if the soles land before the user's knee extends, the driving force is developed to extend the user's knee, so the user's walking becomes unstable. Can be prevented.

一方、状態判定部93cは、目標回転角度から現在の第1のリンク2に対する第2のリンク3の回転角度を引いた値が第6の閾値以上であると判定すると(S16のNO)、遊脚完了予測時間から遊脚完了時間を引いた値が第7の閾値より大きいか否かを判定する(S17)。 On the other hand, when the state determination unit 93c determines that the value obtained by subtracting the current rotation angle of the second link 3 with respect to the first link 2 from the target rotation angle is greater than or equal to the sixth threshold (NO in S16), It is determined whether or not a value obtained by subtracting the free leg completion time from the predicted leg completion time is greater than a seventh threshold value (S17).

状態判定部93cは、遊脚完了予測時間から遊脚完了時間を引いた値が第7の閾値以下であると(S17のNO)、使用者の膝を伸展するように駆動モータ6aを制御する工程(S15)に戻る。このような判定結果が導かれた場合は、若干早く使用者の足裏が着地した状態であって、まだ膝の伸展制御が足りない状態であると推定できるので、使用者の膝が伸展するように駆動モータ6aを制御し続ける。 State determining unit 93c includes a value obtained by subtracting the free leg completion time from swing completion prediction time is less than the seventh threshold value (NO in S17), and controls the drive motor 6a so as to extend the knee of a user Return to step (S15). If such a determination result is derived, it can be estimated that the user's sole has landed slightly earlier and the knee extension control is still insufficient, so the user's knee extends. Thus, the drive motor 6a is continuously controlled.

一方、状態判定部93cは、遊脚完了予測時間から遊脚完了時間を引いた値が第7の閾値より大きいと(S17のYES)、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力を伸展方向に当該駆動モータ6aが発現するように、制御部92に指示信号を出力する。制御部92は、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に当該駆動モータ6aから発現されるように、駆動モータ6aの制御信号を生成し、当該制御信号に基づいて駆動モータ6aを制御する(S18)。このような判定結果が導かれた場合は、遊脚完了時間と遊脚完了予測時間との差が大きく、取り敢えず使用者の足裏が着地しただけで、何らかの異常が生じていると推定することができる。この場合、駆動モータ6aは使用者の膝を伸展するように動作し続けるので、使用者の膝が固定されてしまっている可能性がある。そこで、制御部92は、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現されるように、駆動モータ6aを制御する。これにより、使用者は、駆動モータ6aの駆動力による抵抗を略感じることなく、容易に膝を曲げることができる。 On the other hand, the state determining unit 93c is, (YES S17) of the swing completion prediction time and a value obtained by subtracting the free leg completion time is greater than the seventh threshold value, proportional to the rotational angular velocity of the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a An instruction signal is output to the control unit 92 so that the driving motor 6a develops the driving force to be generated in the extending direction. The control unit 92 generates a control signal for the drive motor 6a so that a drive force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a is expressed from the drive motor 6a in the extending direction. Based on this, the drive motor 6a is controlled (S18). If such a determination result is derived, the difference between the free leg completion time and the predicted free leg completion time is large, and it is assumed that there is some abnormality just by landing the user's sole for the time being. Can do. In this case, since the drive motor 6a continues to operate to extend the user's knee, there is a possibility that the user's knee is fixed. Therefore, the control unit 92 controls the drive motor 6a so that a drive force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a is expressed in the extending direction. As a result, the user can easily bend the knee without substantially feeling the resistance due to the driving force of the drive motor 6a.

状態判定部93cは、遊脚完了時間から遊脚完了予測時間を引いた値が0より大きいと判定すると(S14のYES)、使用者に注意を喚起するように、注意喚起部10に指示信号を出力する(S19)。注意喚起部10は、当該指示信号に基づいて使用者に対して視覚、聴覚、触覚などのいずれかの五感を刺激するように動作する。このような判定結果が導かれた場合は、取り敢えず使用者の足裏が着地しただけで、何らかの異常が生じている可能性があるので、使用者に注意を喚起する。これにより、使用者は、歩行動作と歩行支援装置1の支援動作とが同調していないことを簡単に認識することができる。 When the state determination unit 93c determines that the value obtained by subtracting the free leg completion predicted time from the free leg completion time is greater than 0 (YES in S14), the state determination unit 93c instructs the attention calling unit 10 to alert the user. Is output (S19). The alerting unit 10 operates so as to stimulate one of the five senses such as vision, hearing, and touch to the user based on the instruction signal. If such a determination result is derived, the user's feet are landed for the time being, and some abnormality may have occurred, so the user is alerted. Thereby, the user can easily recognize that the walking motion and the assisting motion of the walking assist device 1 are not synchronized.

さらに状態判定部93cは、遊脚完了時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第8の閾値より大きいか否かを判定する(S20)。状態判定部93cは、遊脚完了時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第8の閾値以下であると判定すると(S20のNO)、今回の歩行動作を完了させて次回の歩行動作へ移行させる。このような判定結果が導かれた場合は、遊脚完了時間に時間が掛ったものの使用者の膝が伸展した状態で足裏が地面に着地したと推定できるので、遊脚動作が完了した旨の信号を制御部92に出力する。 Further, the state determination unit 93c determines whether or not a value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg completion time is greater than an eighth threshold (S20). State determining unit 93c determines that the value obtained by subtracting the free leg completion prediction time from the swing completion time is less than an eighth threshold value (NO in S20), the next walking motion to complete the current walking Transition. If such a determination result is derived, it can be estimated that the sole of the foot has landed on the ground while the user's knees are extended, although it takes a long time to complete the free leg. Is output to the control unit 92.

一方、状態判定部93cは、遊脚完了時間から遊脚完了予測時間を引いた値が第8の閾値より大きいと判定すると(S20のYES)、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力を伸展方向に当該駆動モータ6aが発現するように、制御部92に指示信号を出力する。制御部92は、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に当該駆動モータ6aが発現するように、駆動モータ6aの制御信号を生成し、当該制御信号に基づいて駆動モータ6aを制御する(S21)。このような判定結果が導かれた場合は、遊脚完了時間と遊脚完了予測時間との差が大きく、取り敢えず使用者の足裏が着地しただけで、何らかの異常が生じていると推定することができる。この場合、駆動モータ6aは使用者の膝を伸展するように動作し続けるので、使用者の膝が固定されてしまっている可能性がある。そこで、制御部92は、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現されるように、駆動モータ6aを制御する。これにより、使用者は、駆動モータ6aの駆動力による抵抗を略感じることなく、膝を曲げることができる。 On the other hand, the state determining unit 93c determines that the value obtained by subtracting the free leg completion prediction time from the swing completion time greater than a threshold value of the 8 (S20 of YES), the rotation angular velocity of the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a An instruction signal is output to the control unit 92 so that the drive motor 6a develops a drive force proportional to The control unit 92 generates a control signal for the drive motor 6a so that the drive force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a appears in the extending direction, and the control signal is generated as the control signal. Based on this, the drive motor 6a is controlled (S21). If such a determination result is derived, the difference between the free leg completion time and the predicted free leg completion time is large, and it is assumed that there is some abnormality just by landing the user's sole for the time being. Can do. In this case, since the drive motor 6a continues to operate to extend the user's knee, there is a possibility that the user's knee is fixed. Therefore, the control unit 92 controls the drive motor 6a so that a drive force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction of the drive shaft of the drive motor 6a is expressed in the extending direction. Accordingly, the user can bend the knee without substantially feeling the resistance due to the driving force of the driving motor 6a.

本実施の形態の歩行支援装置及びその制御方法は、遊脚動作時間、遊脚完了時間及び遊脚完了予測時間に基づいて使用者の歩容を判定する。そして、判定結果に基づいて、駆動モータを制御する。そのため、使用者の歩容が乱れても、使用者の歩容を安定させたり、歩容を適切に復帰させたりすることができる。 The walking support device and the control method thereof according to the present embodiment determine the user's gait based on the free leg movement time , the free leg completion time, and the free leg completion prediction time. Based on the determination result, the drive motor is controlled. Therefore, even if the user's gait is disturbed, the user's gait can be stabilized or the gait can be appropriately restored.

しかも、前回の歩行動作時の使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等に基づいて、次回の歩行動作時の使用者の歩幅、歩行速度、歩行軌跡等を予測的に算出する。そのため、常に使用者の歩行状態を反映させた歩行支援を行うことができる。   In addition, based on the user's stride, walking speed, walking trajectory, and the like at the previous walking motion, the user's stride, walking speed, walking trajectory, etc. at the next walking motion are predicted. Therefore, walking support that always reflects the walking state of the user can be performed.

以上、本発明に係る歩行支援装置及びその制御方法の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
例えば、上記実施の形態では、駆動モータ6aの駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように当該駆動モータ6aを駆動させることで、使用者の膝の伸展状態が固定されないように制御しているが、この限りでない。すなわち、図11に示すように、例えば第1のリンク2が伸展状態に近づくに従って、反発力が増加する弾性体13を備えた構成とし、使用者の膝の伸展状態が固定されない構成としても良い。このような構成により、簡単に使用者の膝の伸展状態が固定されない構成を実現することができる。例えば、第2のリンク3の上端部に固定冶具を設け、当該固定冶具と第1のリンク2との間に弾性体13を配置することで、膝が伸展状態に近づくに従って、第1のリンク2に反発力を作用させることができる。勿論、弾性体13の設置方法は、これに限定されない。
As mentioned above, although embodiment of the walk assistance device and its control method concerning the present invention was described, it is not restricted to the above but can be changed in the range which does not deviate from the technical idea of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the driving motor 6a is driven so that a driving force proportional to the rotational angular velocity in the bending direction of the driving shaft of the driving motor 6a is expressed in the extending direction, whereby the user's knee is extended. However, this is not the case. That is, as shown in FIG. 11, for example, the first link 2 may be configured to include an elastic body 13 whose repulsive force increases as the first link 2 approaches the extended state, and the extended state of the user's knee may not be fixed. . With such a configuration, it is possible to easily realize a configuration in which the extended state of the user's knee is not fixed. For example, by providing a fixing jig at the upper end of the second link 3 and disposing the elastic body 13 between the fixing jig and the first link 2, the first link becomes closer as the knee approaches the extended state. A repulsive force can be applied to 2. Of course, the installation method of the elastic body 13 is not limited to this.

例えば、上記実施の形態では、膝伸展制御時に使用者に注意喚起を行っていないが、膝伸展制御時にも使用者に注意喚起を行うことが好ましい。
例えば、上記実施の形態では、ハードウェア資源を用いて制御方法を実行しているが、ソフトウェア資源を用いて制御方法を実行しても良い。
For example, in the above embodiment, the user is not alerted at the time of knee extension control, but it is preferable to alert the user also at the time of knee extension control.
For example, in the above embodiment, the control method is executed using hardware resources, but the control method may be executed using software resources.

1 歩行支援装置
2 第1のりンク
3 第2のリンク
4 足裏載置部、4a 載置部、4b アーム
5 膝装着部、5a アーチ
6 駆動部、6a 駆動モータ、6b 減速機
7 検出部、7a 角度検出センサ、7b 荷重センサ、7c 姿勢検出センサ
8 腰装着部、8a ベルト、8b 収納ボックス
9 処理部
91 歩行モード判定部
92 制御部
93 歩容判定部、93a 予測時間算出部、93b 動作時間算出部、93c 状態判定部
10 注意喚起部
11 上腿保持部
12 配線
13 弾性体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Walking assistance apparatus 2 1st link 3 2nd link 4 Foot mounting part, 4a mounting part, 4b arm 5 knee mounting part, 5a arch 6 drive part, 6a drive motor, 6b reduction gear 7 detection part, 7a Angle detection sensor, 7b Load sensor, 7c Posture detection sensor 8 Waist wearing part, 8a Belt, 8b Storage box 9 Processing part 91 Walking mode determination part 92 Control part 93 Gait determination part, 93a Predictive time calculation part, 93b Operating time Calculation part, 93c State determination part 10 Alerting part 11 Upper leg holding part 12 Wiring 13 Elastic body

Claims (16)

使用者の腿部に装着され、前記使用者の歩行を支援する歩行支援装置であって、
前記使用者の歩行状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて算出した、前記使用者の脚部における遊脚状態の開始から完了までの間において断続的に算出された時間である遊脚動作時間と遊脚完了予測時間、又は前記使用者の脚部における遊脚状態の開始から完了までの時間である遊脚完了時間と前記遊脚完了予測時間とに基づいて、前記使用者の歩容が正常か否かを判定する歩容判定手段と、
を備える歩行支援装置。
A walking support device that is mounted on a user's thigh and supports the user's walking,
Detecting means for detecting a walking state of the user;
Calculated based on the detection result of the detection means , a free leg movement time and a free leg completion prediction time which are intermittently calculated from the start to completion of the free leg state in the leg of the user, Alternatively, it is determined whether or not the gait of the user is normal based on a free leg completion time which is a time from the start to the completion of the free leg state in the user's leg and the predicted free leg completion time. Gait judging means,
A walking support device comprising:
前記使用者の上腿部に固定される第1のリンクと、
前記第1のリンクに回転可能に連結され、前記使用者の下腿部に固定される第2のリンクと、
前記第1のリンクに対して相対的に前記第2のリンクを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
をさらに備え、
前記検出手段は、
前記第1のリンクに対する前記第2のリンクの回転角度を検出する第1の検出手段と、
前記使用者の足裏に作用する荷重を検出する第2の検出手段と、
を備え、
前記歩容判定手段は、
前記第1又は第2の検出手段の検出結果に基づいて前記遊脚完了予測時間を算出する予測時間算出手段と、
前記第1又は第2の検出手段の検出結果に基づいて前記遊脚動作時間又は前記遊脚完了時間を算出する動作時間算出手段と、
前記遊脚完了予測時間と前記遊脚動作時間、又は前記遊脚完了予測時間と前記遊脚完了時間とを比較し、比較結果に基づいて前記使用者の歩容が正常か否かを判定する状態判定手段と、
を備える請求項1に記載の歩行支援装置。
A first link fixed to the upper leg of the user;
A second link rotatably connected to the first link and secured to the user's lower leg;
Drive means for driving the second link relative to the first link;
Control means for controlling the drive means;
Further comprising
The detection means includes
First detection means for detecting a rotation angle of the second link with respect to the first link;
Second detection means for detecting a load acting on the sole of the user;
With
The gait determination means includes:
Predicted time calculation means for calculating the free leg completion predicted time based on the detection result of the first or second detection means;
Motion time calculating means for calculating the swing leg motion time or the swing leg completion time based on the detection result of the first or second detection means;
The free leg completion predicted time and the free leg movement time , or the free leg completion predicted time and the free leg completion time are compared, and it is determined whether or not the gait of the user is normal based on the comparison result. State determination means;
The walking support device according to claim 1, comprising:
前記状態判定手段は、前記遊脚完了時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が、正常に歩行動作が完了したか否かを判定するための閾値より大きく、且つ前記遊脚完了時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が0以下である場合、前記使用者の膝が屈曲した状態で足裏が着地したと判定し、前記制御手段を制御して前記使用者の膝が伸展するように前記駆動手段を動作させる請求項2に記載の歩行支援装置。 The state determination means is configured such that an absolute value of a difference between the free leg completion time and the free leg completion predicted time is larger than a threshold for determining whether or not the walking motion is normally completed, and the free leg is completed. If the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from time is 0 or less, it is determined that the sole has landed with the user's knee bent, and the control means is controlled to control the user's knee. The walking support apparatus according to claim 2, wherein the driving means is operated so that the extension extends. 前記状態判定手段は、前記遊脚動作時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記制御手段を制御して、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させる請求項2に記載の歩行支援装置。 Said state determining means, a value obtained by subtracting the free leg completion prediction time from the swing operating time, larger than the threshold for determining whether the user is breaking the posture, the user posture The driving means is operated so that a driving force proportional to a rotational angular velocity in a bending direction of a driving shaft of the driving means is expressed in the extending direction by determining that the motor is broken. 2. The walking support device according to 2. 前記状態判定手段は、前記遊脚完了予測時間から前記遊脚完了時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記制御手段を制御して、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させる請求項2に記載の歩行支援装置。  If the value obtained by subtracting the free leg completion time from the predicted free leg completion time is greater than a threshold value for determining whether or not the user has lost his / her posture, the state determination means The driving means is operated so that a driving force proportional to a rotational angular velocity in a bending direction of a driving shaft of the driving means is expressed in the extending direction by determining that the motor is broken. 2. The walking support device according to 2. 前記状態判定手段は、前記遊脚完了時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記制御手段を制御して、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させる請求項2に記載の歩行支援装置。  When the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg completion time is greater than a threshold for determining whether or not the user has lost his / her posture, the state determination means The driving means is operated so that a driving force proportional to a rotational angular velocity in a bending direction of a driving shaft of the driving means is expressed in the extending direction by determining that the motor is broken. 2. The walking support device according to 2. 前記使用者に注意を喚起する注意喚起手段をさらに備え、
前記状態判定手段は、前記遊脚動作時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記使用者に注意を喚起するように前記注意喚起手段を制御する請求項2乃至のいずれか1項に記載の歩行支援装置。
A warning means for calling attention to the user;
Said state determining means, a value obtained by subtracting the free leg completion prediction time from the swing operating time, larger than the threshold for determining whether the user is breaking the posture, the user posture It determines that the are break, walking assist apparatus according to any one of claims 2 to 6 for controlling said alerting means to call attention to the user.
前記使用者に注意を喚起する注意喚起手段をさらに備え、  A warning means for calling attention to the user;
前記状態判定手段は、前記遊脚完了時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が、正常に歩行動作が完了したか否かを判定するための閾値より大きく、且つ前記遊脚完了時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が0より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記使用者に注意を喚起するように前記注意喚起手段を制御する請求項2乃至6のいずれか1項に記載の歩行支援装置。  The state determination means is configured such that an absolute value of a difference between the free leg completion time and the free leg completion predicted time is larger than a threshold for determining whether or not the walking motion is normally completed, and the free leg is completed. When the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from time is greater than 0, it is determined that the user has lost his / her posture, and the alerting means is controlled to alert the user. The walking support device according to any one of 2 to 6.
前記検出手段の検出結果に基づいて前記使用者に装着されている側の脚部が遊脚か否かを判定する歩行モード判定手段をさらに備える請求項1乃至のいずれか1項に記載の歩行支援装置。 According to any one of claims 1 to 8 further comprising a walking mode determining means for determining whether leg free leg side mounted on the user based on a detection result of said detecting means Walking support device. 使用者の腿部に装着され、前記使用者の歩行を支援する歩行支援装置の制御方法であって、
以前に取得した前記使用者の歩行状態に基づいて、遊脚完了予測時間を算出する工程と、
歩行中の前記使用者の歩行状態に基づいて、前記使用者の脚部における遊脚状態の開始から完了までの間において断続的に算出された時間である遊脚動作時間、又は前記使用者の脚部における遊脚状態の開始から完了までの時間である遊脚完了時間を算出する工程と、
前記遊脚完了予測時間と前記遊脚動作時間、又は前記遊脚完了予測時間と前記遊脚完了時間とを比較し、比較結果に基づいて前記使用者の歩容が正常か否かを判定する工程と、
前記使用者の歩容が正常か否かの判定結果に基づいて、前記歩行支援装置の駆動手段を制御する工程と、
を備える歩行支援装置の制御方法。
A method for controlling a walking support device that is mounted on a user's thigh and supports the user's walking,
A step of calculating a free leg completion prediction time based on the user's previously acquired walking state;
Based on the walking state of the user during walking, the free leg movement time that is intermittently calculated from the start to completion of the free leg state in the leg of the user, or the user's Calculating a free leg completion time which is a time from the start to the completion of the free leg state in the leg ;
The free leg completion predicted time and the free leg movement time , or the free leg completion predicted time and the free leg completion time are compared, and it is determined whether or not the gait of the user is normal based on the comparison result. Process,
A step of controlling the driving means of the walking support device based on the determination result of whether or not the gait of the user is normal;
A control method for a walking support device.
前記遊脚完了時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が、正常に歩行動作が完了したか否かを判定するための閾値より大きく、且つ前記遊脚完了時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が0以下であると、前記使用者の膝が屈曲した状態で足裏が着地したと判定し、前記使用者の膝が伸展するように前記駆動手段を動作させる請求項10に記載の歩行支援装置の制御方法。 The absolute value of the difference between the free leg completion time and the predicted free leg completion time is greater than a threshold for determining whether or not the walking motion has been normally completed, and the free leg is completed from the free leg completion time. When the value obtained by subtracting the predicted time is 0 or less, it is determined that the sole of the foot has landed while the user's knee is bent, and the driving means is operated so that the user's knee extends. the method of the walking assistance device according to 10. 前記遊脚動作時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させる請求項10に記載の歩行支援装置の制御方法。 If the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg movement time is greater than a threshold value for determining whether or not the user has lost posture, it is determined that the user has lost posture. The method of controlling a walking support apparatus according to claim 10 , wherein the driving unit is operated so that a driving force proportional to a rotational angular velocity in a bending direction of the driving shaft of the driving unit is developed in the extending direction. 前記遊脚完了予測時間から前記遊脚完了時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させる請求項10に記載の歩行支援装置の制御方法。  If the value obtained by subtracting the free leg completion time from the predicted free leg completion time is greater than a threshold value for determining whether or not the user has lost posture, it is determined that the user has lost posture. The method of controlling a walking support apparatus according to claim 10, wherein the driving unit is operated so that a driving force proportional to a rotational angular velocity in a bending direction of the driving shaft of the driving unit is developed in the extending direction. 前記遊脚完了時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記駆動手段の駆動軸の屈曲方向の回転角速度に比例する駆動力が伸展方向に発現するように、前記駆動手段を動作させる請求項10に記載の歩行支援装置の制御方法。  If the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg completion time is larger than a threshold for determining whether or not the user has lost his / her posture, it is determined that the user has lost his / her posture. The method of controlling a walking support apparatus according to claim 10, wherein the driving unit is operated so that a driving force proportional to a rotational angular velocity in a bending direction of the driving shaft of the driving unit is developed in the extending direction. 前記遊脚動作時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が、前記使用者が体勢を崩しているか否かを判定するための閾値より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記使用者に注意を喚起するように注意喚起手段を制御する請求項10乃至14のいずれか1項に記載の歩行支援装置の制御方法。 If the value obtained by subtracting the predicted free leg completion time from the free leg movement time is greater than a threshold value for determining whether or not the user has lost posture, it is determined that the user has lost posture. And the control method of the walk assistance apparatus of any one of Claims 10 thru | or 14 which controls an alerting means so as to alert the said user. 前記遊脚完了時間と前記遊脚完了予測時間との差の絶対値が、正常に歩行動作が完了したか否かを判定するための閾値より大きく、且つ前記遊脚完了時間から前記遊脚完了予測時間を引いた値が0より大きい場合、前記使用者が体勢を崩していると判定し、前記使用者に注意を喚起するように注意喚起手段を制御する請求項10乃至14のいずれか1項に記載の歩行支援装置の制御方法。 The absolute value of the difference between the free leg completion time and the predicted free leg completion time is greater than a threshold for determining whether or not the walking motion has been normally completed, and the free leg is completed from the free leg completion time. If greater than the value obtained by subtracting the prediction time is zero, determines that the user is breaking the posture, any one of claims 10 to 14 for controlling the alerting means to call attention to the user 1 A control method for the walking support device according to claim.
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