JP6263107B2 - Work auxiliary control device and power assist suit - Google Patents

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Description

本発明は、作業補助制御装置及びパワーアシストスーツに関する。   The present invention relates to a work assist control device and a power assist suit.

パワーアシストスーツと呼ばれる装着型の作業補助装置がある。パワーアシストスーツは、使用者の動作に応じて筋力を補助するものである。パワーアシストスーツは、要介護者の補助、リハビリテーション、さらに重機が入り込めない狭い場所での重作業をするための力増幅装置としての適用可能性がある。このようなパワーアシストスーツにおいて、使用者の足が接地しているか又は遊脚しているか(使用者の足の状態)を判定することは、アクチュエータの動作を制御する上で重要である。この場合、例えば、靴底に圧力センサを設け、圧力センサにより足裏の荷重を検出することにより、使用者の足の状態を判定することができる。   There is a wearable work assist device called a power assist suit. The power assist suit assists muscular strength in accordance with the user's movement. The power assist suit may be applied as a force amplifying device for assisting care recipients, rehabilitation, and heavy work in narrow places where heavy machinery cannot enter. In such a power assist suit, it is important to determine whether the user's foot is in contact with the ground or in a swinging state (the state of the user's foot) in order to control the operation of the actuator. In this case, for example, the state of the user's foot can be determined by providing a pressure sensor on the sole and detecting the load on the sole with the pressure sensor.

例えば、特許文献1には、使用者(装着者)の足裏が接地するタイミングを計測するために、複数の足底圧センサを用いることが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that a plurality of plantar pressure sensors are used in order to measure the timing at which the sole of the user (wearer) contacts the ground.

特開2005−192744号公報JP-A-2005-192744

しかし、靴底に複数の圧力センサを設けた場合、靴底に設けられたクッションにより荷重が散逸したり、使用者の歩き方又は足のサイズ等が個々で異なったりすることにより、圧力センサによる足裏の荷重の検出が正確に行われず、使用者の足の状態を正確に判定することができなくなる可能性がある。   However, when multiple pressure sensors are provided on the shoe sole, the load is dissipated by the cushion provided on the shoe sole, or the user's walking method or foot size is different, so the pressure sensor There is a possibility that the load on the sole is not accurately detected and the state of the user's foot cannot be accurately determined.

本発明は、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制する作業補助制御装置及びパワーアシストスーツを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the work assistance control apparatus and power assist suit which suppress the deterioration of the precision of determination of a user's leg | foot state.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の作業補助制御装置は、使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有する。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the work auxiliary control device of the present invention corresponds to a pressure sensor for detecting a foot load of a user and the pressure sensor, and the corresponding feeling. When the detected load of the pressure sensor is equal to or less than a predetermined load, it is temporarily determined that the user's foot is in a free leg state, and the use is performed when the corresponding detected load of the pressure sensor is larger than the predetermined load. A plurality of detection units including a provisional determination unit for deriving a provisional determination result that the user's foot is in a free leg state or a ground state by temporarily determining that the user's foot is in a ground state; An integrated determination unit that integrates the temporary determination results of the temporary determination unit and determines whether the user's foot is in a free leg state or a grounded state based on the integrated result.

この作業補助制御装置によれば、複数の感圧センサ毎に使用者の足の状態の仮判定を行い、感圧センサ毎の仮判定の結果を統合して、使用者の足の状態を判定する。従って、一部の感圧センサによる足底荷重の検出が正確に行われなかった場合でも、感圧センサ毎の仮判定の結果を統合して判定するため、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができる。   According to this work auxiliary control device, the user's foot state is provisionally determined for each of the plurality of pressure sensors, and the result of the provisional determination for each pressure sensor is integrated to determine the user's foot state. To do. Therefore, even if the detection of the sole load by some of the pressure sensors is not performed accurately, the determination of the user's foot state is performed in order to integrate and determine the temporary determination results for each pressure sensor. Degradation of accuracy can be suppressed.

前記作業補助制御装置において、前記仮判定部は、対応する前記感圧センサの検出荷重が第1の荷重値以下の範囲である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第1の荷重値より大きい第2の荷重値よりも大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定し、さらに、使用者の足が遊脚状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第1の荷重値より大きく前記第2の荷重値以下である場合に、使用者の足が遊脚状態であるとの仮判定を維持し、使用者の足が接地状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第1の荷重値より大きく前記第2の荷重値以下の場合に、使用者の足が接地状態であるとの仮判定を維持することが好ましい。この作業補助制御装置によれば、検出荷重と荷重閾値とを比較して足の状態を判断するにあたって、ヒステリシスを設けているため、使用者の足の荷重の状態が不安定な場合であっても、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができる。   In the work auxiliary control device, the temporary determination unit temporarily determines that the user's foot is in a free leg state when a detected load of the corresponding pressure sensor is in a range equal to or less than a first load value. When the detected load of the corresponding pressure sensor is larger than the second load value larger than the first load value, it is temporarily determined that the user's foot is in a grounded state, and further, the user's foot is idle. When the leg is temporarily determined, and the detected load of the corresponding pressure-sensitive sensor is greater than the first load value and less than or equal to the second load value, the user's foot is idle. The provisional determination that the leg is in a state is maintained, the user's foot is provisionally determined to be in a grounded state, and the corresponding detected load of the pressure sensor is greater than the first load value. If the load is less than or equal to the second load value, a temporary determination is made that the user's foot is in contact with the ground It is preferable to. According to this work auxiliary control device, since the hysteresis is provided in comparing the detected load with the load threshold value to determine the foot state, the load state of the user's foot is unstable. In addition, it is possible to suppress deterioration in accuracy of determination of the state of the user's foot.

前記作業補助制御装置において、前記仮判定部は、前記仮判定結果の情報を有する仮判定信号を生成し、前記統合判定部は、それぞれの前記仮判定信号を平均化して統合判定信号を算出し、前記統合判定信号と統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定することが好ましい。この作業補助制御装置によれば、足の状態の仮判定結果を示す仮判定信号を平均化することにより、足の状態を判断するための統合判定信号を算出するため、各感圧センサの検出結果を、より好適に足の状態の判定に反映することができる。   In the work auxiliary control device, the temporary determination unit generates a temporary determination signal having information on the temporary determination result, and the integrated determination unit calculates an integrated determination signal by averaging the temporary determination signals. It is preferable that the user's foot is determined to be in a free leg state or a grounded state by comparing the integrated determination signal with an integrated determination signal threshold value. According to this work auxiliary control device, the average determination signal indicating the temporary determination result of the foot state is averaged to calculate the integrated determination signal for determining the foot state. The result can be more suitably reflected in the determination of the foot state.

前記作業補助制御装置において、前記仮判定部は、仮判定信号生成部と判定信号生成部とを有し、前記統合判定部は、統合判定信号生成部と統合判定信号比較部とを有し、前記仮判定信号生成部は、前記仮判定信号を生成し、前記判定信号生成部は、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号に乗じる所定の係数の情報を有しており、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号と前記所定の係数とを乗じることにより、判定信号を生成し、前記統合判定信号生成部は、それぞれの前記判定信号を合計することにより前記統合判定信号を生成し、前記統合判定信号比較部は、前記統合判定信号と前記統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定することが好ましい。この作業補助制御装置によれば、所定の係数と仮判定信号とを乗じることにより、判定信号を算出している。従って、この作業補助制御装置によれば、所定の係数を調整することで、各感圧センサの検出結果に重みづけをすることができ、各感圧センサの検出結果を、より好適に足の状態の判定に反映することができる。   In the work auxiliary control device, the temporary determination unit includes a temporary determination signal generation unit and a determination signal generation unit, the integrated determination unit includes an integrated determination signal generation unit and an integrated determination signal comparison unit, The temporary determination signal generation unit generates the temporary determination signal, and the determination signal generation unit has information on a predetermined coefficient to be multiplied by the temporary determination signal generated by the corresponding temporary determination signal generation unit. The determination signal is generated by multiplying the corresponding temporary determination signal generated by the corresponding temporary determination signal generation unit and the predetermined coefficient, and the integrated determination signal generation unit sums the determination signals. The integrated determination signal comparison unit determines that the user's foot is in a free leg state or a grounded state by comparing the integrated determination signal and the integrated determination signal threshold. Prefer to There. According to this work auxiliary control device, the determination signal is calculated by multiplying the predetermined coefficient and the provisional determination signal. Therefore, according to this work auxiliary control device, by adjusting a predetermined coefficient, it is possible to weight the detection result of each pressure sensor, and the detection result of each pressure sensor can be more suitably used. This can be reflected in the determination of the state.

前記作業補助制御装置において、前記所定の係数は、前記判定信号生成部ごとに異なることが好ましい。この作業補助制御装置によれば、所定の係数を判定信号生成部毎に異なるように調整することで、各感圧センサの検出結果に重みづけをすることができ、各感圧センサの検出結果を、より好適に足の状態の判定に反映することができる。   In the work auxiliary control device, it is preferable that the predetermined coefficient is different for each of the determination signal generation units. According to this work auxiliary control device, the detection result of each pressure sensor can be weighted by adjusting the predetermined coefficient to be different for each determination signal generator, and the detection result of each pressure sensor can be weighted. Can be more suitably reflected in the determination of the foot state.

前記作業補助制御装置において、前記複数の感圧センサは、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重が集中する荷重集中位置と、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重の集中が前記荷重集中位置より小さい補助位置とに配置され、前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数が、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数よりも大きく設定されることにより、前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合は、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合よりも大きくなる。この作業補助制御装置によれば、荷重集中位置の感圧センサの検出結果を、補助位置の感圧センサの検出結果よりも、足の状態判定に大きく反映することができ、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。   In the work auxiliary control device, the plurality of pressure-sensitive sensors are a load concentration position where a user's foot load is concentrated on a back surface of the user's foot, and a user's foot back surface where the user's foot load is concentrated. A predetermined coefficient stored in the determination signal generation unit corresponding to the pressure-sensitive sensor at the load concentration position is arranged at an auxiliary position where the concentration of the foot load is smaller than the load concentration position, and the pressure-sensitive sensor at the auxiliary position Is set to be larger than a predetermined coefficient stored in the determination signal generation unit corresponding to the ratio of the determination signal value corresponding to the pressure-sensitive sensor at the load concentration position to the integrated determination signal value. The value of the determination signal corresponding to the pressure-sensitive sensor at the auxiliary position is larger than the ratio of the value of the integrated determination signal. According to this work auxiliary control device, the detection result of the pressure-sensitive sensor at the load concentration position can be more greatly reflected in the determination of the foot state than the detection result of the pressure-sensitive sensor at the auxiliary position. The accuracy of state determination can be improved more suitably.

前記作業補助制御装置において、前記検出ユニットは、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサが検出した前記使用者の足底荷重の荷重振幅を計測する荷重振幅計測部と、前記荷重振幅計測部に対応し、対応する前記感圧センサが検出した複数周期における前記荷重振幅を平均することにより、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値を算出する平均荷重振幅算出部と、前記荷重振幅計測部に対応して前記判定信号生成部に前記所定の係数を算出するものであって、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値が大きいものほど前記所定の係数を大きく設定する係数算出部と、をさらに有することが好ましい。この作業補助制御装置によると、平均荷重振幅値が大きく、使用者の足の動作に対する感度が高い感圧センサの検出結果を、足の状態判定に大きく反映することができる。そのため、この作業補助制御装置によると、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。   In the work auxiliary control device, the detection unit corresponds to the pressure sensor, a load amplitude measurement unit that measures a load amplitude of the foot load of the user detected by the corresponding pressure sensor, and the load An average load amplitude calculation unit that calculates an average load amplitude value of the corresponding pressure-sensitive sensor by averaging the load amplitudes in a plurality of periods detected by the corresponding pressure-sensitive sensor corresponding to the amplitude measurement unit; A coefficient for calculating the predetermined coefficient in the determination signal generation unit corresponding to the load amplitude measuring unit, and a coefficient that sets the predetermined coefficient larger as the average load amplitude value of the corresponding pressure-sensitive sensor is larger It is preferable to further include a calculation unit. According to this work auxiliary control device, the detection result of the pressure sensor having a large average load amplitude value and high sensitivity to the motion of the user's foot can be largely reflected in the foot state determination. Therefore, according to this work auxiliary control device, the accuracy of determination of the state of the user's foot can be improved more suitably.

前記作業補助制御装置は、前記使用者の足上げ動作を補助する補助動作を制御する脚動力制御部をさらに有し、前記脚動力制御部は、前記統合判定部により前記使用者の一方の足が遊脚状態と判断され、かつ、他方の足が接地状態であると判断された場合に、前記一方の足に対して所定の速度で前記補助動作を行わせることが好ましい。この作業補助制御装置によると、一方の足の状態を判定した後、さらに両足の状態を確認してから補助動作を行わせる。そのため、この作業補助制御装置によると、補助動作をより適切に行わせることができる。   The work auxiliary control device further includes a leg power control unit that controls an auxiliary operation for assisting the user's foot-lifting operation, and the leg power control unit is configured so that one leg of the user is detected by the integrated determination unit. When it is determined that the leg is in the free leg state and the other leg is in the grounded state, it is preferable to cause the one leg to perform the auxiliary operation at a predetermined speed. According to this work auxiliary control device, after determining the state of one foot, the auxiliary operation is performed after confirming the state of both feet. Therefore, according to this work auxiliary control device, the auxiliary operation can be performed more appropriately.

前記作業補助制御装置において、前記脚動力制御部は、前記補助動作を行わせてから所定の時間経過後に前記補助動作を終了させることが好ましい。この作業補助制御装置によると、例えば使用者が足上げ動作を終了したい場合に足上げの補助動作を行わせることを抑制することができ、補助動作をより適切に行わせることができる。   In the work auxiliary control device, it is preferable that the leg power control unit ends the auxiliary operation after a predetermined time has elapsed since the auxiliary operation was performed. According to this work auxiliary control device, for example, when the user wants to end the foot-lifting operation, it is possible to suppress the foot-raising auxiliary operation, and the auxiliary operation can be performed more appropriately.

前記作業補助制御装置は、前記使用者の足に対応する位置に設けられて前記使用者の足上げ動作の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出した前記使用者の足上げ動作加速度から、前記使用者の足上げ動作の平均速度を算出し、前記平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有することが好ましい。この作業補助制御装置によると、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。   The work auxiliary control device is provided at a position corresponding to the user's foot and detects an acceleration of the user's foot-lifting motion, and the user's foot-lifting motion acceleration detected by the acceleration sensor From the above, it is preferable to further include a speed calculation unit that calculates an average speed of the user's leg raising operation and transmits the average speed as the predetermined speed to the leg power control unit. According to this work auxiliary control device, it becomes possible to perform an auxiliary operation synchronized with the actual operation of the user, so that the auxiliary operation can be performed more appropriately.

前記作業補助制御装置は、前記使用者の胴体部に対応する位置に設けられて前記使用者の移動加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出した前記使用者の移動加速度から、前記使用者の足上げ動作の推定平均速度を算出し、前記推定平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有することが好ましい。この作業補助制御装置によると、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。   The work auxiliary control device is provided at a position corresponding to the torso of the user and detects the user's movement acceleration, and the use acceleration is detected from the user's movement acceleration detected by the acceleration sensor. It is preferable to further include a speed calculation unit that calculates an estimated average speed of the person's foot-lifting motion and transmits the estimated average speed as the predetermined speed to the leg power control unit. According to this work auxiliary control device, it becomes possible to perform an auxiliary operation synchronized with the actual operation of the user, so that the auxiliary operation can be performed more appropriately.

本発明のパワーアシストスーツは、前記作業補助制御装置と、前記使用者の足上げ動作の補助動作を行う脚動力部と、前記統合判定部の判定結果に応じて、前記脚動力部の動作を制御する制御部と、を有する。このパワーアシストスーツによると、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができ、適切に補助動作を行うことができる。   The power assist suit of the present invention is configured to perform the operation of the leg power unit according to a determination result of the work assist control device, a leg power unit that performs an assisting operation of the user's leg raising operation, and the integrated determination unit. A control unit for controlling. According to this power assist suit, it is possible to suppress deterioration in accuracy of determination of the state of the user's foot, and appropriately perform an assist operation.

本発明のパワーアシストスーツは、前記作業補助制御装置と、前記脚動力制御部の制御により前記補助動作を行う脚動力部と、を有する。このパワーアシストスーツによると、使用者の足の状態の判定の精度の劣化を抑制することができ、適切に補助動作を行うことができる。   The power assist suit of the present invention includes the work assist control device and a leg power unit that performs the assist operation under the control of the leg power control unit. According to this power assist suit, it is possible to suppress deterioration in accuracy of determination of the state of the user's foot, and appropriately perform an assist operation.

本発明によれば、使用者の足の状態判定をより正確に行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a user's leg | foot state determination can be performed more correctly.

図1は、第1実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a power assist suit as an auxiliary device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す正面図である。FIG. 2 is a front view illustrating a wearing state of the power assist suit according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a wearing state of the power assist suit according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of the work auxiliary control device according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る感圧センサの位置を示した模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the position of the pressure-sensitive sensor according to the first embodiment. 図6は、感圧センサの使用状態の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a usage state of the pressure sensor. 図7は、使用者の左足が接地状態である一例を示した模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example in which the user's left foot is in a grounded state. 図8は、使用者の左足が遊脚状態である一例を示した模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example in which the user's left foot is in the swinging state. 図9は、第1実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the provisional determination unit according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態に係る統合判定部の構成を示したブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the integrated determination unit according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of the leg power control unit according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態に係る作業補助制御装置による補助動作の制御処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an outline of control processing of auxiliary operation by the work auxiliary control device according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態に係る作業補助制御装置による使用者の足の状態の判断処理を説明するフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating a process of determining the state of the user's foot by the work auxiliary control device according to the first embodiment. 図14は、足底荷重の荷重値と仮判定信号値の関係の一例を示すグラフである。FIG. 14 is a graph illustrating an example of the relationship between the load value of the sole load and the provisional determination signal value. 図15は、統合判定信号値と状態出力信号値の関係の一例を示すグラフである。FIG. 15 is a graph illustrating an example of the relationship between the integrated determination signal value and the state output signal value. 図16は、第1実施形態における整合性確認処理、補助関節角速度算出処理及び補助動作指令出力処理について説明したフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart illustrating the consistency check process, the auxiliary joint angular velocity calculation process, and the auxiliary operation command output process in the first embodiment. 図17は、第1実施形態に係る整合性確認部が使用者の左足が遊脚状態であることに対する整合性を確認するためのテーブルを示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a table for the consistency check unit according to the first embodiment to check the consistency with respect to the fact that the user's left foot is in the free leg state. 図18は、第2実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a configuration of a work assistance control apparatus according to the second embodiment. 図19は、第2実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of a provisional determination unit according to the second embodiment. 図20は、感圧センサの荷重振幅の一例を示したグラフである。FIG. 20 is a graph showing an example of the load amplitude of the pressure sensor. 図21は、第2実施形態に係る重み係数の算出方法を説明するフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart for explaining a weighting factor calculation method according to the second embodiment. 図22は、第3実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a power assist suit as an auxiliary device according to the third embodiment. 図23は、第3実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a leg power control unit according to the third embodiment. 図24は、第4実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。FIG. 24 is a schematic diagram illustrating a power assist suit as an auxiliary device according to the fourth embodiment. 図25は、第4実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration of a leg power control unit according to the fourth embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, Moreover, when there are two or more embodiments, what comprises a combination of each Example is also included.

(第1実施形態) (First embodiment)

図1は、第1実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。図2は、第1実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す正面図である。図3は、第1実施形態に係るパワーアシストスーツの装着状態を表す側面図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a power assist suit as an auxiliary device according to the first embodiment. FIG. 2 is a front view illustrating a wearing state of the power assist suit according to the first embodiment. FIG. 3 is a side view showing a wearing state of the power assist suit according to the first embodiment.

(パワーアシストスーツの概略)
パワーアシストスーツ10は、複数のリンクが関節を介して連結され、使用者に装着されて使用者の筋力を補助する装置である。図1から図3に示すように、パワーアシストスーツ10は、使用者の腰に装着される腰パーツ11と、肩に装着される肩パーツ12と、脚に装着される脚パーツ13A、13Bとを有している。
(Outline of power assist suit)
The power assist suit 10 is a device in which a plurality of links are connected via joints and is attached to the user to assist the user's muscle strength. As shown in FIGS. 1 to 3, the power assist suit 10 includes a waist part 11 that is worn on the user's waist, a shoulder part 12 that is worn on the shoulder, and leg parts 13A and 13B that are worn on the legs. have.

腰パーツ11は、腰装着部21と、給電装置22と、大腿駆動機構23A、23Bとを有する。腰装着部21は、パワーアシストスーツ10の使用者、すなわちパワーアシストスーツを装着する者(使用者)の腰の周囲に位置するように形成された、C形リング形状の部材である。給電装置22は、腰装着部21に取り付けられており、使用者の背中側に配置される。   The waist part 11 includes a waist mounting portion 21, a power feeding device 22, and thigh drive mechanisms 23A and 23B. The waist mounting portion 21 is a C-shaped ring-shaped member formed so as to be positioned around the waist of the user of the power assist suit 10, that is, the user (user) who wears the power assist suit. The power feeding device 22 is attached to the waist mounting portion 21 and is arranged on the back side of the user.

給電装置22は、パワーアシストスーツ10が備える制御装置1及びアクチュエータ等の機器類に電力を供給する装置である。本実施形態において、給電装置22は、パワーアシストスーツ10の外部の電源22Bから、電線22Cを介して電力の供給を受ける。給電装置22は、外部の電源22Bからの電力を、パワーアシストスーツ10が備える機器類に適した電圧等に変換してこれらに供給する。外部の電源22Bは、例えば、AC(Alternating Current)電源である。給電装置22は外部の電源22Bから電力の供給を受ける装置に限定されるものではなく、例えば、パワーアシストスーツ10に搭載される蓄電器から電力の供給を受ける装置であってもよい。   The power supply device 22 is a device that supplies power to the control device 1 and the actuator and other devices included in the power assist suit 10. In the present embodiment, the power feeding device 22 receives power supply from the power source 22B outside the power assist suit 10 via the electric wire 22C. The power feeding device 22 converts the power from the external power supply 22B into a voltage suitable for the devices included in the power assist suit 10 and supplies the converted voltage. The external power source 22B is, for example, an AC (Alternating Current) power source. The power feeding device 22 is not limited to a device that receives power supply from the external power source 22B, and may be a device that receives power supply from a capacitor mounted on the power assist suit 10, for example.

大腿駆動機構23A、23Bは、腰装着部21の下方に連結されており、それぞれ使用者の左右の側部に配置されている。大腿駆動機構23A、23Bは、パワーアシストスーツ10の関節に相当する。大腿駆動機構23Aは、脚パーツ13Aの大腿装着部41Aを腰装着部21に対して所定の軸線Ywlの周りを回動させることで、左脚の大腿の動作に応じて筋力を補助するものである。大腿駆動機構23Bは、脚パーツ13Bの大腿装着部41Bを腰装着部21に対して所定の軸線Ywrの周りを回動させることで、右脚の大腿の動作に応じて筋力を補助するものである。   The thigh drive mechanisms 23A and 23B are connected to the lower side of the waist mounting portion 21 and are respectively disposed on the left and right sides of the user. The thigh drive mechanisms 23 </ b> A and 23 </ b> B correspond to the joints of the power assist suit 10. The thigh drive mechanism 23A assists muscle strength according to the movement of the thigh of the left leg by rotating the thigh mounting part 41A of the leg part 13A around the predetermined axis Ywl with respect to the waist mounting part 21. is there. The thigh drive mechanism 23B assists muscle strength according to the movement of the thigh of the right leg by rotating the thigh mounting portion 41B of the leg part 13B around the predetermined axis Ywr with respect to the waist mounting portion 21. is there.

肩パーツ12は、背装着部31と、使用者の左右の肩に掛止するように配置される左肩装着部32A及び右肩装着部32Bとを有する。左肩装着部32A及び右肩装着部32Bは、使用者の背中側に配置される背装着部31によって腰パーツ11の腰装着部21に連結されている。   The shoulder part 12 includes a back mounting portion 31, and a left shoulder mounting portion 32A and a right shoulder mounting portion 32B that are arranged to be hooked on the left and right shoulders of the user. The left shoulder mounting part 32A and the right shoulder mounting part 32B are connected to the waist mounting part 21 of the waist part 11 by a back mounting part 31 arranged on the back side of the user.

脚パーツ13A、13Bは、左脚及び右脚に対応して配置されている。左脚に対応する脚パーツ13Aは、大腿装着部41Aと、下腿装着部42Aと、足装着部43Aと、下腿駆動機構45Aと、脚駆動制御装置46Aとを有する。   The leg parts 13A and 13B are arranged corresponding to the left leg and the right leg. The leg part 13A corresponding to the left leg includes a thigh attachment part 41A, a crus attachment part 42A, a foot attachment part 43A, a crus drive mechanism 45A, and a leg drive control device 46A.

大腿装着部41Aは、使用者の左脚の大腿に沿って配置され、下腿装着部42Aは、使用者の左脚の下腿に沿って配置される。大腿装着部41A及び下腿装着部42Aは、パワーアシストスーツ10のリンクに相当する。大腿装着部41Aの一端部は、腰パーツ11の腰装着部21に回動可能に連結されている。下腿装着部42Aの一端部は、大腿装着部41Aの他端部に回動可能に連結されており、下腿装着部42Aの他端部は、回動軸47Aにより足装着部43Aに回動可能に連結されている。足装着部43Aは、使用者の左足部(左足首から下の部分)に装着される靴部である。回動軸47Aはパワーアシストスーツ10の関節に相当し、足装着部43Aはパワーアシストスーツ10のリンクに相当する。   The thigh mounting portion 41A is disposed along the thigh of the user's left leg, and the lower thigh mounting portion 42A is disposed along the lower leg of the user's left leg. The thigh attachment part 41A and the crus attachment part 42A correspond to the link of the power assist suit 10. One end of the thigh mounting portion 41A is rotatably connected to the waist mounting portion 21 of the waist part 11. One end of the crus mounting part 42A is rotatably connected to the other end of the thigh mounting part 41A, and the other end of the crus mounting part 42A can be rotated to the foot mounting part 43A by a rotating shaft 47A. It is connected to. The foot attachment portion 43A is a shoe portion attached to the user's left foot portion (portion below the left ankle). The rotation shaft 47A corresponds to the joint of the power assist suit 10, and the foot mounting portion 43A corresponds to the link of the power assist suit 10.

下腿駆動機構45Aは、大腿装着部41Aの他端部に取り付けられている。下腿駆動機構45Aは、下腿駆動機構45Aを大腿装着部41Aに対して所定の軸線Ynlの周りを回動させることで、筋力を補助する。下腿駆動機構45Aは、パワーアシストスーツ10の関節に相当する。脚駆動制御装置46Aは、大腿装着部41Aに取り付けられており、大腿駆動機構23A及び下腿駆動機構45Aの動作を制御する。脚駆動制御装置46A、大腿駆動機構23A及び下腿駆動機構45Aは、給電装置22から電力が供給される。   The lower leg drive mechanism 45A is attached to the other end of the thigh attachment part 41A. The crus drive mechanism 45A assists the muscular strength by rotating the crus drive mechanism 45A around a predetermined axis Ynl with respect to the thigh mounting portion 41A. The lower leg drive mechanism 45 </ b> A corresponds to the joint of the power assist suit 10. The leg drive control device 46A is attached to the thigh mounting portion 41A and controls the operations of the thigh drive mechanism 23A and the crus drive mechanism 45A. The leg drive control device 46A, the thigh drive mechanism 23A, and the crus drive mechanism 45A are supplied with power from the power supply device 22.

右脚に対応する脚パーツ13Bは、脚パーツ13Aと同様に、大腿装着部41Bと、下腿装着部42Bと、足装着部43Bと、下腿駆動機構45Bと、脚駆動制御装置46Bとを有する。   Similarly to the leg part 13A, the leg part 13B corresponding to the right leg includes a thigh attachment part 41B, a crus attachment part 42B, a foot attachment part 43B, a crus drive mechanism 45B, and a leg drive control device 46B.

大腿装着部41Bは、使用者の右脚の大腿に沿って配置され、下腿装着部42Bは、使用者の右脚の下腿に沿って配置される。大腿装着部41B及び下腿装着部42Bは、パワーアシストスーツ10のリンクに相当する。大腿装着部41Bの一端部は、腰パーツ11の腰装着部21に回動可能に連結されている。下腿装着部42Bの一端部は、大腿装着部41Bの他端部に回動可能に連結されており、下腿装着部42Bの他端部は、回動軸47Bにより足装着部43Bに回動可能に連結されている。足装着部43Bは、使用者の右足部(右足首から下の部分)に装着される靴部として形成されている。回動軸47Bはパワーアシストスーツ10の関節に相当し、足装着部43Bはパワーアシストスーツ10のリンクに相当する。   The thigh mounting portion 41B is disposed along the thigh of the user's right leg, and the lower thigh mounting portion 42B is disposed along the lower leg of the user's right leg. The thigh attachment part 41B and the crus attachment part 42B correspond to the link of the power assist suit 10. One end of the thigh mounting part 41B is rotatably connected to the waist mounting part 21 of the waist part 11. One end of the crus mounting part 42B is rotatably connected to the other end of the thigh mounting part 41B, and the other end of the crus mounting part 42B can be rotated to the foot mounting part 43B by a rotating shaft 47B. It is connected to. The foot attachment portion 43B is formed as a shoe portion attached to the user's right foot portion (portion below the right ankle). The rotation shaft 47B corresponds to the joint of the power assist suit 10, and the foot mounting portion 43B corresponds to the link of the power assist suit 10.

下腿駆動機構45Bは、大腿装着部41Bの他端部に取り付けられている。下腿駆動機構45Bは、下腿駆動機構45Bを大腿装着部41Bに対して所定の軸線Ynrの周りを回動させることで、筋力を補助するものである。下腿駆動機構45Bは、パワーアシストスーツ10の関節に相当する。脚駆動制御装置46Bは、大腿装着部41Bに取り付けられており、大腿駆動機構23B及び下腿駆動機構45Bの動作を制御する。脚駆動制御装置46B、大腿駆動機構23B及び下腿駆動機構45Bは、給電装置22から電力が供給される。   The lower leg drive mechanism 45B is attached to the other end of the thigh mounting part 41B. The crus drive mechanism 45B assists muscular strength by rotating the crus drive mechanism 45B around a predetermined axis Ynr with respect to the thigh mounting portion 41B. The lower leg drive mechanism 45B corresponds to the joint of the power assist suit 10. The leg drive control device 46B is attached to the thigh mounting portion 41B and controls the operations of the thigh drive mechanism 23B and the crus drive mechanism 45B. The leg drive control device 46B, the thigh drive mechanism 23B, and the crus drive mechanism 45B are supplied with power from the power supply device 22.

大腿駆動機構23A、23B及び下腿駆動機構45A、45Bは、それぞれアクチュエータを備えている。本実施形態において、これらが備えるアクチュエータは電動機であるが、これに限定されない。本実施形態において、それぞれの脚パーツ13A、13Bは、大腿駆動機構23A、23B及び下腿駆動機構45A、45Bを備えているので、制御軸は2軸である。本実施形態において、パワーアシストスーツ10が備える制御軸は、1つの脚パーツ13A又は脚パーツ13Bあたりにおいて2軸に限定されるものではない。   The thigh drive mechanisms 23A and 23B and the crus drive mechanisms 45A and 45B are each provided with an actuator. In this embodiment, although the actuator with which these are provided is an electric motor, it is not limited to this. In this embodiment, each leg part 13A, 13B is provided with thigh drive mechanisms 23A, 23B and crus drive mechanisms 45A, 45B, so that there are two control axes. In the present embodiment, the control axis provided in the power assist suit 10 is not limited to two axes per one leg part 13A or leg part 13B.

図2に示すように、足装着部43Aの底部には、クッション部62Aが設けられている。また、足装着部43Bの底部には、クッション部62Bが設けられている。クッション部62A、62Bには、複数の感圧センサ64が設けられており、複数の感圧センサ64は、足装着部43A、43Bに作用する荷重を検出する。以下において、クッション部62A、62Bを区別しない場合、適宜クッション部62という。   As shown in FIG. 2, a cushion portion 62A is provided at the bottom of the foot mounting portion 43A. Further, a cushion portion 62B is provided at the bottom of the foot mounting portion 43B. The cushion parts 62A and 62B are provided with a plurality of pressure-sensitive sensors 64, and the plurality of pressure-sensitive sensors 64 detect loads acting on the foot mounting parts 43A and 43B. Hereinafter, when the cushion portions 62A and 62B are not distinguished, they are appropriately referred to as the cushion portion 62.

本実施形態において、背装着部31の背面には、制御装置1が設けられている。制御装置1は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置1は、複数の感圧センサ64の検出値に基づいて、大腿駆動機構23A、23B及び下腿駆動機構45A、45Bの動作を制御する。脚駆動制御装置46A、46Bは、制御装置1からの指令に基づいて、大腿駆動機構23A、23Bのアクチュエータ及び下腿駆動機構45A、45Bのアクチュエータを駆動する。   In the present embodiment, the control device 1 is provided on the back surface of the back mounting portion 31. The control device 1 is, for example, a microcomputer. The control device 1 controls the operations of the thigh drive mechanisms 23A and 23B and the crus drive mechanisms 45A and 45B based on the detection values of the plurality of pressure sensitive sensors 64. The leg drive control devices 46A and 46B drive the actuators of the thigh drive mechanisms 23A and 23B and the actuators of the crus drive mechanisms 45A and 45B based on a command from the control device 1.

本実施形態においては、足装着部43Aに設けられた複数の感圧センサ64と、脚駆動制御装置46Aとが、左足の補助動作を制御する作業補助制御装置60Aを構成する。また、足装着部43Bに設けられた複数の感圧センサ64と、脚駆動制御装置46Bとは、右足の補助動作を制御する作業補助制御装置60Bを構成する。以下、作業補助制御装置60A、60Bを区別しない場合は、適宜作業補助制御装置60という。次に、作業補助制御装置60Aについて説明する。   In the present embodiment, the plurality of pressure-sensitive sensors 64 provided on the foot mounting portion 43A and the leg drive control device 46A constitute a work assistance control device 60A that controls the assistance operation of the left foot. The plurality of pressure-sensitive sensors 64 provided on the foot mounting portion 43B and the leg drive control device 46B constitute a work assist control device 60B that controls the assist operation of the right foot. Hereinafter, when the work auxiliary control devices 60 </ b> A and 60 </ b> B are not distinguished, they are referred to as work auxiliary control devices 60 as appropriate. Next, the work auxiliary control device 60A will be described.

(作業補助制御装置について)
図4は、第1実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。図4に示すように、作業補助制御装置60Aは、感圧センサ64S、64T、64U、64V、64Wと、整合性確認部90Aと、脚駆動制御装置46Aと、を有する。作業補助制御装置60Aは、感圧センサ64S、64T、64U、64V、64Wが検出した足装着部43Aに作用する使用者の左足裏の荷重に基づき、脚駆動制御装置46Aにより、使用者の足上げ動作の補助動作を行う。以下、感圧センサ64S、64T、64U、64V、64Wを区別しない場合は、適宜感圧センサ64と記載する。
(About work auxiliary control device)
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of the work auxiliary control device according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the work auxiliary control device 60A includes pressure-sensitive sensors 64S, 64T, 64U, 64V, and 64W, a consistency confirmation unit 90A, and a leg drive control device 46A. The work auxiliary control device 60A is configured to allow the user's foot to be controlled by the leg drive control device 46A based on the load on the left sole of the user acting on the foot mounting portion 43A detected by the pressure sensitive sensors 64S, 64T, 64U, 64V, 64W. Auxiliary operation for raising operation is performed. Hereinafter, when the pressure sensors 64S, 64T, 64U, 64V, and 64W are not distinguished, they are appropriately referred to as the pressure sensor 64.

感圧センサ64は、自身に作用する荷重を検出するセンサである。図4に示すように、感圧センサ64は、クッション部62Aに設けられている。より詳しくは、クッション部62Aは、使用者の足裏の領域を足先部、かかと部、及び足先部とかかと部との間の中央部に3分割した場合における、使用者の足裏の足先部に対応する足先部33、使用者の足裏の中央部に対応する中央部34、使用者の足裏のかかと部に対応するかかと部35に区分することができる。感圧センサ64Sは、足先部33の右側に設けられており、感圧センサ64Tは、足先部33の左側に設けられている。また、感圧センサ64Uは、中央部34の左側に設けられており、感圧センサ64Vは、中央部34の右側であって、感圧センサ64Uよりもかかと部35側に設けられている。また、感圧センサ64Wは、かかと部35に設けられている。   The pressure sensor 64 is a sensor that detects a load acting on itself. As shown in FIG. 4, the pressure-sensitive sensor 64 is provided in the cushion part 62A. More specifically, the cushion portion 62A is formed by dividing the region of the user's sole into three portions into the foot portion, the heel portion, and the central portion between the foot portion and the heel portion. The foot part 33 can be divided into a foot part 33 corresponding to the foot part, a central part 34 corresponding to the central part of the user's sole, and a heel part 35 corresponding to the heel part of the user's sole. The pressure sensitive sensor 64 </ b> S is provided on the right side of the foot tip portion 33, and the pressure sensitive sensor 64 </ b> T is provided on the left side of the foot tip portion 33. The pressure sensor 64U is provided on the left side of the central part 34, and the pressure sensor 64V is provided on the right side of the central part 34 and on the heel part 35 side of the pressure sensor 64U. Further, the pressure sensor 64W is provided in the heel portion 35.

図5は、第1実施形態に係る感圧センサの位置を示した模式図である。図5に示すように、感圧センサ64Sは、より詳しくは、使用者の足201の第1中足骨202のつま先側の先端部に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ64Tは、使用者の足201の第5中足骨204のつま先側の先端部に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ64Uは、第3楔状骨206と立方骨208との間に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ64Vは、第1楔状骨210のかかと側の端部に対応する位置に設けられている。また、感圧センサ64Wは、踵骨212に対応する位置に設けられている。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the position of the pressure-sensitive sensor according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, more specifically, the pressure sensor 64S is provided at a position corresponding to the tip of the first metatarsal 202 of the user's foot 201 on the toe side. Further, the pressure-sensitive sensor 64T is provided at a position corresponding to the tip of the fifth metatarsal 204 of the user's foot 201 on the toe side. The pressure sensor 64U is provided at a position corresponding to between the third wedge-shaped bone 206 and the cubic bone 208. Further, the pressure sensor 64V is provided at a position corresponding to the heel side end of the first wedge-shaped bone 210. Further, the pressure sensor 64W is provided at a position corresponding to the rib 212.

一般的に、感圧センサ64S、64T、64Wが設けられている位置は、使用者の歩行による荷重が集中する位置である。そして、感圧センサ64U、64Vが設けられている位置は、感圧センサ64S、64T、64Wが設けられている位置よりも、荷重の集中が少ない位置である。言い換えれば、感圧センサ64S、64T、64Wは、使用者の足底荷重が集中する荷重集中位置に設けられており、感圧センサ64U、64Vは、使用者の足底荷重の集中が上述の荷重集中位置より小さい補助位置に設けられている。   Generally, the positions where the pressure sensitive sensors 64S, 64T, and 64W are provided are positions where loads due to the user's walking are concentrated. And the position where the pressure sensitive sensors 64U and 64V are provided is a position where load concentration is less than the position where the pressure sensitive sensors 64S, 64T and 64W are provided. In other words, the pressure-sensitive sensors 64S, 64T, and 64W are provided at a load concentration position where the user's sole load concentrates, and the pressure-sensitive sensors 64U and 64V have the above-described concentration of the user's sole load. It is provided at an auxiliary position smaller than the load concentration position.

なお、感圧センサ64は、一部が荷重集中位置に設けられており、他の一部が補助位置に設けられていることが好ましいが、これに限られない。感圧センサ64の配置される位置は、使用者の足底荷重を検出できる位置に配置されていれば任意であり、複数であれば、その数も任意である。   In addition, although it is preferable that a part of pressure-sensitive sensor 64 is provided in the load concentration position and the other part is provided in the auxiliary position, it is not limited to this. The position where the pressure-sensitive sensor 64 is disposed is arbitrary as long as the pressure-sensitive sensor 64 is disposed at a position where the foot load of the user can be detected.

以上のように構成された感圧センサ64は、クッション部62Aに設けられ、靴である足装着部43Aの内部の底側に敷いた状態で使用される。図6は、感圧センサの使用状態の例を示す図である。図6に示すように、使用者の足201が靴としての足装着部43Aを履いた状態において、足201の裏側(足裏)の各部が感圧センサ64に接触している。この状態において、例えば使用者が歩行して足201が接地することにより、足201の裏側に圧力がかかる。感圧センサ64は、この足201の裏側にかかる圧力(荷重)を検出し、電気信号として脚駆動制御装置46Aに出力する。   The pressure-sensitive sensor 64 configured as described above is provided in the cushion portion 62A and used in a state of being laid on the bottom side inside the foot mounting portion 43A that is a shoe. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a usage state of the pressure sensor. As shown in FIG. 6, in a state where the user's foot 201 is wearing a foot mounting portion 43 </ b> A as a shoe, each part on the back side (foot sole) of the foot 201 is in contact with the pressure-sensitive sensor 64. In this state, for example, when the user walks and the foot 201 contacts the ground, pressure is applied to the back side of the foot 201. The pressure-sensitive sensor 64 detects the pressure (load) applied to the back side of the foot 201 and outputs it as an electric signal to the leg drive control device 46A.

次に、使用者が歩行する場合の足201の状態についてより詳細に説明する。図7は、使用者の左足が接地状態である一例を示した模式図である。図8は、使用者の左足が遊脚状態である一例を示した模式図である。図7及び図8に示すように、人が歩行する場合の左脚214の動きは、足201の裏側を地面GLに接触させた状態から、左脚214の各関節を曲げて、足201の裏側を地面GLから離し、その後、左脚214の関節を伸ばして、再度足201の裏側を地面GLに接触させる。より詳しくは、人が歩行する場合、足201の裏側の少なくとも一部が地面GLに接触する状態である接地状態(図7)と、足201の裏側の少なくとも一部が地面GLから離れる状態である遊脚状態(図8)が繰り返される。以下、足201が接地状態であるか遊脚状態であるかを、適宜足の状態という。   Next, the state of the foot 201 when the user walks will be described in more detail. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example in which the user's left foot is in a grounded state. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example in which the user's left foot is in the swinging state. As shown in FIGS. 7 and 8, the movement of the left leg 214 when a person walks is performed by bending each joint of the left leg 214 from the state in which the back side of the foot 201 is in contact with the ground GL. The back side is separated from the ground GL, and then the joint of the left leg 214 is extended to bring the back side of the foot 201 into contact with the ground GL again. More specifically, when a person walks, in a grounded state (FIG. 7) in which at least a part of the back side of the foot 201 is in contact with the ground GL, and in a state in which at least a part of the back side of the foot 201 is separated from the ground GL. A certain free leg state (FIG. 8) is repeated. Hereinafter, whether the foot 201 is in a grounded state or a free leg state is referred to as a foot state as appropriate.

次に、脚駆動制御装置46Aの構成について説明する。図4に示すように、脚駆動制御装置46Aは、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWと、統合判定部80Aと、整合性確認部90Aと、脚動力制御部100Aとを有する。脚駆動制御装置46Aは、感圧センサ64が検出した使用者の足底の荷重(圧力)に基づいて、使用者の足の状態を判定し、脚パーツ13Aによる使用者の左脚の足上げ動作の補助動作を制御する。以下、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWを区別しない場合は、適宜仮判定部70Aと記載する。なお、右脚の補助動作を制御する作業補助制御装置60Bは、作業補助制御装置60Aと同じ構成を有しているため、説明を省略する。   Next, the configuration of the leg drive control device 46A will be described. As shown in FIG. 4, the leg drive control device 46A includes provisional determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW, an integrated determination unit 80A, a consistency confirmation unit 90A, and a leg power control unit 100A. The leg drive control device 46A determines the state of the user's foot based on the load (pressure) of the user's sole detected by the pressure sensor 64, and raises the left leg of the user using the leg part 13A. Controls auxiliary operations. Hereinafter, when the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW are not distinguished, they are appropriately described as the temporary determination unit 70A. Note that the work auxiliary control device 60B that controls the auxiliary operation of the right leg has the same configuration as the work auxiliary control device 60A, and thus description thereof is omitted.

仮判定部70Aは、それぞれ感圧センサ64のいずれか1つと電気的に接続されている。より詳しくは、仮判定部70ASと感圧センサ64Sとは、電気的に接続されており、検出ユニット71Sを構成する。仮判定部70ATと感圧センサ64Tとは、電気的に接続されており、検出ユニット71Tを構成する。仮判定部70AUと感圧センサ64Uとは、電気的に接続されており、検出ユニット71Uを構成する。仮判定部70AVと感圧センサ64Vとは、電気的に接続されており、検出ユニット71Vを構成する。仮判定部70AWと感圧センサ64Wとは、電気的に接続されており、検出ユニット71Wを構成する。また、仮判定部70Aは、統合判定部80Aに電気的に接続されている。   The provisional determination unit 70A is electrically connected to any one of the pressure sensitive sensors 64. More specifically, the provisional determination unit 70AS and the pressure sensor 64S are electrically connected to each other, and constitute a detection unit 71S. The provisional determination unit 70AT and the pressure sensor 64T are electrically connected to each other and constitute a detection unit 71T. The temporary determination unit 70AU and the pressure-sensitive sensor 64U are electrically connected to each other and constitute a detection unit 71U. The provisional determination unit 70AV and the pressure-sensitive sensor 64V are electrically connected to constitute a detection unit 71V. The temporary determination unit 70AW and the pressure sensitive sensor 64W are electrically connected to each other, and constitute a detection unit 71W. The temporary determination unit 70A is electrically connected to the integrated determination unit 80A.

図9は、第1実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。図9に示すように、仮判定部70ASは、荷重計測部72Aと、荷重閾値記憶部74Aと、仮判定信号生成部76Aと、重み係数記憶部77Aと、判定信号生成部78Aとを有する。仮判定部70ASは、感圧センサ64Sが検出した使用者の足底荷重に基づいて、使用者の足が接地状態であるか遊脚状態であるかを、仮に判定する。より詳しくは、仮判定部70ASは、感圧センサ64Sの検出荷重が所定の荷重以下である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、感圧センサ64Sの検出荷重が上述の所定の荷重より大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the provisional determination unit according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 9, the temporary determination unit 70AS includes a load measurement unit 72A, a load threshold storage unit 74A, a temporary determination signal generation unit 76A, a weighting coefficient storage unit 77A, and a determination signal generation unit 78A. The provisional determination unit 70AS temporarily determines whether the user's foot is in a grounded state or a free leg state based on the user's sole load detected by the pressure-sensitive sensor 64S. More specifically, the provisional determination unit 70AS provisionally determines that the user's foot is in a free leg state when the detected load of the pressure-sensitive sensor 64S is equal to or less than a predetermined load, and the detected load of the pressure-sensitive sensor 64S is described above. When it is larger than the predetermined load, a temporary determination result that the user's foot is in the free leg state or the ground contact state is derived by temporarily determining that the user's foot is in the ground contact state.

荷重計測部72Aは、感圧センサ64Sが検出した足201の裏側の荷重である足底荷重に基づく電気信号が入力される。荷重計測部72Aは、感圧センサ64Sからの電気信号に基づき、感圧センサ64Sに対応する足底荷重の荷重値を算出して、仮判定信号生成部76Aに出力する。   The load measuring unit 72A receives an electric signal based on a sole load that is a load on the back side of the foot 201 detected by the pressure sensor 64S. The load measuring unit 72A calculates the load value of the sole load corresponding to the pressure sensitive sensor 64S based on the electrical signal from the pressure sensitive sensor 64S, and outputs the load value to the provisional determination signal generating unit 76A.

荷重閾値記憶部74Aは、使用者の足の状態を仮に判定するための足底荷重値の閾値である荷重閾値を記憶している。仮判定信号生成部76Aは、荷重計測部72Aが計測した感圧センサ64Sに対応する足底荷重の荷重値と、荷重閾値記憶部74Aから読み出した荷重閾値とを比較する。仮判定信号生成部76Aは、この比較の結果から、使用者の足が接地状態であるか遊脚状態であるかを仮に判定(仮判定)して、仮判定信号を生成する。仮判定信号の生成処理については後述するが、仮判定信号生成部76Aは、使用者の足が接地状態である場合、接地仮判定信号を生成し、使用者の足が遊脚状態である場合、遊脚仮判定信号を生成する。仮判定信号生成部76Aは、この接地仮判定信号又は遊脚仮判定信号を、判定信号生成部78Aに出力する。なお、仮判定信号生成部76Aが行う仮判定とは、感圧センサ64Sの検出結果に基づき、使用者の足の状態を判定するために中間的に用いる判断材料である。すなわち、作業補助制御装置60Aは、この仮判定結果が遊脚状態というものであっても、必ずしも使用者の足が遊脚状態であると判断するわけではない。   The load threshold storage unit 74A stores a load threshold that is a threshold of a sole load value for temporarily determining the state of the user's foot. The provisional determination signal generation unit 76A compares the load value of the sole load corresponding to the pressure sensor 64S measured by the load measurement unit 72A and the load threshold value read from the load threshold value storage unit 74A. The provisional determination signal generation unit 76A tentatively determines (temporary determination) whether the user's foot is in a grounded state or a free leg state based on the result of the comparison, and generates a provisional determination signal. The provisional determination signal generation processing will be described later. The provisional determination signal generation unit 76A generates a provisional provisional determination signal when the user's foot is in a grounded state, and the user's foot is in a free leg state. The swing leg temporary determination signal is generated. The temporary determination signal generation unit 76A outputs the ground temporary determination signal or the free leg temporary determination signal to the determination signal generation unit 78A. The temporary determination performed by the temporary determination signal generation unit 76A is a determination material used intermediately to determine the state of the user's foot based on the detection result of the pressure sensor 64S. That is, the work assistance control device 60A does not necessarily determine that the user's foot is in the free leg state even if the temporary determination result is in the free leg state.

重み係数記憶部77Aは、感圧センサ64Sに対応する仮判定信号の信号値に乗じる所定の係数である重み係数を記憶している。判定信号生成部78Aは、重み係数記憶部77Aから重み係数を読み出し、仮判定信号生成部76Aが生成した感圧センサ64Sに対応する仮判定信号と、読み出した重み係数とを乗算して、感圧センサ64Sに対応する判定信号を生成する。判定信号生成部78Aは、生成した感圧センサ64Sに対応する判定信号を、統合判定部80Aに出力する。判定信号生成部78Aによる判定信号の生成処理についての詳細は後述する。   The weighting coefficient storage unit 77A stores a weighting coefficient that is a predetermined coefficient by which the signal value of the provisional determination signal corresponding to the pressure sensor 64S is multiplied. The determination signal generation unit 78A reads the weight coefficient from the weight coefficient storage unit 77A, multiplies the temporary determination signal corresponding to the pressure-sensitive sensor 64S generated by the temporary determination signal generation unit 76A by the read weight coefficient, A determination signal corresponding to the pressure sensor 64S is generated. The determination signal generation unit 78A outputs a determination signal corresponding to the generated pressure sensor 64S to the integrated determination unit 80A. Details of the determination signal generation processing by the determination signal generation unit 78A will be described later.

仮判定部70AT、70AU、70AV、70AWは、仮判定部70ASと同様の構成であるため、説明を省略する。簡潔に説明すれば、仮判定部70ATは、感圧センサ64Tが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ64Tに対応する判定信号を統合判定部80Aに出力する。仮判定部70AUは、感圧センサ64Uが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ64Uに対応する判定信号を統合判定部80Aに出力する。仮判定部70AVは、感圧センサ64Vが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ64Vに対応する判定信号を統合判定部80Aに出力する。仮判定部70AWは、感圧センサ64Wが検出した足底荷重に基づき、感圧センサ64Wに対応する判定信号を統合判定部80Aに出力する。   The provisional determination units 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW have the same configuration as the provisional determination unit 70AS, and thus description thereof is omitted. In brief, the temporary determination unit 70AT outputs a determination signal corresponding to the pressure sensor 64T to the integrated determination unit 80A based on the sole load detected by the pressure sensor 64T. The temporary determination unit 70AU outputs a determination signal corresponding to the pressure sensor 64U to the integrated determination unit 80A based on the sole load detected by the pressure sensor 64U. The provisional determination unit 70AV outputs a determination signal corresponding to the pressure sensor 64V to the integrated determination unit 80A based on the sole load detected by the pressure sensor 64V. The provisional determination unit 70AW outputs a determination signal corresponding to the pressure sensor 64W to the integrated determination unit 80A based on the sole load detected by the pressure sensor 64W.

図10は、第1実施形態に係る統合判定部の構成を示したブロック図である。図10に示すように、統合判定部80Aは、統合判定信号生成部82Aと、統合判定信号閾値記憶部84Aと、統合判定信号比較部86Aと、を有する。統合判定部80Aは、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWとそれぞれ電気的に接続されており、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWからの仮判定結果を統合することにより、使用者の足が遊脚状態であるか接地状態であるかを判定する。   FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the integrated determination unit according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 10, the integration determination unit 80A includes an integration determination signal generation unit 82A, an integration determination signal threshold storage unit 84A, and an integration determination signal comparison unit 86A. The integrated determination unit 80A is electrically connected to the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW, respectively, and integrates the temporary determination results from the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW. Then, it is determined whether the user's foot is in a free leg state or a grounded state.

統合判定信号生成部82Aは、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWからのそれぞれの判定信号の信号値を合計して、1つの統合判定信号を生成する。統合判定信号生成部82Aは、生成した統合判定信号を、統合判定信号比較部86Aに出力する。   The integrated determination signal generation unit 82A sums the signal values of the determination signals from the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW to generate one integrated determination signal. The integrated determination signal generation unit 82A outputs the generated integrated determination signal to the integrated determination signal comparison unit 86A.

統合判定信号閾値記憶部84Aは、使用者の足の状態を正式に判定するための統合判定信号の閾値である統合判定信号閾値を記憶している。統合判定信号比較部86Aは、統合判定信号閾値記憶部84Aから、この統合判定信号閾値を読み出す。そして、統合判定信号比較部86Aは、統合判定信号生成部82Aから出力された統合判定信号と、読み出した統合判定信号閾値とを比較して、使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する。統合判定信号比較部86Aは、整合性確認部90Aと電気的に接続されており、使用者の足の状態の判定結果を、状態出力信号として、整合性確認部90Aに出力する。統合判定信号比較部86Aによる足の状態の判定処理の詳細は後述する。   The integrated determination signal threshold value storage unit 84A stores an integrated determination signal threshold value that is a threshold value of an integrated determination signal for officially determining the state of the user's foot. The integrated determination signal comparison unit 86A reads the integrated determination signal threshold value from the integrated determination signal threshold value storage unit 84A. Then, the integrated determination signal comparison unit 86A compares the integrated determination signal output from the integrated determination signal generation unit 82A with the read integrated determination signal threshold value, and the user's foot is in a free leg state or a grounded state. Is determined. The integrated determination signal comparison unit 86A is electrically connected to the consistency confirmation unit 90A, and outputs the determination result of the state of the user's foot to the consistency confirmation unit 90A as a state output signal. Details of the foot state determination processing by the integrated determination signal comparison unit 86A will be described later.

図4に示すように、整合性確認部90Aは、作業補助制御装置60Aに属する統合判定部80Aに加え、右脚の補助動作を制御する作業補助制御装置60Bにも電気的に接続されている。整合性確認部90Aは、作業補助制御装置60Aに属する統合判定部80Aからの左足の状態の判定結果と、作業補助制御装置60Bに属する統合判定部80Bからの右足の状態の判定結果とが入力される。人が歩行する際、一方の足が遊脚状態である場合、他方の足は、接地状態となっている。整合性確認部90Aは、左足の状態が遊脚状態であって、かつ、右足の状態が接地状態である場合に、左足の状態の判定結果と右足の状態の判定結果との整合がとれていると判断して、左足が遊脚状態であるという整合性確認結果を脚動力制御部100Aに出力する。整合性確認結果の詳細については後述する。   As shown in FIG. 4, the consistency checking unit 90A is electrically connected to a work auxiliary control device 60B that controls the auxiliary movement of the right leg in addition to the integrated determination unit 80A belonging to the work auxiliary control device 60A. . The consistency confirmation unit 90A receives the determination result of the left foot state from the integrated determination unit 80A belonging to the work auxiliary control device 60A and the determination result of the right foot state from the integration determination unit 80B belonging to the work auxiliary control device 60B. Is done. When a person walks, when one leg is in a free leg state, the other leg is in a grounded state. The consistency check unit 90A matches the determination result of the left foot state and the determination result of the right foot state when the state of the left foot is a free leg state and the state of the right foot is a grounded state. And the consistency confirmation result that the left foot is in the free leg state is output to the leg power control unit 100A. Details of the consistency check result will be described later.

図11は、第1実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。図11に示すように、脚動力制御部100Aは、補助速度記憶部102Aと、関節角度情報記憶部104Aと、補助関節角速度算出部106Aと、指令時間記憶部108Aと、出力部109Aとを有する。脚動力制御部100Aは、脚パーツ13Aによる使用者の左脚の足上げ動作の補助動作を制御する。脚動力制御部100Aは、整合性確認部90Aと電気的に接続されており、整合性確認部90Aから左足が遊脚状態であるという整合性確認結果が出力された場合、脚パーツ13Aに、所定の速度で左脚の足上げ動作の補助動作を行わせる。   FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of the leg power control unit according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the leg power control unit 100A includes an auxiliary speed storage unit 102A, a joint angle information storage unit 104A, an auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A, a command time storage unit 108A, and an output unit 109A. . The leg power control unit 100A controls the auxiliary operation of the leg raising operation of the left leg of the user by the leg part 13A. The leg power control unit 100A is electrically connected to the consistency confirmation unit 90A, and when the consistency confirmation result that the left foot is in the free leg state is output from the consistency confirmation unit 90A, Assisting the left leg to raise at a predetermined speed.

補助速度記憶部102Aは、脚パーツ13Aに左脚の足上げ動作の補助動作を行わせる際の、補助動作の目標速度を記憶している。関節角度情報記憶部104Aは、脚パーツ13Aの関節角度を検出する図示しない関節角度センサから、脚パーツ13Aの関節角度の情報が入力され、脚パーツ13Aの現在の関節角度を記憶している。ここで、脚パーツ13Aの関節角度とは、脚パーツ13Aの関節である大腿駆動機構23Aの軸線Ywl回りの曲げ角度、及び下腿駆動機構45Aの軸線Ynl回りの曲げ角度である。   The auxiliary speed storage unit 102A stores the target speed of the auxiliary operation when the leg part 13A performs the auxiliary operation of the left leg leg raising operation. The joint angle information storage unit 104A receives information on the joint angle of the leg part 13A from a joint angle sensor (not shown) that detects the joint angle of the leg part 13A, and stores the current joint angle of the leg part 13A. Here, the joint angle of the leg part 13A is a bending angle around the axis Ywl of the thigh drive mechanism 23A, which is a joint of the leg part 13A, and a bending angle around the axis Ynl of the crus drive mechanism 45A.

補助関節角速度算出部106Aは、整合性確認部90Aから整合性確認結果が入力される。また、補助関節角速度算出部106Aは、補助速度記憶部102Aから、補助動作の目標速度を読み出す。また、補助関節角速度算出部106Aは、関節角度情報記憶部104Aから、脚パーツ13Aの現在の関節角度の情報を読み出す。補助関節角速度算出部106Aは、整合性確認部90Aから左足が遊脚状態であるという整合性確認結果が出力された場合、脚パーツ13Aの現在の関節角度の情報と、補助動作の目標速度から、補助動作により脚パーツ13Aの関節角度を変化させる際の目標角速度である補助関節角速度を算出する。補助関節角速度算出部106Aは、算出した補助関節角速度値を、出力部109Aに出力する。補助関節角速度の算出処理の詳細については、後述する。   The auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A receives the consistency confirmation result from the consistency confirmation unit 90A. In addition, the auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A reads the target speed of the auxiliary operation from the auxiliary velocity storage unit 102A. Further, the auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A reads information on the current joint angle of the leg part 13A from the joint angle information storage unit 104A. When the consistency confirmation result that the left foot is in the free leg state is output from the consistency confirmation unit 90A, the auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A calculates the current joint angle information of the leg part 13A and the target speed of the auxiliary operation. Then, the auxiliary joint angular velocity that is the target angular velocity when changing the joint angle of the leg part 13A by the auxiliary operation is calculated. The auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A outputs the calculated auxiliary joint angular velocity value to the output unit 109A. Details of the auxiliary joint angular velocity calculation process will be described later.

出力部109Aは、補助関節角速度算出部106Aが算出した補助関節角速度で補助動作を行うように、脚パーツ13Aに補助動作指令を出力する。指令時間記憶部108Aは、脚パーツ13Aに補助動作を持続して行わせる時間である補助動作持続時間(所定の時間)と、出力部109Aが補助動作指令を出力してからの時間とを記憶している。指令時間記憶部108Aは、出力部109Aが補助動作指令を出力してからの時間が、補助動作持続時間に達したら、出力部109Aに脚パーツ13Aへの補助動作指令を終了させ、脚パーツ13Aの補助動作を終了させる。   The output unit 109A outputs an auxiliary operation command to the leg part 13A so as to perform an auxiliary operation at the auxiliary joint angular velocity calculated by the auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A. The command time storage unit 108A stores an auxiliary operation duration (predetermined time) that allows the leg part 13A to perform the auxiliary operation continuously, and a time after the output unit 109A outputs the auxiliary operation command. doing. When the time after the output unit 109A outputs the auxiliary operation command reaches the auxiliary operation duration time, the command time storage unit 108A causes the output unit 109A to end the auxiliary operation command to the leg part 13A, and the leg part 13A. The auxiliary operation of is terminated.

次に、作業補助制御装置60Aによる左足の補助動作の制御フローについて、フローチャートを用いて説明する。図12は、第1実施形態に係る作業補助制御装置による補助動作の制御処理の概要を示すフローチャートである。   Next, the control flow of the left foot assistance operation by the work assistance control device 60A will be described using a flowchart. FIG. 12 is a flowchart illustrating an outline of control processing of auxiliary operation by the work auxiliary control device according to the first embodiment.

図12に示すように、脚パーツ13Aによる補助動作を制御する場合、作業補助制御装置60Aは、使用者の左足の状態を判定する(ステップS10)。詳しくは後述するが、作業補助制御装置60Aは、使用者の左足の足底荷重に基づいて、使用者の左足が遊脚状態であるか接地状態であるかを判定する。   As shown in FIG. 12, when controlling the assisting operation by the leg part 13A, the work assisting control device 60A determines the state of the user's left foot (step S10). As will be described in detail later, the work assistance control device 60A determines whether the user's left foot is in a free leg state or a grounded state based on the sole load of the user's left foot.

使用者の左足の状態を判定した後、作業補助制御装置60Aは、右足の状態の判定結果も更に入手して、使用者の両足の状態が整合性を有するかを確認する(ステップS30)。ステップS30の整合性確認処理についての詳細は後述するが、作業補助制御装置60Aは、使用者の左足の状態の判断結果に加え、作業補助制御装置60Bから使用者の右足の状態の判断結果を入手する。作業補助制御装置60Aは、使用者の左足が遊脚状態であり、使用者の右足が接地状態である場合、使用者の左足が遊脚状態であることの整合性がとれていると判断する。   After determining the state of the user's left foot, the work auxiliary control device 60A further obtains the determination result of the state of the right foot and confirms whether the state of the user's both feet has consistency (step S30). Although details of the consistency check process in step S30 will be described later, the work auxiliary control device 60A receives the determination result of the user's right foot state from the work auxiliary control device 60B in addition to the determination result of the user's left foot state. Obtain. When the user's left foot is in the swinging state and the user's right foot is in the grounded state, the work auxiliary control device 60A determines that consistency is established that the user's left foot is in the swinging state. .

使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の整合性がとれていると判断した場合、作業補助制御装置60Aは、補助動作により脚パーツ13Aの関節角度を変化させる際の目標角速度である補助関節角速度を算出する(ステップS40)。補助関節角速度の算出処理についても、詳細は後述する。   When it is determined that the left foot of the user is in the free leg state and the consistency of the state of both feet is taken, the work auxiliary control device 60A changes the joint angle of the leg part 13A by the auxiliary operation. An auxiliary joint angular velocity, which is an angular velocity, is calculated (step S40). Details of the auxiliary joint angular velocity calculation process will be described later.

補助関節角速度を算出した後、作業補助制御装置60Aは、脚パーツ13Aに、算出した補助関節角速度により補助動作を行うよう指令を出す(ステップS50)。これにより、作業補助制御装置60Aによる補助動作の制御処理は終了する。以下に、それぞれの処理の詳細についてさらに説明する。   After calculating the auxiliary joint angular velocity, the work auxiliary control device 60A instructs the leg part 13A to perform an auxiliary operation at the calculated auxiliary joint angular velocity (step S50). Thereby, the control process of the auxiliary operation by the work auxiliary control device 60A ends. Details of each process will be further described below.

図13は、第1実施形態に係る作業補助制御装置による使用者の足の状態の判断処理を説明するフローチャートである。図13は、図12のステップS10による足の状態の判定処理を詳細に説明したものである。図13に示すように、使用者の足の状態を判断する場合、最初に、感圧センサ64Sは、使用者の足底荷重を検出する(ステップS12S)。感圧センサ64Sは、検出した使用者の足底荷重を、電気信号に変換して仮判定部70ASに出力する。また、同様に、感圧センサ64Tは、使用者の足底荷重を検出する(ステップS12T)。さらに、感圧センサ64U、64V、64Wも、同様に使用者の足底荷重を検出するが、図13ではこれらの記載は省略する。   FIG. 13 is a flowchart illustrating a process of determining the state of the user's foot by the work auxiliary control device according to the first embodiment. FIG. 13 illustrates in detail the foot state determination process in step S10 of FIG. As shown in FIG. 13, when determining the state of the user's foot, first, the pressure sensor 64S detects the foot load of the user (step S12S). The pressure sensor 64S converts the detected foot load of the user into an electrical signal and outputs the electrical signal to the provisional determination unit 70AS. Similarly, the pressure sensor 64T detects the foot load of the user (step S12T). Further, the pressure sensors 64U, 64V, 64W similarly detect the user's sole load, but these descriptions are omitted in FIG.

感圧センサ64Sにより使用者の足底荷重が検出された後、仮判定部70ASは、荷重計測部72Aにより、感圧センサ64Sで検出された足底荷重の荷重値を算出する(ステップS14S)。同様に、仮判定部70ATは、感圧センサ64Tで検出された足底荷重の荷重値を算出する(ステップS14T)。さらに、仮判定部70AU、70AV、70AWも、同様に対応する感圧センサで検出された足底荷重の荷重値を算出するが、図13ではこれらの記載は省略する。なお、仮判定部70AU、70AV、70AWは、以下のステップにおいても、仮判定部70AS、70ATと同様の処理を行うため、その説明は適宜省略する。   After the user's sole load is detected by the pressure sensor 64S, the temporary determination unit 70AS calculates the load value of the sole load detected by the pressure sensor 64S by the load measurement unit 72A (step S14S). . Similarly, the temporary determination unit 70AT calculates the load value of the sole load detected by the pressure sensor 64T (step S14T). Further, the provisional determination units 70AU, 70AV, and 70AW similarly calculate the load value of the sole load detected by the corresponding pressure sensor, but these descriptions are omitted in FIG. The provisional determination units 70AU, 70AV, and 70AW perform the same processes as those of the provisional determination units 70AS and 70AT in the following steps, and thus the description thereof is omitted as appropriate.

感圧センサ64Sで検出された足底荷重の荷重値を算出した後、仮判定部70ASは、仮判定信号生成部76Aにより、感圧センサ64Sに対応する足底荷重の荷重値と荷重閾値とを比較して使用者の足の状態を仮判定し、仮判定信号を生成する(ステップS16S)。より詳しくは、仮判定部70ASは、仮判定信号生成部76Aにより、感圧センサ64Sに対応する足底荷重の荷重値と、荷重閾値記憶部74Aに記憶している荷重閾値とを比較する。そして、仮判定部70ASは、仮判定信号生成部76Aにより、足底荷重の荷重値が荷重閾値以下である場合に、使用者の足が遊脚状態であると仮判定して、遊脚仮判定信号を生成する。また、仮判定部70ASは、仮判定信号生成部76Aにより、足底荷重の荷重値が荷重閾値より大きい場合に、使用者の足が接地状態であると仮判定して、接地仮判定信号を生成する。同様に、仮判定部70ATも、感圧センサ64Tに対応する足底荷重の荷重値と荷重閾値とを比較して、使用者の足の状態を仮判定し、仮判定信号を生成する(ステップS16T)。   After calculating the load value of the sole load detected by the pressure sensor 64S, the temporary determination unit 70AS uses the temporary determination signal generation unit 76A to calculate the load value and the load threshold value of the sole load corresponding to the pressure sensor 64S. Are temporarily determined to generate a temporary determination signal (step S16S). More specifically, the temporary determination unit 70AS compares the load value of the sole load corresponding to the pressure sensor 64S and the load threshold value stored in the load threshold value storage unit 74A by the temporary determination signal generation unit 76A. Then, the temporary determination unit 70AS temporarily determines that the user's foot is in the free leg state when the load value of the sole load is equal to or less than the load threshold by the temporary determination signal generation unit 76A. A determination signal is generated. In addition, the temporary determination unit 70AS temporarily determines that the user's foot is in a grounding state when the load value of the sole load is larger than the load threshold by the temporary determination signal generation unit 76A, and outputs a grounding temporary determination signal. Generate. Similarly, the temporary determination unit 70AT also compares the load value of the sole load corresponding to the pressure-sensitive sensor 64T with the load threshold value, temporarily determines the state of the user's foot, and generates a temporary determination signal (step) S16T).

さらに、仮判定信号の生成について詳細に説明する。図14は、足底荷重の荷重値と仮判定信号値の関係の一例を示すグラフである。図14の横軸は、足底荷重(N)であり、縦軸は、足底荷重の荷重値に対応する仮判定信号の信号値である。第1実施形態においては、仮判定信号は0又は1のオンオフ信号であり、接地仮判定信号は仮判定信号値が0であり、遊脚仮判定信号は仮判定信号値が1となっている。仮判定部70ASは、荷重閾値記憶部74Aにおいて、図14に示す足底荷重の荷重値と仮判定信号値の関係に対応する関係式を記憶している。なお、接地仮判定信号の信号値が0であり、遊脚仮判定信号の信号値が1であることは一例であり、信号値は任意に選択することができる。   Further, generation of the provisional determination signal will be described in detail. FIG. 14 is a graph illustrating an example of the relationship between the load value of the sole load and the provisional determination signal value. The horizontal axis in FIG. 14 is the sole load (N), and the vertical axis is the signal value of the provisional determination signal corresponding to the load value of the sole load. In the first embodiment, the temporary determination signal is an ON / OFF signal of 0 or 1, the temporary contact determination signal has a temporary determination signal value of 0, and the free leg temporary determination signal has a temporary determination signal value of 1. . The temporary determination unit 70AS stores a relational expression corresponding to the relationship between the load value of the sole load and the temporary determination signal value illustrated in FIG. 14 in the load threshold storage unit 74A. Note that the signal value of the ground temporary determination signal is 0 and the signal value of the swing leg temporary determination signal is 1 is an example, and the signal value can be arbitrarily selected.

仮判定部70ASは、荷重閾値記憶部74Aにおいて、図14に示す第1の荷重L1と、第1の荷重L1よりも値が大きい第2の荷重L2を記憶している。仮判定部70ASは、足底荷重の荷重値が第1の荷重L1以下である場合、使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、仮判定信号値を1とした遊脚仮判定信号を生成する(図14のポイントP1とポイントP2との間)。なお、仮判定部70ASによるこの仮判定処理は、所定のサンプリング周期で継続的に行われる。仮判定部70ASは、前のサンプリングにおいて使用者の足が遊脚状態と仮判定している状態であり、かつ、現在のサンプリングにおいて足底荷重の荷重値が第1の荷重L1より大きく第2の荷重L2以下である場合、遊脚状態であるという仮判定を維持し、仮判定信号値を1とした遊脚仮判定信号を生成する(図14のポイントP2とポイントP3との間)。   The provisional determination unit 70AS stores a first load L1 illustrated in FIG. 14 and a second load L2 having a value larger than the first load L1 in the load threshold storage unit 74A. When the load value of the sole load is equal to or less than the first load L1, the provisional determination unit 70AS temporarily determines that the user's foot is in a free leg state, and the provisional determination signal value is 1. A signal is generated (between point P1 and point P2 in FIG. 14). The temporary determination process by the temporary determination unit 70AS is continuously performed at a predetermined sampling period. The provisional determination unit 70AS is in a state in which the user's foot is provisionally determined to be in the free leg state in the previous sampling, and the load value of the sole load is larger than the first load L1 in the current sampling and the second If the load is less than or equal to the load L2, the provisional determination that the swing leg state is maintained is maintained, and a provisional leg temporary determination signal having a temporary determination signal value of 1 is generated (between points P2 and P3 in FIG. 14).

また、仮判定部70ASは、足底荷重の荷重値が第2の荷重L2より大きくなった場合、使用者の足が接地状態であると仮判定し、仮判定信号値を0とした接地仮判定信号を生成する(図14のポイントP4とポイントP5との間)。そして、仮判定部70ASは、前のサンプリングにおいて使用者の足が接地状態と仮判定している状態であり、かつ、現在のサンプリングにおいて足底荷重の荷重値が第1の荷重L1より大きく第2の荷重L2以下である場合、接地状態であるという仮判定を維持し、仮判定信号値を0とした接地仮判定信号を生成する(図14のポイントP4とポイントP6との間)。すなわち、仮判定部70ASは、足底荷重の荷重値と荷重閾値とを比較する場合の判断において、ヒステリシスを設けている。ここで、第1の荷重L1及び第2の荷重L2は、例えば実験データに基づいて決定されることが好ましい。例えば、接地の瞬間の荷重ピーク値の、実験データに基づく最小値をF1(N)とし、接地してから遊脚するまでの荷重変動値が、実験データに基づきF2(N)以上F3(N)以下であるとすると、第1の荷重L1及び第2の荷重L2は、L1<F2<L2<F1となるように決定されることが好ましい。ただし、第1の荷重L1及び第2の荷重L2は、これに限られず、任意に設定することができる。   In addition, when the load value of the sole load is larger than the second load L2, the temporary determination unit 70AS temporarily determines that the user's foot is in a grounded state, and sets the temporary determination signal value as 0. A determination signal is generated (between point P4 and point P5 in FIG. 14). The provisional determination unit 70AS is in a state where the user's foot is provisionally determined to be in the ground contact state in the previous sampling, and the load value of the sole load is larger than the first load L1 in the current sampling. When the load L2 is equal to or smaller than 2, the provisional determination that the contact is in the ground state is maintained, and a temporary contact determination signal with a temporary determination signal value of 0 is generated (between point P4 and point P6 in FIG. 14). That is, the provisional determination unit 70AS provides hysteresis in the determination when comparing the load value of the sole load and the load threshold value. Here, it is preferable that the first load L1 and the second load L2 are determined based on, for example, experimental data. For example, the minimum value based on the experimental data of the load peak value at the moment of contact is F1 (N), and the load fluctuation value from the time of touching to the free leg is F2 (N) or more F3 (N ) If it is as follows, it is preferable that the first load L1 and the second load L2 are determined such that L1 <F2 <L2 <F1. However, the 1st load L1 and the 2nd load L2 are not restricted to this, and can be set up arbitrarily.

なお、仮判定部70ASによる仮判定は、図14に示す関係により算出するものに限られない。仮判定部70ASによる仮判定は、足底荷重の荷重値が荷重閾値以下である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定して、足底荷重の荷重値が荷重閾値より大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定するものであれば、仮判定方法は任意である。   The provisional determination by the provisional determination unit 70AS is not limited to the calculation based on the relationship shown in FIG. The provisional determination by the provisional determination unit 70AS temporarily determines that the user's foot is in a free leg state when the load value of the sole load is equal to or less than the load threshold, and the load value of the sole load is greater than the load threshold. In this case, the provisional determination method is arbitrary as long as the provisional determination is made that the user's foot is in a grounded state.

仮判定信号値を算出した後、仮判定部70ASは、判定信号生成部78Aにより、算出した仮判定信号値と重み係数とに基づき、感圧センサ64Sに対応する判定信号値を生成する(ステップS18S)。同様に、仮判定部70ATは、算出した仮判定信号値と重み係数とに基づき、感圧センサ64Tに対応する判定信号値を生成する(ステップS18T)。   After calculating the temporary determination signal value, the temporary determination unit 70AS generates a determination signal value corresponding to the pressure-sensitive sensor 64S by the determination signal generation unit 78A based on the calculated temporary determination signal value and the weighting factor (step) S18S). Similarly, the temporary determination unit 70AT generates a determination signal value corresponding to the pressure sensor 64T based on the calculated temporary determination signal value and the weighting factor (step S18T).

ここで、仮判定部70ASが算出した仮判定信号値をXSとし、仮判定部70ASが記憶している重み係数値をkSとし、仮判定部70ASが算出する判定信号値をYSとする。また、仮判定部70ATが算出した仮判定信号値をXTとし、仮判定部70ATが記憶している重み係数値をkTとし、仮判定部70ATが算出する判定信号値をYTとする。また、仮判定部70AUが算出した仮判定信号値をXUとし、仮判定部70AUが記憶している重み係数値をkUとし、仮判定部70AUが算出する判定信号値をYUとする。また、仮判定部70AVが算出した仮判定信号値をXVとし、仮判定部70AVが記憶している重み係数値をkVとし、仮判定部70AVが算出する判定信号値をYVとする。また、仮判定部70AWが算出した仮判定信号値をXWとし、仮判定部70AWが記憶している重み係数値をkWとし、仮判定部70AWが算出する判定信号値をYWとする。以下、各仮判定信号値を区別しない場合は、仮判定信号値をXと記載し、各重み係数値を区別しない場合は、重み係数値をkと記載し、各判定信号値を区別しない場合は、判定信号値をYと記載する。この場合に、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWは、以下の式(1)から式(5)に基づき、各判定信号値を算出する。また、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWの記憶する重み係数kは、それぞれ0以上1以下であり、かつ、以下の式(6)の関係を有する。   Here, the temporary determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AS is XS, the weight coefficient value stored in the temporary determination unit 70AS is kS, and the determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AS is YS. Further, the temporary determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AT is XT, the weighting coefficient value stored in the temporary determination unit 70AT is kT, and the determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AT is YT. Further, the temporary determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AU is XU, the weight coefficient value stored in the temporary determination unit 70AU is kU, and the determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AU is YU. Further, the temporary determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AV is XV, the weight coefficient value stored in the temporary determination unit 70AV is kV, and the determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AV is YV. The temporary determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AW is XW, the weight coefficient value stored in the temporary determination unit 70AW is kW, and the determination signal value calculated by the temporary determination unit 70AW is YW. Hereinafter, when not distinguishing each provisional determination signal value, the provisional determination signal value is described as X. When not distinguishing each weighting coefficient value, the weighting coefficient value is described as k, and each determination signal value is not distinguished. Describes the determination signal value as Y. In this case, the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW calculate each determination signal value based on the following formulas (1) to (5). In addition, the weighting factors k stored in the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW are 0 or more and 1 or less, respectively, and have the relationship of the following expression (6).

YS=XS・kS ・・・(1)
YT=XT・kT ・・・(2)
YU=XU・kU ・・・(3)
YV=XV・kV ・・・(4)
YW=XW・kW ・・・(5)
kS+kT+kU+kV+kW=1 ・・・(6)
YS = XS · kS (1)
YT = XT · kT (2)
YU = XU · kU (3)
YV = XV · kV (4)
YW = XW · kW (5)
kS + kT + kU + kV + kW = 1 (6)

第1実施形態においては、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWは、それぞれ少なくとも一部が他の一部と異なる重み係数値を記憶している。より詳しくは、kS、kT及びkWは、kU及びkVより値が大きい。言い換えれば、荷重集中位置に配置される感圧センサ64S、64T、64Wに対応する重み係数kS、kT、kWは、補助位置に配置される感圧センサ64U、64Vに対応する重み係数kU、kVよりも値が大きい。ただし、重み係数kS、kT、kU、kV、kWの値は、上述のものに限られず、互いに同じ値でもよい等、任意に設定することができる。   In the first embodiment, the provisional determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW each store a weight coefficient value that is at least partially different from the other portions. More specifically, kS, kT, and kW have larger values than kU and kV. In other words, the weighting factors kS, kT, kW corresponding to the pressure sensitive sensors 64S, 64T, 64W arranged at the load concentration positions are the weighting factors kU, kV corresponding to the pressure sensitive sensors 64U, 64V arranged at the auxiliary positions. The value is larger than. However, the values of the weighting factors kS, kT, kU, kV, and kW are not limited to those described above, and can be arbitrarily set such that they may be the same value.

仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWが判定信号を算出したら、統合判定部80Aは、統合判定信号生成部82Aにより、各判定信号値を統合して統合判定信号値を算出する(ステップS20)。より詳しくは、統合判定部80Aは、各判定信号値を、以下の式(7)により合計して、統合判定信号値Zを生成する。   When the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW calculate the determination signal, the integrated determination unit 80A integrates the determination signal values and calculates the integrated determination signal value by the integrated determination signal generation unit 82A (step) S20). More specifically, the integrated determination unit 80A generates the integrated determination signal value Z by summing up the respective determination signal values according to the following equation (7).

Z=YS+YT+YU+YV+YW ・・・(7)   Z = YS + YT + YU + YV + YW (7)

ここで、仮判定信号値Xは、それぞれ0又は1の信号値を有し、重み係数kは、0以上1以下であり、かつ、上記の式(6)の関係性を有する。従って、仮判定信号値Xと重み係数kから算出された判定信号値Yを合計した統合判定信号値Zは、0以上1以下の値となる。   Here, the provisional determination signal value X has a signal value of 0 or 1, respectively, the weight coefficient k is 0 or more and 1 or less, and has the relationship of the above formula (6). Accordingly, the integrated determination signal value Z, which is the sum of the determination signal value Y calculated from the temporary determination signal value X and the weighting coefficient k, is a value between 0 and 1.

このように、統合判定信号生成部82Aは、各判定信号値を合計することにより、統合判定信号値Zを算出する。さらに、統合判定信号生成部82Aは、上述の式(1)から式(7)に示すように、各仮判定信号Xを、重み係数kを用いて所定の比率で相加平均処理を行うことにより、統合判定信号Zを算出している。ただし、統合判定信号生成部82Aは、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWの仮判定結果を統合して統合判定信号値Zを算出するものであれば、このような算出方法に限られない。統合判定信号生成部82Aは、例えば、各仮判定信号Xに、相乗平均処理等の任意の平均処理を加えることにより、統合判定信号Zを算出してもよい。   As described above, the integrated determination signal generation unit 82A calculates the integrated determination signal value Z by summing the determination signal values. Furthermore, the integrated determination signal generation unit 82A performs an arithmetic averaging process on each temporary determination signal X at a predetermined ratio using the weighting coefficient k, as shown in the above formulas (1) to (7). Thus, the integrated determination signal Z is calculated. However, the integrated determination signal generation unit 82A is limited to such a calculation method as long as the integrated determination signal value Z is calculated by integrating the temporary determination results of the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW. I can't. The integrated determination signal generation unit 82A may calculate the integrated determination signal Z by adding an arbitrary average process such as a geometric average process to each temporary determination signal X, for example.

統合判定信号を生成したら、統合判定部80Aは、統合判定信号比較部86Aにより、統合判定信号値Zと統合判定信号閾値とを比較して、統合判定信号値Zが統合判定信号閾値以上であるかを判断する(ステップS22)。統合判定部80Aは、統合判定信号閾値記憶部84Aが記憶している統合判定信号閾値Sと、統合判定信号値Zとを比較する。   When the integrated determination signal is generated, the integrated determination unit 80A compares the integrated determination signal value Z with the integrated determination signal threshold by the integrated determination signal comparison unit 86A, and the integrated determination signal value Z is equal to or greater than the integrated determination signal threshold. Is determined (step S22). The integrated determination unit 80A compares the integrated determination signal threshold S stored in the integrated determination signal threshold storage unit 84A with the integrated determination signal value Z.

統合判定信号値Zが統合判定信号閾値S以上である場合(ステップS22でYes)、統合判定部80Aは、判定信号生成部78Aにより、状態出力信号として、遊脚判定信号を、整合性確認部90Aに出力する(ステップS24)。すなわち、統合判定部80Aは、統合判定信号値Zが統合判定信号閾値S以上である場合、使用者の左足が遊脚状態であると正式に判定する。   When the integrated determination signal value Z is equal to or greater than the integrated determination signal threshold S (Yes in step S22), the integrated determination unit 80A uses the determination signal generation unit 78A to convert the free leg determination signal as a state output signal into the consistency check unit. The data is output to 90A (step S24). That is, when the integration determination signal value Z is equal to or greater than the integration determination signal threshold value S, the integration determination unit 80A officially determines that the user's left foot is in the free leg state.

統合判定信号値Zが統合判定信号閾値Sより小さい場合(ステップS22でNo)、統合判定部80Aは、判定信号生成部78Aにより、状態出力信号として、接地判定信号を、整合性確認部90Aに出力する(ステップS26)。すなわち、統合判定部80Aは、統合判定信号値Zが統合判定信号閾値Sより小さい場合、使用者の左足が接地状態であると正式に判定する。図15は、統合判定信号値と状態出力信号値の関係の一例を示すグラフである。第1実施形態において、統合判定信号閾値Sは、0以上1以下に設定されている。統合判定部80Aは、図15に示すように、統合判定信号値Zが統合判定信号閾値Sよりも小さい場合、状態出力信号値が0である接地判定信号を生成し、統合判定信号値Zが統合判定信号閾値S以上である場合、状態出力信号値が1である遊脚判定信号を生成する。なお、統合判定信号閾値Sは、例えばS≧0.5であるが、これに限られず、任意に設定することができる。   If the integrated determination signal value Z is smaller than the integrated determination signal threshold value S (No in step S22), the integrated determination unit 80A causes the determination signal generation unit 78A to send a ground determination signal as a state output signal to the consistency check unit 90A. Output (step S26). That is, when the integration determination signal value Z is smaller than the integration determination signal threshold value S, the integration determination unit 80A officially determines that the user's left foot is in a grounded state. FIG. 15 is a graph illustrating an example of the relationship between the integrated determination signal value and the state output signal value. In the first embodiment, the integrated determination signal threshold value S is set to 0 or more and 1 or less. As shown in FIG. 15, when the integrated determination signal value Z is smaller than the integrated determination signal threshold S, the integrated determination unit 80A generates a ground determination signal whose state output signal value is 0, and the integrated determination signal value Z is If the integrated determination signal threshold value S is equal to or greater than the integrated determination signal threshold value S, a free leg determination signal having a state output signal value of 1 is generated. The integrated determination signal threshold value S is, for example, S ≧ 0.5, but is not limited thereto, and can be set arbitrarily.

統合判定部80Aが接地判定信号又は遊脚判定信号を出力したら、使用者の左足の状態の判断処理は終了する。なお、作業補助制御装置60Bによる使用者の右足の状態の判断処理は、使用者の左足の状態の判断処理と同じであるため、説明を省略する。   When the integrated determination unit 80A outputs a ground contact determination signal or a swing leg determination signal, the determination process of the state of the user's left foot is finished. Note that the determination process of the state of the user's right foot by the work auxiliary control device 60B is the same as the determination process of the state of the user's left foot, and thus description thereof is omitted.

次に、上述のステップS30における整合性確認処理、ステップS40における補助関節角速度算出処理、及びステップS50における補助動作指令出力処理について、詳細を説明する。図16は、第1実施形態における整合性確認処理、補助関節角速度算出処理及び補助動作指令出力処理について説明したフローチャートである。   Next, the details of the consistency check process in step S30 described above, the auxiliary joint angular velocity calculation process in step S40, and the auxiliary operation command output process in step S50 will be described. FIG. 16 is a flowchart illustrating the consistency check process, the auxiliary joint angular velocity calculation process, and the auxiliary operation command output process in the first embodiment.

図16に示すように、最初に、整合性確認部90Aは、使用者の左足の状態出力信号値と、使用者の右足の状態出力信号値とを確認し、使用者の左足が遊脚状態であることについて使用者の両足の状態の整合性があるかを確認する(ステップS62)。整合性確認部90Aは、作業補助制御装置60Aの統合判定部80Aから使用者の左足の状態出力信号値が入力される。また、整合性確認部90Aは、作業補助制御装置60Bの統合判定部80Bから使用者の右足の状態出力信号値が入力される。上述のように、人が歩行する際、一方の足が遊脚状態である場合、他方の足は、接地状態となっている。整合性確認部90Aは、左足の状態が遊脚状態であって、かつ、右足の状態が接地状態である場合に、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断する。   As shown in FIG. 16, first, the consistency confirmation unit 90A confirms the state output signal value of the user's left foot and the state output signal value of the user's right foot, and the user's left foot is in the free leg state. In step S62, the user confirms whether the state of both feet of the user is consistent. The consistency confirmation unit 90A receives the state output signal value of the user's left foot from the integrated determination unit 80A of the work auxiliary control device 60A. In addition, the consistency confirmation unit 90A receives the state output signal value of the right foot of the user from the integrated determination unit 80B of the work auxiliary control device 60B. As described above, when one person walks, when one leg is in a free leg state, the other leg is in a grounded state. The consistency confirmation unit 90A determines the state of both feet when the left foot is in the free leg state and the right foot is in the grounded state, and the user's left foot is in the free leg state. Is determined to be consistent.

図17は、第1実施形態に係る整合性確認部が、使用者の左足が遊脚状態であることに対する整合性を確認するためのテーブルを示す図である。図17は、整合性確認部90Aが、使用者の左足が遊脚状態であることについて両足の状態の判断結果の整合性が取れているかを判断するために記憶している真理表である。図17に示すように、整合性確認部90Aは、使用者の左足の状態出力信号値が1(遊脚状態)であり、かつ、使用者の右足の状態出力信号値が0(接地状態)である場合に、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断して、整合性確認結果として信号値が1である補助動作トリガー信号を生成する。   FIG. 17 is a diagram illustrating a table used by the consistency confirmation unit according to the first embodiment to confirm the consistency with respect to the user's left foot being in the free leg state. FIG. 17 is a truth table stored by the consistency check unit 90A for determining whether the determination result of the state of both feet is consistent with respect to the fact that the left foot of the user is in the free leg state. As shown in FIG. 17, in the consistency check unit 90A, the state output signal value of the user's left foot is 1 (free leg state), and the state output signal value of the user's right foot is 0 (grounded state). If the user's left foot is in the free leg state, it is determined that the determination result of the state of both feet is consistent, and the auxiliary action trigger whose signal value is 1 as the consistency check result Generate a signal.

使用者の左足が遊脚状態であることについて使用者の両足の状態の整合性があると確認された場合(ステップS62でYes)、脚動力制御部100Aは、補助関節角速度算出部106Aにおいて、補助動作の目標速度値と脚パーツ13Aの現在の関節角度情報とにより、脚パーツ13Aの関節角度を変化させる際の目標角速度である補助関節角速度を算出する(ステップS64)。   When it is confirmed that the state of the user's left foot is consistent with respect to the user's left foot being in a free leg state (Yes in step S62), the leg power control unit 100A performs the following operation in the auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A: Based on the target speed value of the auxiliary motion and the current joint angle information of the leg part 13A, the auxiliary joint angular speed, which is the target angular speed when changing the joint angle of the leg part 13A, is calculated (step S64).

脚パーツ13Aの中心座標における位置xの一階微分値、すなわち速度x’と、脚パーツ13Aの各関節における角度θの一階微分値、すなわち角速度θ’とは、ヤコビ行列Jを用いて、次の式(8)のように表現される。速度x’と、角速度θ’とは、いずれもベクトルである。   The first-order differential value of the position x in the center coordinates of the leg part 13A, that is, the velocity x ′, and the first-order differential value of the angle θ in each joint of the leg part 13A, that is, the angular velocity θ ′, It is expressed as the following equation (8). The velocity x ′ and the angular velocity θ ′ are both vectors.

x’=J・θ’ ・・・(8)   x ′ = J · θ ′ (8)

補助速度記憶部102Aが記憶している補助動作の目標速度値を目標速度値VAとした場合、目標速度値VAは、式(8)の速度x’に対応する。また、補助関節角速度をθ’Aとした場合、補助関節角速度θ’Aは、式(8)の角速度θ’に対応する。従って、目標速度値VAは、式(9)で示すように、ヤコビ行列Jと補助関節角速度θ’Aとを用いて表すことができる。そして、式(9)の両辺にヤコビ行列Jの逆行列J−1を乗じることにより、式(10)が得られる。 When the target speed value of the auxiliary motion stored in the auxiliary speed storage unit 102A is the target speed value VA, the target speed value VA corresponds to the speed x ′ in Expression (8). Further, when the auxiliary joint angular velocity is θ′A, the auxiliary joint angular velocity θ′A corresponds to the angular velocity θ ′ in Expression (8). Therefore, the target velocity value VA can be expressed using the Jacobian matrix J and the auxiliary joint angular velocity θ′A, as shown in the equation (9). Then, by multiplying both sides of Equation (9) by the inverse matrix J −1 of the Jacobian matrix J, Equation (10) is obtained.

VA=J・θ’A ・・・(9)
θ’A=J−1・VA ・・・(10)
VA = J · θ′A (9)
θ′A = J −1 · VA (10)

ここで、逆行列J−1は、脚パーツ13Aの現在の関節角度情報から算出することができる。従って、補助関節角速度θ’Aは、式(10)を用いて、脚パーツ13Aの現在の関節角度情報と、目標速度値VAとから算出することができる。このように、脚動力制御部100Aは、補助関節角速度算出部106Aにおいて、式(10)に基づいて、脚パーツ13Aの補助関節角速度θ’Aを算出する。 Here, the inverse matrix J −1 can be calculated from the current joint angle information of the leg part 13A. Therefore, the auxiliary joint angular velocity θ′A can be calculated from the current joint angle information of the leg part 13A and the target velocity value VA using Expression (10). As described above, the leg power control unit 100A calculates the auxiliary joint angular velocity θ′A of the leg part 13A based on the equation (10) in the auxiliary joint angular velocity calculation unit 106A.

使用者の左足が遊脚状態であることについて使用者の両足の状態の整合性がとれていないと確認された場合(ステップS62でNo)、作業補助制御装置60Aは、処理を終了し、脚パーツ13Aによる補助動作を行わせない。   When it is confirmed that the state of the user's left foot is inconsistent with respect to the user's left foot being in a free leg state (No in step S62), the work auxiliary control device 60A ends the process, The auxiliary operation by the part 13A is not performed.

ステップS64において脚パーツ13Aの補助関節角速度θ’Aを算出したら、脚動力制御部100Aは、出力部109Aにより、脚パーツ13Aに、算出した補助関節角速度θ’Aにより補助動作を行う旨の補助動作指令を出力する(ステップS66)。この補助動作指令により、脚パーツ13Aは、使用者の左足の足上げ動作の補助動作を行う。   After calculating the auxiliary joint angular velocity θ′A of the leg part 13A in step S64, the leg power control unit 100A uses the output unit 109A to assist the leg part 13A to perform an auxiliary operation with the calculated auxiliary joint angular velocity θ′A. An operation command is output (step S66). In response to the auxiliary operation command, the leg part 13A performs an auxiliary operation of the user's left foot raising operation.

補助動作指令を出力した後、脚動力制御部100Aは、指令時間記憶部108Aにより、補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過したかを確認する(ステップS68)。より詳しくは、脚動力制御部100Aは、指令時間記憶部108Aにおいて、脚パーツ13Aに補助動作を持続して行わせる時間である補助動作持続時間と、出力部109Aが補助動作指令を出力してからの時間とを記憶している。指令時間記憶部108Aは、出力部109Aが補助動作指令を出力してからの時間が、補助動作持続時間に達しているかを確認する。   After outputting the auxiliary operation command, the leg power control unit 100A confirms whether the auxiliary operation duration has elapsed since the output of the auxiliary operation command by the command time storage unit 108A (step S68). More specifically, the leg power control unit 100A outputs an auxiliary operation duration in which the leg part 13A continuously performs an auxiliary operation in the command time storage unit 108A, and the output unit 109A outputs an auxiliary operation command. I remember the time from. The command time storage unit 108A confirms whether the time after the output unit 109A outputs the auxiliary operation command has reached the auxiliary operation duration.

補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過していなければ(ステップS68でNo)、ステップS66に戻り、脚動力制御部100Aは、出力部109Aにより、補助動作指令の出力を継続させる。   If the auxiliary operation duration has not elapsed since the output of the auxiliary operation command (No in step S68), the process returns to step S66, and the leg power control unit 100A causes the output unit 109A to continue outputting the auxiliary operation command. .

補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過したら(ステップS68でYes)、脚動力制御部100Aは、指令時間記憶部108Aにより、出力部109Aの補助動作指令の出力を中止させる(ステップS70)。これにより、作業補助制御装置60Aによる補助動作指令出力処理は終了する。なお、作業補助制御装置60Bによる整合性確認処理、補助関節角速度算出処理及び補助動作指令出力処理も、以上の作業補助制御装置60Aによる処理と同様であるため、記載を省略する。   When the auxiliary operation duration has elapsed after the output of the auxiliary operation command (Yes in step S68), the leg power control unit 100A causes the command time storage unit 108A to stop outputting the auxiliary operation command from the output unit 109A (step S68). S70). Thereby, the auxiliary operation command output process by the work auxiliary control device 60A ends. Note that the consistency check processing, auxiliary joint angular velocity calculation processing, and auxiliary operation command output processing by the work auxiliary control device 60B are the same as the processing by the work auxiliary control device 60A described above, and thus description thereof is omitted.

以上が、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aの処理内容である。第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、仮判定部70AS、70AT、70AU、70AV、70AWにより、それぞれに対応する感圧センサ64の検出荷重が荷重閾値以下である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、それぞれに対応する感圧センサ64の検出荷重が荷重閾値より大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定する。そして、作業補助制御装置60Aは、統合判定部80Aにより、それぞれの仮判定の結果を統合して、使用者の足が遊脚状態であるか接地状態であるかを判定する。   The above is the processing content of the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment. The auxiliary work control device 60A according to the first embodiment is configured so that the temporary determination units 70AS, 70AT, 70AU, 70AV, and 70AW allow the user's feet when the detected load of the corresponding pressure sensor 64 is equal to or less than the load threshold. Are temporarily determined to be in the free leg state, and when the detected load of the corresponding pressure-sensitive sensor 64 is greater than the load threshold, it is temporarily determined that the user's foot is in the grounded state. Then, the auxiliary work control device 60A integrates the results of the temporary determinations by the integrated determination unit 80A, and determines whether the user's foot is in the free leg state or the grounded state.

このように、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、複数の感圧センサ64のそれぞれの検出結果から直接使用者の足の状態を判定せずに、複数の感圧センサ64のそれぞれの検出結果から、一度仮に判定して(仮判定して)、その仮判定結果を統合することにより、使用者の足の状態を正式に判定する。従って、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、例えば靴底に設けられたクッションにより荷重が散逸したり、使用者の歩き方又は足のサイズ等が個々で異なったりすることにより、一部の感圧センサ64による足底荷重の検出が正確に行われなかった場合でも、複数の感圧センサ64の仮判定結果を統合するため、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することを抑制することができる。また、作業補助制御装置60Aは、複数の感圧センサ64の仮判定結果を統合することにより、各感圧センサ64のセンサ特性のばらつきを吸収することができ、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することを抑制することができる。   As described above, the work assistance control device 60A according to the first embodiment does not directly determine the state of the user's foot from the detection results of the plurality of pressure sensors 64, and each of the plurality of pressure sensors 64. From the detection result, the user's foot state is formally determined by temporarily determining (temporarily determining) and integrating the temporary determination results. Accordingly, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment is different in that the load is dissipated by, for example, a cushion provided on the shoe sole, or the user's walking method or foot size is different. Even if the sole load is not accurately detected by the pressure sensor 64, the provisional determination results of the plurality of pressure sensors 64 are integrated, so that the accuracy of the determination of the foot state of the user is deteriorated. This can be suppressed. Further, the work auxiliary control device 60A can absorb variations in sensor characteristics of each pressure sensor 64 by integrating the temporary determination results of the plurality of pressure sensors 64, and determine the state of the user's foot. It is possible to suppress the deterioration of the accuracy.

また、歩行動作中、足底荷重は大きく変動するため、感圧センサ64の計測レンジよりも足底荷重の変動分布が大きくなり、感圧センサ64の出力が飽和する場合がある。このような場合においても、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、感圧センサ64の検出値と所定の閾値との相対的な大小関係によって、足の状態を仮判定する。従って、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、感圧センサ64の出力が飽和した場合においても、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することを抑制することができる。また、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、足底荷重の変動分布に対応した計測レンジの大きな感圧センサを設ける必要がなく、製造コストを低減させることができる。さらに、作業補助制御装置60Aは、仮判定に用いる荷重閾値を例えば0より大きい値に調整することにより、全ての感圧センサ64が無負荷にならなくても、使用者の足の状態を遊脚状態と判定することができるため、適切に使用者の足の補助動作を行わせることができる。   Further, since the foot load varies greatly during the walking motion, the variation distribution of the foot load becomes larger than the measurement range of the pressure sensor 64, and the output of the pressure sensor 64 may be saturated. Even in such a case, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment temporarily determines the state of the foot based on the relative magnitude relationship between the detection value of the pressure-sensitive sensor 64 and a predetermined threshold value. Therefore, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment can suppress deterioration in accuracy of determination of the state of the user's foot even when the output of the pressure-sensitive sensor 64 is saturated. Further, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment does not need to be provided with a pressure-sensitive sensor having a large measurement range corresponding to the variation distribution of the sole load, and can reduce the manufacturing cost. Further, the work auxiliary control device 60A adjusts the load threshold value used for the temporary determination to a value larger than 0, for example, so that the state of the user's foot can be played even if all the pressure-sensitive sensors 64 are not loaded. Since it can determine with a leg state, a user's leg | foot assistance operation | movement can be performed appropriately.

また、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、検出した足底荷重と荷重閾値とを比較する場合に、第1の荷重値L1と第2の荷重値L2とを用いて、ヒステリシスを導入して使用者の足の状態を仮判定する。人の歩行動作中、足底荷重は、遊脚状態から接地状態に向けて単純に増加しない場合があり、例えば遊脚状態においても、足底荷重が増減したりする場合がある。このような場合においても、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、仮判定において閾値を設けているため、例えば遊脚状態において足底荷重が増減しても、足底荷重が第2の荷重L2を上回らない限り、遊脚状態であるという仮判定を維持する。従って、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、使用者の足の状態の判定の精度が劣化することをより適切に抑制することができる。   Further, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment uses the first load value L1 and the second load value L2 when comparing the detected sole load and the load threshold value, to provide hysteresis. Introduced to provisionally determine the state of the user's foot. During a person's walking motion, the sole load may not simply increase from the free leg state to the ground contact state. For example, the sole load may increase or decrease even in the free leg state. Even in such a case, since the work assistance control device 60A according to the first embodiment provides a threshold value in the temporary determination, for example, even if the plantar load increases or decreases in the free leg state, the plantar load is the second. As long as the load L2 is not exceeded, the provisional determination that the leg is in the swinging state is maintained. Therefore, work auxiliary control device 60A concerning a 1st embodiment can control more appropriately that the accuracy of judgment of a user's foot state deteriorates.

また、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、各感圧センサ64の出力に対応する仮判定信号値を平均化することにより、統合判定信号を生成し、統合判定信号値により使用者の足の状態を判定している。第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、それぞれの仮判定信号値を平均化しているため、各感圧センサ64の検出を適切に足の状態の判定に反映することができる。   In addition, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment generates an integrated determination signal by averaging the temporary determination signal values corresponding to the outputs of the pressure-sensitive sensors 64, and uses the integrated determination signal value for the user. Judging the state of the foot. Since the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment averages the temporary determination signal values, the detection of each pressure-sensitive sensor 64 can be appropriately reflected in the determination of the foot state.

また、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、仮判定信号に所定の係数である重み係数を乗算して、感圧センサ64毎の判定信号を求め、その各判定信号を合計することにより、統合判定信号を生成している。作業補助制御装置60Aは、重み係数を調整することで、各感圧センサ64の検出結果に重みづけをすることができる。すなわち、作業補助制御装置60Aは、重み係数を感圧センサ64毎に異ならせ、例えば検出結果を重視したい感圧センサ64の重み係数を大きくすることで、その感圧センサ64の検出結果を、統合判定信号に大きく反映することができる。従って、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。   In addition, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment multiplies the temporary determination signal by a weighting coefficient that is a predetermined coefficient to obtain a determination signal for each pressure-sensitive sensor 64, and sums the determination signals. Thus, an integrated determination signal is generated. The work auxiliary control device 60 </ b> A can weight the detection results of the pressure sensors 64 by adjusting the weighting coefficient. That is, the work auxiliary control device 60A changes the weighting coefficient for each pressure sensor 64, for example, by increasing the weighting coefficient of the pressure sensor 64 for which the detection result is desired to be emphasized, It can be greatly reflected in the integrated determination signal. Therefore, the work assistance control device 60A according to the first embodiment can more suitably improve the accuracy of determination of the state of the user's foot.

さらに、第1実施形態においては、荷重集中位置に配置される感圧センサ64S、64T、64Wに対応する重み係数kS、kT、kWは、補助位置に配置される感圧センサ64U、64Vに対応する重み係数kU、kVよりも値が大きい。すなわち、第1実施形態において、感圧センサ64S、64T、64Wのうちの1つに対応する判定信号値(式(7)におけるYS、YT、YWのうちの1つ)が統合判定信号値Zに占める割合は、補助位置に配置される感圧センサ64U、64Vのうちの1つに対応する判定信号値(式(7)におけるYU、YVのうちの1つ)が統合判定信号値Zに占める割合よりも大きくなる。従って、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、荷重集中位置に配置される感圧センサ64の検出結果を、足の状態判定に大きく反映することができ、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。また、各感圧センサ64は、例えば荷重集中位置と補助位置との範囲内で冗長性を持たせて配置することができる。従って、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、人の足のサイズの個人差に対応することができる。   Furthermore, in the first embodiment, the weight coefficients kS, kT, kW corresponding to the pressure sensitive sensors 64S, 64T, 64W arranged at the load concentration position correspond to the pressure sensitive sensors 64U, 64V arranged at the auxiliary position. The value is larger than the weighting factors kU and kV. That is, in the first embodiment, the determination signal value (one of YS, YT, and YW in Expression (7)) corresponding to one of the pressure sensitive sensors 64S, 64T, and 64W is the integrated determination signal value Z. The determination signal value (one of YU and YV in equation (7)) corresponding to one of the pressure sensitive sensors 64U and 64V arranged at the auxiliary position is the integrated determination signal value Z. It will be larger than the share. Therefore, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment can largely reflect the detection result of the pressure-sensitive sensor 64 arranged at the load concentration position in the foot state determination, and the state of the user's foot state. The accuracy of determination can be improved more suitably. Moreover, each pressure-sensitive sensor 64 can be disposed with redundancy within a range of, for example, a load concentration position and an auxiliary position. Therefore, the work assistance control device 60A according to the first embodiment can cope with individual differences in the size of a person's foot.

さらに、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、両足の状態の整合性を確認する整合性確認部90Aを有する。整合性確認部90Aは、人が歩行する上での両足の整合性を確認する。さらに詳しくは、整合性確認部90Aは、左足の状態が遊脚状態であって、かつ、右足の状態が接地状態である場合に、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断する。そして、作業補助制御装置60Aは、使用者の左足が遊脚状態であることについて、両足の状態の判断結果の整合性がとれていると判断した場合に、左足の足上げ動作の補助動作を行わせる。このように、作業補助制御装置60Aは、一方の足の状態を判定した後、さらに両足の状態を確認してから、補助動作を行わせる。従って、作業補助制御装置60Aは、補助動作をより適切に行わせることができる。   Furthermore, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment includes a consistency confirmation unit 90A that confirms the consistency of the state of both feet. The consistency confirmation unit 90A confirms the consistency of both feet when a person walks. More specifically, the consistency checking unit 90A determines that the left foot of the user is in the free leg state when the left foot is in the free leg state and the right foot is in the grounded state. It is determined that the state determination results are consistent. Then, when it is determined that the determination result of the state of both feet is consistent with respect to the fact that the left foot of the user is in the free leg state, the work auxiliary control device 60A performs the auxiliary operation of the left foot foot raising operation. Let it be done. As described above, after determining the state of one foot, the work auxiliary control device 60A further confirms the state of both feet and then performs the auxiliary operation. Therefore, the work auxiliary control device 60A can perform the auxiliary operation more appropriately.

また、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aは、補助動作指令を出力してから補助動作持続時間が経過したあと、補助動作を終了させる。従って、作業補助制御装置60Aは、例えば使用者が足上げ動作を終了したい場合において、足上げの補助動作を行わせることを抑制することができ、補助動作をより適切に行わせることができる。   In addition, the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment ends the auxiliary operation after the auxiliary operation duration has elapsed after the output of the auxiliary operation command. Therefore, the work assistance control device 60A can suppress the foot-lifting assisting operation when the user wants to end the foot-raising motion, for example, and can perform the assisting operation more appropriately.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る作業補助制御装置60Aaは、平均荷重振幅値を用いて重み係数kを算出する点で、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aとは異なる。第2実施形態に係る作業補助制御装置60Aaは、その他の部分において第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aと共通するため、共通する部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The work auxiliary control device 60Aa according to the second embodiment is different from the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment in that the weight coefficient k is calculated using the average load amplitude value. Since the work auxiliary control device 60Aa according to the second embodiment is common to the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment in other parts, description of the common parts is omitted.

図18は、第2実施形態に係る作業補助制御装置の構成を示す模式図である。図18に示すように、作業補助制御装置60Aaは、複数の感圧センサ64と、脚駆動制御装置46Aaとを有する。脚駆動制御装置46Aaは、仮判定部70ASa、70ATa、70AUa、70AVa、70AWaと、統合判定部80Aaと、整合性確認部90Aと、脚動力制御部100Aと、平均荷重振幅合計部105Aaとを有する。平均荷重振幅合計部105Aaは、仮判定部70ASa、70ATa、70AUa、70AVa、70AWaに、電気的に接続されている。   FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a configuration of a work assistance control apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 18, the work auxiliary control device 60Aa includes a plurality of pressure-sensitive sensors 64 and a leg drive control device 46Aa. The leg drive control device 46Aa includes provisional determination units 70ASa, 70ATa, 70AUa, 70AVa, 70AWa, an integrated determination unit 80Aa, a consistency confirmation unit 90A, a leg power control unit 100A, and an average load amplitude summation unit 105Aa. . The average load amplitude summing unit 105Aa is electrically connected to the provisional determination units 70ASa, 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AWa.

図19は、第2実施形態に係る仮判定部の構成を示すブロック図である。第2実施形態に係る作業補助制御装置60Aaの有する仮判定部70ASaは、荷重計測部72Aaと、荷重閾値記憶部74Aaと、仮判定信号生成部76Aaと、重み係数記憶部77Aaと、判定信号生成部78Aaと、荷重振幅計測部110Aaと、平均荷重振幅算出部112Aaと、重み係数算出部114Aaを有する。仮判定部70ASaは、荷重振幅計測部110Aaにより感圧センサ64Sの出力信号に基づく使用者の足底荷重の荷重振幅を計測し、平均荷重振幅算出部112Aaにより感圧センサ64Sの複数周期における荷重振幅を平均して、感圧センサ64Sの平均荷重振幅値を算出し、平均荷重振幅合計部105Aaに出力する。また、仮判定部70ASaは、平均荷重振幅合計部105Aaから出力された合計平均荷重振幅値に基づき、感圧センサ64Sに対応する重み係数を算出する。なお、仮判定部70ATa、70AUa、70AVa、70AWaは、仮判定部70ASaと同じ構成を有するため、適宜説明を省略する。以下、仮判定部70ASa、70ATa、70AUa、70AVa、70AWaを区別しない場合は、仮判定部70Aaと記載する。   FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of a provisional determination unit according to the second embodiment. The temporary determination unit 70ASa included in the work auxiliary control device 60Aa according to the second embodiment includes a load measurement unit 72Aa, a load threshold storage unit 74Aa, a temporary determination signal generation unit 76Aa, a weight coefficient storage unit 77Aa, and a determination signal generation. 78Aa, load amplitude measurement unit 110Aa, average load amplitude calculation unit 112Aa, and weight coefficient calculation unit 114Aa. The temporary determination unit 70ASa measures the load amplitude of the user's sole load based on the output signal of the pressure sensor 64S by the load amplitude measurement unit 110Aa, and the load in a plurality of cycles of the pressure sensor 64S by the average load amplitude calculation unit 112Aa. The amplitude is averaged to calculate an average load amplitude value of the pressure-sensitive sensor 64S and output to the average load amplitude summing unit 105Aa. The provisional determination unit 70ASa calculates a weighting factor corresponding to the pressure-sensitive sensor 64S based on the total average load amplitude value output from the average load amplitude summation unit 105Aa. The provisional determination units 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AWa have the same configuration as the provisional determination unit 70ASa, and thus the description thereof is omitted as appropriate. Hereinafter, the provisional determination units 70Aa, 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AW are referred to as provisional determination units 70Aa when they are not distinguished.

荷重振幅計測部110Aaは、荷重計測部72Aaと電気的に接続されている。荷重振幅計測部110Aaは、荷重計測部72Aaが算出した感圧センサ64Sの荷重値を継続的にモニタリングして、複数の周期における感圧センサ64Sの荷重振幅を計測する。図20は、感圧センサの荷重振幅の一例を示したグラフである。図20の横軸は時間であり、縦軸は足底荷重値(N)である。図20に示すように、荷重振幅計測部110Aaは、荷重計測部72Aaが算出した感圧センサ64Sの荷重値を継続的にモニタリングして、時間毎の足底荷重値を計測し、各周期の荷重振幅における荷重ピーク値の上下限との差である荷重振幅値AM1S、AM2S、AM3Sを有する荷重振幅値を計測する。なお、ここでは、足底荷重が0から一度大きくなり、また足底荷重が下がって0になった場合までの荷重振幅を、1周期の荷重振幅としている。   The load amplitude measurement unit 110Aa is electrically connected to the load measurement unit 72Aa. The load amplitude measuring unit 110Aa continuously monitors the load value of the pressure sensitive sensor 64S calculated by the load measuring unit 72Aa, and measures the load amplitude of the pressure sensitive sensor 64S in a plurality of cycles. FIG. 20 is a graph showing an example of the load amplitude of the pressure sensor. The horizontal axis in FIG. 20 is time, and the vertical axis is the sole load value (N). As shown in FIG. 20, the load amplitude measuring unit 110Aa continuously monitors the load value of the pressure-sensitive sensor 64S calculated by the load measuring unit 72Aa, measures the sole load value for each time, and A load amplitude value having load amplitude values AM1S, AM2S, and AM3S, which is a difference between the upper and lower limits of the load peak value in the load amplitude, is measured. Here, the load amplitude until the sole load increases once from 0 and the sole load decreases to 0 is defined as one cycle load amplitude.

平均荷重振幅算出部112Aaは、荷重振幅計測部110Aaと電気的に接続されている。平均荷重振幅算出部112Aaは、荷重振幅計測部110Aaが計測した荷重振幅値AM1S、AM2S、AM3Sを次の式(11)により平均化して、感圧センサ64Sの平均荷重振幅値AM4Sを算出する。そして、平均荷重振幅算出部112Aaは、算出した平均荷重振幅値AM4Sを、平均荷重振幅合計部105Aaに出力する。   The average load amplitude calculation unit 112Aa is electrically connected to the load amplitude measurement unit 110Aa. The average load amplitude calculation unit 112Aa averages the load amplitude values AM1S, AM2S, and AM3S measured by the load amplitude measurement unit 110Aa according to the following expression (11), and calculates the average load amplitude value AM4S of the pressure sensor 64S. Then, the average load amplitude calculating unit 112Aa outputs the calculated average load amplitude value AM4S to the average load amplitude totaling unit 105Aa.

AM4S=(AM1S+AM2S+AM3S)/3 ・・・(11)   AM4S = (AM1S + AM2S + AM3S) / 3 (11)

すなわち、平均荷重振幅算出部112Aaは、荷重振幅値AM1S、AM2S、AM3Sに相加平均処理を行って、平均荷重振幅値AM4Sを算出している。ただし、平均荷重振幅算出部112Aaが平均化する荷重振幅値は、上述のように荷重振幅値AM1S、AM2S、AM3Sの3周期分を平均するものに限られず、複数周期であれば、その周期の数は任意である。また、平均荷重振幅算出部112Aaが平均化する荷重振幅値は、上述の相加平均処理に限られず、例えばそれぞれの荷重振幅値を所定の比率で相加平均したり、相乗平均したりする等、任意の平均化処理であってもよい。   That is, the average load amplitude calculation unit 112Aa performs an arithmetic averaging process on the load amplitude values AM1S, AM2S, and AM3S to calculate the average load amplitude value AM4S. However, the load amplitude value averaged by the average load amplitude calculation unit 112Aa is not limited to the average of the three periods of the load amplitude values AM1S, AM2S, and AM3S as described above. The number is arbitrary. Further, the load amplitude value averaged by the average load amplitude calculation unit 112Aa is not limited to the above-described arithmetic averaging process, and for example, arithmetically averages each load amplitude value at a predetermined ratio, or performs a geometric average. Any averaging process may be used.

平均荷重振幅合計部105Aaは、上述のように、仮判定部70ASaの平均荷重振幅算出部112Aaから、感圧センサ64Sに対応する平均荷重振幅値AM4Sが出力される。また、平均荷重振幅合計部105Aaは、仮判定部70ATa、70AUa、70AVa、70AWa(の平均荷重振幅算出部112Aa)から、感圧センサ64Tに対応する平均荷重振幅値AM4T、感圧センサ64Uに対応する平均荷重振幅値AM4U、感圧センサ64Vに対応する平均荷重振幅値AM4V、感圧センサ64Wに対応する平均荷重振幅値AM4Wも出力される。平均荷重振幅合計部105Aaは、次の式(12)に基づき、各平均荷重振幅値を合計した合計平均荷重振幅値AM4Sumを算出する。 As described above, the average load amplitude summing unit 105Aa outputs the average load amplitude value AM4S corresponding to the pressure sensor 64S from the average load amplitude calculating unit 112Aa of the temporary determination unit 70ASa. Further, the average load amplitude summing unit 105Aa corresponds to the average load amplitude value AM4T and the pressure sensitive sensor 64U corresponding to the pressure sensor 64T from the provisional determination units 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AWa (the average load amplitude calculating unit 112Aa). The average load amplitude value AM4U, the average load amplitude value AM4V corresponding to the pressure sensor 64V, and the average load amplitude value AM4W corresponding to the pressure sensor 64W are also output. Based on the following equation (12), the average load amplitude summing unit 105Aa calculates a total average load amplitude value AM4 Sum obtained by summing up the respective average load amplitude values.

AM4Sum=AM4S+AM4T+AM4U+AM4V+AM4W ・・・(12) AM4 Sum = AM4S + AM4T + AM4U + AM4V + AM4W (12)

平均荷重振幅合計部105Aaは、合計平均荷重振幅値AM4Sumを、仮判定部70ASa、70ATa、70AUa、70AVa、70AWaの各重み係数算出部114Aaへ出力する。 The average load amplitude summing unit 105Aa outputs the total average load amplitude value AM4 Sum to the respective weight coefficient calculation units 114Aa of the temporary determination units 70ASa, 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AWa.

仮判定部70ASaに属する重み係数算出部114Aaは、仮判定部70ASaに対応する重み係数を重み係数kSaとしたとき、次の式(13)により、重み係数kSaを算出する。   The weighting factor calculation unit 114Aa belonging to the provisional determination unit 70ASa calculates the weighting factor kSa by the following equation (13), where the weighting factor corresponding to the provisional determination unit 70ASa is the weighting factor kSa.

kSa=AM4S/AM4Sum ・・・(13) kSa = AM4S / AM4 Sum (13)

すなわち、仮判定部70ASaに属する重み係数算出部114Aaは、平均荷重振幅値AM4Sを、平均荷重振幅値AM4S、AM4T、AM4U、AM4V、AM4Wで正規化することにより、重み係数kSaを算出する。また、仮判定部70ATa、70AUa、70AVa、70AWaも、重み係数算出部114Aaにおいて、仮判定部70ASaと同様に重み係数kaを算出する。すなわち、仮判定部70ATaに対応する重み係数を重み係数kTaとし、仮判定部70AUaに対応する重み係数を重み係数kUaとし、仮判定部70AVaに対応する重み係数を重み係数kVaとし、仮判定部70AWaに対応する重み係数を重み係数kWaとしたとき、仮判定部70ATa、70AUa、70AVa、70AWaは、各重み係数kaを、次の式(14)から式(17)に基づき算出する。   That is, the weighting factor calculation unit 114Aa belonging to the provisional determination unit 70ASa calculates the weighting factor kSa by normalizing the average load amplitude value AM4S with the average load amplitude values AM4S, AM4T, AM4U, AM4V, and AM4W. In addition, the temporary determination units 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AWa also calculate the weight coefficient ka in the weight coefficient calculation unit 114Aa in the same manner as the temporary determination unit 70ASa. That is, the weighting factor corresponding to the temporary determination unit 70ATa is set as the weighting factor kTa, the weighting factor corresponding to the temporary determination unit 70AUa is set as the weighting factor kUa, the weighting factor corresponding to the temporary determination unit 70AVa is set as the weighting factor kVa, and the temporary determination unit When the weighting coefficient corresponding to 70 AWa is set to the weighting coefficient kWa, the temporary determination units 70ATa, 70AUa, 70AVa, and 70AWa calculate each weighting coefficient ka based on the following expressions (14) to (17).

kTa=AM4T/AM4Sum ・・・(14)
kUa=AM4U/AM4Sum ・・・(15)
kVa=AM4V/AM4Sum ・・・(16)
kWa=AM4W/AM4Sum ・・・(17)
kTa = AM4T / AM4 Sum (14)
kUa = AM4U / AM4 Sum (15)
kVa = AM4V / AM4 Sum (16)
kWa = AM4W / AM4 Sum (17)

このように、各重み係数算出部114Aaは、対応する感圧センサの平均荷重振幅値を、合計平均荷重振幅値で正規化することにより、対応する重み係数kaを算出している。従って、言い換えれば、各重み係数算出部114Aaは、平均荷重振幅値が大きい仮判定部70Aaに属するものほど、重み係数kaが大きくなるよう、各仮判定部70Aaに対応する重み係数kaを算出する。なお、重み係数算出部114Aaは、各平均荷重振幅値の正規化により重み係数kaを求めることに限られず、平均荷重振幅値が大きい仮判定部70Aaに属するものほど、重み係数kaが大きくなるよう、各仮判定部70Aaに対応する重み係数kaを算出するものであれば、その算出方法は任意である。   In this way, each weighting factor calculation unit 114Aa calculates the corresponding weighting factor ka by normalizing the average load amplitude value of the corresponding pressure-sensitive sensor with the total average load amplitude value. Therefore, in other words, each weighting factor calculation unit 114Aa calculates the weighting factor ka corresponding to each temporary determination unit 70Aa so that the weighting factor ka increases as the average load amplitude value belongs to the temporary determination unit 70Aa. . Note that the weighting factor calculation unit 114Aa is not limited to obtaining the weighting factor ka by normalizing each average load amplitude value, and the weighting factor ka increases as the average load amplitude value belongs to the temporary determination unit 70Aa. As long as the weighting factor ka corresponding to each temporary determination unit 70Aa is calculated, the calculation method is arbitrary.

重み係数算出部114Aaは、算出した重み係数kSaを、重み係数記憶部77Aaに出力する。重み係数記憶部77Aaは、この重み係数kSaを記憶する。判定信号生成部78Aaは、この重み係数kSaと、仮判定信号生成部76Aaが算出した仮判定信号値とから、第1実施形態と同様の方法で判定信号を生成し、統合判定部80Aaに出力する。   The weighting factor calculation unit 114Aa outputs the calculated weighting factor kSa to the weighting factor storage unit 77Aa. The weighting coefficient storage unit 77Aa stores this weighting coefficient kSa. The determination signal generation unit 78Aa generates a determination signal from the weight coefficient kSa and the temporary determination signal value calculated by the temporary determination signal generation unit 76Aa by the same method as in the first embodiment, and outputs the determination signal to the integrated determination unit 80Aa. To do.

次に、第2実施形態に係る重み係数の算出方法を、フローチャートに基づき説明する。図21は、第2実施形態に係る重み係数の算出方法を説明するフローチャートである。図21に示すように、重み係数kaを算出する場合、仮判定部70ASaは、荷重振幅計測部110Aaにより、複数の周期における感圧センサ64Sの荷重振幅を計測する(ステップS82S)。具体的には、仮判定部70ASaは、図20に示す荷重振幅値AM1S、AM2S、AM3Sを有する荷重振幅を計測する。また、仮判定部70ATaは、荷重振幅計測部110Aaにより、複数の周期における感圧センサ64Tの荷重振幅を計測する(ステップS82T)。なお、仮判定部70AUa、70AVa、70AWaも、仮判定部70ASa、70ATaと同様に、複数の周期における対応する感圧センサ64の荷重振幅を計測するが、その記載は省略する。また、仮判定部70AUa、70AVa、70AWaは、以下のステップにおいても、仮判定部70ASa、70ATaと同様の処理を行うため、その記載は適宜省略する。   Next, a weighting factor calculation method according to the second embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 21 is a flowchart for explaining a weighting factor calculation method according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 21, when calculating the weighting factor ka, the temporary determination unit 70ASa measures the load amplitude of the pressure-sensitive sensor 64S in a plurality of cycles by the load amplitude measurement unit 110Aa (step S82S). Specifically, the temporary determination unit 70ASa measures the load amplitude having the load amplitude values AM1S, AM2S, and AM3S shown in FIG. In addition, the provisional determination unit 70ATa measures the load amplitude of the pressure-sensitive sensor 64T in a plurality of cycles by the load amplitude measurement unit 110Aa (step S82T). The temporary determination units 70AUa, 70AVa, and 70AWa measure the load amplitudes of the corresponding pressure-sensitive sensors 64 in a plurality of cycles as in the temporary determination units 70ASa and 70ATa, but the description thereof is omitted. In addition, the provisional determination units 70AUa, 70AVa, and 70AWa perform the same processing as the provisional determination units 70ASa and 70ATa in the following steps, and thus description thereof is omitted as appropriate.

感圧センサ64Sの荷重振幅値を計測した後、仮判定部70ASaは、平均荷重振幅算出部112Aaにより、感圧センサ64Sの複数周期における荷重振幅値を平均化し、感圧センサ64Sの平均荷重振幅値を算出する(ステップS84S)。仮判定部70ASaは、平均荷重振幅算出部112Aaにより、荷重振幅値AM1S、AM2S、AM3Sを上述の式(11)により平均化して、感圧センサ64Sの平均荷重振幅値AM4Sを算出する。また、仮判定部70ATaも、同様に、平均荷重振幅算出部112Aaにより、感圧センサ64Tの複数周期における荷重振幅値を平均化し、感圧センサ64Tの平均荷重振幅値を算出する(ステップS84T)。   After measuring the load amplitude value of the pressure sensor 64S, the provisional determination unit 70ASa averages the load amplitude values in a plurality of cycles of the pressure sensor 64S by the average load amplitude calculation unit 112Aa, and the average load amplitude of the pressure sensor 64S. A value is calculated (step S84S). The provisional determination unit 70ASa averages the load amplitude values AM1S, AM2S, and AM3S by the above-described equation (11) by the average load amplitude calculation unit 112Aa, and calculates the average load amplitude value AM4S of the pressure sensor 64S. Similarly, the temporary determination unit 70ATa averages the load amplitude values in a plurality of cycles of the pressure sensor 64T by the average load amplitude calculation unit 112Aa, and calculates the average load amplitude value of the pressure sensor 64T (step S84T). .

各感圧センサ64の平均荷重振幅値が算出された後、平均荷重振幅合計部105Aaは、各感圧センサ64の平均荷重振幅値を合計し、合計平均荷重振幅値を算出する(ステップS86)。より詳しくは、平均荷重振幅合計部105Aaは、感圧センサ64Sに対応する平均荷重振幅値AM4S、感圧センサ64Tに対応する平均荷重振幅値AM4T、感圧センサ64Uに対応する平均荷重振幅値AM4U、感圧センサ64Vに対応する平均荷重振幅値AM4V、感圧センサ64Wに対応する平均荷重振幅値AM4Wを、上述の式(12)により合計して、合計平均荷重振幅値AM4Sumを算出する。 After the average load amplitude values of the pressure sensors 64 are calculated, the average load amplitude summing unit 105Aa sums the average load amplitude values of the pressure sensitive sensors 64 to calculate the total average load amplitude value (step S86). . More specifically, the average load amplitude summing unit 105Aa includes an average load amplitude value AM4S corresponding to the pressure sensor 64S, an average load amplitude value AM4T corresponding to the pressure sensor 64T, and an average load amplitude value AM4U corresponding to the pressure sensor 64U. Then, the average load amplitude value AM4V corresponding to the pressure sensor 64V and the average load amplitude value AM4W corresponding to the pressure sensor 64W are summed by the above equation (12) to calculate the total average load amplitude value AM4 Sum .

平均荷重振幅合計部105Aaにより合計平均荷重振幅値が算出された後、仮判定部70ASaは、重み係数算出部114Aaにより、感圧センサ64Sに対応する平均荷重振幅値と合計平均荷重振幅値とから、感圧センサ64Sに対応する重み係数を算出する(ステップS88S)。仮判定部70ASaは、上述の式(13)に従い、感圧センサ64Sの平均荷重振幅値AM4Sを合計平均荷重振幅値AM4Sumで正規化することにより、感圧センサ64Sに対応する重み係数kSaを算出する。仮判定部70ATaも、同様に、重み係数算出部114Aaにより、感圧センサ64Tに対応する平均荷重振幅値と合計平均荷重振幅値とから、感圧センサ64Tに対応する重み係数を算出する(ステップS88T)。仮判定部70AUa、70AVa、70AWaも、同様の処理により対応する感圧センサに対応する重み係数を算出する。すなわち、各重み係数算出部114Aaは、平均荷重振幅値が大きい感圧センサ64に属するものほど、重み係数kaが大きくなるよう、各仮判定部70Aaに対応する重み係数kaを算出する。重み係数kaを算出することにより、この処理は終了する。 After the total average load amplitude value is calculated by the average load amplitude total unit 105Aa, the provisional determination unit 70ASa uses the weight coefficient calculation unit 114Aa to calculate the average load amplitude value corresponding to the pressure sensor 64S and the total average load amplitude value. Then, a weighting factor corresponding to the pressure sensor 64S is calculated (step S88S). The provisional determination unit 70ASa normalizes the average load amplitude value AM4S of the pressure sensor 64S with the total average load amplitude value AM4 Sum according to the above-described equation (13), thereby obtaining the weight coefficient kSa corresponding to the pressure sensor 64S. calculate. Similarly, the temporary determination unit 70ATa also calculates a weighting factor corresponding to the pressure-sensitive sensor 64T from the average load amplitude value corresponding to the pressure-sensitive sensor 64T and the total average load amplitude value by the weighting factor calculation unit 114Aa (step). S88T). The provisional determination units 70AUa, 70AVa, and 70AWa also calculate the weighting coefficient corresponding to the corresponding pressure sensor by the same process. That is, each weighting factor calculation unit 114Aa calculates the weighting factor ka corresponding to each temporary determination unit 70Aa so that the weighting factor ka becomes larger as it belongs to the pressure-sensitive sensor 64 having a larger average load amplitude value. By calculating the weighting factor ka, this process ends.

以上のように、第2実施形態に係る作業補助制御装置60Aaは、対応する感圧センサ64の平均荷重振幅値が大きいものほど重み係数を大きく設定するように、各仮判定部70Aaに対応する重み係数kaを算出する。従って、第2実施形態に係る作業補助制御装置60Aaは、平均荷重振幅値が大きく、使用者の足の動作に対する感度が高い感圧センサ64の検出結果を、足の状態判定に大きく反映することができる。そのため、作業補助制御装置60Aaは、使用者の足の状態の判定の精度をより好適に向上させることができる。   As described above, the work auxiliary control device 60Aa according to the second embodiment corresponds to each temporary determination unit 70Aa so that the weight coefficient is set to be larger as the average load amplitude value of the corresponding pressure sensor 64 is larger. A weighting factor ka is calculated. Therefore, the work auxiliary control device 60Aa according to the second embodiment largely reflects the detection result of the pressure-sensitive sensor 64 having a large average load amplitude value and high sensitivity to the motion of the user's foot in the foot state determination. Can do. Therefore, work auxiliary control device 60Aa can improve the accuracy of judgment of a user's foot state more suitably.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る作業補助制御装置60Abは、脚パーツ13Abに設けられた加速度センサにより検出した使用者の足上げ動作加速度から、補助関節角速度を算出する点で、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aとは異なる。第3実施形態に係る作業補助制御装置60Abは、その他の部分において第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aと共通するため、共通する部分の説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. The work auxiliary control device 60Ab according to the third embodiment calculates the auxiliary joint angular velocity from the user's foot-lifting motion acceleration detected by the acceleration sensor provided on the leg part 13Ab. Different from the auxiliary control device 60A. Since the work auxiliary control device 60Ab according to the third embodiment is common to the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment in other parts, description of the common parts is omitted.

図22は、第3実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。図22に示すように、第3実施形態に係るパワーアシストスーツ10bは、脚パーツ13Ab、13Bbを有する。脚パーツ13Abは、足装着部43Abに、加速度を検出する加速度センサ120Aを有する。加速度センサ120Aは、使用者の左脚の足上げ動作における足上げ動作加速度を検出する。加速度センサ120Aは、足装着部43Abにおいて、使用者の足首よりも下に対応する位置、更に詳しくは使用者の踝に対応する位置に設けられている。ただし、加速度センサ120Aは、脚パーツ13Abに設けられていれば、その位置は任意である。脚パーツ13Bbも、同様に、足装着部43Bbに、加速度を検出する加速度センサ120Bを有する。   FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a power assist suit as an auxiliary device according to the third embodiment. As shown in FIG. 22, the power assist suit 10b according to the third embodiment has leg parts 13Ab and 13Bb. The leg part 13Ab has an acceleration sensor 120A for detecting acceleration at the foot mounting portion 43Ab. The acceleration sensor 120 </ b> A detects a foot lift motion acceleration in the foot lift motion of the user's left leg. The acceleration sensor 120A is provided at a position corresponding to a position below the user's ankle in the foot mounting portion 43Ab, more specifically, a position corresponding to the user's heel. However, the position of the acceleration sensor 120A is arbitrary as long as it is provided on the leg part 13Ab. Similarly, the leg part 13Bb includes an acceleration sensor 120B that detects acceleration in the foot mounting portion 43Bb.

図23は、第3実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。図23に示すように、第3実施形態に係る脚動力制御部100Abの補助速度記憶部102Abは、加速度センサ120Aと電気的に接続されている。補助速度記憶部102Abは、加速度センサ120Aから、使用者の左脚の足上げ動作加速度の情報を有する電気信号を受け取る。補助速度記憶部102Abは、足上げ動作加速度の情報を有する電気信号を積分処理することにより、使用者が足上げ動作を行う場合の速度である足上げ速度を算出する。より詳しくは、補助速度記憶部102Abは、複数の周期における使用者の左脚の足上げ動作速度を平均して、使用者の足上げ平均速度を算出する。補助速度記憶部102Abは、この算出した使用者の足上げ平均速度を、補助動作の目標速度として記憶する。脚動力制御部100Abは、補助動作の目標速度として記憶した使用者の足上げ平均速度に基づき、補助関節角速度を算出して、脚パーツ13Abの補助動作を制御する。なお、脚パーツ13Bbを制御する脚動力制御部100Bbは、脚動力制御部100Abと同じ構成であるため、説明を省略する。   FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a leg power control unit according to the third embodiment. As shown in FIG. 23, the auxiliary speed storage unit 102Ab of the leg power control unit 100Ab according to the third embodiment is electrically connected to the acceleration sensor 120A. The auxiliary speed storage unit 102Ab receives an electrical signal having information on the acceleration of the leg raising motion of the user's left leg from the acceleration sensor 120A. The auxiliary speed storage unit 102Ab integrates an electrical signal having information on the foot lift motion acceleration to calculate a foot lift speed that is a speed when the user performs the foot lift motion. More specifically, the auxiliary speed storage unit 102Ab calculates the average leg lift speed of the user by averaging the leg lift speeds of the left leg of the user in a plurality of cycles. The auxiliary speed storage unit 102Ab stores the calculated average foot up speed of the user as the target speed of the auxiliary action. The leg power control unit 100Ab calculates the auxiliary joint angular velocity based on the average foot-lifting speed of the user stored as the target speed of the auxiliary action, and controls the auxiliary action of the leg part 13Ab. The leg power control unit 100Bb that controls the leg part 13Bb has the same configuration as the leg power control unit 100Ab, and thus the description thereof is omitted.

第3実施形態において、脚動力制御部100Abは、脚パーツ13Abに補助動作を行わせながら、使用者の足上げ動作加速度を検出する。この場合、脚動力制御部100Abは、第1実施形態のように、あらかじめ記憶している所定の速度を補助動作の目標速度として、脚パーツ13Abに補助動作を行わせながら、使用者の足上げ動作加速度を検出する。そして、数周期後に、使用者の足上げ動作加速度に基づき、使用者の足上げ平均速度を算出した後に、補助動作の目標速度を使用者の足上げ平均速度に切替え、脚パーツ13Abに補助動作を行わせる。ただし、脚動力制御部100Abは、使用者の足上げ動作加速度を検出する際は、補助動作を行わせなくてもよい。この場合、脚動力制御部100Abは、補助動作なしでの使用者の足上げ動作加速度に基づき、使用者の足上げ平均速度を算出して、算出した使用者の足上げ平均速度を補助動作の目標速度として、脚パーツ13Abに補助動作を行わせる。   In 3rd Embodiment, leg power control part 100Ab detects a user's leg raising motion acceleration, making leg part 13Ab perform auxiliary operation. In this case, the leg power control unit 100Ab uses the predetermined speed stored in advance as the target speed of the auxiliary operation as in the first embodiment, and causes the leg part 13Ab to perform the auxiliary operation while raising the user's foot. Detect motion acceleration. After several cycles, after calculating the user's average foot-lifting speed based on the user's foot-lifting motion acceleration, the target speed of the auxiliary motion is switched to the user's average foot-lifting speed, and the auxiliary motion is performed on the leg part 13Ab. To do. However, the leg power control unit 100Ab does not need to perform the assisting operation when detecting the user's leg lifting motion acceleration. In this case, the leg power control unit 100Ab calculates the user's average foot-lifting speed based on the user's foot-lifting motion acceleration without the assisting motion, and uses the calculated user's foot-lifting average speed for the assisting motion. As the target speed, the leg part 13Ab is caused to perform an auxiliary operation.

このように、第3実施形態に係る脚動力制御部100Abは、使用者の脚に対応する箇所に設けられた加速度センサ120Aにより、使用者の足上げ平均速度を算出し、その足上げ平均速度を目標速度として、補助動作を行わせる。従って、第3実施形態に係る脚動力制御部100Abは、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。   As described above, the leg power control unit 100Ab according to the third embodiment calculates the average foot-lifting speed of the user by the acceleration sensor 120A provided at the position corresponding to the user's leg, and the average foot-lifting speed. Auxiliary action is performed using the target speed Accordingly, the leg power control unit 100Ab according to the third embodiment can perform an auxiliary operation in synchronization with an actual user's operation, and thus can perform the auxiliary operation more appropriately.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。第4実施形態に係る作業補助制御装置60Acは、背装着部31cに設けられた加速度センサにより検出した使用者の移動加速度から、補助関節角速度を算出する点で、第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aとは異なる。すなわち、第4実施形態に係る作業補助制御装置60Acは、補助関節角速度を算出するための加速度センサの位置が、第3実施形態とは異なる。第4実施形態に係る作業補助制御装置60Acは、その他の部分において第1実施形態に係る作業補助制御装置60Aと共通するため、共通する部分の説明は省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The work assistance control device 60Ac according to the fourth embodiment is the work assistance according to the first embodiment in that the auxiliary joint angular velocity is calculated from the movement acceleration of the user detected by the acceleration sensor provided in the back mounting portion 31c. It is different from the control device 60A. That is, the work auxiliary control device 60Ac according to the fourth embodiment differs from the third embodiment in the position of the acceleration sensor for calculating the auxiliary joint angular velocity. Since the work auxiliary control device 60Ac according to the fourth embodiment is common to the work auxiliary control device 60A according to the first embodiment in other parts, description of the common parts is omitted.

図24は、第4実施形態に係る補助装置としてのパワーアシストスーツを表す概略図である。図24に示すように、第4実施形態に係るパワーアシストスーツ10cは、背装着部31cに、加速度を検出する加速度センサ122を有する。加速度センサ122は、使用者の歩行等による移動加速度を検出する。加速度センサ122は、背装着部31cに設けられているが、これに限られず、脚パーツ13A、13Bよりも上部、さらに詳しくは、使用者の胴体部に対応する位置に設けられていればよい。   FIG. 24 is a schematic diagram illustrating a power assist suit as an auxiliary device according to the fourth embodiment. As illustrated in FIG. 24, the power assist suit 10c according to the fourth embodiment includes an acceleration sensor 122 that detects acceleration in the back mounting portion 31c. The acceleration sensor 122 detects the movement acceleration due to the user's walking or the like. Although the acceleration sensor 122 is provided in the back mounting part 31c, it is not restricted to this, What is necessary is just to be provided in the position corresponding to a user's trunk | drum part in more detail above leg parts 13A and 13B. .

図25は、第4実施形態に係る脚動力制御部の構成を示すブロック図である。図25に示すように、第4実施形態に係る脚動力制御部100Acは、補助速度記憶部102Acと、関連性記憶部124Acとを有する。   FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration of a leg power control unit according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 25, the leg power control unit 100Ac according to the fourth embodiment includes an auxiliary speed storage unit 102Ac and an association storage unit 124Ac.

補助速度記憶部102Acは、加速度センサ122と電気的に接続されている。補助速度記憶部102Acは、加速度センサ122から、使用者の移動加速度の情報を有する電気信号を受け取る。補助速度記憶部102Acは、使用者の移動加速度の情報を有する電気信号を積分処理することにより、使用者の移動速度を算出する。   The auxiliary speed storage unit 102Ac is electrically connected to the acceleration sensor 122. The auxiliary speed storage unit 102Ac receives an electrical signal having information on the movement acceleration of the user from the acceleration sensor 122. The auxiliary speed storage unit 102Ac calculates the moving speed of the user by integrating an electric signal having information on the moving acceleration of the user.

ここで、使用者の移動速度と、使用者の足上げ動作速度とは、関連性を有する。従って、使用者の移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性とから、使用者の足上げ動作速度を推定して算出することができる。   Here, the moving speed of the user and the speed of the user's foot raising operation are related. Therefore, it is possible to estimate and calculate the user's lifting motion speed from the information on the moving speed of the user and the relationship between the moving speed of the user and the lifting motion speed of the user.

関連性記憶部124Acは、補助速度記憶部102Acと電気的に接続されており、この使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性を記憶している。関連性記憶部124Acは、補助速度記憶部102Acから使用者の移動速度の情報を受け取り、使用者の移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性から、使用者の推定足上げ動作速度を算出する。より詳しくは、補助速度記憶部102Acは、複数の周期における使用者の移動速度を平均して、使用者の平均移動速度を算出する。関連性記憶部124Acは、使用者の平均移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性から、使用者の推定足上げ動作平均速度を算出する。   The relationship storage unit 124Ac is electrically connected to the auxiliary speed storage unit 102Ac, and stores the relationship between the moving speed of the user and the user's foot-lifting operation speed. The relevance storage unit 124Ac receives the information on the movement speed of the user from the auxiliary speed storage unit 102Ac, the information on the movement speed of the user, and the relevance between the movement speed of the user and the user's foot-lifting operation speed. From the above, the estimated footing speed of the user is calculated. More specifically, the auxiliary speed storage unit 102Ac averages the moving speeds of the users in a plurality of cycles, and calculates the average moving speed of the users. The relevancy storage unit 124Ac calculates the estimated average lifting speed of the user from the information on the average moving speed of the user and the relationship between the moving speed of the user and the lifting speed of the user.

さらに詳しくは、使用者の平均移動速度をVcとし、使用者の推定足上げ動作平均速度をVXcとし、関連性記憶部124Acが記憶している所定の係数をlとしたとき、関連性記憶部124Acは、使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性を示す次の式(18)を記憶している。   More specifically, when the average moving speed of the user is Vc, the estimated average lifting speed of the user is VXc, and the predetermined coefficient stored in the relation storage unit 124Ac is l, the relation storage unit 124Ac stores the following equation (18) indicating the relationship between the user's moving speed and the user's foot-lifting speed.

Vc=l・VXc ・・・(18)   Vc = 1 / VXc (18)

関連性記憶部124Acは、この式(18)に基づき、使用者の推定足上げ動作平均速度VXcを算出する。そして、補助速度記憶部102Acは、関連性記憶部124Acから使用者の推定足上げ動作平均速度VXcの値を受け取り、使用者の推定足上げ動作平均速度VXcを補助動作の目標速度として、脚パーツ13Aに補助動作を行わせる。   The relevancy storage unit 124Ac calculates the user's estimated foot-lifting motion average speed VXc based on the equation (18). Then, the auxiliary speed storage unit 102Ac receives the value of the estimated user's estimated lift-up motion average speed VXc from the relevance storage unit 124Ac, and uses the estimated user's estimated lift-up motion average speed VXc as the target speed of the auxiliary motion. Let 13A perform an auxiliary operation.

なお、使用者の推定足上げ動作平均速度VXcの算出方法は、使用者の移動速度の情報、及びこの使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性から、使用者の推定足上げ動作速度を算出するものであれば、式(18)に限られず、任意の方法を用いることができる。例えば、関連性記憶部124Acは、使用者の移動速度から使用者の足上げ動作速度を算出する情報を有するルックアップテーブルを記憶していてもよい。関連性記憶部124Acは、使用者の平均移動速度が入力されたら、このルックアップテーブルを読み出して、使用者の推定足上げ動作平均速度VXcを算出してもよい。また、関連性記憶部124Acは、例えば、実験によって求められた使用者の移動速度と使用者の足上げ動作速度との関連性を計測した複数のデータから作成された近似曲線の式を記憶していてもよい。関連性記憶部124Acは、使用者の平均移動速度が入力されたら、この近似曲線の式を読み出し、使用者の推定足上げ動作平均速度VXcを算出する。また、関連性記憶部124Acは、式(18)と、ルックアップテーブルと、近似曲線の式とを組み合わせて、例えばそれぞれの平均により、使用者の推定足上げ動作平均速度VXcを算出してもよい。   In addition, the calculation method of the user's estimated foot lift average motion speed VXc is based on the user's travel speed information and the relationship between the user's travel speed and the user's foot lift motion speed. Any method can be used as long as it calculates the foot-lifting speed without being limited to the equation (18). For example, the relevancy storage unit 124Ac may store a lookup table having information for calculating the user's foot-lifting operation speed from the user's moving speed. When the average movement speed of the user is input, the relevance storage unit 124Ac may read this lookup table and calculate the estimated average footing movement speed VXc of the user. In addition, the relationship storage unit 124Ac stores, for example, an approximate curve formula created from a plurality of data obtained by measuring the relationship between the user's moving speed and the user's foot-lifting speed determined by experiments. It may be. When the average moving speed of the user is input, the relevance storage unit 124Ac reads the equation of this approximate curve and calculates the estimated average lifting speed VXc of the user. Further, the relevance storage unit 124Ac may calculate the user's estimated footing motion average speed VXc by combining the expression (18), the look-up table, and the approximate curve expression, for example, by averaging each of the expressions. Good.

また、第4実施形態においても、第3実施形態と同様に、脚動力制御部100Acは、脚パーツ13Aに補助動作を行わせながら、使用者の移動加速度を検出する。ただし、脚動力制御部100Acは、使用者の移動加速度を検出する際は、補助動作を行わせなくてもよい。なお、脚パーツ13Bを制御する脚動力制御部100Bcは、脚動力制御部100Acと同じ構成であるため、説明を省略する。   Also in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the leg power control unit 100Ac detects the movement acceleration of the user while causing the leg part 13A to perform an auxiliary operation. However, the leg power control unit 100Ac does not have to perform the auxiliary operation when detecting the movement acceleration of the user. Note that the leg power control unit 100Bc that controls the leg part 13B has the same configuration as the leg power control unit 100Ac, and thus the description thereof is omitted.

このように、第4実施形態に係る脚動力制御部100Acは、使用者の胴体部に対応する位置に設けられた加速度センサ122により、使用者の移動速度を算出し、移動速度から算出された推定足上げ動作平均速度VXcを目標速度として、補助動作を行わせる。従って、第4実施形態に係る脚動力制御部100Acは、実際の使用者の動作に同期した補助動作を行わせることが可能になるため、より適切に補助動作を行わせることができる。また、第4実施形態においては、加速度センサ122が1つでよいため、加速度センサを複数設けるよりも、製造コストが低減される。また、第4実施形態においては、加速度センサ122が、スペースに比較的余裕がある使用者の胴体部に対応する位置に設けられているため、パワーアシストスーツの設計を好適に行うことができる。   As described above, the leg power control unit 100Ac according to the fourth embodiment calculates the moving speed of the user by the acceleration sensor 122 provided at the position corresponding to the user's torso, and is calculated from the moving speed. The auxiliary motion is performed with the estimated foot-lifting motion average speed VXc as the target speed. Accordingly, the leg power control unit 100Ac according to the fourth embodiment can perform an auxiliary operation synchronized with an actual user's operation, and thus can perform the auxiliary operation more appropriately. In the fourth embodiment, since only one acceleration sensor 122 is required, the manufacturing cost is reduced as compared with the case where a plurality of acceleration sensors are provided. In the fourth embodiment, since the acceleration sensor 122 is provided at a position corresponding to the user's torso having a relatively large space, the power assist suit can be suitably designed.

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態の内容によりこれらの実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment is not limited by the content of these embodiment. In addition, the above-described constituent elements include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the above-described components can be appropriately combined. Furthermore, various omissions, substitutions, or changes of the constituent elements can be made without departing from the spirit of the above-described embodiments and the like.

1 制御装置
10、10b、10c パワーアシストスーツ
11 腰パーツ
12 肩パーツ
13A、13Ab、13B、13Bb 脚パーツ
21 腰装着部
22 給電装置
22B、22C 電源
23A、23B 大腿駆動機構
31、31c 背装着部
32B 右肩装着部
32A 左肩装着部
33 足先部
34 中央部
35 かかと部
41A、41B 大腿装着部
42A、42B 下腿装着部
43A、43Ab、43B、43Bb 足装着部
45A、45B 下腿駆動機構
46A、46Aa、46B 脚駆動制御装置
47A、47B 回動軸
60A、60Aa、60Ab、60Ac、60B 作業補助制御装置
62A、62B クッション部
64、64S、64T、64U、64V、64W 感圧センサ
70A、70Aa、70AS、70ASa、70AT、70ATa、70AU、70AUa、70AV、70AVa、70AW、70AWa 仮判定部
71S、71T、71U、71V,71W 検出ユニット
72A,72Aa,74A,74Aa,74A 荷重閾値比較部
76A,76Aa 仮判定信号生成部
77A、77Aa 重み係数記憶部
78A,78Aa 判定信号生成部
80A 統合判定部
80Aa 統合判定部
82A 統合判定信号生成部
84A 統合判定信号閾値記憶部
86A 統合判定信号比較部
90A 整合性確認部
100A、100Ab、100Ac、100Bb、100Bc 脚動力制御部
102A、102Ab、102Ac 補助速度記憶部
104A 関節角度情報記憶部
105Aa 平均荷重振幅合計部
106A 補助関節角速度算出部
108A 指令時間記憶部
109A 出力部
110Aa 荷重振幅計測部
112Aa 平均荷重振幅算出部
114Aa 重み係数算出部
120A,120B,122 加速度センサ
124Ac 関連性記憶部
201 足
202 第1中足骨
204 第5中足骨
206 第3楔状骨
208 立方骨
210 第1楔状骨
212 踵骨
214 右脚
AM1S、AM2S、AM3S 荷重振幅値
AM4Sum 合計平均荷重振幅値
AM4S、AM4T、AM4U、AM4V、AM4W 平均荷重振幅値
GL 地面
J ヤコビ行列
−1 逆行列
k、kS、kT、kU、kV、kW 重み係数
ka、kSa、kTa、kUa、kVa、kWa 重み係数
L1 第1の荷重
L2 第2の荷重
L2 閾値
P1、P2、P3、P4、P5、P6 ポイント
S 統合判定信号閾値
VA 目標速度値
VXc 推定足上げ動作平均速度
x 位置
x’ 速度
X、XS、XT、XU、XV、XW 仮判定信号値
Y、YS、YT、YU、YV、YW 判定信号値
Ynl,Ynr,Ywl,Ywr 軸線
Z 統合判定信号
θ 角度
θ’ 角速度
θ’A 補助関節角速度



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 10, 10b, 10c Power assist suit 11 Waist part 12 Shoulder part 13A, 13Ab, 13B, 13Bb Leg part 21 Waist mounting part 22 Power supply apparatus 22B, 22C Power supply 23A, 23B Thigh drive mechanism 31, 31c Back mounting part 32B Right shoulder mounting part 32A Left shoulder mounting part 33 Toe part 34 Central part 35 Heel part 41A, 41B Thigh mounting part 42A, 42B Lower leg mounting part 43A, 43Ab, 43B, 43Bb Foot mounting part 45A, 45B Lower leg drive mechanism 46A, 46Aa, 46B Leg drive control device 47A, 47B Rotating shaft 60A, 60Aa, 60Ab, 60Ac, 60B Work auxiliary control device 62A, 62B Cushion part 64, 64S, 64T, 64U, 64V, 64W Pressure sensor 70A, 70Aa, 70AS, 70ASa , 70AT, 70ATa, 70A 70AUa, 70AV, 70AVa, 70AW, 70AWa Temporary determination unit 71S, 71T, 71U, 71V, 71W Detection unit 72A, 72Aa, 74A, 74Aa, 74A Load threshold comparison unit 76A, 76Aa Temporary determination signal generation unit 77A, 77Aa Weight coefficient Storage unit 78A, 78Aa Determination signal generation unit 80A Integration determination unit 80Aa Integration determination unit 82A Integration determination signal generation unit 84A Integration determination signal threshold storage unit 86A Integration determination signal comparison unit 90A Consistency confirmation units 100A, 100Ab, 100Ac, 100Bb, 100Bc Leg power control units 102A, 102Ab, 102Ac Auxiliary speed storage unit 104A Joint angle information storage unit 105Aa Average load amplitude summation unit 106A Auxiliary joint angular velocity calculation unit 108A Command time storage unit 109A Output unit 110Aa Load amplitude measurement unit 112Aa Flat Load amplitude calculation unit 114Aa Weight coefficient calculation units 120A, 120B, 122 Acceleration sensor 124Ac Relevance storage unit 201 Foot 202 First metatarsal bone 204 Fifth metatarsal bone 206 Third wedge bone 208 Cubic bone 210 First wedge bone 212 踵Bone 214 Right leg AM1S, AM2S, AM3S Load amplitude value AM4 Sum Sum average load amplitude value AM4S, AM4T, AM4U, AM4V, AM4W Average load amplitude value GL Ground J Jacobian matrix J −1 Inverse matrix k, kS, kT, kU, kV, kW Weighting factor ka, kSa, kTa, kUa, kVa, kWa Weighting factor L1 First load L2 Second load L2 Threshold P1, P2, P3, P4, P5, P6 Point S Integrated determination signal threshold VA Target speed Value VXc Estimated foot lift average motion speed x Position x 'Speed X, XS, XT, XU, XV, XW Temporary judgment signal Y, YS, YT, YU, YV, YW determination signal value Ynl, Ynr, Ywl, Ywr axis Z integration identifying signal theta angle theta 'angular θ'A auxiliary joint angular velocity



Claims (15)

使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有し、
前記仮判定部は、対応する前記感圧センサの検出荷重が第1の荷重値以下の範囲である場合に使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第1の荷重値より大きい第2の荷重値よりも大きい場合に使用者の足が接地状態であると仮判定し、さらに、使用者の足が遊脚状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第1の荷重値より大きく前記第2の荷重値以下である場合に、使用者の足が遊脚状態であるとの仮判定を維持し、使用者の足が接地状態と仮判定している状態であり、かつ、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記第1の荷重値より大きく前記第2の荷重値以下の場合に、使用者の足が接地状態であるとの仮判定を維持する、作業補助制御装置。
A pressure-sensitive sensor for detecting a plantar load of the user, and the user's foot is in a free leg state when the detected load of the corresponding pressure-sensitive sensor is equal to or less than a predetermined load corresponding to the pressure sensor. Tentatively determining that the user's foot is in a grounded state when a corresponding detected load of the pressure-sensitive sensor is greater than the predetermined load, the user's foot is a free leg. A plurality of detection units including a temporary determination unit for deriving a temporary determination result that the state or the ground state,
Integrating each of the provisional determination results of the plurality of the temporary decision unit, based on the integration result, we have a, and integration identifying unit determines whether the user's foot is lifted leg state or ground state,
The temporary determination unit temporarily determines that the user's foot is in a free leg state when the detected load of the corresponding pressure sensor is within a range of a first load value or less. When the detected load is larger than the second load value greater than the first load value, it is temporarily determined that the user's foot is in a grounded state, and further, the user's foot is provisionally determined to be in the free leg state. And when the detected load of the corresponding pressure sensitive sensor is greater than the first load value and less than or equal to the second load value, it is assumed that the user's foot is in a free leg state. The determination is maintained, the user's foot is temporarily determined to be in a grounded state, and the corresponding detected load of the pressure-sensitive sensor is greater than the first load value and less than or equal to the second load value. In this case, the work auxiliary control device maintains a temporary determination that the user's foot is in a grounded state .
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有し、
前記仮判定部は、前記仮判定結果の情報を有する仮判定信号を生成し、
前記統合判定部は、それぞれの前記仮判定信号を平均化して統合判定信号を算出し、前記統合判定信号と統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する、作業補助制御装置。
A pressure-sensitive sensor for detecting a plantar load of the user, and the user's foot is in a free leg state when the detected load of the corresponding pressure-sensitive sensor is equal to or less than a predetermined load corresponding to the pressure sensor. Tentatively determining that the user's foot is in a grounded state when a corresponding detected load of the pressure-sensitive sensor is greater than the predetermined load, the user's foot is a free leg. A plurality of detection units including a temporary determination unit for deriving a temporary determination result that the state or the ground state,
Integrating the provisional determination results of the plurality of provisional determination units, and based on the integrated result, an integrated determination unit that determines whether the user's foot is in the free leg state or the ground contact state,
The temporary determination unit generates a temporary determination signal having information on the temporary determination result,
The integrated determination unit averages the temporary determination signals to calculate an integrated determination signal, and compares the integrated determination signal with an integrated determination signal threshold value so that the user's foot is in a free leg state or ground contact. It determines that state, work auxiliary control unit.
前記仮判定部は、前記仮判定結果の情報を有する仮判定信号を生成し、The temporary determination unit generates a temporary determination signal having information on the temporary determination result,
前記統合判定部は、それぞれの前記仮判定信号を平均化して統合判定信号を算出し、前記統合判定信号と統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する、請求項1に記載の作業補助制御装置。  The integrated determination unit averages the temporary determination signals to calculate an integrated determination signal, and compares the integrated determination signal with an integrated determination signal threshold value so that the user's foot is in a free leg state or ground contact. The work auxiliary control device according to claim 1, wherein the work auxiliary control device is determined to be in a state.
前記仮判定部は、仮判定信号生成部と判定信号生成部とを有し、前記統合判定部は、統合判定信号生成部と統合判定信号比較部とを有し、
前記仮判定信号生成部は、前記仮判定信号を生成し、
前記判定信号生成部は、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号に乗じる所定の係数の情報を有しており、対応する前記仮判定信号生成部が生成した前記仮判定信号と前記所定の係数とを乗じることにより、判定信号を生成し、
前記統合判定信号生成部は、それぞれの前記判定信号を合計することにより前記統合判定信号を生成し、
前記統合判定信号比較部は、前記統合判定信号と前記統合判定信号閾値とを比較することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であると判定する、請求項2又は請求項3に記載の作業補助制御装置。
The temporary determination unit includes a temporary determination signal generation unit and a determination signal generation unit, the integrated determination unit includes an integrated determination signal generation unit and an integrated determination signal comparison unit,
The temporary determination signal generation unit generates the temporary determination signal,
The determination signal generation unit has information on a predetermined coefficient to be multiplied by the temporary determination signal generated by the corresponding temporary determination signal generation unit, and the temporary determination signal generated by the corresponding temporary determination signal generation unit And the predetermined coefficient to generate a determination signal,
The integrated determination signal generation unit generates the integrated determination signal by summing the respective determination signals,
The integration identifying signal comparator, by comparing the integration identifying signal and the integration identifying signal threshold, it determines that the user's foot is lifted leg state or ground state, claim 2 or claim 3 The auxiliary work control device described in 1.
前記所定の係数は、前記判定信号生成部ごとに異なる、請求項4に記載の作業補助制御装置。   The work auxiliary control device according to claim 4, wherein the predetermined coefficient is different for each determination signal generation unit. 前記複数の感圧センサは、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重が集中する荷重集中位置と、使用者の足の裏面であって使用者の足底荷重の集中が前記荷重集中位置より小さい補助位置とに配置され、
前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数が、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号生成部が記憶する所定の係数よりも大きく設定されることにより、前記荷重集中位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合は、前記補助位置の感圧センサに対応する前記判定信号の値が前記統合判定信号の値に占める割合よりも大きくなる、請求項5に記載の作業補助制御装置。
The plurality of pressure-sensitive sensors are a load concentration position where the user's foot load is concentrated on the back surface of the user's foot, and the concentration of the user's foot load is the back surface of the user's foot. It is arranged at an auxiliary position smaller than the load concentration position,
The predetermined coefficient stored in the determination signal generation unit corresponding to the pressure-sensitive sensor at the load concentration position is set larger than the predetermined coefficient stored in the determination signal generation unit corresponding to the pressure-sensitive sensor at the auxiliary position. Thus, the ratio of the value of the determination signal corresponding to the pressure sensitive sensor at the load concentration position to the value of the integrated determination signal is such that the value of the determination signal corresponding to the pressure sensitive sensor at the auxiliary position is the integrated value. The work auxiliary control device according to claim 5, wherein the work auxiliary control device is larger than a ratio of a value of the determination signal.
前記検出ユニットは、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサが検出した前記使用者の足底荷重の荷重振幅を計測する荷重振幅計測部と、
前記荷重振幅計測部に対応し、対応する前記感圧センサが検出した複数周期における前記荷重振幅を平均することにより、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値を算出する平均荷重振幅算出部と、
前記荷重振幅計測部に対応して前記判定信号生成部に前記所定の係数を算出するものであって、対応する前記感圧センサの平均荷重振幅値が大きいものほど前記所定の係数を大きく設定する係数算出部と、をさらに有する請求項5に記載の作業補助制御装置。
The detection unit corresponds to the pressure sensor, and a load amplitude measurement unit that measures a load amplitude of the foot load of the user detected by the corresponding pressure sensor,
An average load amplitude calculating unit corresponding to the load amplitude measuring unit and calculating an average load amplitude value of the corresponding pressure sensitive sensor by averaging the load amplitudes in a plurality of periods detected by the corresponding pressure sensitive sensor; ,
The predetermined coefficient is calculated in the determination signal generation unit corresponding to the load amplitude measuring unit, and the larger the average load amplitude value of the corresponding pressure sensor, the larger the predetermined coefficient is set. The work auxiliary control device according to claim 5, further comprising a coefficient calculation unit.
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有し、
前記使用者の足上げ動作を補助する補助動作を制御する脚動力制御部をさらに有し、
前記脚動力制御部は、前記統合判定部により前記使用者の一方の足が遊脚状態と判断され、かつ、他方の足が接地状態であると判断された場合に、前記一方の足に対して所定の速度で前記補助動作を行わせる、作業補助制御装置。
A pressure-sensitive sensor for detecting a plantar load of the user, and the user's foot is in a free leg state when the detected load of the corresponding pressure-sensitive sensor is equal to or less than a predetermined load corresponding to the pressure sensor. Tentatively determining that the user's foot is in a grounded state when a corresponding detected load of the pressure-sensitive sensor is greater than the predetermined load, the user's foot is a free leg. A plurality of detection units including a temporary determination unit for deriving a temporary determination result that the state or the ground state,
Integrating the provisional determination results of the plurality of provisional determination units, and based on the integrated result, an integrated determination unit that determines whether the user's foot is in the free leg state or the ground contact state,
A leg power control unit for controlling an auxiliary operation for assisting the user's leg raising operation;
The leg power control unit is configured so that when the integration determination unit determines that one of the user's feet is in a free leg state and the other foot is in a grounded state, to perform auxiliary operations at a predetermined speed Te, work auxiliary control unit.
前記使用者の足上げ動作を補助する補助動作を制御する脚動力制御部をさらに有し、A leg power control unit for controlling an auxiliary operation for assisting the user's leg raising operation;
前記脚動力制御部は、前記統合判定部により前記使用者の一方の足が遊脚状態と判断され、かつ、他方の足が接地状態であると判断された場合に、前記一方の足に対して所定の速度で前記補助動作を行わせる、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の作業補助制御装置。  The leg power control unit is configured so that when the integration determination unit determines that one of the user's feet is in a free leg state and the other foot is in a grounded state, The work auxiliary control device according to claim 1, wherein the auxiliary operation is performed at a predetermined speed.
前記脚動力制御部は、前記補助動作を行わせてから所定の時間経過後に前記補助動作を終了させる、請求項8又は請求項9に記載の作業補助制御装置。 The work auxiliary control device according to claim 8 or 9 , wherein the leg power control unit ends the auxiliary operation after a predetermined time has elapsed since the auxiliary operation was performed. 前記使用者の足に対応する位置に設けられて前記使用者の足上げ動作の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサの検出した前記使用者の足上げ動作加速度から、前記使用者の足上げ動作の平均速度を算出し、前記平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有する、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の作業補助制御装置。
An acceleration sensor provided at a position corresponding to the user's foot to detect acceleration of the user's foot-lifting operation;
A speed calculation unit that calculates an average speed of the user's foot lift operation detected from the acceleration sensor detected by the acceleration sensor, and transmits the average speed to the leg power control unit as the predetermined speed. The work auxiliary control device according to any one of claims 8 to 10 , further comprising:
前記使用者の胴体部に対応する位置に設けられて前記使用者の移動加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサの検出した前記使用者の移動加速度から、前記使用者の足上げ動作の推定平均速度を算出し、前記推定平均速度を前記所定の速度として前記脚動力制御部に伝達する速度算出部と、をさらに有する、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の作業補助制御装置。
An acceleration sensor provided at a position corresponding to the torso of the user to detect the movement acceleration of the user;
A speed calculation unit that calculates an estimated average speed of the user's leg-lifting motion from the user's moving acceleration detected by the acceleration sensor, and transmits the estimated average speed to the leg power control unit as the predetermined speed. The work auxiliary control device according to any one of claims 8 to 10 , further comprising:
使用者の足底荷重を検出する感圧センサ、及び、前記感圧センサに対応し、対応する前記感圧センサの検出荷重が所定の荷重以下である場合に前記使用者の足が遊脚状態であると仮判定し、対応する前記感圧センサの検出荷重が前記所定の荷重より大きい場合に前記使用者の足が接地状態であると仮判定することにより、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるとの仮判定結果を導出する仮判定部を含む複数の検出ユニットと、
複数の前記仮判定部のそれぞれの仮判定結果を統合し、統合した結果に基づいて、前記使用者の足が遊脚状態又は接地状態であるかを判定する統合判定部と、を有する作業補助制御装置と、
前記使用者の足上げ動作の補助動作を行う脚動力部と、
前記統合判定部の判定結果に応じて、前記脚動力部の動作を制御する制御部と、
を有するパワーアシストスーツ。
A pressure-sensitive sensor for detecting a plantar load of the user, and the user's foot is in a free leg state when the detected load of the corresponding pressure-sensitive sensor is equal to or less than a predetermined load corresponding to the pressure sensor. Tentatively determining that the user's foot is in a grounded state when a corresponding detected load of the pressure-sensitive sensor is greater than the predetermined load, the user's foot is a free leg. A plurality of detection units including a temporary determination unit for deriving a temporary determination result that the state or the ground state,
An integrated determination unit that integrates the respective temporary determination results of the plurality of temporary determination units and determines whether the user's foot is in a free leg state or a grounded state based on the integrated result. A control device;
A leg power unit that performs an auxiliary operation of the user's leg raising operation;
In accordance with the determination result of the integrated determination unit, a control unit that controls the operation of the leg power unit;
Power assist suit with.
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の作業補助制御装置と、The work auxiliary control device according to any one of claims 1 to 7,
前記使用者の足上げ動作の補助動作を行う脚動力部と、  A leg power unit that performs an auxiliary operation of the user's leg raising operation;
前記統合判定部の判定結果に応じて、前記脚動力部の動作を制御する制御部と、  In accordance with the determination result of the integrated determination unit, a control unit that controls the operation of the leg power unit;
を有するパワーアシストスーツ。  Power assist suit with.
請求項8から請求項1のいずれか1項に記載の作業補助制御装置と、
前記脚動力制御部の制御により前記補助動作を行う脚動力部と、
を有するパワーアシストスーツ。
A working auxiliary control device according to any one of claims 1 2 to claims 8,
A leg power unit that performs the auxiliary operation under the control of the leg power control unit;
Power assist suit with.
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