JP6851021B2 - アシスト装置、アシスト方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、補助用具に関し、以下の問題が生じることを見出した。
本実施の形態におけるアシスト装置では、アシスト装置が備える上半身ベルト部及び膝ベルト部をユーザが体に装着した際または装着後の停止時において、膝ベルト部の緩みを、アシスト装置が備える加速度センサ及び/又はジャイロセンサの値から判定し、ユーザに判定結果を示す情報を提示するアシスト装置について説明する。
以下、本実施の形態に係るアシスト装置200について図面を用いて説明する。
信号入力部101は、ユーザがアシスト装置200を装着した際に、上半身ベルト部110が緩んでいるか否かを検知するための信号、又は、歩行中のアシストを行うために使用するワイヤを決定する信号を決定し、決定した信号を駆動制御部111に送信する手段である。信号入力部101は、具体的には、キャリブレーション時には上半身ベルト部110をワイヤ130で引っ張ることにより回転させるために、上半身ベルト部110を回転させるためのワイヤ130を選択し、選択したワイヤ130に与える張力を決定する。そして、その張力を実現するためのモータの回転角度を入力信号とし、駆動制御部111に送信する。また、アシスト時には、歩行中のタイミング、例えば、かかと接地のタイミングから、歩行フェーズを特定し、特定した歩行フェーズに合わせて、ユーザの股関節の屈曲方向や伸展方向にワイヤを引っ張ることで、ユーザの歩行のアシストを行う。
・屈曲方向のアシスト:20%−60%
・伸展方向のアシスト:0%−20%、80%−100%
・外転方向のアシスト:0%−55%
・内転方向のアシスト:60%−100%(通常歩行時は、特にアシストしなくてもよい)
・外旋方向のアシスト:0%−20%、55%−70%
・内旋方向のアシスト:30%−55%
駆動制御部111は、上半身ベルト部110に設けられ、信号入力部101から受信した信号に応じて、モータ112を駆動する手段である。具体的には、駆動制御部111は、信号入力部から受信した信号が示す入力張力からモータ112の必要回転数を算出し、算出した必要回転数でモータ112を回転させる。なお、駆動制御部111は、信号入力部101から受信した信号がモータ112の必要回転数を示す場合には、当該信号が示す必要回転数でモータ112を回転させてもよい。
動作計測部113は、上半身ベルト部110に設けられ、上半身ベルト部110の動きを計測し、計測した動きの計測結果である時系列データを判定部102に送信する。具体的には、動作計測部113は、加速度センサ114及びジャイロセンサ115を有し、モータ112によってワイヤ130を経由して引っ張られることによる上半身ベルト部110の動きを計測する。特に、上半身ベルト部110の大腿部への締め付けが緩い場合、大腿部に対して締め付けがしっかりされている(以下、「タイト」と言う)場合と比較して、上半身ベルト部110のワイヤ130により引っ張られることによる動きによる変位量は、大きくなる。また、上半身ベルト部110の装着位置が所定の位置からずれている場合、例えば、ワイヤ130により引っ張られることにより上半身ベルト部110には回転方向に力が作用する。なお、動作計測部113で取得した値において、どの値を用いて装着状態の判定を行うのかの詳細は、後述する。
判定部102は、動作計測部113から送信される計測結果から、ユーザが装着した上半身ベルト部110が緩んでいるか否かを判定する手段である。また、判定部102は、ユーザが装着した上半身ベルト部110の装着位置のずれを検知する手段である。具体的には、判定部102は、信号入力部101から、キャリブレーションの開始信号を受信し、上半身ベルト部110の緩みを判定する判定モードへと切り替わる。そして、判定部102は、判定モードになった時点以降において、動作計測部113から加速度や角速度の値を受信し、上半身ベルト部110が緩んでいないかを判定する。
提示部140は、判定部102で、ユーザの上半身ベルト部110の緩みを判定した結果を、ユーザに提示する手段である。具体的には、上半身ベルト部110に振動アクチュエータを設け、判定部102で、上半身ベルト部110の緩んでいると判定した場合、振動アクチュエータを一定のリズムで振動させることで、ユーザに上半身ベルト部110が緩んでいること、及び/又は、装着位置がずれていることを提示してもよい。つまり、提示部140は、振動アクチュエータにより実現されてもよい。なお、上半身ベルト部110の緩みであるか装着位置のずれであるかで、振動のパターンを変更してもよい。
次に、アシスト装置200の動作について説明する。
本実施の形態に係るアシスト装置200によれば、ユーザの股関節をアシストするアシスト装置であって、アシストをするためのワイヤがクロスに配置されている。そして、ワイヤがクロスに配置されていることから、股関節の伸展、屈曲、外転、内転、外旋又は内旋に対するアシストができると同時に、アシスト装置200が備える上半身ベルト部110の緩みを効果的に検知することができる。
[1−4−1.変形例1]
本実施の形態の変形例として、実施の形態の構成のアシスト装置200に、さらに、記憶部150を備えるアシスト装置200Aを採用してもよい。図30は、変形例1に係るアシスト装置の構成を示すブロック図である。
また、本実施の形態では、ユーザの上半身ベルト部110の緩みは、基本的にユーザが立位の状態で判定するとしたが、これに限ったものではなく、座位の状態で判定してもよい。例えば、アシスト装置200を装着するユーザが高齢者の場合には、椅子に座ってからアシスト装置200を装着する場合が多い。そのため、装着直後に上半身ベルト部110の緩みの判定を行う場合、椅子に座った状態で上半身ベルト部110の緩みを判定する必要がある。
また、本実施の形態では、制御部100は、上半身ベルト部110の緩みがあるか否かを判定して、例えば、上半身ベルト部110を振動させるなどしてユーザに上半身ベルト部110に緩み、及び/または、ずれが存在するという事実を提示するが、提示する内容は、これに限ったことではない。制御部100は、例えば、上半身ベルト部110が緩みに応じて緩みを解消するように自動的に締まるようにしてもよいし、上半身ベルト部110の装着位置のずれを正しい位置に調整するために回転させるようにしてもよい。また、このとき、制御部100は、動作計測部113で計測した緩み量に応じて、上半身ベルト部110の締め具合を調節してもよい。これにより、アシスト装置200は、ユーザが締めすぎによる痛みを感じず、しかし、上半身ベルト部110がずれない程度に、上半身ベルト部110を締めることが可能となる。
また、上記のキャリブレーションを開始するための判定は、動作計測部113が行うとしたが、動作計測部113が行わなくてもよい。例えば、制御部100の判定部102が当該判定を行ってもよい。この場合、判定部102は、動作計測部113から受信した各上半身ベルト部110における加速度及び角速度をリアルタイムに受信して、受信した加速度及び角速度から上記のキャリブレーションを開始するための判定を行ってもよい。つまり、判定部102は、上半身ベルト部110が有する加速度センサ114により測定される加速度が第2の閾値以下であるか否かをさらに判定してもよい。判定部102は、加速度センサ114により測定される加速度が第2の閾値以下であり、かつ、ジャイロセンサ115により測定される角速度が第1の閾値以上の場合に、上半身ベルト部110が緩んでいる状態又は上半身ベルト部110がずれている状態を示す情報を出力してもよい。
上記実施の形態では、上半身ベルト部110と膝ベルト部120とは別体で構成されているが、これに限ったものではなく、上半身ベルト部110及び膝ベルト部120の間が接続されて一体化されているパンツ(ショーツ)状のものであってもよい。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態のアシスト方法などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
101 信号入力部
102 判定部
110 上半身ベルト部
111 駆動制御部
112 モータ
113 動作計測部
114 加速度センサ
115 ジャイロセンサ
120 膝ベルト部
130 ワイヤ
140 提示部
150 記憶部
200、200A アシスト装置
300 携帯端末
301 ディスプレイ
Claims (6)
- ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、
前記ユーザの右膝に装着される第1のベルトと、
前記ユーザの左膝に装着される第2のベルトと、
前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続する第1のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続し、かつ前記第1のワイヤと交差するように配置される第2のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続する第3のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続し、かつ前記第3のワイヤと交差するように配置される第4のワイヤと、
前記第1のワイヤの末端、前記第2のワイヤの末端、前記第3のワイヤの末端、および前記第4のワイヤの末端と接続されるモータと、
前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第1のワイヤ又は前記第2のワイヤと、前記第3のワイヤ又は前記第4のワイヤとに、異なるタイミングで第1の閾値以上の張力を加える駆動制御部と、
前記上半身ベルトに配置され、前記ユーザの上下方向の軸周りの角速度を測定するジャイロセンサと、
制御部とを備え、
前記第1のワイヤは、前記第3のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記第2のワイヤは、前記第4のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記第1のワイヤ、前記第2のワイヤ、前記第3のワイヤ、及び前記第4のワイヤは、前記ユーザの前面または後面に位置し、
前記駆動制御部は、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記第1のワイヤ及び前記第3のワイヤに、同じタイミングで第1の閾値以上の張力を加え、又は、前記第2のワイヤ及び前記第4のワイヤに、同じタイミングで前記第1の閾値以上の張力を加え、
前記ジャイロセンサは、前記第1のワイヤ及び前記第3のワイヤに、同じタイミングで第1の閾値以上の張力が加えられたとき、又は、前記第2のワイヤ及び前記第4のワイヤに、同じタイミングで前記第1の閾値以上の張力が加えられたときに、前記角速度を測定し、
前記制御部は、前記角速度が第2の閾値以上の場合に、前記上半身ベルトの緩みがあることを示す情報を出力する、
アシスト装置。 - さらに、
前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続する第5のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続し、かつ前記第1のワイヤと交差するように配置される第6のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続する第7のワイヤと、
前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続し、かつ前記第3のワイヤと交差するように配置される第8のワイヤとを備え、
前記第1のワイヤ、前記第2のワイヤ、前記第3のワイヤ、及び前記第4のワイヤは、前記ユーザの前面に位置し、
前記第5のワイヤ、前記第6のワイヤ、前記第7のワイヤ、及び前記第8のワイヤは、前記ユーザの後面に位置し、
前記第1のワイヤは、前記第3のワイヤ、前記第5のワイヤ、及び前記第7のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記第2のワイヤは、前記第4のワイヤ、前記第6のワイヤ、及び前記第8のワイヤに対して、平行に位置しており、
前記駆動制御部は、
(a1)前記第1のワイヤ及び前記第5のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、
(a2)前記第2のワイヤ及び前記第6のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、
(a3)前記第3のワイヤ及び前記第7のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、
(a4)前記第4のワイヤ及び前記第8のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、のうちいずれか1つを行うことで、
前記ユーザの脚の内転又は外転の動作をアシストする、
請求項1に記載のアシスト装置。 - 前記駆動制御部は、
(b1)前記第1のワイヤ及び前記第6のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、
(b2)前記第2のワイヤ及び前記第5のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、
(b3)前記第3のワイヤ及び前記第8のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、
(b4)前記第4のワイヤ及び前記第7のワイヤに対して、前記第1の閾値以上の張力を加える、のうちのいずれか1つを行うことで、
前記ユーザの足の内旋又は外旋の動作をアシストする、
請求項2に記載のアシスト装置。 - 前記第1のワイヤは第1端と第2端を含み、
前記モータは、前記上半身ベルトに配置され、
前記第2端は、前記第1のベルトに固定され、
前記上半身ベルトは、前記第1のワイヤをスライド自在に支持する支持部を有し、
前記第1端と前記支持部との間に存在する前記第1のワイヤの第1部分は、前記上半身ベルトの長さ方向に沿って位置しており、
前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータは、前記第1部分に力を加える
、
請求項1から3のいずれか1項に記載のアシスト装置。 - ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第1のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第2のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続する第1のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続し、かつ前記第1のワイヤと交差するように配置される第2のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続する第3のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続し、かつ前記第3のワイヤと交差するように配置される第4のワイヤと、前記第1のワイヤ、前記第2のワイヤ、前記第3のワイヤ、および前記第4のワイヤと接続されるモータと、前記上半身ベルトに配置され、前記ユーザの上下方向の軸周りの角速度を測定するジャイロセンサと、を備え、
前記第1のワイヤは、前記第3のワイヤに対して、平行に位置しており、前記第2のワイヤは、前記第4のワイヤに対して、平行に位置しており、前記第1のワイヤ、前記第2のワイヤ、前記第3のワイヤ、及び前記第4のワイヤは、前記ユーザの前面または後面に位置するアシスト装置において、
(a)前記アシスト装置が備える駆動制御部は、前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第1のワイヤ又は前記第2のワイヤと、前記第3のワイヤ又は前記第4のワイヤとに、異なるタイミングで第1の閾値以上の張力を加え、
(b)前記駆動制御部は、前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第1のワイヤ及び前記第3のワイヤに、同じタイミングで第1の閾値以上の張力を加え、又は、前記第2のワイヤ及び前記第4のワイヤに、同じタイミングで前記第1の閾値以上の張力を加え、
前記ジャイロセンサは、前記第1のワイヤ及び前記第3のワイヤに、同じタイミングで第1の閾値以上の張力が加えられたとき、又は、前記第2のワイヤ及び前記第4のワイヤに、同じタイミングで前記第1の閾値以上の張力が加えられたときに、前記角速度を測定し、
前記アシスト装置が備える制御部は、前記角速度が第2の閾値以上の場合に、前記上半身ベルトの緩みがあることを示す情報を出力する、
アシスト方法。 - ユーザの上半身に装着される上半身ベルトと、前記ユーザの右膝に装着される第1のベルトと、前記ユーザの左膝に装着される第2のベルトと、前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続する第1のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第1のベルトを接続し、かつ前記第1のワイヤと交差するように配置される第2のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続する第3のワイヤと、前記上半身ベルト及び前記第2のベルトを接続し、かつ前記第3のワイヤと交差するように配置される第4のワイヤと、前記第1のワイヤ、前記第2のワイヤ、前記第3のワイヤ、および前記第4のワイヤと接続されるモータと、前記上半身ベルトに配置され、前記ユーザの上下方向の軸周りの角速度を測定するジャイロセンサと、を備え、
前記第1のワイヤは、前記第3のワイヤに対して、平行に位置しており、前記第2のワイヤは、前記第4のワイヤに対して、平行に位置しており、前記第1のワイヤ、前記第2のワイヤ、前記第3のワイヤ、及び前記第4のワイヤは、前記ユーザの前面または後面に位置するアシスト装置において用いられるコンピュータプログラムであって、
(a)前記ユーザの歩行をアシストするときは、前記モータにより、前記第1のワイヤ又は前記第2のワイヤと、前記第3のワイヤ又は前記第4のワイヤとに、異なるタイミングで第1の閾値以上の張力を加え、
(b)前記上半身ベルトの緩みを検知するときは、前記モータにより、前記第1のワイヤ及び前記第3のワイヤに、同じタイミングで第1の閾値以上の張力を加え、又は、前記第2のワイヤ及び前記第4のワイヤに、同じタイミングで前記第1の閾値以上の張力を加
え、
前記第1のワイヤ及び前記第3のワイヤに、同じタイミングで第1の閾値以上の張力が加えられたとき、又は、前記第2のワイヤ及び前記第4のワイヤに、同じタイミングで前記第1の閾値以上の張力が加えられたときに、前記ジャイロセンサにより前記角速度を測定し、
前記角速度が第2の閾値以上の場合に、前記上半身ベルトの緩みがあることを示す情報を出力する、
アシスト方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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