JP7006455B2 - Walking assist device and control program for walking assist device - Google Patents
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Description
本発明は、歩行補助装置、および歩行補助装置の制御プログラムに関する。 The present invention relates to a walking assist device and a control program for the walking assist device.
怪我等により一時的に歩行が困難となった患者や、身体能力の低下により慢性的に歩行が困難となった高齢者等の歩行を支援するための歩行補助装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。歩行補助装置は、例えば、使用者が把持部を進行方向に押し出すと、予め設定された距離だけ移動して停止する。 A walking assist device for supporting walking of a patient who has a temporary difficulty in walking due to an injury or the like, or an elderly person who has a chronic difficulty in walking due to a decrease in physical ability is known (for example). See Patent Document 1). For example, when the user pushes the grip portion in the traveling direction, the walking assist device moves by a preset distance and stops.
歩行補助装置が、使用者の一歩一歩に合わせて間欠的に移動すると、移動開始時点や終了時点、またその間の速度などに対して、使用者の歩行感覚とずれが生じることがあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、使用者の歩行感覚に合わせて移動できる歩行補助装置を提供するものである。
When the walking assist device moves intermittently according to each step of the user, there may be a deviation from the walking sensation of the user with respect to the start time and end time of the movement, the speed during that time, and the like.
The present invention has been made to solve such a problem, and provides a walking assist device capable of moving according to the walking sensation of a user.
本発明の第1の態様における歩行補助装置は、使用者の歩行を補助して自立移動する歩行補助装置であって、使用者が把持する把持部と、使用者が把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御部とを備える。 The walking assist device according to the first aspect of the present invention is a walking assist device that assists the user in walking and moves independently, and is a grip portion gripped by the user and a load that the user pushes and pulls the grip portion. It is provided with a detection unit that detects a physical quantity that changes depending on the vehicle, and a movement control unit that increases or decreases the movement speed of the walking assist device based on the detection result of the detection unit.
歩行補助装置の移動速度をこのように増減させれば、使用者の意志を直接的に移動速度の増減に反映できる。しかも、歩行補助装置を自律移動する移動杖として利用する使用者にとっては、把持部は歩行補助装置との必須のユーザインターフェースであるので、把持部への入力を以て速度を増減させれば、速度を増減させるための追加的なユーザインターフェースを必要としない。 By increasing or decreasing the moving speed of the walking assist device in this way, the intention of the user can be directly reflected in the increase or decrease of the moving speed. Moreover, since the grip portion is an indispensable user interface with the walking assist device for the user who uses the walking assist device as a moving cane that autonomously moves, the speed can be increased by increasing or decreasing the speed by inputting to the grip portion. Does not require an additional user interface to increase or decrease.
上記歩行補助装置において、移動制御部は、予め定められた目標速度で移動する場合に、検出部によって検出される物理量が、第1荷重に対応する第1閾値を上回った場合に移動速度を目標速度より減速させ、無荷重と第1荷重の間に設定される第2荷重に対応する第2閾値を再び下回った場合に移動速度を増速させて目標速度に回復させても良い。把持部への荷重に応じて速度が常に変動しているよりは、使用者の状態や意志がより明確となる強い荷重に応じて速度を増減させた方が、使用者の歩行感覚により合致する。 In the walking assist device, the movement control unit targets the movement speed when the physical quantity detected by the detection unit exceeds the first threshold value corresponding to the first load when moving at a predetermined target speed. It may be decelerated from the speed, and when the second threshold corresponding to the second load set between the no load and the first load is exceeded again, the moving speed may be increased to recover to the target speed. Rather than constantly changing the speed according to the load on the grip, increasing or decreasing the speed according to a strong load that makes the user's condition and intention clearer matches the walking sensation of the user. ..
この場合に、第1閾値および第2閾値は、歩行補助装置の進行方向に対して後向きに引っ張られる荷重に対応する閾値であっても良く、あるいは、重力方向に押し下げられる荷重に対応する閾値であっても良い。使用者が後向きに引っ張る行動は、「遅くしたい」という意志と直接的に結びつくので、減速制御が歩行者の意志と合致しやすい。また、出願人は、使用者900が重度の麻痺を患うような患者である場合には、運脚時に把持部を押下げる力がしばしば大きくなるという知見を得ており、把持部が強く押下げられた場合に減速することが使用者にとって好ましいことがわかった。
In this case, the first threshold value and the second threshold value may be a threshold value corresponding to a load pulled backward with respect to the traveling direction of the walking assist device, or a threshold value corresponding to a load pushed down in the direction of gravity. There may be. Since the user's backward pulling behavior is directly linked to the will to "slow down", the deceleration control tends to match the pedestrian's will. In addition, the applicant has obtained the finding that when the
また、移動制御部は、減速するときの速度変化量よりも増速するときの速度変化量を大きくすると良い。運脚の周期性に合わせてこのように制御することが、使用者の歩行感覚と良好に一致することがわかった。 Further, the movement control unit may make the amount of speed change when speeding up larger than the amount of speed change when decelerating. It was found that such control according to the periodicity of the leg movement is in good agreement with the walking sensation of the user.
また、上記の歩行補助装置は、使用者の脚部までの距離を計測する計測部を備え、移動制御部は、距離に基づいて移動速度を増減させても良い。このように、歩行補助装置から使用者の脚部までの距離を考慮すれば、使用者はよりスムーズに歩行補助装置に追行することができる。 Further, the walking assist device may include a measuring unit for measuring the distance to the user's leg, and the movement control unit may increase or decrease the moving speed based on the distance. In this way, if the distance from the walking assist device to the user's leg is taken into consideration, the user can follow the walking assist device more smoothly.
本発明の第2の態様における歩行補助装置の制御プログラムは、使用者の歩行を補助して自立移動する歩行補助装置の制御プログラムであって、使用者が把持する把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出ステップと、検出ステップの検出結果に基づいて歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御ステップとをコンピュータに実行させる。このような制御プログラムによって制御された歩行補助装置は、上記と同様に、使用者の意志を反映して移動速度を増減させることができる。 The control program of the walking assist device according to the second aspect of the present invention is a control program of the walking assist device that assists the user in walking and moves independently, and is based on a load that pushes and pulls the grip portion gripped by the user. The computer is made to execute a detection step for detecting a changing physical quantity and a movement control step for increasing or decreasing the movement speed of the walking assist device based on the detection result of the detection step. The walking assist device controlled by such a control program can increase or decrease the moving speed by reflecting the will of the user, as described above.
本発明により、使用者の歩行感覚に合わせて移動できる歩行補助装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a walking assist device that can move according to the walking sensation of a user.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the invention according to the claims is not limited to the following embodiments. Moreover, not all of the configurations described in the embodiments are indispensable as means for solving the problem.
図1は、本実施形態に係る歩行補助装置100を側方から観察した側面概観図である。図2は、図1の状態における歩行補助装置100を上方から観察した上面概観図である。歩行補助装置100は、怪我等により一時的に歩行が困難となった患者のリハビリ訓練に用いられたり、身体能力の低下により慢性的に歩行が困難となった高齢者等の歩行を支援するために用いられたりする。歩行補助装置100は、そのような使用者からの荷重を支えつつ、その歩行をリードして併走する。
FIG. 1 is a side view of the
歩行補助装置100は、移動方向に沿って2つの前輪111と1つの後輪113を備える。前輪111は、台車基台110に配設され、台車基台110に収容された不図示のモータと減速機構によって駆動されて、駆動輪として機能する。後輪113は、台車基台110から後方へ伸延する台車フレーム112の後端近傍に配設され、歩行補助装置100の移動方向に倣うように追従する従動輪として機能する。歩行補助装置100は、3つの車輪によって3点で接地しており、使用者900が使用していない待機状態でも自立する、静的安定車輌である。
The
支柱114は、台車基台110に対して立設され、使用者900からの荷重を台車基台110へ伝達するための支持部材である。支柱114は、台車基台110に支持される一端側とは反対の他端側近傍で、水平方向へ突出するハンドル115を支持している。ハンドル115の先端部には、使用者900が把持しやすいように、例えばウレタンのグリップ116が設けられている。グリップ116は、使用者900が把持する把持部であり、使用者900から荷重を受けて、ハンドル115、更には支柱114へその荷重を伝達する。
The
制御ユニット120は、後述の移動制御部とメモリ等を含む。制御ユニット120は、前輪111を駆動するモータの他にも、制御対象となる種々の要素と電気的に接続されている。それらの要素には、歩行補助装置100の状態や周辺環境の状況、使用者900の動作を観察する各種センサが含まれる。
The
本実施例における各種センサは、測距センサ130および荷重センサ134を含む。測距センサ130は、支柱114に固定されており、使用者900の脚までの距離を計測する。より具体的には、測距センサ130は、例えばレーザレンジファインダであり、図2で示す破線で囲まれる水平面内の範囲Rをスキャンしてそれぞれの方向における検出距離を継続的に取得することにより、使用者900の歩行動作を検出する。なお、図1および図2において歩行補助装置100は、使用者900の右側方で移動するように使用されているが、使用者の左側方で移動するようにも使用され得る。そこで、範囲Rは、使用者が歩行補助装置100のどちら側に立って使用する場合であっても使用者の歩行動作を検出できるように、移動方向に対して対称な範囲が設定されている。
The various sensors in this embodiment include a
荷重センサ134は、例えば歪みセンサが用いられる。ハンドル115は、支柱114に支持されている端とグリップ116が配設されている箇所との間に、起歪体として形成された狭小部115aを有し、荷重センサ134は、この狭小部115aに貼着されている。したがって、使用者900がグリップ116を把持すると、グリップ116が受ける使用者900からの荷重に応じて狭小部115aが歪み、荷重センサ134は、その歪み量に応じた荷重信号を出力する。荷重センサ134は、進行方向に押引きする荷重と、重力方向に押引きする荷重のそれぞれを検出することができる。荷重センサ134は、使用者900がグリップ116を押引きする荷重によって変化する物理量(本実施例では歪み量)を検出する検出部としての機能を担う。
As the
図3は、歩行補助装置100の制御ブロック図である。移動制御部200は、例えばCPUであり、制御ユニット120に収容されている。移動制御部200は、歩行補助装置100の全体を統括的に制御する。
FIG. 3 is a control block diagram of the walking assist
駆動輪ユニット210は、駆動輪である前輪111を駆動するための駆動回路やモータを含み、台車基台110に収容されている。移動制御部200は、駆動輪ユニット210へ駆動信号を送ることにより、前輪111の回転制御を実行する。車速センサ220は、前輪111の回転量を監視して、歩行補助装置100の速度を検出する。車速センサ220は、移動制御部200の要求に応じて、検出結果を速度信号として移動制御部200へ送信する。移動制御部200は、設定された速度と車速センサ220の出力から計算された現在の速度との差が0となるように、駆動輪ユニット210へ駆動信号を送信する。
The
メモリ230は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ230は、歩行補助装置100を制御するための制御プログラムの他にも、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。
The
測距センサ130は、上述のように、使用者900の脚までの距離を検出する。測距センサ130は、移動制御部200の要求に応じて、検出結果を測距信号として移動制御部200へ送信する。荷重センサ134は、上述のように、使用者がグリップに加える荷重を検出する。荷重センサ134は、移動制御部200の要求に応じて、検出結果を荷重信号として移動制御部200へ送信する。
As described above, the
歩行補助装置100は、使用者900がグリップ116を掴んだら、前進移動を開始する。移動制御部200は、荷重センサ134からの荷重信号が何らかの荷重を検出した値となった場合に、使用者900がグリップ116を掴んだと判断する。移動制御部200は、移動を開始すると、予め定められた目標速度となるように加速する。目標速度は、訓練補助者が使用者900のコンディションを判断して入力したり、前回の訓練終了時の目標速度が引き継がれたり、標準的な基準値が自動的に設定されたりする。
The walking
歩行補助装置100が目標速度の一定速度で移動すると、使用者900は、付いていくことが大変であったり、一歩一歩の運脚の周期性に対して不一致感を覚えたりすることがある。使用者900のコンディションは、その時々において異なり、歩行中にも刻々と変化し得る。したがって、移動制御部200は、使用者900のコンディションに合わせて速度を逐次調整することが望ましい。そこで、移動開始後に速度を調整する制御の例についていくつか説明する。
When the walking assist
図4は、速度の調整に係る第1の制御について説明する図である。図4の上図は、荷重センサ134の出力信号から換算される、使用者900がグリップ116を進行方向に押引きする押引荷重Fの時間推移の例を表す。図4の下図は、速度Vの時間推移を示す。いずれも、横軸は時間経過を表し、相互の図において時間の推移は上下で一致している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first control related to speed adjustment. The upper figure of FIG. 4 shows an example of the time transition of the push-pull load F in which the
上図において、押引荷重Fが正の値の場合は、グリップ116が進行方向へ押されていることを示す。押引荷重Fが負の値の場合は、グリップ116が後方へ引っ張られていることを示す。図示するように、押引荷重Fの推移には、周期性が現れる。すなわち、使用者900は、一歩一歩の運脚においてグリップ116の押引きを繰り返すので、運脚の周期性が押引荷重Fの周期性となって現れる。より具体的には、押引荷重Fは、歩行補助装置100に近い側の健脚の振出し中には正寄りの出力となり、歩行補助装置100から遠い側の患脚の振出し中には負寄りの出力となる。図の例においては、およそ2周期分の運脚を表している。
In the above figure, when the push-pull load F is a positive value, it indicates that the
健脚側の運脚が歩行補助装置100に先行する場合は、その分増速しても良いが、速度が頻繁に増減する違和感を軽減すべく、本制御においては当初の目標速度を超える増速を行わない。一方、患脚側の運脚が歩行補助装置100に遅れる場合は、安全性の観点からも、減速することが好ましい。そこで、歩行補助装置100は、予め定められた目標速度を超える増速を行わず、目標速度に対して運脚が遅れを取る場合に減速する制御を行う。
If the leg on the healthy leg side precedes the walking assist
使用者900は、歩行補助装置100の移動速度が苦にならないのであれば、それほど大きな力でグリップ116を引っ張ることはない。一方で、歩行補助装置100の移動速度が速い、つまり、歩行補助装置100に付いていけなくなると、グリップ116を引っ張る力が大きくなる。そこで、移動制御部200は、刻々と変化する押引荷重Fが閾値F11を下回るか否かを監視する。
The
図の例においては、初期設定された目標速度V0での移動中である時刻t11で押引荷重Fが閾値F11を下回っている。そこで、移動制御部200は、時刻t11から減速を開始する。そして、押引荷重Fが閾値F12以下である間は、速度を徐々に下げていく。押引荷重Fが時刻t12で閾値F12を上回ると、移動制御部200は、その時点での速度V1から増速に転じ、速度を徐々に上げていく。そして、時刻t13で初期設定された目標速度V0まで回復したら、その後は速度V0で移動を継続する。移動制御部200は、次の周期の運脚でも同様に、押引荷重Fが時刻t14で閾値F11を下回ったら、再び減速を開始する。
In the example of the figure, the push-pull load F is below the threshold value F 11 at the time t 11 during movement at the initially set target speed V 0 . Therefore, the
増速に転じる閾値F12は、0より小さく、減速を開始する閾値F11よりも大きな値に設定されていることが望ましい。このような差を設けることにより、押引荷重Fの微妙な変化によって増速と減速が短時間に繰り返される不都合を解消できる。また、図示するように、減速するときの速度変化量よりも増速するときの速度変化量を大きくすることが望ましい。すなわち、減速するときはゆっくり下げ、増速するときはいち早く上げることが望ましい。出願人は、実験を繰り返すことにより、運脚の周期性に合わせてこのように制御することが、使用者900の歩行感覚と良好に一致するとの知見を得た。なお、図の例では、速度を連続的に減少/増加させているが、段階的に減少/増加させても良い。
It is desirable that the threshold value F 12 for increasing the speed is set to a value smaller than 0 and larger than the threshold value F 11 for starting deceleration. By providing such a difference, it is possible to eliminate the inconvenience that speed increase and deceleration are repeated in a short time due to a slight change in the push-pull load F. Further, as shown in the figure, it is desirable to make the amount of speed change when speeding up larger than the amount of speed change when decelerating. That is, it is desirable to slowly lower the speed when decelerating and to raise the speed quickly when increasing the speed. By repeating the experiment, the applicant has found that such control according to the periodicity of the leg movement is in good agreement with the walking sensation of the
また、本実施例においては、グリップ116が後方へ引っ張られときの荷重を負値として扱っているので、0>F12>F11の関係が成り立っている。後方へ引っ張る荷重の大きさ(正値)を基準とすれば、移動制御部200は、第1閾値を上回った場合に目標速度より減速させ、無荷重と第1閾値の間に設定される第2閾値を再び下回った場合に増速に転じて目標速度に回復させる、と言える。
Further, in this embodiment, since the load when the
図5は、速度の調整に係る第2の制御について説明する図である。図5の上図は、荷重センサ134の出力信号から換算される、使用者900がグリップ116を重力方向に押引きする押引荷重Fの時間推移の例を表す。図5の下図は、速度Vの時間推移を示す。いずれも、横軸は時間経過を表し、相互の図において時間の推移は上下で一致している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second control related to speed adjustment. The upper figure of FIG. 5 shows an example of the time transition of the push-pull load F in which the
上図において、押引荷重Fが正の値の場合は、グリップ116が重力方向とは反対方向に引き上げられていることを示す。押引荷重Fが負の値の場合は、グリップ116が重力方向に押し下げられていることを示す。図示するように、押引荷重Fの推移には、周期性が現れる。すなわち、使用者900は、一歩一歩の運脚においてグリップ116の押引きを繰り返すので、運脚の周期性が押引荷重Fの周期性となって現れる。より具体的には、押引荷重Fは、歩行補助装置100に近い側の健脚の振出し中には正寄りの出力となり、歩行補助装置100から遠い側の患脚の振出し中には負寄りの出力となる。図の例においては、およそ2周期分の運脚を表している。
In the above figure, when the push-pull load F is a positive value, it indicates that the
使用者900が重度の麻痺を患うような患者である場合には、グリップ116を押引きする力が大きくなり、全体として押引きの振幅が大きくなる傾向が見受けられる。したがって、使用者900が重度の麻痺を患う患者である場合には、グリップ116が大きな力で引き上げられたときにも、大きな力で押し下げられたときにも、減速することが好ましい。そこで、歩行補助装置100は、運脚がスムーズに行われていないと想定されるこのような状況では、減速する制御を行う。
When the
移動制御部200は、刻々と変化する押引荷重Fが閾値F21を下回るか否か、あるいは閾値F23を上回るか否かを監視する。図の例においては、初期設定された目標速度V0での移動中である時刻t21で押引荷重Fが閾値F23を上回っている。そこで、移動制御部200は、時刻t21から減速を開始する。そして、押引荷重Fが閾値F24以上である間は、速度を徐々に下げていく。押引荷重Fが時刻t22で閾値F24を下回ると、移動制御部200は、増速に転じ、速度を徐々に上げていく。速度が初期設定された目標速度V0まで回復したらその後は速度V0で移動を継続するが、図の例では、V0まで回復する前に、時刻t23で押引荷重Fが閾値F21を下回っている。したがって、移動制御部200は、再び減速に転じ、速度を徐々に下げていく。
The
時刻t24に至ると、押引荷重Fが閾値F22を上回る。そこで、移動制御部200は、時刻t24から増速を開始する。そして、押引荷重Fが閾値F22以上である間は、速度を徐々に上げていく。移動制御部200は、時刻t25、t26、t27と続く次の周期の運脚でも同様に、速度を増減する。
When the time t 24 is reached, the push-pull load F exceeds the threshold value F 22 . Therefore, the
増速に転じる閾値F24は、0より大きく、減速を開始する閾値F23よりも小さな値に設定されていることが望ましい。また、増速に転じる閾値F22は、0より小さく、減速を開始する閾値F21よりも大きな値に設定されていることが望ましい。このような差を設けることにより、押引荷重Fの微妙な変化によって増速と減速が短時間に繰り返される不都合を解消できる。 It is desirable that the threshold value F 24 for increasing the speed is set to a value larger than 0 and smaller than the threshold value F 23 for starting deceleration. Further, it is desirable that the threshold value F 22 for increasing the speed is set to a value smaller than 0 and larger than the threshold value F 21 for starting deceleration. By providing such a difference, it is possible to eliminate the inconvenience that speed increase and deceleration are repeated in a short time due to a slight change in the push-pull load F.
また、図示するように、減速するときの速度変化量よりも増速するときの速度変化量を大きくすることが望ましい。すなわち、減速するときはゆっくり下げ、増速するときはいち早く上げることが望ましい。出願人は、実験を繰り返すことにより、運脚の周期性に合わせてこのように制御することが、使用者900の歩行感覚と良好に一致するとの知見を得た。なお、図の例では、速度を連続的に減少/増加させているが、段階的に減少/増加させても良い。また、速度がV0に回復しないまま繰り返し減速を実行すると、使用者900にとって遅すぎる速度になってしまう場合もある。そこで、下限速度VLを設けても良い。すなわち、移動制御部200は、漸減中の速度が下限速度VLに到達したら、それ以降は減速せず、増速に転じない限りは速度をVLの一定に保つ。
Further, as shown in the figure, it is desirable to make the amount of speed change when speeding up larger than the amount of speed change when decelerating. That is, it is desirable to slowly lower the speed when decelerating and to raise the speed quickly when increasing the speed. By repeating the experiment, the applicant has found that such control according to the periodicity of the leg movement is in good agreement with the walking sensation of the
また、本実施例においては、グリップ116が上方へ引き上げられたときの荷重を正値として扱い、下方へ押し下げられたときの荷重を負値として扱っているので、F23>F24>0>F22>F21の関係が成り立っている。引き上げる場合も押下げる場合も荷重の大きさ(正値)を基準とすれば、移動制御部200は、第1閾値を上回った場合に目標速度より減速させ、無荷重と第1閾値の間に設定される第2閾値を再び下回った場合に増速に転じて目標速度に回復させる、と言える。
Further, in this embodiment, the load when the
図6は、速度の調整に係る第3の制御について説明する図である。図6の上図は、荷重センサ134の出力信号から換算される、使用者900がグリップ116を進行方向に押引きする押引荷重Fの時間推移の例を表す。図6の中図は、測距センサ130の出力信号から換算される、測距センサ130から使用者900の患脚までの距離である患脚距離Dの時間推移の例を表す。図6の下図は、速度Vの時間推移を示す。いずれも、横軸は時間経過を表し、相互の図において時間の推移は上下で一致している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a third control related to speed adjustment. The upper figure of FIG. 6 shows an example of the time transition of the push-pull load F in which the
図6の上図は、図4の上図と同様であり、押引荷重Fが正の値の場合は、グリップ116が進行方向へ押されていることを示し、押引荷重Fが負の値の場合は、グリップ116が後方へ引っ張られていることを示す。上図に現れる運脚の周期性は、中図で示す患脚距離Dの周期性と連動している。
The upper figure of FIG. 6 is the same as the upper figure of FIG. 4, and when the push-pull load F is a positive value, it indicates that the
第1の制御においては、押引荷重Fが閾値F11を下回ったか、閾値F12を上回ったかを監視し、それに応じて速度を増減させたが、第3の制御においては、このような押引荷重Fに加え、患脚距離Dも考慮して速度を増減させる。すなわち、患脚距離Dが所定値より大きくなる状態においては、使用者が体勢を崩す虞も生じるので、そのような場合に減速処理を行う。 In the first control, it is monitored whether the push-pull load F is below the threshold value F 11 or above the threshold value F 12 , and the speed is increased or decreased accordingly. In the third control, such a push is performed. In addition to the attractive load F, the speed is increased or decreased in consideration of the affected leg distance D. That is, in a state where the affected leg distance D is larger than a predetermined value, there is a possibility that the user loses his / her posture. In such a case, deceleration processing is performed.
図の例においては、初期設定された目標速度V0での移動中である時刻t31で押引荷重Fが閾値F11を下回っている。しかし、この時点では、患脚距離Dが予め定められた閾値D0を超えていないので、そのまま速度V0を維持する。その後、時刻t32で患脚距離Dが閾値D0を超え、しかも押引荷重Fが閾値F11を下回っているので、移動制御部200は、時刻t32から減速を開始する。そして、押引荷重Fと患脚距離Dがこの状態である間は、速度を徐々に下げていく。
In the example of the figure, the push-pull load F is below the threshold value F 11 at the time t 31 during movement at the initially set target speed V 0 . However, at this point, since the affected leg distance D does not exceed the predetermined threshold value D 0 , the velocity V 0 is maintained as it is. After that, since the affected leg distance D exceeds the threshold value D 0 at time t 32 and the push-pull load F is below the threshold value F 11 , the
患脚距離Dが時刻t33で閾値D0を以下になるが、この時点ではまだ押引荷重Fが閾値F11を下回っているので、移動制御部200は、減速をやめるものの、増速には転じず、その時点での速度V2を維持する。そして、時刻t34で押引荷重Fが閾値F12を上回ると、移動制御部200は、その時点での速度V2から増速に転じ、速度を徐々に上げていく。時刻t35で初期設定された目標速度V0まで回復したら、その後は速度V0で移動を継続する。移動制御部200は、次の周期の運脚でも同様に、速度を増減させる。ただし、図示するように、患脚距離Dが閾値D0を上回らなければ、速度V0での移動が継続される。このように、患脚距離Dも考慮すると、使用者900の安全性を向上させると共に、使用者がよりスムーズに歩行補助装置100に追行することができる。
The affected leg distance D becomes less than or equal to the threshold value D 0 at time t 33 , but at this point, the push-pull load F is still below the threshold value F 11 , so that the
なお、押引荷重Fと患脚距離Dのそれぞれの状態に対して、速度を漸減させたり漸増させたり維持したりする組合せは、上記の例に限らない。例えば、図6の例において、時刻t31で減速を開始し、時刻t32からはより急激に減速させても良い。また、押引荷重Fが閾値F11を下回るか、患脚距離Dが閾値D0を上回るかのいずれかを満たした場合に、減速を開始しても良い。 The combination of gradually decreasing, gradually increasing, or maintaining the speed with respect to each state of the push-pull load F and the affected leg distance D is not limited to the above example. For example, in the example of FIG. 6, deceleration may be started at time t 31 and decelerated more rapidly from time t 32 . Further, deceleration may be started when either the push-pull load F is lower than the threshold value F 11 or the affected leg distance D is higher than the threshold value D 0 .
歩行補助装置100は、以上説明した第1の制御から第3の制御のいずれも採用することができるが、いずれの制御を採用するかを状況に応じて選択できるようにしても良い。例えば、訓練補助者が、使用開始時に使用者の状態を判断して、その状態に適した制御をメニュー画面から選択できるようにしても良い。また、時間当たりの減速量や増速量を訓練補助者等が選択できるようにしても良い。また、第1の制御のみを採用する場合には、荷重センサ134は、歩行補助装置100の進行方向に沿う押引荷重Fが検出できればよく、第2の制御のみを採用する場合には、荷重センサ134は、重力方向に沿う押引荷重Fが検出できればよい。すなわち、採用する制御方式に合わせてセンサ等を装備すれば良い。
The walking
次に、歩行補助装置100の速度制御に関する制御フローを説明する。図7は、歩行補助装置100の制御フロー図である。ここでは、上述の第1の制御を採用した場合の制御フローについて説明する。
Next, the control flow related to the speed control of the walking assist
移動制御部200は、使用者900がグリップ116を把持したことを検出したら、移動速度が目標速度V0に到達するように、車速センサ220の出力に応じて駆動輪ユニット210へ駆動信号を送信する。
When the
移動制御部200は、ステップS101で、荷重センサ134からの荷重信号を用いて押引荷重Fを計測する。ステップS101は、以下に説明するループ処理において、およそ10msecごとに実行される。すなわち、押引荷重Fは、およそ10msecごとにサンプリングされる。移動制御部200は、ステップS102で、現在の状態が速度V0の定速移動中であるか否かを確認する。定速移動中であるならステップS103へ進み、そうでなければステップS105へ進む。
In step S101, the
移動制御部200は、ステップS103へ進むと、ステップS101で計測した押引荷重Fが閾値F11を下回ったか否かを判断する。下回ったと判断したらステップS104へ進み、そうでないと判断したらステップS112へ進む。移動制御部200は、ステップS104へ進むと、減速を開始する。減速を開始したらステップS112へ進む。
When the
移動制御部200は、ステップS105へ進むと、現在の状態が減速中であるか否かを確認する。減速中であるならステップS106へ進み、そうでなければ現在の状態が増速中であると判断して、ステップS109へ進む。
When the
移動制御部200は、ステップS106へ進むと、ステップS101で計測した押引荷重Fが閾値F12を上回ったか否かを判断する。上回ったと判断したらステップS107へ進み、そうでないと判断したらステップS108へ進む。移動制御部200は、ステップS107へ進むと、それまでの減速をやめて増速を開始する。増速を開始したらステップS112へ進む。移動制御部200は、ステップS108へ進むと、そのまま減速を継続してステップS112へ進む。
When the
移動制御部200は、ステップS109へ進むと、現在の速度Vが初期設定された目標速度V0を超えたか否かを判断する。超えたと判断したらステップS110へ進み、そうでないと判断したらステップS111へ進む。移動制御部200は、ステップS110へ進むと、それまでの増速をやめて速度V0の定速移動に移行する。定速移動に移行したらステップS112へ進む。移動制御部200は、ステップS111へ進むと、そのまま増速を継続してステップS112へ進む。
When the
移動制御部200は、ステップS112で、停止指令があったか否かを確認する。停止指令は、荷重センサ134からの荷重信号により使用者900がグリップ116を離したことを検出した場合や、測距センサ130からの測距信号により使用者900の脚が歩行補助装置100から所定距離以上離れたことを検出した場合等に生成される。移動制御部200は、停止指令がないと確認すればステップS101へ戻り、停止指令があったと確認すれば、歩行補助装置100の移動を停止させて、一連の処理を終了する。
The
以上説明した実施例においては、グリップ116を押引きする荷重によって変化する物理量として、ハンドル115の狭小部115aの歪み量を計測した。しかし、例えば第1や第3の制御を採用する場合には、歩行補助装置100の進行方向に沿う押引荷重Fが検出できれば良いので、他の物理量を検出するようにしても良い。他の物理量を検出する変形例について説明する。
In the above-described embodiment, the strain amount of the
図8は、変形例に係る把持部の構造を示す概略図である。変形例に係る把持部は、ハンドル115とグリップ116の間にショックアブソーバ135を備える。ショックアブソーバ135は、使用者900がグリップ116を押引きする荷重に応じて伸縮する。
FIG. 8 is a schematic view showing the structure of the grip portion according to the modified example. The grip portion according to the modified example includes a
ハンドル115の端には測距センサ136が設けられており、グリップ116側には、反射板115bが設けられている。測距センサ136は、反射板115bまでの距離を検出する。すなわち、変形例においては、使用者900がグリップ116を歩行補助装置100の進行方向に押引きする荷重によって変化する物理量として、ショックアブソーバ135の伸縮量を計測する。移動制御部200は、ショックアブソーバ135の伸縮量を押引荷重Fに換算して、上述の制御を実行することができる。
A
100 歩行補助装置、101 台車基台、111 前輪、112 台車フレーム、113 後輪、114 支柱、115 ハンドル、115a 狭小部、115b 反射板、116 グリップ、120 制御ユニット、130 測距センサ、134 荷重センサ、135 ショックアブソーバ、136 測距センサ、210 駆動輪ユニット、220 車速センサ、230 メモリ、900 使用者 100 walking assist device, 101 dolly base, 111 front wheel, 112 dolly frame, 113 rear wheel, 114 stanchion, 115 handle, 115a narrow part, 115b reflector, 116 grip, 120 control unit, 130 distance measurement sensor, 134 load sensor , 135 shock absorber, 136 range sensor, 210 drive wheel unit, 220 vehicle speed sensor, 230 memory, 900 user
Claims (6)
前記使用者が把持する把持部と、
前記使用者が前記把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御部と
を備え、
前記移動制御部は、予め定められた目標速度で移動する場合に、前記検出部によって検出される物理量が、第1荷重に対応する第1閾値を上回った場合に前記移動速度を前記目標速度より減速させ、無荷重と前記第1荷重の間に設定される第2荷重に対応する第2閾値を再び下回った場合に前記移動速度を増速させて前記目標速度に回復させ、
前記第1閾値および前記第2閾値は、前記歩行補助装置の進行方向に対して後向きに引っ張られる荷重に対応する閾値である歩行補助装置。 It is a walking assist device that assists the user in walking and moves independently.
The grip portion gripped by the user and
A detection unit that detects a physical quantity that changes depending on the load that the user pushes and pulls on the grip portion.
A movement control unit that increases or decreases the movement speed of the walking assist device based on the detection result of the detection unit is provided .
When the movement control unit moves at a predetermined target speed and the physical quantity detected by the detection unit exceeds the first threshold value corresponding to the first load, the movement speed is set to be higher than the target speed. When the vehicle is decelerated and falls below the second threshold corresponding to the second load set between the no load and the first load again, the moving speed is increased to restore the target speed.
The first threshold value and the second threshold value are threshold values corresponding to a load pulled backward with respect to the traveling direction of the walking assisting device.
前記使用者が把持する把持部と、
前記使用者が前記把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御部と
を備え、
前記移動制御部は、予め定められた目標速度で移動する場合に、前記検出部によって検出される物理量が、第1荷重に対応する第1閾値を上回った場合に前記移動速度を前記目標速度より減速させ、無荷重と前記第1荷重の間に設定される第2荷重に対応する第2閾値を再び下回った場合に前記移動速度を増速させて前記目標速度に回復させ、
前記第1閾値および前記第2閾値は、重力方向に押し下げられる荷重に対応する閾値である歩行補助装置。 It is a walking assist device that assists the user in walking and moves independently.
The grip portion gripped by the user and
A detection unit that detects a physical quantity that changes depending on the load that the user pushes and pulls on the grip portion.
A movement control unit that increases or decreases the movement speed of the walking assist device based on the detection result of the detection unit is provided .
When the movement control unit moves at a predetermined target speed and the physical quantity detected by the detection unit exceeds the first threshold value corresponding to the first load, the movement speed is set to be higher than the target speed. When the vehicle is decelerated and falls below the second threshold corresponding to the second load set between the no load and the first load again, the moving speed is increased to restore the target speed.
The first threshold value and the second threshold value are walking assist devices that are threshold values corresponding to a load pushed down in the direction of gravity .
前記移動制御部は、前記距離が所定値より大きくなる状態において前記移動速度を減速させる請求項1から3のいずれか1項に記載の歩行補助装置。 It is equipped with a measuring unit that measures the distance to the user's legs.
The walking assist device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the movement control unit reduces the movement speed in a state where the distance becomes larger than a predetermined value .
前記使用者が把持する把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御ステップと
をコンピュータに実行させる歩行補助装置の制御プログラムであって、
前記移動制御ステップは、予め定められた目標速度で移動する場合に、前記検出ステップによって検出される物理量が、第1荷重に対応する第1閾値を上回った場合に前記移動速度を前記目標速度より減速させ、無荷重と前記第1荷重の間に設定される第2荷重に対応する第2閾値を再び下回った場合に前記移動速度を増速させて前記目標速度に回復させ、
前記第1閾値および前記第2閾値は、前記歩行補助装置の進行方向に対して後向きに引っ張られる荷重に対応する閾値である歩行補助装置の制御プログラム。 It is a control program of a walking assist device that assists the user in walking and moves independently.
A detection step for detecting a physical quantity that changes depending on a load that pushes and pulls the grip portion gripped by the user, and a detection step.
A control program for a walking assist device that causes a computer to execute a movement control step that increases or decreases the movement speed of the walking assist device based on the detection result of the detection step.
In the movement control step, when the movement is performed at a predetermined target speed and the physical quantity detected by the detection step exceeds the first threshold value corresponding to the first load, the movement speed is changed from the target speed. When the vehicle is decelerated and falls below the second threshold corresponding to the second load set between the no load and the first load again, the moving speed is increased to restore the target speed.
The first threshold value and the second threshold value are control programs of the walking assist device, which are threshold values corresponding to a load pulled backward with respect to the traveling direction of the walking assist device .
前記使用者が把持する把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御ステップと
をコンピュータに実行させる歩行補助装置の制御プログラムであって、
前記移動制御ステップは、予め定められた目標速度で移動する場合に、前記検出ステップによって検出される物理量が、第1荷重に対応する第1閾値を上回った場合に前記移動速度を前記目標速度より減速させ、無荷重と前記第1荷重の間に設定される第2荷重に対応する第2閾値を再び下回った場合に前記移動速度を増速させて前記目標速度に回復させ、
前記第1閾値および前記第2閾値は、重力方向に押し下げられる荷重に対応する閾値である歩行補助装置の制御プログラム。 It is a control program of a walking assist device that assists the user in walking and moves independently.
A detection step for detecting a physical quantity that changes depending on a load that pushes and pulls the grip portion gripped by the user, and a detection step.
A control program for a walking assist device that causes a computer to execute a movement control step that increases or decreases the movement speed of the walking assist device based on the detection result of the detection step.
In the movement control step, when the movement is performed at a predetermined target speed and the physical quantity detected by the detection step exceeds the first threshold value corresponding to the first load, the movement speed is changed from the target speed. When the vehicle is decelerated and falls below the second threshold corresponding to the second load set between the no load and the first load again, the moving speed is increased to restore the target speed.
The first threshold value and the second threshold value are control programs of the walking assist device, which are threshold values corresponding to the load pushed down in the direction of gravity .
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