JP7354965B2 - walking aid device - Google Patents
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Description
本発明は、歩行補助装置に関し、例えば、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a walking assist device, and for example, to a walking assist device that is attached to a user's leg.
特許文献1には、ユーザに装着される歩行補助装置が記載されている。特許文献1の歩行補助装置は、大腿リンク及び下腿リンク、並びに、センサ、モータ及びコントローラを備え、下腿リンクの膝屈曲方向の回転に対して抵抗力を発生するダンパを備える。 Patent Document 1 describes a walking assist device that is worn by a user. The walking assist device of Patent Document 1 includes a thigh link, a lower leg link, a sensor, a motor, and a controller, and includes a damper that generates a resistance force against rotation of the lower leg link in the knee bending direction.
歩行補助装置を装着した歩行時に用いられるダンパの効果範囲を広くして、歩行時の補助だけでなく、着座までをダンパで補助することができる歩行補助装置を実現したいという課題がある。 There is a need to widen the effective range of a damper used when walking while wearing a walking assist device, and to realize a walking assist device that can use the damper not only to assist when walking but also to assist when sitting.
本発明は、そのような課題を解決するためになされたものであり、歩行だけでなく、着座の補助も可能とする歩行補助装置を提供する。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a walking assist device that can assist not only walking but also sitting.
本実施形態に係る歩行補助装置は、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置であって、前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、第1モードと前記第1モードよりも抵抗力が強くなる第2モードとが交互に繰り返されるように切替タイミングに応じてダンパのモードを切り替える制御部と、を備え、前記ダンパは、所定の膝角度以内の場合に作動する第1ダンパ部と、前記所定の膝角度よりも大きい膝角度で作動する第2ダンパ部と、を含む。このような構成により、歩行だけでなく、着座の補助も可能とする歩行補助装置を提供することができる。 The walking assist device according to the present embodiment is a walking assist device that is attached to a leg of a user, and includes a damper that applies a resistance force in a bending direction of a knee joint of the leg, and a switching timing in the walking cycle of the user. and a control unit that switches the mode of the damper according to the switching timing so that the first mode and the second mode in which the resistance force is stronger than the first mode are alternately repeated, The damper includes a first damper section that operates when the knee angle is within a predetermined knee angle, and a second damper section that operates when the knee angle is larger than the predetermined knee angle. With such a configuration, it is possible to provide a walking assist device that can assist not only walking but also sitting.
本実施形態によれば、歩行だけでなく、着座の補助も可能とする歩行補助装置を提供することができる。 According to this embodiment, it is possible to provide a walking assist device that can assist not only walking but also sitting.
以下、発明の実施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。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 The present invention will be described below through embodiments, but the claimed invention is not limited to the following embodiments. Furthermore, not all of the configurations described in the embodiments are essential as means for solving the problem. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. In each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted as necessary.
(実施形態)
実施形態に係る歩行補助装置を説明する。本実施形態の歩行補助装置は、例えば、歩行訓練を行う訓練者の膝関節を含む脚部に装着される。ユーザである訓練者が歩行補助装置を脚部に装着した状態で歩行訓練を行う。まず、本実施形態の歩行補助装置の構成を説明する。その後、歩行補助装置の動作を説明する。
(Embodiment)
A walking assist device according to an embodiment will be described. The walking assist device of this embodiment is attached to, for example, the leg of a trainee who performs walking training, including the knee joint. A trainee who is a user performs walking training with the walking assist device attached to the leg. First, the configuration of the walking assist device of this embodiment will be explained. After that, the operation of the walking assist device will be explained.
図1は、実施形態に係る歩行補助装置を例示した正面図である。図2は、実施形態に係る歩行補助装置を例示した側面図である。図3(a)~(c)は、実施形態に係る歩行補助装置において、ダンパを例示した図である。図4は、実施形態に係る歩行補助装置において、ダンパを例示した斜視図である。図5は、実施形態に係る歩行補助装置の制御系を例示したブロック図である。 FIG. 1 is a front view illustrating a walking assist device according to an embodiment. FIG. 2 is a side view illustrating the walking assist device according to the embodiment. FIGS. 3(a) to 3(c) are diagrams illustrating dampers in the walking assist device according to the embodiment. FIG. 4 is a perspective view illustrating a damper in the walking assist device according to the embodiment. FIG. 5 is a block diagram illustrating a control system of the walking assist device according to the embodiment.
図1~図5に示すように、歩行補助装置1は、上腿サポータ11、下腿サポータ12、上腿フレーム13、下腿フレーム14、ダンパ15、センサ17、及び、制御部18を備えている。ダンパ15は、第1ダンパ部15aと、第2ダンパ部15bと、を含んでいる。歩行補助装置1の下側には、短下肢装具が取り付けられてもよい。歩行補助装置1は、ユーザの脚部に装着される。以下で、歩行補助装置1の各構成を説明する。
As shown in FIGS. 1 to 5, the walking assist device 1 includes an
<上腿サポータ及び下腿サポータ>
上腿サポータ11は、ユーザの脚部の上腿に巻き付けるように装着され、下腿サポータ12は、ユーザの脚部の下腿に巻き付けるように装着される。よって、上腿サポータ11及び下腿サポータ12は、膝関節の周辺、具体的には、上腿及び下腿に渡って配置されている。なお、上腿は股関節から膝関節までの部分を示し、下腿は、膝関節から足首関節までの部分を示す。下腿は、すねを含む。足首関節から下側、つまり、脚部の先端側の部分を足平とする。
<Upper leg supporter and lower leg supporter>
The
上腿サポータ11及び下腿サポータ12は、樹脂材料や繊維材料などの伸縮可能な材料により形成されている。上腿サポータ11及び下腿サポータ12は、それぞれ、上腿及び下腿に巻き付けて歩行補助装置1を装着させる。上腿サポータ11及び下腿サポータ12は、上腿及び下腿に装着するための面ファスナ11a及び12aを有してもよい。ユーザは、上腿サポータ11及び下腿サポータ12を、脚部の周りに巻き回して、面ファスナ11a及び12aで固定する。
The
面ファスナ11aは、上腿の前側に設けられている。面ファスナ12aは、下腿の前側に設けられている。面ファスナ11a及び12aを用いることで、ユーザは、歩行補助装置1を容易に脱着することができる。さらに、歩行補助装置1がユーザの膝関節からずれるのを防止できる。面ファスナ11a及び12aにより、ユーザは、圧迫度合いを調整することができる。さらに、面ファスナ11a及び12aが外れたり、上腿サポータ11及び下腿サポータ12がずれたりするのを防止するために、固定バンドを設けてもよい。
The hook and
なお、歩行補助装置1の脚部への固定は、面ファスナ11a及び12aに限られるものではない。例えば、ベルト、ボタン、ピン、バンドなどの固定手段を用いて、歩行補助装置1を、上腿及び下腿に固定してもよい。このような固定手段を用いても、ユーザが歩行補助装置1を装着することができる。
Note that fixing of the walking aid device 1 to the leg portion is not limited to the hook-and-
<上腿フレーム及び下腿フレーム>
上腿サポータ11の側部には上腿フレーム13が取り付けられている。上腿フレーム13は、上腿に沿って配置されている。下腿サポータ12の側部には下腿フレーム14が取り付けられている。下腿フレーム14は、下腿に沿って配置されている。上腿フレーム13と下腿フレーム14とが、ダンパ15を介して連結されている。具体的には、ダンパ15の回転軸Axが膝関節の軸とほぼ一致するように、膝関節の高さにダンパ15が配置される。上腿フレーム13及び下腿フレーム14は、ダンパ15の回転軸Ax周りに回転可能なリンク機構を構成している。
<Upper leg frame and lower leg frame>
An
<ダンパ>
第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bを含むダンパ15は、ユーザの脚部における膝関節の屈曲方向に抵抗力を与える。屈曲方向は、膝関節の回転方向において、膝関節が屈曲する向きである。第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bは、膝関節の側部に位置する。第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bは、例えば、オイル等の流体の粘性抵抗、バネ等の弾性抵抗、ディスク等の摩擦抵抗等を利用して、膝関節の屈曲方向の回転を減速させる。第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bの少なくともいずれかは、有線または無線の通信回線により制御部18に接続されている。
<Damper>
The
図3(a)に示すように、上腿と下腿とが直線状に伸びて膝関節が伸展した状態から、下腿が屈曲した屈曲角度を膝角度θと呼ぶ。第1ダンパ部15aは、所定の膝角度θ1以内の場合に作動する。一方、第2ダンパ部15bは、所定の膝角度θ1よりも大きい膝角度で作動する。
As shown in FIG. 3(a), the bending angle at which the lower leg is bent from the state where the upper leg and lower leg are straight and the knee joint is extended is called the knee angle θ. The
第1ダンパ部15aは、例えば、ストロークダンパであり、アブソーバを含んでもよい。図3(a)~(c)及び図4に示すように、例えば、第1ダンパ部15aは、筒体TUと、筒体TUの内部を直線状に移動するシャフトSHと、筒体TUから突出したシャフトSHの先端に当接するストッパSTと、を有する。筒体TUを、シャフトSHを介してストッパSTに押し当てることにより、シャフトSHを、筒体TUの内部に移動させる。第1ダンパ部15aは、シャフトSHが筒体TUの内部に移動する際に抵抗力を発生させる。第1ダンパ部15aは、シャフトSHが筒体TUの内部に移動できる限界まで、ダンパとして作動する。
The
図3(a)及び(b)に示すように、膝角度θが大きくなるほど、シャフトSHが筒体TUの内部に移動する量を大きくする。シャフトSHが筒体TUの内部に移動できる限界での膝角度θを、所定の膝角度θ1に設定する。そして、ユーザの歩行時において、膝角度θは、所定の膝角度θ1以内となるようにする。そうすると、第1ダンパ部15aは、所定の膝角度θ1以内の歩行時にダンパとして作動する。しかしながら、その場合には、第1ダンパ部15aは、所定の膝角度θ1よりも大きい膝角度θ>θ1となる着座時にダンパとして作動することはできない。
As shown in FIGS. 3A and 3B, as the knee angle θ increases, the amount by which the shaft SH moves into the cylindrical body TU increases. The knee angle θ at the limit where the shaft SH can move inside the cylindrical body TU is set to a predetermined knee angle θ1. Then, when the user walks, the knee angle θ is set to be within a predetermined knee angle θ1. Then, the
本実施形態において、第1ダンパ部15aは、ダンパの効果を発揮する膝角度θの範囲が、第2ダンパ部15bよりも狭い。第1ダンパ部15aがストロークダンパの場合には、第1ダンパ部15aは、直線状に移動するシャフトSHを用いた単純な構造を有する。よって、第1ダンパ部15aは、第2ダンパ部15bよりも耐久性が高く、使用可能回数は大きい。
In the present embodiment, the range of the knee angle θ in which the
第2ダンパ部15bは、例えば、ロータリーダンパである。例えば、第2ダンパ部15bは、ロータリーダンパの作用点にストッパSTを固定させている。すなわち、ストッパSTがロータリーダンパを回転させることにより、第2ダンパ部15bは、ダンパとして作動する。第2ダンパ部15bは、所定の膝角度θ1以内の歩行時にダンパとして作動しない。第1ダンパ部15aがストッパSTを押す力を吸収するからである。しかしながら、シャフトSHが筒体TUの内部に移動できる限界まで移動すると、筒体TU及びシャフトSHは一体化して、ストッパSTを押す。これにより、ストッパSTは、ロータリーダンパを回転させる。よって、第2ダンパ部15bは、所定の膝角度θ1よりも大きい膝角度θ>θ1となる着座時にダンパとして作動する。
The
このように、第1ダンパ部15aは、所定の膝角度θ1で、一体化した筒体TU及びシャフトSHが、第2ダンパ部15bに固定されたストッパSTを押し始める。そして、第1ダンパ部15aがストッパSTを押すことにより、第2ダンパ部15bが作動する。なお、第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bは、回転方向に直結させた直列に配置されているが、これに限らず、第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bを回転軸Axに並べて並列に配置させてもよい。
In this way, in the
本実施形態において、第2ダンパ部15bは、第1ダンパ部15aよりも、ダンパの効果を発揮する膝角度θの範囲が広い。一方、第2ダンパ部15bは、ロータリーダンパを含む場合には、ゴム等のパッキンを含む容器内にオイルを充填させ、オイル等の流体の粘性抵抗によりダンパとして作動させる。第2ダンパ部15bは、パッキンを交換する頻度が高いので、第1ダンパ部15aよりも耐久性が低下し、使用可能回数は小さい。
In this embodiment, the
<センサ>
図5に示すように、センサ17は、有線または無線の通信回線により制御部18に接続されている。センサ17は、ユーザの歩行動作におけるタイミングを検出する。具体的には、センサ17は、歩行サイクル(歩行周期)における切替タイミングを検出するために設けられている。例えば、センサ17は、膝角度θ、または、地面と下腿との角度を検出し、検出した角度を検出結果として制御部18に出力する。制御部18は、センサ17での検出結果に基づいて、ダンパ15のモードを切替える。
<Sensor>
As shown in FIG. 5, the
具体的には、制御部18は、膝角度下、または、地面と下腿との角度に基づいて、ダンパ15のモードを切替える。つまり、制御部18は、センサ17から出力されるタイミング信号に基づいて、ダンパ15のモードを切替える。これにより、歩行サイクルにおける一定のタイミングで、制御部18は、ダンパ15のモードの切替を行う。センサ17及び制御部18には、歩行補助装置1に搭載されたバッテリ(不図示)により電源が供給されている。
Specifically, the
センサ17としては、種々のタイプのセンサを用いることができる。以下、センサ17の具体例について説明する。
Various types of sensors can be used as the
センサ17は、例えば、地面に対する下腿(すね)の角度を検出するジャイロセンサでもよい。また、センサ17は、脚部の角度、すなわち、膝関節を挟んだ上腿と下腿との間の角度を検出する角度センサでもよい。さらに、センサ17は、上腿と下腿とが直線状に伸びて膝関節が伸展した状態から、下腿が屈曲した膝角度θを検出する角度センサでもよい。センサ17は、下腿の角度、脚部の角度及び膝角度θの角速度を検出する角速度センサでもよい。
The
センサ17は、脚部の所定の位置と地面との間の距離を検出する測距センサでもよい。脚部の所定の位置は、例えば、靴、足平、足裏等である。例えば、靴、足平またはその近傍に取り付けられた測距センサをセンサ17として用いることができる。歩行動作に応じて、靴、足平、足裏等から地面までの距離が変わるため、歩行サイクルに応じた波形を検出することができる。なお、測距センサとしては、光学式のセンサを用いることができる。また、地面は、床面を含む。
The
センサ17は、検出した角度、角速度、距離等から、歩行サイクルに応じた波形を検出する。つまり、検出した角度、角速度、距離等は、歩行サイクルに応じて周期的に変化する。センサ17は、検出した角度、角速度、距離等に基づいて、歩行タイミングを検出する。
The
例えば、制御部18は、センサ17の出力値と閾値とを比較して、その比較結果に応じて、ダンパ15のモードを切替えればよい。例えば、制御部18は、センサ17の出力値が閾値を超えたタイミング、または、閾値を下回ったタイミングを示すタイミング信号に応じて、モード切替を行う。
For example, the
なお、ダンパ15において、第1モードから第2モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第1閾値(例えば、下腿の第1角度)と、第2モードから第1モードに切り替わる切替タイミングを検出するための第2閾値(例えば、下腿の第2角度)が設定されていてもよい。
In addition, in the
また、センサ17は、足裏の接地タイミングを検出する接地タイミングセンサでもよい。センサ17は、検出した接地タイミングに基づいて、歩行タイミングを検出することができる。例えば、接地タイミングから各モード切替のタイミングまでの時間を予め加算または減算することにより、センサ17は、切替タイミングを検出する。
Further, the
さらに、センサ17は、脚部を撮像する撮像センサでもよい。その場合には、センサ17は、歩行補助装置1の外部から脚部の状態を撮像する。撮像した脚部の状態から、歩行タイミングを検出することができる。なお、センサ17が外部に配置されている場合には、歩行補助装置1が、外部のセンサ17から切替タイミングを示す信号を受信する受信部を備えていればよい。
Furthermore, the
また、複数のセンサ17を組み合わせて、切替タイミングを検出してもよい。例えば、センサ17は、下腿の角度を検出するために設けられた第1センサと、足裏から床面までの距離を検出するために設けられた第2センサの両方を備えていてもよい。もちろん、センサ17の具体例は上記の例に限られるものではない。センサ17は、歩行補助装置1に実装されていることが好ましい。あるいは、センサ17は、歩行補助装置1の外部に実装されていてもよい。
Further, the switching timing may be detected by combining a plurality of
<制御部>
制御部18は、有線または無線の通信回線により、ダンパ15及びセンサ17に接続されている。制御部18は、センサ17から出力された切替タイミングに基づいて、ダンパ15を制御する。制御部18は、ダンパ15のモードを切替える。
<Control unit>
The
制御部18は、第1モードと第2モードとが交互に繰り返されるように、切替タイミングに応じてダンパ15のモードを切替える。例えば、第1モードでは、ダンパ15がオフして、屈曲方向に抵抗力を与えないフリーモードとなる。第2モードでは、ダンパ15がオンして、屈曲方向に抵抗力を与えるダンパモードとなる。あるいは、例えば、第1モードでは、ダンパ15は、小さい抵抗力を与えるように切替えられ、第2モードでは、ダンパ15は、大きい抵抗力を与えるように切替えられる。ダンパ15に含まれた第1ダンパ部15a及び第2ダンパ部15bは、膝角度θに応じてダンパとして作動する。歩行サイクルにおいては、ダンパ15のうち、第1ダンパ部15aが主に作動する。
The
<動作>
次に、歩行補助装置1の動作を説明する。まず、歩行サイクルでの動作を説明する。その後、着座の動作を説明する。
<Operation>
Next, the operation of the walking assist device 1 will be explained. First, we will explain the movement in the walking cycle. After that, the sitting operation will be explained.
図6は、実施形態に係る歩行補助装置1を用いた歩行サイクルにおいて、歩行動作及びモード切替のタイミングを例示した図である。まず、図6を参照して、遊脚期及び立脚期を含む1歩行サイクルを説明する。次に、歩行動作及びモード切替のタイミングを説明する。 FIG. 6 is a diagram illustrating walking motion and mode switching timing in a walking cycle using the walking assist device 1 according to the embodiment. First, one walking cycle including a swing phase and a stance phase will be explained with reference to FIG. Next, the timing of walking motion and mode switching will be explained.
<1歩行サイクル>
図6に示すように、1歩行サイクルは、左脚の一歩と右脚の一歩との合計2歩を含んでいる。図6では、1歩行サイクルが(a)~(m)の順番で示されている。(m)のタイミングの後に、(a)のタイミングに戻り、次の歩行サイクルとなる。図6では、(a)~(g)のタイミングで遊脚期となり、(h)~(m)のタイミングで立脚期となる。
<1 walk cycle>
As shown in FIG. 6, one walking cycle includes a total of two steps: one step with the left leg and one step with the right leg. In FIG. 6, one walking cycle is shown in the order of (a) to (m). After timing (m), the process returns to timing (a) and the next walking cycle begins. In FIG. 6, the swing phase occurs at timings (a) to (g), and the stance phase occurs at timings (h) to (m).
遊脚期は、歩行補助装置1が装着された脚部の足裏が離地した状態であり、立脚期は、歩行補助装置1が装着された脚部の足裏が接地した状態である。(g)のタイミングと(h)の間で、足裏が着地しており、(m)から(a)に戻るタイミングで足裏が離地している。(a)~(c)のタイミングは膝関節の屈曲角度が大きくなる屈曲期となり、(d)~(g)のタイミングは、膝関節の屈曲角度が小さくなる伸展期となっている。なお、遊脚期、立脚期、屈曲期、及び、伸展期は、歩行補助装置1を装着した患脚を基準としている。 The swing phase is a state in which the sole of the leg on which the walking assist device 1 is attached is off the ground, and the stance phase is a state in which the sole of the leg on which the walking assist device 1 is attached is in contact with the ground. The sole of the foot touches the ground between the timing of (g) and (h), and the sole of the foot leaves the ground at the timing of returning from (m) to (a). The timings of (a) to (c) are the flexion period when the flexion angle of the knee joint becomes large, and the timings of (d) to (g) are the extension period when the flexion angle of the knee joint becomes small. Note that the swing phase, stance phase, flexion phase, and extension phase are based on the affected leg on which the walking assist device 1 is attached.
<屈曲方向>
次に、上記1歩行サイクルにおける歩行動作及びモード切替のタイミングを説明する。まず、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパ15の動作を説明する。歩行サイクルにおいて、膝角度θが所定の膝角度θ1以内の場合には、第1ダンパ部15aが作動する。伸展期において、具体的には、(f)のタイミングにおいて、第1モードから第2モードに切り替わっている。また、立脚期から遊脚期に変わるタイミング、具体的には、(m)のタイミングと(a)のタイミングとの間で、第2モードから第1モードに切り替わっている。
<Bending direction>
Next, the timing of walking motion and mode switching in one walking cycle will be explained. First, the operation of the
第1モードは、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えないフリーモード、または、第2モードよりも小さい抵抗力を与えるモードを含む。第2モードは、膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパモード、または、第1モードよりも大きい抵抗力を与えるモードを含む。 The first mode includes a free mode in which no resistance force is applied in the bending direction of the knee joint, or a mode in which a resistance force smaller than the second mode is applied. The second mode includes a damper mode that provides a resistance force in the bending direction of the knee joint, or a mode that provides a resistance force greater than the first mode.
遊脚期においては、患脚は、ユーザの体重を支える必要がない。このため、遊脚期においては、ダンパ15によって膝関節に対する抵抗力を発生する必要が無いか、発生させたとしても小さい抵抗力でよい。よって、遊脚期のほぼ全体において、制御部18は、屈曲方向に対して、フリーモードを含む第1モードにすることができる。一方、立脚期の全体において、制御部18は、第2モードにし、ダンパ15に対して屈曲方向に抵抗力を発生させる。
During the swing phase, the affected leg does not need to support the user's weight. Therefore, during the swing phase, there is no need for the
さらに、1歩行サイクルにおいて、第1モード及び第2モードのみが設けられており、歩行動作中に制御部18が第1モードと第2モードとを交互に切替えている。つまり、制御部18がタイミング信号に基づいて、ダンパ15を制御している。例えば、フリーモードとダンパモードとをオンオフ制御している。このようにすることで、簡便な構成により、適切な制御を行うことができる。例えば、歩行サイクル毎に歩行動作がばらついた場合には、センサ17で検出される切替タイミングがばらつくおそれがある。このような場合でも遊脚期から立脚期に切り替わる前のタイミング、つまり、伸展期における任意のタイミングにおいて、ダンパ15が第1モードから第2モードへと切り替わっていればよい。
Further, in one walking cycle, only the first mode and the second mode are provided, and the
具体的には、(d)~(g)の間の所定のタイミングにおいて、制御部18がモードを切替えていればよい。センサ17で検出される切替タイミングの誤差に対するマージンを広くすることができるため、適切に制御することができる。また、伸展期においては、膝関節が屈曲している状態から徐々に伸展方向に回転していく。このため、ダンパ15が第2モードとなっていたとしても、抵抗力が発生しない。よって、ダンパ15がユーザの歩行動作を妨げることなく、モード切替を行うことができる。
Specifically, the
また、ダンパ15は、伸展方向に抵抗力を発生させないフリーとしている。このため、ユーザは、膝関節を自由に伸展させることができる。また、ダンパモードを含む第2モードと、フリーモードを含む第1モードとの間に、ダンパ15がロックするロックモードがないため、ダンパ15が歩行動作の妨げとなることを防ぐことができる。ロックモードを介さずに第2モードから第1モードに移行するため、容易に適切な制御を行うことができる。
Further, the
センサ17の出力により、遊脚期と立脚期との切替タイミングを検出して、遊脚期を第1モード、立脚期を第2モードとしてもよい。つまり、遊脚期から立脚期に変わるタイミングと、立脚期から遊脚期に切り替わるタイミングとを、ダンパ15のモードの切替タイミングとしてもよい。
The switching timing between the swing phase and the stance phase may be detected by the output of the
また、第1モードと第2モードとの切替えは、急峻でもなめらかでもよい。すなわち、第2モードは、第1モードの抵抗力から徐々に抵抗力が増加する期間を含んでもよいし、第1モードの抵抗力まで徐々に抵抗力が減少する期間を含んでもよい。 Further, the switching between the first mode and the second mode may be abrupt or smooth. That is, the second mode may include a period in which the resistance force gradually increases from the resistance force in the first mode, or may include a period in which the resistance force gradually decreases to the resistance force in the first mode.
<伸展方向>
次に、膝関節の伸展方向の動作を説明する。本実施形態において、伸展方向の動作は、歩行サイクルの全体において、例えば、フリーモードである。なお、歩行サイクルの所定の期間において、伸展方向にダンパを作動させてもよい。
<Extension direction>
Next, the motion of the knee joint in the extension direction will be explained. In this embodiment, the motion in the extension direction is, for example, in free mode throughout the gait cycle. Note that the damper may be operated in the extension direction during a predetermined period of the walking cycle.
<着座>
次に、着座時の動作を説明する。図3(a)に示すように、着座動作の開始前において、膝角度θは、所定の膝角度θ1以内である。ユーザは、着座動作を始めると、膝角度θが大きくなる。その際に、膝角度θが所定の膝角度θ1までは、第1ダンパ部15aは、屈曲方向に抵抗力を与え、ユーザの着座の動作を補助する。
<Seated>
Next, the operation when sitting will be explained. As shown in FIG. 3(a), before the sitting motion starts, the knee angle θ is within a predetermined knee angle θ1. When the user starts sitting, the knee angle θ increases. At this time, until the knee angle θ reaches a predetermined knee angle θ1, the
そして、図3(b)に示すように、膝角度θが所定の膝角度θ1になると、シャフトSHは、筒体TUの内部に移動できる限界まで移動する。これにより、第1ダンパ部15aは、屈曲方向に抵抗力を与えず、ダンパとして作動しなくなる。一方、ストッパSTには、筒体TUから押す力が加わるようになる。これにより、第2ダンパ部15bは、屈曲方向に抵抗力を与え、ダンパとして作動する。
Then, as shown in FIG. 3(b), when the knee angle θ reaches a predetermined knee angle θ1, the shaft SH moves to the limit where it can move inside the cylindrical body TU. As a result, the
図3(c)に示すように、膝角度θが所定の膝角度θ1よりも大きい場合には、第2ダンパ部15bは屈曲方向に抵抗力を与え、ユーザの着座の動作を補助する。このようにして、歩行補助装置1を装着したユーザは、歩行補助装置1に補助されて着座することができる。
As shown in FIG. 3C, when the knee angle θ is larger than the predetermined knee angle θ1, the
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の歩行補助装置1において、ダンパ15は、所定の膝角度θ1以内の歩行時に作動する第1ダンパ部15aと、所定の膝角度θ1よりも大きい膝角度θの着座時に作動する第2ダンパ部15bと、を含む。よって、歩行補助装置1は、ユーザの歩行動作だけでなく、ユーザの着座動作の補助も可能である。
Next, the effects of this embodiment will be explained. In the walking assist device 1 of the present embodiment, the
また、第1ダンパ部15aが作動する角度範囲は狭いので、第1ダンパ部15aだけで着座動作も補助しようとすると、複数の第1ダンパ部15aを必要とする。一方、第2ダンパ部15bが作動する角度範囲は広いので、第2ダンパ部15bだけで、歩行動作の補助及び着座動作の補助をすることはできる。しかしながら、第2ダンパ部15bの耐久性は、第1ダンパ部15aの耐久性よりも低いので、第2ダンパ部15bだけでは、頻繁に交換する必要がある。
Furthermore, since the angular range in which the
本実施形態の歩行補助装置1では、作動する角度範囲は狭いが耐久性は高い第1ダンパ部15aと、作動する角度範囲は広いが耐久性は低い第2ダンパ部15bと、を組み合わせている。そして、使用回数が大きい歩行時には、第1ダンパ部15aを作動させ、使用回数が歩行時よりは小さい着座時には、第2ダンパ部15bを作動させる。これにより、ダンパの個数を抑えつつ、耐久性を向上させることができる。また、軽量化することができ、健常に近い形で歩行訓練することができる。
The walking aid device 1 of this embodiment combines a
さらに、所定の膝角度θ1を、階段の昇降等、深く膝関節を曲げる動作に対応するように設定すれば、着座動作だけでなく、階段の昇降動作にも適用することができる。 Furthermore, if the predetermined knee angle θ1 is set to correspond to an action that deeply bends the knee joint, such as going up and down stairs, it can be applied not only to sitting action but also to going up and down stairs.
第1ダンパ部15aの抵抗力、第2ダンパ部15bの抵抗力、所定の膝角度θ1は、ユーザに合わせて設定してもよい。よって、ユーザの症状に合った歩行訓練をすることができる。
The resistance force of the
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit.
1 歩行補助装置
11 上腿サポータ
11a、12a 面ファスナ
12 下腿サポータ
13 上腿フレーム
14 下腿フレーム
15 ダンパ
15a 第1ダンパ部
15b 第2ダンパ部
17 センサ
18 制御部
Ax 回転軸
TU 筒体
SH シャフト
ST ストッパ
1 Walking
Claims (1)
前記脚部の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記ユーザの歩行サイクルにおける切替タイミングを検出するセンサと、
第1モードと前記第1モードよりも抵抗力が強くなる第2モードとが交互に繰り返されるように切替タイミングに応じてダンパのモードを切り替える制御部と、
を備え、
前記ダンパは、所定の膝角度以内の場合に作動する第1ダンパ部と、
前記所定の膝角度よりも大きい膝角度で作動する第2ダンパ部と、
を含む、
歩行補助装置。 A walking aid device that is attached to a user's leg,
a damper that applies a resistance force in the bending direction of the knee joint of the leg;
a sensor that detects switching timing in the user's walking cycle;
a control unit that switches a damper mode according to a switching timing so that a first mode and a second mode having a stronger resistance than the first mode are alternately repeated;
Equipped with
The damper includes a first damper portion that operates when the knee angle is within a predetermined knee angle;
a second damper section that operates at a knee angle greater than the predetermined knee angle;
including,
Walking aid device.
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