JPH08141026A - 歩行訓練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】省スペースで擬似屋外歩行が体験できる歩行訓
練機に関し、被訓練者や介助者への負担が少なく、歩行
訓練を継続しておこない易いコンパクトな歩行訓練機の
提供を目的とする。 【構成】被訓練者Ｕの歩道を成す歩道手段２と、被訓練
者の前方に設けられた映像表示手段３と、支持部２１を
介して被訓練者Ｕの身体を支える介助装置４、それらの
制御を行う統括制御装置５を備え、被訓練者Ｕと支持部
２１の接続に被訓練者に腰部に取り付けた把持部２２
と、被訓練者の支持部２１に対する多少の変位を許容す
る接続手段２５を用い、被訓練者の上半身の動きを許容
するものとした。 【効果】被訓練者は、歩道手段上において上半身の動き
が自由になるので、その上半身の動きを利用した歩行の
訓練が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歩行訓練装置に関し、
特に高齢者や病気や事故によって歩行機能に障害を生じ
た人の歩行機能を回復させることができる歩行訓練装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高齢者の増加や社会の変化によっ
て脚力が著しく衰えた人が増えている。また、病気や事
故によって歩行機能に障害を生じた人も増えている。こ
のような人達に対するリハビリテーションの主要な方策
として、歩行訓練がある。

【０００３】この歩行訓練としては、施設において歩行
機能を回復訓練する方法と、在宅において歩行の残存機
能を維持させる方法とがある。前述した後者の方法を援
助する装置は、種々提案されているが、前述した前者の
方法を援助する装置は、近年提案されつつあり、例え
ば、平成５年１１月１２日に開催された第１１回日本ロ
ボット学会学術講演会で発表された「高齢者歩行介助シ
ステムの開発」に関するものがある。

【０００４】この歩行介助システムは、歩行訓練装置に
おける把持部を、歩行面を歩行する被訓練者の脇に挿入
して、被訓練者の体重を支持するように構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した歩行訓練装置
においては、その把持部を、歩行面を歩行する被訓練者
の脇に挿入して、被訓練者の体重を支持するように構成
しているので、被訓練者の歩行能力に応じた機能回復訓
練を行おうとする場合、前記装置が十分に機能しないこ
とがある。

【０００６】すなわち、歩行機能の回復訓練を嫌う被訓
練者は、自分自身の体重を歩行訓練装置の把持部に預け
てしまい、自分自身の足に適度な荷重を加えない傾向が
あり、歩行機能の回復訓練が十分になされないという問
題点がある。さらに、被訓練者の足が移動する歩行面に
追従することができないと、被訓練者の足が歩行面によ
って引きずられるという危険性を有している。このた
め、被訓練者の介助者に大きな労力負担を与えるという
問題点もある。

【０００７】また、歩行機能の回復訓練を積極的に行お
うとしている被訓練者及び歩行機能がある程度回復して
いる被訓練者の場合には、前述したように歩行訓練装置
の把持部が、歩行面を歩行する被訓練者の脇に挿入さ
れ、被訓練者の体重を支持しているので、歩行を援助す
るための被訓練者の上半身の動き、すなわち腕の動きが
拘束されてしまい、被訓練者の歩行動作が十分に発揮さ
れないという問題点がある。

【０００８】特に、被訓練者の歩行の形態は、回復訓練
の初期から後期に向かうに従って、上半身の動きを利用
するものに変化していくが、この変化に応じて、被訓練
者の上半身の拘束の度合を調整していくことが、回復訓
練に有効である。しかし、上述した歩行訓練装置では、
この点について考慮されていなかった。

【０００９】本発明の目的は、上述した事柄に基づいて
なされたもので、被訓練者の回復状態に応じて、上半身
の動きを生かした歩行訓練が可能な歩行訓練装置を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、被訓練者の歩道を成す歩道手段と、前記
歩道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段とを
備える歩行訓練装置において、前記把持手段が、上半身
の自由度を調整する上半身拘束調整手段を備えたもので
ある。

【００１１】また、被訓練者の歩道を成す歩道手段と、
前記歩道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段
とを備える歩行訓練装置において、前記把持手段が、被
訓練者の身体を保持する身体保持手段と、上半身の自由
度を調整可能に支持する上半身支持手段とを備えたもの
である。

【００１２】また、被訓練者の歩道を成す歩道手段と、
前記歩道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段
とを備える歩行訓練装置において、前記把持手段が、被
訓練者の身体を保持する身体保持手段と、上半身を支持
する上半身支持手段と、前記上半身支持手段による被訓
練者の上半身の拘束の度合を調整する上半身拘束調整手
段とを備えたものである。

【００１３】また、被訓練者の歩道を成す歩道手段と、
前記歩道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段
とを備える歩行訓練装置において、被訓練者の上半身を
支持する上半身支持手段と、被訓練者の身体を保持する
身体保持手段と、前記上半身支持手段と前記身体保持手
段とを相対変位可能に接続する上半身拘束調整手段と、
前記上半身支持手段の位置及び支持力を制御する制御手
段とを備えたものである。

【００１４】また、被訓練者の歩道を成す歩道手段と、
前記歩道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段
とを備える歩行訓練装置において、被訓練者の脇の下に
位置する上半身支持手段と、被訓練者の腰部及び股部を
保持する身体保持手段と、張力調整機構を備えて前記上
半身支持手段と前記身体保持手段とを被訓練者の左右の
体側部で接続するベルトとを備えた把持手段と、その回
転機構部に角度センサ、角速度センサ及びトルクセンサ
を備えたリンク機構と、応力センサを内蔵して前記リン
ク機構の先端部に配置され、前記上半身支持手段を支持
する支持部と、前記各センサの出力と予め入力された目
標値に基づいて、前記リンク機構の先端部を前記目標値
に追従させる制御部と、を備え、被訓練者の回復状態に
応じて、被訓練者の下半身に対する上半身の支持具合を
調整して、歩行訓練を行うようにしたものである。

【００１５】

【作用】本発明の目的を達成するための上記各手段にお
いて、把持手段に備えられた上半身拘束調整手段は、前
記把持手段が被訓練者を支持するときの被訓練者の上半
身の自由度又は拘束の度合を調整可能にする。また、身
体保持手段は被訓練者の体を保持して、支えるように作
用する。このとき、前記身体保持手段は被訓練者の腰
部、又は腰部と股部を保持する。

【００１６】上半身支持手段は被訓練者の脇の下に位置
するように配置され、被訓練者の上半身を支持するよう
に作用する。このとき、例えば、上半身支持手段をリン
ク機構で支持し、上半身拘束調整手段を介して身体保持
手段を取り付ける。

【００１７】前記上半身拘束調整手段は、例えば、被訓
練者の左右の体側部で前記上半身支持手段と前記身体保
持手段とを接続するベルトと、このベルトの長さを調整
する手段とで構成する。被訓練者は身体保持手段に保持
されて上半身支持手段にぶら下がることになるが、上半
身拘束調整手段は上半身支持手段と身体保持手段との間
の距離を調整し、被訓練者の上半身支持手段への依存度
を調整することができる。

【００１８】上半身拘束調整手段は、上半身支持手段と
身体保持手段とを相対変位可能に接続する手段であれ
ば、上記の方法に限られるわけではない。

【００１９】上記各手段の作用によって、被訓練者は、
歩道手段上において、前記被訓練者の上半身の動きを許
容させるように、上半身支持手段、身体保持手段、上半
身拘束調整手段等で構成された把持手段を、応力センサ
を内蔵した支持部を介して、その回転機構部に角度セン
サ、角速度センサ及びトルクセンサを備えたリンク機構
の先端に取り付ける。

【００２０】前記把持手段の位置は、前記各センサの信
号に基づいて、制御手段により制御される。これによ
り、被訓練者は、歩道手段上において、回復状態に応じ
た上半身の動きの自由度を保つことができるので、上半
身の動きを利用した歩行訓練が可能になる。その結果、
被訓練者の筋力と安定感覚を補助して負担を軽減させな
がら、歩行機能を回復させることができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明を実施例を図面に基づいて、より
詳しく述べる。

【００２２】図１は、本発明の歩行訓練装置１の全体的
構成を示す見取図である。図示したように、歩行訓練装
置１は、歩行面装置２、映像表示装置３、介助装置４及
びこれら各装置を有機的に制御する統括制御装置５から
成る。統括制御装置５は、これら各装置とケーブルで電
気的に接続されている。通常は、被訓練者Ｕの歩行訓練
には、介助者Ｓ（図示せず）があたる。

【００２３】歩行面装置２は床面又は地上に固定されて
いる。歩行面装置２は、歩行面８を持ち、この歩行面８
は、互いに独立に動く右足用歩行面８Ａ、左足用歩行面
８Ｂを持つ。この歩行面は環状ベルトで構成する。

【００２４】介助装置４は、歩行面装置２にその底部が
固定された基部４Ｂと、可動リンク機構４Ａと、回転機
構部４Ｃ、及び把持部２２を脱着可能に支持する支持部
２１とより成る。

【００２５】統括制御装置５は、ＣＲＴ５０、計算機５
１、キーボード（マウス含む）５２より成る。

【００２６】被訓練者Ｕは、歩行面装置２の２本の環状
ベルト８（左足用８Ａ，右足用８Ｂ）から成る訓練歩道
上に立ち、歩行を開始する。この時、Ｕの上体は歩行面
装置２上に設置された介助装置４によって把持され、姿
勢の矯正と負荷軽減を受ける。Ｕの歩行方向前面には、
スクリーンつきの映像表示装置３があり、歩行に伴って
スクリーン上にデータベース等のメモリに格納してある
屋外風景画像を読み出して投影する。

【００２７】以下、各装置の構成及び動作について説明
する。

【００２８】図２は、歩行面装置の構成を示す図であ
る。歩行面装置２には、図示したように、被訓練者の左
右の足に対応した２本の環状ベルト８（左足用８Ａ及び
右足用８Ｂ）とその回転に伴って環状ベルトの速度を検
出する左足ベルト速度検出手段１０Ａ、右足ベルト速度
検出手段１０Ｂ及び環状ベルトの移動距離を検出する左
足ベルト距離検出手段１１Ａ、右足ベルト距離検出手段
１１Ｂ、被訓練者と環状ベルトの間に生じる張力を検出
する左足ベルト張力検出手段Ａ、右足ベルト張力検出手
段Ｂを含む左足、右足の歩行装置６、７が固設されてい
る。また、左右それぞれの環状ベルト８Ａ、８Ｂを駆動
する駆動手段９Ａ、９Ｂが備えられている。

【００２９】ベルト制御手段５ａは、被訓練者Ｕが環状
ベルト８Ａ、８Ｂを後方に蹴って歩行する際に、ベルト
速度検出手段１０Ａ、１０Ｂによって検出される速度
と、ベルト張力検出手段によって検出される張力を基に
して被訓練者Ｕの両足に適正な負荷抵抗を与えるように
して駆動手段への操作量を計算し、出力する。歩行面装
置２は、床面に固定されており、被訓練者Ｕの身体が左
右前後に揺れても動かない。

【００３０】図３は、映像表示装置３の構成例を示す図
である。映像表示装置３は、被訓練者Ｕの前方に屋外映
像を投影する表示手段１２、統括制御装置５の指令に基
づき表示される屋外映像を更新する映像処理部５ｂとか
ら成る。この処理部５ｂはＣＲＴ５３、計算機５４、キ
ーボード（マウスを含む）より成る。表示手段１２のス
クリーンに投影される屋外映像は、歩行面装置２で検出
される被訓練者Ｕの歩行速度又は歩行距離が、あるしき
い値を超えると更新される。もしくは、歩行面装置２で
検出される歩行速度に比例して、映像データを更新する
速度を変更する。

【００３１】図４は、図１に主要構成の見取図を示した
介助装置４の構成例を示す側面図である。介助装置４の
基部４Ｂは、歩行面装置２の環状ベルト８前方上面に据
付け固定されている。基部４Ｂは、介助装置４の固定支
持部として機能する。

【００３２】基部４Ｂの上部には、回転機構４Ｃを設け
てある。回転機構４Ｃは、リンク機構４Ａを動かす機構
である。回転機構４Ｃは、外部ケース１５内に収納され
た機構であって、被訓練者の歩行方向と鉛直方向とがな
す平面（以下矢状面）を基準にして、左右対称の構造で
ある。ここで、右とは、図４の紙面手前側、左とは図４
の紙面奥側を指す。この回転機構４Ｃは、互いに独立し
て回転する右側回転軸１４Ａと左側回転軸１４Ｂとを有
する。右側回転軸１４Ａと、左側回転軸１４Ｂは、各々
リンク機構４Ａの縦駆動リンク１７Ａ、横駆動リンク１
７Ｂに連結し、右側回転軸１４Ａの回転に従って、図４
の矢印の如く縦駆動リンク１７Ａは上下回転し、左側回
転軸１４Ｂの回転に従って図４の矢印の如く横駆動リン
ク１７Ｂは横回転する。

【００３３】リンク機構４Ａは、金属性の素材より成
り、縦駆動リンク１７Ａ、横駆動リンク１７Ｂ、短従動
リンク１８、長従動リンク１９より成る。各リンク１７
Ａ、１７Ｂ、１８、１９は形状的及び構造的に類似した
ものであり、各々略平行四辺形をなす。

【００３４】リンク１７Ａの回転軸１４Ａ側と反対側の
端部とリンク１８の一方の端部とは回転可能な節２０Ａ
で連結され、リンク１８の他方の端部とリンク１９の一
方の端部とは回転可能な節２０Ｂで連結されている。更
にリンク１９の部材１９ａの中央部分には回転可能な節
２０Ｃを介してリンク１７Ｂの回転軸１４Ｂ側と反対側
の端部と連結している。リンク１９の他方の端部には、
把持部２２の取り付けを支持する支持部２１が取り付け
られている。支持部２１は応力センサ２１Ａを持つ。把
持部２２はアタッチメント形であり、種々の形式を有
し、支持部２１に自在取り付けて使用する。把持部２２
は種々の形式、またサイズの大小等により種々の大きさ
のもの、等があるため着脱自在な構成となっている。

【００３５】このような構成において、リンク機構の動
作によって生じる上半身支持手段２３と歩行面８Ａ、８
Ｂとの傾きを制御する機構を支持部２１に設けても良
い。

【００３６】ここでは把持部２２に、被訓練者の支持部
２１に対する多少の変位を許容する支持方式を用いてい
る。その詳細は図５の通りである。把持部２２は、一端
を支持部２１に接続し被訓練者の上半身を拘束する上半
身支持手段２３、被訓練者Ｕに取り付けられた身体保持
手段２４と、一端を上半身支持手段２３に他端を身体保
持手段２４に接続した接続手段２５から構成されてい
る。なお、接続手段２５は、身体保持手段２４側である
２５Ｂより身体保持手段２４を分離できるようになって
いる。接続手段２５はベルト等の柔軟な素材を用いて形
成され、上半身支持手段２３と身体保持手段２４との相
対的な変位を許す。また、接続手段２５は被訓練者Ｕの
上半身の拘束の度合を調整する上半身拘束調整手段とし
て機能する。

【００３７】身体保持手段２４は、被訓練者Ｕの腰に付
く腰部バンド２４Ａ、左右の脚の付け根に付く環状の部
材を連結した脚部拘束帯２４Ｂ、歩行者の前後から腰部
バンド２４Ａと脚部拘束帯２４Ｂを接続する接続ベルト
２４Ｃからなる。以上の素材は十分な引っ張り強度を持
った伸縮の少ない繊維を帯状にしたものとしている。腰
部バンド２４Ａについては、バンドの長さを調節できる
ように調節装置２４Ｄがある。この方法により、身体保
持手段２４は被訓練者Ｕの腰に掛かり、上下方向に関し
てずれを生じない。また、前後左右方向に関しても同様
である。

【００３８】上半身支持手段２３と身体保持手段２４を
接続する接続手段２５は、被訓練者Ｕの左右に１本ずつ
あり、それぞれに被訓練者Ｕが歩行訓練中は接続手段２
５に常時張力が生じるよう調節する張力調節機構２５Ａ
がある。この実施例では張力調節機構２５Ａとして、接
続手段２５の長さを調節するものを用いている。

【００３９】上半身支持手段２３は、被訓練者Ｕの左右
の腋下から挿入して、歩行者Ｕの上半身を押し上げるよ
うにして拘束している。接続手段２５は常時張力が生じ
るよう調節されているため、被訓練者Ｕは腰部に加え上
半身も、把持部２２によって介助装置４に拘束されてい
る。これにより、被訓練者Ｕの重心の移動、特に被訓練
者Ｕに関して左右方向の重心の揺動を少なくし、転倒し
にくくした状態で歩行訓練が可能になる。

【００４０】また接続手段２５により上半身支持手段２
３と身体保持手段２４との間隔を短くすると、上半身支
持手段２３が歩行者Ｕの左右の腋下から離れるために上
半身は拘束されず自由に運動できる。人間の歩行で特に
動歩行と呼ばれる歩行方式は、自身の慣性を活かした高
速な歩行であるが、このとき人間の上半身は、背骨を中
心軸として両腕の旋回を行うなど、大きな動作をしてい
る。すなわち、この状態の把持部は上半身の運動を拘束
しないため、動歩行時の介助に有効である。

【００４１】図６には上半身支持手段２３を除いた状態
で把持部２２を被訓練者Ｕの前方より望んだ図を示す。
さらに、図７では、さらにハンドル２６を支持部２１に
取り付けるようにしてある。このハンドル２６を、直接
に被訓練者Ｕが手で握ることで、歩行訓練を行う。

【００４２】支持部２１には、応力センサ２１Ａが取り
付けられている。応力センサ２１Ａは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方
向の応力と各軸まわりのモーメントを測定する機能を有
しており、把持部２２を介して被訓練者Ｕと介助装置４
の間に作用する力を測定する。

【００４３】なお、図において、簡単のために被訓練者
Ｕのみを図示し、介助者Ｓは図示してないが、Ｓは必要
に応じてＵの歩行訓練を横または後ろから介助するもの
とする。

【００４４】把持部２２の動作領域は、被訓練者Ｕの歩
行方向と鉛直方向とが成す平面、即ち矢状面内にあるた
め、介助装置４は把持部２２を介して被訓練者Ｕに矢状
面内で力を及ぼす。

【００４５】把持の方法は、以上述べたが実施例にとど
まるものではない。例えば接続手段を被訓練者Ｕの背部
に接続して腰に作用させることもできる。

【００４６】図４を用いて説明した介助装置４の動作
を、図８を用いて説明する。

【００４７】図８（ａ）は、初期姿勢である。長従動リ
ンク１９の先端部（被訓練者側先端部）を３５とする。
回転軸１４Ｃに固着された縦駆動リンク１７Ｂのみが左
側回転駆動軸１４Ｂ作用によって回転し、横駆動リンク
１７Ａが動かない状態下では、図８（ｂ）で示すように
長従動リンク１９は横方向へスライドする動きのみを示
す。図では、先端部３５が被訓練者（図示せず）側へ突
き出る動きが示されているが、勿論逆方向へもスライド
する。

【００４８】一方、横駆動リンク１７Ａのみが右側回転
駆動軸１４Ａの作用によって回転し、縦駆動リンク１７
Ｂが動かない状態下では、図８（ｃ）で示すように長従
動リンク先端部３５は上下方向へ移動する。従って３５
に隣接した応力センサ２１Ａ及び把持部２２（いずれも
図示せず）も上下方向にシフトする。

【００４９】ところが図８（ｄ）で示すように、縦駆動
リンク１７Ｂ及び横駆動リンク１７Ａを同時に動かす
と、矢状面内のかなり広い範囲で長従動リンク先端部３
５、従って把持部２２を可動させることが出来る。

【００５０】回転機構４Ａには図示してない左右の角度
センサ、左右の角速度センサ、左右のトルクセンサが備
えられている。そして、各センサからの情報と統括制御
部５からの指令値の偏差がゼロに収れんするように回転
機構４Ｃを制御し、結果として先端部３５が追従動作す
る。

【００５１】ここで、介助要素４に依る歩行訓練中の姿
勢の矯正と負荷軽減の方法を説明する。介助装置４は把
持部２２を介して被訓練者Ｕに力を作用させて姿勢の矯
正と負荷軽減を行う。介助装置４の可動範囲は矢状面内
であるから、被訓練者Ｕに対して及ぼす力は鉛直方向の
力と進行（前後）方向の力との合力となる。そこで、初
期の立ち位置と運動中の位置とのずれと力の関係を示す
関数４０は鉛直方向と進行方向の２方向について各々設
定する。この例では図９のように、ずれに対する力の値
の連続性を保つという条件の下で、ずれの大きさによっ
て傾きを変更した１次関数の組み合わせとした。なお、
ずれと力の向きは、鉛直方向については鉛直上向きを
正、進行方向については前向きを正としている。

【００５２】具体的なトルク制御プロセス例を、角速度
センサ及びトルクセンサの応答を利用したフィードバッ
ク、フィードフォワード組合せのシステムで示したのが
図１０である。

【００５３】まず、先端の力の目標値をもとにして、回
転機構４Ｃの左右の回転駆動軸１４Ａ、１４Ｂへのトル
ク目標値を算出する。トルク目標値は、回転駆動軸１４
Ａ、１４Ｂの角度と各リンクの長さから求まるヤコビア
ン行列の転置Ｔf（変換行列）を前記先端の力目標値に
乗ずることで求める。図の構成要素１０１は、変換行列
乗算器である。構成要素１０１で求められた１４Ａ、１
４Ｂのトルク目標値は、減算器から成る構成要素１０２
及び加算器から成る構成要素１０４に送られる。構成要
素１０４へ向かう流れがフィードフォワード制御であ
る。

【００５４】構成要素１０２は、前記トルク目標値とト
ルクセンサ２９（左右のトルクセンサ２９Ａ、２９Ｂの
こと）の応答との偏差を求め、構成要素１０３に送る。
構成要素１０３はトルクフィードバックゲイン乗算器で
あり、予め設定されたトルクフィードバックゲインＫt
を前記偏差に乗じて求めた操作量を構成要素１０４に送
る。構成要素１０２、１０３がフィードバック制御系を
構成する。構成要素１０４は、前記１４Ａ、１４Ｂのト
ルク目標値と構成要素１０３の操作量の和を求め、その
結果を構成要素１０６に送る。

【００５５】構成要素１０５は速度ゲイン乗算器であ
る。角速度センサ２８（左右の角速度センサ２８Ａ、２
８Ｂのこと）の応答に予め設定された速度フィードバッ
クゲインＫvを乗じ、その結果を操作量として構成要素
１０６に送る。

【００５６】構成要素１０６は減算器であり、構成要素
１０４、１０５から送られてきた操作量の差を最終的な
操作量として指示部１６Ａ、１６Ｂに送り、この指示部
１６Ａ、１６Ｂで左右の回転駆動軸１４Ａ、１４Ｂを回
転制御し、この結果、先端部３５にはその操作した時の
力の目標値とバランスするような反力が与えられる。

【００５７】統括制御装置５の作用を示すブロック図
が、図１１である。図１では統括制御装置５をＣＲＴ５
０、計算機５１、キーボード５２で構成した例とした
が、これはシステム構成図であり、図１１は機能本意の
ブロック図である。図示したように、統括制御装置５
は、歩行環境制御要素３１、介助装置制御要素３２、デ
ータベース３３、入出力手段３４から成る。前記したベ
ルト制御手段５ａ、映像処理手段５ｂは歩行環境制御要
素３１によって制御される。また、前記制御要素３０は
介助装置制御手段３２によって制御される。

【００５８】データベース３３には、（１）歩行面装置
２と映像表示装置３へ出力するデータの組合せ（以後訓
練メニューという）、（２）介助装置４の歩行訓練時の
設定データ、（３）被訓練者Ｕの過去の訓練メニューと
介助装置の設定データ、の３種のデータが格納されてい
る。

【００５９】入出力手段３４は、マンマシンインタフェ
ースであり、被訓練者Ｕあるいは介助者Ｓの指令入力や
歩行訓練機の状況表示に用いられる。

【００６０】歩行環境制御要素３１は、被訓練者Ｕまた
は介助者Ｓが入出力手段３４を用いて選択した訓練メニ
ューにしたがって、ベルト制御手段５ａ及び映像処理手
段５ｂに指令を与える。即ち、ベルト制御手段５ａを介
して歩行面装置２に速度目標と速度ゲインデータを付与
する。予めプログラムされたこれら速度目標値によっ
て、歩行訓練を行う被訓練者Ｕの足には適正な粘性抵抗
が印加される。一方、映像処理手段５ｂを介して、予め
定めたしきい値を超えると映像表示手段３に屋外画像の
更新を指示する。この結果、被訓練者Ｕは、屋外を実際
に歩行している擬似体験が得られ、飽きずに実効性ある
歩行訓練を行うことが出来る。

【００６１】前記した映像表示手段３による屋外画像表
示と更新は、次の３通りの方法のいずれかで行うことが
好ましい。この方法は、訓練開始時に選択する。

【００６２】（１）歩行面装置２の環状ベルト８から検
出される歩行速度が、予め設定されたしきい値速度を超
えたときに映像データを更新する。この実施の一例に
は、しきい値速度に応じてＶＴＲ装置の起動／停止を行
う方法がある。

【００６３】（２）歩行面装置２の環状ベルト８の移動
距離を積算し、積算距離が一定のしきい値を超える度に
静止画像を更新する。

【００６４】（３）歩行面装置２の環状ベルト８から検
出される歩行速度に比例して、映像データを更新する速
度を変更する。

【００６５】介助装置制御要素３２は、歩行訓練中に介
助装置４の動作を制御する介助制御、歩行訓練の前後に
介助装置４を作動させる位置制御と軌跡制御の３種類の
制御を統括する。

【００６６】以上本発明の歩行訓練機ついて、実施例に
基づきその構造及び機能・動作について説明した。本実
施例の歩行訓練機を用いた歩行訓練の手順を、車椅子に
乗った被訓練者Ｕの例で説明する。

【００６７】１）入出力手段３４により訓練メニュー、
介助方法を選択する（データベース３３駆動）。

【００６８】２）入出力手段３４により介助装置４が把
持部２２を介して被訓練者Ｕに加える応力を設定する。

【００６９】３）予め上半身支持手段２３を、被訓練者
Ｕの肩幅に合わせておく。また、身体保持手段２４は被
訓練者の腰部に装着しておく。

【００７０】４）被訓練者Ｕに引き上げ地点まで移動し
てもらい、上半身支持手段２３を引き上げ地点に移動さ
せる。介助装置４は軌跡制御。

【００７１】５）上半身支持手段２３と身体保持手段２
４を接続手段２５により接続する。これにより、把持部
２２が完成し、被訓練者と介助装置は接続される。

【００７２】６）介助者Ｓが把持部２２を持って誘導
し、訓練位置まで誘導して直立させる。介助装置４は軌
跡制御。

【００７３】７）軌跡制御に設定した介助装置により被
訓練者Ｕを訓練位置に立たせる。被訓練者は把持部２２
の具合など事前の点検を行う。

【００７４】８）訓練開始。訓練中、介助装置４は介助
制御、映像表示装置３の駆動。

【００７５】９）訓練終了。

【００７６】１０）介助者Ｓが把持部２２を持って誘導
し、被訓練者を引き上げ地点まで誘導して、全動作が終
了となる。介助装置４は軌跡制御。

【００７７】以上の手順で歩行訓練を行えば、被訓練者
Ｕは適正な（身体状況に合致した）粘性抵抗を受けて屋
外を通常に歩行している擬似体験を得る。

【００７８】尚、装置５、手段５ａ、５ｂの各々が独自
のハード構成としたが、装置５の機能の中に５ａ、５ｂ
を含ませることも可である。更に、リンク機構４Ａの４
つのリンクは、各々２つの「へ」の字形の組合せとした
が１本の棒状体であってもよい。

【００７９】以上説明したように、被訓練者は、歩道手
段上において、前記被訓練者の上半身の動きを許容させ
るように、被訓練者に取り付けた支持体を、接続手段を
介して前記把持手段を構成するリンク機構に連結され
る。これにより、被訓練者は、歩道手段上において、前
記被訓練者の上半身の動きがある程度自由になるので、
その上半身の動きを利用した歩行が可能になる。その結
果、被訓練者の筋力と安定感覚を補助して負担を軽減さ
せながら、歩行機能を回復させることができる。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、被訓練者の身体を保持
する身体保持手段と、上半身を支持する上半身支持手段
と、上半身の拘束の度合を調整する上半身拘束調整手段
を設けて、被訓練者の歩行訓練を行うことにより、被訓
練者の回復状態に応じて、上半身の動きを許容する歩行
訓練を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による歩行訓練機の主要構成部を示す見
取図である。

【図２】実施例の歩行面装置構造を示す図である。

【図３】実施例の映像表示装置構成例を示す図である。

【図４】実施例の介助装置構成例を示す図である。

【図５】介助装置の把持部の構成例を示す図である。

【図６】介助装置の把持部の構成例を図５とは別の方向
から示した図である。

【図７】介助装置の把持部の別な構成例を示す図であ
る。

【図８】介助装置のリンクの動作を説明するための図で
ある。

【図９】介助装置の負荷軽減の設定例を示す図である。

【図１０】介助装置の長従動リンク先端部のトルク制御
プロセス例を示すブロック図である。

【図１１】実施例の統括制御手段の構成例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１…歩行訓練機、２…歩行面装置、３…映像表示装置、
４…介助装置、４Ａ…リンク機構、４Ｂ…基部、４Ｃ…
回転機構、５…統括制御装置（５０…ＣＲＴ，５１…計
算機，５２…キーボード）、５ａ…ベルト制御手段、５
ｂ…映像処理手段、６…左足歩行装置、７…右足歩行装
置、８…環状ベルト、９…駆動手段、１０…ベルト速度
検出手段、１１…ベルト距離検出手段、１２…表示手
段、１４（１４Ａ，１４Ｂ）…回転駆動軸、１４Ｃ，１
４Ｄ…回転軸、１５…外部ケース、１６Ａ，１６Ｂ…指
示部、１７Ａ…横駆動リンク、１７Ｂ…縦駆動リンク、
１８…矩従動リンク、１９…長従動リンク、２０Ａ，２
０Ｂ，２０Ｃ…節、２１…支持部、２１Ａ…応力セン
サ、２２…把持部、２３…上半身拘束手段、２４…身体
取付手段、２５…接続手段、２６…ハンドル、３０…制
御要素、３１…歩行環境制御要素、３２…介助装置制御
要素、３３…データベース、３４…入出力手段、３５…
長従動リンク先端、４０…関数、Ｕ…被訓練者、Ｓ…介
助者。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被訓練者の歩道を成す歩道手段と、前記歩
   道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段とを備
   える歩行訓練装置において、 前記把持手段が、上半身の自由度を調整する上半身拘束
   調整手段を備えて構成されることを特徴とする歩行訓練
   装置。
2. 【請求項２】被訓練者の歩道を成す歩道手段と、前記歩
   道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段とを備
   える歩行訓練装置において、 前記把持手段が、被訓練者の身体を保持する身体保持手
   段と、上半身の自由度を調整可能に支持する上半身支持
   手段とを備えて構成されることを特徴とする歩行訓練装
   置。
3. 【請求項３】被訓練者の歩道を成す歩道手段と、前記歩
   道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段とを備
   える歩行訓練装置において、 前記把持手段が、被訓練者の身体を保持する身体保持手
   段と、上半身を支持する上半身支持手段と、前記身体保
   持手段と前記上半身支持手段との間に上半身拘束調整手
   段とを備えて構成されることを特徴とする歩行訓練装
   置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の歩行訓
   練装置において、前記把持手段の位置及び支持力を制御
   する制御手段とを備えて構成されることを特徴とする歩
   行訓練装置。
5. 【請求項５】被訓練者の歩道を成す歩道手段と、前記歩
   道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段とを備
   える歩行訓練装置において、 被訓練者の上半身を支持する上半身支持手段と、被訓練
   者の身体を保持する身体保持手段と、前記上半身支持手
   段と前記身体保持手段とを相対変位可能に接続する上半
   身拘束調整手段と、前記上半身支持手段の位置及び支持
   力を制御する制御手段とを備えて構成されることを特徴
   とする歩行訓練装置。
6. 【請求項６】請求項３又は５に記載の歩行訓練装置にお
   いて、前記上半身拘束調整手段が、前記上半身支持手段
   と前記身体保持手段との間隔を調整可能に接続するベル
   トであることを特徴とする歩行訓練装置。
7. 【請求項７】請求項２、３、５、６のいずれかに記載の
   歩行訓練装置において、前記身体保持手段が被訓練者の
   腰部を保持することを特徴とする歩行訓練装置。
8. 【請求項８】請求項２、３、５、６のいずれかに記載の
   歩行訓練装置において、前記身体保持手段が被訓練者の
   腰部及び股部を保持することを特徴とする歩行訓練装
   置。
9. 【請求項９】被訓練者の歩道を成す歩道手段と、前記歩
   道手段上にある被訓練者の身体を支える把持手段とを備
   える歩行訓練装置において、 被訓練者の脇の下に位置する上半身支持手段と、被訓練
   者の腰部及び股部を保持する身体保持手段と、張力調整
   機構を備えて前記上半身支持手段と前記身体保持手段と
   を被訓練者の左右の体側部で接続するベルトとを備えた
   把持手段と、 その回転機構部に角度センサ、角速度センサ及びトルク
   センサを備えたリンク機構と、 応力センサを内蔵して前記リンク機構の先端部に配置さ
   れ、前記上半身支持手段を支持する支持部と、 前記各センサの出力と予め入力された目標値に基づい
   て、前記リンク機構の先端部を前記目標値に追従させる
   制御部と、を備え、 被訓練者の回復状態に応じて、被訓練者の下半身に対す
   る上半身の支持具合を調整して、歩行訓練を行うように
   したことを特徴とする歩行訓練装置。