JPS59115035A - 動力装具の姿勢制御装置 - Google Patents
動力装具の姿勢制御装置Info
- Publication number
- JPS59115035A JPS59115035A JP57224000A JP22400082A JPS59115035A JP S59115035 A JPS59115035 A JP S59115035A JP 57224000 A JP57224000 A JP 57224000A JP 22400082 A JP22400082 A JP 22400082A JP S59115035 A JPS59115035 A JP S59115035A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angle
- power
- posture control
- actuator
- control apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Numerical Control (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、動力装具の姿勢制御装置に関するものであ
り、もう少し詳しくいうと、下肢麻卑身体障害者の立位
を保ち、かつ外部から動力を付与することにより歩行を
可能ならしめる動力装具の姿勢制御装置に関するもので
ある。
り、もう少し詳しくいうと、下肢麻卑身体障害者の立位
を保ち、かつ外部から動力を付与することにより歩行を
可能ならしめる動力装具の姿勢制御装置に関するもので
ある。
従来、この種の装具は、下肢麻卑患者の上体と下肢を真
直ぐに維持するためのもので、杖や支えにすがって身障
者が自分の力で歩行を行うものである。また、従来、動
力装具と称するものに、たとえばベオグラード大学のＭ
、Ｖｕｋｏｂｒａｔｏｖｉｃ のものがあるが、これ
はリハビリテーションを目的としたもので、患者に動力
を与えることにより二足歩行を可能ならしめるためのも
のではない。したがって動力装具の二足歩行制御装置と
１−ては、この発明に近いものはないが、ロボットの二
足歩行制御は従来もいろいろ研究されているので、その
−例について説明する。
直ぐに維持するためのもので、杖や支えにすがって身障
者が自分の力で歩行を行うものである。また、従来、動
力装具と称するものに、たとえばベオグラード大学のＭ
、Ｖｕｋｏｂｒａｔｏｖｉｃ のものがあるが、これ
はリハビリテーションを目的としたもので、患者に動力
を与えることにより二足歩行を可能ならしめるためのも
のではない。したがって動力装具の二足歩行制御装置と
１−ては、この発明に近いものはないが、ロボットの二
足歩行制御は従来もいろいろ研究されているので、その
−例について説明する。
第７図は二足歩行制御システムのプラントとし度を示し
、Ｔ１１Ｔ２１Ｔ３１Ｔ４１Ｔ５およびＴ６はそれぞれ
のリンクの接点に作用するトルクを示す。
、Ｔ１１Ｔ２１Ｔ３１Ｔ４１Ｔ５およびＴ６はそれぞれ
のリンクの接点に作用するトルクを示す。
関節の角度をコマンド信号に従って制御することにより
、二足歩行を実現しようとするのは、こうｌ−だ研究に
共通しているが、そのためには各関節の鉛直面に相対的
な角度を知らねばならず、そのために従来の二足歩行シ
ステムはすべて接地脚の角度を鉛直面に対する基準角度
として用いていた。
、二足歩行を実現しようとするのは、こうｌ−だ研究に
共通しているが、そのためには各関節の鉛直面に相対的
な角度を知らねばならず、そのために従来の二足歩行シ
ステムはすべて接地脚の角度を鉛直面に対する基準角度
として用いていた。
すなわち第１図において、足を床に平行に″接地すれば
、接地脚の角度θｌは足に取付けた角度計から知ること
ができる。本来角度計は各関節間の相対角度差を計るも
のであるから、θｌと各関節に増成けた角度計から計っ
た相対角度差から順次θ２゜θ３．θ４．θ５ を求め
ることができ、これらを用いて、第２図のような制御系
を組むことができる。第２図において、θＲ１，θＲ２
，θＲ３，θＲ４およびθＲ５はコマンドとして与える
各リンクの角度信号、△θ１．△θ２゜、色θ３．△θ
４およびΔθ５は偏差信号である。これらの信号は、信
号を適当に演算処理した後アクチュエータに印加し、ト
ルクを発生させる演算処理回路およびアクチュエ〜りで
なるブロックよに入力される。また、Ｔ１〜Ｔ５はアク
チュエータの出力として得られる各関節の駆動トルクで
、プラントおよび角度計でなるブロック乙に印加される
。これによりプラントである人間リンクモデルが駆動さ
れる。プラントの出力として検出されるのは前記したよ
うにθｌおよび各関節間の角度差θ２−θｌ、θ３−θ
２．・・・であるから、これらを処理してθｌ、〜θ５
それぞれの値を求め、これをフィードバックすることに
より二足歩行制御を行う。
、接地脚の角度θｌは足に取付けた角度計から知ること
ができる。本来角度計は各関節間の相対角度差を計るも
のであるから、θｌと各関節に増成けた角度計から計っ
た相対角度差から順次θ２゜θ３．θ４．θ５ を求め
ることができ、これらを用いて、第２図のような制御系
を組むことができる。第２図において、θＲ１，θＲ２
，θＲ３，θＲ４およびθＲ５はコマンドとして与える
各リンクの角度信号、△θ１．△θ２゜、色θ３．△θ
４およびΔθ５は偏差信号である。これらの信号は、信
号を適当に演算処理した後アクチュエータに印加し、ト
ルクを発生させる演算処理回路およびアクチュエ〜りで
なるブロックよに入力される。また、Ｔ１〜Ｔ５はアク
チュエータの出力として得られる各関節の駆動トルクで
、プラントおよび角度計でなるブロック乙に印加される
。これによりプラントである人間リンクモデルが駆動さ
れる。プラントの出力として検出されるのは前記したよ
うにθｌおよび各関節間の角度差θ２−θｌ、θ３−θ
２．・・・であるから、これらを処理してθｌ、〜θ５
それぞれの値を求め、これをフィードバックすることに
より二足歩行制御を行う。
以上のように従来の装置においては、接地脚から角度基
準情報を得るように構成されているため、（ａ）床に凹
凸があり足裏が正しく平行に接地しンよい場合や、坂道
などの場合、正しい角度基準情報が得られない、（ｂ）
左脚接地の場合と右脚接地の場合で制御系を切換えなけ
ればならない等の欠点があった。
）この発明は、上記のよう
な従来のものの欠点を除去するためになされたもので、
ジャイロを用いて常に鉛直面からの正しい角度基準を得
て、制御系の切換えのような複雑な処理を行わず、平担
でない道路、坂道においても正しく制御の行える動力装
具の姿勢制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
準情報を得るように構成されているため、（ａ）床に凹
凸があり足裏が正しく平行に接地しンよい場合や、坂道
などの場合、正しい角度基準情報が得られない、（ｂ）
左脚接地の場合と右脚接地の場合で制御系を切換えなけ
ればならない等の欠点があった。
）この発明は、上記のよう
な従来のものの欠点を除去するためになされたもので、
ジャイロを用いて常に鉛直面からの正しい角度基準を得
て、制御系の切換えのような複雑な処理を行わず、平担
でない道路、坂道においても正しく制御の行える動力装
具の姿勢制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。第
３図（ａ＞ 、 ｆｂ）において、各関節に油圧アクチ
ュエータ７が装着され、これに制御回路および油圧モー
タ部分ｇが接続されている。デは油圧タンクである。制
御系は第１図のように構成されており、従来の第２図の
ものとあまり違いはないが、従来のプラント十角度計６
のジャイロが加わったブロックＸａが相違する。ジャイ
ロを上体に搭載し７た場合、後述するように第１図にお
ける上体の角度θ３を検出できるので、これを鉛直面に
対する角度基準として用い、第ｑ図に示す制御系を組む
ことによりθ１．〜θ５ を鼾算し、従来のものと同様
の制御を行うことができる。
３図（ａ＞ 、 ｆｂ）において、各関節に油圧アクチ
ュエータ７が装着され、これに制御回路および油圧モー
タ部分ｇが接続されている。デは油圧タンクである。制
御系は第１図のように構成されており、従来の第２図の
ものとあまり違いはないが、従来のプラント十角度計６
のジャイロが加わったブロックＸａが相違する。ジャイ
ロを上体に搭載し７た場合、後述するように第１図にお
ける上体の角度θ３を検出できるので、これを鉛直面に
対する角度基準として用い、第ｑ図に示す制御系を組む
ことによりθ１．〜θ５ を鼾算し、従来のものと同様
の制御を行うことができる。
簡単に鉛直面からの角度を検出するジャイロとしては第
Ｓ図に示す機構が考えられる。図において、ジャイロの
ロータｌθを軸支する回転軸／／が内支持枠／、２に支
持されており、この内支持枠／２は上体に固定された外
支持枠／３に支持軸／グを介して支持されている。内支
持枠／、２と外支持枠ｌＪ間には弱いバネ１５が張設さ
れている。
Ｓ図に示す機構が考えられる。図において、ジャイロの
ロータｌθを軸支する回転軸／／が内支持枠／、２に支
持されており、この内支持枠／２は上体に固定された外
支持枠／３に支持軸／グを介して支持されている。内支
持枠／、２と外支持枠ｌＪ間には弱いバネ１５が張設さ
れている。
以上の構成により、歩行運動中、上体の角度はほぼ歩行
とともに周期的に変化するが、これを時間的に平均すれ
ば、はぼ鉛直になると考えられる。
とともに周期的に変化するが、これを時間的に平均すれ
ば、はぼ鉛直になると考えられる。
枠１３とを弱いバネｌＳ（場合によってはダンパなつけ
てもよい）でつなぎ、ジャイロに弱い復元モーメントを
与えるようにしておけは、ジャイロの姿勢角はほぼ外支
持枠／３の平均的な姿勢角、すなわち鉛直状態を保つこ
ととなり、これを鉛直の基準として用いることができる
。したがって一時的な上体の姿勢角θ３は支持軸／４／
の回転角を検出するかまたはバネｌＳのバネ力を測定す
ることにより知ることかできる。ジャイロ姿勢角のアッ
プゲート（たとえば寝ている状態から起きた場合などに
必要）は一定時間直立状態を保つことによって行うこと
ρ・できる。
てもよい）でつなぎ、ジャイロに弱い復元モーメントを
与えるようにしておけは、ジャイロの姿勢角はほぼ外支
持枠／３の平均的な姿勢角、すなわち鉛直状態を保つこ
ととなり、これを鉛直の基準として用いることができる
。したがって一時的な上体の姿勢角θ３は支持軸／４／
の回転角を検出するかまたはバネｌＳのバネ力を測定す
ることにより知ることかできる。ジャイロ姿勢角のアッ
プゲート（たとえば寝ている状態から起きた場合などに
必要）は一定時間直立状態を保つことによって行うこと
ρ・できる。
以上は、この発明を動力装具の制御に使用した場合につ
き説明を行ったが、これはロボット等の二足歩行システ
ム一般に適用することができる。
き説明を行ったが、これはロボット等の二足歩行システ
ム一般に適用することができる。
以上のようにこの発明によれば、角度基準として、接地
脚の接地面からの角度情報を用いず、ジャイロを用いて
上体の鉛直面からの角度を検出するよう構成したので、
接地脚の切換わりに伴う、制御系の切換えなどの複雑な
処理を行わず、かつ、した人間リンクモデルの構成概念
図、第２図は接地脚の接地面からの角度情報を用いた従
来のものの制御ブロック図、第３図はこの発明の一実施
例の動力装具の概要配置図であり（ａ）は前方斜視図、
（ｂ）は後方斜視図、第７図は同じく制御ブロック図、
第５図は同じくジャイロの慨略措成斜視図である。
脚の接地面からの角度情報を用いず、ジャイロを用いて
上体の鉛直面からの角度を検出するよう構成したので、
接地脚の切換わりに伴う、制御系の切換えなどの複雑な
処理を行わず、かつ、した人間リンクモデルの構成概念
図、第２図は接地脚の接地面からの角度情報を用いた従
来のものの制御ブロック図、第３図はこの発明の一実施
例の動力装具の概要配置図であり（ａ）は前方斜視図、
（ｂ）は後方斜視図、第７図は同じく制御ブロック図、
第５図は同じくジャイロの慨略措成斜視図である。
５・・演算処理回路およびアクチュエータ、６ａ・・プ
ラント、角度計およびジャイロ、７・・油圧アクチュエ
ータ、ｇ・・制御回路及び油出モタ部分、り・・油圧タ
ンク、／θ・・口〜夕、／／・・回転軸、７．２・・内
支持枠、／３・・外支持枠、／り・・支持軸、／Ｓ・・
バネ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
ラント、角度計およびジャイロ、７・・油圧アクチュエ
ータ、ｇ・・制御回路及び油出モタ部分、り・・油圧タ
ンク、／θ・・口〜夕、／／・・回転軸、７．２・・内
支持枠、／３・・外支持枠、／り・・支持軸、／Ｓ・・
バネ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
特許出願人 工業技術院長 石板酸−
焔１図
焔５図
−Ｎ Ｉｌｌ ｅ Ｉ／Ｉ■ ■
■ ■ ｎ ■ ■ ■ Ｏ■
■ ■ ｎ ■ ■ ■ Ｏ■
Claims (1)
- 大腿、下腿、足首などに取付けられるアクチュエータと
、このアクチュエータに動力を付与する手段を備えた動
力装具の姿勢制御装置において、リンクを形成する各関
節の相対角度を検出するため各関節にそれぞれ取付けら
れるべき角度計と、′信号との偏差信号から前記アクチ
ュエータに与える動力を演算する演算処理回路を備えて
なることを特徴とする動力装具の姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57224000A JPS59115035A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 動力装具の姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57224000A JPS59115035A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 動力装具の姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59115035A true JPS59115035A (ja) | 1984-07-03 |
| JPS6154417B2 JPS6154417B2 (ja) | 1986-11-21 |
Family
ID=16807014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57224000A Granted JPS59115035A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 動力装具の姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59115035A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227377A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | 株式会社井上ジャパックス研究所 | ロボツト装置 |
| JPH0372370U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-22 | ||
| WO2003067097A1 (fr) * | 2002-02-07 | 2003-08-14 | Hitachi Medical Corporation | Verin hydraulique et son procede de fabrication |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000107213A (ja) * | 1998-10-07 | 2000-04-18 | Shigeki Toyama | 超音波モータを用いた関節補助器 |
-
1982
- 1982-12-22 JP JP57224000A patent/JPS59115035A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227377A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | 株式会社井上ジャパックス研究所 | ロボツト装置 |
| JPH0372370U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-22 | ||
| WO2003067097A1 (fr) * | 2002-02-07 | 2003-08-14 | Hitachi Medical Corporation | Verin hydraulique et son procede de fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6154417B2 (ja) | 1986-11-21 |
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