JPWO2012081107A1 - 歩行支援装置 - Google Patents

Abstract

転倒時の衝撃を緩和する安全装置を備えた歩行支援装置を提供する。歩行支援装置１００は、ユーザに装着される大腿リンク２０と下腿リンク３０、及び、モータ２６とコントローラ１２を備える。下腿リンク３０は大腿リンク２０に連結されている。コントローラ１２は、下腿リンク３０にトルクを加えるようにモータ２６を制御する。歩行支援装置はさらに、下腿リンク３０の膝屈曲方向の回転に対して抵抗力を発生し、下腿リンク３０の膝伸展方向の回転に対しては抵抗力を発生しない一方向ダンパ４０を備える。コントローラ１２は、膝伸展方向のトルクを下腿リンク３０に加えるようにモータ２６を制御している間は一方向ダンパ４０を係合し、膝屈曲方向のトルクを下腿リンク３０に加えるようにモータ２６を制御している間は一方向ダンパ４０を解放する。

Description

本発明は、ユーザの歩行動作を補助する歩行支援装置に関する。

ユーザの脚に装着され、ユーザの膝関節にトルクを加えて歩行動作を補助する歩行支援装置が研究されている。典型的な歩行支援装置は、ユーザの大腿と下腿に装着する大腿リンクと下腿リンク、及び、下腿リンクを揺動（回転）させるアクチュエータを備える。特許文献１にそのような歩行支援装置の一例が開示されている。そのような歩行支援装置の一つの適用先は、脚を動かすことが不自由なユーザのリハビリテーションのための装置である。それゆえ、歩行支援装置は、ユーザが転倒しそうになったときのために、何らかの安全策を有することが好ましい。特許文献１の歩行支援装置は、異常を検知したときのために、異常時モードを有する。その異常時モードでは、異常な歩行姿勢を立て直す運動を強制的に行わせる処理、或いは、アクチュエータの動力を遮断する処理が実行される。

特開２００６−６１４６０号公報

姿勢を立て直す運動を強制的に行わせることは、アクチュエータを駆動することになる。異常が発生しているときにアクチュエータを駆動するのは得策ではない。なぜなら、下腿リンクの能動的な動きがユーザによからぬ影響を与える虞があるからである。また、アクチュエータの動力を単に遮断するだけであると、体重を支えていたアクチュエータの動力が突然に消失し、転倒時にユーザに衝撃を与える虞がある。本明細書は、下腿リンクを能動的に駆動させずに、転倒時の衝撃を緩和する安全装置を備えた歩行支援装置を提供する。

本明細書が開示する新規な歩行支援装置は、ユーザの大腿に装着される大腿リンクと、ユーザの下腿に装着される下腿リンク、及び、アクチュエータとコントローラを備える。下腿リンクは大腿リンクに回転可能に連結されている。ユーザが歩行支援装置を装着したとき、大腿リンクに対する下腿リンクの回転軸線は、ユーザの膝関節の回転軸と概ね一致するように大腿リンクと下腿リンクは構成されている。アクチュエータは典型的にはモータであり、下腿リンクにトルクを加えることができる。コントローラは、下腿リンクの回転角が膝角度の予め定められた目標パターンに追従するようにアクチュエータを制御する。目標パターンは、歩行時の膝角度の経時的変化を表している。

この歩行支援装置はさらに、一方向ダンパを備える。一方向ダンパは、下腿リンクの膝屈曲方向の回転に対しては抵抗力を発生するが、下腿リンクの膝伸展方向の回転に対しては抵抗力を発生しないように構成されている。ここで、「抵抗力を発生しない」とはいっても、わずかな機械的抵抗（フリクションロス）等は許容することに留意されたい。コントローラは、一方向ダンパの下腿リンクへの係合と解放を切り換える。「係合」とは別言すれば、有効化することである。「解放」とは、別言すれば無効化することである。一方向ダンパが下腿リンクに係合すると、下腿リンクは、膝伸展方向には容易に回転するが、膝屈曲方向には回転し難くなる。一方向ダンパが下腿リンクから解放されると、下腿リンクはいずれの方向にも容易に回転する。コントローラは、膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間は一方向ダンパを係合し、膝屈曲方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間は一方向ダンパを解放する。

正常な歩行動作では、遊脚期間の前半では下腿は膝屈曲方向に回転し、遊脚期間の後半では下腿は膝伸展方向に回転する。コントローラは、そのような正常な歩行動作を実現すべく、遊脚期間の前半では膝屈曲方向のトルクを下腿リンクに加え、遊脚期間の後半では膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御する。この歩行支援装置は、遊脚期間において下腿が膝伸展方向に回転している間に何らかの異常が発生し、アクチュエータのパワーが低下した場合（あるいは遮断された場合）、脚を接地すると一方向ダンパのおかげで下腿リンクは膝屈曲方向にゆっくりと回転する。それゆえ、ユーザの体はゆっくり下がり、転倒時の衝撃が緩和される。

上記の歩行支援装置は、膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加えている間は一方向ダンパが係合され続ける。即ち、上記の歩行支援装置は、アクチュエータの動力が低下し（或いは遮断され）、脚が接地し、体重によって下腿リンクが膝屈曲方向に回転し始めると直ちにダンパが作動するという利点を有する。

上記の歩行支援装置のコントローラは、一方向ダンパを解放している場合であっても、なんらかの異常を検知した場合にはアクチュエータへの電力供給を遮断するとともに、一方向ダンパを係合することが好ましい。そのような歩行支援装置は、異常が検知されると体重と一方向ダンパによって下腿リンクが膝屈曲方向にゆっくりと回転し、転倒の衝撃が和らげられる。

また、上記の歩行支援装置は、下腿リンクの回転を禁止するロック機構を備えていることが好ましい。コントローラは、正常な状態（異常が発生してない状態）においては、下腿リンクを装着している脚が立脚期間の間はロック機構を係合し、下腿リンクを装着している脚が遊脚期間の間はロック機構を解放するように構成されているとよい。別言すると、コントローラは、下腿リンクを装着した脚が接地している間はロック機構を係合し、下腿リンクを装着した脚が遊脚の間はロック機構を解放するように構成されているとよい。体重をしっかり支えることが要求される立脚期間の間は下腿リンクをロックすることで、アクチュエータの動力なしに体重を支えることができ、省エネルギが図れる。他方、コントローラは、下腿リンクを装着している脚が遊脚期間の間は、ロック機構を解放するとともに、アクチュエータによって、歩行動作に合わせて下腿リンクを揺動（回転）させる。

歩行支援装置の模式的斜視図を示す。 一方向ダンパの断面図である。 一方向ダンパの構成を示すブロック図である。 第２実施例の歩行支援装置の制御シーケンスを説明する図である。

第１実施例の歩行支援装置１００の概略図を図１に示す。歩行支援装置１００は、主として、ユーザＵの右脚ＵＲに装着される脚装具１０と、脚装具１０を制御するコントローラ１２で構成される。本実施例では、ユーザＵは、左脚ＵＬは健康であるが右脚ＵＲを自由に動かすことができない患者であると仮定する。左脚ＵＬは健康であるので脚装具１０は右脚ＵＲだけに装着される。脚装具を装着している右脚ＵＲを以後、装着脚と呼ぶ場合がある。また、左脚ＵＬは健脚と呼ぶ場合がある。

歩行支援装置１００を説明する前に、座標系について説明する。図１に示すように、ユーザＵの前方にＸ軸を設定し、側方にＹ軸を設定し、鉛直上方にＺ軸を設定する。ロボットの技術分野では一般に、ロボット（人体）の前後方向に伸びている軸（Ｘ軸）をロール軸と称し、ロボット（人体）の側方に伸びている軸（Ｙ軸）をピッチ軸と称し、鉛直上方（Ｚ軸）に伸びている軸をヨー軸と称する。

脚装具１０の構造を説明する。脚装具１０は、大腿リンク２０、下腿リンク３０、及び、足リンク３６を備えている。大腿リンク２０はユーザの大腿に装着され、下腿リンク３０はユーザの下腿に装着され、足リンク３６はユーザの足に装着される。

大腿リンク２０と下腿リンク３０は、ユーザの右膝関節の両側で連結されている。詳しくは、大腿リンク２０と下腿リンク３０は、ユーザの膝関節と同軸に位置する一対の第１ジョイント２５で回転可能に相互に連結されている。外側の第１ジョイント２５には、モータ２６、角度センサ２７、及び、一方向ダンパ４０が内蔵されている。モータ２６は、下腿リンク３０にトルクを加え、下腿リンク３０を膝ピッチ軸回りに揺動（回転）させる。以下では、大腿リンク２０と下腿リンク３０がなす角度を膝角度と称する。角度センサ２７が計測する角度は、大腿リンク２０に対する下腿リンク３０の揺動角であるが、その角度は、ユーザの大腿と下腿がなす膝角度にも相当する。一方向ダンパ４０の構造は後に詳述する。

下腿リンク３０と足リンク３６は、ユーザの足首関節の両側に位置する第２ジョイント３４を介して連結されている。第２ジョイント３４はアクチュエータを備えておらず、足リンク３６は、ユーザＵの右足の揺動に応じて受動的に揺動する。足リンク３６の足底には、接地センサ３２が配置されている。接地センサ３２は、右脚ＵＲが接地しているか否かを検知する。

コントローラ１２は、ベルトでユーザＵの腰に取り付けられる。コントローラ１２は、小型のコンピュータとバッテリを内蔵しており、ケーブル１６を介して脚装具１０の各部へ電力を供給するとともに、脚装具１０の各部の動作を制御する。コントローラ１２は、角度センサ２７と接地センサ３２のセンサデータに基づいてモータ２６を制御する。モータ２６は、ユーザの歩行動作に応じて右脚の下腿が適切に揺動するように右膝関節にトルクを加える。例えばコントローラ１２は、右脚の離地を検知すると、下腿リンク３０の角度（膝角度）が予め定められた目標パターンに追従するようにモータ２６を制御する。通常、膝は、遊脚期の前半では屈曲方向に回転し、遊脚期の後半では伸展方向に回転する。目標パターンは、膝目標角度の時系列データを記述したものであり、遊脚期の前半では膝目標角度は膝屈曲方向に変化し、遊脚期の後半では膝目標角度は膝伸展方向に変化する。コントローラ１２は、角度センサ２７によって計測される実際の膝角度が目標パターンに追従するようにモータ２６を制御する。

一方向ダンパ４０の構造を説明する。図２は、一方向ダンパ４０の機械的構造を示す断面図であり、図３は一方向ダンパ４０のブロック図である。一方向ダンパ４０のケース５４は、下腿リンク３０に固定されており、一方向ダンパ４０の回転シャフト５５は大腿リンク２０に固定されている。図２、図３において、大腿リンク２０の時計回りの回転（下腿リンク３０の反時計回りの回転）が膝伸展方向の回転に相当し、大腿リンク２０の反時計回りの回転（下腿リンク３０の時計回りの回転）が膝屈曲方向の回転に相当する。

ケース５４の内部にはオイルが満たされたオイル空間４１が形成されている。オイル空間４１は、回転シャフト５５の外周に突設された仕切り５５ａによって、屈曲側オイル空間４１ａと伸展側オイル空間４１ｂに２分されている。図２に示すように、大腿リンク２０（下腿リンク３０）が膝屈曲方向に回転すると、仕切り５５ａは反時計回りに回転し、屈曲側オイル空間４１ａが狭くなり、伸展側オイル空間４１ｂが広くなる。逆に、大腿リンク２０（下腿リンク３０）が膝伸展方向に回転すると、仕切り５５ａは時計回りに回転し、伸展側オイル空間４１ｂが狭くなり、屈曲側オイル空間４１ａが広くなる。

屈曲側オイル空間４１ａと伸展側オイル空間４１ｂは３つの流路によって繋がっており、流路を通じたオイルの流れ易さで、一方向ダンパ４０の回転抵抗（即ち、下腿リンク３０の回転し易さ）が決まる。第１流路６１は、バイパスバルブ４６を介した通路である。第２流路６２は、チェックバルブ４４を介した通路である。第３流路６３は、オリフィス４３とオリフィス閉鎖バルブ５２を介した通路である。

第１流路６１は、単純に屈曲側オイル空間４１ａと伸展側オイル空間４１ｂを繋いだ流路であり、途中にバイパスバルブ４６が備えられている。バイパスバルブ４６を開くと、第１流路６１が開き、屈曲側オイル空間４１ａと伸展側オイル空間４１ｂが連通する。オイルは、第１流路６１を通じて、屈曲側オイル空間４１ａと伸展側オイル空間４１ｂの間を双方向に抵抗なく流れることができる。モータ２６がＯＦＦの場合、コントローラ１２はバイパスバルブ４６を開く。その結果、下腿リンク３０は膝屈曲方向と膝伸展方向のいずれの方向にも容易に回転することができる。バイパスバルブ４６を閉鎖すると、オイルは第１流路６１を流れることができなくなる。なお、バイパスバルブ４６は、第１流路６１に配置された筒であり、この筒が回転することによって、バルブ開口４６ａが開放と閉鎖の間で切り換えられる。

第２流路６２は、チェックバルブ４４を介した通路である。チェックバルブ４４は、チェックボール４４ａと、チェックボール４４ａを押すスプリング４４ｂで構成されている。スプリング４４ｂは、チェックボール４４ａを屈曲側オイル空間４１ａの側から伸展側オイル空間４１ｂへ向かって押している。チェックバルブ４４は、伸展側オイル空間４１ｂから屈曲側オイル空間４１ａに向かってはオイルを常に抵抗なく通す。逆にチェックバルブ４４は、屈曲側オイル空間４１ａから伸展側オイル空間４１ｂに向かってはオイルを通さない。

第３流路６３は、オリフィス４３とオリフィス閉鎖バルブ５２を介した通路である。オリフィス４３は、オイルの流路を狭めることが可能である。流路が狭められるほど、オイルが流れるには大きな流路抵抗が生じる。即ち、第３流路６３をオイルが通るとき、下腿リンク３０の回転は大きな抵抗を受ける。下腿リンク３０の回転抵抗（オリフィス４３の流路抵抗）は、オリフィス調整バルブ４２によって調整される。

オリフィス閉鎖バルブ５２が閉じると、第３流路６３が閉鎖される。なお、オリフィス閉鎖バルブ５２は、第２流路６２に配置された筒であり、この筒が回転することによって、バルブ開口５２ａが開放と閉鎖の間で切り換えられる。オリフィス閉鎖バルブ５２は、下腿リンク３０の回転角（膝角度）に連動して開閉される。図３の符号６８は、大腿リンク２０に固定されたカムレバーを模式的に表している。具体的な構造の図示は省略するが、大腿リンク２０に固定されたカムレバー６８は、下腿リンク３０に固定されたオリフィス閉鎖バルブ５２の開閉レバーに接触している。大腿リンク２０と下腿リンク３０との相対回転に応じてカムレバー６８がオリフィス閉鎖バルブ５２を開閉する。カムレバー６８の動作は、図３を参照して説明すると次のとおりである。大腿リンク２０と下腿リンク３０との相対回転に応じてカムレバー６８は、図３の上では左右に移動する。カムレバー６８が左に移動すると、オリフィス閉鎖バルブ５２が押し上げられ、バルブが閉じる。なお、次に述べるように、オリフィス開閉バルブ５２は、コントローラ１２からも制御され得る。

バイパスバルブ４６、オリフィス閉鎖バルブ５２、及び、オリフィス調整バルブ４２は、コントローラ１２によって制御される。コントローラ１２がバイパスバルブ４６を閉鎖し、オリフィス閉鎖バルブ５２を開くと、オイルは第２流路（チェックバルブ４４）を通じて、伸展側オイル空間４１ｂから屈曲側オイル空間４１ａへ向かってスムーズに流れる。他方、オイルは、第２流路（チェックバルブ４４）を通じては屈曲側オイル空間４１ａから伸展側オイル空間４１ｂへは流れることはできない。そのかわり、オイルは、第３流路６３（オリフィス４３）を通じて、屈曲側オイル空間４１ａから伸展側オイル空間４１ｂへゆっくり流れることはできる。即ち、コントローラ１２がバイパスバルブ４６を閉鎖し、オリフィス閉鎖バルブ５２を開くと、下腿リンク３０は、膝伸展方向へは自由に回転できるが、膝屈曲方向の回転に対しては抵抗を受ける（ただし、モータ２６が停止している場合）。コントローラ１２がバイパスバルブ４６を閉鎖し、オリフィス閉鎖バルブ５２を開くことが、「一方向ダンパの係合」に相当する。即ち、コントローラ１２が一方向ダンパ４０を係合すると、一方向ダンパ４０は、下腿リンク３０の膝屈曲方向への回転に対して抵抗力を発生し、下腿リンク３０の膝伸展方向の回転に対しては抵抗力を発しない。なお、回転抵抗力は、オリフィス調整バルブ４２によって調整可能である。オリフィス調整バルブ４２もコントローラ１２によって制御される。

コントローラ１２がバイパスバルブ４６を開放すると、オイルは双方向にスムーズに流れる。従って、下腿リンク３０は膝伸展方向と膝屈曲方向のいずれの方向にも抵抗なく回転することができる。バイパスバルブ４６を開放することが、「一方向ダンパの解放」に相当する。

コントローラ１２がオリフィス閉鎖バルブ５２を閉鎖するとともに、バイパスバルブ４６を閉鎖すると、オイルは第２流路６２を通じて屈曲側オイル空間４１ａから伸展側オイル空間４１ｂへ流れることはできるが、逆方向には流れることができない。即ち、このとき、下腿リンク３０は、その膝伸展方向の回転は許容されるが、膝屈曲方向への回転は禁止される。別言すれば、一方向ダンパ４０は、このとき、下腿リンク３０の膝伸展方向の回転は許容するが膝屈曲方向の回転は禁止する一方向クラッチの機能を果す。なお、図２の構造の一方向ダンパ４０は、膝屈曲方向の回転を禁止した際に耐えられる荷重は、５０Ｎｍである。また、屈曲側オイル空間４１ａ、伸展側オイル空間４１ｂに封入するオイルの圧力は１．５ＭＰａである。

コントローラ１２は、モータ２６を制御すると同時に、一方向ダンパ４０を制御する。ここで、「一方向ダンパを制御する」とは、一方向ダンパの係合と解放を所定のタイミングで切り換えることを意味する。具体的には、コントローラ１２は、膝伸展方向のトルクを下腿リンク３０に加えるようにモータ２６を制御している間は一方向ダンパ４０を係合する。またコントローラ１２は、膝屈曲方向のトルクを下腿リンク３０に加えるようにモータ２６を制御している間は一方向ダンパ４０を解放する。一方向ダンパ４０を係合している間に、何らかの理由でモータ２６への電力供給が遮断された場合、脚装具１０は体重を支えきれず、下腿リンク３０が膝屈曲方向へ回転しようとする。このとき、一方向ダンパ４０が作動し、下腿リンク３０はゆっくりと膝屈曲方向に回転する。即ち、ユーザの体はゆっくりと降下する。従って、転倒の際の衝撃が緩和される。

他方、モータ２６が膝屈曲方向のトルクを加えている間は、一方向ダンパ４０は解放されている。モータ２６は一方向ダンパ４０の抵抗を受けない。

前述したように、一方向ダンパ４０は、下腿リンク３０の膝伸展方向の回転を許容するとともに、膝屈曲方向の回転だけを禁止することもできる。コントローラ１２は、歩行時の各フェイズに応じて一方向ダンパ４０を細かく制御する。次に、コントローラ１２による、歩行動作の各タイミングに応じた一方向ダンパの詳しい制御シーケンスを説明する。説明の前に、本実施例における膝角度の定義について説明する。本実施例では、膝が伸びたとき、即ち、大腿と下腿がほぼ一直線に並んだときを膝角度＝ゼロと定義し、膝屈曲方向を、膝角度のプラス方向と定義する。例えば、大腿と下腿が直角をなしたときが膝角度＝９０度である。

コントローラ１２による一方向ダンパ４０の制御シーケンスについて説明する。装着脚が着地すると、即ち、膝角度がゼロに達したとき、コントローラ１２は、バイパスバルブ４６を閉じるとともに、オリフィス閉鎖バルブ５２を閉じる。そうすると、下腿リンク３０は膝伸展方向の回転は許容されるが膝屈曲方向の回転は禁止される。コントローラ１２は、装着脚が立脚期間の間は、下腿リンク３０の膝伸展方向の回転は許容し、膝屈曲方向の回転は禁止する。装着脚が離地すると、コントローラ１２は、バイパスバルブ４６を開く。即ち、コントローラ１２は、下腿リンク３０を膝伸展方向と膝屈曲方向いずれの方向にも自由回転可能とする。ただし、コントローラ１２は、膝屈曲方向のトルクを下腿リンク３０に加えるので、事実上は、下腿リンク３０は膝伸展方向に回転することはできない。なお、このときコントローラ１２は、オリフィス閉鎖バルブ５２を開く。

装着脚が接地したとき、コントローラ１２は、バイパスバルブ４６を閉じるとともに、オリフィス閉鎖バルブ５２を開く。即ち、コントローラ１２は、一方向ダンパ４０を係合する。このとき、下腿リンク３０は、膝伸展方向には自由回転可能であるが、膝屈曲方向の回転に対して抵抗を受ける。

次に、なんらかの異常が発生したときのコントローラ１２による一方向ダンパ４０の制御について説明する。コントローラ１２は、なんらかの異常を検知した場合は、モータ２６への電力供給を遮断するとともに、バイパスバルブ４６を閉じ、オリフィス閉鎖バルブ５２を開く。即ち、コントローラ１２は、なんらかの異常を検知した場合は、モータ２６への電力供給を遮断するとともに、一方向ダンパ４０を係合する。このような動作により、下腿リンク３０はユーザの体重によりゆっくりと膝屈曲方向に回転する。即ち、このとき歩行支援装置１００は、ユーザの腰位置をゆっくり下げるように機能する。

次に、第２実施例の歩行支援装置を説明する。第１実施例の歩行支援装置１００は、別の表現をすれば、下腿リンク３０の自由な回転を許容するモードと、下腿リンク３０の一方向（膝屈曲方向）の回転に対してのみ抵抗を加える（逆方向の回転は自由に許容する）モードと、下腿リンク３０の一方向（膝屈曲方向）の回転のみを禁止する（逆方向の回転は自由に許容する）モードを切り替えることができた。以下では、下腿リンク３０の双方向の自由な回転を許容するモードをフリーモードと称し、下腿リンク３０の一方向の回転に対してだけ抵抗を加えるモードをダンパモードと称し、下腿リンク３０の一方向の回転だけを禁止するモードをロックモードと称する。第２実施例の歩行支援装置は、第１実施例の一方向ダンパをもう一つ備える。第１実施例の一方向ダンパを第１ダンパと称し、付加した一方向ダンパを第２ダンパと称する。第２ダンパは、第１ダンパとは逆の回転方向を制限する。第１ダンパと第２ダンパは夫々独立に制御される。即ち、第２実施例の歩行支援装置は、下腿リンク３０の膝屈曲方向の回転に対して、フリーモード、ダンパモード、及び、ロックモードを切り換え可能（設定可能）であるとであるとともに、下腿リンク３０の膝伸展方向の回転に対してもフリーモードとダンパモードとロックモードを切り換え可能（設定可能）である。

図４に、歩行の各タイミングと、第１、第２一方向ダンパの制御シーケンスの関係を示す。人の簡易図において黒く塗りつぶしてある脚が装着脚を示している。人の簡易図の（ａ）から（ｇ）が、装着脚の遊脚期における脚の形態を示しており、（ｈ）から（ｍ）が装着脚の立脚期における脚の形態を示している。遊脚期はさらに、下腿が膝屈曲方向に揺動する屈曲期（（ａ）から（ｃ））と、下腿が膝進展方向に揺動する伸展期（（ｄ）から（ｇ））に分けられる。

図４下側の、「伸展方向」と記されている行が、第２一方向ダンパの制御モードを示しており、「屈曲方向」と記されている行が、第１一方向ダンパの制御モードを示している。遊脚期の屈曲期においては、歩行支援装置は、第１一方向ダンパをフリーモードに設定する。第２一方向ダンパはいずれのモードであってもよい。遊脚期の伸展期においては、歩行支援装置は、第１一方向ダンパをダンパモードに設定し、第２一方向ダンパをフリーモードに設定する。立脚期においては、歩行支援装置は、第１一方向ダンパをロックモードに設定する。第２一方向ダンパはいずれのモードであってもよい。なお、歩行支援装置は、遊脚期の屈曲期では、膝屈曲方向のトルクを下腿リンクに加え、伸展期では膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加える。

上記の制御シーケンスの変形例を説明する。歩行支援装置は、遊脚期の屈曲期に装着脚の接地を検知したとき、一方向ダンパを制御し、屈曲方向の抵抗を増加させる。屈曲期は通常は接地することはないから、屈曲期における接地は、不測の事態である可能性が高い。そのような状況においては、屈曲方向の抵抗を増加させることで、転倒時の衝撃を和らげることができる。この変形例は、次のように表現することができる。歩行支援装置は、下腿リンクの膝屈曲方向の回転に対して抵抗力を発生し、下腿リンクの膝伸展方向の回転に対しては抵抗力を発生しない一方向ダンパを備える。コントローラは、膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間は一方向ダンパを係合し、膝屈曲方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間は一方向ダンパを解放する。さらにコントローラは、下腿リンクを装着した脚が遊脚期であって下腿を膝屈曲方向に揺動している間に脚の接地を検知した場合、一方向ダンパの回転抵抗力を、「膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間」における回転抵抗力よりも大きい値に設定する。

歩行支援装置は、図４の制御シーケンスにおいて、装着脚の遊脚期の伸展期の第２一方向ダンパ（下腿リンクの膝伸展方向の回転を制限するダンパ）を、フリーモードに換えてダンパモードに設定することも好適である。

歩行支援装置は、装着脚の遊脚期の伸展期において、なんらかの異常を検知した場合、第１一方向ダンパ（下腿リンクの膝屈曲方向の回転を制限するダンパ）をロックモードに切り換えることも好適である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：脚装具
１２：コントローラ
２０：大腿リンク
２５、３４：ジョイント
２６：モータ
２７：角度センサ
３０：下腿リンク
３２：接地センサ
３６：足リンク
４０：一方向ダンパ
４１：オイル空間
４１ａ：屈曲側オイル空間
４１ｂ：伸展側オイル空間
４２：オリフィス調整バルブ
４３：オリフィス
４４：チェックバルブ
４４ａ：チェックボール
４４ｂ：スプリング
４６：バイパスバルブ
４６ａ：バルブ開口
５２：オリフィス閉鎖バルブ
５２ａ：バルブ開口
５４：ケース
５５：回転シャフト
６１、６２、６３：流路
１００：歩行支援装置

Claims (3)

1. ユーザの大腿に装着される大腿リンクと、
   大腿リンクに回転可能に連結されており、ユーザの下腿に装着される下腿リンクと、
   下腿リンクにトルクを加えるアクチュエータと、
   下腿リンクの膝屈曲方向の回転に対して抵抗力を発生し、下腿リンクの膝伸展方向の回転に対しては抵抗力を発生しない一方向ダンパと、
   アクチュエータを制御するとともに、一方向ダンパの下腿リンクへの係合と解放を切り換えるコントローラと、
   を備えており、コントローラは、
   膝伸展方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間は一方向ダンパを係合し、膝屈曲方向のトルクを下腿リンクに加えるようにアクチュエータを制御している間は一方向ダンパを解放することを特徴とする歩行支援装置。
2. コントローラはさらに、異常を検知した場合にはアクチュエータへの電力供給を遮断するとともに、一方向ダンパを係合することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
3. 下腿リンクの回転を禁止するロック機構をさらに備えており、
   コントローラは、下腿リンクを装着している脚が立脚期間の間はロック機構を係合し、下腿リンクを装着している脚が遊脚期間の間はロック機構を解放することを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行支援装置。

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