WO2020049886A1

WO2020049886A1 - 歩行補助システム

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Publication number: WO2020049886A1
Application number: PCT/JP2019/029101
Authority: WO
Inventors: 康人黒宮; 内多　実; 友也甘利; 光司大畑
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2020-03-12
Also published as: JP7015930B2; JPWO2020049886A1

Abstract

歩行補助装置使用中の使用者の運動特性が過剰に変化せず、かつ好適に運動を補助することができる歩行補助システムを提供する。歩行補助システム１は、使用者の下肢に歩行補助力を付与するためのモータ２を備えた歩行補助装置３と、歩行補助装置３の作動状態を検出するセンサ４と、歩行補助装置３を制御するための別体ユニット５とを備える。別体ユニットは、バッテリ７と、センサ４に信号ケーブル６を介して、及びモータ２に電力ケーブル８を介して、それぞれ接続され、センサ４の出力に基づき、モータ２に供給するべき駆動電流をバッテリ７からモータ２に供給する駆動制御装置９と、駆動制御装置９を操作するための操作盤１０とを有する。

Description

歩行補助システム

　本開示は、動力発生装置の動力を使用者の下肢に歩行補助力として付与する歩行補助システムに関する。

　下肢部の筋力低下者のための歩行補助や歩行リハビリテーション等のために、使用者（着用者）の下肢部、特に大腿部に動力発生装置の動力を歩行補助力（歩行アシスト力）として付与する歩行補助装置が公知となっている（例えば、特許文献１）。この種の歩行補助装置は、使用者の腰部に装着されて使用者の腰背部から左右の腰側部に延在する略Ｃ字形の腰部フレームと、バッテリと、腰部フレームの左右の腰側部に対応する部分に取り付けられた左右の動力発生装置と、動力発生装置が発生する動力を大腿部運動の補助力（歩行補助力）として大腿部に伝達する大腿部サポータとを含む。

　このような歩行補助装置の制御として、人間と装置との協調運動を実現する同調制御という制御方式が用いられている。この方式では、装着者の股関節（以下、単に関節という）の動作を、関節に装着された歩行補助装置の関節部の関節角度により検出する関節角度センサの出力に基づいて、装着者の左右の脚の動作の位相を推定する位相推定部が構成され、装着者の脚の屈曲・伸展動作の位相を入力振動とする位相振動子モデルに基づいて、歩行補助装置の関節部が同調制御されている（例えば、特許文献２）。

特開２０１１－１５６３４４号公報特許第５９３８１２４号公報

　しかしながら、歩行補助装置の質量や摩擦、慣性モーメントが使用者のものに対して相対的に大きくなればなるほど、歩行アシスト力に対し使用者の歩行力は相対的に小さくなり、使用者の歩行動作が相互作用に及ぼす影響が小さくなる。このように、関節部の動作に応じて相互作用力が変化する制御が行われると、装着者は歩行補助装置によって歩行を強制されているような感覚になり、違和感を覚える。また、動力発生装置は歩行補助装置の重量の大部分を占めるため、腰部フレームに内蔵された場合、特に、小柄な大人の使用者や子供の使用者においては、体重に対する歩行補助装置の重量の比率が大きくなる。特許文献１に記載の歩行補助装置は、腰部フレームにバッテリを内蔵する構成であり、バッテリの重量は大きいため使用者の負担が重い。そうすると使用者のオリジナルの歩行運動特性に変化が生ずる。従って、動力発生装置はできるだけ軽量化すべきである。ここで、腰部フレームが軽量化されることにより、より自然な使用者の上体を含むオリジナルの歩行姿勢の矯正が可能となる。一方、従来の歩行補助装置では、モニタリングされる下体の歩行姿勢とは別の動きをする上体の歩行姿勢のモニタリングには十分な手当てがされず、必ずしも好適に運動を補助できていなかった。

　本発明は、このような背景に鑑み、歩行補助装置使用中の使用者の運動特性が過剰に変化せず、かつ好適に運動を補助することができる歩行補助システムを提供することを課題とする。

　このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、歩行補助システム（１）であって、使用者の下肢に歩行補助力を付与するためのモータ（２）を備えた歩行補助装置（３）と、前記歩行補助装置の作動状態を検出するセンサ（４）と、前記歩行補助装置を制御するための別体ユニット（５）とを備え、前記別体ユニットが、バッテリ（７）と、前記センサに信号ケーブル（６）を介して、及び前記モータに電力ケーブル（８）を介して、それぞれ接続され、前記センサの出力に基づき、前記モータに供給するべき駆動電流を前記バッテリから前記モータに供給する駆動制御装置（９）と、前記駆動制御装置を操作するための操作盤（１０）とを有することを特徴とする。

　この構成によれば、バッテリが別体ユニットに保持されることによって使用者に保持される必要がなくなるため、その分だけ使用者が保持すべき歩行補助装置の重量は軽減される。そのため、歩行補助装置の装着前後で使用者の運動特性が過剰に変化せず、使用者のオリジナルの運動特性に沿った歩行アシストが可能となる。

　また、上記構成において、前記歩行補助装置が、前記使用者の腰部に装着され、前記使用者の腰背部から左右の腰側部に延在し、左右に前記モータが装着された腰部フレーム（１１）と、対応する前記モータの出力端に支持された基端（１２）及び対応する前記下肢に装着される遊端（１３）を備えた左右のスイングアーム（１４）とを有するとよい。

　この構成によれば、モータによって駆動される左右のスイングアームから使用者の下肢に歩行補助力が伝達されることによって、確実な歩行アシストが可能となる。

　また、上記構成において、前記別体ユニットが、前記歩行補助装置の作動状態を表示する表示部（１９）を更に有するとよい。

　この構成によれば、使用者から離れていてもオペレータが歩行補助装置の作動状態を別体ユニットの表示部で視認可能であり、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　また、上記構成において、前記別体ユニットが、オペレータが前記操作盤を操作し、前記表示部を視認するのに適する位置に、オペレータによって保持されるための装着部材（２０）を更に有するとよい。

　この構成によれば、オペレータは、装着部材を用いて別体ユニットを装着することによって操作盤を操作し易く、あるいは、表示部を視認し易くなり、また、手が自由になることによって追加の動作も可能となり、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　また、上記構成において、前記別体ユニットが、前記使用者の画像を撮影する撮影装置（２２）と、前記撮影装置の動作を制御すると共に、前記撮影装置が撮影した画像を前記表示部に表示する画像処理装置（２１）を更に有するとよい。

　この構成によれば、オペレータは、操作盤を操作するときも同じ別体ユニット上の表示部に表示される使用者の画像を見ながら操作可能となり、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　また、上記構成において、前記画像処理装置が前記画像を保存するように構成されているとよい。

　この構成によれば、撮影時から時間をおいて画像を表示し、観察可能である。あるいは、保存された画像をスローモーション処理等の画像処理によって、より正確に観察可能である。あるいは、画像に空間フィルタ処理や時間フィルタ処理を施し、使用者の歩行姿勢の特徴点を抽出可能である。

　また、上記構成において、前記画像処理装置が、前記駆動制御装置の作動状態及び又は前記センサの出力及び又は時刻に関連付けて前記画像を保存するように構成されているとよい。

　この構成によれば、画像は、駆動制御装置の作動状態に関連付けられ、例えば、モータの駆動電流と同時に使用者の姿勢とを観察可能となる。あるいは、画像は、センサの出力と関連付けられ、例えば、股関節の関節角度と使用者の上体姿勢とを同時に観察可能となる。あるいは、画像は、時刻に関連付けられ、例えば、時刻に関連付けられているモータの駆動電流と、時刻に関連付けられている股関節の関節角度とから、時刻を媒介にして、モータの駆動電流と、股関節の関節角度との相関を観察可能となる等、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　また、上記構成において、前記画像処理装置は、前記歩行補助装置の動作開始と同時に前記画像の撮影を開始すると共に、前記歩行補助装置の動作終了と同時に画像の撮影を終了するとよい。

　この構成によれば、歩行補助装置の動作開始から歩行補助装置の動作終了まで、すなわち歩行アシストの最初から最後まで、オペレータの追加操作を要することなく、表示部に使用者の歩行姿勢を表示可能であり、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　また、上記構成において、歩行補助システムが、前記信号ケーブル及び前記電力ケーブルのケーブル長を可変とするケーブル巻取部材（２４）を更に備えるとよい。

　この構成によれば、使用者と別体ユニットとの距離に応じ、ケーブル長を変更することが可能であり、いたずらに長いケーブルを使用者が引きずる必要がなくなり、より好適に運動を補助することができる。

　また、上記構成において、前記画像処理装置が、前記駆動電流の供給によって想定される前記歩行補助装置の作動状態の想定画像と前記駆動電流の供給に対応する時刻における前記使用者の画像とを、前記表示部に重畳表示するとよい。

　この構成によれば、駆動電流の決定にあたり要素とされたパラメータが想定どおりの歩行の動作をスイングアームとの協調によって実現していたかを検証することが可能となる。これにより、駆動電流の決定にあたり要素とされる動作パラメータの改善の機会を提供し、より確実に好適な運動の補助を可能にすることができる。

　また、上記構成において、前記画像の保存先は、クラウドサービスによって提供され、ネットワークを介してデータの蓄積を行うサーバー（２７）であり、前記クラウドサービスによって提供される前記サーバーに保存された前記画像を表示する表示装置（２６）を有する追加の別体ユニット（２５）を更に備えるとよい。

　この構成によれば、現場に遠隔にある観察者に使用者の歩行姿勢画像を提供することができる。例えば、同じ施設内の他の理学療養士にも使用者の歩行姿勢矯正の様子を観察可能とすることができる。あるいは、他の施設にいる医師にも使用者の歩行姿勢矯正の様子を観察可能とすることができる。あるいは、使用者の自宅にいる家族にも使用者の歩行姿勢矯正の様子を観察可能とし、在宅時の歩行姿勢との違いを観察する等、多彩な視点での観察を可能とし、より好適に運動を補助することができる。

　このように本発明によれば、歩行補助装置使用中の使用者の運動特性が過剰に変化せず、かつ好適に運動を補助することができる歩行補助システムを提供することができる。

実施形態に係る歩行補助システムの全体像を示す模式図図１に示す歩行補助システムの装着時の使用状態を示す模式図図１に示す歩行補助装置の斜視図図１に示す歩行補助装置の想定動作と実動作の対比を示す模式図

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

　まず、図１～４を参照して実施形態に係る歩行補助システム１について説明する。以下の説明では、歩行補助装置３の方向を図３に示す方向に基づいて説明する。歩行補助装置３は、略左右対称な構造を有しており、使用者Ｕに装着された状態で、その前後左右方向は使用者Ｕから見る前後左右一致する。

　図１に示されるように、歩行補助システム１は、使用者Ｕの下肢に歩行補助力を付与するための２つのモータ２を備えた歩行補助装置３と、歩行補助装置３の作動状態を検出する２つのセンサ４と、歩行補助装置３を制御するために、オペレータＯＰにより保持されるべき別体ユニット５とを備える。別体ユニット５は、バッテリ７と、信号ケーブル６を介してセンサ４に接続され、センサ４の出力に基づき、モータ２に供給するべき駆動電流をバッテリ７からモータ２に電力ケーブル８を介して供給する駆動制御装置９と、駆動制御装置９を操作するための操作盤１０とを有する。なお、別体ユニット５を保持するのは、オペレータＯＰに限定されず、例えば自律移動型ロボットや歩行器などの移動補助機器といった移動体でもよい。移動体は、移動体上に別体ユニット５が載置されることによって別体ユニット５を保持してもよいし、移動体それ自体が備える保持部によって別体ユニット５を保持してもよい。

　この構成によれば、バッテリ７は、使用者Ｕに装着される歩行補助装置３とは、別体とされる別体ユニット５に内蔵される。バッテリ７は重いので、バッテリ７が歩行補助装置３に一体に設けられる場合に比べ、歩行補助装置３の重量が大きく軽減されている。従って、歩行補助装置３を使用者Ｕが装着しても、使用中の使用者Ｕの運動特性が過剰に変化せず、使用者Ｕのオリジナルの運動特性に沿った歩行アシストが可能となる。

　図１～図３に示されるように、歩行補助装置３は、使用者Ｕの腰部に装着され、使用者Ｕの腰背部から左右の腰側部に延在し、左右にモータ２が装着された腰部フレーム１１と、各モータ２の出力端に支持された基端１２及び使用者Ｕの対応する下肢に装着される遊端１３を備えた左右のスイングアーム１４とを有する。別体ユニット５の出力端子からは、途中で分岐する信号ケーブル６及び電力ケーブル８が延びている。電力ケーブル８はモータ２に接続されている。モータ２のケーシング内へ延びる信号ケーブル６は、歩行補助装置３の状態モニタリングのためにセンサ４及びモータ２の制御回路部へ接続されている。別体ユニット５のバッテリ７の電力は、電力供給制御部においてインバータを介して電圧調整された後、電力ケーブル８を介してモータ２へ供給される。

　腰部フレーム１１は硬質樹脂や金属等の剛性素材と繊維等の柔軟素材とが組み合わせられて構成され、腰部フレーム１１に連結されたベルト１５によって使用者Ｕの腰部に装着される。腰部フレーム１１の前面（腰部の背面に対向する位置）には、柔軟素材により形成された腰部サポータ１６が取り付けられている。

　スイングアーム１４は、遊端１３に連結されている脚部サポータ１７とアーム部１８とを含む。脚部サポータ１７は剛性素材と柔軟素材とが組み合わせられて構成され、左右の大腿部に装着される。アーム部１８は硬質樹脂又は金属により形成され、大腿部に沿って下方に伸びており、モータ２の出力軸と脚部サポータ１７とを連結する。つまり、スイングアーム１４は、モータ２を介して腰部フレーム１１に連結されている。

　モータ２は、減速機構及びコンプライアンス機構のうち一方又は両方を内蔵している。モータ２は、図１に示される駆動制御装置９により所定の補助力τ（アシストトルク）を発揮するように制御された駆動電流を、電力ケーブル８を経由してバッテリ７から供給されることによりアーム部１８に動力を加える。アーム部１８に加えられた動力は、その遊端１３に連結された脚部サポータ１７を介して使用者Ｕの脚体に伝達される。

　この形態によれば、モータ２によって駆動されるスイングアーム１４から歩行補助力が使用者Ｕの下肢に伝達されることによって、確実に歩行アシストが可能となる。

　センサ４は使用者Ｕの腰部の横に配置されるアブソリュート型の角度センサにより構成され、左右のスイングアーム１４の腰部フレーム１１に対する角度（絶対角度）を検出することで、対応する脚体の股関節角度θＬ、θＲに応じた信号を出力する。センサ４から出力された股関節角度θＬ、θＲを表す信号は、駆動制御装置９に入力される。股関節角度θＬ、θＲは、図２に示されているように、使用者Ｕを矢状面の法線方向から見た場合に、基本前額面を表す直線線分と、大腿部を表す直線線分とがなす角度として定義される。股関節角度θＬ、θＲは、大腿部が基本前額面より屈曲側（前方）にある場合は正（＋）である一方、大腿部が基本前額面より伸展側（後方）にある場合は負（－）であると定義される。

　ここで、後述のように、駆動制御装置９によって算出される駆動力には、左右の股関節角度θＬ、θＲの差分が用いられる。従って、この差分角θが求められれば足りるので、歩行補助装置３に左右のセンサ４が設けられる代わりに、左右のスイングアーム１４の相対角度を検出する相対角度センサが腰部フレーム１１等に設けられてもよい。この場合、駆動制御装置９は、相対角度センサの出力（左右の脚体間の股関節部の差分角θ）を駆動力算出の入力として扱う。また、加速度センサ及びジャイロセンサを備えたＩＭＵが左右脚体の姿勢計測に用いられ、左右の脚体の矢状面に於ける鉛直線に対する角度の差分の和を、駆動制御装置９が差分角θとして扱ってもよい。

　駆動制御装置９は、別体ユニット５に収納されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニット（ＥＣＵ）により構成され、モータ２の動作、ひいては使用者Ｕに作用させる補助力τの演算処理を実行するように構成されている。駆動制御装置９が所定の演算処理を実行するように構成されているとは、駆動制御装置９を構成する演算処理装置（ＣＰＵ）が、記憶装置（メモリ）から必要なデータ及びアプリケーションソフトウェアを読み取り、当該ソフトウェアに従って当該所定の演算処理を実行するようにプログラムされていることを意味する。

　図１には別体ユニット５内の駆動制御装置９のＥＣＵを示す機能モジュールが合わせて示されている。ＥＣＵの同期制御モジュールは、左右のセンサ４から股関節角度θＬ、θＲを受信し、これら左右の股関節角度θＬ、θＲから左右の股関節角度θＬ、θＲの差分角θ（左右の脚体による股関節部の挟み角）を算出する。あるいは、同期制御モジュールは、差分角θを相対角度センサからダイレクトに受信してもよい。次に同期制御モジュールは、算出された差分角θに基づいて、差分角位相Φ及び歩行周波数ｆｒｅｑを算出する。いずれも周知の演算式によるもので足りる。次に、同期制御モジュールは差分角位相Φ及び歩行周波数ｆｒｅｑを用い、補助力τを与えるための位相振動子を用いた演算処理を実行する。駆動制御装置９は、このように装着者の歩行運動の振動数と位相とを入力とする位相振動子モデルに基づいて、歩行補助装置３の関節部の同調制御を可能とする。

　このように構成された歩行補助装置３は、腰部フレーム１１及びスイングアーム１４を介して、バッテリ７を電源とするモータ２の動力を歩行補助力として使用者Ｕに作用させることにより、当該使用者Ｕの歩行運動を補助する。すなわち、駆動制御装置９は、操作盤１０にて電源がオンにされて通電されると、左右のセンサ４の出力に基づいて決定した補助力τを発揮するようモータ２を駆動する。

　ここで重要な観測パラメータは、両脚体の股関節角度θＬ、θＲ、差分角θ、歩行周波数ｆｒｅｑ、振動子固有角振動数ω、補助力目標位相差βである。

　別体ユニット５は、歩行補助装置３の作動状態を表示する表示部１９を有している。従って、上記観測パラメータをオペレータＯＰは現場でＥＣＵのパラメータ表示モジュールによって表示でき、好適に使用者Ｕの歩行運動を補助することができる。

　ここで重要な操作パラメータは、振動子固有角振動数ω、目標歩行周波数、ローパスフィルタの設定、補助力目標位相差β及び又は補助力τの強弱を設定するための係数算定のためのゲインＧである。

　また別体ユニット５は、上記のようにオペレータＯＰによって操作される操作盤１０を有している。従って、ＥＣＵのパラメータ操作モジュールは、上記操作パラメータをオペレータＯＰが現場で操作可能とし、好適に使用者Ｕの歩行運動を補助することができる。

　振動子固有角振動数ωは、目標歩行周波数として予め設定される定数としてＥＣＵのパラメータ設定管理・データ管理モジュールで保持されてもよい。あるいは、振動子固有角振動数ωは、観測値である歩行周波数ｆｒｅｑにローパスフィルタを適用し、表示部１９に提案パラメータとして提案されたものを設定パラメータとする、可変に設定される値であってもよい。また、補助力目標位相差β、補助力τの強弱を設定するための係数算定のためのゲインＧは重要な制御パラメータである。

　操作パラメータは、振動子の目標固有振動数及び目標位相としてもよい。このように、オペレータＯＰは、左右の脚体に対する補助力τを決定するパラメータを操作盤１０から入力可能である。ここで、表示部１９がタッチパネルで構成され、操作盤１０はこのタッチパネルであってもよい。オペレータＯＰによって保持されるための装着部材２０によって別体ユニット５がオペレータＯＰに装着されれば、オペレータＯＰは前述の操作パラメータを操作盤１０の操作によって入力しつつ、駆動制御装置９の状態を表示する表示部１９を視認可能である。これは、操作の迅速性及び正確性に寄与する。

　操作盤１０にて電源がオンにされオペレーションが開始されると、駆動制御装置９内のＥＣＵは、同調制御機能を稼働し、上記パラメータに基づいて差分角位相Φに同期振動する位相振動子の振動子位相Φｃを求め、所定の演算処理を実行することで左右の脚体に対する補助力τを決定する。

　別体ユニット５は、使用者Ｕを撮影するための撮影装置としてのカメラ２２と、カメラ２２の動作を制御すると共に、カメラ２２が撮影した画像（動画を含む）を操作盤１０に並べて表示部１９に表示する画像処理装置２１を更に備えている。別体ユニット５の前面には、カメラ２２のレンズ２２ａが備えられており、画像処理装置２１はこのカメラ２２を用いて使用者Ｕを撮影可能である。従って、オペレータＯＰは、上記操作盤１０の操作を実行するにあたり、操作盤１０と並んで表示部１９に表示される使用者Ｕの画像を視認しながら操作を実行でき、目線の移動を回避することができる。これにより、オペレーションが迅速になり、正確度も増す。

　画像処理装置２１は、操作盤１０からの指示に基づいて、あるいは、同調制御稼働開始と同時に、撮影を開始し、操作盤１０からの指示に基づいて、あるいは、同調制御稼働終了と同時に、撮影を終了する。画像処理装置２１は、同調制御稼働中に、リアルタイムに表示部１９及び操作盤１０の少なくともいずれか一方に、カメラ２２が撮影した画像を表示可能である。これにより、オペレータＯＰは、操作盤１０を操作するときも同じ別体ユニット５上の表示部１９に表示される使用者Ｕの画像を見ながら操作可能となり、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　また、画像処理装置２１は画像を保存するように構成されている。これにより、撮影時から時間をおいて画像を表示して観察することや、保存された画像をスローモーション処理等の画像処理によって、より正確に観察することができる。あるいは、カメラ２２が撮影した画像の分析を行うこと、リアルタイム表示では処理が追いつかない、空間フィルタ処理、時間フィルタ処理等の時間を要する処理を行うことができ、使用者Ｕの歩行姿勢の特徴点を抽出することや、事後判定することができる。

　別体ユニット５が撮影した画像は、駆動制御装置９の作動状態及び又はセンサ４の出力及び又は時刻に関連付けられており、画像の有機的な再利用が可能である。関連付けは、操作パラメータを変化させた間の使用者Ｕの運動変化を確認したり、逆に使用者Ｕの運動異常が見られた場合に、センサ４出力を確認したりするのに利用される。画像に直接関連付けられていれば、例えばモータ２の電流値を直接確認することも可能である。また、ストレージ２３に保管されているログデータにモータ２の電流値が時刻に関連付けて保管されていれば、時刻を媒介に、関連する異常運動時の画像とモータ２の電流とを同時に表示部１９に表示することができ、時間をおいて因果関係を調査可能である。こうして、本実施形態の歩行補助システム１は、好適に運動を補助することに貢献する。

　本実施形態では、画像処理装置２１は、歩行補助装置３の動作開始と同時に画像の撮影を開始すると共に、歩行補助装置３の動作終了と同時に画像の撮影を終了する。従って、歩行アシストの最初から最後まで、オペレータＯＰの追加操作を要することなく、表示部１９に使用者Ｕの歩行姿勢を表示可能であり、より確実に、好適に運動を補助することができる。

　別体ユニット５は、ケーブルを巻き取るケーブル巻取部材２４を内蔵している。これにより、使用者ＵとＯＰオペレータとの距離に応じ、引き出されているケーブル長を変更することが可能であり、いたずらに長いケーブルを使用者Ｕが引きずる必要がなくなる。よって、より好適に運動を補助することができる。

　図４に示されるように、画像処理装置２１は、駆動制御装置９の同調制御稼働時に、駆動電流の供給によって想定される歩行補助装置３の作動状態の想定画像（ａ）と、駆動電流の供給に対応する時刻における使用者Ｕの運動時の実画像（ｂ）とを、時刻で関連付けし、（ｃ）に示されるように１つ画面フレームとして表示部１９に重畳表示する。２つの画像を１つの画面フレームに重畳表示するには、例えば、スイングアーム１４の基端１２が空間的な同一箇所として関連付けられればよい。

　ＥＣＵ同調制御モジュールは、振動子固有角振動数ω、目標歩行周波数、ローパスフィルタ設定、補助力目標位相差β及び又は補助力τの強弱を設定するための係数算定のためのゲインＧ等によって、モータ電流を定め、電力出力値を制御する。この場合に、ＥＣＵ同調制御モジュールが目標としている両脚の目標歩行周波数、位相及び振幅（ゲイン）から想定される両脚の運動変化をシミュレーションした映像と、これと時刻及びモータ電流変化の少なくともいずれか一方と関連付けられている使用者Ｕの運動時の実画像とを重畳表示する。

　図４（ｂ）において実線で描かれ、実画像として示されている実際の歩行運動時の画像は、カメラ２２によって撮影された画像から得られる。この画像と、図４（ａ）において想像線で描かれている、駆動電流の供給によって想定される歩行補助装置３の作動状態の想定画像とは、重なるのが理想であるが、実際には差異が観察される。重畳表示された図４（ｃ）に示されるように、実線の歩行補助装置３と、想像線の歩行補助装置３との間のずれを観察対象として、画像処理装置２１は、両画像の重畳表示によって視覚的な対比で両画像の差異を認識可能とする。あるいは、画像処理装置２１は、両画像の画像処理によって差異量を自動算出する。こうして、画像処理装置２１が想定された運動と実運動との対比を可能とすることから、振動子固有角振動数ω、目標歩行周波数、ローパスフィルタの設定、補助力目標位相差β及び又は補助力τの強弱を設定するための係数算定のためのゲインＧ等の検証を行うことが可能となる。このように、画像処理装置２１が駆動電流の決定にあたり要素とされる動作パラメータの改善の機会を提供することにより、より確実に好適な運動の補助が可能になる。

　図１に示されるように、本実施形態では、画像の保存先は、クラウドサービスによって提供され、ネットワークを介してデータの蓄積を行うサーバー２７である。また、歩行補助システム１は、クラウドサービスによって提供されるサーバー２７に保存された当該画像を表示する表示装置２６を有する追加の別体ユニット２５を更に備える。別体ユニット５は、ネットワークインターフェイスを備え、ＬＡＮを経由し、施設内の私設クラウドサービスあるいは施設外のクラウドサービスが提供するサーバー２７のストレージへ画像を保存する。従って、遠隔にある観察者に使用者Ｕの歩行姿勢画像を提供することができる。

　歩行補助システム１は、例えば、同じ施設内の他の建物にいる理学療法士にも使用者Ｕの歩行姿勢矯正の様子を観察可能とすることができる。あるいは、歩行補助システム１は、他の地域にいる医師にも使用者Ｕの歩行姿勢矯正の様子を観察可能とすることができる。あるいは、歩行補助システム１は、使用者Ｕの自宅にいる家族にも使用者Ｕの歩行姿勢矯正の様子を観察可能とし、在宅時の歩行姿勢との違いを観察可能とすることができる。これらの者のように現場にいない者は、別体ユニット５とは異なる追加の別体ユニット２５によって観察してもよいし、表示部１９を有し、別体ユニット５から縮退した構成及び機能を備える追加の別体ユニット２５によって観察してもよい。歩行補助システム１は、このように多様な人材によって、多彩な視点での観察を可能とし、より好適に運動を補助する機会を増やすことができる。

　また、画像処理装置２１によって表示部１９に重畳表示される画像を、クラウドサービスを介して技術サポートチームが観察すれば、適切な同調制御のパラメータ設定の改善機会が容易に得られ、より好適な歩行運動の補助が可能になる。

　以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例としてリハビリテーション用としての説明を行ったが、他にも広く適用することができる。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、制御方法など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更することができる。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１　　　　：歩行補助システム
２　　　　：モータ
３　　　　：歩行補助装置
４　　　　：センサ
５　　　　：別体ユニット
６　　　　：信号ケーブル
７　　　　：バッテリ
８　　　　：電力ケーブル
９　　　　：駆動制御装置
１０　　　：操作盤
１１　　　：腰部フレーム
１２　　　：基端
１３　　　：遊端
１４　　　：スイングアーム
１８　　　：アーム部
１９　　　：表示部
２０　　　：装着部材
２１　　　：画像処理装置
２２　　　：カメラ（撮影装置）
２４　　　：ケーブル巻取部材
２５　　　追加の別体ユニット
２６　　　表示装置
２７　　　サーバー

Claims

　歩行補助システムであって、
　使用者の下肢に歩行補助力を付与するためのモータを備えた歩行補助装置と、
　前記歩行補助装置の作動状態を検出するセンサと、
　前記歩行補助装置を制御するための別体ユニットとを備え、
　前記別体ユニットが、
　バッテリと、
　前記センサに信号ケーブルを介して、及び前記モータに電力ケーブルを介して、それぞれ接続され、前記センサの出力に基づき、前記モータに供給するべき駆動電流を前記バッテリから前記モータに供給する駆動制御装置と、
　前記駆動制御装置を操作するための操作盤とを有することを特徴とする歩行補助システム。
　前記歩行補助装置が、
　前記使用者の腰部に装着され、前記使用者の腰背部から左右の腰側部に延在し、左右に前記モータが装着された腰部フレームと、
　対応する前記モータの出力端に支持された基端及び対応する前記下肢に装着される遊端を備えた左右のスイングアームとを有することを特徴とする請求項１に記載の歩行補助システム。
　前記別体ユニットが、前記歩行補助装置の作動状態を表示する表示部を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歩行補助システム。
　前記別体ユニットが、オペレータが前記操作盤を操作し、前記表示部を視認するのに適する位置に、前記オペレータによって保持されるための装着部材を更に有することを特徴とする請求項３に記載の歩行補助システム。
　前記別体ユニットが、前記使用者を撮影する撮影装置と、前記撮影装置の動作を制御すると共に、前記撮影装置が撮影した前記使用者の画像を前記表示部に表示する画像処理装置を更に有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の歩行補助システム。
　前記画像処理装置が前記画像を保存するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の歩行補助システム。
　前記画像処理装置が、前記駆動制御装置の作動状態及び又は前記センサの出力及び又は時刻に関連付けて前記画像を保存するように構成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の歩行補助システム。
　前記画像処理装置は、前記歩行補助装置の動作開始と同時に前記撮影装置の撮影を開始すると共に、前記歩行補助装置の動作終了と同時に前記撮影装置の撮影を終了することを特徴とする請求項５～請求項７のいずれか１項に記載の歩行補助システム。
　前記信号ケーブル及び前記電力ケーブルのケーブル長を可変とするケーブル巻取部材を更に備えることを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の歩行補助システム。
　前記画像処理装置が、前記駆動電流の供給によって想定される前記歩行補助装置の作動状態の想定画像と前記駆動電流の供給に対応する時刻における前記使用者の前記画像とを、前記表示部に重畳表示することを特徴とする請求項７に記載の歩行補助システム。
　前記画像の保存先は、クラウドサービスによって提供され、ネットワークを介してデータの蓄積を行うサーバーであり、
　前記クラウドサービスによって提供される前記サーバーに保存された前記画像を表示する表示装置を有する追加の別体ユニットを更に備えることを特徴とする請求項６又は請求項１０に記載の歩行補助システム。