CN109223428B - 辅助装置以及辅助方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及辅助装置及辅助方法。辅助装置(100)具备将装戴于用户的上半身的上半身带(111)与装戴于所述用户的左膝的第1膝带(112a)以及装戴于所述用户的右膝的第2膝带(112b)连接的线(110)、和马达(114)。在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达(114)在左腿处于悬空腿期并且右腿处于站立腿期时,使第2线(110a2)、第3线(110a3)、第6线(110a6)和第7线(110a7)分别在相同的时刻产生第1阈值以上的张力。在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达(114)在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,使所述第2线(110a2)、所述第3线(110a3)、所述第6线(110a6)和所述第7线(110a7)分别在相同的时刻产生所述第1阈值以上的张力。
Description
技术领域
本公开涉及对装戴者的步行进行支援的辅助装置以及辅助方法。
背景技术
专利文献1中公开了考虑途经地点来决定从当前所在地到目的地的路径并沿该路径进行引导的步行者引导装置。另外,专利文献2中公开了具备具有作动部件的致动器的柔性外骨骼套装(soft exosuit)。通过致动器的动作,产生绕装戴柔性外骨骼套装的用户的关节的力矩,辅助用户的动作。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2009-229205号公报
专利文献2:日本特表2016-528940号公报
发明内容
专利文献1所公开的现有技术通过显示部所显示的显示画面等来引导用户。由此,用户边走边看着显示画面,因而有可能会专注于观看显示画面而导致对外部环境的注意力变得分散。另外,专利文献2所公开的现有技术通过使用致动器来移动作动部件,从而辅助用户的动作,但没有进行对用户步行的方向等的引导。
于是,本公开提供对用户的动作给予辅助力以使其向作为目标的方向行进的辅助装置以及辅助方法。
本公开的非限定性的例示性的一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带(belt),装戴于用户的上半身;第1膝带,装戴于所述用户的左膝;第2膝带,装戴于所述用户的右膝;第1线(wire),在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;以及马达,所述第1线和所述第4线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线和所述第3线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第5线和所述第8线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第6线和所述第7线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述用户的左腿处于悬空腿期并且所述用户的右腿处于站立腿期时,在相同的时刻(timing,时机),使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
本公开的非限定性的例示性的另一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带,装戴于用户的上半身;第1膝带,装戴于所述用户的左膝;第2膝带,装戴于所述用户的右膝;第1线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;以及马达,所述第1线和所述第4线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线和所述第3线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第5线和所述第8线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第6线和所述第7线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述用户的左腿处于站立腿期并且所述用户的右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述左腿处于悬空腿期并且所述右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
本公开的非限定性的例示性的一个技术方案涉及的辅助方法,是使用用户所装戴的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线包括第1线~第4线以及第5线~第8线,第1线~第4线连接装戴于所述用户的上半身的上半身带和装戴于所述用户的左膝的第1膝带,第5线~第8线连接所述上半身带和装戴于所述用户的右膝的第2膝带,所述第1线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第3线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第4线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第5线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸,所述第6线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第7线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸,所述第8线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述用户的左腿处于悬空腿期并且所述用户的右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第1线~所述第8线的张力由至少一个控制电路所控制的马达来调节。
本公开的非限定性的例示性的另一个技术方案涉及的辅助方法,是使用用户所装戴的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线包括第1线~第4线以及第5线~第8线,第1线~第4线连接装戴于所述用户的上半身的上半身带和装戴于所述用户的左膝的第1膝带,第5线~第8线连接所述上半身带和装戴于所述用户的右膝的第2膝带,所述第1线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第3线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第4线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第5线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第6线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第7线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第8线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述用户的左腿处于站立腿期并且所述用户的右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述左腿处于悬空腿期并且所述右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第1线~所述第8线的张力由至少一个控制电路所控制的马达来调节。
此外,上述的总括性的或者具体的技术方案可以通过***、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以通过***、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取的记录介质例如包括CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等非易失性的记录介质。
根据本公开的辅助装置等,能够对用户的动作给予辅助力以使用户向作为目标的方向行进。从本说明书及附图中可知晓本公开的一个技术方案的附加的益处及优点。该益处和/或优点可以单独地由本说明书及附图所公开的各种实施方式及特征提供而得到,无需为了获得一个以上益处和/或优点而实施所有的实施方式及特征。
附图说明
图1是从斜前方观察实施方式涉及的辅助装置装戴于用户的例子而得到的立体图。
图2是图1的辅助装置以及用户的主视图。
图3是图1的辅助装置以及用户的后视图。
图4是将图1的辅助装置放大后的立体图。
图5是表示实施方式涉及的辅助装置的功能性构成的框图。
图6是示意性地表示图4的辅助装置的各构成要素的配置的图。
图7是表示图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图8是表示图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图9是表示图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图10是表示图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图11A是表示装戴着辅助装置的用户受辅助装置引导的行进方向的例子的图。
图11B是表示用户的出发地到目的地的路径的例子的图。
图12是表示实施方式涉及的辅助装置对用户的步行方向进行引导的处理的流程的一例的流程图。
图13A是表示辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。
图13B是表示辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。
图13C是表示辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。
图14A是表示辅助装置对用户左腿髋关节(股关节)的弯曲进行辅助的情形(case)的图。
图14B是表示辅助装置对用户右腿髋关节的弯曲进行辅助的情形的图。
图15A是表示辅助装置对用户左腿髋关节的伸展进行辅助的情形的图。
图15B是表示辅助装置对用户右腿髋关节的伸展进行辅助的情形的图。
图16A是表示辅助装置对用户左腿髋关节的外展进行辅助的情形的图。
图16B是表示辅助装置对用户右腿髋关节的外展进行辅助的情形的图。
图17A是表示辅助装置对用户左腿髋关节的内收进行辅助的情形的图。
图17B是表示辅助装置对用户右腿髋关节的内收进行辅助的情形的图。
图18A是表示辅助装置对用户左腿髋关节的外旋进行辅助的情形的图。
图18B是表示辅助装置对用户右腿髋关节的外旋进行辅助的情形的图。
图19A是表示辅助装置对用户左腿髋关节的内旋进行辅助的情形的图。
图19B是表示辅助装置对用户右腿髋关节的内旋进行辅助的情形的图。
图20A是表示辅助装置在十字路口以使用户按直角拐弯的方式引导步行方向的例子的图。
图20B是表示在图20A中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。
图21是表示使用辅助装置的情况下的多个用户的步数与距离的关系的例子的图。
图22A是表示辅助装置在拐角以使用户通过多次地拐弯来按直角进行方向转换的方式引导步行方向的例子的图。
图22B是表示在图22A中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。
图23A是表示辅助装置沿着包括彼此间的距离短的两个拐角的路径引导用户的步行方向的例子的图。
图23B是表示在图23A中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。
图24A是表示辅助装置在图23A的情形下进行路径的重新设定的情况的例子的图。
图24B是表示在图24A中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。
图25是关于第一模式的动作表示使用户向左方向进行方向转换的例子的图。
图26是关于第一模式的动作表示使用户向右方向进行方向转换的例子的图。
图27是关于第一模式的动作表示使用户向右方向进行方向转换的另一例的图。
图28A是表示悬空腿期的右腿受到了进行外展的辅助力的用户的动作的例子的图。
图28B是表示悬空腿期的右腿受到了进行内收的辅助力的用户的动作的例子的图。
图29A是表示站立腿期的左腿受到了进行外展的辅助力的用户的动作的例子的图。
图29B是表示站立腿期的左腿受到了进行内收的辅助力的用户的动作的例子的图。
图30是关于第二模式的动作表示使用户向左方向进行方向转换的例子的图。
图31是关于第二模式的动作表示使用户向右方向进行方向转换的例子的图。
图32是关于第三模式的动作表示使用户向左方向进行方向转换的例子的图。
图33是关于第三模式的动作表示使用户向右方向进行方向转换的例子的图。
图34是关于第四模式的动作表示使用户向左方向进行方向转换的例子的图。
图35是关于第四模式的动作表示使用户向右方向进行方向转换的例子的图。
图36是关于第五模式的动作表示使用户向左方向进行方向转换的例子的图。
图37是关于第五模式的动作表示使用户向右方向进行方向转换的例子的图。
图38A是表示辅助装置对用户的单腿给予辅助力并将用户向左方向引导的例子的图。
图38B是表示辅助装置对用户的单腿给予辅助力并将用户向左方向引导的另一例的图。
图39A是表示辅助装置对用户的单腿给予辅助力并将用户向右方向引导的例子的图。
图39B是表示辅助装置对用户的单腿给予辅助力并将用户向右方向引导的另一例的图。
图40是从上方观察使用辅助装置受到步行方向的引导的用户A的步行轨迹而得到的图。
图41是从上方观察使用辅助装置受到步行方向的引导的用户B的步行轨迹而得到的图。
图42是表示图40的各步行轨迹上的各点处的步行轨迹的曲率与在各点处辅助装置给予线的张力之间的关系的图。
图43是表示图41的各步行轨迹上的各点处的步行轨迹的曲率与在各点处辅助装置给予线的张力之间的关系的图。
图44A是表示在辅助装置引导用户进行向左方向的方向转换的情况下的辅助中不使用的左腿的线的例子的图。
图44B是表示在辅助装置引导用户进行向左方向的方向转换的情况下的辅助中不使用的右腿的线的例子的图。
图45是表示实施方式涉及的辅助装置的变形例的功能性构成的框图。
标号说明
100辅助装置;110、110a1~110a8线;111上半身带;112a、112b膝带;114、114a1~114a8马达;120控制部;121步行方向决定部;122驱动控制部;123步行时刻检测部;130目的地取得部;140当前所在地取得部;150存储部;151模式存储部;160位置信息检测部;200电源;500终端装置。
具体实施方式
[成为本公开的基础的见解]
本公开所涉及的发明人、也就是说本发明人对“背景技术”中列举的专利文献1及2所记载的技术进行了研究,并研究了对用户的步行进行支援也就是说辅助的技术。专利文献1公开了决定从当前所在地到目的地的最优的步行路径并经由显示画面将该步行路径提示给用户的技术。专利文献2公开了通过经由作动部件将致动器的动力给予用户来辅助用户的动作的技术。于是,本发明人例如研究了对用户给予用于使用户向作为目标的方向行进的辅助力以使用户能够沿着路径步行行进的辅助装置等。
具体而言,本发明人研究了用户装戴的辅助装置。而且,本发明人研究了经由线对用户施加由马达产生的力由此直观地引导步行方向的辅助装置。本发明人使该辅助装置构成为,具备多对的相对于用户的左右腿各自的髋关节而言延伸方向相互交叉的线对。再者,本发明人研究了如下构成:在辅助装置中,根据从当前所在地到目的地的路径,改变牵拉线的方法,由此,不仅辅助用户向直行方向、而且也辅助用户向左右方向进行方向转换的动作。再者,根据用户不同,用于拐弯的能力不同,因此,本发明人研究了如下构成:在辅助装置中,相应于用户来变更牵拉线的力,由此能够直观地进行适合于各用户的步行方向的引导。
例如在专利文献1以及2中,没有公开通过使用线来给予辅助力从而引导用户的步行方向的装置。本发明人根据现有技术得到了如下见解:在对用户向右转(也称为转弯)的移动或者向左转的移动进行辅助的情况下,并不知道要通过使用线对用户施加怎样的辅助力才能够引导用户的步行方向。本发明人认识到:虽然作为用于辅助的具体的参数,可考虑辅助的时刻、使之驱动的线的选择方法、选择出的线的张力的大小等,但是用于引导步行方向的最优的参数尚未得知,因而可以说确定这些参数是新的技术。于是,本发明人设计了如下的辅助装置等,作为对用户的动作给予辅助力以使其向作为目标的方向行进的辅助装置等。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带,装戴于用户的上半身;第1膝带,装戴于所述用户的左膝;第2膝带,装戴于所述用户的右膝;第1线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;以及马达,所述第1线和所述第4线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线和所述第3线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第5线和所述第8线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第6线和所述第7线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述用户的左腿处于悬空腿期并且所述用户的右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
在上述技术方案中,第2线以及第3线所产生的张力作用于左腿以使其进行外展动作。第6线以及第7线所产生的张力作用于右腿以使其进行外展动作。在悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿的任一方进行外展动作的情况下,用户的身体的重心都向左方向移动。另外,在站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿的任一方进行外展动作的情况下,用户的身体的重心都向右方向移动。由此,辅助装置能够针对用户对向左转以及向右转的移动进行辅助。另外,辅助装置对左腿以及右腿,在相同的时刻进行外展动作的辅助。由此,用户由于两腿同时受到辅助,因而能够容易地并且切实地进行向左转或向右转的移动。此外,第1阈值可以是如用户由线所产生的张力而能够感知到被促使进行用于向左转的移动的腿的动作那样的张力,例如也可以为40N(牛顿)。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位(phase)的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,所述马达在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,所述马达在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
在上述技术方案中,左腿的步行相位的65%的时刻包含于左腿的悬空腿期,右腿的步行相位的15%的时刻包含于右腿的站立腿期。左腿的步行相位的15%的时刻包含于左腿的站立腿期,右腿的步行相位的65%的时刻包含于右腿的悬空腿期。
本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带,装戴于用户的上半身;第1膝带,装戴于所述用户的左膝;第2膝带,装戴于所述用户的右膝;第1线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;以及马达,所述第1线和所述第4线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线和所述第3线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第5线和所述第8线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第6线和所述第7线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述用户的左腿处于站立腿期并且所述用户的右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述左腿处于悬空腿期并且所述右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
在上述技术方案中,第1线以及第4线所产生的张力作用于左腿以使其进行内收动作。第5线以及第8线所产生的张力作用于右腿以使其进行内收动作。在站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿的任一方进行内收动作的情况下,用户的身体的重心都向左方向移动。另外,在悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿的任一方进行内收动作的情况下,用户的身体的重心都向右方向移动。由此,辅助装置能够针对用户对向左转以及向右转的移动进行辅助。另外,辅助装置对左腿以及右腿,在相同的时刻进行内收动作的辅助。由此,用户由于两腿同时受到辅助,因而能够容易地并且切实地进行向左转或向右转的移动。
在本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,所述马达在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,所述马达在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
在上述技术方案中,左腿的步行相位的15%的时刻包含于左腿的站立腿期,右腿的步行相位的65%的时刻包含于右腿的悬空腿期。左腿的步行相位的65%的时刻包含于左腿的悬空腿期,右腿的步行相位的15%的时刻包含于右腿的站立腿期。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述左腿的步行相位的50%的时间点对应于所述右腿的步行相位的0%的时间点,或者,所述右腿的步行相位的50%的时间点对应于所述左腿的步行相位的0%的时间点。
本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助装置也可以为:还具备控制电路以及存储器,所述存储器记录用于控制所述马达的程序,所述控制电路基于所述程序控制所述马达。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述马达在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别为比所述第1阈值小的张力。
根据上述技术方案,辅助装置不使与作为辅助的对象动作的左腿以及右腿的外展动作无关的线产生第1阈值以上的张力。由此,抑制外展动作的辅助被该线的张力所妨碍这一情况。
在本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述马达在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别为比所述第1阈值小的张力。
根据上述技术方案,辅助装置不使与作为辅助的对象动作的左腿以及右腿的内收动作无关的线产生第1阈值以上的张力。由此,抑制内收动作的辅助被该线的张力所妨碍这一情况。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述左腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述马达在所述左腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
在上述技术方案中,第2线、第3线、第6线以及第7线所产生的张力辅助左腿以及右腿的外展动作。第1线、第4线、第5线以及第8线所产生的张力辅助左腿以及右腿的内收动作。外展动作的辅助的期间是左腿的悬空腿期到站立腿期初期的期间,是右腿的站立腿期到悬空腿期初期的期间。由此,用户在左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期,使身体重心向左方向移动,在左腿的站立腿期初期以及右腿的悬空腿期初期,使身体重心向右方向移动。由此,用户能够使左腿刚刚着地后的姿势稳定。另外,内收动作的辅助的期间是左腿的站立腿期到悬空腿期初期的期间,是右腿的悬空腿期到站立腿期初期的期间。由此,用户在左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期,使身体重心向左方向移动,在左腿的悬空腿期初期以及右腿的站立腿期初期,使身体重心向右方向移动。由此,用户能够使右腿刚刚着地后的用户姿势稳定。根据上述,辅助装置能够在向左转的移动时,使用户的动作稳定地辅助该动作。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述右腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述马达在所述右腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
根据上述技术方案,外展动作的辅助的期间是左腿的站立腿期到悬空腿期初期的期间,是右腿的悬空腿期到站立腿期初期的期间。由此,用户在左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期,使身体重心向右方向移动,在左腿的悬空腿期初期以及右腿的站立腿期初期,使身体重心向左方向移动。由此,用户能够使右腿刚刚着地后的姿势稳定。另外,内收动作的辅助的期间是左腿的悬空腿期到站立腿期初期的期间,是右腿的站立腿期到悬空腿期初期的期间。由此,用户在左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期,使身体重心向右方向移动,在左腿的站立腿期初期以及右腿的悬空腿期初期,使身体重心向左方向移动。由此,用户能够使左腿刚刚着地后的姿势稳定。根据上述,辅助装置能够在向右转的移动时,使用户的动作稳定地辅助该动作。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在包括所述左腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第1区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述马达在包括所述左腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第2区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第1区间与所述第2区间没有时间上的重叠,所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
根据上述技术方案,第1区间与第2区间没有时间上的重叠。在第1区间,用户在左腿以及右腿受外展动作的辅助。在第2区间,用户在左腿以及右腿受内收动作的辅助。由此,在向左转的移动时,辅助装置能够抑制由于在同一条腿同时受到外展动作以及内收动作的辅助而使用户的感觉产生混乱这一情况。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在包括所述右腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第3区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述马达在包括所述右腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第4区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第3区间与所述第4区间没有时间上的重叠,所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
根据上述技术方案,辅助装置在辅助用户的向右转的移动时,也与向左转同样地,能够抑制由于在同一条腿同时受到外展动作以及内收动作的辅助而使用户的感觉产生混乱这一情况。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法,是使用用户所装戴的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线包括第1线~第4线以及第5线~第8线,第1线~第4线连接装戴于所述用户的上半身的上半身带和装戴于所述用户的左膝的第1膝带,第5线~第8线连接所述上半身带和装戴于所述用户的右膝的第2膝带,所述第1线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第3线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸,所述第4线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第5线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸,所述第6线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第7线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第8线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述用户的左腿处于悬空腿期并且所述用户的右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第1线~所述第8线的张力由至少一个控制电路所控制的马达来调节。根据上述技术方案,获得与本公开的一个技术方案涉及的辅助装置同样的效果。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
本公开的另一个技术方案涉及的辅助方法,是使用用户所装戴的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线包括第1线~第4线以及第5线~第8线,第1线~第4线连接装戴于所述用户的上半身的上半身带和装戴于所述用户的左膝的第1膝带,第5线~第8线连接所述上半身带和装戴于所述用户的右膝的第2膝带,所述第1线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第2线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第3线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第4线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第5线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第6线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸,所述第7线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第8线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸,在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述用户的左腿处于站立腿期并且所述用户的右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述左腿处于悬空腿期并且所述右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第1线~所述第8线的张力由至少一个控制电路所控制的马达来调节。根据上述技术方案,获得与本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置同样的效果。
在本公开的另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的15%的时刻且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的65%的时刻且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:所述左腿的步行相位的50%的时间点对应于所述右腿的步行相位的0%的时间点,或者,所述右腿的步行相位的50%的时间点对应于所述左腿的步行相位的0%的时间点。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别为比所述第1阈值小的张力。
在本公开的另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别为比所述第1阈值小的张力。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述左腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,在所述左腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述右腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,在所述右腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在包括所述左腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第1区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,在包括所述左腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第2区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第1区间与所述第2区间没有时间上的重叠,所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
在本公开的一个技术方案以及另一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以为:在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在包括所述右腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第3区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线和所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,在包括所述右腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第4区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线和所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,所述第3区间与所述第4区间没有时间上的重叠,所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
本公开的又一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带,装戴于用户的上半身;第1膝带,装戴于所述用户的左膝;第2膝带,装戴于所述用户的右膝;第1线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;马达;以及步行方向决定部,其决定所述用户的行进方向,所述马达在所述用户的步行方向朝右的情况下,在不同的时刻,对所述第1线以及所述第3线、或者对所述第5线以及所述第7线,施加第1阈值以上的张力,所述马达在所述用户的步行方向朝左的情况下,在不同的时刻,对所述第2线以及所述第4线、或者对所述第6线以及所述第8线,施加第1阈值以上的张力。根据上述技术方案,辅助装置能够对用户的动作给予辅助力以使用户向作为目标的方向行进。
在本公开的又一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述马达对于所述用户的与右的步行方向或者左的步行方向相反方向的腿,在从脚后跟触地的时刻到脚尖触地的时刻的时间区间,以使所述相反方向的腿沿内旋方向旋转的方式对所述线施加张力。根据上述技术方案,受辅助装置辅助的用户使与自身前进的方向相反方向的腿的脚朝向自身前进的方向步行,因而能够向该方向进行方向转换。
在本公开的又一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述马达对于所述用户的与右的步行方向或者左的步行方向相同方向的腿,在将脚后跟触地作为0%的步行相位的大于等于90%且小于100%的时刻,以使所述相同方向的腿沿外旋方向旋转的方式对所述线施加张力。根据上述技术方案,受辅助装置辅助的用户使与自身前进的方向相同方向的腿的脚朝向自身前进的方向步行,因而能够向该方向进行方向转换。
本公开的又一个技术方案涉及的辅助装置也可以为:所述上半身带具备加速度传感器、陀螺仪传感器以及地磁传感器,所述步行方向决定部根据所述加速度传感器、所述陀螺仪传感器以及所述地磁传感器,算出用户进行方向转换时的步行轨迹的曲率,利用所述曲率评价在所述曲率的算出位置施加于所述线的张力。根据上述技术方案,步行方向决定部能够通过上述评价,求取用户能够进行方向转换的曲率与线的张力之间的关系。由此,步行方向决定部能够基于各个用户的方向转换角度与线张力的关系,算出适于各个用户的步行路径。
在本公开的又一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述步行方向决定部将所述曲率的变化变得平缓的张力决定为所述用户的步行方向引导时的线张力。根据上述技术方案,在曲率的变化变得平缓的张力的区域,即使改变线的张力,用户能够拐弯的方向转换角度也不变。由此,在这样的张力的区域中,通过将小的张力决定为为了辅助用户而对线施加的张力,能够实现辅助装置的节能化。
在本公开的又一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以为:所述步行方向决定部根据在需要进行方向转换的场所处的方向转换角度、和到所述场所的步数,设定所述用户要行进的路径。
此外,上述的总括性的或者具体的技术方案可以通过***、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以通过***、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取的记录介质例如包括CD-ROM等非易失性的记录介质。
[实施方式]
以下,参照附图,具体地对本公开的实施方式涉及的辅助装置100等进行说明。此外,以下说明的实施方式均表示总括性或具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤(工序)、步骤的顺序等仅为一例,并非旨在限定本公开。另外,对于以下的实施方式中的构成要素中的、没有记载在表示最上位概念的独立权利要求中的构成要素,作为任意的构成要素进行说明。另外,在以下的实施方式的说明中,有时使用大致平行、大致正交这样的伴有“大致”的表述。例如,大致平行不仅意味着完全平行,也意味着实质上平行,即,意味着例如包括百分之几程度的差异。其他伴有“大致”的表述也同样如此。另外,各附图为示意图,不一定是严格图示。再者,在各附图中,对于实质上相同的构成要素赋予同一标号,有时省略或简化重复的说明。
在本实施方式中,将辅助装置100作为如下装置进行说明:当在身上装戴着辅助装置100的用户选择了目的地时,辅助装置100判定在向目的地行进的路径上的用户应该拐弯的方向等,并沿着该路径进行对用户步行的支援。具体而言,将实施方式涉及的辅助装置100作为如下装置进行说明:为了让用户向应该拐弯的方向拐弯,而对用户的身体主动地(能动地)支援使之进行旋转动作(也称为转弯动作)。在本实施方式中,所谓主动支援,不仅包括在为了用户变更行进方向而进行旋转动作时对身体辅助所需的旋转力,还可以包括给予用于引起旋转动作的力、以及物理性控制向所期望的方向的用户身体的旋转量也就是说物理性控制用户身体的朝向。在本说明书中,辅助装置100对用户进行辅助也包括主动地支援用户的动作、和辅助地支援用户的动作中的任一方。
[1.辅助装置的构成]
参照图1~图6,说明实施方式涉及的辅助装置100。此外,图1是从斜前方观察被用户装戴着的辅助装置100而得到的立体图。图2是图1的辅助装置100以及用户1的主视图。图3是图1的辅助装置100以及用户1的后视图。图4是将图1的辅助装置100放大后的立体图。图5是表示实施方式涉及的辅助装置100的功能性构成的框图。图6是示意性地表示图4的辅助装置100的各构成要素的配置的图。
如图1~图5所示,辅助装置100具备装戴于用户1的上半身的上半身带111、装戴于用户1的左右膝附近的膝带112a以及112b、和将上半身带111与膝带112a以及112b相连的多条线110。再者,辅助装置100具备连接于多条线110的各线的多个马达114、设置于多条线110的各线的力传感器(force sensor)115、和控制多个马达114的工作的控制部120。另外,辅助装置100也可以具备向马达114等供给电力的电源200。电源200例如也可以是一次电池或者二次电池等。
上半身带111装戴于用户1的上半身。上半身带111的例子具有带状形状。上半身带111在端部附近具备固定件。固定件的例子为维克罗(Velcro)(注册商标)等尼龙搭扣(魔术贴)、钩、带扣等卡扣件、或者带(hook and loop fastener、velcro(注册商标)tape)。例如上半身带111卷绕于用户1的腰部,通过固定件来维持被卷绕的状态,由此装戴于用户1的腰。通过调节固定件的固定位置,被卷绕的上半身带111的内径发生变化。由此,上半身带111的长度能够调整,因而腰部周围的长度不同的各种用户1都能够装戴。上半身带111的材料的例子为非伸缩性的材料。由此,上半身带111即便被多条线110牵拉也难以变形。在此,所谓“上半身”,包括用户的身体的肩到腰的区域。图1~图5所示的上半身带111具有装戴于用户1的腰的腰带的构成,但也可以是除了用户1的腰还装戴于用户1的肩和/或胸部等的构成,或者是不装戴于用户1的腰而装戴于用户1的肩和/或胸部等的构成。
此外,上半身带111也可以具有筒状形状,在该情况下,筒状形状的周长比用户1的腰部周围的长度长。上半身带111具有用于将上半身带111的长度调整成用户1的腰周围的长度的调整机构。调整机构例如也可以是尼龙搭扣,通过如下构成来实现:尼龙搭扣的具有钩面的部位在筒状的外周配置为从该外周分支,在筒状的外周面配置尼龙搭扣的环面。也就是说,上半身带111在尼龙搭扣的部分折回,根据折回量,上半身带111形成的筒的内径发生变化。
膝带112a装戴于用户1的左腿,膝带112b装戴于用户1的右腿。膝带112a以及112b分别例如具有带状形状,在端部附近具备固定件。固定件的例子为维克罗(注册商标)等尼龙搭扣、钩、带扣等卡扣件、或者带。膝带112a以及112b分别装戴于用户的大腿部或者膝上。例如膝带112a以及112b卷绕于用户1的大腿部等,通过固定件来维持被卷绕的状态,由此装戴于用户1的大腿部等。通过调节固定件的固定位置,被卷绕的膝带112a以及112b的内径发生变化。由此,膝带112a以及112b的长度能够调整,因而腿周围的长度不同的各种用户1都能够装戴。膝带112a以及112b也可以不装戴于髋关节。人类的大腿部具有从膝到臀部逐渐***这一特征。因此,即使在大腿部当中,也在膝上装戴膝带112a以及112b,由此,膝带112a以及112b在被系紧的情况下,即便从线110受到牵拉力,其滑动也会变小。另外,膝带112a以及112b的材料的例子为非伸缩性的材料。由此,膝带112a以及112b即便被多条线110牵拉也难以变形。在此,膝带112a是第1膝带的一例,膝带112b是第2膝带的一例。
此外,膝带112a以及112b也可以具有筒状形状,在该情况下,筒状形状的周长比用户的大腿部周围的长度长。膝带112a以及112b具有用于将膝带112a以及112b的长度调整成用户1的大腿部等的周围的长度的调整机构。调整机构例如也可以是尼龙搭扣,通过如下构成来实现:尼龙搭扣的具有钩面的部位在筒状的外周配置为从该外周分支,在筒状的外周面配置尼龙搭扣的环面。也就是说,膝带112a以及112b分别在尼龙搭扣的部分折回,根据折回量,膝带112a以及112b形成的筒的内径发生变化。
马达114固定地配置于上半身带111。在本实施方式中,马达114由八个马达114a1~114a8构成。例如,马达114a1~114a8也可以收纳在上半身带111所具备的中空的收纳部111a1~111a4内。收纳部111a1~111a4既可以与上半身带111一体化,也可以相对于上半身带111可拆装。如图1~图4所示,也可以设置有多个收纳部111a1~111a4。在图1~图4的例子中,收纳部111a1、111a2、111a3以及111a4分别配置于用户1的前部、左侧部、背部以及右侧部。马达114a1以及114a8收纳于收纳部111a1,马达114a2以及114a3收纳于收纳部111a2,马达114a4以及114a5收纳于收纳部111a3,马达114a6以及114a7收纳于收纳部111a4。而且,马达114a1~114a8变更上半身带111与膝带112a以及112b之间的线110的长度,调节线110的张力。
在本实施方式中,马达114a1~114a8分别具备缠绕线110的滑轮(pulley)、用于使滑轮旋转的驱动轴、和对驱动轴进行旋转驱动的电动马达。然而,马达114a1~114a8也可以分别具备电动马达。而且,上半身带111也可以具备滑轮以及驱动轴。在该情况下,电动马达的旋转轴与滑轮的驱动轴以能够传递旋转驱动力的方式连接。此外,也可以取代马达114a1~114a8,例如使用线性致动器、或者气压式或液压式的活塞等能够调节上半身带111与膝带112a以及112b之间的线110的长度的装置。
在本实施方式中,线110由八根线110a1~110a8构成。而且,对线110a1~110a8分别连接有马达114a1~114a8,以使得独立地调节线110a1~110a8的长度。
线110a1~110a4各自的一方的端部固定于左腿用的膝带112a,线110a1~110a4各自的另一方的端部连接于马达114a1~114a4。也就是说,线110a1~110a4的各自将左腿用的膝带112a与马达114a1~114a4之间连接。线110a5~110a8各自的一方的端部固定于右腿用的膝带112b,线110a5~110a8各自的另一方的端部连接于马达114a5~114a8。也就是说,线110a5~110a8的各自将右腿用的膝带112b与马达114a5~114a8之间连接。在本实施方式中,马达114a1~114a8分别通过使滑轮正旋转或者逆旋转,将线110a1~110a8各自缠绕于滑轮或者从滑轮倒卷。如上所述的线110a1~110a8通过上半身带111固定于用户1的腰,通过膝带112a以及112b固定于用户的左右的大腿部等。此外,也可以构成为:一个马达114a1~114a8驱动两条以上的线110a1~110a8。
另外,力传感器115由八个力传感器115a1~115a8构成。力传感器115a1~115a8分别在膝带112a或者112b设置于线110a1~110a8各自。力传感器115a1~115a8也可以配置于上半身带111。力传感器115a1~115a8分别检测线110a1~110a8的张力,并输出给控制部120。力传感器115a1~115a8是能够检测线110a1~110a8的张力的传感器即可,例如也可以是应变仪式力传感器、压电式力传感器等。
另外,线110a1~110a8既可以是金属制的线,也可以是非金属线。非金属线的例子是纤维线或纤维带。纤维线或纤维带的材料的例子是聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯纤维、对位型芳族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维、聚芳酯纤维或碳纤维等。在本实施方式中,设置为:八条连结带111b1~111b8沿着线110a1~110a8各自并且从上半身带111延伸到膝带112a或者112b。虽不限定于此,但连结带111b1~111b8与上半身带111以及膝带112a或者112b一体化,用与它们同样的材料形成。例如,上半身带111、膝带112a以及112b和连结带111b1~111b8能够形成用户1装戴的一件带有辅助功能的套装。连结带111b1~111b8分别将线110a1~110a8包含于内部,覆盖着线110a1~110a8。有时也将连结带111b1~111b8概括地记作连结带111b。
参照图2~图4以及图6,说明线110a1~110a8的配置构成的详情。线110a1以及110a2配置为在用户1的前部沿相互交叉的方向延伸,具体而言是相互交叉而配置。线110a3以及110a4配置为在用户1的背部(也称为后部)沿相互交叉的方向延伸,具体而言是相互交叉而配置。线110a5以及110a6配置为在用户1的背部沿相互交叉的方向延伸,具体而言是相互交叉而配置。线110a7以及110a8配置为在用户1的前部沿相互交叉的方向延伸,具体而言是相互交叉而配置。
此外,两条线沿相互交叉的方向延伸指的是,两条线延伸的方向交叉。再者,两条线延伸的方向交叉指的是,两条线延伸的方向不平行,既可以为在交点交叉,也可以为没有交点而不交叉。由此,两条线实际上既可以在交点交叉,也可以不交叉。在从用户1之外观察用户1时,这种沿相互交叉的方向延伸的两条线既可以如图2~图4所示那样相交,也可以不相交。在该两条线不相交的情况下,如后所述,该两条线例如既可以以形成V状形状的方式延伸,也可以彼此远离地延伸。
在此,针对线110a1~110a8,赋予名称以表示线被装戴的左右腿、作为线的配置位置的用户1的前部或者背部、和上半身带111的相应腿的线的左右的安装位置,区分各线。在它们的名称中,按“左右腿-用户1的前后_上半身带的左右安装位置”这一顺序表示了关于位置的特征。例如,名称“RF_right”的情况下,意味着右腿(Right)的用户1的前部(Front)的线中的、在上半身带上右侧(right)所安装的线。名称“LR_left”的情况下,意味着左腿(Left)的用户1的背部(Rear)的线中的、在上半身带上左侧(left)所安装的线。
根据这种要领,第一线110a1也被称为“LF_right”,第二线110a2也被称为“LF_left”。第三线110a3也被称为“LR_left”,第四线110a4也被称为“LR_right”。第五线110a5也被称为“RR_left”,第六线110a6也被称为“RR_right”。第七线110a7也被称为“RF_right”,第八线110a8也被称为“RF_left”。如此,在用户1的左右腿的各腿配置两组交叉的、也就是说沿交叉的方向延伸的线。通过将线110a1~110a8独立地进行牵拉,能够对左右腿给予各种方向的力。如上所述的线110a1~110a8与各自的名称的关系归纳如下述表1所示。
表1:线与线名称的关系
另外,虽不限定于此,但在本实施方式中,从用户1的背部朝向前部观察时,第一线110a1以及第四线110a4与左腿的膝带112a的左半边区域连接,第二线110a2以及第三线110a3与膝带112a的右半边区域连接。同样地,从用户1的背部朝向前部观察时,第六线110a6以及第七线110a7与右腿的膝带112b的左半边区域连接,第五线110a5以及第八线110a8与膝带112b的右半边区域连接。
膝带112a的左半边区域以及右半边区域也可以:关于与用户1的矢状面(Sagittalplane)大致平行并且通过膝带112a的边界面,分别为左侧的区域以及右侧的区域。同样地,膝带112b的左半边区域以及右半边区域也可以:关于与用户1的矢状面大致平行并且通过膝带112b的边界面,分别为左侧的区域以及右侧的区域。矢状面是相对于用户1的身体正中平行地延伸、将身体分成左右的面。
上述边界面既可以是通过膝带112a以及112b的中央附近、使膝带112a以及112b各自的左半边区域的面积与右半边区域的面积相同的面,也可以是不通过膝带112a以及112b的中央附近的面。例如,在后者的情况下,边界面也可以是通过用户1的腿进行外旋或者内旋动作的情况下的中心轴的面。将会在后面说明腿的外旋以及内旋的动作的详情。
另外,第一线110a1以及第四线110a4从膝带112a朝向上方且朝向用户1的右方延伸。具体而言,第一线110a1以及第四线110a4从膝带112a边朝向上方延伸边朝向用户1的右方延伸,例如从膝带112a朝向右斜上方延伸。第二线110a2以及第三线110a3从膝带112a朝向上方且朝向用户1的左方延伸。具体而言,第二线110a2以及第三线110a3从膝带112a边朝向上方延伸边朝向用户1的左方延伸,例如从膝带112a朝向左斜上方延伸。第五线110a5以及第八线110a8从膝带112b朝向上方且朝向用户1的左方延伸。具体而言,第五线110a5以及第八线110a8从膝带112b边朝向上方延伸边朝向用户1的左方延伸,例如从膝带112b朝向左斜上方延伸。第六线110a6以及第七线110a7从膝带112b朝向上方且朝向用户1的右方延伸。具体而言,第六线110a6以及第七线110a7从膝带112b边朝向上方延伸边朝向用户1的右方延伸,例如从膝带112b朝向右斜上方延伸。
在本实施方式中,关于沿相互交叉的方向延伸的两条线的线对,第一线110a1以及第二线110a2交叉为X状,第三线110a3以及第四线110a4交叉为X状,第五线110a5以及第六线110a6交叉为X状,第七线110a7以及第八线110a8交叉为X状。然而,线的配置构成不限定于此。
如图7所示,例如第一线110a1以及第二线110a2也可以配置成V状。在该情况下,第一线110a1以及第二线110a2能够从膝带112a向上方形成逐渐扩展的锥状。再者,在膝带112a上,第一线110a1以及第二线110a2既可以如图7所示那样相互接近,也可以如图8所示那样相互远离。其他线对也是同样的。此外,图7以及图8是表示图6的辅助装置100中的线110的配置的变形例的图。
或者,如图9所示,例如第一线110a1以及第二线110a2也可以配置成使V形状上下颠倒而得的形状。在该情况下,第一线110a1以及第二线110a2能够从膝带112a向上方形成尖端细的锥状。再者,在上半身带111上,第一线110a1以及第二线110a2既可以如图9所示那样相互接近,也可以如图10所示那样相互远离。其他线对也是同样的。此外,图9以及图10是表示图6的辅助装置100中的线110的配置的变形例的图。
在图2~图4中,在上半身带111上,第一线110a1以及第八线110a8的卷绕部分、也就是说滑轮,集聚于收纳部111a1,第二线110a2以及第三线110a3的卷绕部分集聚于收纳部111a2,第四线110a4以及第五线110a5的卷绕部分集聚于收纳部111a3,第六线110a6以及第七线110a7的卷绕部分集聚于收纳部111a4。也就是说,从收纳部111a1~111a4各自延伸的两条线形成使V形状上下颠倒而得的形状。
然而,上半身带111上的线110a1~110a8的配置不限定于上述配置。例如在第一线110a1以及第八线110a8之间、第二线110a2以及第三线110a3之间、第四线110a4以及第五线110a5之间、和第六线110a6以及第七线110a7之间,两条线的卷绕部分既可以远离地配置以使该两条线不交叉,也可以配置为使该两条线交叉成X状。
另外,上半身带111和膝带112a以及112b将马达114a1~114a8通过牵拉而给予线110a1~110a8的张力传递给用户1的左右腿。这种上半身带111和膝带112a以及112b也可以为了在线110a1~110a8产生了张力的情况下有效地传递张力而具有不变形那样的刚性、具有不伸长那样的伸缩性。形成上半身带111和膝带112a以及112b的材料的一例为非伸缩性的材料。当这种上半身带111和膝带112a以及112b不松弛地被用户1装戴着且对用户1合身时,马达114a1~114a8的驱动力会经由线110a1~110a8高效地传递给用户1的腿,有效地辅助用户1的腿的动作。
在如上所述的辅助装置100中,例如马达114a1以及114a2被驱动,使第一线110a1以及第二线110a2的长度缩短,由此作用于第一线110a1以及第二线110a2的张力增大。其结果,辅助装置100能够在使膝与脚后跟的距离缩短的方向上使力作用于用户1的腿,对步行时的用户1的脚踝(脚脖子)的活动进行辅助、也就是说辅助以及引导。此外,在本说明书中,所谓进行辅助,包括为了用户在预定方向上动作而辅助用户的动作本身、和将向预定方向的动作强加于用户的身体而引导身体的活动。
另外,针对第一线110a1以及第二线110a2,独立的马达114a1以及114a2分别使其产生张力。例如通过将第一线110a1以及第二线110a2的张力设定为不同的值,辅助装置100能够使其产生与用户1的脚后跟的左右的倾斜有关的力矩力,能够辅助用户1步行时的脚踝的活动。
接下来,参照图5,说明辅助装置100的控制部120及其周边的构成。如图5所示,辅助装置100除了控制部120之外,还具有取得用户1前往的目的地的位置信息的目的地取得部130、取得用户1的当前的位置信息的当前所在地取得部140、存储部150以及位置信息检测部160。
(存储部150)
存储部150能够保存信息,并且能够进行对所保存的信息的取出。存储部150也可以是半导体存储器或者硬盘等。
(位置信息检测部160)
位置信息检测部160检测与装戴着辅助装置100的用户1的位置有关的信息。与用户1的位置有关的信息的例子包括用户1的位置以及用于确定位置的信息。用户1的位置的例子包括基于地图等的以地球为基准的坐标的位置、基于在特定区域内设定的坐标的位置、以及相对于基准点的相对的位置等。用于确定位置的信息的例子包括用户1的朝向、行进方向、直线速度、角速度、以及加速度等。通过使用如上所述的用于确定位置的信息,能够算出用户1的移动方向以及移动距离,由此,能够确定用户1的位置。
位置信息检测部160将检测结果输出给控制部120以及当前所在地取得部140。位置信息检测部160既可以将检测结果原样输出,也可以基于检测结果算出用户1的当前位置,将算出的当前位置输出。例如,位置信息检测部160也可以包括加速度传感器以及陀螺仪传感器(也被称为角速度传感器)。加速度传感器也可以是单轴加速传感器、双轴加速度传感器和三轴加速度传感器中的任一种。根据加速度传感器以及陀螺仪传感器的计测结果,能够检测用户1的移动方向以及移动距离。另外,位置信息检测部160也可以包括GPS(Global Positioning System)接收器和/或地磁传感器。根据GPS接收器以及地磁传感器各自的计测结果,能够检测用户1的当前位置。虽不限定于此,但在本实施方式中,加速度传感器、陀螺仪传感器、GPS接收器以及地磁传感器等配置于上半身带111。
(控制部120)
控制部120控制辅助装置100的整体动作。控制部120具有步行方向决定部121、驱动控制部122以及步行时刻检测部123作为构成要素。控制部120的构成要素、目的地取得部130以及当前所在地取得部140也可以通过包括CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)等的计算机***(未图示)来构成。控制部120的构成要素、目的地取得部130以及当前所在地取得部140的一部分或者全部功能也可以通过CPU使用RAM作为工作用的存储器来执行ROM所记录的程序而实现。另外,控制部120的构成要素、目的地取得部130以及当前所在地取得部140的一部分或者全部功能也可以通过电子电路或者集成电路等专用的硬件电路来实现。程序也可以作为应用(application),通过经由互联网等通信网的通信、基于移动通信标准的通信、其他无线网络、有线网络、或者广播等来提供。
控制部120、目的地取得部130以及当前所在地取得部140既可以独立地构成计算机***或者硬件电路,也可以为它们中的至少两个一起构成一个计算机***或者硬件电路。控制部120、目的地取得部130以及当前所在地取得部140所构成的计算机***或者硬件电路例如既可以搭载于上半身带111,与马达114一起收纳在收纳部111a1~111a4内,也可以在另外的地方嵌入上半身带111。
(目的地取得部130)
目的地取得部130取得用户1的目的地的信息。目的地的信息的例子包括目的地的位置、以及用于确定目的地的位置的信息。目的地的位置的例子包括在地图上所决定的目的地的位置、以及从当前位置到目的地的距离以及方位等。用于确定目的地的位置的信息的例子包括目的地的地址、位于目的地的设施的名称、以及目的地的场所的地名。通过使用用于确定目的地的位置的信息和地图信息等,能够确定目的地的位置。
目的地取得部130从设置于辅助装置100的输入装置、或者辅助装置100外部的终端装置500取得由用户1等输入的目的地的信息。终端装置500可以是装戴辅助装置100的用户1所携带的终端装置,例如也可以是智能手机、智能手表、平板电脑或者个人计算机。目的地取得部130根据取得的目的地的信息,确定并决定目的地的位置,将目的地的位置信息输出给控制部120。如上所述,目的地的信息既可以包括目的地的位置,也可以包括用于确定目的地的位置的信息。在后者的情况下,目的地取得部130也可以参照地图信息等,基于用于确定目的地的位置的信息,确定目的地的位置。地图信息例如既可以保存于存储部150,也可以从辅助装置100的外部取得。
辅助装置100的输入装置也可以是按钮、开关、键、触摸板或者语音识别装置的麦克风等。目的地取得部130与辅助装置100的输入装置可以进行有线通信也可以进行无线通信。目的地取得部130与终端装置500可以进行有线通信也可以进行无线通信。在上述无线通信中,既可以应用Wi-Fi(注册商标)(Wireless Fidelity)等无线局域网(LAN:LocalArea Network),也可以应用Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)等近距离无线通信。这种目的地取得部130既可以具备有线或者无线的通信回路,也可以通过辅助装置100所具备的有线或者无线的通信回路进行有线通信或者无线通信。
例如在目的地取得部130从辅助装置100的输入装置取得目的地的信息的情况下,该输入装置也可以通过设置于辅助装置100的目的地设定按钮以及语音识别装置的麦克风来构成。而且,既可以为目的地取得部130构成语音识别装置,也可以为控制部120构成语音识别装置。在这种情况下,通过用户1等按压目的地设定按钮,从而在辅助装置100中成为“语音识别模式”。然后,也可以为:通过用户1等说出目的地的名称,目的地取得部130等根据语音信息确定目的地并设定目的地。由此,在设定目的地时,用户1等无需取出辅助装置100以外的装置,变得能够简易地设定目的地。另外,例如该输入装置也可以具备设置于辅助装置100的确定位置按钮。关于确定位置按钮,也可以使用户1自己家或者用户1等设定了的设施等每次必去的场所的位置信息登记于存储部150等。在该情况下,通过用户1等按压确定位置按钮,目的地取得部130将所登记的场所决定为目的地。由此,用户1等能够简易地设定目的地,再者能够简易地选择用户1频繁去往的场所例如自己家等作为目的地。
此外,在本实施方式中,目的地取得部130取得用户1或者作为用户1以外的其他人的用户1等所输入的目的地的信息来决定目的地,但不限定于此。例如,目的地取得部130也可以始终将目的地设定为一个地点。在该情况下,在当前所在地取得部140基于取得的用户1的当前位置的信息识别到用户1从目的地离开了预定距离这一情况时,将该识别信息输出给目的地取得部130。而且,目的地取得部130也可以启动,并将设定好的目的地的位置信息向控制部120输出。例如在痴呆症(认知症)患者是辅助装置100的用户的情况下,在装戴着辅助装置100的痴呆症患者自身徘徊并移动到距离目的地超过预定距离的场所时,辅助装置100将痴呆症患者引导到收容痴呆症患者的设施等目的地。由此,能够防止痴呆症患者去向不明等。
(当前所在地取得部140)
当前所在地取得部140取得装戴着辅助装置100的用户1的当前所在地,并输出给控制部120。再者,当前所在地取得部140也可以根据所取得的当前所在地也就是说当前位置以及目的地取得部130所确定的目的地的位置信息,算出从当前所在地到目的地的路径信息,并输出给控制部120。当前所在地取得部140从位置信息检测部160取得用户1的当前位置的信息,或者从装戴辅助装置100的用户1所携带的终端装置500取得用户1的当前位置的信息。当前所在地取得部140在取得的当前位置的信息是用户1的当前位置的情况下,也可以按原样使用该信息。当前所在地取得部140在取得的当前位置的信息是用于确定用户1的当前位置的信息的情况下,也可以基于该信息算出用户1的当前位置。
当前所在地取得部140在从终端装置500取得当前位置的信息的情况下,也可以使用终端装置500能够具备的GPS接收器、地磁传感器、加速度传感器以及陀螺仪传感器等的计测结果,取得用户1的当前位置的信息。当前所在地取得部140与终端装置500可以进行有线通信也可以进行无线通信。对于无线通信,也可以应用关于目的地取得部130在之前说明过的无线通信。这种当前所在地取得部140既可以具备有线或者无线的通信回路,也可以通过辅助装置100所具备的有线或者无线的通信回路进行有线通信或者无线通信。
在本实施方式中,当前所在地取得部140使用位置信息检测部160或者终端装置500的GPS接收器始终取得用户1的当前位置的信息,但并不限于此。例如,当前所在地取得部140也可以:将从GPS接收器取得的当前位置的信息、与加速度传感器以及陀螺仪传感器的检测结果并用,而取得用户1的当前位置的信息。例如,当前所在地取得部140也可以:在每次出现用户1的预定动作时,通过GPS接收器取得当前位置的信息。除此之外的情况下,当前所在地取得部140也可以使用加速度传感器以及陀螺仪传感器的检测结果来检测用户1的移动方向以及移动量。再者,当前所在地取得部140也可以通过随时将检测出的移动方向以及移动量与从GPS接收器取得的位置信息相加,来算出用户1的当前位置。
辅助装置100为了对用户1在十字路口等进行方向转换的动作等也加以辅助,需要以用户1每行进一步的细致精度,取得用户1的当前位置、移动量以及移动方向。如上所述,辅助装置100不仅使用来自GPS接收器的当前位置的信息,而且还使用将根据用户1的实际活动算出的移动量以及移动方向加于GPS接收器的位置信息所获得的用户1的当前位置。由此,辅助装置100能够高精度地识别用户1进行方向转换时的移动方向以及移动量,并使其识别结果与对用户1的辅助相对应。也就是说,即使在沿相同的路径行进的情况下,辅助装置100也能够对与各个用户相应的辅助的差异进行调整等。另外,当前所在地取得部140经由GPS接收器取得当前位置的信息的时刻例如也可以设为:每当装戴着辅助装置100的用户1止步时或者每隔5分钟等预定时间间隔。
(控制部120)
控制部120控制辅助装置100的整体。控制部120能够与目的地取得部130以及当前所在地取得部140相互收发信息。例如,控制部120基于从目的地取得部130取得的目的地的位置信息、以及从当前所在地取得部140取得的用户1的当前位置和/或路径的信息,决定对各线110a1~110a8施加的动作,进行用户1的髋关节辅助控制。对各线110a1~110a8施加的动作是包括向各线110a1~110a8给予张力的时刻、张力的大小以及张力的给予期间在内的线的动作模式。
控制部120的步行方向决定部121根据到目的地的路径,决定作为引导用户1的方向的步行方向。此外,步行方向决定部121也可以基于目的地的位置信息和用户1的当前位置,决定用户1的路径。控制部120的步行时刻检测部123为了决定对用户1进行辅助的时刻,检测步行的时刻。步行的时刻可以包括开始对步行中的用户1进行辅助的时刻以及确定一步中的站立腿期以及悬空腿期等的相(相位)的时刻。例如,步行方向决定部121算出相对于十字路口等方向转换点而言当前位置是多少步前的位置,并基于步行时刻检测部123检测的步行的时刻,决定开始辅助用户1的时刻。控制部120的驱动控制部122根据步行方向决定部121所决定的步行方向以及步行时刻检测部123检测出的步行的时刻,控制配置于上半身带111的线110的马达114的动作。将在后面对各构成的详情进行说明。
(步行方向决定部121)
步行方向决定部121从目的地取得部130取得目的地的位置信息,从当前所在地取得部140取得用户1的当前位置。再者,步行方向决定部121从存储部150取得包含目的地以及当前位置的地图信息。步行方向决定部121能够与目的地取得部130以及当前所在地取得部140收发信息。步行方向决定部121使用所取得的目的地的位置信息以及当前位置、和地图信息,算出到目的地的路径,并决定算出的路径上的用户1的行进方向即步行方向。而且,步行方向决定部121将决定出的步行方向的信息输出给驱动控制部122。
具体而言,步行方向决定部121在算出的路径上找出用户1进行方向转换的场所例如十字路口等,算出到该场所的距离以及时间、和作为在该场所进行方向转换的角度的方向转换角度。而且,步行方向决定部121将算出的距离、时间以及方向转换角度的信息输出给驱动控制部122。再者,步行方向决定部121根据到进行方向转换的场所的距离,预测用户1到达该场所为止所需的步数,并将预测出的步数的信息与上述的方向转换角度的信息一起输出给驱动控制部122。通过取得这样的信息,驱动控制部122能够决定为了进行所预定的方向转换而需要的向用户1的辅助的量、以及开始用于该方向转换的辅助的时刻。如此,通过决定辅助量以及辅助时刻,驱动控制部122能够在十字路口等进行经由线110的不会让用户1感到不适的步行引导。此外,将会在后面说明驱动控制部122的详情。
(步行时刻检测部123)
步行时刻检测部123对装戴辅助装置100的用户1的步行周期进行推定,基于推定结果来预测下一步行相位,并对驱动控制部122输出基于预测出的步行相位的辅助时刻。步行周期是一方的腿的脚后跟触地、到接下来相同的腿的脚后跟触地为止的动作的时间的间隔或者连续动作。步行周期由站立腿期以及悬空腿期构成。
步行时刻检测部123基于位置信息检测部160或者终端装置500的加速度传感器的传感器值、陀螺仪传感器的传感器值、或者设置在用户1的脚后跟附近的压力传感器的传感器值,检测用户1的脚后跟触地的时刻,实时地推定用户1的每一步的步行相位也就是说步行周期。此外,用户1的一步指的是,左右腿中的任一方行进一步。例如用户1的一步是从左腿触地到接下来左腿触地为止的期间。而且,步行时刻检测部123基于推定出的步行周期,预测下一步的步行相位、站立腿期以及悬空腿期各自的开始时期以及持续时间,并输出给驱动控制部122。
在此,步行相位(gate phase)表示用户1行进一步的过程中的步行状态的时间上的时刻。在步行相位中,用户1的一方的腿在地面着地时为0%,并且,接下来用户1的相同的腿在地面着地时为100%。而且,步行相位用0%~100%表示用户1的步行状态的时刻。例如,步行相位的0%~100%的值也可以对应于从用户1的一方的腿在地面着地时到接下来用户1的相同的腿在地面着地时的经过时间。具体而言,在从用户1的一方的腿在地面着地时到接下来用户1的相同的腿在地面着地时的时间为1sec(秒)的情况下,从用户1的腿在地面着地时起经过了0.5sec的时刻的步行相位表示为50%。
更具体而言,步行时刻检测部123基于加速度传感器的信息,决定用户1的腿在地面着地的时间点。基于加速度传感器的对腿的着地时间点的推定方法例如参照“IEEETRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING,VOL.52,NO.3,2005年,p.488,Fig.1,p.489,Fig.2”。传感器的其他例子为角度传感器(也被称为倾斜传感器)。例如在用户1的大腿部安装角度传感器,步行时刻检测部123取得用户1的髋关节的角度作为步行信息。步行时刻检测部123基于用户1的髋关节的角度变化的周期,算出步行相位。
此外,步行时刻检测部123在基于加速度传感器以及陀螺仪传感器的传感器值来推定步行周期的情况下,也可以根据加速度传感器以及陀螺仪传感器的信号波形来推定步行周期。另外,步行时刻检测部123在基于用户1的脚后跟附近的压力传感器的传感器值来推定步行周期的情况下,例如也可以使用安装在用户1的鞋底的压力传感器的传感器值。在该情况下,步行时刻检测部123检测与压力传感器的传感器值对应的电压值变为预定值以下的时间点作为脚后跟的触地时刻。也就是说,由压力传感器计测到预定值以上的压力值的期间意味着脚后跟正触地这一情况。相比于基于配置在上半身带111等的加速度传感器以及陀螺仪传感器的时刻,步行时刻检测部123通过取得鞋本身触地了的时刻,能够更切实地推定步行周期。
在使用上述的传感器的任一种的情况下,步行时刻检测部123例如都可以根据用户1的最近的三步的传感器值,推定每一步的步行相位的0%~100%的经过时间,算出三个经过时间的平均值。而且,步行时刻检测部123也可以根据经过时间的平均值来预测下一步中的步行相位100%的时刻。再者,步行时刻检测部123也可以根据传感器的信号波形,推定每一步的步行相位中的站立腿期以及悬空腿期的开始时刻,在三步之间算出开始时刻的平均值。而且,步行时刻检测部123也可以基于平均值,预测下一步中的站立腿期以及悬空腿期的开始时刻。
或者,步行时刻检测部123也可以根据用户1的最近的一步的传感器值,推定一步的步行相位的0%~100%的经过时间,基于推定出的经过时间,预测下一步中的步行相位100%的时刻。再者,步行时刻检测部123也可以根据传感器的信号波形,推定一步的步行相位中的站立腿期以及悬空腿期的开始时刻,预测下一步中的站立腿期以及悬空腿期的开始时刻。
(驱动控制部122)
驱动控制部122基于从步行方向决定部121取得的路径上的用户1的步行方向的信息、和从步行时刻检测部123取得的用户1的预测出的步行相位的信息,进行调节线110a1~110a8的张力的马达114a1~114a8的控制。驱动控制部122控制马达114a1~114a8的起动以及停止、和由马达114a1~114a8各自实现的线110a1~110a8的牵拉量以及牵拉力。此时,驱动控制部122控制马达114a1~114a8的起动以及停止、和马达114a1~114a8的旋转量以及旋转转矩。
具体而言,驱动控制部122从步行方向决定部121获得在从用户1的当前所在地到目的地的路径上直到下一方向转换地点为止的距离以及时间、和在方向转换地点的方向转换角度的信息。
步行方向决定部121算出由从当前所在地到方向转换地点所需的用户1的步数与距离的比率构成的系数Ca,并算出由在方向转换地点的方向转换所需的用户1的步数与方向转换角度的比率构成的系数Cb。系数Ca通过(从当前所在地到方向转换地点为止用户1直行的距离)/(从当前所在地到方向转换地点为止用户1直行的步数)来表示。系数Cb通过(在方向转换地点的用户1的方向转换角度)/(方向转换所需的用户1的步数)来表示。在方向转换地点的用户1的方向转换角度是在方向转换地点的前后之间的用户1的行进方向的方向角的差异。驱动控制部122从步行方向决定部121取得系数Ca以及Cb。
另外,步行时刻检测部123推定用户1的步行中的脚后跟的触地时刻,预测从用户1的下次脚后跟触地到再下次脚后跟触地的时间。而且,驱动控制部122取得步行时刻检测部123的预测结果。
驱动控制部122基于从步行方向决定部121以及步行时刻检测部123取得的信息,决定对用户1进行的辅助的种类。辅助的种类中包括后述的弯曲、伸展、外展、内收、外旋以及内旋这样的对用户1进行辅助的腿的动作。再者,驱动控制部122根据辅助的种类,从线110a1~110a8中决定为了进行对用户1的动作的辅助而应该牵拉的线、对该线施加的张力和牵拉该线的时刻。此外,辅助的种类的决定也可以由步行方向决定部121进行。
作为从步行方向决定部121以及步行时刻检测部123取得的信息与辅助的种类之间的关系的辅助对应关系预先被设定,例如保存于存储部150。作为被牵拉的线、线的张力与牵拉线的时刻之间的关系的线-张力关系根据辅助的种类而预先被设定,例如保存于存储部150。另外,线-张力关系也可以基于辅助装置100的辅助中的控制实际成绩来被更新。驱动控制部122基于存储部150所保存的辅助对应关系以及线-张力关系的信息,决定对用户1进行的辅助的种类,决定与所决定的辅助的种类对应的线的控制。
另外,驱动控制部122也可以基于从步行方向决定部121以及步行时刻检测部123取得的信息、年龄、性别、体格以及体力等用户1的信息和对腿的辅助的干预程度等,变更并使用线-张力关系。将会在后面说明线-张力关系的详情。另外,驱动控制部122根据所决定的对线施加的张力以及进行牵拉的时刻,进行对连接于该线的马达114a1~114a8的控制。
[2.辅助装置的动作]
[2-1.辅助装置的大体的动作]
接着,说明实施方式涉及的辅助装置100的大体的动作。首先,参照图11A以及图11B,说明辅助装置100将装戴辅助装置100的用户从出发地步行引导到目的地的例子。此外,图11A是表示装戴着辅助装置100的用户受辅助装置100引导的行进方向的例子的图。如图11A所示,在本例中,用户例如接受使用(I)右方向、(II)直行方向以及(III)左方向这三个引导模式的行进的引导。另外,图11B是表示用户的出发地到目的地的路径的例子的图。在图11B中,表示了在路径上用户从辅助装置100接受的引导模式。用户从辅助装置100接受根据路径上的当前位置使用了如图11A所示的三个引导模式中的某一个的引导。在(I)右方向或者(III)左方向的引导模式中,辅助装置100经由线110对用户施加使用户向右或者左转弯的辅助力,以使得用户的行进方向朝右或者朝左弯曲。在(II)直行方向的引导模式中,辅助装置100既可以经由线110对用户施加使其沿直行方向进行步行动作的辅助力,也可以不施加辅助力而让用户自主地步行。在后者的情况下,辅助装置100也可以在用户的行进方向偏离直行方向的情况下,给予用于修正方向的辅助力。如此,辅助装置100对用户施加由经由线110的辅助力实现的物理性的步行引导。此外,辅助力既可以是辅助进行预定动作时的用户的身体活动的力,也可以是半强制地或者强制地强加于用户的身体使其进行预定动作的力。
在上述的步行引导时,例如辅助装置100的步行方向决定部121从目的地取得部130取得目的地的位置信息,从当前所在地取得部140取得出发地的位置信息也就是说用户的当前位置。另外,步行方向决定部121从存储部150取得遍及出发地到目的地的地图。步行方向决定部121使用出发地的位置信息、目的地的位置信息以及地图,算出从出发地到目的地的路径。进而,步行方向决定部121决定在路径上适于用户的引导模式(I)、(II)以及(III)。
在步行引导中,例如如图11B所示那样,地图包含十字路口的信息的情况下,需要在位于路径上的十字路口使用户进行方向转换。此时,辅助装置100从用户进入十字路口之前,开始给予使用户按(I)右方向或者(III)左方向的所期望的方向进行方向转换、也就是说进行转弯的辅助力。而且,辅助装置100到用户在十字路口完成拐弯为止,边改变辅助力边持续给予辅助力。将会在后面说明在转弯期间给予用户的辅助力的详情。由此,辅助装置100基于作为出发地的用户的当前位置,选择路径上所设定的引导模式,并按照所选择的引导模式来物理性地引导用户的行进方向。
[2-2.辅助装置的处理的流程]
接下来,参照图12,说明如上所述的辅助装置100进行的从路径的决定到沿着路径的步行引导的处理的流程。图12是表示实施方式涉及的辅助装置100对用户的步行方向进行引导的处理的流程的一例的流程图。
(步骤S001)
目的地取得部130取得对装戴着辅助装置100的用户进行引导的目的地的信息,向控制部120的步行方向决定部121输出目的地的位置信息。目的地取得部130借助用户等向设置于辅助装置100的输入装置、或者用户所携带的终端装置500的输入,取得目的地的信息。
(步骤S002)
步行方向决定部121从当前所在地取得部140取得辅助装置100的当前所在地信息、也就是说用户的当前位置。当前所在地取得部140从辅助装置100的位置信息检测部160、或者终端装置500取得用户的当前位置。
(步骤S003)
步行方向决定部121根据目的地的位置信息、用户的当前位置、和存储部150所保存的目的地以及当前位置周边的地图,算出从当前位置到目的地的路径,进而决定算出的路径中的用户的步行方向的信息。步行方向的信息包含在路径上直到用户进行方向转换的场所的距离以及时间、和在方向转换场所的方向转换角度等。而且,步行方向决定部121将步行方向的信息和辅助模式开启(ON)的信号输出给控制部120的驱动控制部122。辅助模式开启的信号是表示辅助装置100处于执行对用户的步行进行辅助的控制的状态的信号。辅助模式关闭(OFF)的信号是表示辅助装置100处于不执行对用户的步行进行辅助的控制的状态的信号。
(步骤S004)
驱动控制部122在从步行方向决定部121接收到辅助模式开启的信号时,控制马达114,对线110给予张力。具体而言,驱动控制部122从步行时刻检测部123接收步行时刻检测部123所预测的步行相位中的辅助时刻信息。辅助时刻信息包含步行相位中的站立腿期以及悬空腿期等步行状态的时间上的时刻信息。驱动控制部122基于辅助时刻信息、和从步行方向决定部121接收到的步行方向的信息,将控制线110的张力以使用户直行的辅助控制信号输出给马达114。
(步骤S005)
步行方向决定部121判定在从当前位置到目的地的路径上是否有作为需要方向转换的场所的方向转换点。步行方向决定部121在有方向转换点的情况下(步骤S005:是),前进至步骤S006,在没有方向转换点的情况下(步骤S005:否),返回至步骤S004。
(步骤S006)
步行方向决定部121基于用户的当前位置和路径信息,判定在接下来用户到达的方向转换点,用户进行方向转换、也就是说拐弯的方向是否为左方向。步行方向决定部121在拐弯的方向为左方向的情况下(步骤S006:是),前进至步骤S007,在拐弯的方向为右方向的情况下(步骤S006:否),前进至步骤S008。
(步骤S007)
步行方向决定部121基于在步骤S003中决定的步行方向的信息,将用于向左方向引导用户的信号输出给驱动控制部122。驱动控制部122按照接收到的信号,控制马达114,由此控制线110的张力以使用户向左方向进行方向转换。此外,步行方向的信息也包含与在步行转换点用户的左右腿每一步所进行的动作有关的信息、也就是说左方向的方向引导模式的信息。由此,驱动控制部122按每一步控制用户的左右腿的动作。
(步骤S008)
步行方向决定部121基于在步骤S003中决定的步行方向的信息,将用于向右方向引导用户的信号输出给驱动控制部122。驱动控制部122按照接收到的信号,控制马达114,由此控制线110的张力以使用户向右方向进行方向转换。此外,步行方向的信息也包含与在步行转换点用户的左右腿每一步所进行的动作有关的信息、也就是说右方向的方向引导模式的信息。由此,驱动控制部122按每一步控制用户的左右腿的动作。
(步骤S009)
在步骤S007以及步骤S008的各自中,由辅助装置100进行的在方向转换点的对用户的方向转换的引导完成后,步行方向决定部121基于当前位置以及目的地的位置信息,判定用户是否到达了目的地。步行方向决定部121在用户没有到达目的地时(步骤S009:否),前进至步骤S004,在用户到达目的地时(步骤S009:是),结束将用户引导到目的地的处理。
[2-3.辅助装置所辅助的基本的动作]
接下来,说明辅助装置100所辅助的基本的动作。具体而言,说明辅助装置100对装戴辅助装置100的用户给予的辅助力与用户的动作之间的关系。辅助装置100通过使用八个马达114a1~114a8来独立地变更八条线110a1~110a8的张力,从而对装戴辅助装置100的用户的左右腿施加辅助力,使左右腿进行各种动作。
例如,在图13A~图13C中,表示了辅助装置100辅助的用户的右腿的动作例。此外,图13A~图13C表示了辅助装置100对悬空腿期的右腿施加辅助力的例子,但辅助装置100也可以对站立腿期的右腿施加辅助力。另外,针对用户的左腿,辅助装置100也能够使其进行与右腿同样的动作。
如图13A所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节给予使其弯曲以及伸展的辅助力。另外,如图13B所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节给予使其外展以及内收的辅助力。另外,如图13C所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节给予使其外旋以及内旋的辅助力。弯曲以及伸展的辅助力能够辅助用户的直行方向的步行,由此,带来使用户的能量代谢降低这一效果。外展、内收、外旋以及内旋的辅助力能够辅助用户的方向转换。
此外,髋关节的弯曲是使大腿部向前方向活动的活动,髋关节的伸展是使大腿部向后方向活动的活动。外展是使大腿部从用户的躯干的中心向左右方向的外侧(如果是右腿则为右侧、如果是左腿则为左侧)活动的活动,是使腿以髋关节为基点转动以使得腿打开的动作。内收是使大腿部朝向用户的躯干的中心向左右方向的内侧(如果是右腿则为左侧、如果是左腿则为右侧)活动的活动,是使腿以髋关节为基点转动以使得腿闭合的动作。外旋是使大腿部向用户的外侧(如果是右腿则为右旋转方向、如果是左腿则为左旋转方向)旋转的活动,是以髋关节为中心使大腿部朝外旋转以使得脚的脚尖朝向外侧的动作。内旋是使大腿部向用户的内侧(如果是右腿则为左旋转方向、如果是左腿则为右旋转方向)旋转的活动,是以髋关节为中心使大腿部朝内旋转以使得脚的脚尖朝向内侧的动作。如此,辅助装置100能够对左右腿给予能引导三种自由度六个方向的动作的辅助力。
再者,参照图14A~图19B,说明辅助装置100所引导也就是说所辅助的用户的动作与经由线110a1~110a8施加于用户的辅助力之间的关系。
参照图14A以及图14B,其表示了辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的弯曲进行辅助的情形。在图14A中,驱动控制部122为了使左腿弯曲,驱动马达114a1以及114a2,使线110a1以及110a2的张力增加。在图14B中,驱动控制部122为了使右腿弯曲,驱动马达114a7以及114a8,使线110a7以及110a8的张力增加。在本实施方式中,设线110a1以及110a2的张力同等、线110a7以及110a8的张力同等,但也可以为互不相同。驱动控制部122既可以基于力传感器115a1~115a8的检测结果进行线的张力的控制,也可以基于马达114a1~114a8的驱动量进行线的张力的控制。
虽不限定于此,但在本实施方式中,在弯曲前的平常时,也对线110a1~110a8各自施加有张力,该张力为使线不松弛的程度、例如10N(牛顿)以下,更优选为5N以下。而且,为了使左腿以及右腿弯曲,线110a1以及110a2的张力、和线110a7以及110a8的张力分别例如提高为大于等于40N且小于等于100N的值。以左腿为例进行说明。针对作为健康的20多岁~40多岁的成年男性的用户,使40N以上的张力作用于线110a1以及110a2。此时,用户能够明确地感觉到屈伸方向的力作用于左腿并且促使左腿屈伸。当超过80N的张力作用于线110a1以及110a2时,用户的左腿被向屈伸方向抬起。另外,在作用于线110a1以及110a2的张力小于等于20N的情况下,用户几乎感觉不到由线110a1以及110a2的张力引起的阻力而继续进行现状的动作。此外,上述的张力的数值为一例,可以根据用户的年龄、性别、体格、体力、腿的动作的种类、对腿的辅助的干预程度等来适当变更。
参照图15A以及图15B,其表示了辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的伸展进行辅助的情形。在图15A中,驱动控制部122为了使左腿伸展,增加线110a3以及110a4的张力。在图15B中,驱动控制部122为了使右腿伸展,增加线110a5以及110a6的张力。该伸展时的线的张力也可以与弯曲时的线的张力是同样的。
图16A以及图16B中表示了辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的外展进行辅助的情形。在图16A中,驱动控制部122为了使左腿外展,增加线110a2以及110a3的张力。在图16B中,驱动控制部122为了使右腿外展,增加线110a6以及110a7的张力。该外展时的线的张力也可以与弯曲时或者伸展时的线的张力是同样的。
图17A以及图17B中表示了辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的内收进行辅助的情形。在图17A中,驱动控制部122为了使左腿内收,增加线110a1以及110a4的张力。在图17B中,驱动控制部122为了使右腿内收,增加线110a5以及110a8的张力。该内收时的线的张力也可以与弯曲时、伸展时或者外展时的线的张力是同样的。
图18A以及图18B中表示了辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的外旋进行辅助的情形。在图18A中,驱动控制部122为了使左腿外旋,增加线110a2以及110a4的张力。在图18B中,驱动控制部122为了使右腿外旋,增加线110a5以及110a7的张力。该外旋时的线的张力也可以与弯曲时、伸展时、外展或者内收时的线的张力是同样的。
图19A以及图19B中表示了辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的内旋进行辅助的情形。在图19A中,驱动控制部122为了使左腿内旋,增加线110a1以及110a3的张力。在图19B中,驱动控制部122为了使右腿内旋,增加线110a6以及110a8的张力。该内旋时的线的张力也可以与弯曲时、伸展时、外展、内收或者外旋时的线的张力是同样的。
如上所述的对各腿的辅助动作与线110a1~110a8的张力之间的关系归纳如下述表2所示。
表2:对各腿的辅助动作与张力产生线的关系
在上述中,驱动控制部122为了辅助一条腿的动作而使两条线的张力增加。此时,驱动控制部122既可以相应于用户的动作控制马达114并调整线的张力,以使得其他六条线的张力维持现状,也可以停止六条线的马达114以使得不对六条线作用张力。
另外,在上述的例子中,驱动控制部122将为了辅助一条腿的动作而选择的两条线的张力设为同等,但并不限于此。例如在外展、内收、外旋以及内旋的动作的辅助时,驱动控制部122也可以使位于腿后部的线的张力小于位于腿前部的线的张力。像这样腿进行转动或者转弯的情况下,在腿的前部和后部,辅助力的作用线与髋关节的旋转轴的距离即髋关节的力臂不同。因此,若对腿的前部的线以及后部的线施加同等的张力,有时不会对腿输出所设想的转矩。另外,根据肌肉或者赘肉的长法等,腿以及腰的形状也存在个人差异,因而也可以根据个人来调整前部的线以及后部的线的张力的平衡。
如上所述的辅助装置100能够在用户的步行中,能够相应于用户在站立腿期以及悬空腿期所产生的转矩,以作为弯曲以及伸展方向的辅助力的辅助转矩为主,给予用户辅助力,辅助用户的步行动作。再者,辅助装置100在引导用户的步行方向的情况下,对用户给予外展、内收、外旋或者内旋方向的辅助转矩,由此,能够将用户向所期望的方向引导。
[2-4.辅助装置的步行方向引导动作]
说明辅助装置100中的用户的步行方向的引导动作的详情。参照图20A以及图20B,其表示了辅助装置100在十字路口以使用户按直角拐弯的方式引导步行方向的例子。在图20A中,表示了从作为用户的当前位置的计测地点到应该拐弯的十字路口之间的距离以及用户的步数的例子。辅助装置100的步行方向决定部121根据计测地点的位置和路径信息,算出从计测地点到十字路口的距离,并根据算出的距离来算出到该十字路口所需的步数。在本例中,从计测地点到十字路口的距离为6米,从计测地点到十字路口的步数为6步。另外,步行方向决定部121根据路径信息,决定在十字路口用户需要向右方向以90度拐弯。
而且,如图20B所示,步行方向决定部121决定依次实施直行方向的辅助、右方向的辅助以及直行方向的辅助,并输出给驱动控制部122。具体而言,步行方向决定部121对于各辅助,按每一步决定时刻、期间、辅助的程度等。例如在进行辅助以使用户在用左右腿一步一步地前进的期间45度拐弯的情况下,步行方向决定部121例如将十字路口的与两步相当的跟前的位置决定为右方向的辅助开始时刻以使得通过用左右腿各两步、共计四步在十字路口拐弯。驱动控制部122根据步行方向决定部121所决定的右方向的辅助开始时刻、和步行时刻检测部123检测的步行的时刻,控制线110的张力,对用户给予向右方向拐弯的辅助力。通过这样,用户能够用临到十字路口之前的两步和十字路口通过后的两步来进行90度拐弯。
此外,对于步数与距离的关系,当用户在进行直行步行时,例如也可以为:步行方向决定部121基于配置于上半身带111的位置信息检测部160的加速度传感器所检测的行进方向的加速度来算出。具体而言,步行方向决定部121根据行进方向的加速度波形检测用户每一步的时间。再者,步行方向决定部121也可以根据成为对象的步数所对应的时间、和行进方向的加速度的变化,算出该时间的用户的移动距离。或者,步行方向决定部121也可以从GPS接收器取得该时间的用户的移动距离。步行方向决定部121基于同一时间内的步数以及移动距离,算出用户的步数与距离的关系。例如如图21所示,根据用户,步数与距离的关系不同。因此,步行方向决定部121利用如上所述的方法,在直行步行中进行算出。此外,图21是表示使用辅助装置100的情况下的多个用户的步数与距离的关系的例子的图。另外,步行方向决定部121既可以根据位置信息检测部160的加速度传感器以及陀螺仪传感器的计测结果来判定用户是否在直行步行中,也可以根据GPS接收器的计测结果来判定。
另外,对于步数与方向转换角度的关系,也和步数与距离的关系同样。例如,步行方向决定部121根据位置信息检测部160的加速度传感器以及陀螺仪传感器、或者GPS接收器的计测结果,判定用户开始进行拐弯的动作的时刻以及结束的时刻。再者,步行方向决定部121也根据加速度传感器以及陀螺仪传感器、或者GPS接收器的计测结果,算出用户进行了方向转换的角度。此外,步行方向决定部121根据加速度传感器的加速度波形,算出用户为了进行方向转换所需的步数。而且,步行方向决定部121使步数与方向转换角度的关系关联。上述的关联既可以根据有辅助装置100的辅助的状态下的计测结果来求取,也可以根据没有辅助装置100的辅助的状态下的计测结果来求取。
根据用户,能够用一步拐弯的方向转换角度存在差异。因此,例如在相对于步数的方向转换角度小、例如两步仅能拐弯10度的用户的情况下,为了进行90度拐弯,步行方向决定部121也可以决定为从十字路口前的9步起开始辅助。或者,在从当前所在地到十字路口达不到与9步相当的距离的情况下,步行方向决定部121也能够使线110的张力也就是说辅助力加强,增大用户用一步进行方向转换的角度。
接着,参照图22A以及图22B,其表示了辅助装置100在拐角以使用户通过多次地拐弯来按直角进行方向转换的方式引导步行方向的例子。在图22A中,与图20A同样地,用户向右方向朝向直角的方向拐弯,但一个拐弯动作中的方向转换角度较小。如图22A所示,例如在用户虽然最终会90度拐弯但在进行了45度的方向转换后再次进行45度的方向转换的情况下,辅助装置100在比图20A的例子靠近方向转换地点的开始地点就开始右方向的辅助。或者,辅助装置100将为了辅助而给予线110的张力抑制得低于图20A的例子。由此,用户能够自然地转换方向。
而且,在以沿着如图22A所示的路径使用户行进的方式辅助的情况下,辅助装置100如图22B所示那样,依次实施直行方向的辅助、右方向的辅助、直行方向的辅助、右方向的辅助以及直行方向的辅助。例如在进行辅助以使用户在用左右腿一步一步地前进的期间45度拐弯的情况下,辅助装置100从第一个方向转换地点之前的一步开始右方向的辅助,之后,再次进行了直行方向的辅助后,再次从下一方向转换地点之前的一步开始右方向的辅助。由此,辅助装置100最终辅助用户以使其进行90度拐弯。
此外,在上述的例子中,辅助装置100根据步数与能够拐弯的角度之间的关系因用户导致的不同,前后地调整辅助开始时刻,由此能够使各种用户进行方向转换,但并不限于此。辅助装置100也可以不根据用户改变辅助开始时刻,而改变为了进行辅助而对线110给予的张力。
例如参照图23A以及图23B,其表示了辅助装置100沿着包括彼此间的距离短的两个拐角的路径引导用户的步行方向的例子。如图23A所示,在到目的地的路径上,90度的方向转换之后,很快地例如隔两步到四步的距离又有90度的方向转换的情况下,辅助装置100即使将辅助开始时刻提前,用户也有可能无法进行第二个方向转换。
例如在辅助装置100进行辅助的情况下,用户通常能够用单腿的一步以大约5~30度的方向转换角度拐弯。在该情况下,存在用于进行第二个方向转换的用户步数不够的情况。另外,在图23A中,将会如图23B所示那样,用户在受到右方向的辅助之后立刻受左方向的辅助。对于用户,在刚刚向右方向受到辅助之后,向右方向被辅助着的感觉尚存,用户将会具有这种感觉地受左方向的辅助。在这种情况下,用户有时会出现自身的感觉混乱,无法对应左方向的辅助。因此,辅助装置100也可以通过使辅助中的线110的张力比通常大,增大用户的一步中的方向转换角度。由此,辅助装置100沿着路径引导用户的步行方向。
然而,辅助装置100在判定为即便增大用户的一步中的方向转换角度、用户也不能完全拐弯的情况下,也可以变更路径。例如步行方向决定部121进行上述的判定,其结果,也可以如图24A以及图24B所示的例子那样,再次设定路径以使得减少方向转换的次数、增大到方向转换地点的距离。在本例中,如图24B所示,辅助装置100依次进行直行方向的辅助、右方向的辅助以及直行方向的辅助。此外,通过减少方向转换的次数,也能获得辅助装置100的能耗量降低这一效果。
[2-5.辅助装置的方向转换辅助动作的详情]
进而,说明辅助装置100对用户的方向转换进行辅助的动作的详情。具体而言,说明在用户的方向转换时辅助装置100使之增加张力的线110、与使该线110的张力增加的时刻之间的关系。如上所述,辅助装置100的驱动控制部122基于与辅助的种类相应的线-张力关系,决定使之增加张力的线110、该线110的牵拉力以及使该线110的张力增加的时刻,辅助用户的动作。以下说明的动作是基于该线-张力关系的动作的例子。
[2-5-1.方向转换辅助的第一模式的动作]
首先,说明辅助装置100对用户的方向转换进行辅助的动作的第一模式的动作。在图25中,关于第一模式的动作,表示了在使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合例。在图25中,用俯视图以及侧视图表示了用户的各状态及其位置。再者,在图25中,表示了张力被增加的线。此外,在图25中,相关联地表示了用户的左右腿的状态、上述线的张力的状态也就是说线张力的输入曲线(profile)、与步行相位。线张力的输入曲线表示相对于施加于各线的最大张力(也被称为张力增益)的线张力的比例。例如在各线的张力增益为100N的情况下,实际被给予的张力用输入曲线×张力增益来表示。而且,在步行相位0~100%之间,辅助装置100设最大张力为100N,一边使线张力变化一边产生线张力。
在图25中,表示了为了向左方向引导用户而使得线110a2、110a4、110a6以及110a8的张力增加的例子。也就是说,辅助装置100进行用于使左腿外旋并且使右腿内旋的辅助。在图25中,以左腿的步行相位为基准,在左腿的步行相位中,设左腿的脚后跟的触地为0%、右腿的脚后跟的触地为50%。也就是说,虽不限定于此,但在本实施方式中,左腿的步行相位的0%与右腿的步行相位的50%为同时期。
在左腿的步行相位中,左腿的站立腿期是大于等于0%且小于等于60%的期间,悬空腿期是超过60%且不足100%的期间。另外,在右腿的步行相位中,右腿的悬空腿期是超过60%且不足100%的期间,站立腿期是大于等于100%且小于等于160%的期间。换言之,在左腿的步行相位中,右腿的悬空腿期是超过10%且不足50%的期间,站立腿期是大于等于50%且小于等于110%的期间。
此外,在右腿的步行相位中,右腿的悬空腿期的超过60%且不足100%的期间包含于第1步行相位,站立腿期的大于等于100%且小于等于160%的期间包含于第1步行相位的接下来的第2步行相位。也就是说,大于等于100%且小于等于160%的期间是第2步行相位的大于等于0%且小于等于60%的期间。如此,在以下的说明中,使用100%以上的数值表示的步行相位意味着使用0%~100%的数值表示的步行相位的下一步行相位。
在将用户向左方向引导的情况下,辅助装置100在右腿的步行相位的115%附近的时刻,对右腿施加内旋的辅助力。上述时刻是在用户的右腿的脚后跟触地后到右腿的脚尖触地为止的区间所包含的时刻。该时刻包含于右腿的站立腿期。此时,通过辅助装置100,在相同的时刻对线110a6以及110a8施加第1阈值以上的张力。在此的线110a6以及110a8的张力的一例为100N。此外,第1阈值可以是如用户由线所产生的张力而能够感知到被促使进行用于向左转的移动的腿的动作那样的张力,例如是100N的40%即40N。
再者,辅助装置100在左腿的步行相位即将变为100%之前的期间,对左腿施加外旋的辅助力。即将变为100%之前的期间的例子是65%到90%的期间所包含的任一个时刻。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a2以及110a4例如施加100N的张力。辅助装置100在左腿的悬空腿期,对左腿施加辅助力。
具体而言,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于115%且小于等于140%的期间整体,为了辅助右腿的内旋,连续地增加线110a6以及110a8的张力,且不增加右腿的其他的线110a5以及110a7的张力。此外,步行相位的大于等于115%且小于等于140%的期间在使用0~100%表示步行相位的情况下是大于等于15%且小于等于40%的期间。
再者,辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于90%的期间整体,为了辅助左腿的外旋,连续地增加线110a2以及110a4的张力,且不增加左腿的其他的线110a1以及110a3的张力。在图25中,各线的张力被增加时的张力的曲线形成梯形的波形。这是为了降低急剧的张力增加以及急剧的张力减少施予用户的负荷。此外,辅助装置100也可以在右腿的步行相位的大于等于115%且小于等于140%的期间以及左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于90%的期间暂时地中断张力的增加。在这种情况下,辅助装置100对用户的腿施加的负荷降低,用户在辅助装置100的作用下感觉到的负担降低。
关于图25所示的线张力的输入曲线,考虑到从驱动控制部122对马达114输出信号后到实际线110上产生张力为止的时间延迟,设定为相比于所期望的时间点,在步行相位中提前百分之几来提升线110的张力。例如关于对右腿的辅助,右腿的脚尖触地的时刻在右腿的步行相位中实际上是120%左右的时刻。然而,考虑到线110的张力的输出延迟,以在提前大约5%左右的时刻提升线110的张力的方式制作了与右腿有关的线张力的输入曲线。另外,关于对左腿的辅助,辅助装置100进行辅助以使得左腿的髋关节在左腿的脚后跟即将触地之前外旋。于是,考虑到线的张力的输出延迟,与左腿有关的线张力的输入曲线被制作为在左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于90%的期间连续地对外旋进行辅助,以使得辅助的结束在左腿的步行相位中成为大致100%的时刻。
参照图26,与图25同样地表示了在使用户向右方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合例。图26是为了将用户向右方向引导使线110a1、110a3、110a5以及110a7的张力增加的例子。也就是说,辅助装置100进行使左腿内旋、使右腿外旋的辅助。图26以右腿的步行相位为基准,在右腿的步行相位中,设右腿的脚后跟的触地为0%、左腿的脚后跟的触地为50%。在右腿的步行相位中,右腿的站立腿期是大于等于0%且小于等于60%的期间,悬空腿期是超过60%且不足100%的期间。另外,在左腿的步行相位中,左腿的悬空腿期是超过60%且不足100%的期间,左腿的站立腿期是大于等于100%且小于等于160%的期间。在将用户向右方向引导的情况下,辅助装置100首先在左腿的步行相位的115%附近的时刻,对左腿施加内旋的辅助力。上述时刻是在用户的左腿的脚后跟触地后到左腿的脚尖触地为止的区间所包含的时刻。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a1以及110a3例如施加100N的张力。
再者,辅助装置100在右腿的步行相位即将变为100%之前的期间,例如在65%到90%的期间所包含的任一个时刻,对右腿施加外旋的辅助力。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a5以及110a7例如施加100N的张力。
具体而言,辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于115%且小于等于140%的期间整体,为了辅助左腿的内旋,连续地增加线110a1以及110a3的张力,且不增加左腿的其他的线110a2以及110a4的张力。此外,步行相位的大于等于115%且小于等于140%的期间在使用0~100%表示步行相位的情况下是大于等于15%且小于等于40%的期间。
再者,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于65%且小于等于90%的期间整体,为了辅助右腿的外旋,连续地增加线110a5以及110a7的张力,且不增加右腿的其他的线110a6以及110a8的张力。虽不限定于此,但在本实施方式中,图26中的与左腿以及右腿有关的线张力的输入曲线和将图25中的与左腿以及右腿有关的线张力的输入曲线左右对调后的曲线是同等的。图26中的线张力的输入曲线也与图25的情况同样地,考虑了辅助装置100中的张力的输出延迟制作而得到。
此外,在本实施方式中,不论是哪条线,进行方向转换的辅助时的线110的张力都设为100N,但并不限于此。根据用户,髋关节的力臂以及腿的长度不同,因而即使在对相同的线110施加了相同的张力的情况下,髋关节所受的辅助转矩也会因用户而不同。此外,辅助转矩通过线张力×力臂来求取。因此,也可以根据用户将不同的张力施加于线110。相比于瘦的用户,胖的用户的髋关节的力臂更大。因此,例如也可以在如腰围为100厘米以上那样的胖的用户的情况下,将张力设为60N,在如腰围为70厘米以下那样的瘦的用户的情况下,将张力设为120N。由此,胖的用户及瘦的用户所受的辅助转矩能够变为同等。
另外,也可以根据用户的腿的长度变更张力。例如在上半身带111和膝带112a以及112b装戴在用户的身体的相同部位的情况下,用户的腿的长度、具体而言是大腿部的长度越短,用户的冠状面中的线110的倾斜度越大。因此,即使在对线110施加了相同的张力的情况下,大腿部的长度越短,作为外旋以及内旋的方向的扭转方向的辅助转矩也会越大。由此,针对腿长的用户,通过使外旋以及内旋中的线110的张力增大,从而腿长的用户也能够受到与腿短的用户同等的辅助。另外,在屈伸以及伸展方向的辅助中,腿长的用户更大地受到线110的张力的纵向也就是说上下方向的力分量,因而也可以使相对于腿长的用户的线110的张力减小。如此,通过根据每个用户的体型以及腿的长度调整线张力,能够对用户施加合理的辅助转矩。
另外,在内旋以及外旋的各辅助中,设用户的腿的前后的线张力为相同,但并不限于此。例如也可以使配置在腿的前侧的线的张力大于配置在腿的后侧的线的张力。后侧的线经由用户的臀部,因而用户的后侧的力臂与前侧相比更大,由此,在用户的后侧作用于髋关节的辅助转矩比用户的前侧大。因此,通过将前侧的线的张力设为较大,辅助装置100能够在用户的前后以良好的均衡性进行方向引导中的内旋以及外旋的辅助。
此外,在图25以及图26中,线张力的输入曲线的波形设为简单的四边形、具体而言是梯形,但并不限于此。也可以使用三角波或者高斯波形制作输入曲线的波形。例如在用矩形以及梯形等四边形的波形制作输入曲线的情况下,有时会发生线张力的急升或者急降。这种张力变化有可能会对用户带来辅助的不适感。于是,例如在将输入曲线的波形设为三角波的情况下,也可以使直到最大张力的线张力的提升成为逐渐变化的平缓提升。由此,辅助装置100能够谨慎地使用户的腿转动,也能够降低由突然的线张力的变化引起的用户摔倒等的危险性。
另外,在实际的人的步行中,腿所产生的弯曲以及伸展转矩、和内旋以及外旋转矩平稳地连续地发生变化。因此,输入曲线的波形也可以应用高斯波形。高斯波形例如也可以是通过使用如下式1所示的高斯函数来将多个高斯函数相加也就是说叠加从而制作出的波形。此时,找到多个高斯函数的叠加方法中、最接近于实际的人步行时的腿的转矩波形的叠加方法,并应用于输入曲线的波形的生成。找到这种方法这一情况也被称为高斯拟合。由此,能够以接近人的步行的形式给予辅助转矩,因而能够进行更自然的辅助。
具体而言,高斯函数具有μ、σ的变量(也称为参数)对(pair),高斯函数的波形由它们两个参数决定。表示高斯函数的波峰的时间由μ决定,高斯函数的波幅由σ决定。因此,根据两个参数的各种组合,能够生成各种高斯函数。
对人步行时的腿所产生的转矩的振幅乘以高斯函数而得到的函数形成以时间(单位:秒)为横轴、以转矩(单位:Nm)为纵轴的波形。振幅的例子是人步行时的腿的最大转矩,例如为20Nm等。而且,将多个高斯函数叠加,找到与实际的人步行时的腿的转矩以及时间的波形最接近的叠加方法。此时,通过使用具有各种各样的两个参数μ、σ的n个高斯函数f1(x)、f2(x)、…、fn(x)来对实际的人的步行数据进行高斯拟合,获得高斯函数。进而,通过将获得的多个高斯函数叠加,获得新的高斯函数。通过调整该新的高斯函数的两个参数μ、σ,能够制作辅助的输入曲线。
另外,关于各辅助中的线张力的输入曲线的给予期间,在使用0~100%表示各步行相位的情况下,在各腿的站立腿期中设为该腿的步行相位的大于等于15%且小于等于40%的期间,在各腿的悬空腿期中设为该腿的步行相位的大于等于65%且小于等于90%的期间,但并不限于此。例如,在向左方向的引导时的左腿的外旋辅助以及向右方向的引导时的右腿的外旋辅助中,在前述的期间内的输入曲线中,根据用户,有时在悬空腿期结束时外旋状态的腿会回到原来的状态。在该情况下,外旋辅助对方向引导施予的影响力有可能会变小。针对这种用户,也可以延长悬空腿期的外旋的辅助期间,例如在脚后跟触地后也继续进行外旋的辅助。通过这样,用户必然会以腿向外侧打开的状态触地,更易于进行方向转换。辅助装置100既可以根据相对于上述用户的辅助的实际成绩来判定辅助期间的延长,也可以根据预先输入的用户的信息来判定辅助期间的延长。
例如参照图27,其与图26同样地表示了在使用户向右方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合的另一例。图27表示在脚后跟的触地后也进行右腿的外旋的辅助的情况下的线张力的输入曲线。在图27的例子中,辅助装置100对右腿施加外旋的辅助力,此时,在右腿的步行相位中,在大于等于65%且小于等于110%的期间整体,连续地增加线110a5以及110a7的张力。由此,用户超出悬空腿期地受右腿的外旋辅助,并维持右腿的外旋状态直到右腿完全触地,使右腿在朝向目标方向的状态下着地。因此,即使是方向转换引导的效果差的用户,辅助装置100的方向转换引导的效果也得以提高。
[2-5-2.方向转换辅助的第二模式的动作]
说明辅助装置100对用户的方向转换进行辅助的动作的第二模式的动作。辅助装置100在第一模式的动作中,为了辅助用户的方向转换,对左腿以及右腿给予了使其外旋或者内旋的辅助力。在第二模式的动作中,辅助装置100为了辅助用户的方向转换,对左腿以及右腿给予使其外展的辅助力。
首先,说明在腿受到进行外展及内收的辅助力时的用户的动作。参照图28A以及图28B,其表示了受到使悬空腿期的右腿进行外展及内收的辅助力的用户的动作的例子。如图28A所示,在用户从辅助装置100受到将悬空腿期的右腿外展的辅助力也就是说转矩时,用户的重心向右方向、也就是说向受辅助力的右腿的方向移动。由此,用户被引导为向重心的移动方向即右方向进行方向转换。如图28B所示,在用户从辅助装置100受到将悬空腿期的右腿内收的辅助力时,用户的重心向左方向、也就是说向与受辅助力的右腿相反的方向移动。由此,用户被引导为向左方向进行方向转换。另外,当用户在悬空腿期的左腿受到进行外展或者内收的辅助力的情况下,被引导为向与上述右腿的情况相反的方向、也就是说向左方向或者右方向。
参照图29A以及图29B,其表示了受到使站立腿期的左腿进行外展及内收的辅助力的用户的动作的例子。如图29A所示,在用户从辅助装置100受到将站立腿期的左腿外展的辅助力时,用户的重心向右方向、也就是说向与受辅助力的左腿相反的方向移动。由此,用户被引导为向右方向进行方向转换。如图29B所示,在用户从辅助装置100受到将站立腿期的左腿内收的辅助力时,用户的重心向左方向、也就是说向受辅助力的左腿的方向移动。由此,用户被引导为向左方向进行方向转换。另外,当用户在站立腿期的右腿受到进行外展或者内收的辅助力的情况下,被引导为向与上述左腿的情况相反的方向、也就是说向左方向或者右方向。
根据上述,辅助装置100例如在引导用户使其向右方向进行方向转换的情况下,可以针对右腿,在悬空腿期进行外展的辅助,在站立腿期进行内收的辅助。另外,辅助装置100也可以针对左腿,在悬空腿期进行内收的辅助,在站立腿期进行外展的辅助。由此,在受到辅助期间,用户的身体的重心总是向右方向移动,因而用户被引导为向右方向进行方向转换。对于向左方向的方向转换,辅助装置100也同样可以针对右腿,在悬空腿期进行内收的辅助,在站立腿期进行外展的辅助,以使得用户的身体的重心总是向左方向移动。另外,辅助装置100也可以针对左腿,在悬空腿期进行外展的辅助,在站立腿期进行内收的辅助。
如上所述的对用户各腿的外展以及内收的辅助与身体重心的移动方向之间的关系归纳如下述表3所示。
表3:对各腿的外展以及内收的辅助与身体重心的关系
在第二模式的动作中,辅助装置100通过对左腿以及右腿给予使其外展的辅助力,使用户的重心向为了进行方向转换的方向移动,使用户向该方向进行方向转换。
参照图30,其基于第二模式的动作,与图25同样地表示了在使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合例。辅助装置100为了向左方向引导用户,增加线110a2、110a3、110a6以及110a7的张力,进行使左腿以及右腿外展的辅助。
在将用户向左方向引导的情况下,辅助装置100在左腿的步行相位的65%附近的时刻,对左腿施加外展的辅助力。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a2以及110a3施加第1阈值以上的张力,例如施加100N的张力。上述第1阈值与第一模式的动作的第1阈值相同。
辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a2以及110a3连续地施加张力,对左腿连续地施加外展的辅助力。再者,线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取100N的最大值。而且,线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的超过110%且小于等于120%的期间整体,向小于第1阈值的张力、也就是说朝着被给予张力之前的状态减少。此外,辅助装置100不增加左腿的其他的线110a1以及110a4的张力。在用0~100%的值表现步行相位的情况下,左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间是第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及接下来的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间。
再者,辅助装置100在右腿的步行相位的15%附近的时刻,对右腿施加外展的辅助力。右腿的步行相位的15%相当于左腿的步行相位的65%。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a6以及110a7施加第1阈值以上的张力,例如施加100N的张力。辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间整体,对线110a6以及110a7连续地施加张力,对右腿连续地施加外展的辅助力。再者,线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的约大于等于18%且小于等于60%的期间整体,连续地取100N的最大值。而且,线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的超过60%且小于等于70%的期间整体,朝着被给予张力之前的状态减少。此外,辅助装置100不增加右腿的其他的线110a5以及110a8的张力。
另外,虽不限定于此,但在本实施方式中,辅助装置100在左腿的步行相位的65%以及右腿的步行相位的15%,在相同的时刻使线110a2、110a3、110a6以及110a7产生第1阈值以上的张力。再者,辅助装置100使线110a1、110a4、110a5以及110a8的张力小于第1阈值。此外,对线110a2、110a3、110a6以及110a7给予张力的时刻也可以不相同。
在此,所谓相同的时刻,不仅包括多个时刻完全相同的情形,也包括多个时刻存在差异也就是说有时间差的情形。上述差异在步行相位的值中优选为小于10%,也可以在5%以内。例如差异在5%以内的情况的例子为,在相对于多个时刻的步行相位的值的平均值为±5%以内的步行相位的值的范围内包含所有时刻的步行相位的值。
根据上述,向线110a2以及110a3的线张力的输入曲线、与向线110a6以及110a7的线张力的输入曲线是同样的,在相同的时刻产生以及结束。由此,用户在悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿的双方同时受外展的辅助力,由此用户的身体的重心向左方向移动。外展的辅助力施予用户方向转换的作用比外旋以及内旋的辅助力弱,但通过对左腿以及右腿同时给予外展的辅助力,能够提高该作用。再者,用户一边在左右腿感到取得了平衡的均等的辅助力,一边从辅助装置100接受辅助。
另外,辅助装置100对左腿施加外展辅助力的期间不仅在左腿的悬空腿期而且到达站立腿期。线110a2以及110a3的张力在站立腿期也在维持最大值之后减小。由此,左腿在到悬空腿期结束为止受到大致一定的外展的辅助力,并在刚刚进入站立腿期之后,受到与悬空腿期同样的外展的辅助力。此时,用户的身体的重心在到左腿的悬空腿期结束为止向左方向移动,并在左腿刚刚进入站立腿期之后,较强地受到向右方向移动的作用、也就是说返回中立状态的作用。由此,在方向转换中的腿着地时易变得不稳定的用户的姿势会稳定。
另外,辅助装置100对右腿施加外展的辅助力的期间不仅在右腿的站立腿期而且到达悬空腿期。线110a6以及110a7的张力在到站立腿期结束时为止维持最大值,在悬空腿期减小。由此,右腿在到站立腿期结束为止受到大致一定的外展的辅助力,并在进入悬空腿期时,受到逐渐减小的外展的辅助力。此时,用户的身体的重心在到右腿的站立腿期结束为止向左方向移动,在右腿进入悬空腿期时,受到使其向右方向移动、也就是说受到使其返回中立状态的作用。由此,辅助结束时的用户的姿势稳定。
另外,在图30的例子中,线110a2、110a3、110a6以及110a7的张力开始减小的时刻相同,但也可以不同。例如在向左方向进行方向转换并且左腿从悬空腿期移向站立腿期时,在姿势稳定的用户的情况下,也可以使减小左腿的线110a2以及110a3的张力的时刻提前。例如也可以将左腿的悬空腿期的结束时间点作为开始减小线110a2以及110a3的张力的时刻。
另外,上述中,辅助装置100通过第二模式的动作使用户向左方向进行方向转换,而与左方向同样地,也能够使用户向右方向进行方向转换。例如,与第二模式的动作下的向右方向的方向转换关联的线以及线张力的输入曲线能够如图31这样表示。
在该情况下,辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间整体,对线110a2以及110a3连续地施加张力,对左腿连续地施加外展的辅助力。线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的约大于等于18%且小于等于60%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a6以及110a7连续地施加张力,对右腿连续地施加外展的辅助力。线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。左腿的步行相位的15%相当于右腿的步行相位的65%。
由此,在使用户向右方向方向转换的情况下的左腿以及右腿的线张力的输入曲线,与将在使用户向左方向方向转换的情况下的左腿以及右腿的线张力的输入曲线左右对调后的曲线是同等的。此外,张力不被增加的线110a1、110a4、110a5以及110a8的张力小于第1阈值。而且,用户在站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿的双方同时受到外展的辅助力,用户的身体的重心向右方向移动。
[2-5-3.方向转换辅助的第三模式的动作]
说明辅助装置100对用户的方向转换进行辅助的动作的第三模式的动作。辅助装置100在第二模式的动作中,为了辅助用户的方向转换,对左腿以及右腿给予了使其外展的辅助力。在第三模式的动作中,辅助装置100为了辅助用户的方向转换,对左腿以及右腿给予使其内收的辅助力。
参照图32,其基于第三模式的动作,与图30同样地表示了在使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合例。辅助装置100为了将用户向左方向引导,增加线110a1、110a4、110a5以及110a8的张力,进行使右腿以及左腿内收的辅助。
在将用户向左方向进行引导时,辅助装置100在左腿的步行相位的15%附近的时刻,对左腿施加内收的辅助力,在右腿的步行相位的65%附近的时刻,对右腿施加内收的辅助力。上述时刻包含于左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期。左腿的步行相位的15%相当于右腿的步行相位的65%。
辅助装置100为了对左腿施加内收的辅助力,在相同的时刻对线110a1以及110a4施加第1阈值以上的张力,例如施加100N的张力。上述第1阈值与第一模式的动作的第1阈值相同。辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间整体,对线110a1以及110a4连续地施加张力,对左腿连续地施加内收的辅助力。再者,线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的约大于等于18%且小于等于60%的期间整体,连续地取最大值。而且,线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的超过60%且小于等于70%的期间整体,朝着被给予张力之前的状态减小。此外,辅助装置100不增加左腿的其他的线110a2以及110a3的张力。
辅助装置100为了对右腿施加内收的辅助力,在相同的时刻对线110a5以及110a8施加第1阈值以上的张力,例如施加100N的张力。辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a5以及110a8连续地施加张力,对右腿连续地施加内收的辅助力。再者,线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取最大值。而且,线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的超过110%且小于等于120%的期间整体,朝着被给予张力之前的状态减小。此外,辅助装置100不增加右腿的其他的线110a6以及110a7的张力。在用0~100%的值表现步行相位的情况下,右腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间是第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及接下来的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间。
另外,虽不限定于此,但在本实施方式中,辅助装置100在左腿的步行相位的15%以及右腿的步行相位的65%,在相同的时刻使线110a1、110a4、110a5以及110a8产生第1阈值以上的张力。再者,辅助装置100使线110a2、110a3、110a6以及110a7的张力小于第1阈值。此外,对线110a1、110a4、110a5以及110a8给予张力的时刻也可以不相同。
根据上述,向线110a1以及110a4的线张力的输入曲线、与向线110a5以及110a8的线张力的输入曲线是同样的,在相同的时刻产生以及结束。由此,用户在站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿的双方同时受到内收的辅助力,由此用户的身体的重心向左方向移动。内收的辅助力施予用户方向转换的作用比外旋以及内旋的辅助力弱,但通过对左腿以及右腿同时给予内收的辅助力,能够提高该作用。再者,用户一边在左右腿感到取得平衡的均等的辅助力,一边从辅助装置100接受辅助。
另外,辅助装置100对左腿施加内收辅助力的期间不仅在左腿的站立腿期而且到达悬空腿期。线110a1以及110a4的张力在到站立腿期结束时为止维持最大值,在悬空腿期减小。由此,用户的身体的重心在到左腿的站立腿期结束为止向左方向移动,在左腿进入悬空腿期时,受到返回中立状态的作用。由此,辅助结束时的用户的姿势稳定。
另外,辅助装置100对右腿施加内收辅助力的期间不仅在右腿的悬空腿期而且到达站立腿期。线110a5以及110a8的张力在站立腿期也在维持最大值之后减小。由此,用户的身体的重心在到右腿的悬空腿期结束为止向左方向移动,并在右腿刚刚进入站立腿期之后,较强地受到返回中立状态的作用。由此,在方向转换中的腿着地时易变得不稳定的用户的姿势会稳定。
另外,线110a1、110a4、110a5以及110a8的张力开始减小的时刻相同,但也可以不同。例如在方向转换时的姿势稳定的用户的情况下,也可以使减小右腿的线110a5以及110a8的张力的时刻提前到右腿的悬空腿期的结束时间点等。
另外,上述中,辅助装置100通过第三模式的动作使用户向左方向进行方向转换,而与左方向同样地,也能够使用户向右方向进行方向转换。例如,与第三模式的动作下的向右方向的方向转换关联的线以及线张力的输入曲线能够如图33这样表示。
在该情况下,辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a1以及110a4连续地施加张力,对左腿连续地施加内收的辅助力。线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间整体,对线110a5以及110a8连续地施加张力,对右腿连续地施加内收的辅助力。线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的约大于等于18%且小于等于60%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。左腿的步行相位的65%相当于右腿的步行相位的15%。
由此,在使用户向右方向方向转换的情况下的左腿以及右腿的线张力的输入曲线,与将在使用户向左方向方向转换的情况下的左腿以及右腿的线张力的输入曲线左右对调后的曲线是同等的。此外,张力不被增加的线110a2、110a3、110a6以及110a7的张力小于第1阈值。而且,用户在悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿的双方同时受到内收的辅助力,用户的身体的重心向右方向移动。
[2-5-4.方向转换辅助的第四模式的动作]
说明辅助装置100对用户的方向转换进行辅助的动作的第四模式的动作。辅助装置100的第四模式的动作是将第二模式的动作以及第三模式的动作混合而得到的。
参照图34,其基于第四模式的动作,表示了在使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合例。辅助装置100为了向左方向引导用户,进行使左腿以及右腿外展以及内收的辅助。
在将用户向左方向进行引导时,辅助装置100在左腿的步行相位的65%附近的时刻,对左腿施加外展的辅助力,在右腿的步行相位的15%附近的时刻,对右腿施加外展的辅助力。也就是说,辅助装置100对左腿以及右腿进行与第二模式的动作同样的辅助。上述时刻包含于左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期。另外,左腿的步行相位的65%相当于右腿的步行相位的15%。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a2以及110a3施加第1阈值以上的张力。同时,辅助装置100在相同的时刻对线110a6以及110a7施加第1阈值以上的张力。上述第1阈值与第一模式的动作的第1阈值相同,第1阈值以上的张力的例子为100N。由于悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿受到外展的辅助力,因而用户的身体的重心向左方向移动。
辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a2以及110a3连续地施加张力,在右腿的步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间整体,对线110a6以及110a7连续地施加张力。再者,线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取最大值。线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的约大于等于18%且小于等于60%的期间整体,连续地取最大值。
接下来,辅助装置100在左腿的步行相位的115%附近的时刻,对左腿施加内收的辅助力,在右腿的步行相位的65%附近的时刻,对右腿施加内收的辅助力。也就是说,辅助装置100对左腿以及右腿进行与第三模式的动作同样的辅助。上述时刻包含于左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a1以及110a4施加第1阈值以上的张力,例如施加100N的张力。同时,辅助装置100在相同的时刻对线110a5以及110a8施加第1阈值以上的张力,例如施加100N的张力。由于站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿受到内收的辅助力,因而用户的身体的重心向左方向移动。
辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于115%且小于等于170%的期间整体,对线110a1以及110a4连续地施加张力,在右腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a5以及110a8连续地施加张力。再者,线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的约大于等于118%且小于等于160%的期间整体,连续地取最大值。线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取最大值。而且,如图34所示,辅助装置100也可以将外展以及内收的辅助分别反复进行多次。
另外,虽不限定于此,但在本实施方式中,辅助装置100在左腿的步行相位的65%以及右腿的步行相位的15%,在相同的时刻使线110a2、110a3、110a6以及110a7产生第1阈值以上的张力。再者,辅助装置100在左腿的步行相位的115%以及右腿的步行相位的65%,在相同的时刻使线110a1、110a4、110a5以及110a8产生第1阈值以上的张力。此外,上述对线给予张力的时刻也可以不相同。
根据上述,用户的左腿以及右腿分别在站立腿期以及悬空腿期的任一方都接受内收或者外展的辅助。由此,在向左方向进行方向转换期间,用户的两腿始终接受辅助力。而且,贯穿于站立腿期以及悬空腿期,用户的身体连续地接受将其重心向左方向移动的作用。外展以及内收的辅助力施予用户方向转换的作用比外旋以及内旋的辅助力弱,但通过对左腿以及右腿各自连续地给予外展以及内收的辅助力,辅助装置100中的使用户进行方向转换的能力将会提高。
另外,在左腿以及右腿各自中,外展辅助力的给予期间与内收辅助力的给予期间在开始时以及结束时局部地重叠。该重叠期间包含于在先所给予的线张力减小的期间。由此,在左腿以及右腿各自中,抑制对所有线同时作用最大张力等大的张力。例如若对左腿的所有线作用大的张力,则线张力不会发挥用户的方向转换的作用,而仅仅成为用户的负荷。此外,在图34的例子中,在最初进行了外展的辅助之后进行了内收的辅助,但也可以相反。
另外,上述中,辅助装置100通过第四模式的动作使用户向左方向进行方向转换,而与左方向同样地,也能够使用户向右方向进行方向转换。例如,与第四模式的动作下的向右方向的方向转换关联的线以及线张力的输入曲线能够如图35这样表示。
在该情况下,辅助装置100首先在左腿的步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间整体,对线110a2以及110a3连续地施加张力,对左腿连续地施加外展的辅助力。线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的约大于等于18%且小于等于60%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a6以及110a7连续地施加张力,对右腿连续地施加外展的辅助力。线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。由此,辅助装置100对左腿以及右腿进行与第二模式的动作同样的辅助。而且,用户在站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿的双方同时受到外展的辅助力,用户的身体的重心向右方向移动。
接下来,辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于65%且小于等于120%的期间整体,对线110a1以及110a4连续地施加张力,对左腿连续地施加内收的辅助力。线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的约大于等于68%且小于等于110%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于115%且小于等于170%的期间整体,对线110a5以及110a8连续地施加张力,对右腿连续地施加内收的辅助力。线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的约大于等于118%且小于等于160%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。由此,辅助装置100对左腿以及右腿进行与第三模式的动作同样的辅助。而且,用户在悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿的双方同时受到内收的辅助力,用户的身体的重心向右方向移动。此外,在图35的例子中,在最初进行了外展的辅助之后进行了内收的辅助,但也可以相反。
[2-5-5.方向转换辅助的第五模式的动作]
说明辅助装置100对用户的方向转换进行辅助的动作的第五模式的动作。辅助装置100的第五模式的动作是在第四模式的动作中将左腿以及右腿各自的外展以及内收的辅助期间缩短以使得不重叠而得到的。
参照图36,其基于第五模式的动作,与图34同样地表示了在使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的时刻与张力被增加的线110的组合例。
在将用户向左方向进行引导时,辅助装置100在左腿的步行相位的70%附近的时刻,对左腿施加外展的辅助力,在右腿的步行相位的20%附近的时刻,对右腿施加外展的辅助力。上述时刻包含于左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期。左腿的步行相位的70%相当于右腿的步行相位的20%。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a2以及110a3施加第1阈值以上的张力,在相同的时刻对线110a6以及110a7施加第1阈值以上的张力。上述第1阈值与第一模式的动作的第1阈值相同,第1阈值以上的张力的例子为100N。由此,用户的身体的重心向左方向移动。
辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于70%且小于等于110%的期间整体,对线110a2以及110a3连续地施加张力,在右腿的步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间整体,对线110a6以及110a7连续地施加张力。再者,线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的约大于等于73%且小于等于100%的期间整体,连续地取最大值。线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的约大于等于23%且小于等于50%的期间整体,连续地取最大值。
接下来,辅助装置100在左腿的步行相位的120%附近的时刻,对左腿施加内收的辅助力,在右腿的步行相位的70%附近的时刻,对右腿施加内收的辅助力。上述时刻包含于左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期。此时,辅助装置100在相同的时刻对线110a1以及110a4施加第1阈值以上的张力,在相同的时刻对线110a5以及110a8施加第1阈值以上的张力。第1阈值以上的张力的例子为100N。由此,用户的身体的重心向左方向移动。
辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于120%且小于等于160%的期间整体,对线110a1以及110a4连续地施加张力,在右腿的步行相位的大于等于70%且小于等于110%的期间整体,对线110a5以及110a8连续地施加张力。再者,线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的约大于等于123%且小于等于150%的期间整体,连续地取最大值。线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的约大于等于73%且小于等于100%的期间整体,连续地取最大值。
另外,虽不限定于此,但在本实施方式中,辅助装置100在左腿的步行相位的70%以及右腿的步行相位的20%,在相同的时刻使线110a2、110a3、110a6以及110a7产生第1阈值以上的张力。再者,辅助装置100在左腿的步行相位的120%以及右腿的步行相位的70%,在相同的时刻使线110a1、110a4、110a5以及110a8产生第1阈值以上的张力。此外,上述对线给予张力的时刻也可以不相同。
根据上述,在用户的左腿,外展的辅助期间与内收的辅助期间不重叠,相互之间设置有不进行辅助的期间。在图36的例子中,上述期间在步行相位中为10%的期间。同样地,在用户的右腿,外展的辅助期间与内收的辅助期间也不重叠,相互之间设置有不进行辅助的期间。在图36的例子中,上述期间在步行相位中为10%的期间。由此,抑制用户例如一边感觉在左腿或者右腿受到外展辅助、一边感觉在相同的腿受到内收辅助。针对同一条腿,若在用户留有正受到外展辅助的感觉的状态下施加内收的辅助,则用户的感觉有可能会产生混乱。外展的辅助与内收的辅助的顺序相反的情况下也是同样的。此外,在图36的例子中,在最初进行了外展的辅助之后进行了内收的辅助,但也可以相反。
另外,上述中,辅助装置100通过第五模式的动作使用户向左方向进行了方向转换,而与左方向同样地,也能够使用户向右方向进行方向转换。例如,与第五模式的动作下的向右方向的方向转换关联的线以及线张力的输入曲线能够如图37这样表示。
在该情况下,辅助装置100首先在左腿的步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间整体,对线110a2以及110a3连续地施加张力,对左腿连续地施加外展的辅助力。线110a2以及110a3的张力在左腿的步行相位的约大于等于23%且小于等于50%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于70%且小于等于110%的期间整体,对线110a6以及110a7连续地施加张力,对右腿连续地施加外展的辅助力。线110a6以及110a7的张力在右腿的步行相位的约大于等于73%且小于等于100%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。由此,用户在站立腿期的左腿以及悬空腿期的右腿的双方同时受到外展的辅助力,用户的身体的重心向右方向移动。
接下来,辅助装置100在左腿的步行相位的大于等于70%且小于等于110%的期间整体,对线110a1以及110a4连续地施加张力,对左腿连续地施加内收的辅助力。线110a1以及110a4的张力在左腿的步行相位的约大于等于73%且小于等于100%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的大于等于120%且小于等于160%的期间整体,对线110a5以及110a8连续地施加张力,对右腿连续地施加内收的辅助力。线110a5以及110a8的张力在右腿的步行相位的约大于等于123%且小于等于150%的期间整体,连续地取第1阈值以上的最大值。由此,用户在悬空腿期的左腿以及站立腿期的右腿的双方同时受到内收的辅助力,用户的身体的重心向右方向移动。此外,在图37的例子中,在最初进行了外展的辅助之后进行了内收的辅助,但也可以相反。
[2-5-6.方向转换辅助的变形例1]
在第四模式的动作以及第五模式的动作中,辅助装置100针对各腿,在站立腿期以及悬空腿期之间,按外展方向以及内收方向的互不相同的方向施加了转矩,但并不限于此。例如在第四模式的动作以及第五模式的动作中,辅助装置100针对左腿以及右腿施加了四种辅助力也就是说四种辅助转矩,但也可以施加四种辅助转矩中的一部分。例如如果为向右方向的方向转换的引导,辅助装置100也可以施加使悬空腿期的右腿外展的辅助转矩以及使悬空腿期的左腿内收的辅助转矩。或者,辅助装置100也可以施加使站立腿期的右腿内收的辅助转矩以及使站立腿期的左腿外展的辅助转矩。在用户受到四种辅助转矩的情况下,左腿以及右腿会一起受到外展或者内收的辅助转矩。由此,用户身体感觉的信号增多,因而根据用户不同,有可能其感觉会产生混乱。因此,辅助装置100也可以在特定的时刻、或者在各腿于特定的期间,施加辅助转矩。
另外,也可以将由第一模式的动作对用户的腿的外旋以及内旋进行辅助的情形、与由第二~第五模式的动作对用户的腿的外展以及内收进行辅助的情形组合。在该情况下,辅助装置100也可以使用:将用于腿的外旋以及内旋的线张力的输入曲线、与用于腿的外展以及内收的线张力的输入曲线合在一起而得到的线张力的输入曲线。辅助装置100通过施加外旋以及内旋的辅助转矩来变更用户的脚的朝向,通过施加外展以及内收的辅助转矩来使用户的重心移动,由此,能够有效地进行用户的方向转换的引导。
[2-5-7.方向转换辅助的变形例2]
辅助装置100在引导用户的一个方向转换时,对用户的左腿以及右腿的各自进行了辅助,但并不限于此。辅助装置100也可以在引导用户的一个方向转换时,对用户的单腿进行辅助。例如在内旋的辅助与外旋的辅助之间,用户所受的效果的大小根据用户而不同。因此,辅助装置100也可以根据用户,选择可预见更高的辅助效果的腿。在该情况下,辅助装置100也可以基于由用户进行的通知,选择可预见更高的辅助效果的腿。例如在向左方向引导的情况下,用户感到左腿的外旋的辅助比右腿的内旋的辅助更有效果时,用户也可以使用辅助装置100的未图示的输入装置、或者辅助装置100的外部的终端装置500,决定“左腿的外旋的辅助的选择”。也就是说,用户也可以选择感觉对于自身而言效果较大的一条腿。不论对于对左腿以及右腿的外展的辅助,还是对于对左腿以及右腿的内收的辅助,辅助装置100都可以基于由用户进行的通知等,选择可预见更高的辅助效果的腿。
参照图38A以及图38B,其表示了辅助装置100对用户的单腿给予辅助力并将用户向左方向引导的例子。图38A表示在使用户向左方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a2以及110a4的张力增加的例子。图38B表示在使用户向左方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a6以及110a8的张力增加的例子。此外,本例以第一模式的动作为基础。在本例的情况下,辅助装置100如图38A所示那样在左腿的悬空腿期增加线110a2以及110a4的张力,或者如图38B所示那样在右腿的站立腿期增加线110a6以及110a8的张力。
另外,参照图39A以及图39B,其表示了辅助装置100对用户的单腿给予辅助力并将用户向右方向引导的例子。图39A表示在使用户向右方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a1以及110a3的张力增加的例子。图39B表示在使用户向右方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a5以及110a7的张力增加的例子。此外,本例也以第一模式的动作为基础。在本例的情况下,辅助装置100如图39A所示那样在左腿的站立腿期增加线110a1以及110a3的张力,或者如图39B所示那样在右腿的悬空腿期增加线110a5以及110a7的张力。
根据上述,在对用户的方向转换进行引导时,辅助装置100给予张力的线的数量与第一~第五模式的动作相比变为一半。因此,能够减低辅助装置100的耗电量,例如辅助装置100所具备的一次电池或者二次电池等电源200能够长时间使用。再者,辅助装置100也可以针对能够通过对一条线给予张力来引导方向转换的用户,例如通过对用户前部的线给予张力来引导方向转换。一般而言,对用户前部的线的张力的给予与对用户后部的线的张力的给予相比,对用户的方向转换的引导更为有效。通过对一条线的张力的给予,能够进一步长时间地使用电源200。
此外,如上所述,辅助装置100虽然即便减少给予张力的线的数量也能够引导用户的方向转换,但为了切实地将用户向预定方向引导,也可以增加给予张力的线的数量。也就是说,辅助装置100能够通过不对用户的单腿进行辅助而对两腿进行辅助,来进行更有效的用户引导。
[3.实施例]
将使用实施方式涉及的辅助装置100对用户的步行方向进行了引导的实施例的结果示于图40~图43。在实施例1中,辅助装置100针对用户A,通过第一模式的动作引导了步行方向。在实施例2中,辅助装置100针对用户B,通过第一模式的动作引导了步行方向。参照图40以及图41,表示了从上方观察使用辅助装置100受到了步行方向的引导的用户A以及B各自的步行轨迹而得到的图。图40表示实施例1的结果,图41表示实施例2的结果。在图40以及图41中,横轴的X方向位置是沿着作为用户A以及B的行进方向的直行方向的位置,纵轴的Y方向位置是与该直行方向垂直的方向的位置。装戴着辅助装置100的用户A以及B在蒙住了眼睛的状态下向X方向的正方向走,在其步行过程中受到使用辅助装置100的步行方向的引导。在图40以及图41中,从用户到达X的值为0的位置的时间点起,开始由辅助装置100进行的步行方向的引导。
在图40以及图41中,用虚线表示的轨迹是如图25所示那样的受到向左方向的方向转换的引导的用户的步行轨迹。用单点划线表示的轨迹是如图26所示那样的受到向右方向的方向转换的引导的用户的步行轨迹。用实线表示的轨迹是受到向行进方向直行的引导的用户的步行轨迹。在向行进方向直行的引导中,对站立腿期的腿进行了伸展的辅助。另外,各步行轨迹是尝试多次步行所获得的步行轨迹的平均步行轨迹。由图40以及图41表示了装戴着辅助装置100的用户向辅助装置100输入的方向、也就是说向进行引导的方向拐弯步行这一情况。再者,若在图40以及图41中对用户A以及B进行比较,用户B拐弯较大进行了步行,因此,表示了由辅助装置100带来的辅助效果因个人而不同这一情况。
另外,参照图42以及图43,其表示了图40以及图41的各步行轨迹上的各点处的步行轨迹的曲率与在该点处辅助装置100给予线110的张力之间的关系。在图42以及图43中,纵轴表示步行轨迹的曲率,横轴表示线的张力。此外,曲率1/r通过在步行轨迹上的各点将该点处的步行轨迹的线形近似成圆并算出该圆的半径r的倒数来求取。
在图42以及图43中,与图40以及图41同样地,虚线表示向左方向的引导的情形,单点划线表示向右方向的引导的情形,实线表示向直行方向的引导的情形。根据图42以及图43,对于表示向左方向的方向转换的引导的虚线、和表示向右方向的方向转换的引导的单点划线,与表示向直行方向的引导的实线相比,用户A以及B双方中的曲率变大。由此,表示了由辅助装置100进行的方向转换的引导是有效的这一情况。
另外,若比较图42以及图43,用户B与用户A相比,曲率变大。再者,不论是用户A还是用户B,都表示了尤其在线张力为40N以上时方向转换的引导效果显著。因此,通过将对各用户给予的线张力与方向转换中的各用户的曲率相关联,能够决定各用户的方向转换的方向以及方向转换角度所需的线张力。因此,辅助装置100能够在路径的途中地点进行任何方向及方向转换角度下的用户的步行方向的引导。
[4.辅助装置的动作的变形例]
关于图42以及图43,如上所述,实施方式涉及的辅助装置100也可以按每个用户算出用户的步行轨迹的曲率与对应于该曲率的线张力的关系。而且,辅助装置100也可以基于算出的关系来决定对用户给予辅助力的时刻和用于给予辅助力的线张力。在该情况下,辅助装置100对用户进行多次的步行方向的引导。而且,辅助装置100在引导时,从包括配置于上半身带111的位置信息检测部160的加速度传感器、陀螺仪传感器以及地磁传感器等的惯性计测装置(也被称为IMU(Inertial Measurement Unit))取得计测结果。此外,辅助装置100也可以从用户所携带的终端装置500取得加速度、角速度以及地磁等的计测结果。而且,辅助装置100的步行方向决定部121根据计测结果算出用户的步行轨迹,算出步行轨迹上的各点处的曲率。步行方向决定部121将算出的曲率与在算出了该曲率的点处被给予了张力的线110以及被给予的张力相关联并记录于存储部150。
在辅助装置100沿着路径引导用户的情况下,步行方向决定部121基于路径数据以及地图信息,取得路径上的方向转换点处的方向转换角度也就是说拐弯的角度、以及方向转换点前后的路径长度。再者,步行方向决定部121算出用户为了在方向转换点完成拐弯所需的步数、以及用户走的步行轨迹的曲率。辅助装置100的驱动控制部122通过对照存储部150所存储的线张力及曲率的关系的数据库与所算出的曲率,决定给予张力的线110、对线110给予张力的时刻以及对线110给予的张力。在该情况下,驱动控制部122也可以基于对照结果,变更存储部150所存储的线-张力关系,由此进行上述决定。
例如参照图42以及图43,在用户A的情况下,表示了:在给予的线张力大于等于60N的区域内曲率的增加量小、因而由辅助装置100带来的辅助效果几乎不变。另外,在用户B的情况下,表示了:在给予的线张力大于等于80N的区域内曲率减小、因而即使在这种区域增加线张力也几乎对由辅助装置100带来的辅助效果的提高没有效果。因此,辅助装置100能够在事先构建关于用户的线张力与步行轨迹的曲率之间的关系的数据库时,决定各用户的有效的线张力的上限,例如在用户A的情况下决定为60N、在用户B的情况下决定为80N等。由此,辅助装置100为了加大步行方向的引导中的辅助效果,不仅能够增大给予的线张力,而且能够考虑每个用户的线张力的上限来决定线张力。由此,辅助装置100在更省电的情况下也能够产生与并非如此的情况同等的辅助效果。另外,辅助装置100通过记录并使用与给予的线张力的上限对应的步行轨迹的曲率,能够算出各用户为了进行路径中的方向转换所需要的步数,能够进行最优的步行方向的引导。
此外,在本变形例中,辅助装置100为了算出步行轨迹的曲率,使用了配置于上半身带111的位置信息检测部160的惯性计测装置的计测结果,但并不限于此。辅助装置100也可以根据没有为了方向转换的辅助而使其张力增加的线、也就是说辅助中不使用的线110的长度变化,推定用户的髋关节的角度变化,推定用户的方向转换角度。辅助装置100也可以根据连接于线110的马达114的动作量算出线110的长度变化。此外,线110的长度指的是:在线110中存在于马达114与膝带112a或者112b之间的部分的长度。
例如,如图44A以及图44B所示,辅助装置100在对用户进行向左方向的方向转换的引导的情况下,在第一模式的动作中,通过增加线110a2以及110a4的张力来对悬空腿期的左腿的外旋进行辅助。再者,辅助装置100通过增加线110a6以及110a8的张力来对站立腿期的右腿的内旋进行辅助。此时,配置在左腿周围的其它线、也就是说辅助中不使用的线110a1以及110a3,在用户的左腿沿外旋方向拐弯时被从马达114a1以及114a3拉出,线110a1以及110a3会变长。另外,配置在右腿周围的其他线、也就是说辅助中不使用的线110a5以及110a7,在用户的右腿沿内旋方向拐弯时被从马达114a5以及114a7拉出,线110a5以及110a7会变长。此外,在辅助装置100引导用户进行向右方向的方向转换的情况下,辅助装置100对用户的腿的动作进行辅助时,辅助中不使用的线110也会变长。
辅助装置100使用马达114以用户感觉不到负荷的程度的张力、例如5N左右的张力,始终牵拉着辅助中不使用的线110。因此,当用户的髋关节的角度由于腿的动作而发生变化时,各线110通过被马达114拉入或从马达114拉出,使其长度发生变化。此时,各马达114与各线110的长度的变化相同步调地动作。由此,辅助装置100能够根据各马达114的动作量取得各线110的长度的变化量。
另外,用户的髋关节转动时,用户的步行方向会变化。因此,正受到辅助装置100的辅助的腿上的辅助中没有使用的线110的长度的变化、与用户的方向转换的步行轨迹中的曲率之间存在相关性。因此,步行轨迹中的曲率能够根据在该步行轨迹上的各点处正受到辅助的腿上的辅助中没有使用的线110的长度变化来算出。由此,辅助装置100无需额外地将惯性计测装置等传感器安装于上半身带111等,就能够算出用户的步行轨迹的曲率。
另外,如图45所示,实施方式涉及的辅助装置100也可以还具备模式存储部151。此外,图45是表示实施方式涉及的辅助装置100的变形例的功能性构成的框图。模式存储部151既可以与存储部150同样地通过半导体存储器或者硬盘等构成,也可以包含于存储部150。
模式存储部151构成为从驱动控制部122接受信息并保存、且保存于模式存储部151的信息能够被驱动控制部122取出。具体而言,模式存储部151在每当用户使用辅助装置100时,将用户信息与驱动控制部122输出的控制信息相关联并进行存储。驱动控制部122在用户使用辅助装置100的情况下,从模式存储部151取得与该用户对应的控制信息,使用取得的控制信息来控制马达114。例如,驱动控制部122,作为控制信息将引导用户的步行方向时对线110给予的线张力与引导了用户时的步行轨迹的曲率之间的关系式与给予了线张力的线110相关联地存储于模式存储部151。另外,驱动控制部122,作为控制信息将针对引导用户的路径上的方向转换点处的方向转换进行了辅助的步数、从辅助开始地点到方向转换点的距离等与方向转换点处的用户的方向转换角度相关联地存储于模式存储部151。再者,当路径上产生了通过由辅助装置100进行的步行方向的引导而不能完全拐弯的方向转换点的情况下,驱动控制部122,作为控制信息将方向转换点处的方向转换角度与从用于方向转换的辅助的开始地点到方向转换点的距离相关联地存储于模式存储部151。
例如设为:使用了辅助装置100的用户U在前次使用时为了在需要90度方向转换的方向转换点向右方向拐弯,左右腿需要行走6步,为了向左方向拐弯,左右腿需要行走8步。驱动控制部122使模式存储部151存储在前次使用时为了辅助用户U的方向转换而控制了的线110、对该线110给予了的线张力、以及该线张力的给予时刻。而且,步行方向决定部121在用户U下次使用时,例如决定图23A所示那样用户U在第1方向转换点向右方向进行了90度方向转换后、在第2方向转换点向左方向进行90度方向转换的路径。在该路径中,由辅助装置100引导的用户U若用6步完成在第1方向转换点的方向转换,则需要用紧接在第1方向转换点的方向转换后的4步完成在第2方向转换点的方向转换。该步数相对于在向左方向的方向转换中用户U所需的步数的8步是不够的。在这种情况下,步行方向决定部121根据处于模式存储部151中的数据,判定为用户U无法在第2方向转换点向左方向拐弯,并修正路径。如此,通过将前次的数据存储于模式存储部151并再利用,辅助装置100能够抑制步行引导的错误,用户能够更安全地使用。
另外,辅助装置100也可以不将对同一用户进行的辅助的方法固定为一定方法。像辅助装置100这样的积极地作用于人的身体的装置具有如下特征:随着使用次数的增加,用户会产生从该装置接受作用的习惯。因此,驱动控制部122也可以在使模式存储部151存储控制信息时,每次用新的控制信息更新所存储的控制信息的数据,将控制信息的参数调整为与最新的用户的状态相符的数据。由此,辅助装置100能够构建最适于各用户的最新的状态的辅助方法,由此能够更切实地将用户沿着路径引导到目的地。
另外,模式存储部151也可以不仅存储用户信息以及控制信息,还存储用户装戴辅助装置100的时期以及当时的用户的衣着。例如在用户穿着轻薄的夏季,与用户穿着厚重的冬季相比,用户的力臂变小。由此,即使辅助装置100对线110给予同一张力,夏季用户的腿所受到的转矩也比冬季的小。因此,例如辅助装置100也可以将夏季对各线110给予的张力,相比于冬季增加为1.2倍等。
[5.效果]
如上所述,本公开的实施方式涉及的辅助装置100对用户的髋关节的动作进行辅助。辅助装置100为了进行髋关节的3个方向的动作的辅助而具备多个由延伸方向相互交叉的两条线构成的线对。具体而言,对各腿配置有两对线。而且,由于各对的线延伸的方向相互交叉,因此辅助装置100不仅能够在弯曲以及伸展方向,而且能够在外旋以及内旋方向、外展以及内收方向辅助腿的动作。辅助装置100能够通过在用户步行中在预定的时刻牵拉预定的线,使用户的腿产生外旋、内旋、外展或者内收方向的辅助转矩,引导用户的步行方向。而且,在装戴着辅助装置100的用户对辅助装置100设定了目的地时,辅助装置100能够自动地使用户移动、将其引导到目的地。由此,用户在手里什么都不拿的轻便的状态下,由辅助装置100引导到应该去的方向,因而,例如即使用户是痴呆症患者,也不会去向不明,而能够回到原来的场所。
[6.其他]
以上,基于实施方式及变形例,说明了一个或者多个技术方案涉及的辅助装置等,但本公开不限定于实施方式及变形例。只要不偏离本公开的宗旨,将本领域技术人员想到的各种变形应用于本实施方式及变形例而得到的方式、和将不同的实施方式及变形例中的构成要素组合而构建的方式也可以包含在一个或者多个技术方案的范围内。
例如,在实施方式以及变形例涉及的辅助装置100中,控制部120使马达114动作而使线110产生张力的时刻、以及与张力的输入曲线有关的步行相位的数值,不限定于实施方式以及变形例中记载的数值。上述时刻以及与张力的输入曲线有关的步行相位的数值也可以相对于实施方式以及变形例中记载的数值存在差异,例如也可以在步行相位中有百分之几的差异。
在实施方式以及变形例涉及的辅助装置100中,对线110a1~110a8的各个设置了马达114a1~114a8,但不限定于此,也可以为一个马达连接于多条线。例如,辅助装置100在辅助右腿的内旋动作的情况下,使线110a2以及110a4产生张力。在这种情况下,也可以为一个马达牵拉线110a2以及110a4。也就是说,辅助装置也可以例如具备四个马达以使得针对两条线设置一个马达。
本公开能够适用于对用户的方向转换动作进行辅助的装置。
Claims (34)
1.一种辅助装置,具备:
上半身带,装戴于用户的上半身;
第1膝带,装戴于所述用户的左膝;
第2膝带,装戴于所述用户的右膝;
第1线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;
第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;
第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;
第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;
第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;
第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;
第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;
第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;以及
马达,
所述第1线以及所述第4线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
所述第2线以及所述第3线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第5线以及所述第8线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第6线以及所述第7线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述用户的左腿处于悬空腿期并且所述用户的右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
2.根据权利要求1所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达将所述左腿的步行相位的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
3.根据权利要求2所述的辅助装置,
所述左腿的步行相位的50%的时间点对应于所述右腿的步行相位的0%的时间点,或者,所述右腿的步行相位的50%的时间点对应于所述左腿的步行相位的0%的时间点。
4.根据权利要求1或2所述的辅助装置,
还具备控制电路以及存储器,
所述存储器记录用于控制所述马达的程序,
所述控制电路基于所述程序来控制所述马达。
5.根据权利要求1或2所述的辅助装置,
所述马达在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别为比所述第1阈值小的张力。
6.根据权利要求1所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
所述马达在所述左腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在所述左腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
7.根据权利要求1所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
所述马达在所述右腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在所述右腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
8.根据权利要求1所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
所述马达在包括所述左腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第1区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在包括所述左腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第2区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第1区间与所述第2区间没有时间上的重叠,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
9.根据权利要求1所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
所述马达在包括所述右腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第3区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在包括所述右腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第4区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第3区间与所述第4区间没有时间上的重叠,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
10.一种辅助装置,具备:
上半身带,装戴于用户的上半身;
第1膝带,装戴于所述用户的左膝;
第2膝带,装戴于所述用户的右膝;
第1线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第1膝带;
第2线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸;
第3线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第1膝带;
第4线,连接所述上半身带以及所述第1膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸;
第5线,在所述用户的后部连接所述上半身带以及所述第2膝带;
第6线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的后部沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸;
第7线,在所述用户的前部连接所述上半身带以及所述第2膝带;
第8线,连接所述上半身带以及所述第2膝带,并且在所述用户的前部沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸;以及
马达,
所述第1线以及所述第4线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
所述第2线以及所述第3线从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第5线以及所述第8线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第6线以及所述第7线从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达在所述用户的左腿处于站立腿期并且所述用户的右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达在所述左腿处于悬空腿期并且所述右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
11.根据权利要求10所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,所述马达将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,所述马达将所述左腿的步行相位的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
12.根据权利要求11所述的辅助装置,
所述左腿的步行相位的50%的时间点对应于所述右腿的步行相位的0%的时间点,或者,所述右腿的步行相位的50%的时间点对应于所述左腿的步行相位的0%的时间点。
13.根据权利要求10或11所述的辅助装置,
还具备控制电路以及存储器,
所述存储器记录用于控制所述马达的程序,
所述控制电路基于所述程序来控制所述马达。
14.根据权利要求10或11所述的辅助装置,
所述马达在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别为比所述第1阈值小的张力。
15.根据权利要求10所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
所述马达在所述左腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在所述左腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
16.根据权利要求10所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
所述马达在所述右腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在所述右腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
17.根据权利要求10所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
所述马达在包括所述左腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第1区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在包括所述左腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第2区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第1区间与所述第2区间没有时间上的重叠,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
18.根据权利要求10所述的辅助装置,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
所述马达在包括所述右腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第3区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述马达在包括所述右腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第4区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第3区间与所述第4区间没有时间上的重叠,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
19.一种辅助方法,是使用用户所装戴的多条线来辅助所述用户的移动的辅助方法,
所述多条线包括第1线、第2线、第3线、第4线、第5线、第6线、第7线以及第8线,所述第1线、所述第2线、所述第3线以及所述第4线对装戴于所述用户的上半身的上半身带和装戴于所述用户的左膝的第1膝带进行连接,所述第5线、所述第6线、所述第7线以及所述第8线对所述上半身带和装戴于所述用户的右膝的第2膝带进行连接,
所述第1线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
所述第2线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸,
所述第3线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第4线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸,
所述第5线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第6线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸,
所述第7线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
所述第8线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述用户的左腿处于悬空腿期并且所述用户的右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述左腿处于站立腿期并且所述右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第1线、所述第2线、所述第3线、所述第4线、所述第5线、所述第6线、所述第7线以及所述第8线的张力由至少一个控制电路所控制的马达来调节。
20.根据权利要求19所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力。
21.根据权利要求20所述的辅助方法,
所述左腿的步行相位的50%的时间点对应于所述右腿的步行相位的0%的时间点,或者,所述右腿的步行相位的50%的时间点对应于所述左腿的步行相位的0%的时间点。
22.根据权利要求19或20所述的辅助方法,
在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别为比所述第1阈值小的张力。
23.根据权利要求19所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
在所述左腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在所述左腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
24.根据权利要求19所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
在所述右腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在所述右腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
25.根据权利要求19所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
在包括所述左腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第1区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在包括所述左腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第2区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第1区间与所述第2区间没有时间上的重叠,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
26.根据权利要求19所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
在包括所述右腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第3区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在包括所述右腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第4区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第3区间与所述第4区间没有时间上的重叠,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
27.一种辅助方法,是使用用户所装戴的多条线来辅助所述用户的移动的辅助方法,
所述多条线包括第1线、第2线、第3线、第4线、第5线、第6线、第7线以及第8线,所述第1线、所述第2线、所述第3线以及所述第4线对装戴于所述用户的上半身的上半身带和装戴于所述用户的左膝的第1膝带进行连接,所述第5线、所述第6线、所述第7线以及所述第8线对所述上半身带和装戴于所述用户的右膝的第2膝带进行连接,
所述第1线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
所述第2线在所述用户的前部从所述第1膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第1线延伸的方向交叉的方向延伸,
所述第3线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第4线在所述用户的后部从所述第1膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第3线延伸的方向交叉的方向延伸,
所述第5线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,
所述第6线在所述用户的后部从所述第2膝带向上方且向所述用户的右方延伸、并且沿与所述第5线延伸的方向交叉的方向延伸,
所述第7线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,
所述第8线在所述用户的前部从所述第2膝带向上方且向所述用户的左方延伸、并且沿与所述第7线延伸的方向交叉的方向延伸,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,在所述用户的左腿处于站立腿期并且所述用户的右腿处于悬空腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,在所述左腿处于悬空腿期并且所述右腿处于站立腿期时,在相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第1线、所述第2线、所述第3线、所述第4线、所述第5线、所述第6线、所述第7线以及所述第8线的张力由至少一个控制电路所控制的马达来调节。
28.根据权利要求27所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的15%的时刻、且所述右腿的步行相位的65%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,将所述左腿的步行相位的65%的时刻、且所述右腿的步行相位的15%的时刻作为所述相同的时刻,在该相同的时刻,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力。
29.根据权利要求28所述的辅助方法,
所述左腿的步行相位的50%的时间点对应于所述右腿的步行相位的0%的时间点,或者,所述右腿的步行相位的50%的时间点对应于所述左腿的步行相位的0%的时间点。
30.根据权利要求27或28所述的辅助方法,
在辅助所述用户的向左转及向右转的移动的情况下,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别为比所述第1阈值小的张力。
31.根据权利要求27所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
在所述左腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在所述左腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
32.根据权利要求27所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
在所述右腿的第1步行相位的大于等于65%且小于等于100%的期间、以及所述右腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于20%的期间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在所述右腿的第2步行相位的大于等于15%且小于等于70%的期间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
33.根据权利要求27所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向左转的移动的情况下,
在包括所述左腿的第1步行相位的大于等于70%且小于等于100%的期间、以及所述左腿的第2步行相位的大于等于0%且小于等于10%的期间的第1区间,使所述第2线、所述第3线、所述第6线以及所述第7线分别产生所述第1阈值以上的张力,
在包括所述左腿的第2步行相位的大于等于20%且小于等于60%的期间的第2区间,使所述第1线、所述第4线、所述第5线以及所述第8线分别产生所述第1阈值以上的张力,
所述第1区间与所述第2区间没有时间上的重叠,
所述左腿的所述第2步行相位是所述左腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
34.根据权利要求27所述的辅助方法,
在将用户的一方的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的0%的时刻、并且将接下来用户的相同的腿在地面着地时的时刻设为步行相位的100%的时刻的情况下,
在辅助所述用户的向右转的移动的情况下,
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所述第3区间与所述第4区间没有时间上的重叠,
所述右腿的所述第2步行相位是所述右腿的所述第1步行相位的下一步行相位。
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