JP2006334200A - 肢体アシスト装置および肢体アシストプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 肢体アシスト装置1Aは、利用者Pの体幹に装着される体装着部10と、体装着部10に連結された大腿リンク部22Lと、大腿リンク部22Lに膝関節部23Lを介して連結された下腿リンク部24Lと、下腿リンク部24Lに連結され、かつ、利用者Pの足に装着される足装着部30Lと、膝関節部23Lよりも利用者Pの体幹側となるように設けられ、膝関節部23Lを駆動するための駆動力を生成する膝関節部アクチュエータ42Lと、膝関節部アクチュエータ42Lが生成した駆動力によって、膝関節部23Lを駆動する駆動力伝達部50Lと、を備えている。
【選択図】 図3
Description
また、大きな慣性モーメントの悪影響を打ち消すために、各関節の関節駆動装置に十分なトルクを発生させるアクチュエータを適用した場合には、関節駆動装置が大型化し、消費電力が増加してしまう。
また、大きな慣性モーメントの発生は、利用者の装着フィーリングの低下や疲労にもつながる。
また、特許文献1に記載の歩行介助装置では、利用者の脚全体が支持部材でしっかりと拘束されるうえ、利用者の体重および歩行介助装置の重量を足し合わせた全重量を利用者自身の足によって支えなければならないため、利用者が不快な拘束感、痛み、高負荷感などを感じやすい。
さらに、特許文献1に記載の歩行介助装置は、脚全体を支持部材で拘束する構成であるため、体型、歩行時の癖などに応じて利用者それぞれに良くフィットした支持部材を作成する必要がある。
また、本発明は、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることができ、様々な利用者に対応可能な肢体アシスト装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、前記した肢体アシスト装置を好適に制御可能な肢体アシストプログラムを提供することを課題とする。
ここでいう「体重免荷アシスト力」とは、利用者の体重の一部を支持する力である。このようにすることで、利用者の脚にかかる体重による負担を低減させることができる。また、ここでいう「体重」とは、利用者の体重、衣服および持ち物の重量を足し合わせた重さであり、本発明の肢体アシスト装置を利用しなければ、利用者が自身の脚で支えなければならない重さである。
このようにすることで、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な肢体アシスト装置を提供することができる。
このようにすることで、体重免荷アシスト力が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりすることを防ぎ、適正範囲の体重免荷アシスト力を付与するようにアクチュエータの駆動を制御することが可能となる。
このようにすることで、利用者Pにピッチ方向(Y軸まわり)の不要なモーメントが発生することを防止することができる。
また、重量の大きい膝関節部駆動用アクチュエータを股関節部駆動用アクチュエータと一体的に設けることにより、股関節部駆動用アクチュエータにかかる負担を軽くすることができ、股関節部駆動用アクチュエータの小型化および省電力化が実現可能な肢体アシスト装置を提供することができる。
また、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な肢体アシスト装置および肢体アシストプログラムを提供することができる。
まず、本発明の第一の実施形態に係る肢体アシスト装置について説明する。図1ないし図4は、本発明の第一の実施形態に係る肢体アシスト装置の外観を示す図であり、図1は正面図、図2は背面図、図3および図4は側面図である。図5は、体装着部を示す図であり、(a)は正面図、(b)は背面図、(c)は側面図である。図6は、足装着部を示す図であり、(a)は背面図、(b)は側面図、(c)は平面図である。図7は、脚リンク部および駆動力伝達部を示す斜視図である。図7において、足首関節部は省略されている。また、図1ないし図4には、利用者Pが肢体アシスト装置1Aを装着した状態が示されている。なお、説明の便宜上、これらの図面において、各アクチュエータ、各センサ、制御部、バッテリなどを接続する配線は省略されている。
図1ないし図4に示すように、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置(下肢アシスト装置ともいう)1Aは、体装着部10、脚リンク部20L,20R、足装着部30L,30R、アクチュエータユニット40L,40R、駆動力伝達部50L,50RおよびバックパックBPを備えている。
図1ないし図4に示すように、体装着部(体幹装着部ともいう)10は、利用者Pの体幹に装着される部分である。
図5に示すように、体装着部10は、腰ベルト部11、大腿ベルト部12L,12R、アクチュエータ取付部13L,13R、補強部材14L,14Rおよび弛み防止ベルト部15,16L,16Rを備えている。
弛み防止ベルト部16L,16Rは、利用者Pの後側において腰ベルト部11と大腿ベルト部12L,12Rとを連結する布製部材であり、大腿ベルト部12L,12Rの下方への弛みを防止している。
なお、腰ベルト部11および大腿ベルト部12L,12Rは、樹脂製であっても良い。また、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび補強部材14L,14Rは、金属製であっても良い。さらに、弛み防止ベルト部15,16L,16Rは、樹脂製または金属製であっても良い。
荷重センサ10aL,10aRは、体装着部10を介して脚リンク部20L,20Rおよび駆動力伝達部50L,50Rにかかる利用者Pの荷重を検出するセンサであり、特許請求の範囲における「荷重検出手段」の一例である。肢体アシスト装置1Aが利用者Pの体重の一部を支持しているとき、腰ベルト部11が脚リンク部20L,20R、足装着部30L,30Rおよび駆動力伝達部50L,50Rによって支持される一方、大腿ベルト部12L,12Rには利用者Pの体重の一部がかかっているため、弛み防止ベルト部16L,16Rには、腰ベルト部11および大腿ベルト部12L,12RによるZ軸方向の引張力が生じる。荷重センサ10aL,10aRは、この引張力を検出することによって、脚リンク部20L,20Rなどにかかる利用者Pの荷重を検出する。
荷重センサ10aL,10aRとしては、ロードセル、歪みゲージ、圧電素子などを利用したものが好適である。なお、本実施形態では、1軸(Z軸)検出用の荷重センサ10aL,10aRを用いたが、2軸以上検出可能な荷重センサを利用して、より高精度に脚リンク部20L,20Rおよび駆動力伝達部50L,50Rに預けられる利用者Pの荷重を検出するようにしても良い。また、荷重センサを前側の弛み防止ベルト部15に取り付けても良く、荷重センサを体装着部10の利用者Pの股下に位置する部分に取り付け、利用者Pによる押圧力を検出しても良い。
図1ないし図4、および図7に示すように、脚リンク部20L,20Rは、体装着部10と足装着部30L,30Rとを複数の関節部を介して連結しており、利用者Pの脚(肢体)の外側部に沿うように設けられている。
脚リンク部20L,20Rは、股関節部21L,21R、大腿リンク部22L,22R、膝関節部23L,23R、下腿リンク部24L,24Rおよび足首関節部25L,25Rを備えている。
膝関節部23L,23Rは、他の例として、その回転軸と利用者Pの膝関節の回転軸とが平行または同軸となるように位置決めされても良い。
図1ないし図4に示すように、足装着部30L,30Rは、利用者Pの足(肢端)に装着される部分であり、特許請求の範囲における「下肢装着部」の一例である。図6に示すように、足装着部30L,30Rは、靴部31L,31R、補強プレート32L,32Rおよび支持部材33L,33Rを備えている。なお、図6には、利用者Pの右足に装着される右足装着部30Rが描かれており、利用者Pの左足に装着される左足装着部30Lは、右足装着部30Rと左右対称形状であるので、図示を省略する。
なお、補強プレート32L,32Rおよび支持部材33L,33Rは、金属製であっても良い。
接地センサ31aL,31aRは、足装着部30L,30Rが接地状態および遊脚状態のいずれの状態であるかを検出するためのものであり、本実施形態では、足装着部30L,30Rの足底部31L,31Rに設けられている。この接地センサ31aL,31aRが、特許請求の範囲における「接地/遊脚状態検出手段」の一例である。
また、「床面」は、建物の床に限定されず、地面など、肢体アシスト装置1Aを装着した利用者Pが移動(歩行)する際に、足装着部30L,30Rが接地する面であれば良い。
接地センサ31aL,31aRとしては、導電性ゴムスイッチ、圧電素子、歪みゲージなどを利用したものが好適である。本実施形態では、1軸検出用の接地センサ31aL,31aRを用いたが、2軸以上検出可能な接地センサを利用しても良い。
すなわち、接地センサ31aL,31aRからの出力があるときが、接地センサ31aL,31aRが接地状態を検出している状態であり、出力がないときが、接地センサ31aL,31aRが遊脚状態を検出している状態である。
また、本実施形態では、接地センサ31aL,31aRを靴部31L,31Rの底部の中央部分に設ける構成としたが、靴部31L,31Rの底部の踵部分など、他の部分に設ける構成であっても良い。また、靴部31L,31Rにそれぞれ複数の接地センサ31aL,31aRを設ける構成であっても良い。
すなわち、これら体装着部10、脚リンク部20L,20R、足装着部30L,30Rおよび後記する駆動力伝達部50L,50Rは、左右いずれか一方によって利用者Pに体重免荷アシスト力を付与可能な強度を有していれば良く、その材料は適宜選択可能である。
ここでいう「体重免荷アシスト力」は、肢体アシスト装置1Aが利用者Pに付与する力であり、利用者Pの体重の一部を支持する力である。
図1ないし図4に示すように、アクチュエータユニット40L,40Rは、アクチュエータ取付部13L,13R(図5参照)に取り付けられており、股関節部駆動用アクチュエータ41L,41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42Rを備えている。
図1ないし図4、および図7に示すように、駆動力伝達部(膝関節部駆動用リンク部)50L,50Rは、膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42Rによって生成された駆動力を膝関節部23L,23Rに伝達するためのものである。駆動力伝達部50L,50Rは、第一のリンク部51L,51R、第一の関節部52L,52R、第二のリンク部53L,53Rおよび第二の関節部54L,54Rを備えている。
なお、駆動力伝達部50L,50Rの配置位置や各リンク部51L,51R,53L,53Rの長さなどは図示したものに限定されない。
本発明の原理は、膝関節部を駆動させる重量の大きい膝関節部駆動用アクチュエータを利用者Pの膝付近ではなく体幹(ここでは腰)に位置させ、かつ、膝関節部駆動用アクチュエータの駆動力を駆動力伝達部によって伝達して膝関節部を駆動し、かつ、下肢に沿ったリンク部および関節部の機構を簡素化した点にある。
すなわち、本発明では、体装着部、大腿リンク部、下腿リンク部および駆動力伝達部により構成された機構によって伝達された膝関節部駆動用アクチュエータの駆動力に基づいて膝関節部が駆動し、膝関節部の駆動が低慣性モーメントで実現される。
バックパックBPは、利用者Pが背負うものであり、制御部60(図11参照)、入出力インターフェース70(図11参照)およびバッテリ(図示せず)を収納している。制御部60については、後に詳細に説明する。
入出力インターフェース70は、制御部60に外部のコンピュータなどを接続する際に使用される。例えば、外部のコンピュータから、制御部60に利用者Pの体重などの個人データを制御部60に与えるようにすることも可能である。
バッテリは、荷重センサ10aL,10aR、股関節部駆動用アクチュエータ41L,41R、膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42R、エンコーダ81L,81R,82L,82R、接地センサ31aL,31aRおよび制御部60に電力を供給する。バッテリによる電力供給は、制御部60によって制御される。
続いて、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aの動作例について説明する。図8および図9は、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置の動作例を説明するための図であり、図8は股関節部の動作例を説明するための図、図9は膝関節部の動作例を説明するための図である。図8および図9には、肢体アシスト装置1Aのうち、説明に必要な部分のみが模式的に描かれている。
また、肢体アシスト装置1Aは、股関節部駆動用アクチュエータ41Rを駆動し、大腿リンク部22Rを図8における時計回りに回動させることによって、利用者Pの右大腿を時計回りに動かすことができる(図8(a)→図8(c))。
また、肢体アシスト装置1Aは、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rを駆動し、第一のリンク部51Rを図9における時計回りに回動させることによって、第二のリンク部53Rが第二の関節部54Rを介して下腿リンク部24Rを牽引し、利用者Pの右下腿を時計回りに動かすことができる(図9(a)→図9(c))。
なお、図示はしないが、肢体アシスト装置1Aの左脚側についても同様である。
続いて、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aによる慣性モーメントと、従来の構造による肢体アシスト装置による慣性モーメントとの比較を行う。
図10は、肢体アシスト装置による慣性モーメントの比較を説明するための図であり、(a)は第一の実施形態に係る肢体アシスト装置による慣性モーメントを説明するための図、(b)は従来の構造による肢体アシスト装置による慣性モーメントを説明するための図である。なお、図10(b)に示す従来の肢体アシスト装置1A’において、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aの構成に対応する部分の符号には、その末尾に「’」を付している。
図10(a)に示すように、利用者Pが肢体アシスト装置1Aを装着した状態で歩行を行うと、肢体アシスト装置1Aの重さによって、利用者Pの股関節軸まわり(Y軸まわり)に慣性モーメントが発生する。
ここで、各部材の重量と、その重心と股関節軸との距離を以下のように定義する。
m1:股関節部駆動用アクチュエータ41Rの重量
r1:股関節部駆動用アクチュエータ41Rと股関節軸との距離(=0)
m2:膝関節部駆動用アクチュエータ42Rの重量
r2:膝関節部駆動用アクチュエータ42Rと股関節軸との距離(=0)
m3:大腿リンク部22Rの重量
r3:大腿リンク部22Rの重心と股関節軸との距離
m4:下腿リンク部24Rの重量
r4:下腿リンク部24Rの重心と股関節軸との距離
m5:足装着部30Rの重量
r5:足装着部30Rの重心と股関節軸との距離
m6:駆動力伝達部50Rの重量
r6:駆動力伝達部50Rの重心と股関節軸との距離
このとき、肢体アシスト装置1Aの右脚側構成による股関節軸まわりの慣性モーメントIhは、およそ下記の式で示される。
Ih = m3r3 2 + m4r4 2 + m5r5 2 + m6r6 2
ここで、各部材の重量と、その重心と股関節軸との距離を以下のように定義する。
m11:股関節部駆動用アクチュエータ41R’の重量(=m1)
r11:股関節部駆動用アクチュエータ41R’の重心と股関節軸との距離(=r1=0)
m12:膝関節部駆動用アクチュエータ42R’の重量(=m2)
r12:膝関節部駆動用アクチュエータ42R’の重心と股関節軸との距離
m13:大腿リンク部22R’の重量(=m3)
r13:大腿リンク部22R’の重心と股関節軸との距離(=r3)
m14:下腿リンク部24R’の重量(=m4)
r14:下腿リンク部24R’の重心と股関節軸との距離(=r4)
m15:足装着部30R’の重量(=m5)
r15:足装着部30R’の重心と股関節軸との距離(=r5)
このとき、肢体アシスト装置1A’の右脚側構成による股関節軸まわりの慣性モーメントIh’は、およそ下記の式で示される。
Ih’ = m12r12 2 + m3r3 2 + m4r4 2 + m5r5 2
この「目標体重免荷アシスト力」は、体重免荷アシスト装置1Aによって利用者Pに付与される力(水平床面起立状態でZ軸正方向)の目標値であり、利用者Pの体重の所定割合(例えば、体重の30%)が設定される。本実施形態では、目標体重免荷アシスト力Faと共に、最小体重免荷アシスト力Fa1と、最大体重免荷アシスト力Fa2と、が算出される。ここでいう最小体重免荷アシスト力Fa1が、特許請求の範囲における「目標体重免荷アシスト力の下限値」に相当し、最大体重免荷アシスト力Fa2が、特許請求の範囲における「目標体重免荷アシスト力の上限値」に相当する。
例えば、目標体重免荷アシスト力Faとして、体重の30%を支持する力を設定した場合、最小体重免荷アシスト力Fa1として体重の28%の値が算出され、最大体重免荷アシスト力Fa2として体重の32%の値が算出される。これらアシスト力Fa,Fa1,Fa2は、利用者Pに付与したい体重免荷アシスト力、制御部60の演算能力、各アクチュエータ41L,41R,42L,42Rの特性、各センサ10aL,10aR,31aL,31aRの特性などに応じて適宜設定される。
これら目標体重免荷アシスト力Fa、最小体重免荷アシスト力Fa1および最大体重免荷アシスト力Fa2の割合設定は適宜変更可能であり、例えば、外部のコンピュータから、入出力インターフェース70を介して任意の値を設定可能である。
この初期トルク値は、(1)両足接地、(2)左足接地(右足遊脚)、(3)右足接地(左足遊脚)の3つの場合ごとに算出される。
すなわち、(1)両足接地の場合として、股関節部駆動用アクチュエータ41L,41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42Rに付与される初期トルク値が算出される。
また、(2)左足接地の場合として、股関節部駆動用アクチュエータ41Lおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42Lに付与される初期トルク値が算出される。このとき、股関節部駆動用アクチュエータ41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42Rに付与される初期トルク値は「0」である。
また、(3)右足接地の場合として、股関節部駆動用アクチュエータ41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42Rに付与される初期トルク値が算出される。このとき、股関節部駆動用アクチュエータ41Lおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42Lに付与される初期トルク値は「0」である。
また、初期トルク値の付与は、肢体アシスト装置1Aの故障の防止にも貢献する。
なお、アシスト力Fa,Fa1,Fa2およびアクチュエータ41L,41R,42L,42Rの回転角度に応じてアクチュエータ41L,41R,42L,42Rが出力すべきトルク値も変わるので、初期トルク値は、各アクチュエータの現回転角度をも利用して設定される構成であっても良い。
比較結果としては、(11)Fb<Fa1、(12)Fa1≦Fb≦Fa2、(13)Fb>Fa2の3つがある。
比較結果は、出力指令部67に出力される。
すなわち、接地足判定部66は、接地センサ31aL,31aRの両方からの出力がある場合には、(1)両足接地の状態であると判定する。
また、接地足判定部66は、接地センサ31aLからのみの出力がある場合には、(2)左足接地(右足遊脚)の状態であると判定する。
また、接地足判定部66は、接地センサ31aRからのみの出力がある場合には、(3)右足接地(左足遊脚)の状態であると判定する。
判定結果は、出力指令部67に出力される。
例えば、後記する図17(a)において、角θ1Rが十分に大きくなって所定値(例えば、前回右足が床面から離間した時点での角度に設定)に近づいた場合には、もうすぐ右足が床面から離間することが予測される。すなわち、制御部60は、接地センサ31aL,31aRの出力とエンコーダ81L,81Rの出力とに基づいて、前回、足が床面から離間した時点での角θ1(床面離間角度:股関節部駆動用アクチュエータ41L,41Rの回転角度に相当)を取得し、記憶している。そして、制御部60は、この床面離間角度θ1を利用して、利用者Pの脚の挙動を予測している。
このときには、体重免荷アシスト力の比重を脚リンク部20L側に移していくことで、右足が遊脚となって左側のシステム(体装着部10、脚リンク部20Lおよび足装着部30L)のみで支持しなければならない状態に備えることができ(アクチュエータのトルク出力変動のスムーズな移動)、より安定した体重免荷アシストが実現する。
続いて、股関節部駆動用アクチュエータ41L,41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42Rによるトルク発生方向について説明する。図12は、股関節部駆動用アクチュエータおよび膝関節部駆動用アクチュエータによるトルク発生方向を説明するための図であり、(a)は十分なトルクが発生している状態を示す模式図、(b)はトルクが不十分であり、利用者が腰砕けのような状態になりつつある状態を示す模式図である。なお、以下の図面において、図中の「ON」はその足装着部30L,30Rが接地していることを示し、「OFF」は足装着部30L,30Rが接地していないことを示す。
図12(a)に示すように、肢体アシスト装置1Aが十分な体重免荷アシスト力を発揮した場合には、利用者Pは全体重を自身の脚で支えなくても起立状態を維持することができる。
しかし、図12(b)に示すように、利用者Pの脚力が不十分であり、かつ、肢体アシスト装置1Aが十分な体重免荷アシスト力を発揮しない場合には、肢体アシスト装置1Aは、角θ1L,θ1Rが小さくなるように、そして、角θ2L,θ2Rが大きくなるように、姿勢を変えてしまう。
すなわち、肢体アシスト装置1Aが体重免荷アシスト力を発揮するためには、股関節部駆動用アクチュエータ41L,41R(図1参照)が角θ1L,θ1Rを大きくする方向に、そして、膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42R(図1参照)が角θ2L,θ2Rを小さくする方向に、それぞれトルクを発生させれば良い。
なお、各関節部21L,21R,23L,23Rの可動範囲が、少なくとも一般的な人間の関節の可動範囲を超えないように、それぞれのアクチュエータ41L,41R,42L,42Rが制御される。このため、安全性がより向上している。また、大腿リンク部22L,22R、膝関節部23L,23Rおよび下腿リンク部24L,24Rは、利用者Pが起立姿勢であっても大腿リンク部22L,22Rおよび下腿リンク部24L,24Rが一直線とならないよう(伸びきらないよう)、膝関節部23L,23Rが常に屈折した状態となるように長さが調整されている(特異点回避。図3および図4参照)。すなわち、大腿リンク部22L,22Rおよび下腿リンク部24L,24Rが一直線となったり(特異点状態)、これらが逆側に屈折したりすることを確実に防ぐ構造となっている。これによって利用者Pの装着部(体装着部10、足装着部30L,30R)への衝撃が緩和され、かつ、アクチュエータ41L,41R,42L,42Rによる体重免荷量の制御性が向上する。なお、これらアクチュエータ41L,41R,42L,42Rの可動範囲を確実に制限するために、各アクチュエータ41L,41R,42L,42Rや各リンク部22L,22R,24L,24Rに機械的なストッパを設けても良い。
続いて、各アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。
図13および図14は、発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、図13は膝関節部駆動用アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図、図14は股関節部駆動用アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
まず、図13を参照し、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。ここで、股関節部駆動用アクチュエータ41Rは回動不能に固定されているものとする。
足装着部30Rが接地し、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rが角θ2Rを小さくする方向にトルクを発生させると、股関節部駆動用アクチュエータ41Rには膝関節部駆動用アクチュエータ42Rを中心とした円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向(Z軸方向)成分が、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rによる体重免荷アシスト力Fa1Rである。
足装着部30Rが接地し、股関節部駆動用アクチュエータ41Rが角θ1Rを大きくする方向にトルクを発生させると、体装着部10には股関節部駆動用アクチュエータ41Rを中心とする円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向(Z軸方向)成分が、股関節部駆動用アクチュエータ41Rによる体重免荷アシスト力Fa2Rである。
(1)両足接地
Fa=Fa1R+Fa2R+Fa1L+Fa2L
(2)左足接地
Fa=Fa1L+Fa2L
(3)右足接地
Fa=Fa1R+Fa2R
続いて、足装着部30L,30Rにかかる荷重について説明する。図15は、歩行時に足装着部にかかる圧力を計測した結果を示すグラフである。この図によって、歩行時の圧力の推移と肢体アシスト装置1Aの効果とが説明される。
肢体アシスト装置1Aの足装着部30L,30Rの裏側の2箇所(踵部分、中足趾節関節部分(MP))に圧力センサを取り付けた状態で、利用者Pが肢体アシスト装置1Aを装着し、歩行を行った。圧力センサの出力は電圧で示されている。利用者Pが歩行を行うと、足装着部30L,30Rに交互に踵から足先に荷重が推移している様子が分かる。肢体アシスト装置1Aは、体重免荷アシスト力Faを利用者Pに与えることによって、利用者Pの足にかかる最大荷重を低減(Fc→Fc’)させ、歩行を容易にする。
続いて、肢体アシスト装置1Aの動作例について説明する。図16は、本発明の第一の実施形態に係る肢体アシスト装置の動作例を示すフローチャートである。
接地足が両足であると判定された場合には、出力指令部67は、股関節部駆動用アクチュエータ41L,41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42L,42Rを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する(ステップS5b)。
接地足が右足のみであると判定された場合には、出力指令部67は、股関節部駆動用アクチュエータ41Rおよび膝関節部駆動用アクチュエータ42Rを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する(ステップS5c)。
荷重FbがFa1以上Fa2以下である場合には、出力指令部67は、接地足側のアクチュエータのトルクを維持させる(ステップS8b)。
荷重FbがFa2を超えている場合には、出力指令部67は、接地足側のアクチュエータへの電流量を予め定められた所定量低減させ、発生トルクを所定量低減させる(ステップS8c)。
なお、電流の増加/低減のための所定量は、制御部60の演算能力、各アクチュエータ41L,41R,42L,42Rの特性、各センサ10aL,10aR,31aL,31aRの特性などに応じて適宜設定される。
続いて、利用者Pの歩行に伴う肢体アシスト装置1Aの状態の遷移について、特に右脚リンク部20Rの状態の遷移に注目して説明する。図17および図18は、利用者の歩行時における右脚リンク部の角θ1Rおよび角θ2Rの遷移を説明するための図である。
なお、歩行態様は利用者Pごとに異なり、歩行時の膝の角度なども利用者ごとに異なる。図17および図18には、その一例が示されている。
なお、遊脚時に、股関節部駆動用アクチュエータ41Rが図17における反時計回りにトルクを発生させて、利用者Pの大腿に振り出し動作用のアシスト力を付与するように構成しても良い。
(1)肢体アシスト装置1Aは、利用者Pの動作に伴う慣性モーメントを小さくし、利用者Pにかかる負担を低減させることによって、利用者の装着フィーリングを向上させ、利用者の疲労を抑えることができる。
(2) 肢体アシスト装置1Aは、利用者Pの体重の一部を支持するので、利用者Pの体重支持に伴う脚への負担を低減させることができる。
(3) 肢体アシスト装置1Aは、自身にかかる荷重を検出し、この荷重に基づいて、利用者Pの体重の一定割合を支持するので、利用者Pの姿勢の変化などに対応した支持が可能である。
(4) 肢体アシスト装置1Aは、接地足側のみに体重免荷アシスト力を与えるので、歩行姿勢の変化に伴い好適な体重免荷アシスト力の付与が可能であると共に、遊脚の動作を妨げない。
(5) 肢体アシスト装置1Aは、杖(松葉杖、四点支持杖など)と異なり、利用者Pの手による操作が不要であるので、利用者Pは、歩行アシスト中であっても手を使うことができる。また、長時間の使用にともなう腕、上体の疲労のおそれがない。
(6) 肢体アシスト装置1Aは、利用者Pの脚に沿ったコンパクトな構成であるので、狭い通路、階段などを移動する場合であっても障害とならない。また、各リンク部22L,22R,24L,24Rおよび各関節部21L,21R,23L,23R,25L,25Rの構成は人間の下肢の機構に類似しており、これらが利用者Pの下肢(脚)に沿って配置されるため、直動アクチュエータを利用した構成や、利用者Pの下肢から離れた構成としたアシスト装置よりも、人間の歩行動作と同調しやすく体重免荷アシスト力の伝達効率も良い。
(7) 車輪を必要としないので、床面状況によらず使用可能である。
(8) 利用者Pの拘束部位が少なく、長時間の使用に向いている。すなわち、従来の歩行介助装置とは異なり、本発明の第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aは、膝、大腿などの拘束が不要なため、利用者Pの脚の拘束をほとんどなくすことができ、利用者Pが不快な拘束感、痛み、高負荷感などを感じることがない。また、肢体アシスト装置1Aは、拘束部位が少なくて済むため、一層の軽量化が可能である。また、肢体アシスト装置1Aは、利用者Pの体型、歩行時の癖などに影響されず、様々な利用者に一つの型の肢体アシスト装置1Aを利用することができ、非常に汎用性の高いものとなっている。
(9) また、本発明の第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aは、肢体アシスト装置1Aから利用者Pに体重免荷アシスト力が付与される部分(アクチュエータユニット40L,40Rの取付部分)と利用者Pが体重を預ける部分(体装着部10の大腿部分および股間部分)とが略同一の垂直平面(図3および図4のY−Z平面)内に位置する点にも特徴を有する。このような構成とすることで、体重免荷アシスト時に利用者Pにピッチ方向(Y軸まわり)の不要なモーメントが発生することが防止されている。
続いて、本発明の第二の実施形態に係る肢体アシスト装置について、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図19は、本発明の第二の実施形態に係る肢体アシスト装置を説明するための図である。なお、以下の図面には、各実施形態に係る肢体アシスト装置のうち、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aとの対比説明に必要な部分のみが模式的に描かれている。例えば、図19〜21では、股関節部駆動用アクチュエータ41Rが省略されている。
また、以下の図19ないし図22においては、左右の構成は同一であるため、右脚側の構成についてのみ符号を付し、左脚側の構成を省略している。
図19に示すように、第二の実施形態に係る肢体アシスト装置1Bは、駆動力伝達部50Rの代わりに駆動力伝達部150Rを備えている。
駆動力伝達部150Rは、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rに接続され、その出力軸と一体的に回動する第一のプーリ151Rと、下腿リンク24Rに設けられた第二のプーリ152Rと、第一のプーリ151Rと第二のプーリ152Rとに掛け渡された無端ベルト153Rと、を備えている。
膝関節部駆動用アクチュエータ42Rは、第一のプーリ151Rを回動させることによって、無端ベルト153Rを進退させ、第二のプーリ152Rを回動させることによって膝関節部23Rを駆動することができる。
続いて、本発明の第三の実施形態に係る肢体アシスト装置について、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図20は、本発明の第三の実施形態に係る肢体アシスト装置を説明するための図である。
図20に示すように、第三の実施形態に係る肢体アシスト装置1Cは、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rの代わりに膝関節部駆動用アクチュエータ242Rを備えると共に、駆動力伝達部50Rの代わりに駆動力伝達部250Rを備えている。
駆動力伝達部250Rは、下腿リンク24Rに一体的に設けられ、膝関節部23Rの外側部に位置するケーブル取付部251Rと、膝関節部駆動用アクチュエータ242Rとケーブル取付部251Rとの間に掛け渡された2本のケーブル252R,253Rを備えている。
膝関節部駆動用アクチュエータ242Rは、2本のケーブル252R,253Rを牽引または弛緩させることによって膝関節部23Rを駆動することができる。
続いて、本発明の第四の実施形態に係る肢体アシスト装置について、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図21は、本発明の第四の実施形態に係る肢体アシスト装置を説明するための図である。
図21に示すように、第四の実施形態に係る肢体アシスト装置1Dは、膝関節部駆動用アクチュエータ42Rの代わりに膝関節部駆動用アクチュエータ342Rを備えると共に、駆動力伝達部50Rの代わりに駆動力伝達部350Rを備えている。
駆動力伝達部350Rは、膝関節部駆動用アクチュエータ342Rの出力軸に連結されたシャフト351Rと、シャフト351Rの先端に設けられた第一の傘歯車352Rと、下腿リンク部24Rに設けられ、第一の傘歯車352Rと歯合する第二の傘歯車353Rと、を備えている。
膝関節部駆動用アクチュエータ342Rは、シャフト351Rをシャフト軸まわりに回動させることによって膝関節部23Rを駆動することができる。
なお、傘歯車の代わりに他のギヤ、例えば、斜歯歯車、直歯傘歯車、曲歯傘歯車、フェースギヤ、ハイポイドギヤ、ウォームギヤなどで膝関節部駆動用アクチュエータの駆動力を伝達し、膝関節部23Rを回動させる構成であっても良い。
続いて、本発明の第五の実施形態に係る肢体アシスト装置について、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図22は、本発明の第五の実施形態に係る肢体アシスト装置を説明するための図である。
図22に示すように、第五の実施形態に係る肢体アシスト装置1Eは、さらに、足首関節部駆動用アクチュエータ43Rと、足首関節部駆動用リンク部450Rと、を備えている。
足首関節部駆動用アクチュエータ43Rは、第一のリンク部451Rを回動させることによって、第二のリンク部453Rを大腿軸方向に押引する。これによって、第三のリンク部455Rは、膝関節部23Rを中心に回動し、第四のリンク部456Rを下腿軸方向に押引する。これによって、足装着部30Rに取り付けられた第四の関節部457Rが押引され、足首関節部30Rが駆動される。
なお、靴部31Rが十分な強度を有する場合には、第五のリンク部458Rを省略可能である。
また、他の実施形態に係る駆動力伝達部150R,250R,350Rと、足首関節部駆動用リンク部450Rとを組み合わせた構成であっても良い。
図23に示すように、第五の実施形態に係る肢体アシスト装置1Eは、足首関節部駆動用アクチュエータ43L,43Rと、これらの回転角度を検出するエンコーダ83L,83Rと、をさらに備えている。
アクチュエータ状態検出部65は、エンコーダ83L,83Rからの出力に基づいて、足首関節部25L,25Rの状態を検出する。制御部60は、エンコーダ83L,83Rの出力値から、下腿リンク部24L,24Rと足装着部30L,30Rとがなす角度を容易に認識することができる。
出力指令部67は、さらに足首関節部駆動用アクチュエータ43L,43Rの出力を決定し、指令する。
続いて、体装着部の変形例について、第一の実施形態に係る肢体アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図24(a)、(b)、(c)は、体装着部の変形例を示す図である。なお、図24において、バックパックBPは省略されている。
図24(a)に示す肢体アシスト装置1Fの体装着部610は、腰ベルト部11、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび股ベルト部612L,612Rを備えている。股ベルト部612L,612Rは、利用者Pの股まわりに装着される布製の部材であり、アクチュエータ取付部13L,13Rに連結されている。
この肢体アシスト装置1Fは、図1に示す肢体アシスト装置1Aよりも体装着部のベルトをシンプル化することで、軽量化を図っている。
図24(b)に示す肢体アシスト装置1Gの体装着部710は、腰ベルト部11、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび大腿ベルト部712L,712Rを備えている。大腿ベルト部712L,712Rは、利用者Pの大腿まわりに装着される布製の部材であり、アクチュエータ取付部13L,13Rに連結されている。
この肢体アシスト装置1Gは、肢体アシスト装置1Fよりも利用者Pの大腿における支持機能を高め、その代わりに利用者Pの股間部分における応力を緩和させた例である。
図24(c)に示す肢体アシスト装置1Hの体装着部810は、腰ベルト部11、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび脇支持部812L,812Rを備えている。脇支持部812L,812Rは、利用者Pの脇を支持する部材であり、アクチュエータ取付部13L,13Rに連結されている。脇支持部812L,812R、アクチュエータ取付部13L,13R、脚リンク部20L,20Rおよび足装着部30L,30Rは、脇支持部812L,812Rにかかる利用者Pからの荷重を支持可能な構造を有している。
この肢体アシスト装置1Hは、疾病、怪我などで大腿や股間部分における拘束が困難な利用者Pに好適な例である。
これらの他、肢体アシスト装置による体重免荷アシスト力が利用者の顎部において付与されるような装置構成としても良い。
図25に示す肢体アシスト装置1Iの制御部960は、体重記憶部61および目標アシスト力算出部62の代わりに目標アシスト力記憶部961を備えている。
目標アシスト力記憶部961は、予め設定された所定値(例えば、10kg)の目標体重免荷アシスト力Faを記憶している。また、目標アシスト力記憶部961は、この目標体重免荷アシスト力Faに対応した最小体重免荷アシスト力Fa1(例えば、9kg)および最大体重免荷アシスト力Fa2(例えば、11kg)を記憶している。このような肢体アシスト装置1Iによる動作フローにおいては、これらの値を用いた初期トルク値の算出や、アクチュエータのトルクの制御が行われることになる。
図26に示すように、肢体アシスト装置1Jは、肢体アシスト装置1Eから膝関節部駆動用アクチュエータ42Rと駆動力伝達部50Rとを省略した構成を備えている。
すなわち、肢体アシスト装置1Jは、利用者Pの股関節および足首関節の動作をサポートすることができる。
(1) 肢体アシスト装置は、股関節部駆動用アクチュエータを省略し、膝関節部駆動用アクチュエータのみで関節部を駆動する構成であっても良い。この場合には、肢体アシスト装置の軽量化と制御の単純化が実現する。
(2) 前記した肢体アシスト装置は、各アクチュエータおよび各リンク部を利用者の下肢の外側に沿うように配置する構成としたが、各アクチュエータおよび各リンク部の全て、または少なくとも一つを利用者の下肢の内側に配置する構成としても良い。また、肢体アシスト装置は、上肢に適用することも可能である。また、肢体アシスト装置によるアシスト部位を、利用者の膝関節だけでなく、足首関節、肘関節、手首関節とすることも可能である。
(3) 肢体アシスト装置は、足装着部を省略し、下腿リンク部の下端が床面に接地するような構成であっても良い。この場合には、足装着部による利用者の足の拘束の代わりに、脚リンク部に連結され、かつ、足首、下腿、膝および大腿のいずれかに装着される下肢装着部を設けることによって、肢体アシスト装置を利用者の歩行動作に同調させつつ、利用者の足底または下腿リンク部の下端に設けられた接地センサで接地足を検出することで、体重免荷アシスト制御が可能となる。
(4) 図16の制御フローは、予め格納されたプログラム(肢体アシストプログラム(下肢アシストプログラムともいう))にしたがって制御部60が処理を行う場合を例にとって説明したが、このプログラムは、記録媒体やネットワークによって肢体アシスト装置に外部から提供されるような構成としても良い。すなわち、コンピュータを肢体アシスト装置における制御部として機能させるプログラムも本発明の権利範囲に含まれる。
(5) 前記した肢体アシスト装置は、利用者の両下肢に設けられているが、左右いずれか一方の下肢に設けられる構成であっても良い。例えば、利用者の下肢の一方のみの機能が低下している場合には、機能が低下した下肢のみに肢体アシスト装置を設け、体重免荷アシスト力を付与することができる。
(6) 肢体アシスト装置における各関節部の構造は図示したものに限定されない。体装着部および足装着部の形状や材料も、前記したものに限定されない。また、肢体アシスト装置が、利用者に歩行のための推進力をアシストする制御を行う構成であっても良い。この場合には、足装着部のかわりに、利用者の下腿に装着される下肢装着部を利用することも可能である。
10 体装着部
22L,22R 大腿リンク部
23L,23R 膝関節部
24L,25R 下腿リンク部
25L,25R 足首関節部
30L,30R 足装着部(下肢装着部)
41L,41R 股関節部駆動用アクチュエータ
42L,42R,242R,342R 膝関節部駆動用アクチュエータ
50L,50R,150R,250R,350R 駆動力伝達部
60,960 制御部
61 体重記憶部
62 目標アシスト力算出部
81L,81R,82L,82R エンコーダ(挙動検出手段)
151R 第一のプーリ
152R 第二のプーリ
153R 無端ベルト
251R ワイヤ取付部
252R,253R ワイヤ
351R シャフト
352R 第一の傘歯車
353R 第二の傘歯車
961 目標アシスト力記憶部
Claims (31)
- 利用者の体幹に装着される体装着部と、
前記体装着部に連結され、前記利用者の大腿に沿って設けられる大腿リンク部と、
前記利用者の下腿に沿って設けられ、膝関節部を介して前記大腿リンク部に連結された下腿リンク部と、
前記下腿リンク部に連結され、前記利用者の下腿または足に装着される下肢装着部と、
前記体装着部に設けられ、駆動力伝達部を介して前記膝関節部に回転トルクを付与する膝関節部駆動用アクチュエータと、
を備えていることを特徴とする肢体アシスト装置。 - 前記下肢装着部は、前記利用者の足に接地可能に装着されており、
前記利用者の足の接地/遊脚状態を検出する接地/遊脚状態検出手段と、
前記膝関節部駆動用アクチュエータを制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、接地状態の前記下肢装着部、前記下腿リンク部、前記大腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように、前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項1に記載の肢体アシスト装置。 - 前記接地/遊脚状態検出手段が遊脚状態を検出した場合には、前記制御部は、前記膝関節部駆動用アクチュエータの駆動を解除することを特徴とする請求項2に記載の肢体アシスト装置。
- 前記体重免荷アシスト力は、予め設定された値、または、前記利用者の体重の所定割合の値であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の肢体アシスト装置。
- 前記体装着部を介して前記大腿リンク部、前記下腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記下肢装着部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、接地状態の前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項4に記載の肢体アシスト装置。 - 前記制御部は、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、接地状態の前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項5に記載の肢体アシスト装置。 - 前記大腿リンク部および前記下腿リンク部の挙動を検出する挙動検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。 - 前記大腿リンク部を介して前記体重免荷アシスト力が前記利用者に付与される部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。
- 前記体装着部と前記大腿リンク部とは股関節部を介して連結されており、
前記体装着部に前記膝関節部駆動用アクチュエータと一体的に設けられ、前記股関節部に回転トルクを付与する股関節部駆動用アクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の肢体アシスト装置。 - 前記下肢装着部は、前記利用者の足に接地可能に装着されており、
前記利用者の足の接地/遊脚状態を検出する接地/遊脚状態検出手段と、
前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータを制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、接地状態の前記下肢装着部、前記下腿リンク部、前記大腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように、前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項9に記載の肢体アシスト装置。 - 前記接地/遊脚状態検出手段が遊脚状態を検出した場合には、前記制御部は、前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータの少なくとも一方の駆動を解除することを特徴とする請求項10に記載の肢体アシスト装置。
- 前記接地/遊脚状態検出手段が遊脚状態を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように、前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項10に記載の肢体アシスト装置。
- 前記体重免荷アシスト力は、予め設定された値、または、前記利用者の体重の所定割合の値であることを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。
- 前記体装着部を介して前記大腿リンク部、前記下腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記下肢装着部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、接地状態の前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項13に記載の肢体アシスト装置。 - 前記制御部は、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項14に記載の肢体アシスト装置。 - 前記大腿リンク部および前記下腿リンク部の挙動を検出する挙動検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項10から請求項15のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。 - 前記大腿リンク部を介して前記体重免荷アシスト力が前記利用者に付与される部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする請求項10から請求項16のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。
- 前記駆動力伝達部は、前記大腿リンク部に沿って設けられた膝関節部駆動用リンク部であることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。
- 前記駆動力伝達部は、ベルト、ワイヤ、およびシャフトと歯車との組み合わせのいずれかによって駆動力を伝達し、前記膝関節部に回転トルクを付与することを特徴とする請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の肢体アシスト装置。
- 前記下肢装着部は、足首関節部を介して前記下腿リンク部に連結されており、
前記体装着部に前記膝関節部駆動用アクチュエータと一体的に設けられ、足首関節部駆動用リンク部を介して前記足首関節部に回転トルクを付与する足首関節部駆動用アクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の肢体アシスト装置。 - 利用者の体幹に装着される体装着部と、
前記体装着部に連結され、前記利用者の大腿に沿って設けられる大腿リンク部と、
前記利用者の下腿に沿って設けられ、膝関節部を介して前記大腿リンク部に連結された下腿リンク部と、
前記下腿リンク部に連結され、前記利用者の足に接地可能に装着される下肢装着部と、
前記体装着部に設けられ、駆動力伝達部を介して前記膝関節部に回転トルクを付与する膝関節部駆動用アクチュエータと、
前記利用者の足の接地/遊脚状態を検出する接地/遊脚状態検出手段と、
を備えた肢体アシスト装置を制御するためにコンピュータを、
接地状態の前記下肢装着部、前記下腿リンク部、前記大腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように、前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御する出力指令部として機能させることを特徴とする肢体アシストプログラム。 - 前記接地/遊脚状態検出手段が遊脚状態を検出した場合には、前記出力指令部に、前記膝関節部駆動用アクチュエータの駆動を解除させることを特徴とする請求項21に記載の肢体アシストプログラム。
- 前記体重免荷アシスト力は、予め設定された値、または、前記利用者の体重の所定割合の値であることを特徴とする請求項21または請求項22に記載の肢体アシストプログラム。
- 前記肢体アシスト装置は、前記体装着部を介して前記大腿リンク部、前記下腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記下肢装着部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部に、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、接地状態の前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御させることを特徴とする請求項23に記載の肢体アシストプログラム。 - 前記肢体アシスト装置は、前記大腿リンク部および前記下腿リンク部の挙動を検出する挙動検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部に、前記挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記膝関節部駆動用アクチュエータを駆動制御させることを特徴とする請求項21から請求項24のいずれか一項に記載の肢体アシストプログラム。 - 利用者の体幹に装着される体装着部と、
前記体装着部に股関節部を介して連結され、前記利用者の大腿に沿って設けられる大腿リンク部と、
前記利用者の下腿に沿って設けられ、膝関節部を介して前記大腿リンク部に連結された下腿リンク部と、
前記下腿リンク部に連結され、前記利用者の足に接地可能に装着される下肢装着部と、
前記体装着部に設けられ、駆動力伝達部を介して前記膝関節部に回転トルクを付与する膝関節部駆動用アクチュエータと、
前記体装着部に前記膝関節部駆動用アクチュエータと一体的に設けられ、前記股関節部に回転トルクを付与する股関節部駆動用アクチュエータと、
前記利用者の足の接地/遊脚状態を検出する接地/遊脚状態検出手段と、
を備えた肢体アシスト装置を制御するためにコンピュータを、
接地状態の前記下肢装着部、前記下腿リンク部、前記大腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記体装着部を介して前記利用者に体重免荷アシスト力を付与するように、前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御する出力指令部として機能させることを特徴とする肢体アシストプログラム。 - 前記接地/遊脚状態検出手段が遊脚状態を検出した場合には、前記出力指令部に、前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータの少なくとも一方の駆動を解除させることを特徴とする請求項26に記載の肢体アシストプログラム。
- 前記接地/遊脚状態検出手段が遊脚状態を検出した場合には、前記出力指令部に、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように、前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御させることを特徴とする請求項26に記載の肢体アシストプログラム。
- 前記体重免荷アシスト力は、予め設定された値、または、前記利用者の体重の所定割合の値であることを特徴とする請求項26から請求項28のいずれか一項に記載の肢体アシストプログラム。
- 前記肢体アシスト装置は、前記体装着部を介して前記大腿リンク部、前記下腿リンク部、前記駆動力伝達部および前記下肢装着部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部に、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、接地状態の前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御させることを特徴とする請求項29に記載の肢体アシストプログラム。 - 前記肢体アシスト装置は、前記大腿リンク部および前記下腿リンク部の挙動を検出する挙動検出手段をさらに備えており、
前記出力指令部に、前記挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記膝関節部駆動用アクチュエータおよび前記股関節部駆動用アクチュエータを駆動制御させることを特徴とする請求項26から請求項30のいずれか一項に記載の肢体アシストプログラム。
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