JP2011177329A - Movement support system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce user's anxiety to a wearing type movement support device. <P>SOLUTION: The movement support system 100 includes: a leg wearing device 12 giving torque to the joint of a user and assisting the movement of the user; an input device 50 for specifying a parameter defining the movement of the leg device 12; and a display device 50 for displaying a simulation image indicating the movement of the wearing type movement support device based on an input parameter. The movement support system 100 can provide a user with the simulation image of the movement prior to the actual movement of the leg wearing device 12. The user recognizes the movement by the image before actually moving the leg gear 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ユーザの関節にトルクを与えてユーザの動作を補助する装着型動作支援装置に関する。   The present invention relates to a wearable movement support apparatus that assists a user's movement by applying torque to the user's joint.

ユーザの関節にトルクを与えてユーザの動作を補助する動作支援装置は、パワードスーツ、或いはアシスト装置などと呼ばれることがある。例えば特許文献１にアシスト装置の一例が開示されている。また、歩行動作の支援に特化した動作支援装置は、歩行補助装置或いは歩行支援装置と呼ばれることがある。   An operation support device that assists the user's operation by applying torque to the user's joint is sometimes called a powered suit or an assist device. For example, Patent Document 1 discloses an example of an assist device. In addition, an operation support device specialized for support of walking motion may be referred to as a walking assist device or a walking support device.

特開２００４−１１４２９２号公報JP 2004-114292 A

パワードスーツは、主に、筋力よりも大きな力を出すための動作支援装置の呼称である。パワードスーツのユーザは、例えば軍人や工場作業員など、パワードスーツを使いこなす訓練を受けた者が対象である。その一方で、動作支援装置は、腕或いは脚を動かすことに難がある非健常者や高齢者などの補助具、或いはリハビリ用装置として用いられることが期待されている。訓練を受けることができる軍人や工場作業員などと異なり、非健常者や高齢者などは、そのような装置に慣れていない。特に、人体に装着されるタイプの動作支援装置（装着型動作支援装置）の場合、人体に力を加える（関節にトルクを加える）機械が人体に密着するため、そのユーザは装置の動きを事前に理解していないと不安を感じるおそれがある。装着型動作支援装置に対するユーザの不安感を軽減する技術が望まれている。   The powered suit is mainly a name of an operation support device for producing a force larger than a muscular strength. Powered suit users are those who have been trained to use powered suits, such as military personnel and factory workers. On the other hand, the motion support device is expected to be used as an auxiliary tool for a non-healthy person or an elderly person who has difficulty in moving an arm or a leg, or a rehabilitation device. Unlike military personnel and factory workers who can be trained, unhealthy and elderly people are not familiar with such devices. In particular, in the case of a motion support device (wearable motion support device) that is worn on the human body, a machine that applies force to the human body (applying torque to the joint) is in close contact with the human body. If you do not understand it, you may feel anxious. A technique for reducing the user's anxiety about the wearable motion support device is desired.

本明細書が開示する技術の一実施形態は、動作支援システムに具現化することができる。そのシステムは、ユーザの関節にトルクを与えてユーザの動作を補助する装着型動作支援装置と、装着型動作支援装置の動作を規定するパラメータを指定するための入力デバイスと、入力されたパラメータに基づく装着型動作支援装置の動作を表すシミュレーション画像を表示する表示デバイスを備える。この動作支援システムは、装着型動作支援装置を実際に動作させるのに先立って、その動作のシミュレーション画像をユーザに提供することができる。ユーザは、装着型動作支援装置を実際に動かす前に、その動きを画像によって知ることができる。   One embodiment of the technology disclosed in this specification can be embodied in an operation support system. The system includes a wearable motion support device that applies torque to a user's joint and assists the user's motion, an input device for specifying parameters that define the motion of the wearable motion support device, and an input parameter A display device is provided that displays a simulation image representing the operation of the wearable motion support apparatus based thereon. This operation support system can provide a user with a simulation image of the operation prior to actually operating the wearable operation support apparatus. The user can know the movement from the image before actually moving the wearable movement support apparatus.

ここで、「装着型動作支援装置の動作を規定するパラメータ」には、例えば、装置の動きの速度や、動作範囲を指定する数値が挙げられる。具体的には、装着型動作支援装置がユーザの腕や脚に沿って装着される多リンク機構の場合、「パラメータ」はリンクの揺動速度や揺動範囲を指定する数値であってよい。或いは、装着型動作支援装置が歩行動作を支援する装置である場合、「パラメータ」は、歩行速度や歩幅を指定する数値であってよい。また、「表示デバイス」とは、単なるモニタやディスプレイではなく、モニタやディスプレイに表示するための画像を生成するコンピュータ或いはコントローラを意味することに留意されたい。キーボードとディスプレイを備えるコンピュータであり、入力されたパラメータに基づく動作支援装置の動きをシミュレーションして表示するとともに、入力されたパラメータを装着型動作支援装置のコントローラへ送信するコンピュータが、表示デバイスと入力デバイスの双方を兼ねてよい。   Here, the “parameter that defines the operation of the wearable movement support apparatus” includes, for example, numerical values for designating the speed of movement of the apparatus and the movement range. Specifically, when the wearable motion support apparatus is a multi-link mechanism that is worn along the user's arm or leg, the “parameter” may be a numerical value that specifies the rocking speed and rocking range of the link. Alternatively, when the wearable motion support device is a device that supports walking motion, the “parameter” may be a numerical value that specifies a walking speed or a stride. It should be noted that the “display device” means not a mere monitor or display but a computer or controller that generates an image to be displayed on the monitor or display. A computer including a keyboard and a display, which simulates and displays the movement of the motion support device based on the input parameters and transmits the input parameters to the controller of the wearable motion support device. It can be used as both devices.

表示デバイスの一実施形態は、装着型動作支援装置の画像だけでなく、その装置を装着している人体を模した画像を含むシミュレーション画像を表示することが好ましい。例えば、装着型動作支援装置がユーザの脚に装着する装置であっても、表示デバイスは、ユーザの頭部、腕、体幹を含む身体全体を模した画像を含むシミュレーション画像を表示する。そのような動作支援システムは、装着型動作支援装置の動きだけでなく、ユーザの体が装着型動作支援装置によってどのように動かされるのかを分かり易く提示することができる。   It is preferable that one embodiment of the display device displays not only an image of the wearable motion support apparatus but also a simulation image including an image imitating a human body wearing the apparatus. For example, even if the wearable motion support device is a device worn on the user's leg, the display device displays a simulation image including an image imitating the entire body including the user's head, arms, and trunk. Such a motion support system can present not only the movement of the wearable motion support device but also how the user's body is moved by the wearable motion support device.

表示デバイスのさらに別の一実施形態は、入力された新規パラメータに基づく動作を表す第１シミュレーション画像と、既に設定されている既設定パラメータに基づく動作を表す第２シミュレーション画像の両方を同時に表示することが好ましい。リハビリ用装置などは、ユーザの身体能力のレベルに応じて、その装置の動きを変更することが想定される。上記の動作支援システムは、パラメータの変更によって装着型動作支援装置の動きがどのように変化するのか、第１と第２のシミュレーション画像の同時表示によって分かり易く提示することができる。   Yet another embodiment of the display device simultaneously displays both a first simulation image representing an operation based on an input new parameter and a second simulation image representing an operation based on an already set parameter. It is preferable. It is assumed that the rehabilitation device or the like changes the movement of the device according to the level of the physical ability of the user. The motion support system described above can easily show how the movement of the wearable motion support device changes due to the change of the parameter by the simultaneous display of the first and second simulation images.

表示デバイスが表示するシミュレーション画像は、装置の動きを動画表示することが好ましい。表示デバイスは、簡便には、例えば人体を線分の組み合わせで模したいわゆるスティック図で描くものであってもよい。表示デバイスによる表示は動画であることが好ましいが、例えば、歩行動作を補助する装着型動作支援装置の場合は、その装置によって実現される歩行足跡を表示するものであってもよい。歩行足跡の画像は、間接的ではあるが、装着型動作支援装置の動きを表す画像に相当する。   The simulation image displayed by the display device preferably displays the motion of the apparatus as a moving image. For example, the display device may be drawn in a so-called stick figure that imitates a human body with a combination of line segments. Although the display by the display device is preferably a moving image, for example, in the case of a wearable motion support device that assists walking motion, a walking footprint realized by the device may be displayed. The image of the walking footprint is indirect but corresponds to an image representing the movement of the wearable movement support device.

本発明によれば、装着型動作支援装置に対するユーザの不安感を軽減する動作支援システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operation | movement assistance system which reduces a user's anxiety with respect to a wearable operation | movement assistance apparatus can be provided.

動作支援システムの模式的正面図を示す。The typical front view of an operation support system is shown. 動作支援システムの模式的側面図を示す。A schematic side view of an operation support system is shown. 動作支援システムの表示例を示す。The example of a display of an operation | movement assistance system is shown. 動作支援システムの他の表示例を示す。The other example of a display of an operation | movement assistance system is shown. ユーザが動作支援システムを使うときの手順を示す（システムの使用例）。The procedure when the user uses the operation support system is shown (system use example).

図面を参照して実施例の動作支援システムを説明する。図１に動作支援システム１００の模式的正面図を示し、図２に動作支援システム１００の模式的側面図を示す。この動作支援システム１００は、ユーザの脚の関節にトルクを付与し、歩行動作や立ち上がり／着座動作を補助する。この動作支援システム１００は、脚を故障した人のためのリハビリテーションに用いることもできる。   An operation support system according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic front view of the operation support system 100, and FIG. 2 shows a schematic side view of the operation support system 100. The motion support system 100 applies torque to the joints of the user's legs, and assists the walking motion and the rising / sitting motion. This motion support system 100 can also be used for rehabilitation for a person with a broken leg.

動作支援システム１００は、ユーザの一方の脚に装着する脚装具１２（装着型動作支援装置）と、端末５０を備える。脚装具１２の機械的構造を説明する。脚装具１２は、ユーザの大腿から下腿に沿って右脚の外側に装着される。脚装具１２は、腰リンク３０、上リンク１４、下リンク１６、及び足リンク１８を有する多リンク機構で構成されている。上リンク１４の上端が第１ジョイント２０ａを介して腰リンク３０に揺動可能に連結されている。下リンク１６の上端が、第２ジョイント２０ｂによって、上リンク１４の下端に揺動可能に連結されている。足リンク１８は、第３ジョイント２０ｃによって、下リンク１６の下端に揺動可能に連結されている。腰リンク３０はユーザの腰に固定される。上リンク１４はベルトでユーザの大腿に固定される。下リンク１６はベルトでユーザの下腿に固定される。足リンク１８はベルトでユーザの足に固定される。足リンク１８を固定するベルトは図示を省略している。   The motion support system 100 includes a leg brace 12 (a wearable motion support device) that is worn on one leg of a user, and a terminal 50. The mechanical structure of the leg orthosis 12 will be described. The leg orthosis 12 is attached to the outside of the right leg from the user's thigh to the lower leg. The leg brace 12 includes a multi-link mechanism having a waist link 30, an upper link 14, a lower link 16, and a foot link 18. An upper end of the upper link 14 is swingably connected to the waist link 30 through the first joint 20a. The upper end of the lower link 16 is slidably connected to the lower end of the upper link 14 by the second joint 20b. The foot link 18 is swingably connected to the lower end of the lower link 16 by a third joint 20c. The waist link 30 is fixed to the user's waist. The upper link 14 is fixed to the user's thigh with a belt. The lower link 16 is fixed to the user's lower leg with a belt. The foot link 18 is fixed to the user's foot with a belt. The belt for fixing the foot link 18 is not shown.

ユーザが脚装具１２を装着すると、第１ジョイント２０ａ、第２ジョイント２０ｂ、及び第３ジョイント２０ｃは夫々、ユーザの右股関節のピッチ軸、膝のピッチ軸、及び、足首のピッチ軸と略同軸に位置する。腰リンク３０を除く各リンクは、ユーザの右脚の動きに応じて揺動することができる。各ジョイントは、そのジョイントに連結している２つのリンクの間の角度を検出するエンコーダ２１を有している、２つのリンクの間の角度が関節角に相当する。即ち、エンコーダ２１は、各関節の角度を検出する。第１ジョイント２０ａのエンコーダ２１は、ユーザの右股関節のピッチ軸周りの関節角を検出する。第２ジョイント２０ｂのエンコーダ２１は、ユーザの右膝ピッチ軸周りの関節角を検出する。第３ジョイント２０ｃのエンコーダ２１は、ユーザの右足首ピッチ軸周りの関節角を検出する。以下では、各ジョイントに取り付けられているエンコーダ群２１を角度センサ２１と総称することがある。   When the user wears the leg brace 12, the first joint 20a, the second joint 20b, and the third joint 20c are substantially coaxial with the pitch axis of the user's right hip joint, the knee pitch axis, and the ankle pitch axis, respectively. To position. Each link except the waist link 30 can swing according to the movement of the user's right leg. Each joint has an encoder 21 that detects an angle between two links connected to the joint, and the angle between the two links corresponds to a joint angle. That is, the encoder 21 detects the angle of each joint. The encoder 21 of the first joint 20a detects the joint angle around the pitch axis of the user's right hip joint. The encoder 21 of the second joint 20b detects the joint angle around the user's right knee pitch axis. The encoder 21 of the third joint 20c detects a joint angle around the user's right ankle pitch axis. Hereinafter, the encoder group 21 attached to each joint may be collectively referred to as an angle sensor 21.

足リンク１８には、接地センサ１９が取り付けられている。接地センサ１９は、足底の前と後ろの２箇所に取り付けられている。接地センサ１９は、右脚が接地しているか否かを検知する。   A ground sensor 19 is attached to the foot link 18. The grounding sensor 19 is attached at two locations in front of and behind the sole. The ground sensor 19 detects whether or not the right leg is grounded.

第２ジョイント２０ｂには、モータ（アクチュエータ）３２が取り付けられている。モータ３２は、ユーザの膝関節の外側に位置する。モータ３２は、ユーザの膝関節に略同軸に位置する。モータ３２は、上リンク１４に対して下リンク１６を相対的に揺動させることができる。即ちモータ３２は、ユーザの右膝関節にトルクを加えることができる。別言すれば、脚装具１２（装着型動作支援装置）は、ユーザの関節にトルクを加えるアクチュエータを有している。   A motor (actuator) 32 is attached to the second joint 20b. The motor 32 is located outside the user's knee joint. The motor 32 is positioned substantially coaxially with the user's knee joint. The motor 32 can swing the lower link 16 relative to the upper link 14. That is, the motor 32 can apply torque to the right knee joint of the user. In other words, the leg brace 12 (wearable motion support device) has an actuator that applies torque to the user's joint.

この脚装具１２は、ユーザの歩行動作に合わせて、脚装具１２のモータ３２によってユーザの右膝関節にトルクを加え、歩行動作や立ち上がり動作、或いは着座動作を支援する。それらの動作の補助は、故障者のリハビリテーションとして行われることもある。脚装具１２の動きは、コントローラ４０が制御する。コントローラ４０には、幾つかの動作パターンが予め記憶されている。動作パターンとは、下リンク１６の揺動角の時系列データである。動作パターンには、歩行動作に対応するパターン、着座動作に対応するパターン、立ち上がり動作に対応するパターンなどがある。いずれのパターンで動作させるかはユーザが選択する。コントローラ４０は、下リンク１６の揺動角が、選択された動作パターンに追従するようにモータ３２を制御する。なお、コントローラ４０は、選択された動作パターン（即ち、下リンク１６の揺動角の時系列データ）を接地センサ１９や角度センサ２１のセンサデータによってリアルタイムに適宜修正する。そうすることによって、予め記憶された動作パターンをユーザの状態に合わせてリアルタイムに調整する。動作パターンの生成や修正に関する説明は省略する。コントローラ４０は、夫々の動作パターンにおいて下リンク１６の揺動角や揺動速度を既定するパラメータ、即ち、脚装具１２の動作を規定するパラメータを修正することができる。なお別言すれば、現在設定されているパラメータや入力されたパラメータは、アクチュエータの駆動力によって実現される脚装具１２の動作を規定するものである。それらのパラメータは、端末５０から送られる。コントローラ４０は、端末５０の指示に基づき、現在設定されているパラメータを送られたパラメータで更新し、次回の動作から新たなパラメータでモータの制御（下リンク１６の制御）を実行する。   The leg brace 12 applies a torque to the user's right knee joint by the motor 32 of the leg brace 12 in accordance with the user's walking motion, and supports the walking motion, the rising motion, or the seating motion. The assistance of those operations may be performed as rehabilitation for the disabled. The movement of the leg orthosis 12 is controlled by the controller 40. In the controller 40, several operation patterns are stored in advance. The operation pattern is time series data of the swing angle of the lower link 16. The motion pattern includes a pattern corresponding to a walking motion, a pattern corresponding to a sitting motion, a pattern corresponding to a standing motion, and the like. The user selects which pattern is used for the operation. The controller 40 controls the motor 32 so that the swing angle of the lower link 16 follows the selected operation pattern. The controller 40 appropriately corrects the selected operation pattern (that is, time-series data of the swing angle of the lower link 16) in real time using the sensor data of the ground sensor 19 and the angle sensor 21. By doing so, the operation pattern stored in advance is adjusted in real time according to the state of the user. A description of the generation and correction of the operation pattern is omitted. The controller 40 can correct a parameter that defines the swing angle and swing speed of the lower link 16 in each motion pattern, that is, a parameter that defines the motion of the leg brace 12. In other words, the currently set parameter or the input parameter defines the operation of the leg brace 12 realized by the driving force of the actuator. Those parameters are sent from the terminal 50. Based on the instruction from the terminal 50, the controller 40 updates the currently set parameters with the sent parameters, and executes motor control (control of the lower link 16) with new parameters from the next operation.

端末５０は、ＣＰＵが格納された本体５２、ディスプレイ５４、及びキーボード５６を備える。端末５０は、上記したパラメータの入力デバイスであるとともに、脚装具１２の動きを計算し、その結果のシミュレーション画像を表示する表示デバイスでもある。端末５０は、脚装具１２のコントローラ４０と無線によって通信することができ、ユーザが入力したパラメータをコントローラ４０に転送する。また、端末５０は、コントローラ４０が送信するデータ（例えば、脚装具１２の状態を示すステータスデータやバッテリの残量を示すデータなど）を受信し表示する。また、端末５０の本体５２には脚装具１２の機構データや制御特定に関するデータが記憶されており、現在設定されているパラメータや入力された新規パラメータによって脚装具１２がどのように動作するかを計算することができる。   The terminal 50 includes a main body 52 in which a CPU is stored, a display 54, and a keyboard 56. The terminal 50 is an input device for the parameters described above, and is also a display device that calculates the movement of the leg brace 12 and displays a simulation image of the result. The terminal 50 can communicate wirelessly with the controller 40 of the leg brace 12 and transfers parameters input by the user to the controller 40. Further, the terminal 50 receives and displays data transmitted by the controller 40 (for example, status data indicating the state of the leg brace 12 and data indicating the remaining battery level). The body 52 of the terminal 50 stores mechanism data of the leg orthosis 12 and data related to control specification, and how the leg orthosis 12 operates according to the currently set parameters and the input new parameters. Can be calculated.

脚装具１２と端末５０を合わせた動作支援システム１００の機能について説明する。ユーザはキーボード５６を介して希望するパラメータ値を指定することができる。端末５０は、ユーザが入力した（指定した）パラメータと、コントローラ４０に現在設定されているパラメータの夫々について、脚装具１２の動作を計算し、その動きを動画表示（シミュレーション表示）することができる。図３に端末５０の表示例を示す。ディスプレイ５４の画面５４ａは左右に２分割される。その左側に現在設定されているパラメータによって脚装具１２がどのように動くかを示すシミュレーション画像が表示され、右側には入力された新規パラメータによって脚装具１２がどのように動くかを示すシミュレーション画像が表示される。図３に示すように、端末は脚装具１２だけでなく、脚装具１２を装着した人体を模した画像を含めたシミュレーション画像を表示する。なお、図３では一方の脚を破線で描いているが、これは、破線の脚が動画表示されていることを図３の静止画で示すためである。また、端末５０は、図３に示すように、人体を線分の組み合わせで模したいわゆるスティック画でシミュレーションを表示する。ユーザは、図３に示す画面によって、現在設定されているパラメータによる動作と入力されたパラメータによる動作を同時に観察することができる。図３に示すように、両方のシミュレーション画像を同時に表示することによって、両者の相違を分かり易く提示している。ユーザは、脚装具１２の動きを画面で確認したのち、入力したパラメータをコントローラ４０へ転送してよいことを、キーボード５６を介して端末５０に指示する。端末５０はユーザの指示に基づいて入力されたパラメータをコントローラ４０へ転送する。コントローラ４０は、既設定のパラメータを転送されたパラメータで更新する。   The function of the movement support system 100 combining the leg brace 12 and the terminal 50 will be described. The user can specify a desired parameter value via the keyboard 56. The terminal 50 can calculate the motion of the leg brace 12 for each of the parameters input (designated) by the user and the parameters currently set in the controller 40, and can display the motion as a moving image (simulation display). . FIG. 3 shows a display example of the terminal 50. The screen 54a of the display 54 is divided into two on the left and right. A simulation image showing how the leg brace 12 moves according to the currently set parameters is displayed on the left side, and a simulation image showing how the leg brace 12 moves according to the input new parameter is displayed on the right side. Is displayed. As shown in FIG. 3, the terminal displays not only the leg brace 12 but also a simulation image including an image imitating a human body wearing the leg brace 12. In FIG. 3, one leg is drawn with a broken line, but this is because the broken leg is displayed as a moving image in the still image of FIG. Further, as shown in FIG. 3, the terminal 50 displays a simulation with a so-called stick image imitating a human body with a combination of line segments. The user can simultaneously observe the operation based on the currently set parameter and the operation based on the input parameter on the screen shown in FIG. As shown in FIG. 3, by displaying both simulation images simultaneously, the difference between the two is presented in an easy-to-understand manner. After confirming the movement of the leg brace 12 on the screen, the user instructs the terminal 50 via the keyboard 56 that the input parameters may be transferred to the controller 40. The terminal 50 transfers the parameters input based on the user instruction to the controller 40. The controller 40 updates the already set parameters with the transferred parameters.

端末５０は、人体を模した画像を含むシミュレーション画像だけでなく、他の態様で脚装具１２の動きを表示することもできる。図４に、他の表示例を示す。図４の画面５４ｂは、歩行パターンを足跡Ａで表した画像を表示している。図中の矢印は進行方向を示している。画面の左側には現在のパラメータで脚装具１２を動かした場合の足跡の予想図が示され、画面の右側には入力されたパラメータで脚装具１２を動かした場合の足跡の予想図が示される。   The terminal 50 can display not only a simulation image including an image simulating a human body but also the movement of the leg brace 12 in another manner. FIG. 4 shows another display example. The screen 54b in FIG. 4 displays an image representing the walking pattern with footprints A. The arrow in the figure indicates the direction of travel. On the left side of the screen is an expected view of the footprint when the leg brace 12 is moved with the current parameters, and on the right side of the screen is an expected view of the footprint when the leg brace 12 is moved with the input parameters. .

動作支援システム１００の利点を述べる。この動作支援システム１００は、ユーザが入力した（指定した）パラメータによる脚装具１２の動きと現在設定されているパラメータによる脚装具１２の動きを計算し、同時に表示することができる。夫々の動きは、シミュレーション画像（動画）で表示される。この表示によって、動作支援システム１００は、新たに入力されたパラメータによって脚装具１２の動きが現在の動きからどのように変化するかを分かり易く提示することができる。その表示を観察したユーザは、脚装具１２が新しいパラメータでどのように動作するのかを、脚装具１２を実際に使う前に確認することができる。ユーザは、脚装具１２によって自分の体がどのように動かされるのかを前もって知ることができるので安心する。   The advantages of the operation support system 100 will be described. The motion support system 100 can calculate and simultaneously display the movement of the leg brace 12 according to the parameters input (specified) by the user and the movement of the leg brace 12 according to the currently set parameters. Each movement is displayed as a simulation image (moving image). By this display, the motion support system 100 can present in an easy-to-understand manner how the movement of the leg brace 12 changes from the current movement according to the newly input parameter. A user who observes the display can confirm how the leg brace 12 operates with the new parameters before actually using the leg brace 12. The user is relieved because the user can know in advance how his / her body is moved by the leg brace 12.

このシミュレーション表示は、ユーザを安心させる（不安感を払拭する）だけでなく、入力されたパラメータがユーザの意図したものか否かを確認できるという利点もある。表示されたシミュレーション画像がユーザの予想しているものと異なる場合は、脚装具１２を実際に動かす前にパラメータを再度変更することができる。   This simulation display not only reassures the user (dispels anxiety), but also has an advantage that it can be confirmed whether or not the input parameters are intended by the user. If the displayed simulation image is different from what the user expects, the parameters can be changed again before actually moving the leg brace 12.

前述したように、入力するパラメータは、下リンク１６の揺動速度や揺動範囲である。パラメータの表現は、動作パターンに応じて変更されることもある。例えば歩行動作の支援の場合は、下リンク１６の揺動速度や揺動範囲のパラメータは歩幅や歩行速度に変換される。ユーザは、歩行速度や歩幅など、直感的に理解し易い単位系（表示態様）でパラメータを入力することができる。動作支援システム１００では、パラメータをさらに細かく設定できるようになっている場合もある。動作支援システム１００では、例えば後述するように歩行の動作パターンにおける下リンク１６の揺動速度は、膝関節の屈曲速度と伸展速度に分けられ、夫々について値を入力可能になっている。そのような詳細なパラメータ設定は、例えば療法士が患者のリハビリを監督する場合に好適である。   As described above, the input parameters are the swing speed and swing range of the lower link 16. The expression of the parameter may be changed according to the operation pattern. For example, in the case of assisting walking motion, the swing speed and swing range parameters of the lower link 16 are converted into stride and walking speed. The user can input parameters in a unit system (display mode) that is easy to understand intuitively, such as walking speed and stride. In the operation support system 100, the parameters may be set more finely. In the motion support system 100, for example, as described later, the swing speed of the lower link 16 in the walking motion pattern is divided into the knee joint flexion speed and the extension speed, and values can be input for each. Such detailed parameter settings are suitable, for example, when the therapist oversees patient rehabilitation.

次に、この動作支援システム１００の使用例を説明する。図５に、脚が不自由な患者（ユーザ）に対して、患者を監督する療法士がリハビリテーションに動作支援システム１００を使うときの手順を示す。すなわち療法士は動作支援システム１００を使って患者に歩行訓練を行わせる。療法士は、脚装具１２を患者に装着させ、リハビリを開始する。コントローラ４０には、前回使用したパラメータがそのまま設定されている。即ち、療法士は、前回のリハビリに使用したパラメータでリハビリを開始する（Ｓ２）。療法士は端末５０を操作し、歩行動作パターンを選択して脚装具１２を起動する。コントローラ４０は、選択された動作パターン（歩行パターン）に下リンク１６の動きが追従するように、前回設定されているパラメータでモータ３２（下リンク１６）を制御する。リハビリを続けるうちに、リハビリの効果が現れるので、患者の歩行スピードが向上する（Ｓ４）。そうすると、療法士は、脚装具１２の動作スピードを上げた方がよいと判断する。ここで、例えば、歩幅は変えないで歩行スピードを変えるのが患者のリハビリにとって有効であると判断したとする（Ｓ６）。療法士は、端末５０を操作し、膝関節の屈曲スピード（下リンク１６が後方へ揺動するときの揺動速度）と伸展スピード（下リンク１６が前方へ揺動するときの揺動速度）を入力する（Ｓ８）。端末５０では、現在コントローラ４０に設定されているパラメータと入力されたパラメータの夫々について脚装具１２の動きを計算し、それらの動きをシミュレーション画像として表示する。図３で例示したように、脚装具１２だけでなくそれを装着している人体の動きがスティック図で表示される。療法士は患者とともにシミュレーション画像（現在設定されているパラメータによる動作と入力されたパラメータによる動作の双方のシミュレーション画像）を確認する（Ｓ１０）。入力されたパラメータによる脚の動きを患者が理解したら、療法士は端末５０の入力確定ボタンを押す（Ｓ１２）。そうすると端末５０は、入力されたパラメータをコントローラ４０へ転送する。コントローラ４０は転送されたパラメータを制御アルゴリズム内に設定する。療法士は、再び脚装具１２を起動する（Ｓ１４）。そうすると、脚装具１２は、新たな（入力された）パラメータで動作を開始する。患者は、新たなパラメータによって前回よりも歩行スピードが上げられた脚装具の動きに誘導されてリハビリを行う。患者は、事前にシミュレーション画像によって、新たなパラメータによる脚装具の動きが前回のパラメータによる動きとどの程度異なるのかを事前に把握しているため、スピードが上がった脚装具１２の動きに対して戸惑うことなくリハビリを続けることができる。   Next, a usage example of the operation support system 100 will be described. FIG. 5 shows a procedure when a therapist who supervises a patient uses the motion support system 100 for rehabilitation for a patient (user) who is disabled. That is, the therapist causes the patient to perform walking training using the motion support system 100. The therapist attaches the leg brace 12 to the patient and starts rehabilitation. The previously used parameters are set as they are in the controller 40. That is, the therapist starts rehabilitation with the parameters used for the previous rehabilitation (S2). The therapist operates the terminal 50 to select the walking movement pattern and activate the leg brace 12. The controller 40 controls the motor 32 (lower link 16) with the previously set parameters so that the movement of the lower link 16 follows the selected motion pattern (walking pattern). As the rehabilitation is continued, the rehabilitation effect appears, so that the walking speed of the patient is improved (S4). Then, the therapist determines that it is better to increase the operation speed of the leg brace 12. Here, for example, it is determined that changing the walking speed without changing the stride is effective for the rehabilitation of the patient (S6). The therapist operates the terminal 50 to flex the knee joint (the swing speed when the lower link 16 swings backward) and the extension speed (the swing speed when the lower link 16 swings forward). Is input (S8). The terminal 50 calculates the movement of the leg brace 12 for each of the parameters currently set in the controller 40 and the input parameters, and displays these movements as a simulation image. As illustrated in FIG. 3, not only the leg brace 12 but also the movement of the human body wearing the leg brace 12 is displayed in a stick diagram. The therapist confirms the simulation image (simulation image of both the operation based on the currently set parameters and the operation based on the input parameters) with the patient (S10). When the patient understands the movement of the leg according to the input parameters, the therapist presses the input confirmation button of the terminal 50 (S12). Then, the terminal 50 transfers the input parameters to the controller 40. The controller 40 sets the transferred parameters in the control algorithm. The therapist activates the leg brace 12 again (S14). Then, the leg brace 12 starts operation with the new (input) parameters. The patient is rehabilitated by being guided by the movement of the leg brace whose walking speed is higher than the previous time by the new parameter. Since the patient knows in advance how much the movement of the leg brace by the new parameter is different from the movement by the previous parameter based on the simulation image in advance, the patient is confused by the movement of the leg brace 12 that has increased in speed. Rehabilitation can be continued without any problems.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

１２：脚装具
１４：上リンク
１６：下リンク
１８：足リンク
１９：接地センサ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：ジョイント
２１：エンコーダ（角度センサ）
３０：腰リンク
３２：モータ
４０：コントローラ
５０：端末
５２：本体
５４：ディスプレイ
５６：キーボード
１００：動作支援システム 12: Leg brace 14: Upper link 16: Lower link 18: Foot link 19: Ground sensors 20a, 20b, 20c: Joint 21: Encoder (angle sensor)
30: waist link 32: motor 40: controller 50: terminal 52: main body 54: display 56: keyboard 100: operation support system

Claims (3)

ユーザの関節にトルクを与えてユーザの動作を補助する装着型動作支援装置と、
装着型動作支援装置の動作を規定するパラメータを指定するための入力デバイスと、
入力されたパラメータに基づく装着型動作支援装置の動作を表すシミュレーション画像を表示する表示デバイスと、
を備えることを特徴とする動作支援システム。 A wearable motion support device that applies torque to the user's joint to assist the user's motion;
An input device for designating parameters that define the operation of the wearable motion support device;
A display device for displaying a simulation image representing the operation of the wearable motion support device based on the input parameters;
An operation support system comprising: 表示デバイスは、装着型動作支援装置を装着している人体を模したシミュレーション画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の動作支援システム。   The operation support system according to claim 1, wherein the display device displays a simulation image imitating a human body wearing the wearable operation support apparatus. 表示デバイスは、入力された新規パラメータに基づく動作を表す第１シミュレーション画像と、先に設定されている既設定パラメータに基づく動作を表す第２シミュレーション画像の両方を同時に表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の動作支援システム。   The display device simultaneously displays both a first simulation image representing an operation based on an input new parameter and a second simulation image representing an operation based on a previously set parameter. Item 3. The operation support system according to Item 1 or 2.
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