JP2012191962A - Position variation detection device, system including the same, and method for operating the position variation detection device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily measure an exercise state of a user.SOLUTION: A walking assist device 10 including multiple links and detection parts 11-14 is mounted on the leg of a user and based on detection values to be supplied from the detection device of the walking assist device 10, a measuring unit 20 detects the variation of a hip position of the user. A calculation part 22 included in the measuring unit 20 calculates the hip position in a predetermined direction to be crossed with a vertical axial line, based on the detection values (the detection values include: the value corresponding to an angle to be made by the multiple links; and the value corresponding to the inclination angle of the link with respect to the vertical direction) from the detection device. The calculation part 22 calculates the acceleration of the link in the predetermined direction, based on the detection values (the detection values include: the value corresponding to the rotation angle acceleration of the link; and the value corresponding to the acceleration of the link) from the detection device. The position of a predetermined region in the predetermined direction is calculated based on the integration of the acceleration.

Description

本発明は、位置変動検出装置、これを含むシステム、及び位置変動検出装置の動作方法に関する。   The present invention relates to a position variation detection device, a system including the same, and a method for operating the position variation detection device.

脳卒中等によって片脚麻痺となった患者は、その身体機能の回復のため、歩行運動等の反復が要求される場合がある。患者の身体機能の回復を早めるため、リハビリ指導者は、患者の現状／改善具合を見て、自己の経験則を踏まえて、患者に対して適切なアドバイスをする。リハビリ指導者による患者へのアドバイスは、リハビリ指導者の個人的経験則に基づくものが多く、リハビリ指導者の能力等に依存する程度が大きい。   A patient who has suffered from a single leg paralysis due to a stroke or the like may be required to repeat a walking exercise or the like in order to recover its physical function. In order to expedite the recovery of the patient's physical function, the rehabilitation instructor looks at the patient's current situation / improvement and gives appropriate advice to the patient based on his / her own rule of thumb. The advice given to the patient by the rehabilitation instructor is often based on the personal rule of thumb of the rehabilitation instructor and largely depends on the ability of the rehabilitation instructor.

特許文献１には、歩行感覚生成装置が開示されている。特許文献１の図１に示すように、歩行感覚生成装置は、ベルト機構１を有し、歩行者は、当該ベルト機構１上を歩行する。ベルト機構１は、３軸歩行面保持機構３上に設置されており、任意の傾斜角度に調整される。歩行者の脚先位置はＣＣＤカメラ４で検出され、腰部位置は糸式位置センサ５で検出され、頭部位置は磁気式位置姿勢計測装置６で検出され、各検出値は、計算機２０に入力される。歩行者の前方には、大型スクリーン７が設けられており、歩行動作にあわせた空間の映像が提示される。   Patent Document 1 discloses a walking sensation generating device. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the walking sensation generating device has a belt mechanism 1, and a pedestrian walks on the belt mechanism 1. The belt mechanism 1 is installed on the triaxial walking surface holding mechanism 3 and is adjusted to an arbitrary inclination angle. The pedestrian's leg tip position is detected by the CCD camera 4, the waist position is detected by the thread position sensor 5, the head position is detected by the magnetic position / orientation measuring device 6, and each detected value is input to the computer 20. Is done. A large screen 7 is provided in front of the pedestrian, and an image of the space according to the walking motion is presented.

特許文献２には、ユーザーの第１脚に対して装具を付け、装具が装着されていない第２脚の位置を計測する装置が開示されている。特許文献２の図１に示すように、脚装置１２には、第２脚を撮像するカメラ４２が設けられている。コントローラ３２は、カメラ４２が撮像した画像に基づいてカメラ位置に対する第２脚の位置を演算する。コントローラ３２による演算処理により、第１脚の足位置に対する第２脚の足の相対位置が算出される。   Patent Document 2 discloses an apparatus for attaching a brace to a user's first leg and measuring the position of a second leg on which the brace is not worn. As shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the leg device 12 is provided with a camera 42 that images the second leg. The controller 32 calculates the position of the second leg with respect to the camera position based on the image captured by the camera 42. The relative position of the foot of the second leg with respect to the foot position of the first leg is calculated by calculation processing by the controller 32.

特許第２９２３４９３号Patent No. 2923493 特開２０１０−２５９４６９号公報JP 2010-259469 A

患者の早期回復に繋がる効果的なリハビリを提供するためには、患者の現在の運動状態（歩行状態等）を的確に把握することが望ましい。現状、患者の運動を時分割して画像取得して解析することで患者の運動状態を計測する手法が提供されている。また、床、マット等の構造物に圧力センサを埋め込んで患者の運動状態を計測する手法が提供されている。しかしながら、このような場合には、比較的大型な装置が必要となる場合が多く、患者の運動状態を簡易に計測することはできない場合が多い。   In order to provide effective rehabilitation that leads to early recovery of the patient, it is desirable to accurately grasp the patient's current exercise state (such as walking state). Currently, a technique for measuring a patient's motion state by time-divisionally acquiring and analyzing images of the patient's motion is provided. There is also provided a technique for measuring a patient's motion state by embedding a pressure sensor in a structure such as a floor or a mat. However, in such a case, a relatively large apparatus is often required, and the patient's movement state cannot be easily measured in many cases.

上述の説明から明らかなように、ユーザーの運動状態を簡易に計測することが強く望まれている。   As is clear from the above description, it is strongly desired to simply measure the user's movement state.

本発明に係る位置変動検出装置は、複数のリンク、及び検出装置を含む治具をユーザーの脚に対して装着し、当該治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置であって、前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む）に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む）に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。この構成を採用することによって、ユーザーの運動状態を簡易に計測することが可能になる。   The position variation detection device according to the present invention is configured to attach a jig including a plurality of links and a detection device to a user's leg, and based on a detection value supplied from the detection device of the jig. A position variation detection device for detecting a position variation of a predetermined part, wherein the detection value supplied from the detection device (the detection value is at least a value corresponding to an angle formed by the plurality of links, and a vertical direction) The position of the predetermined portion in a predetermined direction intersecting the vertical axis is calculated based on the inclination angle of the link with respect to the link, and the detection value supplied from the detection device (the detection value is And calculating the acceleration of the link along the predetermined direction based on at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link). Based on the integration to calculate the position of the predetermined portion in the predetermined direction. By adopting this configuration, the user's exercise state can be easily measured.

前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部と、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す情報に応じて定まる前記第１位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第２位置算出部と、を備える、と良い。   Based on a calculation result by a first position calculation unit that calculates the position of the predetermined part in the predetermined direction and the first position calculation unit that is determined according to information indicating whether or not the user's leg is in contact with the ground. And a second position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space.

前記検出値は、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す値を更に含む、上記いずれかの位置変動検出装置であって、前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部と、前記検出装置から供給される前記検出値に基づいて、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に応じて定まる前記第１位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第２位置算出部と、を備える、と良い。   The detected value further includes a value indicating whether or not the user's leg is in contact with the ground. The position variation detecting device according to any one of the above, wherein the first value for calculating the position of the predetermined portion in the predetermined direction is calculated. A position calculation unit; a determination unit that determines whether or not the user's leg is in contact with the ground based on the detection value supplied from the detection device; and the first value that is determined according to a determination result by the determination unit. And a second position calculating unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space based on a calculation result by the one position calculating unit.

前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える、上記いずれかに記載の位置変動検出装置であって、前記第１位置算出部は、前記所定部位を中心として前記リンクが回転する際に検出される角加速度と、前記リンクの変位に応じて前記検出装置が検出する加速度とに基づいて前記リンクの前記加速度を算出し、当該算出した加速度を積分する、と良い。   The position variation detection apparatus according to any one of the above, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction, wherein the first position calculation unit is configured to link the link around the predetermined part. It is preferable to calculate the acceleration of the link based on the angular acceleration detected when the lens rotates and the acceleration detected by the detection device according to the displacement of the link, and to integrate the calculated acceleration.

前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える上記いずれかに記載の位置変動検出装置であって、前記第１位置算出部は、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、と良い。   The position variation detection device according to any one of the above, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction, wherein the first position calculation unit is along the vertical axis of the predetermined part. The height may be calculated, and the position of the predetermined part in the predetermined direction may be calculated based on the calculated height.

前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える上記いずれかの位置変動検出装置であって、前記第１位置算出部による前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さの算出処理と、前記第１位置算出部による所定方向に沿う前記リンクの前記加速度の算出処理とは時間的に並列して実行される、と良い。   Any one of the above-described position fluctuation detection devices, comprising: a first position calculation unit that calculates a height of the predetermined part along the vertical axis, and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The calculation processing of the height along the vertical axis of the predetermined part by the first position calculation unit and the calculation processing of the acceleration of the link along the predetermined direction by the first position calculation unit are temporally It is good to be executed in parallel.

前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える上記いずれかの位置変動検出装置であって、前記第１位置算出部は、複数の前記リンクの各長さに応じた複数の設定値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出する、と良い。   In any one of the above-described position variation detection apparatuses, the first position calculation unit including a first position calculation unit that calculates a height along the vertical axis of the predetermined part and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The first position calculation unit is configured to determine a height along the vertical axis of the predetermined portion based on a plurality of set values corresponding to each length of the plurality of links and an angle formed by the plurality of links. It is good to calculate the length.

前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える上記いずれかに記載の位置変動検出装置であって、前記第１位置算出部は、複数の前記リンクの各長さを示す複数のリンク長値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該高さと鉛直方向に対して前記リンクが為す角度とに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、と良い。   The position variation detection according to any one of the above, further comprising: a first position calculation unit that calculates a height of the predetermined part along a vertical axis, and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. It is an apparatus, Comprising: The said 1st position calculation part follows the vertical axis line of the said predetermined | prescribed site | part based on the several link length value which shows each length of several said links, and the angle which these several links make The height may be calculated, and the position of the predetermined part in the predetermined direction may be calculated based on the height and an angle formed by the link with respect to the vertical direction.

前記治具は、ユーザーの脚の膝に対してトルクを与えることでユーザーの歩行を補助する歩行補助装置である、と良い。複数の前記リンクは、前記ユーザーの大腿骨に対応づけて配置された第１リンクと、前記ユーザーの脛骨に対応づけて配置された第２リンクとを含む、と良い。前記所定位置は、前記ユーザーの腰位置である、と良い。   The jig may be a walking assistance device that assists the user's walking by applying torque to the knee of the user's leg. The plurality of links may include a first link disposed in association with the user's femur and a second link disposed in association with the user's tibia. The predetermined position may be the waist position of the user.

本発明に係る位置変動検出システムは、複数のリンク、及び検出装置を含むと共に、ユーザーの脚に対して装着される治具と、前記治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置と、を備える位置変動検出システムであって、前記位置変動検出装置は、前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む）に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む）に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。   The position variation detection system according to the present invention includes a plurality of links and a detection device, and a jig mounted on a user's leg, and a detection value supplied from the detection device of the jig. A position fluctuation detection system that detects a position fluctuation of a predetermined part of the user, wherein the position fluctuation detection apparatus is configured to detect the detection value (the detection value is supplied from the detection apparatus). The position of the predetermined portion in a predetermined direction intersecting the vertical axis based on at least a value corresponding to an angle formed by the plurality of links and a value corresponding to an inclination angle of the link with respect to the vertical direction). The detection value calculated and supplied from the detection device (the detection value is at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) Calculating the acceleration of the links along the predetermined direction based on free), calculates the position of the predetermined portion in the predetermined direction based on the integral of the acceleration.

本発明に係る位置変動検出装置の動作方法は、複数のリンク及び検出装置を含む治具をユーザーの脚に対して装着し、当該治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置の動作方法であって、 前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む）に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む）に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。   In the operation method of the position variation detection device according to the present invention, a jig including a plurality of links and a detection device is attached to a user's leg, and the position variation detection device is based on a detection value supplied from the detection device of the jig. An operation method of a position variation detection device for detecting a position variation of a predetermined part of a user, wherein the detection value supplied from the detection device (the detection value corresponds to at least an angle formed by a plurality of links) And the detection value supplied from the detection device by calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis based on the value and a value corresponding to the inclination angle of the link with respect to the vertical direction) (The detected value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link), and the acceleration of the link along the predetermined direction. Calculated, to calculate the position of the predetermined portion in the predetermined direction based on the integral of the acceleration.

本発明によれば、ユーザーの運動状態を簡易に計測することできる。   According to the present invention, it is possible to easily measure a user's exercise state.

実施の形態１にかかる腰位置計測システムの概略的な模式図である。1 is a schematic diagram of a waist position measurement system according to a first embodiment. 実施の形態１にかかる歩行補助装置の構成及びユーザーに対するその装着状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the walking assistance apparatus concerning Embodiment 1, and the mounting state with respect to a user. 実施の形態１にかかるリンク同士が為すリンク角度を示す図である。It is a figure which shows the link angle which the links concerning Embodiment 1 make. 実施の形態１にかかる歩行補助装置の構成を示す概略的なブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a walking assist device according to a first embodiment. 実施の形態１にかかる腰位置計測システムの構成を示す概略的なブロック図である。1 is a schematic block diagram showing a configuration of a waist position measurement system according to a first exemplary embodiment. 実施の形態１にかかる腰位置計測システムの動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating an operation of the waist position measurement system according to the first exemplary embodiment. 実施の形態１にかかる腰位置の変動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the fluctuation | variation of the waist position concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態１にかかる立脚時の腰位置を算出する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which calculates the waist position at the time of standing concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態１にかかる遊脚時の腰位置を算出する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which calculates the waist position at the time of the free leg concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態１にかかる腰位置計測システムの動作を示す概略的なフローチャートである。3 is a schematic flowchart showing an operation of the waist position measurement system according to the first exemplary embodiment. 実施の形態２にかかる腰位置計測システムの動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an operation of the waist position measurement system according to the second exemplary embodiment. 実施の形態３にかかる腰位置計測システムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the waist position measuring system concerning Embodiment 3. FIG. 健常者と片脚麻痺患者の歩行状態の相違を示す図である。It is a figure which shows the difference in the walking state of a healthy person and a one leg paralysis patient.

実施の形態１
本実施形態に係る位置変動検出装置は、複数のリンク及び検出装置を含む治具を患者の脚に対して装着し、治具の検出装置から供給される検出値に基づいて患者の腰位置の位置変動を検出する。位置変動検出装置は、検出装置から供給される検出値に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における腰位置を算出し、検出装置から供給される検出値に基づいて所定方向に沿うリンクの加速度を算出し、この加速度の積分に基づいて所定方向における腰位置を算出する。 Embodiment 1
The position variation detection apparatus according to the present embodiment attaches a jig including a plurality of links and a detection apparatus to a patient's leg, and determines the patient's waist position based on a detection value supplied from the detection apparatus of the jig. Detect position fluctuations. The position variation detection device calculates the waist position in a predetermined direction intersecting the vertical axis based on the detection value supplied from the detection device, and determines the position of the link along the predetermined direction based on the detection value supplied from the detection device. An acceleration is calculated, and a waist position in a predetermined direction is calculated based on the integration of the acceleration.

この構成によれば、異なる内容の算出処理に基づいて、立脚及び遊脚時の腰位置が夫々算出され、患者の腰位置の変動を簡易に計測することが可能になる。特に、加速度を活用した演算処理に基づいて、遊脚時の腰位置を算出することで、連続した腰位置の変位を観察することが可能となる。複数のリンク及び検出装置を含む治具として、例えば、歩行補助装置を活用することによって、既存の装置を流用した態様にて、腰位置の変位を検出することが可能となる。   According to this configuration, the waist position at the time of the standing leg and the swinging leg is calculated based on the calculation processing of different contents, and it becomes possible to easily measure the fluctuation of the patient's waist position. In particular, it is possible to observe a continuous displacement of the waist position by calculating the waist position at the time of the swing leg based on a calculation process utilizing acceleration. As a jig including a plurality of links and a detection device, for example, by utilizing a walking assist device, it is possible to detect the displacement of the waist position in a manner in which an existing device is diverted.

図１３に示すように、健常者と比べて、片麻痺患者は、横揺れした状態で歩行する。従って、片麻痺患者の歩行に伴うその腰位置の変動を観察することで、片麻痺患者の歩行状態の改善度合いを測ることができる。なお、図１３の左側は、健常者の歩行に伴って変位するその腰位置の軌跡を示し、図１３の右側は、片麻痺患者の歩行に伴って変位するその腰位置の軌跡を示す。   As shown in FIG. 13, a hemiplegic patient walks in a swaying state as compared with a healthy person. Therefore, the degree of improvement in the walking state of the hemiplegic patient can be measured by observing the change in the waist position accompanying the walking of the hemiplegic patient. In addition, the left side of FIG. 13 shows the locus | trajectory of the waist position displaced with a healthy person's walk, and the right side of FIG. 13 shows the locus | trajectory of the waist position displaced with the walk of a hemiplegic patient.

上述の構成によれば、患者のリハビリ時に患者の腰位置の変動を指導者又は患者に提示することが可能となる。従って、より効果的なリハビリ運動を達成することが可能になる。例えば、指導者は、ディスプレイに表示される腰位置の変動状態を勘案して、適切なアドバイスを患者に対してリアルタイム的に提示することができる。   According to the above-described configuration, it is possible to present changes in the waist position of the patient to the instructor or the patient during the patient's rehabilitation. Therefore, it is possible to achieve a more effective rehabilitation exercise. For example, the instructor can present appropriate advice to the patient in real time in consideration of the fluctuation state of the waist position displayed on the display.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。図１は、腰位置計測システムの概略的な模式図である。図２は、歩行補助装置の構成及び患者に対するその装着状態を示す模式図である。図３は、リンク同士が為すリンク角度を示す図である。図４は、歩行補助装置の構成を示す概略的なブロック図である。図５は、腰位置計測システムの構成を示す概略的なブロック図である。図６は、腰位置計測システムの動作を示すタイミングチャートである。図７は、腰位置の変動を示す模式図である。図８は、立脚時の腰位置を算出する手順を示す図である。図９は、遊脚時の腰位置を算出する手順を示す図である。図１０は、腰位置計測システムの動作を示す概略的なフローチャートである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a waist position measurement system. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the walking assistance device and the wearing state of the walking assistance device. FIG. 3 is a diagram illustrating a link angle formed by the links. FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the walking assist device. FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the waist position measurement system. FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the waist position measurement system. FIG. 7 is a schematic diagram showing fluctuations in the waist position. FIG. 8 is a diagram showing a procedure for calculating the waist position when standing. FIG. 9 is a diagram showing a procedure for calculating the waist position during swinging. FIG. 10 is a schematic flowchart showing the operation of the waist position measurement system.

図１に示すように、腰位置計測システム１００は、歩行補助装置（治具）１０、計測ユニット２０、及びコンピュータ３０を有する。歩行補助装置１０の出力は、計測ユニット２０に接続する。計測ユニット２０の出力は、コンピュータ３０に入力する。なお、計測ユニット２０の機能をコンピュータ３０に対して組み込んでも良く、その逆も然りである。すなわち、システム１００の具体的な構成は任意であり、当業者をすれば、適宜変更可能である。位置変動検出装置は、計測ユニット２０単体又は、計測ユニット２０とコンピュータ３０との組み合わせによって構成される。   As shown in FIG. 1, the waist position measurement system 100 includes a walking assist device (jig) 10, a measurement unit 20, and a computer 30. The output of the walking assist device 10 is connected to the measurement unit 20. The output of the measurement unit 20 is input to the computer 30. It should be noted that the function of the measurement unit 20 may be incorporated into the computer 30 and vice versa. That is, the specific configuration of the system 100 is arbitrary, and can be appropriately changed by those skilled in the art. The position variation detection device is configured by the measurement unit 20 alone or a combination of the measurement unit 20 and the computer 30.

図１に示す腰位置計測システム１００は、図１を正面視して右脚が麻痺している患者２００の腰位置の変動を計測する。コンピュータ３０の表示画面には、患者２００の歩行に応じた患者２００の腰位置の変動が同時的に表示される。患者２００のリハビリ指導者は、患者２００の現状の歩行動作を勘案して適切なアドバイスを患者２００に対して提示することができる。患者２００のリハビリ運動と指導者によるアドバイス間に大きなタイムラグが存在しないため、指導者のアドバイスを受けて、患者２００は、現姿勢等の修正を直ちに行うことができる。また、患者２００の腰位置データを保存等しておくことで、例えば、経時的な患者２００歩行状態の推移も観察することが可能になる。例えば、週単位又は月単位での患者２００の歩行状態の推移を観察することが可能になる。   The waist position measurement system 100 shown in FIG. 1 measures the change in the waist position of a patient 200 whose right leg is paralyzed when FIG. 1 is viewed from the front. On the display screen of the computer 30, a change in the waist position of the patient 200 according to the walking of the patient 200 is simultaneously displayed. The rehabilitation instructor of the patient 200 can present appropriate advice to the patient 200 in consideration of the current walking motion of the patient 200. Since there is no large time lag between the rehabilitation exercise of the patient 200 and the advice from the instructor, the patient 200 can immediately correct the current posture and the like upon receiving the instructor's advice. In addition, by storing the waist position data of the patient 200, for example, it is possible to observe the transition of the walking state of the patient 200 over time. For example, it is possible to observe the transition of the walking state of the patient 200 on a weekly or monthly basis.

図１及び図２に示すように、歩行補助装置（治具）１０は、患者２００の腰部からその脚部に至る範囲で患者２００の脚に沿って装着される装着型治具／装着型ロボットである。歩行補助装置１０は、患者２００の麻痺脚の関節に対してトルクを与え、患者２００の麻痺脚の歩行運動を補助するように構成されている。歩行補助装置１０は、計測ユニット２０に対して各種センシング結果を供給し、これにより、患者２００の腰位置が計測ユニット２０により算出される。計測ユニット２０で算出された腰位置は、コンピュータ３０の表示画面に表示され、腰位置の変動状態がリハビリ指導者に提示される。患者２００の歩行状態の評価時、患者２００の腰位置は重要な指標となる。従って、患者２００の歩行運動と患者２００の腰位置の変動状態を同時的に把握することで、リハビリ指導者は患者２００に対して適切なアドバイスを提示することができ、これを受けて、患者２００は、現状の歩行状態を修正することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the walking assist device (jig) 10 is a wearable jig / wearable robot that is worn along the legs of the patient 200 in a range from the waist of the patient 200 to its legs. It is. The walking assist device 10 is configured to give torque to the joint of the paralyzed leg of the patient 200 and assist the walking motion of the paralyzed leg of the patient 200. The walking assist device 10 supplies various sensing results to the measurement unit 20, whereby the waist position of the patient 200 is calculated by the measurement unit 20. The waist position calculated by the measurement unit 20 is displayed on the display screen of the computer 30, and the fluctuation state of the waist position is presented to the rehabilitation instructor. When evaluating the walking state of the patient 200, the waist position of the patient 200 is an important index. Therefore, the rehabilitation instructor can present appropriate advice to the patient 200 by simultaneously grasping the walking motion of the patient 200 and the variation state of the waist position of the patient 200. 200 can correct the current walking state.

図１及び図２に示すように、歩行補助装置１０は、リンク（軸部材）１０ａ、リンク１０ｂ、フット部（足台部）１０ｃ、ジョイント部（連結中継部）１０ｄ、ジョイント部１０ｅ、ベルト（取り付け部）１０ｆ、ベルト（取り付け部）１０ｇ、およびコントローラ部（制御部）１０ｈを有する。リンク１０ａ、１０ｂのリンク長は、患者２００の脚長さに応じて適当に調整可能である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the walking assist device 10 includes a link (shaft member) 10a, a link 10b, a foot part (footrest part) 10c, a joint part (connection relay part) 10d, a joint part 10e, a belt ( It has an attachment portion 10f, a belt (attachment portion) 10g, and a controller portion (control portion) 10h. The link lengths of the links 10a and 10b can be appropriately adjusted according to the leg length of the patient 200.

リンク１０ａは、ベルト１０ｆによって、患者２００の大腿骨に対応づけて患者２００の脚に対して位置固定される。リンク１０ｂは、ベルト１０ｇによって、患者２００の脛骨に対応づけて患者２００の脚に対して位置固定される。ジョイント部１０ｄは、リンク１０ａとリンク１０ｂとの接続部分を構成し、患者２００の脚の膝位置に対応づけて配置される。フット部１０ｃ上には、患者２００の足が載せられる。ジョイント部１０ｅは、リンク１０ｂとフット部１０ｃとの接続部分を構成し、患者２００の足首位置に対応づけて配置される。コントローラ部１０ｈは、患者２００の腰位置に対応づけて配置される。   The link 10a is fixed to the leg of the patient 200 in association with the femur of the patient 200 by the belt 10f. The link 10b is fixed to the leg of the patient 200 by the belt 10g in association with the tibia of the patient 200. The joint portion 10d constitutes a connection portion between the link 10a and the link 10b, and is arranged in correspondence with the knee position of the patient 200's leg. The foot of the patient 200 is placed on the foot portion 10c. The joint portion 10e constitutes a connection portion between the link 10b and the foot portion 10c, and is arranged in correspondence with the ankle position of the patient 200. The controller unit 10h is arranged in association with the waist position of the patient 200.

ジョイント部１０ｄは、図３に模式的に示すリンク１０ａとリンク１０ｂとが為すリンク角度を計測する計測器（例えば、アブソリュートエンコーダ等）を内蔵する。ジョイント部１０ｄは、更に、リンク１０ａとリンク１０ｂ間の同リンク角度を調整する駆動装置（例えば、電気モータ等）を内蔵する。コントローラ部１０ｈは、マイコン(Microcomputer)及び各種センサ類（ジャイロセンサ、加速度センサ等）を内蔵する。フット部１０ｃには、患者２００の麻痺脚が接地しているか否かを検知する検出器（例えば、圧力センサ等）が設けられている。ジョイント部１０ｅには、モータ等の駆動装置は内蔵されず、フット部１０ｃは、リンク１０ｂに対して揺動自在に連結している。   The joint portion 10d incorporates a measuring instrument (for example, an absolute encoder) that measures a link angle formed by the link 10a and the link 10b schematically shown in FIG. The joint portion 10d further incorporates a drive device (for example, an electric motor) that adjusts the link angle between the link 10a and the link 10b. The controller unit 10h includes a microcomputer and various sensors (gyro sensor, acceleration sensor, etc.). The foot 10c is provided with a detector (for example, a pressure sensor) that detects whether or not the paralyzed leg of the patient 200 is grounded. The joint portion 10e does not include a driving device such as a motor, and the foot portion 10c is swingably connected to the link 10b.

歩行補助装置１０は、ジョイント部１０ｄに設けられた駆動装置を所定態様にて駆動することによって、リンク１０ａとリンク１０ｂとが為すリンク角度（図３参照）を適当に調整し、これにより患者２００の麻痺脚の歩行運動を補助する。   The walking assisting device 10 appropriately adjusts the link angle (see FIG. 3) formed by the link 10a and the link 10b by driving the driving device provided in the joint portion 10d in a predetermined manner, thereby the patient 200. Assist the walking movement of the paralyzed leg.

歩行補助装置１０は、例えば、図４に示すように構成される。図４に示すように、歩行補助装置１０は、目標値パターン供給部９１、目標角度生成部９２、加算部９３、ドライバ９４、及びモータ９５を含む。   The walking assist device 10 is configured as shown in FIG. 4, for example. As illustrated in FIG. 4, the walking assist device 10 includes a target value pattern supply unit 91, a target angle generation unit 92, an addition unit 93, a driver 94, and a motor 95.

目標値パターン供給部９１は、患者２００の歩行状態を勘案して予め作成された目標値パターンを保持し、これを目標角度生成部９２に対して供給する。目標角度生成部９２は、目標値パターン供給部９１から供給された目標値パターンに基づいて、現時点における目標角度を生成し、これを加算部９３に供給する。   The target value pattern supply unit 91 holds a target value pattern created in advance in consideration of the walking state of the patient 200 and supplies the target value pattern to the target angle generation unit 92. The target angle generation unit 92 generates a target angle at the current time based on the target value pattern supplied from the target value pattern supply unit 91, and supplies this to the addition unit 93.

加算部９３は、目標角度生成部９２から供給される目標角度からジョイント部１０ｄに設けられた計測装置から供給されるリンク角度を減算し、この算出値をドライバ９４に供給する。ドライバ９４は、加算部９３からの供給値に基づいてモータ９５を制御する制御信号を生成し、これをモータ９５に供給する。   The adding unit 93 subtracts the link angle supplied from the measuring device provided in the joint unit 10 d from the target angle supplied from the target angle generating unit 92 and supplies the calculated value to the driver 94. The driver 94 generates a control signal for controlling the motor 95 based on the supply value from the adder 93 and supplies the control signal to the motor 95.

モータ９５は、ドライバ９４から供給される制御信号に応じて軸回転動作する。モータ９５で生じる軸回転力は、リンク機構に対して伝達する。このようにして、リンク１０ａとリンク１０ｂ間のリンク角度が、患者２００の麻痺脚の歩行パターンに応じて適当に調整される。   The motor 95 rotates in accordance with a control signal supplied from the driver 94. The shaft rotational force generated by the motor 95 is transmitted to the link mechanism. In this way, the link angle between the link 10a and the link 10b is appropriately adjusted according to the walking pattern of the paralyzed leg of the patient 200.

なお、図４に示す機能ブロックは、コントローラ部１０ｈに内蔵されたマイコンがジョイント部１０ｄに内蔵された電気モータを駆動することによって実現されるものである。コントローラ部１０ｈの内蔵マイコンは、プログラムを順次実行し、目標角度と現リンク角度とに応じた駆動信号をドライバ９４に対して供給する。このようにモータ９５をソフトウェア制御することが望ましい。   Note that the functional blocks shown in FIG. 4 are realized by a microcomputer built in the controller unit 10h driving an electric motor built in the joint unit 10d. The built-in microcomputer of the controller unit 10h sequentially executes the program, and supplies a drive signal corresponding to the target angle and the current link angle to the driver 94. Thus, it is desirable to control the motor 95 by software.

図５を参照して、腰位置計測システム１００の構成列について説明する。図５に示すように、歩行補助装置１０は、接地検出部１１、傾斜角度／回転角速度検出部（以下、傾斜角度検出部又は回転角速度検出部と呼ぶ場合がある）１２、加速度検出部１３、リンク角度検出部１４を含む。説明の便宜上、各機能部１１〜１４を単に検出部（検出装置）と呼ぶ場合がある。計測ユニット２０は、判定部２１、算出部（第１位置算出部）２２、設定値保持部２３、選択部２４、および腰位置計測部（第２位置算出部）２５を含む。コンピュータは、計測データ処理部３１、入力部３２、および計測データ表示部３３を含む。   With reference to FIG. 5, the sequence of the waist position measurement system 100 will be described. As shown in FIG. 5, the walking assist device 10 includes a ground contact detection unit 11, an inclination angle / rotational angular velocity detection unit (hereinafter, sometimes referred to as an inclination angle detection unit or a rotational angular velocity detection unit) 12, an acceleration detection unit 13, A link angle detector 14 is included. For convenience of explanation, the functional units 11 to 14 may be simply referred to as a detection unit (detection device). The measurement unit 20 includes a determination unit 21, a calculation unit (first position calculation unit) 22, a set value holding unit 23, a selection unit 24, and a waist position measurement unit (second position calculation unit) 25. The computer includes a measurement data processing unit 31, an input unit 32, and a measurement data display unit 33.

図５に示す各機能ブロックの接続関係は、次のとおりである。判定部２１には、検出部１１、検出部１２の各出力が接続される。算出部２２には、検出部１２〜１４の各出力が接続される。設定値保持部２３の出力は、算出部２２に接続される。選択部２４には、判定部２１及び算出部２２の各出力が接続される。選択部２４の出力は、腰位置計測部２５に接続される。腰位置計測部２５の出力は、計測データ処理部３１に接続される。計測データ処理部３１の出力は、計測データ表示部３３に接続される。入力部３２の出力は、設定値保持部２３に接続される。なお、図５に示す接続関係は、あくまで例示的なものであり、不図示の接続関係が存在する場合もある。   The connection relationship between the functional blocks shown in FIG. 5 is as follows. Each output of the detection unit 11 and the detection unit 12 is connected to the determination unit 21. Each output of the detection units 12 to 14 is connected to the calculation unit 22. The output of the set value holding unit 23 is connected to the calculation unit 22. Each output of the determination unit 21 and the calculation unit 22 is connected to the selection unit 24. The output of the selection unit 24 is connected to the waist position measurement unit 25. The output of the waist position measurement unit 25 is connected to the measurement data processing unit 31. The output of the measurement data processing unit 31 is connected to the measurement data display unit 33. The output of the input unit 32 is connected to the set value holding unit 23. Note that the connection relationship illustrated in FIG. 5 is merely an example, and a connection relationship (not illustrated) may exist.

図５に示す歩行補助装置１０は、検出部１１〜１４を含む。検出部１１は、患者２００の麻痺脚が接地していることを検出する。接地検出部１１は、例えば、患者２００の麻痺脚が接地している時、Ｈレベル信号を出力し、患者２００の麻痺脚が接地していない時、Ｌレベル信号を出力する。検出部１１は、フット部１０ｃに設けられた圧力センサ等から構成される。   The walking assist device 10 illustrated in FIG. 5 includes detection units 11 to 14. The detection unit 11 detects that the paralyzed leg of the patient 200 is grounded. For example, the ground detection unit 11 outputs an H level signal when the paralyzed leg of the patient 200 is grounded, and outputs an L level signal when the paralyzed leg of the patient 200 is not grounded. The detection part 11 is comprised from the pressure sensor etc. which were provided in the foot part 10c.

検出部１２は、任意の種類のジャイロセンサから構成され、回転角速度と傾斜角度（図８に示す角度γ、α等）とを検出する。なお、傾斜角度αは、患者２００の歩行方向（Ｘ軸方向）を側面視して、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対してリンク１０ａの長手方向が為す角度である。傾斜角度αは、患者２００の歩行方向（Ｘ軸方向）から見て、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対してリンク１０ａの長手方向が為す角度である。検出部１２は、歩行補助装置１０のコントローラ部１０ｈに内蔵される。   The detection unit 12 is composed of an arbitrary type of gyro sensor, and detects a rotational angular velocity and an inclination angle (angles γ, α, etc. shown in FIG. 8). Note that the inclination angle α is an angle formed by the longitudinal direction of the link 10a with respect to the vertical direction (Z-axis direction) in a side view of the walking direction (X-axis direction) of the patient 200. The inclination angle α is an angle formed by the longitudinal direction of the link 10a with respect to the vertical direction (Z-axis direction) when viewed from the walking direction (X-axis direction) of the patient 200. The detection unit 12 is built in the controller unit 10 h of the walking assist device 10.

検出部１３は、任意の種類の加速度センサから構成され、３軸方向の加速度を検出する。検出部１２と同様、検出部１３は、歩行補助装置１０のコントローラ部１０ｈに内蔵される。なお、起立状態の患者の脚に対して所望のように歩行補助装置１０が取り付けられているのとき、検出部１３により検出される加速度の一つは、鉛直方向の加速となる。   The detection unit 13 is composed of an arbitrary type of acceleration sensor, and detects acceleration in three axial directions. Similar to the detection unit 12, the detection unit 13 is built in the controller unit 10 h of the walking assist device 10. Note that, when the walking assist device 10 is attached to the standing patient's leg as desired, one of the accelerations detected by the detection unit 13 is vertical acceleration.

検出部１４は、ジョイント部１０ｄに内蔵されたエンコーダ等から構成され、リンク角を示す値をコントローラ部１０ｈ内のマイコンへ供給する。   The detection unit 14 includes an encoder or the like built in the joint unit 10d, and supplies a value indicating the link angle to the microcomputer in the controller unit 10h.

図５に示す計測ユニット２０は、マイコンを内蔵し、判定部２１〜腰位置計測部２５の各処理を実行する。マイコンによるプログラムの実行によって、歩行補助装置１０の検出部から供給される検出値が処理され、最終的に、グローバル座標（図７に示すＸｇ、Ｙｇ座標系）における患者２００の腰位置が算出される。   The measurement unit 20 shown in FIG. 5 incorporates a microcomputer and executes each process of the determination unit 21 to the waist position measurement unit 25. By the execution of the program by the microcomputer, the detection value supplied from the detection unit of the walking assist device 10 is processed, and finally, the waist position of the patient 200 in the global coordinates (Xg, Yg coordinate system shown in FIG. 7) is calculated. The

判定部２１は、検出部１１、１２の各出力に基づいて、患者２００の麻痺脚が接地しているか否かを判定する。判定部２１は、検出部１１からＨレベル信号が入力し、かつ検出部１２から供給されるＹｓ方向の加速度が零（又は所定閾値以下）のとき、患者２００の麻痺脚が接地していると判定し、これを示すＨレベル信号を出力する。２つの条件のうち一方が不足する場合、判定部２１は、患者２００の麻痺脚が接地していないと判定し、これを示すＬレベル信号を出力する。なお、判定部２１は、その判定精度を効果的に高めるべく、Ｙｓ方向の加速度も参照して、接地状態を判定している（図１３参照）。   The determination unit 21 determines whether the paralyzed leg of the patient 200 is grounded based on the outputs of the detection units 11 and 12. When the determination unit 21 receives an H level signal from the detection unit 11 and the acceleration in the Ys direction supplied from the detection unit 12 is zero (or a predetermined threshold or less), the paralysis leg of the patient 200 is grounded. Determine and output an H level signal indicating this. When one of the two conditions is insufficient, the determination unit 21 determines that the paralyzed leg of the patient 200 is not in contact with the ground, and outputs an L level signal indicating this. The determination unit 21 determines the ground contact state with reference to the acceleration in the Ys direction in order to effectively increase the determination accuracy (see FIG. 13).

算出部２２は、検出部１２〜１４から供給される検出値に基づいて患者２００の腰位置を算出する。設定値保持部２３は、算出部２２による算出処理に用いられる設定値（図８に示すリンク長Ｌ１、Ｌ２、図９に示す間隔Ｌ４等）を保持する。選択部２４は、判定部２１の出力に応じて、算出部２２からの２つの出力（腰位置データＶａ、腰位置データＶｂ）の一方を選択する。腰位置計測部２５は、選択部２４を介して供給される腰位置の座標をグローバル座標に変換して出力する。   The calculation unit 22 calculates the waist position of the patient 200 based on the detection values supplied from the detection units 12 to 14. The set value holding unit 23 holds set values (link lengths L1 and L2 shown in FIG. 8, the interval L4 shown in FIG. 9, etc.) used for the calculation process by the calculating unit 22. The selection unit 24 selects one of the two outputs (the waist position data Va and the waist position data Vb) from the calculation unit 22 according to the output of the determination unit 21. The waist position measurement unit 25 converts the coordinates of the waist position supplied via the selection unit 24 into global coordinates and outputs the result.

図５に示すコンピュータ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、ハードディスク等を具備する一般的な計算機であり、アプリケーションの実行により、計測ユニット２０から供給されるデータに応じた表示画像を生成し、これを表示パネル等の表示部に表示する。コンピュータ３０は、計測ユニット２０に設けられた設定値保持部２３の保持値の変更を計測ユニット２０に対して指示する。   A computer 30 shown in FIG. 5 is a general computer including a CPU (Central Processing Unit), a memory, a hard disk, and the like, and generates a display image corresponding to data supplied from the measurement unit 20 by executing an application. This is displayed on a display unit such as a display panel. The computer 30 instructs the measurement unit 20 to change the held value of the set value holding unit 23 provided in the measurement unit 20.

計測データ処理部３１は、腰位置計測部２５からの供給値を処理し、表示データを生成する。計測データ表示部３３は、計測データ処理部３１から供給される表示データに応じた表示をする。入力部３２は、キーボード等の入力装置を含み、設定値保持部２３の保持値の変更を指示する。これに応じて、設定値保持部２３は、自身の保持値を、入力部３２からの供給値に書き換える。   The measurement data processing unit 31 processes the supply value from the waist position measurement unit 25 and generates display data. The measurement data display unit 33 performs display according to the display data supplied from the measurement data processing unit 31. The input unit 32 includes an input device such as a keyboard, and instructs to change the held value of the set value holding unit 23. In response to this, the set value holding unit 23 rewrites its own held value with the supply value from the input unit 32.

図６に模式的に示すように、患者２００が歩行運動するとき、時間経過に伴って、立脚と遊脚とを繰り返す。立脚時、麻痺脚が接地しており、他方の健常脚は地面から離れた状態で前方に押し出される。遊脚時、健常脚が接地しており、他方の麻痺脚が地面から離れた状態で前方に押し出される。   As schematically shown in FIG. 6, when the patient 200 performs a walking exercise, the standing leg and the free leg are repeated as time passes. When standing, the paralyzed leg is in contact with the ground and the other healthy leg is pushed forward away from the ground. At the time of the swing leg, the healthy leg is grounded, and the other paralyzed leg is pushed forward while being separated from the ground.

図６に模式的に示すように、判定部２１の出力は、患者２００の歩行状態（立脚／遊脚）に応じてＨ−Ｌレベル間を変動する。算出部２２は、立脚時腰位置計算ａと遊脚時腰位置計算ｂとを時間的に並列して連続的に実行する。選択部２４は、判定部２１の出力に応じて、算出部２２の出力のいずれかを選択する。腰位置計測部２５は、選択部２４を介して連続的に供給される算出部２２の算出値に基づいて、腰位置の相対変位を時間的に連続して算出する。   As schematically illustrated in FIG. 6, the output of the determination unit 21 varies between HL levels according to the walking state (standing leg / free leg) of the patient 200. The calculating unit 22 continuously executes the standing-back waist position calculation a and the swinging-back waist position calculation b in parallel in time. The selection unit 24 selects one of the outputs from the calculation unit 22 according to the output from the determination unit 21. The waist position measurement unit 25 continuously calculates the relative displacement of the waist position in time based on the calculated value of the calculation unit 22 continuously supplied via the selection unit 24.

例えば、時刻ｔ０〜ｔ１間は、遊脚状態にあり、判定部２１の出力はＬレベルにある。このとき、選択部２４は、遊脚時腰位置計算ｂによる算出値Ｖｂを選択出力する。腰位置計測部２５は、順次入力する算出値Ｖｂに基づいて腰位置の相対変位を順次算出する。   For example, between the times t0 and t1, the leg is in the swinging state, and the output of the determination unit 21 is at the L level. At this time, the selection unit 24 selectively outputs the calculated value Vb obtained by the free leg waist position calculation b. The waist position measurement unit 25 sequentially calculates the relative displacement of the waist position based on the calculated values Vb that are sequentially input.

図７に模式的に示すように、患者２００の歩行運動に応じて、腰位置Ｐ０は、軸Ｘｇ及び軸Ｙｇから規定されるグローバル座標系内を移動する。なお、軸Ｘｇは、患者２００の進行方向に一致する。軸Ｙｇは、軸Ｘｇ及び鉛直軸線に対して直行する軸線であり、患者２００の胴幅方向に対応する。グローバル座標系の原点は、例えば、麻痺脚が最初の一歩を踏み出して接地した時の腰位置に設定される。グローバル座標系の原点の設定方法は任意であり、これに限られるべきものではない。   As schematically shown in FIG. 7, the waist position P0 moves in the global coordinate system defined by the axis Xg and the axis Yg in accordance with the walking motion of the patient 200. Note that the axis Xg coincides with the traveling direction of the patient 200. The axis Yg is an axis perpendicular to the axis Xg and the vertical axis, and corresponds to the trunk width direction of the patient 200. The origin of the global coordinate system is set, for example, to the waist position when the paralyzed leg takes the first step and touches the ground. The method of setting the origin of the global coordinate system is arbitrary and should not be limited to this.

図７に示す腰位置Ｐ０は、例えば、所定の時間間隔で計測される。腰位置Ｐ０は、初期位置であり、本位置は、グローバル座標系における原点となる。腰位置Ｐ１０は、麻痺脚が地面から離れた時の腰位置である。腰位置Ｐ１１は、遊脚中の腰位置である。腰位置Ｐ２０は、麻痺脚が接地した時の腰位置である。腰位置Ｐ２１は、立脚中の腰位置である。   The waist position P0 shown in FIG. 7 is measured at a predetermined time interval, for example. The waist position P0 is an initial position, and this position is the origin in the global coordinate system. The waist position P10 is a waist position when the paralyzed leg is separated from the ground. The waist position P11 is a waist position in the swing leg. The waist position P20 is a waist position when the paralyzed leg is grounded. The waist position P21 is a waist position in the standing leg.

図７に示すように、患者２００の現在位置に対応して、軸Ｘｍと軸Ｙｍ（ｍは、任意の自然数とする）から規定されるローカル座標系が定義されている。軸Ｘｍは、グローバル座標系の軸Ｘｇに対して平行な軸線である。軸Ｙｍは、グローバル座標系の軸Ｙｍに対して平行な軸線である。ローカル座標系は、患者２００の腰位置、より正確には、歩行補助装置１０のコントローラ部１０ｈに対して設定された座標系である。ローカル座標系は、患者２００の歩行に応じて、グローバル座標系内を移動するものと理解できる。   As shown in FIG. 7, a local coordinate system defined by an axis Xm and an axis Ym (m is an arbitrary natural number) is defined corresponding to the current position of the patient 200. The axis Xm is an axis parallel to the axis Xg of the global coordinate system. The axis Ym is an axis parallel to the axis Ym of the global coordinate system. The local coordinate system is a coordinate system set for the waist position of the patient 200, more precisely, the controller unit 10 h of the walking assist device 10. It can be understood that the local coordinate system moves in the global coordinate system in accordance with the walking of the patient 200.

上述のように、算出部２２は、検出部１１〜１４の検出値に基づいて患者２００の腰位置を算出する。この点について、図８及び図９を参照して詳細説明する。なお、図８は、立脚時の腰位置の算出原理を示す図である。図９は、遊脚時の腰位置の算出原理を示す図である。   As described above, the calculation unit 22 calculates the waist position of the patient 200 based on the detection values of the detection units 11 to 14. This point will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram illustrating the calculation principle of the waist position when standing. FIG. 9 is a diagram illustrating the calculation principle of the waist position during swinging.

図８から理解されるように、算出部２２は、幾何計算に基づいて腰位置Ｄｙを算出する。腰位置Ｄｙは、ローカル軸Ｙｍ及びグローバル軸Ｙｇ方向における腰位置を示す。より具体的には、算出部２２は、リンク長Ｌ１、Ｌ２、リンク角度θ１、傾斜角γに基づいて高さＬを算出し、その後、算出した高さＬ、傾斜角αに基づいて腰位置Ｄｙを算出する。   As understood from FIG. 8, the calculation unit 22 calculates the waist position Dy based on geometric calculation. The waist position Dy indicates the waist position in the directions of the local axis Ym and the global axis Yg. More specifically, the calculation unit 22 calculates the height L based on the link lengths L1, L2, the link angle θ1, and the inclination angle γ, and then the waist position based on the calculated height L and the inclination angle α. Dy is calculated.

リンク長Ｌ１、Ｌ２は、設定値保持部２３から算出部２２に供給される。リンク角度θ１は、リンク角度検出部１４から算出部２２に供給される。傾斜角γ、αは、傾斜角度検出部１２から算出部２２に供給される。   The link lengths L1 and L2 are supplied from the set value holding unit 23 to the calculation unit 22. The link angle θ1 is supplied from the link angle detection unit 14 to the calculation unit 22. The inclination angles γ and α are supplied from the inclination angle detection unit 12 to the calculation unit 22.

算出部２２により実行される計算式を示す。なお、次の示す式（１）〜（６）のうち、式（１）〜式（５）は、図８（ａ）に示されており、式（６）は、図８（ｂ）に示されている。   The calculation formula performed by the calculation part 22 is shown. Of the following formulas (1) to (6), formulas (1) to (5) are shown in FIG. 8 (a), and formula (6) is shown in FIG. 8 (b). It is shown.

算出部２２は、第１式に基づいて、リンク１０ａとリンク１０ｂに２辺とする三角形のその余の辺（以下、余辺と呼ぶ場合がある）の長さを算出する。算出部２２は、第２式を展開して得られる第３式に基づいて、リンク１０ａと余辺とが為す角度θ２を算出する。算出部２２は、算出した角度θ２と傾斜角λの減算によって角度θ３を算出する。算出部２２は、算出した角度θ３と余辺の長さＬ３とに基づく幾何計算によって高さＬを算出する。算出部２２は、算出した高さＬと傾斜角αに基づく幾何計算によって腰位置Ｄｙを得る。

Based on the first expression, the calculation unit 22 calculates the length of the remaining sides of the triangle having two sides for the link 10a and the link 10b (hereinafter may be referred to as the remaining sides). The calculation unit 22 calculates the angle θ2 formed by the link 10a and the margin based on the third formula obtained by developing the second formula. The calculation unit 22 calculates the angle θ3 by subtracting the calculated angle θ2 and the inclination angle λ. The calculation unit 22 calculates the height L by geometric calculation based on the calculated angle θ3 and the margin length L3. The calculation unit 22 obtains the waist position Dy by geometric calculation based on the calculated height L and the inclination angle α.

算出部２２により算出された腰位置Ｄｙは、腰位置計測部２５によって、前回の算出処理により計算された腰位置に加算される。腰位置計測部２５は、式（７）に示す計算を行う。ただし、Ｐ０_ｙは、前回の腰位置であり、Ｐ０_１ｙは、今回算出された腰位置を示す。このようにして、グローバル座標系における腰位置が算出される。

The waist position Dy calculated by the calculation unit 22 is added by the waist position measurement unit 25 to the waist position calculated by the previous calculation process. The waist position measurement unit 25 performs the calculation shown in Equation (7). Here, P0 _y is the previous waist position, and P0 _1y indicates the waist position calculated this time. In this way, the waist position in the global coordinate system is calculated.

図９から理解されるように、算出部２２は、図８の場合とは異なり、リンク１０ａ、１０ｂ及びそれらが為す角度等の機構条件を活用することなく、角加速度及び加速度等の加速状態の検知に基づいて腰位置Ｄｙを算出する。麻痺脚が地面から浮いているとき、リンク１０ａ、１０ｂ及びそれらが為す角度等を活用しても腰位置Ｄｙを求めることは容易ではない。この点に鑑みて、本実施形態では、上述のように、角加速度及び加速度等の加速状態の検知に基づいて腰位置Ｄｙを算出する。これによって、連続的な腰位置計測をすることが可能となる。なお、図９に示すように、α＝α_１の関係が成立する。 As can be understood from FIG. 9, the calculation unit 22 is different from the case of FIG. 8 in that the acceleration conditions such as the angular acceleration and the acceleration are not utilized without using the links 10 a and 10 b and the mechanism conditions such as the angle formed by them. Based on the detection, the waist position Dy is calculated. When the paralyzed leg is floating from the ground, it is not easy to obtain the waist position Dy even if the links 10a, 10b and the angles formed by them are used. In view of this point, in the present embodiment, as described above, the waist position Dy is calculated based on detection of acceleration states such as angular acceleration and acceleration. As a result, continuous waist position measurement can be performed. Incidentally, as shown in FIG. 9, alpha = alpha ₁ relationship is established.

算出部２２は、式（８）〜（１１）に示す計算原理に基づいて腰位置Ｄｙを算出する。算出部２２は、回転角速度検出部１２から供給される回転角加速度α^''と設定値保持部２３から供給される長さＬ４とに基づいて、腰位置に対応する点Ｐを回転中心としてリンク１０ａが回転したときの加速度Ｓ_ｌｙを算出し（式（８）参照）、加速度検出部１３から供給される加速度Ｓ_ａｙから加速度Ｓ_ｌｙを減算し（式（９）参照）、腰移動に応じた値の加速度Ｓ_ｋｙを得る。次に、算出部２２は、加速度Ｓ_ｋｙと傾斜角度検出部１２から供給される傾斜角αに基づいて、軸Ｙ０方向の加速度Ｇ_ａｙを算出する（式（１０）参照）。次に、算出部２２は、算出した加速度Ｇ_ａｙを２回積分して腰位置Ｄｙを算出する（式（１１）参照）。

The calculation unit 22 calculates the waist position Dy based on the calculation principle shown in equations (8) to (11). Based on the rotation angular acceleration α ^″ supplied from the rotation angular velocity detection unit 12 and the length L4 supplied from the set value holding unit 23, the calculation unit 22 links the point P corresponding to the waist position as the rotation center. Acceleration S _ly when 10a rotates (see equation (8)) is calculated, and acceleration S _ly is subtracted from acceleration S _ay supplied from acceleration detection unit 13 (see equation (9)), according to waist movement The acceleration S _{ky of} the value is obtained. Subsequently, the computing unit 22 based on the inclination angle α supplied from the acceleration _{S ky} an inclination angle detection unit 12 calculates the acceleration _{G ay} axis Y0 direction (see equation (10)). Next, the calculation unit 22 integrates the calculated acceleration _Gay twice to calculate the waist position Dy (see Expression (11)).

算出部２２により算出された腰位置Ｄｙは、腰位置計測部２５によって、前回の算出処理により計算された腰位置に加算される。腰位置計測部２５は、式（１２）に示す計算を行う。ただし、Ｐ１_０ｙは、前回の腰位置であり、Ｐ１_１ｙは、今回算出された腰位置を示す。このようにして、グローバル座標系における腰位置が算出される。

The waist position Dy calculated by the calculation unit 22 is added by the waist position measurement unit 25 to the waist position calculated by the previous calculation process. The waist position measurement unit 25 performs the calculation shown in Expression (12). However, P1 _0y is the previous waist position, and P1 _1y indicates the waist position calculated this time. In this way, the waist position in the global coordinate system is calculated.

図６から明らかなように、本実施形態では、算出部２２は、立脚時腰位置計算ａ及び遊脚時腰位置計算ｂを時間的に並列して実行する。この場合、一方の計算結果は真値であるが、他方の計算結果は誤値である。この点を判別するべく、本実施形態では、判定部２１によって、立脚／遊脚を判定し、この判定結果に応じて定まる計算結果を活用する。これによって、算出部２２による計算処理を連続的に実行させた状態とすることができる。   As is apparent from FIG. 6, in the present embodiment, the calculation unit 22 executes the standing-back waist position calculation a and the free-leg waist position calculation b in parallel in time. In this case, one calculation result is a true value, but the other calculation result is an incorrect value. In order to determine this point, in the present embodiment, the determination unit 21 determines the standing leg / free leg, and uses a calculation result determined according to the determination result. Thus, the calculation process by the calculation unit 22 can be continuously executed.

図１０を参照して、腰位置計測システム１００の動作について説明する。なお、腰位置計測システム１００は、スタート〜リターンに至るサイクルを連続的に実行する。   The operation of the waist position measurement system 100 will be described with reference to FIG. Note that the waist position measurement system 100 continuously executes a cycle from start to return.

はじめに検出処理をする（Ｓ１００）。具体的には、歩行補助装置１０の検出部１１〜１４は検出動作を為す。   First, a detection process is performed (S100). Specifically, the detection units 11 to 14 of the walking assist device 10 perform a detection operation.

次に、立脚又は遊脚の判定をする（Ｓ１０１）。具体的には、判定部２１は、接地検出部１１の出力がＨレベルであり、回転角速度の値が所定値又は閾値以下である場合、立脚状態と判定し、これを示すＨレベル信号を出力する。２つの条件のうち一方が不足する場合、判定部２１は、患者２００の麻痺脚が接地していないと判定し、これを示すＬレベル信号を出力する。   Next, the standing leg or the free leg is determined (S101). Specifically, when the output of the ground contact detection unit 11 is at the H level and the value of the rotational angular velocity is equal to or less than a predetermined value or a threshold value, the determination unit 21 determines the standing state and outputs an H level signal indicating this. To do. When one of the two conditions is insufficient, the determination unit 21 determines that the paralyzed leg of the patient 200 is not in contact with the ground, and outputs an L level signal indicating this.

立脚判定の場合、立脚の開始状態であるか判定する（Ｓ１０２）。判定部２１は、前回のＳ１０１の判定結果を保持し、これとの比較において、今回の判定結果が初回の立脚判定であるのか判断する。つまり、判定部２１は、前回の判定結果が立脚を示す場合、立脚開始とは判断しない。判定部２１は、前回の判定結果が遊脚を示す場合、立脚開始と判断する。   In the case of the stance determination, it is determined whether the stance is in the start state (S102). The determination unit 21 holds the previous determination result of S101, and determines whether the current determination result is the first stance determination in comparison with this. That is, the determination unit 21 does not determine that the stance start is started when the previous determination result indicates stance. When the previous determination result indicates a free leg, the determination unit 21 determines that the stance is started.

立脚開始の場合、ローカル座標が仮想的に設定される（Ｓ１０３）。判定部２１による判定に応じて、図７に模式的に示すように、Ｘ２軸とＹ２軸とから規定されるローカル座標が仮想的に設定される。   In the case of starting the stance, local coordinates are virtually set (S103). In accordance with the determination by the determination unit 21, local coordinates defined by the X2 axis and the Y2 axis are virtually set, as schematically shown in FIG.

次に、伸展保持される（Ｓ１０４）。具体的には、歩行補助装置１０は、連続的なトルク生成により、リンク１０ａ、１０ｂを駆動しているが、ある時点において静止しているものと観念する。   Next, the extension is held (S104). Specifically, the walking assist device 10 drives the links 10a and 10b by continuous torque generation, but considers that it is stationary at a certain point in time.

次に、ローカル座標において腰位置計算する（Ｓ１０５）。具体的には、図８を参照して説明したとおりである。   Next, the waist position is calculated in local coordinates (S105). Specifically, it is as described with reference to FIG.

次に、グローバル座標において腰位置計算する（Ｓ１０６）。具体的には、腰位置計測部２５は、前回算出したＤｙに今回算出したＤｙを加算する（式（７）参照）。   Next, the waist position is calculated in global coordinates (S106). Specifically, the waist position measurement unit 25 adds Dy calculated this time to Dy calculated last time (see Expression (7)).

次に、モータ駆動する（Ｓ１０７）。具体的には、ある時間において伸展保持とされた状態から離脱し、歩行補助装置１０は、トルク生成に基づくリンク駆動を開始する。   Next, the motor is driven (S107). Specifically, the walking assisting device 10 starts to perform link driving based on torque generation after leaving the stretched state in a certain time.

次に、モニタ表示する（Ｓ１０８）。具体的には、腰位置計測部２５から供給される供給値が計測データ処理部３１により処理され、計測データ表示部３３は、計測データ処理部３１から供給されるデータに基づいて腰の変位状態を示す画像を表示する。その後、スタートに戻る。   Next, the monitor is displayed (S108). Specifically, the supply value supplied from the waist position measurement unit 25 is processed by the measurement data processing unit 31, and the measurement data display unit 33 determines the displacement state of the waist based on the data supplied from the measurement data processing unit 31. An image showing is displayed. Then return to the start.

Ｓ１０１において遊脚と判定された場合、遊脚開始であるのかを判断する（Ｓ１０９）。具体的には、判定部２１は、前回のＳ１０１の判定結果を保持し、これとの比較において、今回の判定結果が初回の立脚判定であるのか判断する。つまり、判定部２１は、前回の判定結果が遊脚を示す場合、遊脚開始とは判断しない。判定部２１は、前回の判定結果が立脚を示す場合、遊脚開始と判断する。   If it is determined in S101 that it is a free leg, it is determined whether or not it is the start of a free leg (S109). Specifically, the determination unit 21 holds the previous determination result of S101, and determines whether the current determination result is the first stance determination in comparison with this. That is, the determination unit 21 does not determine that the free leg starts when the previous determination result indicates a free leg. The determination unit 21 determines that the free leg is started when the previous determination result indicates stance.

遊脚開始の場合、ローカル座標が仮想的に設定される（Ｓ１１０）。判定部２１による判定に応じて、図７に模式的に示すように、Ｘ１軸とＹ１軸とから規定されるローカル座標が仮想的に設定される。   When the free leg starts, the local coordinates are virtually set (S110). In accordance with the determination by the determination unit 21, local coordinates defined by the X1 axis and the Y1 axis are virtually set, as schematically shown in FIG.

次に、パターン供給する（Ｓ１０４）。具体的には、歩行補助装置１０は、連続的なトルク生成により、リンク１０ａ、１０ｂを駆動している状態にあり、目標値パターン供給部９１は、目標値パターンを目標角度生成部９２に対して連続的に供給している。次ステップは、時間的な要素を踏まえて腰位置を算出するため、この点を明確にするために本ステップをフローチャートに盛り込んでいる。   Next, a pattern is supplied (S104). Specifically, the walking assistance device 10 is in a state of driving the links 10a and 10b by continuous torque generation, and the target value pattern supply unit 91 sends the target value pattern to the target angle generation unit 92. Supply continuously. In the next step, the waist position is calculated based on the time factor, so this step is included in the flowchart in order to clarify this point.

次に、ローカル座標において腰位置計算する（Ｓ１１２）。具体的には、図９を参照して説明したとおりである。   Next, the waist position is calculated in local coordinates (S112). Specifically, it is as described with reference to FIG.

次に、グローバル座標において腰位置計算する（Ｓ１０６）。具体的には、腰位置計測部２５は、前回算出したＤｙに今回算出したＤｙを加算する（式（１２）参照）。   Next, the waist position is calculated in global coordinates (S106). Specifically, the waist position measurement unit 25 adds Dy calculated this time to Dy calculated last time (see Expression (12)).

次に、上述の場合と同様に、モータ駆動する（Ｓ１０７）、モニタ表示する（Ｓ１０８）。その後、スタートに戻る。   Next, as in the case described above, the motor is driven (S107) and the monitor is displayed (S108). Then return to the start.

上述の説明から明らかなように、本実施形態では、算出部２２は、図８を参照して説明した算出処理により腰位置を算出し、かつ図９を参照して説明した算出処理により腰位置を算出する。これによって、連続的な腰位置の変位を簡易に計測することが可能となる。また、既存の歩行補助装置１０を活用した態様にて、患者２００の腰位置の変位を計測することが可能となる。この場合、大がかりな装置構成を伴うこともない。   As is clear from the above description, in this embodiment, the calculation unit 22 calculates the waist position by the calculation process described with reference to FIG. 8 and the waist position by the calculation process described with reference to FIG. Is calculated. This makes it possible to easily measure the continuous displacement of the waist position. In addition, it is possible to measure the displacement of the waist position of the patient 200 in a mode in which the existing walking assist device 10 is utilized. In this case, a large-scale apparatus configuration is not involved.

実施の形態２
本実施形態では、実施の形態１とは異なる方法で遊脚時の腰位置（移動量）を算出する。これによって、経時的に重畳する腰位置の誤差を効果的に低減することが可能となる。この場合であっても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 Embodiment 2
In the present embodiment, the waist position (movement amount) at the time of the free leg is calculated by a method different from that in the first embodiment. As a result, it is possible to effectively reduce the error of the waist position that is superimposed over time. Even in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

具体的には、算出部２２は、図１１に示すステップを実行する。   Specifically, the calculation unit 22 executes the steps shown in FIG.

まず、立脚時の最終サイクルで算出される速度を初期速度として設定し、かつＹ軸方向の移動量を０として設定する（Ｓ２０１）。   First, the speed calculated in the final cycle when standing is set as the initial speed, and the movement amount in the Y-axis direction is set as 0 (S201).

次に、算出部２２は、式（８）を実行して、加速度Ｓ_ｌｙを算出する（Ｓ２０２）。 Next, the calculation unit 22 calculates the acceleration S _ly by executing Expression (8) (S202).

次に、算出部２２は、算出した加速度Ｓ_ｌｙを積分した速度から上述の初期速度を減算して速度を算出する（Ｓ２０３）。 Next, the calculation unit 22 calculates the speed by subtracting the initial speed from the speed obtained by integrating the calculated acceleration _Sly (S203).

次に、算出部２２は、Ｓ２０３により算出された速度を積分する（Ｓ２０４）。これによって、経時的に重畳する腰位置の誤差を効果的に低減することが可能となる。   Next, the calculation unit 22 integrates the speed calculated in S203 (S204). As a result, it is possible to effectively reduce the error of the waist position that is superimposed over time.

図６を参照して補足説明すれば、本実施形態では、時刻ｔ０、時刻ｔ２のとき、積算誤差をリセットすべく、今回の計算過程で算出される速度から前回の計算過程で算出された速度を減算した後、速度の積分により加速度を算出する。これによって、腰位置の算出精度を効果的に高めることが可能になる。   If a supplementary explanation is given with reference to FIG. 6, in this embodiment, at time t0 and time t2, the speed calculated in the previous calculation process from the speed calculated in the current calculation process to reset the integration error. After subtracting, the acceleration is calculated by integrating the speed. As a result, it is possible to effectively increase the calculation accuracy of the waist position.

実施の形態３
本実施形態では、コンピュータ３０は、患者２００の歩行状態を判定して表示する。これによって、リハビリ指導者は、患者２００の歩行状態を直感的に把握することが可能となる。また、患者自身に対してコンピュータ３０の表示を提示すれば、患者２００は、自身の歩行状態を、その場で直感的に把握することが可能となる。なお、この場合であっても実施の形態１及び２と同様の効果を得ることができる。 Embodiment 3
In the present embodiment, the computer 30 determines and displays the walking state of the patient 200. Thereby, the rehabilitation instructor can intuitively grasp the walking state of the patient 200. In addition, if the display of the computer 30 is presented to the patient himself, the patient 200 can intuitively grasp his / her walking state on the spot. Even in this case, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained.

図１２に示すように、患者の腰位置が時系列に変動するものとする。なお、図１２の実線は、計測ユニット２０により算出された患者の腰位置の変動を示す。図１２の上部分は、コンピュータ３０の表示部に表示されているものとする。   As shown in FIG. 12, it is assumed that the waist position of the patient varies in time series. Note that the solid line in FIG. 12 indicates the change in the waist position of the patient calculated by the measurement unit 20. The upper part of FIG. 12 is displayed on the display unit of the computer 30.

時刻ｔ０と時刻ｔ１間では、腰位置は、閾値位置ＴＨ２を超える。この時、コンピュータ３０は、自身が備える表示部３５の点灯３５ｃを点灯させる。時刻ｔ１と時刻ｔ２間では、腰位置は、閾値位置ＴＨ２を下回る。この時、コンピュータ３０は、表示部３５の点灯３５ｂを点灯させる。時刻ｔ２と時刻ｔ３間では、腰位置は、閾値位置ＴＨ１を超える。この時、コンピュータ３０は、表示部３５の点灯３５ａを点灯させる。この構成を採用することによって、リハビリ指導者及び患者に対して、より直接的に現在の歩行状態を提示することが可能となる。   Between time t0 and time t1, the waist position exceeds the threshold position TH2. At this time, the computer 30 turns on the lighting 35c of the display unit 35 provided therein. Between time t1 and time t2, the waist position is below the threshold position TH2. At this time, the computer 30 turns on the lighting 35b of the display unit 35. Between time t2 and time t3, the waist position exceeds the threshold position TH1. At this time, the computer 30 turns on the lighting 35 a of the display unit 35. By adopting this configuration, the current walking state can be presented more directly to the rehabilitation instructor and patient.

なお、コンピュータ３０の具体的な構成は任意である。閾値位置ＴＨ１、ＴＨ２は、ユーザーにより事前設定されているものとする。閾値数を増加して、より多段階的／詳細に歩行状態を判別しても良い。   The specific configuration of the computer 30 is arbitrary. It is assumed that the threshold positions TH1 and TH2 are preset by the user. The number of thresholds may be increased, and the walking state may be discriminated in more stages / details.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、加速度検出の具体方法は任意である。角速度検出の具体的な方法は任意である。治具の具体的な構成は任意である。片麻痺患者以外のユーザー（例えば、スポーツ選手）に対しても適用し得る。歩行補助装置１０の具体的な構成は任意である。計測ユニットの具体的な構成は任意である。コンピュータ３０の具体的な構成は任意である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, a specific method for detecting acceleration is arbitrary. A specific method of angular velocity detection is arbitrary. The specific configuration of the jig is arbitrary. The present invention can also be applied to users other than hemiplegic patients (for example, athletes). The specific configuration of the walking assist device 10 is arbitrary. The specific configuration of the measurement unit is arbitrary. The specific configuration of the computer 30 is arbitrary.

１００ 腰位置計測システム

１０ 歩行補助装置
２０ 計測ユニット
３０ コンピュータ

１１ 接地検出部
１２ 傾斜角度／回転角速度検出部
１３ 加速度検出部
１４ リンク角度検出部

２１ 判定部
２２ 算出部
２３ 設定値保持部
２４ 選択部
２５ 腰位置計測部
２６ モータ
２７ 傾斜センサ

３１ 計測データ処理部
３２ 入力部
３３ 計測データ表示部
３５ 表示部

９１ 目標値パターン供給部
９２ 目標角度生成部
９３ 加算部
９４ ドライバ
９５ モータ 100 waist position measurement system

10 walking assist device 20 measuring unit 30 computer

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Ground detection part 12 Inclination angle / rotation angular velocity detection part 13 Acceleration detection part 14 Link angle detection part

21 determination unit 22 calculation unit 23 set value holding unit 24 selection unit 25 waist position measurement unit 26 motor 27 tilt sensor

31 Measurement Data Processing Unit 32 Input Unit 33 Measurement Data Display Unit 35 Display Unit

91 Target value pattern supply unit 92 Target angle generation unit 93 Addition unit 94 Driver 95 Motor

Claims (13)

複数のリンク、及び検出装置を含む治具をユーザーの脚に対して装着し、当該治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置であって、
前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む）に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、
前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む）に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、位置変動検出装置。 A position variation in which a jig including a plurality of links and a detection device is attached to a user's leg, and a position variation of the predetermined portion of the user is detected based on a detection value supplied from the detection device of the jig. A detection device,
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value according to an angle formed by the plurality of links and a value according to an inclination angle of the link with respect to a vertical direction). Calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis;
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) along the predetermined direction. A position variation detection device that calculates an acceleration of a link and calculates a position of the predetermined portion in the predetermined direction based on an integration of the acceleration. 前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部と、
前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す情報に応じて定まる前記第１位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第２位置算出部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置変動検出装置。 A first position calculation unit for calculating the position of the predetermined part in the predetermined direction;
A second position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space based on a calculation result by the first position calculation unit determined according to information indicating whether or not the user's leg is in contact with the ground; ,
The position variation detection device according to claim 1, comprising: 前記検出値は、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す値を更に含む、請求項１又は２に記載の位置変動検出装置であって、
前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部と、
前記検出装置から供給される前記検出値に基づいて、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に応じて定まる前記第１位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第２位置算出部と、
を備える。 The position detection device according to claim 1 or 2, wherein the detection value further includes a value indicating whether or not the leg of the user is in contact with the ground.
A first position calculation unit for calculating the position of the predetermined part in the predetermined direction;
A determination unit that determines whether or not the user's leg is grounded based on the detection value supplied from the detection device;
A second position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space based on a calculation result by the first position calculation unit determined according to a determination result by the determination unit;
Is provided. 前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置変動検出装置であって、
前記第１位置算出部は、前記所定部位を中心として前記リンクが回転する際に検出される角加速度と、前記リンクの変位に応じて前記検出装置が検出する加速度とに基づいて前記リンクの前記加速度を算出し、当該算出した加速度を積分する。 The position variation detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction.
The first position calculation unit is configured to detect the link based on an angular acceleration detected when the link rotates around the predetermined part and an acceleration detected by the detection device according to a displacement of the link. Acceleration is calculated, and the calculated acceleration is integrated. 前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置変動検出装置であって、
前記第１位置算出部は、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。 The position variation detection device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction.
The first position calculation unit calculates a height of the predetermined part along the vertical axis, and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. 前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置変動検出装置であって、
前記第１位置算出部による前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さの算出処理と、前記第１位置算出部による所定方向に沿う前記リンクの前記加速度の算出処理とは時間的に並列して実行される。 6. The device according to claim 1, further comprising: a first position calculation unit configured to calculate a height of the predetermined part along the vertical axis and calculate a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The position variation detection device according to one item,
The calculation process of the height along the vertical axis of the predetermined part by the first position calculation unit and the calculation process of the acceleration of the link along the predetermined direction by the first position calculation unit are executed in parallel in time. Is done. 前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置変動検出装置であって、
前記第１位置算出部は、複数の前記リンクの各長さに応じた複数の設定値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出する。 7. The apparatus according to claim 1, further comprising: a first position calculation unit configured to calculate a height along a vertical axis of the predetermined part and calculate a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The position variation detection device according to the item,
The first position calculation unit calculates a height along the vertical axis of the predetermined portion based on a plurality of setting values corresponding to each length of the plurality of links and an angle formed by the plurality of links. To do. 前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第１位置算出部を備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載の位置変動検出装置であって、
前記第１位置算出部は、複数の前記リンクの各長さを示す複数のリンク長値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該高さと鉛直方向に対して前記リンクが為す角度とに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。 8. The apparatus according to claim 1, further comprising a first position calculation unit configured to calculate a height along a vertical axis of the predetermined part and calculate a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The position variation detection device according to the item,
The first position calculation unit calculates a height along the vertical axis of the predetermined portion based on a plurality of link length values indicating the lengths of the plurality of links and an angle formed by the plurality of links. The position of the predetermined part in the predetermined direction is calculated based on the height and the angle formed by the link with respect to the vertical direction. 前記治具は、ユーザーの脚の膝に対してトルクを与えることでユーザーの歩行を補助する歩行補助装置であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の位置変動検出装置。   The position variation detection according to any one of claims 1 to 8, wherein the jig is a walking assistance device that assists a user's walking by applying torque to a knee of a user's leg. apparatus. 複数の前記リンクは、前記ユーザーの大腿骨に対応づけて配置された第１リンクと、前記ユーザーの脛骨に対応づけて配置された第２リンクとを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の位置変動検出装置。   The plurality of links include a first link disposed in association with the user's femur and a second link disposed in association with the user's tibia. The position variation detection device according to any one of the above. 前記所定位置は、前記ユーザーの腰位置であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の位置変動検出装置。   The position variation detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein the predetermined position is a waist position of the user. 複数のリンク、及び検出装置を含むと共に、ユーザーの脚に対して装着される治具と、
前記治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置と、
を備える位置変動検出システムであって、
前記位置変動検出装置は、
前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む）に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、
前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む）に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、位置変動検出システム。 A jig that includes a plurality of links and a detection device, and is attached to a user's leg;
A position fluctuation detecting device for detecting a position fluctuation of the predetermined portion of the user based on a detection value supplied from the detection device of the jig;
A position variation detection system comprising:
The position variation detection device is:
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value according to an angle formed by the plurality of links and a value according to an inclination angle of the link with respect to a vertical direction). Calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis;
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) along the predetermined direction. A position variation detection system for calculating an acceleration of a link and calculating a position of the predetermined portion in the predetermined direction based on an integration of the acceleration. 複数のリンク及び検出装置を含む治具をユーザーの脚に対して装着し、当該治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置の動作方法であって、
前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む）に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、
前記検出装置から供給される前記検出値（当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む）に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、位置変動検出装置の動作方法。 Position variation detection in which a jig including a plurality of links and a detection device is attached to a user's leg, and the position variation of the predetermined portion of the user is detected based on a detection value supplied from the detection device of the jig. A method of operation of the device, comprising:
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value according to an angle formed by the plurality of links and a value according to an inclination angle of the link with respect to a vertical direction). Calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis;
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) along the predetermined direction. An operation method of a position variation detection device, wherein an acceleration of a link is calculated, and a position of the predetermined part in the predetermined direction is calculated based on an integration of the acceleration.

Images