JP2013208293A - 歩行支援装置、及び歩行支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】遊脚時のアシストの違和感を低減する。
【解決手段】下腿連結部材２７の駆動系と、当該駆動系による駆動力を下腿連結部材２７に伝達する伝達系は、クラッチ３６によって接続したり開放したりすることができる。歩行時に膝関節の角速度が速い領域は遊脚期の直前から遊脚期の終了時付近であり、また、この期間は体を支える必要がなくアシスト力を必要としない。一方、アシスト力が必要な領域は主に立脚期の前半であり、この期間では角速度が遅くなる。そこで、装着型ロボット１は、立脚期・遊脚期のタイミングを判断し、遊脚時にクラッチ３６を切り離すことで、立脚期には、必要なアシスト力を発揮し、遊脚期には、歩行補助における違和感を解消する。
【選択図】図２

Description

本発明は、歩行支援装置、及び歩行支援プログラムに関し、例えば、装着者の歩行をアシストするものに関する。

近年、ユーザの歩行を補助するウェアラブルな歩行支援装置が開発されている。
歩行支援装置は、装着者の股関節、膝関節、足首関節などで歩行に要する関節モーメントをアクチュエータによって軽減することにより装着者の歩行を補助する。歩行支援装置は健常者の歩行を支援する他に、高齢者など歩行が困難なユーザの歩行を支援することができる。

このような技術として特許文献１の「歩行補助装置」がある。
一般に、立脚期の十分なトルクを必要とする期間と、遊脚期の速度が速く負荷が軽い期間を単一のアクチュエータで両立することは困難であり、トルクと速度のいずれかが不足する可能性が高い。
この技術は、立脚期の出力をアクチュエータの出力によらずワンウェイクラッチを係合させて発生させることによりアクチュエータの能力不足を補うものである。

しかし、この技術では、遊脚期にアクチュエータが脚部に連動しているため、遊脚期における速度が不足し、歩行時に抵抗となり違和感が発生するという問題があった。

特開２０１１−１４２９５８号公報

本発明は、遊脚期のアシストの違和感を低減することを目的とする。

(１)請求項１に記載の発明では、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段と、前記脚部の関節で発生する関節モーメントを補助するアシスト力を出力するアシスト力出力手段と、前記出力したアシスト力を前記保持手段に伝達する伝達手段と、前記伝達手段による伝達を開放する開放手段と、を具備したことを特徴とする歩行支援装置を提供する。
(２)請求項２に記載の発明では、前記関節は膝関節であることを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置を提供する。
(３)請求項３に記載の発明では、前記開放手段は、歩行周期に同期して前記伝達を開放することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置を提供する。
(４)請求項４に記載の発明では、前記開放手段は、遊脚期間に前記伝達を開放することを特徴とすることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の歩行支援装置を提供する。
(５)請求項５に記載の発明では、歩行支援対象者の脚部の関節で発生する関節モーメントを補助するアシスト力を出力するアシスト力出力機能と、前記出力したアシスト力を脚部を保持する保持手段に伝達する伝達機能と、前記伝達手段による伝達を開放する開放機能と、をコンピュータで実現する歩行支援プログラムを提供する。

本発明によれば、遊脚期に膝関節に設けたクラッチを開放することにより、遊脚期のアシストの違和感を低減することができる。

装着型ロボットの装着状態を示した図である。 クラッチ機構を説明するための図である。 装着型ロボットのシステム構成を示した図である。 クラッチを作動させる領域を説明するための図である。 クラッチを操作する手順を説明するためのフローチャートである。 開放判断処理の手順を説明するためのフローチャートである。 接続判断処理の手順を説明するためのフローチャートである。

（１）実施形態の概要
下腿連結部材２７の駆動系(膝関節アシストアクチュエータ１８など)と、当該駆動系による駆動力を下腿連結部材２７に伝達する伝達系(膝関節軸３４など)は、クラッチ３６によって接続したり開放したりすることができる(図２(ａ))。
図４のグラフから明らかなように、歩行時に膝関節の角速度が速い領域は遊脚期の直前から遊脚期の終了時付近であり、また、この期間は体を支える必要がなくアシスト力を必要としない。一方、アシスト力が必要な領域は主に立脚期の前半であり、この期間では角速度が遅くなる。
そこで、装着型ロボット１は、立脚期・遊脚期のタイミングを判断し、遊脚期にクラッチ３６を切り離すことで、立脚期には、必要なアシスト力を発揮し、遊脚期には、駆動系の速度の不足の影響を無くし、歩行補助における違和感を解消する。

（２）実施形態の詳細
図１は装着型ロボット１の装着状態を示した図である。
装着型ロボット１は、装着者の腰部及び下肢に装着し、装着者の歩行を支援（アシスト）するものである。
装着型ロボット１は、腰部装着部２１、上腿装着部２２、下腿装着部２３、足装着部２４、上腿連結部材２６、下腿連結部材２７、制御装置２、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１、つま先姿勢センサ１２、踵姿勢センサ１３、腰姿勢センサ１４、上腿姿勢センサ１５、下腿姿勢センサ１６、股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８、足首関節アシストアクチュエータ１９などを備えている。なお、腰部装着部２１、制御装置２、腰姿勢センサ１４以外は、左右の両足に設けられており、それぞれの検出値が出力されるようになっている。
但し、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１については、反力の検出が不要である実施例の場合には、両センサに変えてつま先接地センサ、踵接地センサを備えるようにしてもよい。

腰部装着部２１は、装着者の腰部の周囲に取り付けられ装着型ロボット１を固定する。
腰姿勢センサ１４は、腰部装着部２１に取り付けられ、ジャイロなどによって腰部の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、腰部の角速度や角加速度を求めることもできる。

制御装置２は、腰部装着部２１に取り付けられ、装着型ロボット１の動作を制御する。
股関節アシストアクチュエータ１７は、装着者の股関節と同じ高さに設けられており、腰部装着部２１に対して上腿連結部材２６を前後方向に駆動する。なお、股関節アシストアクチュエータ１７を３軸アクチュエータとして横方向にも駆動するように構成することもできる。

上腿連結部材２６は、装着者の上腿部の外側に設けられた剛性を有する柱状部材であり、上腿装着部２２によって装着者の上腿部に固定される。そして、上腿連結部材２６は、股関節アシストアクチュエータ１７によって駆動し、上腿部の運動を支援する。
上腿装着部２２は、外側が上腿連結部材２６の内側に固定されており、内側が装着者の上腿に固定される。
上腿姿勢センサ１５は、上腿部の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、上腿部の角速度や角加速度を求めることもできる。

膝関節アシストアクチュエータ１８は、装着者の膝関節と同じ高さに設けられており、上腿連結部材２６に対して下腿連結部材２７を前後方向に運動させて装着者の下腿部の運動を支援する。
膝関節アシストアクチュエータ１８には、後述のクラッチ３６が形成されており、制御装置２からの指令によって、膝関節アシストアクチュエータ１８が下腿連結部材２７に対して発生するトルクを開放、接続することができる。

下腿連結部材２７は、装着者の下腿部の外側に設けられた剛性を有する柱状部材であり、下腿装着部２３によって装着者の下腿部に固定される。そして、下腿連結部材２７は、膝関節アシストアクチュエータ１８によって駆動し、下腿部の運動を支援する。

下腿装着部２３は、外側が下腿連結部材２７の内側に固定されており、内側が装着者の下腿に固定される。
下腿姿勢センサ１６は、下腿部の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、下腿部の角速度や角加速度を求めることもできる。

足首関節アシストアクチュエータ１９は、装着者の足首関節と同じ高さに設けられており、下腿連結部材２７に対して足装着部２４のつま先を上下する方向に駆動する。
足装着部２４は、装着者の足部（足の甲、及び足裏）に固定される。一般に、足指の付け根の関節は歩行の際に屈曲するが、足装着部２４も足指の付け根の部分が足指に従って屈曲するようになっている。

つま先姿勢センサ１２と踵姿勢センサ１３は、それぞれ、足装着部２４の先端と後端に設置され、それぞれ、つま先と踵の姿勢（ロール角、ヨー角、ピッチ角）を検出する。また、これらの角度を微分することにより、つま先や踵の角速度や角加速度を求めることもできる。

つま先反力センサ１０は、足装着部２４の足裏部前方に設置され、つま先の接地を検出すると共に、歩行面からの反力を検出する。
踵反力センサ１１は、足装着部２４の足裏部後方に設置され、踵の接地を検出すると共に、歩行面からの反力を検出する。
以上のように構成された装着型ロボット１は、股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８、足首関節アシストアクチュエータ１９を駆動することにより、装着者の歩行を支援する。

図２の各図は、膝関節アシストアクチュエータ１８に形成されたクラッチ機構を説明するための図である。
図２(ａ)に示したように、膝関節アシストアクチュエータ１８は、膝関節モータ３１、回転軸３２、かさ歯車３３、かさ歯車３５、膝関節軸３４、クラッチ３６などから構成されている。

上腿連結部材２６と下腿連結部材２７は、膝関節軸３４によって前後方向に回転可能に接続している。
膝関節軸３４は、上腿連結部材２６に対する下腿連結部材２７の前後運動と装着者の上腿に対する下腿の前後運動が一致するように、例えば、装着者の膝関節と同軸に形成されている。なお、これは一例であって、装着者の膝関節の運動により適合するように二重関節によって上腿連結部材２６と下腿連結部材２７を接合してもよい。

膝関節モータ３１は、例えば、ＤＣモータであり、膝関節のアシストに必要なトルク、即ちアシスト力を発生する。
通常は、立脚期での低速回転及び大トルクと、遊脚期での高速回転及び小トルクをできるだけ両立するような高度なモータを必要とするが、装着型ロボット１では、遊脚期に膝関節モータ３１を膝関節の駆動系から切り離すため、より低コストのモータを使用することができる。

膝関節モータ３１の膝関節側には、膝関節モータ３１の回転軸３２が突出し、その先端部分にかさ歯車３３が形成されている。
一方、膝関節軸３４には、回転軸３２とかみ合うかさ歯車３５が形成されており、膝関節モータ３１のトルクが膝関節軸３４を回転するトルクに変換されるようになっている。
かさ歯車３５は、クラッチ３６を介して膝関節軸３４に接合しており、クラッチ３６を接続、開放することにより、かさ歯車３５にかさ歯車３３から伝達されたトルクを膝関節軸３４に伝達、切断(遮断)することができる。

図２(ｂ)は、クラッチ３６が開放状態となってるところを示した図である。
クラッチ３６は、膝関節軸側円板４２、かさ歯車側円板４１、及び円板移動部材４３などから構成されている。
膝関節軸側円板４２は、膝関節軸３４に対して膝関節軸３４の回転方向に対して固定されており、かつ、膝関節軸３４の回転軸方向に移動可能なディスクであり、膝関節軸３４の回転軸方向に膝関節軸３４と同軸に複数枚形成されている。

かさ歯車側円板４１は、かさ歯車３５に対し、かさ歯車３５の回転方向に固定されており、かつ、かさ歯車３５の回転軸方向に移動可能なディスクであり、かさ歯車３５の回転軸方向に複数枚形成されている。
膝関節軸側円板４２とかさ歯車側円板４１は、互い違いに配置されており、クラッチ３６の解放時には、バネ機構などにより互いに所定距離を隔てて位置している。
このように、クラッチ３６の解放時には、膝関節軸側円板４２とかさ歯車側円板４１の間には摩擦が発生せず、かさ歯車３５で発生するトルクは膝関節軸３４に伝達しない。

図２(ｃ)は、クラッチ３６が接続状態となっているところを示した図である。
膝関節軸３４には、クラッチ３６の接続時に膝関節軸側円板４２をかさ歯車側円板４１側に圧迫する円板移動部材４３が形成されている。
円板移動部材４３は、クラッチ３６の接続時には、最も外側の膝関節軸側円板４２をかさ歯車側円板４１方向に圧迫する。

すると、膝関節軸側円板４２とかさ歯車側円板４１は、外側のものから順次かさ歯車３５の側に移動して、互いに密着する。
これによって、膝関節軸側円板４２とかさ歯車側円板４１が摩擦力によって接合し、かさ歯車３５の発生するトルクが膝関節軸３４に伝達する。

このように、クラッチ３６は、円板移動部材４３を用いて駆動力の伝達、開放を制御することができる。
なお、クラッチ３６は、一例であって、電磁クラッチなどの各種のクラッチを用いることができる。

図３は、装着型ロボット１のシステム構成を示した図である。
制御装置２は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、時間を計測する手段としての時計、記憶部７、各種インターフェースなどを備えた電子制御ユニットであり、装着型ロボット１の各部を電子制御する。

制御装置２は、また、ＣＰＵで記憶部７に記憶された歩行支援プログラム等の各種プログラムを実行することにより構成される、センサ情報取得部３、各種パラメータ算出部４、歩行動作判定部５、歩行シーン判定部６、歩行アシスト力決定部８、クラッチ制御部９を備えている。
センサ情報取得部３は、つま先反力センサ１０〜下腿姿勢センサ１６の各センサから検出値を取得する。センサ情報取得部３で取得した各センサの検出値は、立脚期・遊脚期の判定や、歩行動作の判定や、歩行シーンの判定や、歩行パラメータの算出等に使用される。

各種パラメータ算出部４は、センサ情報取得部３で取得した検出値から、各関節の角度や角速度など、立脚期・遊脚期の判定に必要なパラメータ値を算出する。
なお、立脚期とは、脚部が接地して地面を後方に蹴っている期間であり、遊脚期とは脚部が地面から浮いて前に戻している期間である。
歩行動作判定部５は、装着者の動作が屈伸運動や足踏み動作などの歩行以外の動作なのか、それとも実際に歩行している動作なのかを判定する。

歩行シーン判定部６は、センサ情報取得部３で取得した検出値から、装着者の歩行している歩行シーンを判定する。判定対象となる歩行シーンとしては、歩行面種類（平地、上り階段、下り階段、上り坂道、下り坂道）の５種類のそれぞれに対して、前進歩行と後進歩行の歩行方向２種類があり、合計１０の歩行シーンがある。

歩行アシスト力決定部８は、左右両足のそれぞれに配置されている股関節アシストアクチュエータ１７、膝関節アシストアクチュエータ１８、足首関節アシストアクチュエータ１９に出力させるアシスト力を決定し、これに従ってこれらアシストアクチュエータを駆動する。なお、アシスト力とは、装着型ロボット１が各アシストアクチュエータを駆動して脚部に作用させるモーメント（トルク）である。
クラッチ制御部９は、円板移動部材４３(図２)を駆動してクラッチ３６の接続及び開放を制御する。

図４の各図は、１歩行周期においてクラッチ３６を作動させる領域(区間)を説明するための図である。
図４(ａ)は、膝関節の関節モーメントの推移を示したグラフである。
グラフから明らかなように歩行周期は立脚期と遊脚期から構成されており、立脚期では、遊脚期に比べて膝関節に大きな関節モーメントが発生している。
例えば、立脚期では、関節モーメントの絶対値の最大値が４０(Ｎｍ)程度であるのに対し、遊脚期では絶対値が１０(Ｎｍ)程度である。

図４(ｂ)は、膝関節の角速度の推移を示したグラフである。
グラフから明らかなように遊脚期では立脚期よりも大きな角速度が発生している。
例えば、遊脚期では、角速度の絶対値の最大値が４００（Ｄｅｇ／Ｓｅｃ）程度であるのに対し、立脚では絶対値が２００（Ｄｅｇ／Ｓｅｃ）程度である。

以上のように、立脚期では関節モーメントが大きくて角速度が小さく、逆に遊脚期では関節モーメントが小さくて角速度が大きいことがわかる。
従来例では、波線で示した遊脚期の角速度の速い領域５１で膝関節アシストアクチュエータ１８による抵抗が感じられる場合があったが、装着型ロボット１は、領域５１によって膝関節アシストアクチュエータ１８による駆動系と駆動力を伝達する伝達系を切断するため、装着者による下肢の運動が膝関節アシストアクチュエータ１８に連動せず(即ち、下肢は自由運動できる状態となる)、装着者は自然に下肢を運動させることができる。

図５は、制御装置２がクラッチ３６を操作する手順を説明するためのフローチャートである。
以下の処理は制御装置２のＣＰＵが所定のプログラムに従って行うものである。
なお、以下では、右足のクラッチ３６について説明するが、左足のクラッチ３６も同様に処理する。

まず、制御装置２は、右足のクラッチ３６の状態(接続しているか、開放しているか)を取得する(ステップ５)。
これは、円板移動部材４３の動作状態を取得することにより行うことができる。
次に、制御装置２は、クラッチ３６の状態からクラッチ３６が接続中か、あるいは開放中かを判断する(ステップ１０)。

クラッチ３６が接続中の場合(ステップ１０；Ｙ)、制御装置２は、クラッチ３６を開放できるか否かの開放判断処理を行う(ステップ１５)。
開放判断処理の結果、開放できると判断した場合(ステップ２０；Ｙ)、制御装置２は、クラッチ３６を開放する(ステップ２５)。
一方、開放できないと判断した場合(ステップ２０；Ｎ)、制御装置２はクラッチ３６の接続を維持する(ステップ３０)。

また、ステップ１０でクラッチ３６が開放中と判断した場合(ステップ１０；Ｎ)、制御装置２は、クラッチ３６を接続できるか否かの接続判断処理を行う(ステップ３５)。
接続判断処理の結果、接続すると判断した場合(ステップ４０；Ｙ)、制御装置２は、クラッチ３６を接続する(ステップ４５)。
一方、接続しないと判断した場合(ステップ４０；Ｎ)、制御装置２は、クラッチ３６の開放を維持する(ステップ５０)。

図６は、図５のステップ１５の開放判断処理の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、制御装置２は、右足の接地状態を取得する(ステップ１０５)。これは、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１などからの出力により取得することができる。
次に、右足のつま先のみが接地しているか否かを判断する(ステップ１１０)。これは、立脚時の初期、終期には、つま先のみが接地するため、当該初期、終期を検出するものである。
つま先以外(ここでは踵)も接地している場合(ステップ１１０；Ｎ)、制御装置２は、右足が立脚期であると判断し、クラッチ３６の接続を維持すると判断する(ステップ１４０)。

一方、つま先のみが接地している場合(ステップ１１０；Ｙ)、制御装置２は、右股関節の角度と角速度を取得する(ステップ１１５)。これは、各種パラメータ算出部４により算出される。
次に、制御装置２は、股関節の角度と角速度から右足が装着者の体より後ろで、かつ、後ろ向きに運動しているか否かを判断する(ステップ１２０)。
上の条件のうち、少なくとも一方が満たされない場合(ステップ１２０；Ｎ)、制御装置２は、立脚期の初期であると判断し、クラッチ３６の接続を維持すると判断する(ステップ１４０)。

上の条件が両方とも満たされている場合(ステップ１２０；Ｙ)、制御装置２は、立脚期の終期であると判断する。
そして、制御装置２は、右足の膝関節の関節モーメントを推定する(ステップ１２５)。この推定値は各種パラメータ算出部４で算出される。
次に、制御装置２は、推定された関節モーメントが所定の閾値以下であるか否かを判断する(ステップ１３０)。

そして、制御装置２は、関節モーメントが閾値以下の場合は(ステップ１３０；Ｙ)、クラッチ３６を開放すると判断し(ステップ１３５)、関節モーメントが閾値よりも大きい場合は(ステップ１３０；Ｎ)、クラッチ３６の接続を維持すると判断する(ステップ１４０)。
このように、判断基準に関節モーメントの閾値を設けることにより、立脚期の終期においてトルクが要求されているにもかかわらずクラッチ３６が開放されるのを防止することができる。

図７は、図５のステップ３５の接続判断処理の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、制御装置２は、右足の膝関節の関節モーメントを推定する(ステップ２０５)。この推定は各種パラメータ算出部４により行われる。
次に、制御装置２は、関節モーメントが所定の閾値以上か否かを判断する(ステップ２１０)。

関節モーメントが閾値以上である場合(ステップ２１０；Ｙ)、制御装置２は、クラッチ３６を接続すると判断する(ステップ２３５)。
関節モーメントが閾値未満である場合(ステップ２１０；Ｎ)、制御装置２は、右足の接地状態を取得する(ステップ２１５)。これは、つま先反力センサ１０、踵反力センサ１１の出力により取得する。

次に、制御装置２は、取得した接地状態により右足が接地しているか否かを判断する(ステップ２２０)。
右足が接地していないと判断した場合(ステップ２２０；Ｎ)、制御装置２は、クラッチ３６の開放を維持すると判断する(ステップ２４０)。
一方、右足が接地していると判断した場合(ステップ２２０；Ｙ)、制御装置２は、直前の状態をデータから取得する(ステップ２２５)。このデータは、記憶部７に記憶されている。これは、直前のデータと比較することにより、足を接地した瞬間であるか否かを判断するためである。

次に、制御装置２は、直前のデータにおいて右足が接地していなかったか否かを判断する(ステップ２３０)。
直前のデータで右足が接地していた場合(ステップ２３０；Ｎ)、制御装置２は、立脚期の終期であると判断し、クラッチ３６の開放を維持すると判断する(ステップ２４０)。
一方、直前のデータで右足が接地していなかった場合(ステップ２３０；Ｙ)、制御装置２は、右足が接地した瞬間であると判断し、クラッチ３６を接続すると判断する(ステップ２３５)。

以上に説明した実施の形態では、膝関節についてクラッチ３６による伝達系の接続と開放を実施したが、これは膝関節に限定するものではなく、股関節や足首関節に適用することもできる。
例えば、装着者が走っていたり早歩きしている場合には、股関節についても同様に遊脚期にクラッチを切断することが望ましい場合も考えられる。

以上に説明した実施の形態では、次のような効果を得ることができる。
(１)遊脚期にクラッチ３６を切り離すことで、負荷となる動力源である駆動系、即ち膝関節アシストアクチュエータ１８を動かさなくてもよくなり、軽い力で動かせるため違和感が低減される。
(２)膝関節モータ３１が、立脚時の高出力低速回転、遊脚期の低出力高速回転の双方に対応する必要が無くなり、高価で高機能な膝関節モータを使用する必要が無く、コストを低減することができる。
(３)クラッチ３６を切り離した状態では膝関節モータ３１を駆動する必要が無くなり、消費エネルギーを低減することができる。
(４)遊脚期の終了時において膝の関節モーメントが閾値以下か否かを判断することにより、膝関節アシストアクチュエータ１８によるトルクが必要なのにもかかわらずクラッチ３６が開放されるのを防止することができる。
(５)遊脚期の開始時において直前のデータを参照することにより足が接地した瞬間にクラッチ３６を接続することができる。

以上に説明した実施の形態により、次の構成を得ることができる。
装着型ロボット１は、上腿連結部材２６や下腿連結部材２７によって装着者の脚部を保持するため、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段を備えている。
また、膝関節アシストアクチュエータ１８が膝関節で発生する関節モーメントを補助するアシスト力を出力するため、装着型ロボット１は、前記脚部の関節で発生する関節モーメントを補助するアシスト力を出力するアシスト力出力手段を備えている。
また、クラッチ３６は、アシスト力を下腿連結部材２７に伝達するため、装着型ロボット１は、前記出力したアシスト力を前記保持手段に伝達する伝達手段を備えている。
制御装置２は、遊脚期間でクラッチ３６を開放するため、装着型ロボット１は、前記伝達手段による伝達を開放する開放手段を備えている。
この開放手段による開放は、例えば、遊脚期の場合など所定の条件が満たされた場合に自動的に開放するもののほか、例えば、装着者が必要に応じて手動で開放するように構成することもできる。

クラッチ機構により接続・開放する関節は、膝関節が特に有効なため、前記関節は膝関節とすることができる。

装着型ロボット１は、歩行周期のうち遊脚期にクラッチ３６を開放するため、前記開放手段は、歩行周期に同期して前記伝達を開放しており、また、遊脚期間に前記伝達を開放している。

１ 装着型ロボット
２ 制御装置
３ センサ情報取得部
４ 各種パラメータ算出部
５ 歩行動作判定部
６ 歩行シーン判定部
７ 記憶部
８ 歩行アシスト力決定部
９ クラッチ制御部
１０ つま先反力センサ
１１ 踵反力センサ
１２ つま先姿勢センサ
１３ 踵姿勢センサ
１４ 腰姿勢センサ
１５ 上腿姿勢センサ
１６ 下腿姿勢センサ
１７ 股関節アシストアクチュエータ
１８ 膝関節アシストアクチュエータ
１９ 足首関節アシストアクチュエータ
２１ 腰部装着部
２２ 上腿装着部
２３ 下腿装着部
２４ 足装着部
２６ 上腿連結部材
２７ 下腿連結部材
３１ 膝関節モータ
３２ 回転軸
３３ かさ歯車
３４ 膝関節軸
３５ かさ歯車
３６ クラッチ
４１ かさ歯車側円板
４２ 膝関節軸側円板
４３ 円板移動部材
５１ 領域

Claims (5)

1. 歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段と、
   前記脚部の関節で発生する関節モーメントを補助するアシスト力を出力するアシスト力出力手段と、
   前記出力したアシスト力を前記保持手段に伝達する伝達手段と、
   前記伝達手段による伝達を開放する開放手段と、
   を具備したことを特徴とする歩行支援装置。
2. 前記関節は膝関節であることを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
3. 前記開放手段は、歩行周期に同期して前記伝達を開放することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置。
4. 前記開放手段は、遊脚期間に前記伝達を開放することを特徴とすることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の歩行支援装置。
5. 歩行支援対象者の脚部の関節で発生する関節モーメントを補助するアシスト力を出力するアシスト力出力機能と、
   前記出力したアシスト力を脚部を保持する保持手段に伝達する伝達機能と、
   前記伝達手段による伝達を開放する開放機能と、
   をコンピュータで実現する歩行支援プログラム。

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