JP2019177051A - Walking assistance device and control program thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歩行補助装置、および歩行補助装置の制御プログラムに関する。 The present invention relates to a walking assistance device and a control program for the walking assistance device.
怪我等により一時的に歩行が困難となった患者や、身体能力の低下により慢性的に歩行が困難となった高齢者等の歩行を支援するための歩行補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。歩行補助装置は、例えば、使用者が把持部を進行方向に押し出すと、予め設定された距離だけ移動して停止する。 A walking assist device is known for assisting walking of a patient who temporarily has difficulty walking due to injury or the like, or an elderly person who has difficulty chronically walking due to a decrease in physical ability (for example, Patent Document 1). For example, when the user pushes the grip portion in the traveling direction, the walking assist device moves and stops by a preset distance.
歩行補助装置が、使用者の一歩一歩に合わせて間欠的に移動すると、移動開始時点や終了時点、またその間の速度などに対して、使用者の歩行感覚とずれが生じることがあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、使用者の歩行感覚に合わせて移動できる歩行補助装置を提供するものである。
When the walking assistance device moves intermittently according to the user's step by step, the user's sense of walking may deviate with respect to the movement start time, end time, speed during the movement, and the like.
The present invention has been made to solve such problems, and provides a walking assistance device that can move in accordance with the user's walking sensation.
本発明の第１の態様における歩行補助装置は、使用者の歩行を補助して自立移動する歩行補助装置であって、使用者が把持する把持部と、使用者が把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御部とを備える。 The walking assist device according to the first aspect of the present invention is a walking assist device that assists the user's walking and moves independently, and includes a grip portion that the user grips and a load that the user pushes and pulls the grip portion. And a movement control unit that increases or decreases the movement speed of the walking assistance device based on the detection result of the detection unit.
歩行補助装置の移動速度をこのように増減させれば、使用者の意志を直接的に移動速度の増減に反映できる。しかも、歩行補助装置を自律移動する移動杖として利用する使用者にとっては、把持部は歩行補助装置との必須のユーザインターフェースであるので、把持部への入力を以て速度を増減させれば、速度を増減させるための追加的なユーザインターフェースを必要としない。 By increasing or decreasing the movement speed of the walking assist device in this way, the user's will can be directly reflected in the increase or decrease of the movement speed. Moreover, for a user who uses the walking assistance device as a moving cane that autonomously moves, the gripping part is an essential user interface with the walking assistance device, so if the speed is increased or decreased by input to the gripping part, the speed is increased. Does not require an additional user interface to increase or decrease.
上記歩行補助装置において、移動制御部は、予め定められた目標速度で移動する場合に、検出部によって検出される物理量が、第１荷重に対応する第１閾値を上回った場合に移動速度を目標速度より減速させ、無荷重と第１荷重の間に設定される第２荷重に対応する第２閾値を再び下回った場合に移動速度を増速させて目標速度に回復させても良い。把持部への荷重に応じて速度が常に変動しているよりは、使用者の状態や意志がより明確となる強い荷重に応じて速度を増減させた方が、使用者の歩行感覚により合致する。 In the walking assist device, the movement control unit targets the movement speed when the physical quantity detected by the detection unit exceeds a first threshold corresponding to the first load when moving at a predetermined target speed. It is possible to decelerate from the speed and increase the moving speed to recover the target speed when the speed falls below the second threshold value corresponding to the second load set between the no load and the first load. Rather than constantly changing the speed according to the load on the gripping part, increasing or decreasing the speed according to a strong load that makes the user's state and will clearer matches the user's sense of walking. .
この場合に、第１閾値および第２閾値は、歩行補助装置の進行方向に対して後向きに引っ張られる荷重に対応する閾値であっても良く、あるいは、重力方向に押し下げられる荷重に対応する閾値であっても良い。使用者が後向きに引っ張る行動は、「遅くしたい」という意志と直接的に結びつくので、減速制御が歩行者の意志と合致しやすい。また、出願人は、使用者９００が重度の麻痺を患うような患者である場合には、運脚時に把持部を押下げる力がしばしば大きくなるという知見を得ており、把持部が強く押下げられた場合に減速することが使用者にとって好ましいことがわかった。
In this case, the first threshold value and the second threshold value may be a threshold value corresponding to a load pulled backward with respect to the traveling direction of the walking assistance device, or a threshold value corresponding to a load pushed down in the direction of gravity. There may be. The action of pulling backward by the user is directly linked to the will of “I want to slow down”, so the deceleration control tends to match the will of the pedestrian. In addition, when the
また、移動制御部は、減速するときの速度変化量よりも増速するときの速度変化量を大きくすると良い。運脚の周期性に合わせてこのように制御することが、使用者の歩行感覚と良好に一致することがわかった。 In addition, the movement control unit may increase the speed change amount at the time of acceleration higher than the speed change amount at the time of deceleration. It was found that such control according to the periodicity of the limbs is in good agreement with the user's sense of walking.
また、上記の歩行補助装置は、使用者の脚部までの距離を計測する計測部を備え、移動制御部は、距離に基づいて移動速度を増減させても良い。このように、歩行補助装置から使用者の脚部までの距離を考慮すれば、使用者はよりスムーズに歩行補助装置に追行することができる。 Moreover, said walk assistance apparatus is provided with the measurement part which measures the distance to a user's leg part, and a movement control part may increase / decrease a moving speed based on distance. Thus, if the distance from the walking assist device to the user's leg is taken into account, the user can follow the walking assist device more smoothly.
本発明の第２の態様における歩行補助装置の制御プログラムは、使用者の歩行を補助して自立移動する歩行補助装置の制御プログラムであって、使用者が把持する把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出ステップと、検出ステップの検出結果に基づいて歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御ステップとをコンピュータに実行させる。このような制御プログラムによって制御された歩行補助装置は、上記と同様に、使用者の意志を反映して移動速度を増減させることができる。 The control program for the walking assist device according to the second aspect of the present invention is a control program for the walking assist device that assists the user's walking and moves independently, by a load that pushes and pulls the gripping portion that the user grips. A computer executes a detection step for detecting a changing physical quantity, and a movement control step for increasing or decreasing the movement speed of the walking assistance device based on the detection result of the detection step. The walking assistance device controlled by such a control program can increase or decrease the moving speed reflecting the user's will, as described above.
本発明により、使用者の歩行感覚に合わせて移動できる歩行補助装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, the walk assistance apparatus which can be moved according to a user's walking sense can be provided.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the invention according to the claims is not limited to the following embodiments. In addition, all of the configurations described in the embodiments are not necessarily essential as means for solving the problem.
図１は、本実施形態に係る歩行補助装置１００を側方から観察した側面概観図である。図２は、図１の状態における歩行補助装置１００を上方から観察した上面概観図である。歩行補助装置１００は、怪我等により一時的に歩行が困難となった患者のリハビリ訓練に用いられたり、身体能力の低下により慢性的に歩行が困難となった高齢者等の歩行を支援するために用いられたりする。歩行補助装置１００は、そのような使用者からの荷重を支えつつ、その歩行をリードして併走する。
FIG. 1 is a side view of a
歩行補助装置１００は、移動方向に沿って２つの前輪１１１と１つの後輪１１３を備える。前輪１１１は、台車基台１１０に配設され、台車基台１１０に収容された不図示のモータと減速機構によって駆動されて、駆動輪として機能する。後輪１１３は、台車基台１１０から後方へ伸延する台車フレーム１１２の後端近傍に配設され、歩行補助装置１００の移動方向に倣うように追従する従動輪として機能する。歩行補助装置１００は、３つの車輪によって３点で接地しており、使用者９００が使用していない待機状態でも自立する、静的安定車輌である。
The
支柱１１４は、台車基台１１０に対して立設され、使用者９００からの荷重を台車基台１１０へ伝達するための支持部材である。支柱１１４は、台車基台１１０に支持される一端側とは反対の他端側近傍で、水平方向へ突出するハンドル１１５を支持している。ハンドル１１５の先端部には、使用者９００が把持しやすいように、例えばウレタンのグリップ１１６が設けられている。グリップ１１６は、使用者９００が把持する把持部であり、使用者９００から荷重を受けて、ハンドル１１５、更には支柱１１４へその荷重を伝達する。
The
制御ユニット１２０は、後述の移動制御部とメモリ等を含む。制御ユニット１２０は、前輪１１１を駆動するモータの他にも、制御対象となる種々の要素と電気的に接続されている。それらの要素には、歩行補助装置１００の状態や周辺環境の状況、使用者９００の動作を観察する各種センサが含まれる。
The
本実施例における各種センサは、測距センサ１３０および荷重センサ１３４を含む。測距センサ１３０は、支柱１１４に固定されており、使用者９００の脚までの距離を計測する。より具体的には、測距センサ１３０は、例えばレーザレンジファインダであり、図２で示す破線で囲まれる水平面内の範囲Ｒをスキャンしてそれぞれの方向における検出距離を継続的に取得することにより、使用者９００の歩行動作を検出する。なお、図１および図２において歩行補助装置１００は、使用者９００の右側方で移動するように使用されているが、使用者の左側方で移動するようにも使用され得る。そこで、範囲Ｒは、使用者が歩行補助装置１００のどちら側に立って使用する場合であっても使用者の歩行動作を検出できるように、移動方向に対して対称な範囲が設定されている。
Various sensors in this embodiment include a
荷重センサ１３４は、例えば歪みセンサが用いられる。ハンドル１１５は、支柱１１４に支持されている端とグリップ１１６が配設されている箇所との間に、起歪体として形成された狭小部１１５ａを有し、荷重センサ１３４は、この狭小部１１５ａに貼着されている。したがって、使用者９００がグリップ１１６を把持すると、グリップ１１６が受ける使用者９００からの荷重に応じて狭小部１１５ａが歪み、荷重センサ１３４は、その歪み量に応じた荷重信号を出力する。荷重センサ１３４は、進行方向に押引きする荷重と、重力方向に押引きする荷重のそれぞれを検出することができる。荷重センサ１３４は、使用者９００がグリップ１１６を押引きする荷重によって変化する物理量（本実施例では歪み量）を検出する検出部としての機能を担う。
For example, a strain sensor is used as the
図３は、歩行補助装置１００の制御ブロック図である。移動制御部２００は、例えばＣＰＵであり、制御ユニット１２０に収容されている。移動制御部２００は、歩行補助装置１００の全体を統括的に制御する。
FIG. 3 is a control block diagram of the walking assist
駆動輪ユニット２１０は、駆動輪である前輪１１１を駆動するための駆動回路やモータを含み、台車基台１１０に収容されている。移動制御部２００は、駆動輪ユニット２１０へ駆動信号を送ることにより、前輪１１１の回転制御を実行する。車速センサ２２０は、前輪１１１の回転量を監視して、歩行補助装置１００の速度を検出する。車速センサ２２０は、移動制御部２００の要求に応じて、検出結果を速度信号として移動制御部２００へ送信する。移動制御部２００は、設定された速度と車速センサ２２０の出力から計算された現在の速度との差が０となるように、駆動輪ユニット２１０へ駆動信号を送信する。
The
メモリ２３０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ２３０は、歩行補助装置１００を制御するための制御プログラムの他にも、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。
The
測距センサ１３０は、上述のように、使用者９００の脚までの距離を検出する。測距センサ１３０は、移動制御部２００の要求に応じて、検出結果を測距信号として移動制御部２００へ送信する。荷重センサ１３４は、上述のように、使用者がグリップに加える荷重を検出する。荷重センサ１３４は、移動制御部２００の要求に応じて、検出結果を荷重信号として移動制御部２００へ送信する。
The
歩行補助装置１００は、使用者９００がグリップ１１６を掴んだら、前進移動を開始する。移動制御部２００は、荷重センサ１３４からの荷重信号が何らかの荷重を検出した値となった場合に、使用者９００がグリップ１１６を掴んだと判断する。移動制御部２００は、移動を開始すると、予め定められた目標速度となるように加速する。目標速度は、訓練補助者が使用者９００のコンディションを判断して入力したり、前回の訓練終了時の目標速度が引き継がれたり、標準的な基準値が自動的に設定されたりする。
The walking
歩行補助装置１００が目標速度の一定速度で移動すると、使用者９００は、付いていくことが大変であったり、一歩一歩の運脚の周期性に対して不一致感を覚えたりすることがある。使用者９００のコンディションは、その時々において異なり、歩行中にも刻々と変化し得る。したがって、移動制御部２００は、使用者９００のコンディションに合わせて速度を逐次調整することが望ましい。そこで、移動開始後に速度を調整する制御の例についていくつか説明する。
When the walking assist
図４は、速度の調整に係る第１の制御について説明する図である。図４の上図は、荷重センサ１３４の出力信号から換算される、使用者９００がグリップ１１６を進行方向に押引きする押引荷重Ｆの時間推移の例を表す。図４の下図は、速度Ｖの時間推移を示す。いずれも、横軸は時間経過を表し、相互の図において時間の推移は上下で一致している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the first control related to the speed adjustment. The upper diagram of FIG. 4 shows an example of the time transition of the push / pull load F, which is converted from the output signal of the
上図において、押引荷重Ｆが正の値の場合は、グリップ１１６が進行方向へ押されていることを示す。押引荷重Ｆが負の値の場合は、グリップ１１６が後方へ引っ張られていることを示す。図示するように、押引荷重Ｆの推移には、周期性が現れる。すなわち、使用者９００は、一歩一歩の運脚においてグリップ１１６の押引きを繰り返すので、運脚の周期性が押引荷重Ｆの周期性となって現れる。より具体的には、押引荷重Ｆは、歩行補助装置１００に近い側の健脚の振出し中には正寄りの出力となり、歩行補助装置１００から遠い側の患脚の振出し中には負寄りの出力となる。図の例においては、およそ２周期分の運脚を表している。
In the upper diagram, when the push / pull load F is a positive value, it indicates that the
健脚側の運脚が歩行補助装置１００に先行する場合は、その分増速しても良いが、速度が頻繁に増減する違和感を軽減すべく、本制御においては当初の目標速度を超える増速を行わない。一方、患脚側の運脚が歩行補助装置１００に遅れる場合は、安全性の観点からも、減速することが好ましい。そこで、歩行補助装置１００は、予め定められた目標速度を超える増速を行わず、目標速度に対して運脚が遅れを取る場合に減速する制御を行う。
If the leg on the healthy leg precedes the walking assist
使用者９００は、歩行補助装置１００の移動速度が苦にならないのであれば、それほど大きな力でグリップ１１６を引っ張ることはない。一方で、歩行補助装置１００の移動速度が速い、つまり、歩行補助装置１００に付いていけなくなると、グリップ１１６を引っ張る力が大きくなる。そこで、移動制御部２００は、刻々と変化する押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回るか否かを監視する。
The
図の例においては、初期設定された目標速度Ｖ０での移動中である時刻ｔ１１で押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回っている。そこで、移動制御部２００は、時刻ｔ１１から減速を開始する。そして、押引荷重Ｆが閾値Ｆ１２以下である間は、速度を徐々に下げていく。押引荷重Ｆが時刻ｔ１２で閾値Ｆ１２を上回ると、移動制御部２００は、その時点での速度Ｖ１から増速に転じ、速度を徐々に上げていく。そして、時刻ｔ１３で初期設定された目標速度Ｖ０まで回復したら、その後は速度Ｖ０で移動を継続する。移動制御部２００は、次の周期の運脚でも同様に、押引荷重Ｆが時刻ｔ１４で閾値Ｆ１１を下回ったら、再び減速を開始する。
In the example of figure, push-pull load F at time t 11 is moving at the target speed V 0, which is initially set is below a threshold value F 11. Therefore, the
増速に転じる閾値Ｆ１２は、０より小さく、減速を開始する閾値Ｆ１１よりも大きな値に設定されていることが望ましい。このような差を設けることにより、押引荷重Ｆの微妙な変化によって増速と減速が短時間に繰り返される不都合を解消できる。また、図示するように、減速するときの速度変化量よりも増速するときの速度変化量を大きくすることが望ましい。すなわち、減速するときはゆっくり下げ、増速するときはいち早く上げることが望ましい。出願人は、実験を繰り返すことにより、運脚の周期性に合わせてこのように制御することが、使用者９００の歩行感覚と良好に一致するとの知見を得た。なお、図の例では、速度を連続的に減少／増加させているが、段階的に減少／増加させても良い。
Threshold F 12 to turn the speed increasing is smaller than 0, it is preferably set to a value larger than the threshold value F 11 to start decelerating. By providing such a difference, it is possible to eliminate the inconvenience that acceleration and deceleration are repeated in a short time due to a subtle change in the push / pull load F. Further, as shown in the figure, it is desirable to make the speed change amount when increasing the speed larger than the speed change amount when decelerating. That is, it is desirable that the speed is slowly lowered when decelerating and is raised quickly when increasing the speed. By repeating the experiment, the applicant has obtained the knowledge that such control in accordance with the periodicity of the limb is in good agreement with the walking sensation of the
また、本実施例においては、グリップ１１６が後方へ引っ張られときの荷重を負値として扱っているので、０＞Ｆ１２＞Ｆ１１の関係が成り立っている。後方へ引っ張る荷重の大きさ（正値）を基準とすれば、移動制御部２００は、第１閾値を上回った場合に目標速度より減速させ、無荷重と第１閾値の間に設定される第２閾値を再び下回った場合に増速に転じて目標速度に回復させる、と言える。
In this embodiment, since the load when the
図５は、速度の調整に係る第２の制御について説明する図である。図５の上図は、荷重センサ１３４の出力信号から換算される、使用者９００がグリップ１１６を重力方向に押引きする押引荷重Ｆの時間推移の例を表す。図５の下図は、速度Ｖの時間推移を示す。いずれも、横軸は時間経過を表し、相互の図において時間の推移は上下で一致している。
FIG. 5 is a diagram illustrating the second control related to the speed adjustment. The upper diagram of FIG. 5 shows an example of the time transition of the push / pull load F, which is converted from the output signal of the
上図において、押引荷重Ｆが正の値の場合は、グリップ１１６が重力方向とは反対方向に引き上げられていることを示す。押引荷重Ｆが負の値の場合は、グリップ１１６が重力方向に押し下げられていることを示す。図示するように、押引荷重Ｆの推移には、周期性が現れる。すなわち、使用者９００は、一歩一歩の運脚においてグリップ１１６の押引きを繰り返すので、運脚の周期性が押引荷重Ｆの周期性となって現れる。より具体的には、押引荷重Ｆは、歩行補助装置１００に近い側の健脚の振出し中には正寄りの出力となり、歩行補助装置１００から遠い側の患脚の振出し中には負寄りの出力となる。図の例においては、およそ２周期分の運脚を表している。
In the above figure, when the push / pull load F is a positive value, it indicates that the
使用者９００が重度の麻痺を患うような患者である場合には、グリップ１１６を押引きする力が大きくなり、全体として押引きの振幅が大きくなる傾向が見受けられる。したがって、使用者９００が重度の麻痺を患う患者である場合には、グリップ１１６が大きな力で引き上げられたときにも、大きな力で押し下げられたときにも、減速することが好ましい。そこで、歩行補助装置１００は、運脚がスムーズに行われていないと想定されるこのような状況では、減速する制御を行う。
When the
移動制御部２００は、刻々と変化する押引荷重Ｆが閾値Ｆ２１を下回るか否か、あるいは閾値Ｆ２３を上回るか否かを監視する。図の例においては、初期設定された目標速度Ｖ０での移動中である時刻ｔ２１で押引荷重Ｆが閾値Ｆ２３を上回っている。そこで、移動制御部２００は、時刻ｔ２１から減速を開始する。そして、押引荷重Ｆが閾値Ｆ２４以上である間は、速度を徐々に下げていく。押引荷重Ｆが時刻ｔ２２で閾値Ｆ２４を下回ると、移動制御部２００は、増速に転じ、速度を徐々に上げていく。速度が初期設定された目標速度Ｖ０まで回復したらその後は速度Ｖ０で移動を継続するが、図の例では、Ｖ０まで回復する前に、時刻ｔ２３で押引荷重Ｆが閾値Ｆ２１を下回っている。したがって、移動制御部２００は、再び減速に転じ、速度を徐々に下げていく。
The
時刻ｔ２４に至ると、押引荷重Ｆが閾値Ｆ２２を上回る。そこで、移動制御部２００は、時刻ｔ２４から増速を開始する。そして、押引荷重Ｆが閾値Ｆ２２以上である間は、速度を徐々に上げていく。移動制御部２００は、時刻ｔ２５、ｔ２６、ｔ２７と続く次の周期の運脚でも同様に、速度を増減する。
It reaches the time t 24, the push-pull force F exceeds the threshold value F 22. Therefore, the
増速に転じる閾値Ｆ２４は、０より大きく、減速を開始する閾値Ｆ２３よりも小さな値に設定されていることが望ましい。また、増速に転じる閾値Ｆ２２は、０より小さく、減速を開始する閾値Ｆ２１よりも大きな値に設定されていることが望ましい。このような差を設けることにより、押引荷重Ｆの微妙な変化によって増速と減速が短時間に繰り返される不都合を解消できる。 It is desirable that the threshold value F 24 for turning to acceleration is set to a value larger than 0 and smaller than the threshold value F 23 for starting deceleration. Further, it is desirable that the threshold value F 22 for turning to acceleration is set to a value smaller than 0 and larger than the threshold value F 21 for starting deceleration. By providing such a difference, it is possible to eliminate the inconvenience that acceleration and deceleration are repeated in a short time due to a subtle change in the push / pull load F.
また、図示するように、減速するときの速度変化量よりも増速するときの速度変化量を大きくすることが望ましい。すなわち、減速するときはゆっくり下げ、増速するときはいち早く上げることが望ましい。出願人は、実験を繰り返すことにより、運脚の周期性に合わせてこのように制御することが、使用者９００の歩行感覚と良好に一致するとの知見を得た。なお、図の例では、速度を連続的に減少／増加させているが、段階的に減少／増加させても良い。また、速度がＶ０に回復しないまま繰り返し減速を実行すると、使用者９００にとって遅すぎる速度になってしまう場合もある。そこで、下限速度ＶＬを設けても良い。すなわち、移動制御部２００は、漸減中の速度が下限速度ＶＬに到達したら、それ以降は減速せず、増速に転じない限りは速度をＶＬの一定に保つ。
Further, as shown in the figure, it is desirable to make the speed change amount when increasing the speed larger than the speed change amount when decelerating. That is, it is desirable that the speed is slowly lowered when decelerating and is raised quickly when increasing the speed. By repeating the experiment, the applicant has obtained the knowledge that such control in accordance with the periodicity of the limb is in good agreement with the walking sensation of the
また、本実施例においては、グリップ１１６が上方へ引き上げられたときの荷重を正値として扱い、下方へ押し下げられたときの荷重を負値として扱っているので、Ｆ２３＞Ｆ２４＞０＞Ｆ２２＞Ｆ２１の関係が成り立っている。引き上げる場合も押下げる場合も荷重の大きさ（正値）を基準とすれば、移動制御部２００は、第１閾値を上回った場合に目標速度より減速させ、無荷重と第１閾値の間に設定される第２閾値を再び下回った場合に増速に転じて目標速度に回復させる、と言える。
Further, in this embodiment, the load when the
図６は、速度の調整に係る第３の制御について説明する図である。図６の上図は、荷重センサ１３４の出力信号から換算される、使用者９００がグリップ１１６を進行方向に押引きする押引荷重Ｆの時間推移の例を表す。図６の中図は、測距センサ１３０の出力信号から換算される、測距センサ１３０から使用者９００の患脚までの距離である患脚距離Ｄの時間推移の例を表す。図６の下図は、速度Ｖの時間推移を示す。いずれも、横軸は時間経過を表し、相互の図において時間の推移は上下で一致している。
FIG. 6 is a diagram illustrating the third control related to the speed adjustment. The upper diagram of FIG. 6 shows an example of the time transition of the push / pull load F, which is converted from the output signal of the
図６の上図は、図４の上図と同様であり、押引荷重Ｆが正の値の場合は、グリップ１１６が進行方向へ押されていることを示し、押引荷重Ｆが負の値の場合は、グリップ１１６が後方へ引っ張られていることを示す。上図に現れる運脚の周期性は、中図で示す患脚距離Ｄの周期性と連動している。
The upper diagram in FIG. 6 is the same as the upper diagram in FIG. 4. When the push / pull load F is a positive value, the
第１の制御においては、押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回ったか、閾値Ｆ１２を上回ったかを監視し、それに応じて速度を増減させたが、第３の制御においては、このような押引荷重Ｆに加え、患脚距離Ｄも考慮して速度を増減させる。すなわち、患脚距離Ｄが所定値より大きくなる状態においては、使用者が体勢を崩す虞も生じるので、そのような場合に減速処理を行う。 In the first control, or push-pull force F is below the threshold value F 11, monitors whether or exceeds the threshold value F 12, but increases or decreases the speed accordingly, in the third control, such press The speed is increased or decreased in consideration of the affected leg distance D in addition to the pulling load F. That is, in a state where the affected leg distance D is greater than a predetermined value, the user may lose his / her posture. In such a case, the deceleration process is performed.
図の例においては、初期設定された目標速度Ｖ０での移動中である時刻ｔ３１で押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回っている。しかし、この時点では、患脚距離Ｄが予め定められた閾値Ｄ０を超えていないので、そのまま速度Ｖ０を維持する。その後、時刻ｔ３２で患脚距離Ｄが閾値Ｄ０を超え、しかも押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回っているので、移動制御部２００は、時刻ｔ３２から減速を開始する。そして、押引荷重Ｆと患脚距離Ｄがこの状態である間は、速度を徐々に下げていく。
In the example of figure, push-pull load F at time t 31 is moving at the target speed V 0, which is initially set is below a threshold value F 11. However, at this time, the affected leg distance D does not exceed the predetermined threshold value D 0 , so the speed V 0 is maintained as it is. Thereafter, the affected leg distance D exceeds the threshold value D 0 at time t 32, and since the push-pull force F is below the threshold value F 11, the
患脚距離Ｄが時刻ｔ３３で閾値Ｄ０を以下になるが、この時点ではまだ押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回っているので、移動制御部２００は、減速をやめるものの、増速には転じず、その時点での速度Ｖ２を維持する。そして、時刻ｔ３４で押引荷重Ｆが閾値Ｆ１２を上回ると、移動制御部２００は、その時点での速度Ｖ２から増速に転じ、速度を徐々に上げていく。時刻ｔ３５で初期設定された目標速度Ｖ０まで回復したら、その後は速度Ｖ０で移動を継続する。移動制御部２００は、次の周期の運脚でも同様に、速度を増減させる。ただし、図示するように、患脚距離Ｄが閾値Ｄ０を上回らなければ、速度Ｖ０での移動が継続される。このように、患脚距離Ｄも考慮すると、使用者９００の安全性を向上させると共に、使用者がよりスムーズに歩行補助装置１００に追行することができる。
Although affected leg distance D is below the threshold value D 0 at time t 33, since the still push-pull load F at this time is below the threshold value F 11, the
なお、押引荷重Ｆと患脚距離Ｄのそれぞれの状態に対して、速度を漸減させたり漸増させたり維持したりする組合せは、上記の例に限らない。例えば、図６の例において、時刻ｔ３１で減速を開始し、時刻ｔ３２からはより急激に減速させても良い。また、押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回るか、患脚距離Ｄが閾値Ｄ０を上回るかのいずれかを満たした場合に、減速を開始しても良い。 Note that the combination of gradually decreasing, gradually increasing, or maintaining the speed for each state of the push-pull load F and the affected leg distance D is not limited to the above example. For example, in the example of FIG. 6, it starts deceleration at time t 31, may be more rapidly decelerated from the time t 32. Further, either push-pull force F is below the threshold value F 11, when filled with either affected leg distance D exceeds the threshold value D 0, may be started deceleration.
歩行補助装置１００は、以上説明した第１の制御から第３の制御のいずれも採用することができるが、いずれの制御を採用するかを状況に応じて選択できるようにしても良い。例えば、訓練補助者が、使用開始時に使用者の状態を判断して、その状態に適した制御をメニュー画面から選択できるようにしても良い。また、時間当たりの減速量や増速量を訓練補助者等が選択できるようにしても良い。また、第１の制御のみを採用する場合には、荷重センサ１３４は、歩行補助装置１００の進行方向に沿う押引荷重Ｆが検出できればよく、第２の制御のみを採用する場合には、荷重センサ１３４は、重力方向に沿う押引荷重Ｆが検出できればよい。すなわち、採用する制御方式に合わせてセンサ等を装備すれば良い。
The
次に、歩行補助装置１００の速度制御に関する制御フローを説明する。図７は、歩行補助装置１００の制御フロー図である。ここでは、上述の第１の制御を採用した場合の制御フローについて説明する。
Next, a control flow regarding speed control of the walking assist
移動制御部２００は、使用者９００がグリップ１１６を把持したことを検出したら、移動速度が目標速度Ｖ０に到達するように、車速センサ２２０の出力に応じて駆動輪ユニット２１０へ駆動信号を送信する。
移動制御部２００は、ステップＳ１０１で、荷重センサ１３４からの荷重信号を用いて押引荷重Ｆを計測する。ステップＳ１０１は、以下に説明するループ処理において、およそ１０ｍｓｅｃごとに実行される。すなわち、押引荷重Ｆは、およそ１０ｍｓｅｃごとにサンプリングされる。移動制御部２００は、ステップＳ１０２で、現在の状態が速度Ｖ０の定速移動中であるか否かを確認する。定速移動中であるならステップＳ１０３へ進み、そうでなければステップＳ１０５へ進む。
In step S <b> 101, the
移動制御部２００は、ステップＳ１０３へ進むと、ステップＳ１０１で計測した押引荷重Ｆが閾値Ｆ１１を下回ったか否かを判断する。下回ったと判断したらステップＳ１０４へ進み、そうでないと判断したらステップＳ１１２へ進む。移動制御部２００は、ステップＳ１０４へ進むと、減速を開始する。減速を開始したらステップＳ１１２へ進む。
移動制御部２００は、ステップＳ１０５へ進むと、現在の状態が減速中であるか否かを確認する。減速中であるならステップＳ１０６へ進み、そうでなければ現在の状態が増速中であると判断して、ステップＳ１０９へ進む。
When the
移動制御部２００は、ステップＳ１０６へ進むと、ステップＳ１０１で計測した押引荷重Ｆが閾値Ｆ１２を上回ったか否かを判断する。上回ったと判断したらステップＳ１０７へ進み、そうでないと判断したらステップＳ１０８へ進む。移動制御部２００は、ステップＳ１０７へ進むと、それまでの減速をやめて増速を開始する。増速を開始したらステップＳ１１２へ進む。移動制御部２００は、ステップＳ１０８へ進むと、そのまま減速を継続してステップＳ１１２へ進む。
移動制御部２００は、ステップＳ１０９へ進むと、現在の速度Ｖが初期設定された目標速度Ｖ０を超えたか否かを判断する。超えたと判断したらステップＳ１１０へ進み、そうでないと判断したらステップＳ１１１へ進む。移動制御部２００は、ステップＳ１１０へ進むと、それまでの増速をやめて速度Ｖ０の定速移動に移行する。定速移動に移行したらステップＳ１１２へ進む。移動制御部２００は、ステップＳ１１１へ進むと、そのまま増速を継続してステップＳ１１２へ進む。
移動制御部２００は、ステップＳ１１２で、停止指令があったか否かを確認する。停止指令は、荷重センサ１３４からの荷重信号により使用者９００がグリップ１１６を離したことを検出した場合や、測距センサ１３０からの測距信号により使用者９００の脚が歩行補助装置１００から所定距離以上離れたことを検出した場合等に生成される。移動制御部２００は、停止指令がないと確認すればステップＳ１０１へ戻り、停止指令があったと確認すれば、歩行補助装置１００の移動を停止させて、一連の処理を終了する。
In step S112, the
以上説明した実施例においては、グリップ１１６を押引きする荷重によって変化する物理量として、ハンドル１１５の狭小部１１５ａの歪み量を計測した。しかし、例えば第１や第３の制御を採用する場合には、歩行補助装置１００の進行方向に沿う押引荷重Ｆが検出できれば良いので、他の物理量を検出するようにしても良い。他の物理量を検出する変形例について説明する。
In the embodiment described above, the amount of distortion of the
図８は、変形例に係る把持部の構造を示す概略図である。変形例に係る把持部は、ハンドル１１５とグリップ１１６の間にショックアブソーバ１３５を備える。ショックアブソーバ１３５は、使用者９００がグリップ１１６を押引きする荷重に応じて伸縮する。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a gripping part according to a modification. The grip portion according to the modification includes a
ハンドル１１５の端には測距センサ１３６が設けられており、グリップ１１６側には、反射板１１５ｂが設けられている。測距センサ１３６は、反射板１１５ｂまでの距離を検出する。すなわち、変形例においては、使用者９００がグリップ１１６を歩行補助装置１００の進行方向に押引きする荷重によって変化する物理量として、ショックアブソーバ１３５の伸縮量を計測する。移動制御部２００は、ショックアブソーバ１３５の伸縮量を押引荷重Ｆに換算して、上述の制御を実行することができる。
A
１００ 歩行補助装置、１０１ 台車基台、１１１ 前輪、１１２ 台車フレーム、１１３ 後輪、１１４ 支柱、１１５ ハンドル、１１５ａ 狭小部、１１５ｂ 反射板、１１６ グリップ、１２０ 制御ユニット、１３０ 測距センサ、１３４ 荷重センサ、１３５ ショックアブソーバ、１３６ 測距センサ、２１０ 駆動輪ユニット、２２０ 車速センサ、２３０ メモリ、９００ 使用者
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記使用者が把持する把持部と、
前記使用者が前記把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御部と
を備える歩行補助装置。 It is a walking assistance device that assists the user's walking and moves independently,
A gripping part gripped by the user;
A detection unit that detects a physical quantity that changes according to a load by which the user pushes and pulls the gripping unit;
A walking assistance device comprising: a movement control unit that increases or decreases a moving speed of the walking assistance device based on a detection result of the detection unit.
前記移動制御部は、前記距離に基づいて前記移動速度を増減させる請求項１から５のいずれか１項に記載の歩行補助装置。 A measurement unit for measuring the distance to the user's leg,
The walking assistance device according to claim 1, wherein the movement control unit increases or decreases the movement speed based on the distance.
前記使用者が把持する把持部を押引きする荷重によって変化する物理量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記歩行補助装置の移動速度を増減させる移動制御ステップと
をコンピュータに実行させる歩行補助装置の制御プログラム。 It is a control program for a walking assistance device that assists the user's walking and moves independently,
A detection step of detecting a physical quantity that changes according to a load that pushes and pulls a gripping portion gripped by the user;
A walking assist device control program for causing a computer to execute a movement control step for increasing or decreasing a moving speed of the walking assist device based on a detection result of the detection step.
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