JP5128375B2 - 歩行補助装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、利用者（人）の歩行を補助する歩行補助装置の制御装置に関する。

従来、この種の歩行補助装置としては、例えば特許文献１，２に見られるものが本願出願人により提案されている。

これらの特許文献１，２には、利用者が跨ぐようにして着座する着座部と、利用者の左右の足平にそれぞれ装着する左右一対の足平装着部と、左右の足平装着部と着座部とをそれぞれ連結する左右一対の脚リンクとを備える歩行補助装置が記載されている。

この歩行補助装置では、各脚リンクは、着座部から第１関節（股関節）を介して延設された大腿フレームと、足平装着部から第２関節（足首関節）を介して延設された下腿フレームと、これらの大腿フレームおよび下腿フレームを第１関節および第２関節の間で屈伸自在に連結する第３関節（膝関節）とを有する。また、各脚リンクの大腿フレームの第１関節側の端部に第３関節を駆動する電動モータが搭載されている。そして、足平装着部の接地状態において、脚リンクの第３関節に電動モータから該脚リンクの伸展方向の駆動トルクを付与することによって、着座部から利用者に持上げ力を作用させ、ひいては、利用者の体重の一部を歩行補助装置で負担する。

この場合、該歩行補助装置の動作制御は次のように行われる。すなわち、利用者の体重の一部と、歩行補助装置自身とを床に支えるために必要となるトータルの支持力（並進力）としての目標総持上げ力を、各足平装着部に設けられた踏力計測用の力センサの出力から計測した利用者の両脚のそれぞれの踏力の割合いに応じた割合いで各脚リンクに分配することで、各脚リンクに床側から作用させる支持力の目標値（目標総持上げ力のうちの各脚リンクの目標負担分）が決定される。この場合、左右の脚リンクの支持力の目標値の相互の比率が、利用者の左右の脚の踏力の相互の比率と同じになるように各脚リンクの支持力の目標値が決定される。また、各脚リンクの下腿フレームと第２関節との間に介装した力センサの出力から、各脚リンクに床側から実際に作用する支持力が計測される。そして、各脚リンク毎に、その支持力の計測値を目標値に一致させるように、電動モータの出力トルクがフィードバック制御される。これにより、着座部から利用者に目標とする持上げ力（利用者の体重の一部を支える並進力）が作用するように、各電動モータの出力トルクが制御される。

かかる歩行補助装置では、利用者の各脚の踏力に整合するように、すなわち、利用者が意図する脚の動作に整合するように、各脚リンクでの力が発生するので、利用者の歩行時などの脚の負担を効果的に軽減することができる。
特開２００７−５４６１６号公報 特開２００７−３３０２９９号公報

ところで、前記特許文献１，２に見られる技術では、利用者の各脚の踏力を計測するために、複数の踏力計測用力センサを必要とすると共に、それぞれの踏力計測用力センサ毎に、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器も必要となる。このため、歩行補助装置の製造コストが嵩みやすい。

また、各踏力計測用力センサの出力は、足平装着部の接地時のわずかな動きによって変化しやすい。このため、利用者の左右の脚の踏力の相互の比率も足平装着部の接地時のわずかな動きによって瞬時的に変化する場合がある。そして、このような場合には、左右の脚リンクの支持力の目標値の相互の比率の瞬時的な変動が生じ、ひいては、歩行補助装置の動作が、利用者の望む動作にそぐなわないものとなる恐れがある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、踏力計測用の力センサを各足平装着部に備えることなく、安価なセンサを使用しつつ、両脚リンクにそれぞれ床側から作用する支持力の相互の割合いが、利用者の両脚のそれぞれの実際の踏力の相互の割合いに整合した割合になるように歩行補助装置の動作制御を行うことができる制御装置を提供することを目的とする。

本発明の歩行補助装置の制御装置は、かかる目的を達成するために、利用者の体幹部に上向きの持上げ力を作用させ得るように該体幹部に接触される持上げ力伝達部と、利用者の各脚の足平に装着される左右一対の足平装着部と、各足平装着部を前記持上げ力伝達部にそれぞれ連結する左右一対の脚リンクとを備え、各脚リンクが、前記持上げ力伝達部から第１関節を介して延設された大腿フレームと、各足平装着部から第２関節を介して延設された下腿フレームと、該大腿フレームと下腿フレームとを屈伸自在に連結する第３関節とから構成され、さらに、各脚リンクの第３関節を駆動するアクチュエータを備えた歩行補助装置の制御装置であって、
両脚リンクのそれぞれに床側から作用させる支持力の相互の目標割合を逐次決定する目標割合決定手段を有し、前記持上げ力伝達部から利用者の体幹部に目標とする持上げ力を作用させつつ、両脚リンクのそれぞれに床側から実際に作用する支持力の相互の割合いが、目標割合決定手段により決定された目標割合になるように前記アクチュエータの駆動力を制御する制御装置において、
前記利用者の各脚の足平の底面の１つ以上の個所に対向するようにして各足平装着部に配置され、その各配置箇所の直下で該足平装着部が接地しているか否かに応じた２値出力である接地状態出力および非接地状態出力を択一的に発生する１つ以上の接地センサから成る接地検知手段と、
各接地検知手段の接地センサの出力に基づいて、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化に応じて値が増減する参照データを各接地検知手段毎に逐次生成する参照データ生成手段とを備え、
前記参照データ生成手段は、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記参照データの値が増加、減少し、又は、該総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記参照データの値が減少、増加するように、各接地検知手段毎の前記参照データを生成し、
前記目標割合決定手段は、該参照データ生成手段で生成された両接地検知手段の一方に対応する参照データの値と、他方に対応する参照データの値との相互の割合いに応じて前記目標割合を決定する手段であることを特徴とする（第１発明）。

ここで、利用者の通常的な歩行時において、右側の接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数と、左側の接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数との相互の割合に着目したとき、その相互の割合いは、概ね、利用者の両脚のそれぞれの実際の踏力の相互の割合いに応じたものとなる。例えば、利用者の右脚の踏力が左脚の踏力に比して大きい場合には、一般に、右側の接地検知手段に係わる前記総個数は、左側の接地検知手段に係わる前記総個数よりも多くなる。また、右脚の踏力と左脚の踏力とが同程度である場合には、右側の接地検知手段に係わる前記総個数は、左側の接地検知手段に係わる前記総個数とが同数もしくはほぼ同数になる場合が多い。

従って、各接地検知手段毎に前記参照データ生成手段により生成される参照データ、すなわち、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化に応じて値が増減する参照データの値の、両接地検知手段についての相互の割合いは、利用者の両脚のそれぞれの踏力の相互の割合いに応じた変化を呈する。また、該参照データの値の、両接地検知手段についての相互の割合いは、利用者の両脚のそれぞれの踏力の瞬時的な変動に対して安定性が高い。

そこで、第１発明では、前記目標割合決定手段は、両接地検知手段の一方に対応する参照データの値と、他方に対応する参照データの値との割合いに応じて前記目標割合を決定する。このため、該目標割合を、利用者の両脚のそれぞれの実際の踏力の相互の割合いに整合した割合いに決定することができる。

よって、第１発明によれば、踏力計測用の力センサを各足平装着部に備えることなく、安価な接地センサを使用して、両脚リンクにそれぞれ床側から作用する支持力の相互の割合いが、利用者の両脚のそれぞれの実際の踏力の相互の割合いに整合した割合になるように歩行補助装置の動作制御を行うことができる。

なお、前記第２データ生成処理としては、例えば、前記第１データに施すローパス特性のフィルタリング処理が挙げられる。

かかる第１発明では、前記参照データ生成手段は、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化に応じて値が離散的に増減する第１データを各接地検知手段毎に逐次生成する第１データ生成手段と、該第１データ生成手段により生成された各接地検知手段毎の第１データから、該第１データの値または該第１データの値に所定のゲインを乗じてなる値に対して応答遅れを伴って追従するように値が連続的に変化する第２データを生成する処理である第２データ生成処理を実行し、該第２データ生成処理により生成された第２データを前記参照データとして得る第２データ生成手段とから構成され、前記第１データ生成手段は、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記第１データの値が離散的に増加、減少し、又は、該総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記第１データの値が離散的に減少、増加するように、各接地検知手段毎の前記第１データを生成することが好ましい（第２発明）。

この第２発明によれば、前記第１データの値は、前記総個数の変化に応じて離散的に増減するものとなる。しかるに、該第１データから、前記第２データ生成処理によって生成される前記第２データは、第１データの値または該第１データの値に所定のゲインを乗じてなる値に対して応答遅れを伴って追従するように値が連続的に変化する。そして、第２発明では、この第２データを前記参照データとして用いて、前記目標割合を決定するので、該目標割合を滑らかに連続的に変化させることができる。ひいては、両脚リンクにそれぞれ床側から作用する支持力の相互の割合いが滑らかに変化するように、歩行補助装置の動作制御を行うことができる。

この第２発明では、前記各接地検知手段毎に、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数が“０”であるか否かを逐次判断する判断手段を備え、前記第２データ生成手段が実行する第２データ生成処理は、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化によって前記判断手段の判断結果が否定的から肯定的に変化した場合には、該総個数の変化後の前記判断手段の判断結果が否定的である場合よりも、前記第１データの値の変化に対する第２データの値の変化の応答速度を速める処理であることが好ましい（第３発明）。

あるいは、前記各接地検知手段毎に、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数が“０”であるか否かを逐次判断する判断手段を備え、前記第２データ生成手段は、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化によって前記判断手段の判断結果が否定的から肯定的に変化した場合には、前記第２データ生成処理の実行を省略し、該第１データの値または該第１データの値に前記所定のゲインを乗じてなる値を前記第２データとして生成することが好ましい（第４発明）。

すなわち、各接地検知手段において、接地状態出力を発生している接地センサの総個数が“０”であるということは、該接地検知手段を備える足平装着部を空中に持上げる（離床させる）ことを利用者が意図している状態である。そして、離床させる足平装着部側の脚リンクに床側から作用させるべき支持力は速やかに“０”にすべきである。ここで、該総個数が、“０”よりも大きい値から“０”に変化した場合に、前記第２データの値（参照データの値）の変化が、ゆっくり行われると、離床させる足平装着部側の脚リンクに床側から作用させる支持力をゆっくり“０”に変化させるように、前記目標割合が決定されてしまうこととなる。

そこで、第３発明では、前記第２データ生成手段が実行する第２データ生成処理を、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化によって前記判断手段の判断結果が否定的から肯定的に変化した場合には、該総個数の変化後の前記判断手段の判断結果が否定的である場合よりも、前記第１データの値の変化に対する第２データの値の変化の応答速度を速める処理とした。また、第４発明では、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化によって前記判断手段の判断結果が否定的から肯定的に変化した場合には、前記第２データ生成処理の実行を省略し、該第１データの値または該第１データの値に所定のゲインを乗じてなる値を前記第２データとして生成するようにした。

これにより、各接地検知手段における前記総個数が“０”よりも大きい値から“０”変化した場合、すなわち、足平装着部を空中に持上げようとしている場合に、該足平装着部の離床を速やかに円滑に行うことが可能となる。

なお、以上説明した第１〜第４発明では、より具体的な一形態として、例えば、前記各脚リンクの下腿フレームと第２関節との間に介装された支持力計測用力センサの出力に基づき各脚リンクに床側から実際に作用する支持力を計測する支持力計測手段と、前記両脚リンクのそれぞれに床側から作用する支持力の目標値を、その相互の割合いが前記目標割合になるように決定する支持力目標値設定手段と、前記支持力計測手段による各脚リンクの支持力の計測値を前記支持力目標値決定手段により決定された目標値に追従させるように前記アクチュエータの駆動力をフィードバック制御するアクチュエータ制御手段とを備えるようにする。これにより、両脚リンクにそれぞれ床側から作用させる実際の支持力を、それらの相互の割合いを含めて目標とする大きさに制御することができる。

本発明の一実施形態を以下に説明する。まず、本実施形態の歩行補助装置の機構的な構成を図１〜図４を参照して説明する。図１〜図３はそれぞれ、本実施形態の歩行補助装置の斜視図、側面図、正面図であり、図４は該歩行補助装置の大腿フレームの切断側面図である。

図示の如く、本実施形態の歩行補助装置Ａは、持上げ力伝達部としての着座部１と、利用者Ｐの各脚の足平に装着される左右一対の足平装着部２，２と、各足平装着部２，２を着座部１にそれぞれ連結する左右一対の脚リンク３，３とを備えている。左右の足平装着部２，２は互いに左右対称の同一構造である。左右の脚リンク３，３も互いに左右対称の同一構造である。

各脚リンク３は、着座部１から第１関節４を介して下側に延設された大腿フレーム５と、各足平装着部２から第２関節６を介して上側に延設された下腿フレーム７と、大腿フレーム５と下腿フレーム７とを、第１関節４と第２関節６との中間で屈伸自在に連結する第３関節８とから構成されている。

さらに、歩行補助装置Ａは、各脚リンク３毎に、第３関節８を駆動するための駆動力を発生するアクチュエータ９と、このアクチュエータ９の駆動力を第３関節８に伝達して、該第３関節８にその関節軸まわりの駆動トルクを付与する動力伝達機構１０とを備えている。

着座部１は、利用者Ｐが跨ぐようにして（利用者Ｐの両脚の付け根の間に配置するようにして）着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａの下面に装着された支持フレーム１ｂと、支持フレーム１ｂの後端部（シート部１ａの後側で上方に立ち上がる立ち上がり部分）に取り付けた腰当て部１ｃとから構成されている。また、腰当て部１ｃには、利用者Ｐが把持可能なアーチ状の把持部１ｄが取り付けられている。

なお、本実施形態では、持上げ力伝達部をサドル状のシート部１ａを有する着座部１により構成したが、例えば前記特許文献１の図１６に記載されたようなハーネス状の可撓性部材により持上げ力伝達部を構成してもよい。持上げ力伝達部は、利用者Ｐの体幹部に上向きの持上げ力を作用させるために、両脚の付け根の間で利用者Ｐに接する部分を備えることが好ましい。

各脚リンク３の第１関節４は、前後方向および左右方向の２つの関節軸まわりの回転自由度（２自由度）を有する関節である。さらに詳細には、各第１関節４は、着座部１に連結された円弧状のガイドレール１１を備えている。そして、このガイドレール１１に、各脚リンク３の大腿フレーム５の上端部に固定されたスライダ１２が、該スライダ１２に軸着した複数のローラ１３を介して移動自在に係合されている。このため、各脚リンク３は、ガイドレール１１の曲率中心４ａ（図２参照）を通る左右方向の軸（より詳しくはガイドレール１１の円弧を含む平面に垂直な方向の軸）を第１関節４の第１の関節軸として、該第１の関節軸のまわりに前後方向の揺動運動（前後の振り出し運動）を行うことが可能となっている。

また、ガイドレール１１は、着座部１の支持フレーム１ｂの後端部（立ち上がり部分）に、軸心を前後方向に向けた支軸４ｂを介して軸支され、該支軸４ｂの軸心まわりに揺動可能とされている。これにより、各脚リンク３は、支軸４ｂの軸心を第１関節４の第２の関節軸として、該第２の関節軸のまわりに左右方向の揺動運動、すなわち、内転・外転運動を行うことが可能となっている。なお、本実施形態では、第１関節４の第２の関節軸は、右側の第１関節４と右側の第１関節４とで共通の関節軸となっている。

上記のように第１関節４は、各脚リンク３が、前後方向および左右方向の２つの関節軸まわりの揺動運動を行うことが可能となるように構成されている。

なお、第１関節の回転自由度は２つに限られるものではない。例えば３つの関節軸まわりの回転自由度（３自由度）を有するように第１関節を構成してもよい。あるいは、例えば左右方向の１つの関節軸まわりの回転自由度（１自由度）だけを有するように第１関節を構成してもよい。

各足平装着部２は、利用者Ｐの各足平に履かせる靴２ａと、靴２ａ内から上方に突出する連結部材２ｂとを備え、利用者Ｐの各脚が立脚（支持脚）となる状態で、靴２ａを介して接地する。そして、連結部材２ｂに各脚リンク３の下腿フレーム７の下端部が第２関節６を介して連結されている。この場合、連結部材２ｂは、図２に示すように、靴２ａ内の中敷２ｃの下側（靴２ａの底部と中敷２ｃとの間）に配置される平板状部分２bxを一体に備えている。そして、連結部材２ｂは、足平装着部２を接地させた時に、該足平装着部２に床から作用する床反力の一部（少なくとも歩行補助装置Ａと利用者Ｐの体重の一部とを合わせた重量を支えるのに充分な程度の大きさの並進力）を連結部材２ｂおよび第２関節６を介して脚リンク３に作用させることができるように、平板状部分２bxを含めて比較的高剛性の部材により形成されている。

なお、足平装着部２は、靴２ａの代わりに、例えばスリッパ状のものを備えるようにしてもよい。

第２関節６は、本実施形態では、ボールジョイントなどのフリージョイントにより構成され、３軸まわりの回転自由度を有する関節となっている。ただし、第２関節は、例えば前後および左右方向の２軸まわり、あるいは、上下および左右方向の２軸まわりの回転自由度を有する関節であってもよい。

第３関節８は、左右方向の１軸まわりの回転自由度を有する関節であり、大腿フレーム５の下端部に下腿フレーム７の上端部を軸支する支軸８ａを有する。該支軸８ａの軸心は、第１関節４の第１の関節軸（ガイドレール１１の円弧を含む平面に垂直な方向の軸）とほぼ平行である。そして、この支軸８ａの軸心が第３関節８の関節軸となっており、その関節軸のまわりに、下腿フレーム７が大腿フレーム５に対して相対回転可能とされている。これにより、該第３関節８での脚リンク３の屈伸運動が可能となっている。

各脚リンク３毎のアクチュエータ９は、減速機１４付の電動モータ１５により構成された回転アクチュエータである。この回転アクチュエータ９は、その出力軸９ａの軸心が第３関節８の関節軸（支軸８ａの軸心）と平行になるように、大腿フレーム５の上端部（第１関節４寄りの部分）の外面に搭載され、該回転アクチュエータ９のハウジング（電動モータ１５のステータに固定されている部分）が大腿フレーム５に固設されている。

各動力伝達機構１０は、本実施形態では、回転アクチュエータ９の出力軸９ａに同心に固定された駆動クランクアーム１６と、第３関節８の関節軸と同心に下腿フレーム７に固定された従動クランクアーム１７と、一端と他端とをそれぞれ駆動クランクアーム１６、従動クランクアーム１７に枢着した連結ロッド１８とから構成されている。該連結ロッド１８は、駆動クランクアーム１６に対する枢着部１８ａと、従動クランクアーム１７に対する枢着部１８ｂとの間で直線状に延在している。このように構成された動力伝達機構１０では、電動モータ１５の運転によって回転アクチュエータ９の出力軸９ａから出力される駆動力（出力トルク）は、該出力軸９ａから駆動クランクアーム１６を介して連結ロッド１８の長手方向の並進力に変換され、その並進力（ロッド伝達力）が連結ロッド１８をその長手方向に伝達する。さらに、該並進力が連結ロッド１８から従動クランクアーム１７を介して駆動トルクに変換され、その駆動トルクが、第３関節８の関節軸まわりに脚リンク３を屈伸させる駆動力として該第３関節８に付与される。

ここで、本実施形態では、各脚リンク３の大腿フレーム５および下腿フレーム７のそれぞれの長さの総和は、利用者Ｐの脚を直線状に伸展させた状態での該脚の長さよりも長いものとなっている。このため、各脚リンク３は、第３関節８で常時、屈曲する。その屈曲角度θ１（図２参照）は、利用者Ｐの平地での通常歩行時には、例えば約４０°〜７０°の範囲の角度となる。なお、ここでの屈曲角度θ１は、図２に示す如く、各脚リンク３を第３関節８の関節軸方向で見たときに、第３関節８とガイドレール１１の曲率中心４ａとを結ぶ直線と、第３関節８と第２関節６とを結ぶ直線との成す角度（鋭角側の角度）を意味する。そして、本実施形態では、各脚リンク３の屈曲角度θ１が、利用者Ｐの平地での通常歩行時の角度範囲を含む、ある角度範囲（例えば約２０°〜７０°の範囲）に存する状態で、第３関節８に付与される駆動トルクが、回転アクチュエータ９の出力トルクよりも大きくなるように、連結ロッド１８の枢着部１８ａ，１８ｂと、第３関節８の関節軸と、回転アクチュエータ９の出力軸９ａとの相対的な位置関係が設定されている。この場合、本実施形態では、各脚リンク３を第３関節８の関節軸方向で見たときに、図４に示す如く、回転アクチュエータ９の出力軸９ａと第３関節８とを結ぶ直線と、連結ロッド１８の枢着部１８ａと枢着部１８ｂとを結ぶ直線とが斜交している。

さらに、本実施形態では、各脚リンク３の屈曲角度θ１が、利用者Ｐの平地での通常歩行時の角度範囲を含む、ある角度範囲（例えば約２０°〜７０°の範囲）に存する状態で、回転アクチュエータ９から連結ロッド１８に、その長手方向の引張り力を作用させた場合に、第３関節３に付与される駆動トルクが、脚リンク３を伸展方向に付勢するトルクとなるように連結ロッド１８の枢着部１８ｂの位置が設定されている。この場合、本実施形態では、各脚リンク３を第３関節８の関節軸方向で見たときに、連結ロッド１８の枢着部１８ｂが、回転アクチュエータ９の出力軸９ａと第３関節８とを結ぶ直線よりもガイドレール１１側に設けられている。

また、図４に示す如く、大腿フレーム５には、連結ロッド１８とガイドレール１１との間に配置されたバッテリ１９と、このバッテリ１９を覆うカバー２０とが取り付けられている。バッテリ１９は、各電動モータ１５などの電装品の電源である。

なお、本実施形態では、各動力伝達機構１０を上記の如く構成したが、例えば、第３関節８の関節軸のまわりに下腿フレーム７と一体に回転するプーリを第３関節８に搭載し、このプーリに回転アクチュエータ９からワイヤもしくはベルトを介して駆動力を伝達するようにしてもよい。また、回転アクチエータ９を、第３関節８の関節軸と同軸に備えるようにして、該回転アクチエータ９の出力トルクを直接的に第３関節８に付与するようにしてもよい。

以上が、本実施形態の歩行補助装置Ａの機構的な主要構成である。このように構成された歩行補助装置Ａでは、各足平装着部２を接地させた状態で、脚リンク３の第３関節８に回転アクチュエータ９から動力伝達機構１０を介して伸展方向の駆動力（駆動トルク）を付与することによって、着座部１が上向きに付勢される。これにより、着座部１から利用者Ｐに上向きの持上げ力が作用することとなる。本実施形態の歩行補助装置Ａは、この持上げ力によって、利用者Ａの体重の一部（利用者Ａに作用する重力の一部）を支持し、利用者Ｐの歩行時などにおける脚の負担を軽減する。

この場合、歩行補助装置Ａと利用者Ｐとの全体を床に支える支持力（歩行補助装置Ａの接地面に床から作用するトータルの並進力。以下、全支持力という）のうち、歩行補助装置Ａ自身と利用者Ｐの体重の一部とを床に支える支持力を歩行補助装置Ａが負担し、残りの支持力を利用者Ｐが負担することとなる。以降、上記全支持力のうち、歩行補助装置Ａが負担する支持力を補助装置負担支持力、利用者Ｐが負担する支持力を利用者負担支持力という。なお、補助装置負担支持力は、利用者Ｐの両脚が立脚となる状態では、脚リンク３，３の両方に分配的に作用し、片脚だけが立脚となる状態では、両脚リンク３，３のうちの該片脚側の脚リンク３だけに作用する。利用者負担支持力についても同様である。

次に、本実施形態の歩行補助装置Ａの動作制御のための構成を説明する。本実施形態の歩行補助装置Ａでは、各回転アクチュエータ９の電動モータ１５の動作制御を行うコントローラ２１（制御装置）が図２に示す如く着座部１の支持フレーム１ｂに収納されている。

さらに、歩行補助装置Ａには、次のようなセンサが備えられ、その各センサの出力がコントローラ２１に入力される。図２および図５に示すように、各足平装着部２の靴２ａ内には、複数の（本実施形態では３個の）接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから成る接地検知手段２２が設けられている。なお、図５は、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの配置箇所を示す平面図である。

各接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、例えば押圧力を受けたときに閉成する（オンになる）接点スイッチを有するセンサであり、そのオン・オフに応じた２値出力を発生する。この場合、これらの接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、利用者Ｐの各脚の足平の底面の複数個所（本実施形態では３箇所）にそれぞれ対向するようにして、靴２ａ内の中敷２ｃの下面に取付けられている。その取り付け箇所（接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの配置箇所）は、本実施形態では、図５に示すように、利用者Ｐの足平の第１指中趾節関節(第１指ＭＰ関節)の直下箇所と、第４指中趾節関節(第４指ＭＰ関節)の直下箇所と、踵の直下箇所との３箇所に設定されている。

このように各足平装着部２に備えられた接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、それぞれの直下箇所で足平装着部２の底面が接地して押圧力を受けた場合、換言すれば、すなわち、利用者Ｐの各脚の踏力（各脚の足平を床面側に押し付ける上下方向の並進力）を受けた場合にオンになる。そして、足平装着部２が空中を移動している場合のように、該押圧力を受けない状態（踏力を受けない状態）では、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃはオフになる。従って、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、足平装着部２の底面のうち、それぞれの直下箇所が接地しているか否かをそれぞれ示す接地状態出力と非接地状態出力との２値出力を択一的に発生することとなる。

なお、本実施形態では、各接地検知手段２２は、複数の接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより構成されているので、以降の説明では、多くの場合、接地検知手段２２を接地センサ群２２という。そして、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの出力の組を接地センサ群２２の出力ということがある。

補足すると、足平装着部２の底面が床に軽く触れる程度の状態、例えば、足平装着部２の着床直後の状態や、離床直前の状態では、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、ほとんど押圧力を受けないので、オンにはならない。本明細書で言うところの接地状態は、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれかが、ある程度の押圧力を受ける状態で足平装着部２が床面に接する状態を意味する。

また、各脚リンク３の下腿フレーム７と第２関節６との間には、床側から各脚リンク３に作用する支持力、換言すれば、前記補助装置負担支持力のうちの各脚リンク３の負担分を計測するための支持力計測用力センサ２３が介装されている。この支持力計測用力センサ２３は、３軸の並進力を検出する３軸力センサである。但し、本実施形態では、後述するように、検出される３軸の並進力のうちの２軸の並進力の検出値だけを利用する。従って、支持力計測用力センサ２３を２軸の並進力を検出する２軸力センサで構成してもよい。

また、各脚リンク３の第３関節８の変位角度（下腿フレーム７の大腿フレーム５に対する基準位置からの相対回転角度）を表すものとしての各脚リンク３の屈曲角度を計測するために、各回転アクチュエータ９の出力軸９ａの回転角度（基準位置からの回転角度）に応じた出力を発生するロータリエンコーダなどの角度センサ２４（図３に示す）が、回転アクチュエータ９と一体に大腿フレーム５に搭載されている。本実施形態では、各脚リンク３の第３関節８での屈曲角度は、各回転アクチュエータ９の出力軸９ａの回転角度に応じて一義的に定まる。従って、角度センサ１６の出力は、各脚リンク３の屈曲角度に応じた出力を発生する。なお、各脚リンク３の第３関節８は、膝関節に相当するものであるので、以降の説明では、第３関節８での各脚リンク３の屈曲角度を膝角度という。

補足すると、各脚リンク３の第３関節８にロータリエンコーダなどの角度センサを搭載し、その角度センサにより直接的に各脚リンク３の膝角度を計測し得るようにしてもよい。

次に、前記コントローラ２１の機能をより詳細に図６および図７を参照して説明する。図６は、コントローラ２１のハード構成の概略を示すブロック図、図７は、コントローラ２１の演算処理部の処理機能を示すブロック図である。なお、以降の説明では、左右を区別するために、参照符号の末尾に符号“Ｒ”、“Ｌ”を付加することがある。例えば利用者Ｐの前方に向かって右側の脚リンク３を“脚リンク３Ｒ”、左側の脚リンク３を“脚リンク３Ｌ”というように表記する。各参照符号の末尾の符号“Ｒ”、“Ｌ”は、それぞれ、右側の脚リンク３Ｒ、左側の脚リンク３Ｌに関連するものという意味で使用する。

図６に示すように、コントローラ２１は、演算処理部５１と、回転アクチュエータ９Ｒ，９Ｌのそれぞれの電動モータ１５Ｒ，１５Ｌに通電するドライバ回路５２Ｒ，５２Ｌとを備える。演算処理部５１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含むマイクロコンピュータにより構成され、前記接地センサ群２２Ｒ，２２Ｌの出力と、支持力計測用力センサ２３Ｒ，２３Ｌの出力と、角度センサ２４Ｒ，２４Ｌの出力とがＡ／Ｄ変換器などから構成されるインターフェース回路（図示しない）を介して入力される。そして、該演算処理部５１は、入力された検出データと、あらかじめ記憶保持した参照データおよびプログラムとを用いて所要の演算処理を実行し、各電動モータ１５Ｒ，１５Ｌの通電電流の指令値（目標値）である指示電流値Icmd_R，Icmd_Lを決定する。そして、演算処理部５１は、この指示電流値Icmd_R，Icmd_Lの電流を各電動モータ１５Ｒ，１５Ｌに通電させるように各ドライバ回路５２Ｒ，５２Ｌを制御する。これにより、各電動モータ１５Ｒ，１５Ｌの出力トルク、ひいては、各回転アクチュエータ９Ｒ，９Ｌの出力トルクが制御される。

演算処理部５１は、上記指示電流値Icmd_R，Icmd_Lを決定するために、図７のブロック図で示すような機能的手段を備えている。この機能的手段は、演算処理部５１に実装されたプログラムによって実現される機能である。

演算処理部５１は、図７に示すように、右側の角度センサ２４Ｒの出力に基づき脚リンク３Ｒの膝角度を計測する右側膝角度計測処理手段６１Ｒと、左側の角度センサ２４Ｌの出力に基づき脚リンク３Ｌの膝角度を計測する左側膝角度計測処理手段６１Ｌと、右側の支持力計測用力センサ２３Ｒの出力と右側膝角度計測処理手段６１Ｒで計測された脚リンク３Ｒの膝角度の値（計測値）θ1_Rとに基づき脚リンク３Ｒに床側から作用する支持力を計測する右側支持力計測処理手段６２Ｒと、左側支持力計測用力センサ２３Ｌの出力と左側膝角度計測処理手段６１Ｌで計測された脚リンク３Ｌの膝角度の値（計測値）θ1_Lとに基づき脚リンク３Ｌに床側から作用する支持力を計測する左側支持力計測処理手段６２Ｌとを備えている。

また、演算処理部５１は、前記補助装置負担支持力のうちの各脚リンク３Ｒ，３Ｌの負担分の目標値Fcmd_R，Fcmd_Lを決定する左右目標負担分決定手段６３を備える。この左右目標負担分決定手段６３には、目標値Fcmd_R，Fcmd_Lを決定するために、接地センサ群２２Ｒ，２２Ｌの出力が入力される。

補足すると、脚リンク３Ｒ，３Ｌにそれぞれ第２関節６Ｒ，６Ｌを介して床側から作用する支持力の総和（以降、総持上げ力という）は、より正確に言えば、前記補助装置負担支持力から、両足平装着部２Ｒ，２Ｌを床に支える支持力を差し引いたものとなる。換言すれば、上記総持上げ力は、歩行補助装置Ａの両足平装着部２Ｒ，２Ｌを除いた部分と利用者Ｐの体重の一部とを支える上向きの並進力としての意味を持つ。ただし、両足平装着部２Ｒ，２Ｌの総重量は、歩行補助装置Ａの総重量に比して充分に小さいので、総持上げ力は、前記補助装置負担支持力にほぼ一致する。以降の説明では、前記補助装置負担支持力のうちの各脚リンク３Ｒ，３Ｌの負担分を総持上げ力負担分という。前記右側および左側支持力計測処理手段６２Ｒ，６２Ｌによる支持力の計測値Fankle_R，Fankle_Lは、この総持上げ力負担分の計測値である。そして、以降の説明では、各脚リンク３Ｒ，３Ｌの総持上げ力負担分の目標値Fcmd_R，Fcmd_Lを制御目標値Fcmd_R，Fcmd_Lという。

演算処理部５１は、さらに、前記右側支持力計測処理手段６２Ｒによる脚リンク３Ｒの総持上げ力負担分の計測値Fankle_Rと前記左右目標負担分決定手段６３で決定された右側脚リンク３Ｒの制御目標値Fcmd_Rと前記右側膝角度計測処理手段６１Ｒによる脚リンク３Ｒの膝角度の計測値θ1_Rとが入力される右側フィードバック操作量決定手段６４Ｒと、前記左側支持力計測処理手段６２Ｌによる左側脚リンク３Ｌの総持上げ力負担分の計測値Fankle_Lと前記左右目標負担分決定手段６３で決定された左側脚リンク３Ｌの制御目標値Fcmd_Lと前記左膝角度計測処理手段６１Ｌによる脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ1_Lとが入力される左側フィードバック操作量決定手段６４Ｌと、前記左右目標負担分決定手段６３で決定された右側脚リンク３Ｒの制御目標値Fcmd_Rと前記右側膝角度計測処理手段６１Ｒによる脚リンク３Ｒの膝角度の計測値θ1_Rとが入力される右側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｒと、前記左右目標負担分決定手段６３で決定された左側脚リンク３Ｌの制御目標値Fcmd_Lと前記左側膝角度計測処理手段６１Ｌによる脚リンク３Ｒの膝角度の計測値θ1_Lとが入力される左側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｌとを備えている。各フィードバック操作量決定手段６４は、入力された総持上げ力負担分の計測値Fankleと制御目標値Fcmdとの偏差を“０”に収束させるようにフィードバック操作量Ifb（各電動モータ１５の指示電流値のフィードバック成分）を算出する手段である。また、各フィードフォワード操作量決定手段６５は、入力された制御目標値Fcmdと膝角度の計測値θ1とからフィードフォワード制御則（モデル）によって、制御目標値Fcmdの支持力を各脚リンク３に床側から作用させるためのフィードフォワード操作量Iff（各電動モータ１５の指示電流値のフィードフォワード成分）を算出する手段である。

そして、演算処理部５１は、右側フィードバック操作量決定手段６４Ｒで算出されたフィードバック操作量Ifb_Rと右側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｒで算出されたフィードフォワード操作量Iff_Rとを加算する（フィードフォワード操作量をフィードバック操作量により補正する）ことで右側の電動モータ１５Ｒ用の指示電流値Icmd_Rを求める加算処理手段６６Ｒと、左側フィードバック操作量決定手段６４Ｌで算出されたフィードバック操作量Ifb_Lと右側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｌで算出されたフィードフォワード操作量Iff_Lとを加算する（フィードフォワード操作量をフィードバック操作量により補正する）ことで左側の電動モータ１５Ｌ用の指示電流値Icmd_Lを求める加算処理手段６６Ｌとを備えている。

次に、演算処理部５１の処理の詳細を説明する。利用者の各足平に各足平装着部２を装着し、さらに、着座部１を利用者の股下に配置した状態で、コントローラ２１の電源が投入される。このとき、演算処理部５１は、所定の制御処理周期で、以下に説明する処理を実行する。

各制御処理周期において、演算処理部５１は、まず、前記膝角度計測処理手段６１Ｒ，６１Ｌの処理、支持力計測処理手段６２Ｒ，６２Ｌの処理、並びに、左右目標負担分決定手段６３の処理を実行する。

膝角度計測処理手段６１Ｒ，６１Ｌの処理は、次のように行われる。その処理のアルゴリズムは、いずれの膝角度計測処理手段６１Ｒ，６１Ｌでも同じであり、以下に右側膝角度計測処理手段６１Ｒの処理を代表的に説明する。右側膝角度計測処理手段６１Ｒは、角度センサ２４Ｒの出力が示す回転アクチュエータ９Ｒの出力軸９ａＲの回転角度から、あらかじめ設定された演算式またはデータテーブル（該回転角度と脚リンク３Ｒの膝角度との関係を表す演算式またはデータテーブル）に基づいて、脚リンク３Ｒの膝角度の暫定計測値を求める。そして、右側膝角度計測処理手段６１Ｒは、この暫定計測値に、ノイズ成分を除去するためのローパス特性のフィルタリングを施すことによって、脚リンク３Ｒの膝角度の計測値θ1_Rを得る。左側膝角度計測処理手段６１Ｌの処理も同様である。

補足すると、各膝角度計測処理手段６１で計測する膝角度は、前記図２に示した角度θ１でよいが、その角度θ1の補角（＝１８０°−θ１）であってもよい。あるいは、例えば、各脚リンク３の第３関節８の関節軸方向で見たときに、各脚リンク３の大腿フレーム５の長手方向と、該脚リンク３の第３関節８と第２関節６とを結ぶ直線との成す角度を膝角度として定義するようにしてもよい。以降の説明では、各膝角度計測処理手段６１で計測する膝角度は、図２に示した角度θ１であるとする。

支持力計測処理手段６２Ｒ，６２Ｌの処理は、それぞれに対応する膝角度計測処理手段６１Ｒ，６１Ｌの処理の実行後に次のように実行される。その処理のアルゴリズムは、いずれの支持力計測処理手段６２Ｒ，６２Ｌでも同じであり、以下に右側支持力計測処理手段６２Ｒの処理を代表的に図８を参照して説明する。図８は、脚リンク３の要部構成を模式化して示している。なお、この右側支持力計測処理手段６２Ｒの処理の説明では、各参照符号の末尾に符号“Ｒ”、“Ｌ”を付記するのを省略するが、特にことわらない限り、各参照符号は、右側の脚リンク３Ｒに関するもの（符号“Ｒ”の付記が省略されているもの）であるとする。

図８を参照して、床側から第２関節６を介して脚リンク３に作用する支持力（支持力計測用力センサ２３に作用する支持力）、すなわち、脚リンク３の総持上げ力負担分をＦankle、ガイドレール１１の曲率中心４ａと第２関節６とを結ぶ線分をＳ３とおくと、該総持上げ力負担分Fankleは、線分Ｓ３にほぼ平行な方向の並進力となる。

一方、支持力計測用力センサ２３は、図示の如く、該力センサ２３の表面（上面または下面）に垂直なｚ軸方向の力Ｆzと、このｚ軸に垂直で力センサ２３の表面に平行なｘ軸方向の力Ｆxとを検出する。ｘ軸、ｚ軸は、力センサ２３に対して固定された座標軸であり、前記ガイドレール１１の円弧を含む面に平行な軸である。このとき、検出されるＦz、Fxは、それぞれＦankleのｚ軸方向成分、ｘ軸方向成分である。従って、図示の如く、Ｆankleとｚ軸とのなす角度をθｋとおくと、Ｆankleは、Ｆz、Fxの検出値と、θｋとから次式（１）により算出することができる。

Ｆankle＝Ｆx・sinθk＋Fz・cosθk ……（１）

また、角度θkは次のように求められる。すなわち、前記ガイドレール１１Ｒの曲率中心４ａと第３関節８とを結ぶ線分をＳ１、第３関節８と第２関節６とを結ぶ線分をＳ２とし、線分Ｓ２と線分Ｓ３とのなす角度をθ2（鋭角側の角度）とすると、線分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を３辺とする三角形における線分Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの長さＬ１，Ｌ２は、一定値（あらかじめ定められた既知の値）である。そして、線分Ｓ１，Ｓ２とのなす角度θ1（鋭角側の角度）が、膝角度計測処理手段６１により計測する膝角度である。従って、線分Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの長さＬ１，Ｌ２（これらの値はあらかじめメモリに記憶保持される）と膝角度の計測値θ1とから幾何学的な演算によって、角度θ2が求められる。

具体的には、線分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を３辺とする三角形において、次式（２），（３）の関係式が成り立つ。なお、Ｌ３は、線分Ｓ３の長さである。

Ｌ３²＝Ｌ１²＋Ｌ２²−２・Ｌ１・Ｌ２・cos（180°−θ1） ……（２）
Ｌ１²＝Ｌ２²＋Ｌ３²−２・Ｌ２・Ｌ３・cosθ2 ……（３）

従って、Ｌ１，Ｌ２の値と、膝角度の計測値θ1とから式（２）により、Ｌ３を算出できる。そして、その算出したＬ３の値と、Ｌ１，Ｌ２の値とから式（３）により、角度θ2を算出できる。

さらに、ｚ軸と線分Ｓ２とのなす角度をθ3とおくと、この角度θ3は、支持力計測用力センサ２３の下腿フレーム７に対する取り付け角度によってあらかじめ定まる一定値（固定値）である。そして、この一定値の角度θ3（この値はあらかじめ図示しないメモリに記憶保持されている）から、上記の如く算出された角度θ2を減算することで式（１）の演算に必要な角度θｋの値が求められる。

従って、本実施形態では、右側支持力計測処理手段６２の処理では、上記の如く算出した角度θｋと支持力計測用力センサ２３の検出値Ｆx，Ｆzとから前記式（１）により、右側脚リンク３の総持上げ力負担分の計測値Ｆankleが算出される。

以上が、右側支持力計測処理手段６２Ｒの処理の詳細である。左側支持力計測処理手段６２Ｌの処理も同様である。

なお、本実施形態では、前記式（１）により各脚リンク３の総持上げ力負担分の計測値Ｆankleを得るようにしたが、例えば、支持力計測用力センサ２３によるｘ軸方向の力の検出値Fxの２乗値とｚ軸方向の力の検出値Ｆzの２乗値との和の平方根の算出値を計測値Ｆankleとして得るようにしてもよい。この場合には、計測値Ｆankleを得る上では、膝角度の計測値θ1は不要である。また、例えばＦxをsinθkにより除算してなる値もしくは、Ｆzをcosθkを除算してなる値を総持上げ力負担分の計測値Ｆankleとして得るようにしてもよい。この場合には、支持力計測用力センサ２３は、１軸力センサであってもよい。

また、前記左右目標負担分決定手段６３の処理は次のように実行される。この処理を図９を参照して以下に詳説する。図９は左右目標負担分決定手段６３の処理手順を示すフロー図である。

まず、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理と、Ｓ１０５〜Ｓ１０８の処理とが順次、または並行して実行される。これらの処理は、前記制御目標値Fcmd_R，Fcmd_Lの相互の割合いを決定するための、各接地センサ群２２Ｒ，２２Ｌ毎の参照データNft_R，Nft_Lを生成する処理である。Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理は、右側の接地センサ群２２Ｒに関する参照データNft_Rを生成する処理、Ｓ１０５〜Ｓ１０８の処理は、左側の接地センサ群２２Ｌに関する参照データNft_Lを生成する処理である。本実施形態ではＳ１０１〜Ｓ１０４の処理と、Ｓ１０５〜Ｓ１０８の処理とによって、本発明における参照データ生成手段が実現される。

Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理では、まず、Ｓ１０１において、右側接地センサ群２２Ｒで接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nall_Rが求められる。この総個数Nall_Rは、本実施形態では、“０”から“３”までのいずれかの整数値であり、離散的な値である。

次いで、Ｓ１０２において、上記の如く求めた総個数Nall_Rが“０”であるか否かが判断される。そして、この判断結果が否定的である場合には、Ｓ１０３において、Nall_Rに第１フィルタリング処理が施される。また、Ｓ１０２の判断結果が肯定的である場合には、Ｓ１０４において、Nall_Rに第２フィルタリング処理が施される。これらのＳ１０３またはＳ１０４の処理により、右側接地センサ群２２Ｒについての参照データNft_Rが生成される。

ここで、Ｓ１０３における第１フィルタリング処理は、ローパス特性のフィルタリング処理である。この場合、そのカットオフ周波数は、例えば、２Ｈｚ程度である。このような第１フィルタリング処理をNall_Rに施すことによって、参照データNft_Rは、その値が、Nall_Rの値に、所定の時定数の応答遅れを伴って追従するように連続的に変化するデータとなる。

また、Ｓ１０４における第２フィルタリング処理は、第１フィルタリング処理よりも、カットオフ周波数が高いローパス特性のフィルタリング処理、すなわち、第１フィルタリング処理よりもより高周波域の周波数成分が通過可能なフィルタリング処理である。このような第２フィルタリング処理をNall_Rに施した場合には、参照データNft_Rは、その値が、Nall_Rの値に、第１フィルタリング処理よりも短い時定数で（より高い応答速度で）追従するように連続的に変化するデータとなる。

なお、Nall_Rに、第１フィルタリング処理および第２フィルタリング処理のいずれを施した場合であっても、Nall_Rの値が一定となる状態では、参照データNft_Rの値は、最終的にNall_Rの値と同じ値に収束する。

左側接地センサ群２２ＬについてのＳ１０５〜Ｓ１０８の処理も、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理と全く同様に行われ、これにより、左側接地センサ群２２Ｌに関する参照データNft_Lが生成される。この場合、Ｓ１０７の第１フィルタリング処理の周波数通過特性はＳ１０３の第１フィルタリング処理と同じである。また、Ｓ１０８の第２フィルタリング処理の周波数通過特性は、Ｓ１０４の第２フィルタリング処理を同じである。

ここで、図１０は、以上のようにして生成される参照データNft（Nft_RまたはNft_L）の経時変化を例示するグラフと、該参照データNftの基となる総個数Nallの経時変化を例示するグラフとをそれぞれ、実線、破線で示している。

同図に示す如く、参照データNftの値は、“０”から“３”までの離散的な値をとるNallの値の変化に対して、ある時定数の応答遅れを伴って追従するように、連続的に変化していく。この場合、参照データNftの値は、Nallの値が“０”以外の値から“０”に変化する場合以外は、Nallの値の変化に対して、所定の時定数で比較的緩やかに、Nallの値の変化に追従する。これは、Ｓ１０３またはＳ１０７の第１フィルタリング処理によって、Nftが生成されるからである。

一方、Nallの値が“０”以外の値から“０”に変化した場合には、図１０の丸枠Ｃの部分で示すように、参照データNftの値は、他の場合よりも、短い時定数で速やかに（より高い応答速度で）、Nallの値の変化に追従する。これは、Nallの値が“０”になった時から、Ｓ１０４またはＳ１０８の第２フィルタリング処理によって、Nftが生成されるからである。

なお、図１０は、Nallの値が“１”ずつ増減している例を示しているが、利用者Ｐの実際の歩行時には、必ずしも、Nallの値は“１”ずつ増減するとは限らない。例えば、Nallの値が、一気に“２”以上変化する場合もある。

補足すると、各接地センサ群２２毎の前記総個数Nallの値は、当然のことながら、接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化に応じて値が離散的に増減する。従って、本実施形態では、このNallが、本発明における第１データに相当するものである。このため、本実施形態では、Ｓ１０１およびＳ１０５の処理によって、本発明における第１データ生成手段が実現される。そして、Nallの値に第１または第２フィルタリング処理を施してなる参照データNftは、本発明における第２データに相当する。従って、本実施形態では、Ｓ１０３およびＳ１０４のフィルタリング処理と、Ｓ１０７およびＳ１０８のフィルタリング処理とは、本発明における第２データ生成処理に相当する。そして、これらのフィルタリング処理によって、本発明における第２データ生成手段が実現される。さらに、Ｓ１０２、Ｓ１０６の処理によって、本発明における判断手段が実現される。

以上の如く参照データNft_R，Nft_Lを生成した後、左右目標負担分決定手段６３は、Ｓ１０９の処理を実行する。この処理は、前記総持上げ力（≒前記補助装置負担支持力）の目標値に対する右側脚リンク３Ｒの制御目標値の比率である右分配比と、総持上げ力の目標値に対する左側脚リンク３Ｌの制御目標値の比率である左分配比とを決定する処理である。

この場合、右側接地センサ群２２Ｒに関する参照データNft_Rの値と、左側接地センサ群２２Ｌに関する参照データNft_Lの値との総和に対するNft_Rの値の比率（＝Nft_R／（Nft_R＋Nft_L））と、該総和に対するNft_Lの値の比率（＝Nft_L／（Nft_R＋Nft_L））とがそれぞれ右分配比、左分配比として決定される。従って、これらの右分配比と左分配比との総和は、“１”である。換言すれば、右分配比＋左分配比＝１で、且つ、右分配比／左分配比＝Nft_R／Nft_Lとなるように、右分配比および左分配比が、参照データNft_R，Nft_Lの値に応じて決定される。

なお、該右分配比および左分配比は、本発明における目標割合に相当するものである。そして、この右分配比および左分配比を決定するＳ１０９の処理によって、本発明における目標割合決定手段が実現される。

ここで、利用者Ｐの通常歩行時において、右側接地センサ群２２で接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nall_Rと、左側接地センサ群２２で接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nall_Lとの相互の割合いは、概ね、利用者Ｐの両脚のそれぞれの踏力の相互の割合いを反映している。例えば、利用者Ｐの右脚の踏力が左脚の踏力に比して大きい場合には、一般に、右側の総個数Nall_Rは、左側の総個数Nall_Lよりも多くなる。また、このとき、右脚の踏力が左脚の踏力に比してより大きいほど、右側の総個数Nall_Rは、一般に、左側の総個数Nall_Lに比してより多くなる。また、右脚の踏力と左脚の踏力とが同程度である場合には、右側の総個数Nall_Rと左側の総個数Nall_Lとがほぼ同じになる場合が多い。

従って、総個数Nall_R，Nall_Lにそれぞれ追従する値である参照データNft_R，NftLの相互の割合いは、利用者Ｐの右脚の踏力と左脚の踏力との相互の割合いと概ね同じように連続的に変化する。

従って、上記の如く右分配比と左分配比とを決定したとき、これらの分配比の割合いは、概ね、利用者Ｐの実際の右脚の踏力と左脚の踏力との割合いに合致するものとなる。

上記のように右分配比および左分配比を決定した後、左右目標負担分決定手段６３は、次に、Ｓ１１０において、前記総持上げ力の目標値に、右分配比、左分配比をそれぞれ乗じることによって、右側脚リンク３Ｒの総持上げ力負担分の目標値である制御目標値Fcmd_Rと、左側脚リンク３Ｌの総持上げ力の目標値である制御目標値Fcmd_Lとを決定する。

ここで、総持上げ力の目標値は、本実施形態では、あらかじめ次のように設定され、図示しないメモリに記憶保持されている。例えば、歩行補助装置Ａの全体の重量（または該全体の重量から両足平装着部２，２の総重量を差し引いた重量）と、着座部１から利用者Ｐに作用させる持上げ力によって支えようとする利用者Ｐの体重の一部の重量（例えば利用者Ｐの全体重にあらかじめ設定した割合を乗じた重量）とを加え合わせた重量に作用する重力（該重量×重力加速度）の大きさが総持上げ力の目標値として設定される。この場合、結果的には、利用者Ｐの体重の一部の重量に作用する重力と同等の大きさの上向きの並進力が、着座部１から利用者Ｐへの目標とする持上げ力として設定されることとなる。なお、着座部１から利用者Ｐへの目標とする持上げ力の大きさを直接的に設定し得るようにして、その目標とする持上げ力と、歩行補助装置Ａの全体の重量（または該全体の重量から両足平装着部２，２の総重量を差し引いた重量）に作用する重力の大きさとの総和を総持上げ力の目標値として設定するようにしてもよい。また、歩行補助装置Ａの運動によって発生する上下方向の慣性力が上記重力に比して比較的大きくなる場合には、該慣性力と上記重力との総和の力の大きさを総持上げ力の目標値として設定してもよい。この場合、該慣性力を逐次推定する必要があるが、その推定は、例えば前記特許文献２に記載された手法によって、行うことができる。

以上が左右目標負担分決定手段６３の処理である。この処理によって、右側の制御目標値Fcmd_Rと左側の制御目標値Fcmd_Lとの組は、着座部１から利用者Ｐに目標とする持上げ力を作用させることができ、且つ、それらの相互の割合い（比率）が参照データNft_R，Nft_Lの相互の割合いに一致するように決定されることとなる。この場合、前記したように参照データNft_R，NftLの相互の割合いは、利用者Ｐの右脚の踏力と左脚の踏力との相互の割合いと概ね同じように変化するので、結果的に、制御目標値Fcmd_R，Fcmd_Lの相互の割合いは、利用者Ｐの左右の踏力の割合いと概ね整合するものとなる。

以上のようにして左右目標持上げ力決定手段６３の処理を実行した後、演算処理部５１は、フィードバック操作量決定手段６４Ｒ，６４Ｌおよびフィードフォワード操作量決定手段６５Ｒ，６５Ｌの処理を順次、もしくは並行して実行する。フィードバック操作量決定手段６４Ｒ，６４Ｌの処理のアルゴリズムは、いずれも同じであり、フィードフォワード操作量決定手段６５Ｒ，６５Ｌの処理のアルゴリズムも、いずれも同じである。以下に右側フィードバック操作量決定手段６４Ｒの処理と右側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｒの処理とを代表的に説明する。なお、右側フィードバック操作量決定手段６４Ｒの処理および右側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｒの処理の説明では、前記支持力計測処理手段６２の処理の説明の場合と同様に、特にことわらない限り、各参照符号は、右側の脚リンク３Ｒに関するもの（符号“Ｒ”の付記が省略されているもの）であるとする。

右側フィードバック操作量決定手段６４の処理では、左右目標持上げ力決定手段６３で決定された右側脚リンク３の制御目標値Fcmdと、右側支持力計測処理手段６２で計測された右側脚リンク３の総持上げ力負担分の計測値Fankleとの偏差ΔＦ（＝Fcmd−Fankle）から、所定のフィードバック制御則、例えばＰＤ則（比例・微分則）により、電動モータ１５の指示電流値Icmdのフィードバック成分としてのフィードバック操作量Ｉfbが算出される。すなわち、上記偏差ΔＦに所定のゲインＫpを乗じたもの（比例項）と、偏差ΔＦの所定のゲインＫdを乗じたものの微分値（微分項）とを加え合わせることによりフィードバック操作量Ｉfbが算出される。なお、本実施形態では、電動モータの電流変化（出力トルクの変化）に対する着座部１の持上げ力の変化の感度が、脚リンク３の膝角度に応じて変化する。そこで、本実施形態では、右側フィードバック操作量決定手段６４は、上記比例項および微分項の各ゲインＫp，Ｋｄの値を、脚リンク３の膝角度の計測値θ1に応じて、あらかじめ定められた図示しないデータテーブル（膝角度と各ゲインＫp，Ｋｄとの関係を示すデータテーブル）により可変的に設定する。

以上が、右側フィードバック操作量決定手段６４Ｒの処理である。左側フィードバック操作量決定手段６４Ｌの処理も同様に行われる。なお、各フィードバック操作量決定手段６４で使用するフィードバック制御則は、ＰＤ則以外の制御則（ＰＩＤ則など）を使用してもよい。

右側フィードフォワード操作量決定手段６５は、次式（４）で表されるモデル式により、電動モータ１５の指示電流値のフィードフォワード成分としてのフィードフォワード操作量Ｉffを算出する。

Ｉff＝B1・Ｔcmd＋B2・ω1＋B3・sgn（ω1）＋B4・β1 ……（４）

ここで、式（４）の右辺におけるＴcmdは、回転アクチュエータ９の駆動力によって、右側脚リンク３の第３関節８に付与する駆動トルクの目標値（以下、目標関節トルクＴcmd）、ω1は右側脚リンク３の膝角度の時間的変化率（微分値）としての膝角速度、β1は該膝角速度ω1の時間的変化率（微分値）としての膝角加速度、sgn（ ）は符号関数である。また、B1，B2，B3，B4は、あらかじめ定められた値の係数である。

そして、式（４）の右辺の第１項は、目標関節トルクＴcmdの駆動トルクを右側脚リンク３の第３関節８に付与するために要求される電動モータ１５の通電電流の基本要求値を意味する。また、右辺の第２項は、右側脚リンク３の第３関節８における大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の粘性抵抗、すなわち、膝角速度ω1に応じて発生する大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の粘性的な抵抗力に抗して第３関節８を駆動するために要求される電動モータ１５の通電電流の成分を意味する。また、右辺の第３項は、右側脚リンク３の第３関節８における大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の動摩擦力に抗して第３関節８を駆動するために要求される電動モータ１５の通電電流の成分を意味する。また、右辺の第４項は、膝角加速度β1に応じて発生する慣性力モーメントに抗して第３関節８を駆動するために要求される電動モータ１５の通電電流の成分を意味する。

この場合、右側フィードフォワード操作量決定手段６５は、式（４）の右辺の演算に必要なω1およびβ1を、右側膝角度計測処理手段６１による右側脚リンク３の膝角度の計測値θ1の時系列から算出する。また、右側フィードフォワード操作量決定手段６５は、式（４）の右辺の演算に必要な目標関節トルクＴcmdを次のように算出する。

すなわち、右側フィードフォワード操作量決定手段６５は、右側膝角度計測処理手段６１による右側脚リンク３の膝角度の計測値θ1から、前記式（２）、（３）に基づき算出される前記角度θ2（図７の線分Ｓ２と線分Ｓ３とのなす角度）と、前記左右目標負担分決定手段６３により決定された右側脚リンク３の制御目標値Fcmdとから、次式（５）により、目標関節トルクＴcmdを算出する。

Ｔcmd＝（Fcmd・sinθ2）・Ｌ２ ……（５）

ここで、式（５）の右辺のは、床側から第２関節６を介して右側脚リンク３に制御目標値Fcmdの大きさの支持力を作用させた場合に、その支持力によって、右側脚リンク３の第３関節８に作用するモーメントを意味する。そして、このモーメントに釣り合う駆動トルクが前記目標関節トルクＴcmdとして求められる。

右側フィードフォワード操作量決定手段６５の処理では、上記の如く算出される膝角速度ω1、膝角加速度β1、および目標関節トルクＴcmdの値を用いて、前記式（４）の右辺の演算が実行され、これにより、フィードフォワード操作量Ｉffが算出される。

補足すると、式（４）の演算に使用する各係数B1，B2，B3，B4の値は、あらかじめ、式（４）の左辺の値（実測値）と右辺の値（演算値）との差の２乗値を最小化するような同定アルゴリズムによって実験的に同定され、図示しないメモリに記憶保持される。また、式（４）の右辺のいずれかの項（例えば、第４項）を省略したモデル式によって、フィードフォワード操作量Iffを決定するようにしてもよい。

以上が、右側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｒの処理の詳細である。左側フィードフォワード操作量決定手段６５Ｌの処理も同様である。

図６を参照して、以上のように、電動モータ１５Ｒの電流の操作量Ｉfb_R，Ｉff_Rと、電動モータ１５Ｌの電流の操作量Ｉfb_L，Ｉff_Lとを算出した後、演算処理部５１は、加算処理手段６６Ｒにより、操作量Ｉfb_R，Ｉff_Rを加算することにより、電動モータ２７Ｒの指示電流値Icmd_Rを決定する。また、演算処理部５１は、加算処理手段６６Ｌにより、操作量Ｉfb_L，Ｉff_Lを加算することにより、電動モータ１５Ｌの指示電流値Icmd_Lを決定する。そして、演算処理部５１は、これらの指示電流値Icmd_R，Icmd_Lをそれぞれ各電動モータ１５Ｒ，１５Ｌに対応するドライバ回路５２Ｒ，５２Ｌに出力する。このとき、各ドライバ回路５２は、与えられた指示電流値Icmdに従って各電動モータ１５に通電する。

以上説明した演算処理部５１の制御処理が、所定の制御処理周期で実行される。これにより、各脚リンク３の総持上げ力負担分の計測値Fankleが、該脚リンク３に対応する制御目標値Fcmdに一致するように（収束するように）、各電動モータ１５の出力トルク、ひいては、各脚リンク３の第３関節８に付与する駆動トルクがフィードバック制御されることとなる。その結果、着座部１から利用者Ｐに（利用者Ｐの体重の一部を支え得る大きさの並進力）が作用し、利用者Ｐの脚の負担が軽減されることとなる。

この場合、本実施形態では、利用者Ｐの各脚の踏力そのものを計測する力センサを備えないものの、複数の接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから成る接地センサ群２２を各足平装着部２に備える。そして、この接地センサ群２２の出力から、前記した如く、右分配比および左分配比を決定することによって、両脚リンク３のそれぞれに床側から作用させる支持力の目標値である制御目標値Fcmd_R，Fcmd_Lの相互の割合いを利用者Ｐの両脚のそれぞれの実際の踏力の相互の割合いに概ね合致させることができる。ひいては、両脚リンク３のそれぞれに床側から実際に作用する支持力の相互の割合いも、利用者Ｐの両脚のそれぞれの実際の踏力の相互の割合いに概ね合致することとなる。従って、力センサに比して安価な接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを使用しつつ、両脚リンク３のそれぞれに床側から実際に作用する支持力の相互の割合を、利用者Ｐがその脚の運動を円滑に行い得る割合いに制御しつつ、利用者Ｐに着座部１から目標とする持上げ力を作用させることができる。また、接地センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの出力は２値出力であるので、前記総個数Nall_R，Nall_Lの値の瞬時的な変動を生じにくい。このため、前記参照データNft_R，Nft_Lの値、ひいては、右分配比および左分配比の瞬時的な変動を抑制することができる。ひいては、利用者Ｐに不快感を及ぼすのを防止できる。

また、各接地センサ群２２毎の前記総個数Nallが、“０”以外の値から“０”に変化した場合、すなわち、該接地センサ群２２を備えた足平装着部２が離床した場合には、参照データNftの値が速やかに“０”に変化する。このため、該足平装着部２側の脚リンク３の分配比、ひいては、制御目標値Fcmdも速やかに“０”となる。この結果、利用者Ｐが一方の脚を持上げようとしている時に、該脚と同じ側の脚リンク３の第３関節８に伸展方向の駆動トルクが付与されて、足平装着部２が離床し難くなるような事態が発生するのを防止することができる。従って、足平装着部２の離床をスムーズに行うことができる。

次に、本実施形態の変形態様をいくつか説明する。

前記実施形態では、各接地検知手段２２で接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nallそのものを、本発明における第１データとして生成するようにしたが、例えば、Nallに所定のゲインを乗じた値、あるいは、所定のオフセット値を加えた値を第１データとして生成するようにしてもよい。また、参照データNftは、第１データの値に所定のゲインを乗じてなる値に追従させるようにしてもよい。

ここで、例えば、右側接地検知手段２２Ｒおよび左側接地検知手段２２Ｌのそれぞれについての上記総個数Nall_R，Nall_Lに、総持ち上げ力の目標値／（Nall_R＋Nall_L）をゲインとして乗じてなる値を第１データとして生成するようにしてもよい。この場合には、各接地検知手段２２毎の第１データにフィルタリング処理を施すことによって得られる参照データは、右分配比と左分配比とを規定するものとなると同時に、左右の各脚リンク３Ｒ，３Ｌに作用させる支持力の目標値である制御目標値Fcmd_R，Fcmd_Lを示すものとなる。

また、各接地検知手段２２で接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nallの増加・減少に伴い、非接地状態出力を発生している接地センサの総個数が減少・増加するので、非接地状態出力を発生している接地センサの総個数、あるいは、これに所定のゲインを乗じた値、あるいは、所定のオフセット値を加えた値を第１データとして生成するようにしてもよい。なお、例えば、各接地検知手段２２で非接地状態出力を発生している接地センサの総個数を第１データとして生成すると共に、この第１データに応答遅れを伴って値が追従する第２データを参照データとして生成するようにした場合には、前記右分配比と左分配比との大小関係は、右側の接地検知手段２２Ｒに関する参照データの値と左側の接地検知手段２２Ｌに関する参照データの値との大小関係と逆になるように、該右分配比および左分配比を決定する必要がある。例えば、この場合における右側の接地検知手段２２Ｒに関する参照データの値をNft_R’、左側の接地検知手段２２Ｌに関する参照データの値をNft_L’、各接地検知手段２２の接地センサの総個数をＮとしたとき、右分配比および左分配比は、右分配比＋左分配比＝１で、且つ、右分配比／左分配比＝（Ｎ−Nft_R’）／（Ｎ−Nft_L’）となるように決定すればよい。

また、前記実施形態では、第１データと参照データNftとをソフトウェア処理によって生成するようにしたが、論理演算回路やフィルタ回路を含むハード回路によって、参照データNftを生成するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、各接地検知手段２２において、前記総個数Nallが“０”になった場合に、第２フィルタリング処理によって、参照データNftを生成するようにしたが、前記総個数Nallが“０”になった場合に、第２フィルタリング処理を省略し、Nallの値（またはこれに所定のゲインを乗じた値）を、そのままNftの値として生成するようにしてもよい。この場合、例えば、図９のＳ１０４では、Nall_Rの値をNft_Rの値として設定し、Ｓ１０８では、Nall_Lの値をNft_Lの値として設定すればよい。このようにすることにより、前記第４発明の実施形態が構築されることとなる。

また、各接地検知手段２２の接地センサの個数は、３個でなくてもよく、例えばより多くの接地センサを備えるようにしてもよい。そして、各接地検知手段の接地センサの個数をより多くした場合には、例えば、各接地検知手段毎に、接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nallをそのまま、参照データNftとして使用して、右分配比および左分配比を決定するようにしてもよい。これは、各接地検知手段の接地センサの個数をより多くした場合には、右側の接地検知手段２２に関する総個数Nall_Rと、左側の接地検知手段２２に関する総個数Nall_Lとの相互の割合いがより細かい刻み幅で変化するようになり、該割合、ひいては、右分配比と左分配比との割合いの離散的な変化がより微小になるからである。

また、各接地検知手段２２の接地センサの個数は、３個より少ない個数でもよい。例えば、各接地検知手段２２の接地センサの個数を１個としてもよい。この場合、右分配比と左分配比との割合を連続的に変化させる上では、例えば、各接地検知手段毎に、接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nall（＝１または０）を第１データとして生成し、この第１データにローパス特性のフィルタリング処理を施すことによって、参照データを生成することが好ましい。ただし、例えば、各接地検知手段毎に、接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nall（＝１または０）を、そのまま参照データとして使用して、右分配比および左分配比を決定するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、本発明における第２データ生成処理として、ローパス特性のフィルタリング処理を使用したが、該フィルタリング処理以外の処理によって、第１データの値（またはそれに所定のゲインを乗じてなる値）に応答遅れを伴って追従する第２データ（参照データ）を生成するようにしてもよい。例えば、各接地検知手段毎に、接地状態出力を発生している接地センサの総個数Nallを第１データとして生成した場合において、第１データの値Nallが変化した時に、図１１（ａ）に実線で例示する如く、第２データ（参照データ）Nftの値を、変化後の第１データNallの値（破線で示す）に向かって、あらかじめ定められた一定の変化速度（時間的変化率）で、変化させるようにしてもよい。この場合、上記変化速度は、第１データNallの値の値の増加時には、正の値、第１データNallの値の値の減少時には、負の値である。また、第１データNallの値が、“０”でない値から、“０”に変化した場合の参照データNftの値の変化速度の大きさは、他の場合よりもの大きくなっている。

あるいは、第１データの値Nallが変化した時に、図１１（ｂ）に実線で例示する如く、第２データ（参照データ）Nftの値を、変化後の第１データNallの値（破線で示す）に向かって、曲線的に（Nftの値の変化速度が経時的に変化するような形態で）、変化させるようにしてもよい。図１１（ｂ）の例では、Nftの値の変化速度は、第１データNallの値の値の増加時には、正の値、第１データNallの値の値の減少時には、負の値である。そして、該変化速度の大きさは、第１データNallの値の変化直後は、徐々に増加する。その後、Nftの値が、第１データNallの変化後の値に近づくにつれて、Nftの値の変化速度の大きさが徐々に減少する。また、第１データNallの値が、“０”でない値から、“０”に変化した場合の参照データNftの値の平均的な変化速度の大きさは、他の場合よりもの大きくなっている。

このように、第１データNallの値の変化に応じた参照データNftの値の変化パターンは、種々様々なパターンを採用することができる。

また、前記実施形態の歩行補助装置では備えていないが、各回転アクチュエータ９の負荷を軽減する（必要な最大出力トルクを低減する）ために、歩行補助装置Ａの各脚リンク３の第３関節８を、該脚リンク３の伸展方向に付勢するバネを備えるようにしてもよい。なお、このようなバネを備えた場合には、脚リンク３の伸展方向に付勢する時に、バネによって発生する第３関節８のトルクの分だけ、電動モータ１５から第３関節８に付与すべき駆動トルク、ひいては、電動モータ１５の要求トルクが少なくなる。そして、バネによって発生する第３関節８のトルクは、脚リンク３の膝角度に応じて変化する。このため、フィードフォワード操作量決定手段６５の処理では、前記式（４）の右辺に、各脚リンク３の膝角度θ1に比例する項、すなわち、脚リンク３の伸展方向の駆動トルクを発生する電動モータ１５の電流を、バネによって発生する第３関節８のトルクの大きさに相当する電流分だけ減少させる項を追加した式によって、フィードフォワード操作量Iffを決定するようにしてもよい。

また、各脚リンク３の第３関節８を駆動するアクチュエータは回転アクチュエータに限らず、直動型のアクチュエータ（例えば、大腿フレーム５および下腿フレーム７の一方に、ピストンロッドを枢着し、他方にシリンダチューブを枢着した流体圧シリンダなど）によって構成してもよい。

また、例えば、歩行補助装置Ａの利用形態が、利用者Ａの脚を比較的ゆっくり動かす場合に限られるような場合には、各フィードフォワード操作量決定手段６５を省略し、各電動モータ１５の指示電流値Icmdを、制御目標値Fcmdと総持ち上げ力負担分の計測値Fankleとの偏差ΔＦに応じてＰＩＤ則などのフィードバック制御則により決定するようにしてもよい。

本発明の一実施形態の歩行補助装置の斜視図。 実施形態の歩行補助装置の側面図。 実施形態の歩行補助装置の正面図。 実施形態の歩行補助装置の大腿フレームの切断側面図。 実施形態の歩行補助装置に備えた接地センサの配置構成を示す平面図。 実施形態の歩行補助装置に備えたコントローラのハード構成の概略を示すブロック図。 図６のコントローラの演算処理部の処理機能を示すブロック図。 図７に示す支持力計測処理手段の処理を説明するための図。 図７に示す左右目標負担分決定手段の処理手順を示すフロー図。 図７に示す左右目標負担分決定手段で生成される参照データの値の経時変化の例を示すグラフ。 図１１（ａ），（ｂ）は、それぞれ、左右目標負担分決定手段で生成される参照データの値の経時変化の他の例を示すグラフ。

符号の説明

Ａ…歩行補助装置、Ｐ…利用者、１…着座部（持上げ力伝達部）、２…足平装着部、３…脚リンク、４…第１関節、５…大腿フレーム、６…第２関節、７…下腿フレーム、８…第３関節、９…アクチュエータ、２１…コントローラ（制御装置）、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…接地センサ、２２…接地センサ群（接地検知手段）、Ｓ１０１〜Ｓ１０８…参照データ生成手段、Ｓ１０１，Ｓ１０５…第１データ生成手段、Ｓ１０２，Ｓ１０６…判断手段、Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０８…第２データ生成手段、Ｓ１０９…目標割合決定手段。

Claims (4)

1. 利用者の体幹部に上向きの持上げ力を作用させ得るように該体幹部に接触される持上げ力伝達部と、利用者の各脚の足平に装着される左右一対の足平装着部と、各足平装着部を前記持上げ力伝達部にそれぞれ連結する左右一対の脚リンクとを備え、各脚リンクが、前記持上げ力伝達部から第１関節を介して延設された大腿フレームと、各足平装着部から第２関節を介して延設された下腿フレームと、該大腿フレームと下腿フレームとを屈伸自在に連結する第３関節とから構成され、さらに、各脚リンクの第３関節を駆動するアクチュエータを備えた歩行補助装置の制御装置であって、
   両脚リンクのそれぞれに床側から作用させる支持力の相互の目標割合を逐次決定する目標割合決定手段を有し、前記持上げ力伝達部から利用者の体幹部に目標とする持上げ力を作用させつつ、両脚リンクのそれぞれに床側から実際に作用する支持力の相互の割合いが、目標割合決定手段により決定された目標割合になるように前記アクチュエータの駆動力を制御する制御装置において、
   前記利用者の各脚の足平の底面の１つ以上の個所に対向するようにして各足平装着部に配置され、その各配置箇所の直下で該足平装着部が接地しているか否かに応じた２値出力である接地状態出力および非接地状態出力を択一的に発生する１つ以上の接地センサから成る接地検知手段と、
   各接地検知手段の接地センサの出力に基づいて、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化に応じて値が増減する参照データを各接地検知手段毎に逐次生成する参照データ生成手段とを備え、
   前記参照データ生成手段は、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記参照データの値が増加、減少し、又は、該総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記参照データの値が減少、増加するように、各接地検知手段毎の前記参照データを生成し、
   前記目標割合決定手段は、該参照データ生成手段で生成された両接地検知手段の一方に対応する参照データの値と、他方に対応する参照データの値との相互の割合いに応じて前記目標割合を決定する手段であることを特徴とする歩行補助装置の制御装置。
2. 請求項１記載の歩行補助装置の制御装置において、
   前記参照データ生成手段は、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化に応じて値が離散的に増減する第１データを各接地検知手段毎に逐次生成する第１データ生成手段と、
   該第１データ生成手段により生成された各接地検知手段毎の第１データから、該第１データの値または該第１データの値に所定のゲインを乗じてなる値に対して応答遅れを伴って追従するように値が連続的に変化する第２データを生成する処理である第２データ生成処理を実行し、該第２データ生成処理により生成された第２データを前記参照データとして得る第２データ生成手段とから構成され、
   前記第１データ生成手段は、各接地検知手段で接地状態出力を発生している接地センサの総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記第１データの値が離散的に増加、減少し、又は、該総個数の増加及び減少に伴い、それぞれ該接地検知手段に対応する前記第１データの値が離散的に減少、増加するように、各接地検知手段毎の前記第１データを生成することを特徴とする歩行補助装置の制御装置。
3. 請求項２記載の歩行補助装置の制御装置において、
   前記各接地検知手段毎に、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数が“０”であるか否かを逐次判断する判断手段を備え、
   前記第２データ生成手段が実行する第２データ生成処理は、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化によって前記判断手段の判断結果が否定的から肯定的に変化した場合には、該総個数の変化後の前記判断手段の判断結果が否定的である場合よりも、前記第１データの値の変化に対する第２データの値の変化の応答速度を速める処理であることを特徴とする歩行補助装置の制御装置。
4. 請求項２記載の歩行補助装置の制御装置において、
   前記各接地検知手段毎に、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数が“０”であるか否かを逐次判断する判断手段を備え、
   前記第２データ生成手段は、前記接地状態出力を発生している接地センサの総個数の変化によって前記判断手段の判断結果が否定的から肯定的に変化した場合には、前記第２データ生成処理の実行を省略し、該第１データの値または該第１データの値に前記所定のゲインを乗じてなる値を前記第２データとして生成することを特徴とする歩行補助装置の制御装置。

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