JP6174864B2 - 歩行状態推定装置および歩行状態推定方法 - Google Patents
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Description
図1に示されている本発明の一実施形態としての歩行状態推定装置1は、被験者である人間の歩行状態を推定するように構成されている。被験者である人間の左右の脚体の一方または両方が義肢である場合、または被験者が二足歩行ロボットである場合等、着床および離床を伴って一対の脚体を運動させることができるあらゆるエージェントについても、本発明の歩行状態推定方法が適用されうる。脚体等の左右を区別するために符号「L」および「R」を用いるが、左右を区別する必要がない場合や左右成分を有するベクトルを表現する場合には当該符号を省略する。
前記構成の歩行状態推定装置1の機能として、本発明の一実施形態としての歩行状態推定方法について説明する。
前記機能を発揮する歩行状態推定装置1によれば、被験者Pの一対の脚体のうち、立脚状態にあると推定される一方の脚体、すなわち、被験者Pが胴体の位置および姿勢を変化させる際に支えにしている蓋然性が高い脚体の下端部に基準点Q(m)が定義される(表2および図4参照)。よって、基準点Q(m)が交替した場合、当該交替前の前回基準点の位置Q(m−1)を基準として、当該交替後の今回基準点の定義時点における胴体および一方の脚体の姿勢に応じて今回基準点の位置Q(m)が高精度で推定されうる(図5参照)。
一対の脚体および胴体に加えて、少なくとも頭部または腕部などにも傾斜センサS2が設けられ、当該傾斜センサS2の出力信号に基づき、頭部または腕部などに対して固定されて定義されている指定点の位置P(k(m))およびその時間変化態様が被験者の歩行状態として推定されてもよい。
Claims (6)
- 被験者の一対の脚体のそれぞれについて、下端部が床面に接触している立脚状態と下端部が床面から離反している遊脚状態とを推定し、前記一対の脚体のうち一方の脚体が立脚状態であると推定されたことを要件として、当該一方の脚体の下端部に位置するように基準点を定義するように構成されている第1演算処理要素と、
前記被験者の胴体および前記一対の脚体の姿勢を測定するように構成されている第2演算処理要素と、
前記第1演算処理要素により前記一対の脚体のうち前回基準点が下端部に位置するように定義された一の脚体とは異なる他の脚体の下端部に位置するように今回基準点が定義された場合、前記前回基準点の位置の世界座標系または初期身体座標系におけるベクトルまたは座標値と、前記今回基準点の定義時点において前記第2演算処理要素により測定された前記被験者の胴体および前記一対の脚体のそれぞれの姿勢とに基づき、前記今回基準点の位置の世界座標系または初期身体座標系におけるベクトルまたは座標値を推定し、かつ、前記今回基準点の位置と、前記今回基準点の定義時点以降に前記第2演算処理要素により測定された、前記胴体および前記今回基準点が下端部に位置するように定義されている一方の脚体のそれぞれの姿勢に基づき、前記胴体に対して固定されて定義されている指定点の位置を推定するように構成されている第3演算処理要素と、を備えていることを特徴とする歩行状態推定装置。 - 請求項1記載の歩行状態推定装置において、
前記第3演算処理要素が、前記第1演算処理要素により前記一対の脚体がともに立脚状態であると推定された場合、前記第2演算処理要素により測定された前記被験者の胴体および前記一対の脚体の姿勢とに基づき、前記一対の脚体のそれぞれの下端部の高低差を推定し、当該高低差に基づいて前記床面の形状を推定する、あるいは、当該高低差に基づいて前記今回基準点の位置を補正するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。 - 請求項2記載の歩行状態推定装置において、
前記第3演算処理要素が、前記高低差が閾値以下であるか否かを判定し、当該判定結果が肯定的である場合、前記床面が水平面であるという推定結果を出力するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。 - 請求項3記載の歩行状態推定装置において、
前記第3演算処理要素が、前記高低差の複数回にわたる推定結果から得られる前記高低差の出現頻度分布に基づいて設定した前記閾値を用いて、あるいは、前記第2演算処理要素による測定誤差に基づいてあらかじめ設定されている前記閾値を用いて、前記高低差が前記閾値以下であるか否かを判定するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。 - 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の歩行状態推定装置において、
前記第1演算処理要素が、前記一対の脚体のうち前記前回基準点が下端部に定義されていた一方の脚体が立脚状態から遊脚状態に遷移したと推定した場合、他方の脚体が立脚状態であると推定するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。 - 被験者の一対の脚体のそれぞれについて、下端部が床面に接触している立脚状態と下端部が床面から離反している遊脚状態とを推定し、前記一対の脚体のうち一方の脚体が立脚状態であると推定されたことを要件として、当該一方の脚体の下端部に位置するように基準点を定義するように構成されている第1演算処理過程と、
前記被験者の胴体および前記一対の脚体の姿勢を測定するように構成されている第2演算処理過程と、
前記第1演算処理過程において前記一対の脚体のうち前回基準点が下端部に位置するように定義された一の脚体とは異なる他の脚体の下端部に位置するように今回基準点が定義された場合、前記前回基準点の位置の世界座標系または初期身体座標系におけるベクトルまたは座標値と、前記今回基準点の定義時点において前記第2演算処理過程において測定された前記被験者の胴体および前記一対の脚体のそれぞれの姿勢とに基づき、前記今回基準点の位置の世界座標系または初期身体座標系におけるベクトルまたは座標値を推定し、かつ、前記今回基準点の位置と、前記今回基準点の定義時点以降に前記第2演算処理過程において測定された、前記胴体および前記今回基準点が下端部に位置するように定義されている一方の脚体のそれぞれの姿勢に基づき、前記胴体に対して固定されて定義されている指定点の位置を推定するように構成されている第3演算処理過程と、を含むことを特徴とする歩行状態推定方法。
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