JP6306898B2 - 歩行補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、人間の歩行動作を補助する歩行補助装置に関する。

人間の脚部に装着されて、歩行時の脚の屈曲方向と伸展方向の動きを補助する歩行補助装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載された歩行補助装置においては、基準歩行（１歩行周期における必要関節モーメントの最大値が最小となる歩き方）で歩行補助装置の利用者（歩行補助対象者）が負担する関節モーメントの最大値を基準関節モーメント最大値ｚとする。そして、歩行パターンが基準歩行から変わることで、必要な関節モーメントの最大値が変化しても、利用者が負担する関節モーメントが基準関節モーメント最大値ｚと等しくなるように、アシスト率を設定している。

特許文献２に記載された歩行補助装置においては、歩行補助装置の利用者の歩幅Ｓから遊脚軌道（特に、最大揺動角Ag_maxと遊脚時間Tswing）を決定し、遊脚軌道に基づいてアシストトルクの発生パターンを設定している。遊脚軌道は下腿リンクの目標揺動角の時系列データを意味し、予め定められた初期角度Ag_sから単調増加し、最大揺動角Ag_maxに達した後に単調減少して終端角度Ag_eまで、遊脚時間Tswingをかけて変化する曲線を描くものとなっている。

特開２０１３−０４８７０１号公報 特開２０１２−２１３５５４号公報

特許文献１，２に記載された歩行補助装置のように、利用者が歩行する際の関節モーメント又は歩幅に基づいて、アシストトルクの発生パターンを設定した場合、特に歩行補助装置の習熟度が低い利用者に対して、最適なアシストトルクの発生パターンを設定することが難しい場合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、習熟度が低い利用者に対しても適切なアシストトルクの発生パターンを設定することができる歩行補助装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の歩行補助装置は、
歩行補助対象者の脚部に装着される装具と、
前記装具を介して前記歩行補助対象者の脚部の屈曲及び伸展をアシストするトルクを発生するアクチュエータと、
前記歩行補助対象者の股関節角度を検出する股関節角度検出部と、
前記歩行補助対象者が歩行しているときの前記股関節角度検出部の検出角度に基づいて、前記歩行補助対象者の歩行時の股関節角度の推移を示す歩行パターンを認識する歩行パターン認識部と、
前記歩行パターンに基づいて、前記歩行補助対象者の将来の歩行時の股関節角度の屈曲方向の最大角度である予想最大屈曲角度、及び伸展方向の最大角度である予想最大伸展角度を求める歩行パターン予想部と、
前記歩行補助対象者が脚を後方に蹴り出す伸展工程においては、股関節の検出角度が前記予想最大伸展角度よりも小さい伸展側切替角度になるまで、脚の伸展をアシストする伸展トルクが発生して、該検出角度が該伸展側切替角度を超えてからは脚の屈曲をアシストする屈曲トルクが発生し、前記歩行補助対象者が脚を前方に振り出す屈曲工程においては、股関節の検出角度が前記予想最大屈曲角度よりも小さい屈曲側切替角度になるまで前記屈曲トルクが発生して、該検出角度が該屈曲側切替角度を超えてからは前記伸展トルクが発生するように、前記アクチュエータによるトルクの発生パターンを設定するトルク発生パターン設定部と
前記トルク発生パターン設定部により設定されたトルクの発生パターンに従って、前記アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御部と
を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記歩行パターン認識部により、前記歩行補助対象者の歩行時の股関節角度の推移を示す歩行パターンが認識され、この歩行パターンに基づいて、前記歩行パターン予想部により将来の歩行時の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度が求められる。

そして、前記トルク発生パターン設定部は、伸展工程においては、股関節の検出角度が前記最大伸展角度よりも手前の前記伸展側切替角度になった時点で、伸展トルクから屈曲トルクに切替わり、屈曲工程においては、股関節の検出角度が前記最大屈曲角度よりも手前の前記屈曲側切替角度になった時点で、屈曲トルクから伸展トルクに切替わるように、前記アクチュエータによるトルクの発生パターンを設定する。

このように、前記歩行補助対象者の股関節が前記予想最大伸展角度及び前記予想屈曲側に達する前に、前記アクチュエータにより生じさせるトルクの方向を早めに切替えることによって、歩行補助装置に対する習熟度が低い歩行補助対象者に対しても、適切なアシストトルクを発生させることができる。

また、前記屈曲側切替角度は、前記予想最大屈曲角度よりも第１オフセット値分小さい角度であり、
前記伸展側切替角度は、前記予想最大伸展角度よりも第２オフセット値分小さい角度であり、
前記トルク発生パターン設定部は、前記第１オフセット値の指示データが入力されたときに、前記予想最大屈曲角度から前記第１オフセット値を減じて前記屈曲側切替角度を算出し、前記第２オフセット値の指示データが入力されたときに、前記予想最大伸展角度から及び前記第２オフセット値を減じて前記伸展側切替角度を算出することを特徴とする。

この構成によれば、前記第１オフセット値及び前記第２オフセット値の入力により、前記屈曲側角度及び前記伸展側角度を容易に調整して、前記歩行補助対象者に対してより適切なトルクの発生パターンを設定することができる。

また、前記股関節角度検出部は、前記歩行補助対象者の左右の脚の股関節角度を検出し、
前記歩行パターン認識部は、前記歩行パターンとして左右の脚のうちの一方の脚の歩行パターンを認識し、
前記歩行パターン予想部は、前記一方の脚の歩行パターンに基づいて、他方の脚の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度を求め、
前記トルク発生パターン設定部は、前記歩行パターン予想部により求められた他方の脚の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度に基づいて、他方の脚についての前記アクチュエータのトルクの発生パターンを設定することを特徴とする。

この構成によれば、例えば、前記歩行補助対象者が左右の脚の一方は健常であって、他方の脚についてのみ歩行補助が必要である場合に、前記歩行パターン予想部により、健常な一方の脚の歩行パターンに基づいて補助が必要な他方の脚の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度を求め、前記トルク発生パターン設定部により、前記歩行パターン予想部により求められた他方の脚の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度に基づいて、他方の脚について前記アクチュエータに発生させるトルクの出力パターンを設定することによって、左右の脚のバランスがとれた適切なトルクの発生パターンを設定することができる。

本発明の歩行補助装置の構成説明図。。 歩行補助装置の制御装置の構成説明図。 歩行補助装置の制御処理のフローチャート。 最大屈曲角度及び最大伸展角度と、屈曲側切替角度及び伸展側切替角度の説明図。 伸展トルク及び屈曲トルクの発生タイミングの説明図。 歩行パターンの生成処理の説明図。 トルク発生パターンの算出フローチャート。

本発明の一実施形態を図１〜図７を参照して説明する。以下の説明では、脚体等の左右を区別するために符号「Ｌ」（左側）及び「Ｒ」（右側）を用いるが、左右を区別しない場合にはこれらの符号を省略する。また、歩行補助装置の装着者の上体に対する大腿の屈曲運動（前方運動）と伸展運動（後方運動）を区別するために符号「＋」（前方）及び「−」（後方）を用いる。

図１を参照して、本実施形態の歩行補助装置１０は、第１装具１１と、左右一対の第２装具１２と、左右一対のアクチュエータ１４と、バッテリ１６と、制御装置２０と、股関節角度センサ１７（本発明の股関節角度検出部に相当する）とを備えている。

第１装具１１は、歩行補助対象者（利用者）の上体又は腰部に巻きつけて装着される。第１装具１１の少なくとも利用者の背中に当接する箇所は、軽量合金、硬質樹脂、カーボンファイバ等の剛性素材により構成され、その他の部分は繊維等の柔軟性素材により構成されている。

第２装具１２は、繊維等の柔軟性素材により構成され、利用者の脚部の大腿に巻きつけて装着される。第２装具１２は、左右両方ではなく左右のいずれかのみに装着されてもよい。

アクチュエータ１４は電動モータを用いて構成され、必要に応じて減速機又はコンプライアンス機構の一方又は双方が備えられる。アクチュエータ１４は、第１装具１１が利用者の上体に取り付けられたときに、上体の左右両側に配置されるように第１装具１１と連結されている。アクチュエータ１４は、軽量合金、硬質樹脂、カーボンファイバ等の剛性素材により形成されている連結部材１５を介して大腿に装着される第２装具１２に連結される。

この構成により、アクチュエータ１４が動作することで、上体に対する各大腿の相対運動が補助されるように、上体及び各大腿に力が作用する。上体に対する各大腿の相対運動には、離床している脚体の大腿に対する前後運動と、着床している脚体の大腿に対する前後運動とが含まれる。

また、アクチュエータ１４には、アクチュエータ１４の通電量を検出する電流センサ１８（図２参照）が設けられている。

バッテリ１６は、制御装置２０と共に第１装具１１の背後部に取り付けられたケース１３内に収容されており、アクチュエータ１４及び制御装置２０等に対して電力を供給する。なお、バッテリ１６及び制御装置２０の配置箇所は適宜変更されてもよい。

股関節角度センサ１７は、装着者の腰部の左右両側に配置されるロータリーエンコーダにより構成され、股関節角度に応じた検出信号を出力する。股関節角度は、大腿が装着者の基本前額面の前方にある場合は正値になり、大腿が基本前額面の後方にある場合には負値になるように定義される。

図２を参照して、制御装置２０は、コンピュータ（ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェース回路等により構成される）等により構成された電子ユニットであり、メモリ２６に保持された歩行補助装置１０用の制御プログラムをＣＰＵで実行することによって、センサ情報取得部２１、電流値取得部２２、歩行パターン認識部２３、歩行パターン予想部２５、トルク発生パターン設定部２７、トルク値設定部２８、及びアクチュエータ制御部２９として機能する。

センサ情報取得部２１は、股関節角度センサ１７による角度検出信号から、股関節角度（検出角度）の情報を取得する。電流値取得部２２は、電流センサ１８による電流検出信号から、アクチュエータ１４の通電量の情報を取得する。

歩行パターン認識部２３は、センサ情報取得部２１及び電流値取得部２２により取得された情報に基づいて、利用者の歩行時の股関節の推移を示す歩行パターンを認識する。

歩行パターン予想部２５は、歩行パターン認識部２３により認識された前回以前の歩行周期での歩行パターンに基づいて、今回の歩行パターンを予想する。トルク発生パターン設定部２７は、歩行パターン予想部２５により予想された今回の歩行パターン及びセンサ情報取得部２１により取得された股関節角度の情報等に基づいて、アクチュエータ１４により生じさせるトルクの発生パターンを設定する。

トルク値設定部２８は、トルク発生パターンに基づいてアクチュエータ１４のトルク指令値を設定する。アクチュエータ制御部２９は、トルク値設定部２８により設定されたトルク指令値に応じたトルクが発生されるように、アクチュエータ１４の作動を制御する。

また、制御装置２０には、オフセット値入力部１９から、後述する予想最大屈曲角度及び予想最大伸展角度のオフセット値を入力される。オフセット値入力部１９としては、制御装置２０に接続されたスイッチや、制御装置２０と着脱自在に接続される端末装置を採用するができる。

次に、図３に示したフローチャートに従って、制御装置２０による一連の処理について説明する。図３のＳＴＥＰ１は歩行パターン認識部２３及び歩行パターン予想部２５による処理である。歩行パターン予想部２５は、図４〜６を参照して後述するように、歩行パターン認識部２３により認識される股関節角度の直近の所定時間の移動平均値（ＡＶＥＡＮＧ）に基づいて、次回（将来）の歩行周期における、伸展方向の最大角度の予想値である予想最大伸展角度（ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧ）、屈曲方向の最大角度の予想値である予想最大屈曲角度（ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧ）、及び屈曲トルクを発生させる角度範囲である屈曲トルク発生角度（ＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴＴＲＱ）を設定する。

続くＳＴＥＰ２はトルク発生パターン設定部２７による処理である。トルク発生パターン設定部２７は、図７を参照して後述するように、歩行パターンの算出結果に基づいて、次回の歩行周期における、発生トルク（ＡＣＴ＿ＴＲＱ）に応じたトルク発生パターンを設定する。

次のＳＴＥＰ３は、トルク値設定部２８による処理である。トルク値設定部２８は、ＳＴＥＰ３で今回の制御サイクルにおける装着者の歩行パターンが、ＳＴＥＰ１で予想された今回の歩行パターンに対して急変したか否かを判断する。ここで、トルク値設定部２８は、例えば以下の(1)〜(3)に示した状況を認識したときに、歩行パターンが急変したと判断する。
(1) 股関節の最大屈曲角度又は最大伸展角度が、過去の平均値に比べて急に増加、又は減少した場合。
(2) 歩行周期が急に長く、又は短くなった場合。
(3) 両方の脚が同時に屈曲状態になった場合。

ＳＴＥＰ３で歩行パターンが急変したと判断されたときはＳＴＥＰ１０に分岐する。ＳＴＥＰ１０はトルク値設定部２８とアクチュエータ制御部２９による処理である。、トルク値設定部２８は、アクチュエータ１４により発生させるアシストトルクを減少させるか又はアシストトルクの発生を停止させるように、トルクの指示値を設定する。

そして、アクチュエータ制御部２９は、トルク値設定部２８により設定されたトルクの指示値に応じたトルクがアクチュエータ１４から発生するように、アクチュエータ１４に供給する電力を制御する。

一方、ＳＴＥＰ３で歩行パターンが急変したと判断されなかったときにはＳＴＥＰ４に進む。ＳＴＥＰ４はトルク値設定部２８とアクチュエータ制御部２９による処理である。トルク値設定部２８は、ＳＴＥＰ２で算出されたトルク発生パターンに従って、アクチュエータ１４により発生させるトルクの指示値を設定する。

そして、アクチュエータ制御部２９は、トルク値設定部２８により設定されたトルクの指示値に応じたトルクがアクチュエータ１４から発生するように、アクチュエータ１４に供給する電力を制御する。

次に、図４〜図６を参照して、歩行パターン認識部２３及び歩行パターン予想部２５による歩行パターン（今回の歩行周期で使用する歩行パターン）の算出処理について説明する。

図４は縦軸を股関節角度（ＡＮＧ）に設定し横軸を時間（ｔ）に設定して、装着者が歩行しているときの股関節角度の変化を示したものである。図４において、ｔ12〜ｔ16が今回の歩行周期であり、ｔ0〜ｔ4が３回前の歩行周期、ｔ4〜ｔ8が２回前の歩行周期、ｔ8〜ｔ12が１回前の歩行周期である。

歩行パターン認識部２３は、過去３回の歩行周期における歩行パターンから、各歩行周期における最大屈曲角度を求める。そして、歩行パターン予想部２５は、以下の式（１）により、過去３回の歩行周期における最大屈曲角度の平均値を、今回の歩行周期ｔ12〜ｔ19における屈曲角度の最大値の予想値である予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧとして算出する。

但し、ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧ：今回の歩行周期における予想最大屈曲角度、ＦＬＥ＿ＭＡＸＡＮＧ（ｎ）：前回の歩行周期における最大屈曲角度、ＦＬＥ＿ＭＡＸＡＮＧ（ｎ−１）：２回前の歩行周期における最大屈曲角度、ＦＬＥ＿ＭＡＸＡＮＧ（ｎ−２）：３回前の歩行周期における最大屈曲角度。

同様に、歩行パターン認識部２３は、過去３回の歩行周期における歩行パターンから、各歩行周期における最大伸展角度を求める。そして、歩行パターン予想部２５は、以下の式（２）により、過去３回の歩行周期における最大伸展角度の平均値伸展角度の最大値の平均値を、今回の歩行周期における伸展角度の最大値の予想値である予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧとして算出する。

但し、ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧ：今回の歩行周期における予想最大屈曲角度、ＥＸＴ＿ＭＡＸＡＮＧ（ｎ）：前回の歩行周期における最大屈曲角度、ＥＸＴ＿ＭＡＸＡＮＧ（ｎ−１）：２回前の歩行周期における最大屈曲角度、ＥＸＴ＿ＭＡＸＡＮＧ（ｎ−２）：３回前の歩行周期における最大屈曲角度。

そして、歩行パターン予想部２５は、予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧ及び予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧに対して、オフセット値入力部１９からオフセット値ＦＬＥＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴ（本発明の第１オフセット値に相当する）とＥＸＴＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴ（本発明の第２オフセット値に相当する）の指示データを入力する。なお、オフセット値は、複数の装着者（被験者）の歩行パターンの解析結果等に基づいて設定される（例えば、５度前後）。

歩行パターン予想部２５は、屈曲側トルク発生時には、予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧからオフセット値ＦＬＥＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴを減算した角度（屈曲側切替角度）から、伸展側トルクが発生するようにし、また、伸展側トルク発生時には、予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧからオフセット値ＥＸＴＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴを減算した角度（伸展側切替角度）から、屈曲側トルクが発生するようにした歩行パターンＴｒｐを生成する。

このように歩行パターンを算出することによって、図５に示したように、利用者に対して適切なアシストトルクを提供することが可能となる。図５は、利用者が脚を浮かせて前方に振り出す屈曲工程、及び利用者が脚を接地して後方に蹴り出す伸展工程における屈曲トルクの発生範囲と伸展トルクの発生範囲を示したものである。

図５において、屈曲トルクの発生範囲は、予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧから、予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧからオフセット値ＦＬＥＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴを減じた屈曲側切替角度ＦＬＥ＿ＣＨＧＡＮＧまでの範囲となっている。

また、伸展トルクの発生範囲は、予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧから、予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧからオフセット値ＥＸＴＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴを減じた伸展側切替角度ＥＸＴ＿ＣＨＧＡＮＧまでの範囲となっている。

このように、屈曲側トルク発生時においては、予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧよりも手前の屈曲側切替角度ＦＬＥ＿ＣＨＧＡＮＧで、屈曲側トルクから伸展側トルクに切替え、また、伸展側トルク発生時においては、予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧよりも手前の伸展側切替角度ＥＸＴ＿ＣＨＧＡＮＧで、伸展側トルクから屈曲側トルクに切替えることによって、利用者に対して適切なアシストトルクの発生パターンを設定することができる。

図６は、歩行パターン算出処理のブロック線図であり、上側が右側（Ｒ側）の脚体に対する歩行パターンの算出部を示し、下側が左側（Ｌ側）の脚体に対する歩行パターンの算出部を示している。

図６のブロック線図には、センサ情報取得部２１により取得された右側の脚体の股関節角度ＲＡＮＧ＿ｓ及び右側の脚体の股関節角度ＬＡＮＧ＿ｓと、電流値取得部２２により取得された右側のアクチュエータ１４Ｒ及び左側のアクチュエータ１４Ｌの通電量から算出されるＲ側発生トルク及びＬ側発生トルクと、トルク発生パターン設定部２７により設定されたトルク発生パターンのデータとが入力されている。

歩行パターン認識部２３は、Ｒ側の処理として、入力された股関節角度ＲＡＮＧ＿ｓをフィルタリング５０Ｒでフィルタリングして、最大屈曲角度算出部５１Ｒにより過去３回分の歩行周期における最大屈曲角度を算出する。また、歩行パターン予想部２５は、最大屈曲角度平均値算出部５２Ｒにより過去３回分の歩行周期における最大屈曲角度の平均値を算出し、予想最大屈曲角度算出部５３Ｒにより、この平均値を今回の歩行周期における予想最大屈曲角度とする。

また、歩行パターン認識部２３は、最大伸展角度算出部５４Ｒにより過去３回分の歩行周期における最大伸展角度を算出する。歩行パターン予想部２５は、最大伸展角度平均値算出部５５Ｒにより過去３回分の歩行周期における最大伸展角度の平均値を算出し、予想最大伸展角度算出部５６Ｒにより、この平均値を今回の歩行周期における予想最大伸展角度を算出する。

そして、歩行パターン予想部２５は、屈曲伸展切替タイミング算出部５７Ｒにより、予想最大屈曲角度及び予想最大伸展角度からオフセット値を減じて、屈曲トルクと伸展トルクを切替えるタイミング（屈曲側切替角度及び伸展側切替角度）を算出し、Ｒ側波形算出部５８Ｒにより、屈曲側切替角度及び伸展側切替角度とＲ側発生トルク及びトルク発生パターンとに基づいて、Ｒ側の歩行パターン（Ｒ側波形）を算出する。

歩行パターン予想部２５は、トルク補正値算出部６０により、Ｒ側及びＬ側の股関節角度と、最大屈曲角度及び最大伸展角度と、最大屈曲角度平均値及び最大伸展角度平均値とに基づいてトルク補正値を算出し、Ｒ側最終波形部５９Ｒにより、Ｒ側波形をトルク補正値により補正して最終的な歩行パターン（Ｒ側最終波形）を算出する。

同様にして、歩行パターン予想部２５はＬ側の処理を行い、Ｌ側最終波形部５９Ｌよって、最終的な歩行パターン（Ｌ側最終波形）を算出する。

次に、図７に示したフローチャートに従って、トルク発生パターン設定部２７によるアクチュエータ１４のトルク発生パターンの設定処理について説明する。

トルク発生パターン設定部２７は、ＳＴＥＰ２０で、所定時間の直近の平均移動角度ＡＶＥＡＮＧが、伸展側切替角度（ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧ−ＥＸＴＴＲＱ−ＥＸＴＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴ）以上になったか否かを判断する。

そして、平均移動角度ＡＶＥＡＮＧが伸展側切替角度以上であるときはＳＴＥＰ２１に進み、平均移動角度ＡＶＥＡＮＧが伸展側切替角度よりも小さいときにはＳＴＥＰ３０に分岐してＡＣＴＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴ（屈曲トルク発生移動角度量）をゼロにして、ＳＴＥＰ２１に進む。

ＳＴＥＰ２１で、トルク発生パターン設定部２７は、ＡＣＴＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴの現在値に、前回のサンプリング時からの股関節角度の増加分（｜ＡＶＥＡＮＧ（ｎ）−ＡＶＥＡＮＧ（ｎ−１）｜）を加算する。

続くＳＴＥＰ２２で、トルク発生パターン設定部２７は、ＡＣＴＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴが、ＭＯＶＡＮＧ＿ＦＬＥＴＲＱ／２（屈曲トルクを発生させる角度範囲ＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴＴＲＱの１／２）以上であるか否かを判断する。

そして、ＡＣＴＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴが、ＭＯＶＡＮＧ＿ＥＸＴＴＲＱ／２以上であるときはＳＴＥＰ２３に進み、以下の式（３）によりＡＣＴ＿ＴＲＱを算出してＳＴＥＰ２４に進む。また、屈曲トルク発生移動角度量ＡＣＴＭＯＶＡＮＧ＿ＦＬＥが、ＭＯＶＡＮＧ＿ＦＬＥＴＲＱ／２よりも小さいときにはＳＴＥＰ４０に分岐し、トルク発生パターン設定部２７は、以下の式（４）によりＡＣＴ＿ＴＲＱを算出してＳＴＥＰ２４に進む。

トルク発生パターン設定部２７は、上記式（３）又は式（４）に算出したＡＣＴ＿ＴＲＱを、予め設定されたＡＣＴ＿ＴＲＱとトルク値の相関マップに適用してトルク値を取得し、トルク発生パターンを設定する。

［変形例１］
以上説明した実施形態では、Ｒ側の脚体の歩行パターンに基づいてＲ側の脚体のトルク発生パターンを設定し、また、Ｌ側の脚体の歩行パターンに基づいてＬ側の脚体のトルク発生パターンを設定したが、Ｒ側の脚体の歩行パターンから、Ｌ側の脚体のトルク発生パターンを設定する、或いはＬ側の脚体の歩行パターンに基づいてＲ側の脚体のトルク発生パターンを設定してもよい。

この構成によれば、例えば利用者がＲ側の脚体（右足）は健常であって、Ｌ側の脚体（左足）のみに歩行補助が必要である場合に、健常な右足の歩行パターンに合わせて左足のトルク発生パターンを設定することにより、左足に対して、左右の足のバランスが取れた適切なトルク発生パターンを設定することができる。

［変形例２］
上記実施形態では、オフセット値入力部１９からオフセット値の指示データを入力して、予想最大屈曲角度ＦＬＥ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧからオフセット値ＦＬＥＴＲＱ＿ＳＲＴ＿ＯＦＦＳＥＴを減じて、屈曲側切替角度ＦＬＥ＿ＣＨＧＡＮＧを算出し、また、予想最大伸展角度ＥＸＴ＿ＴＡＲＭＡＸＡＮＧからオフセット値ＦＬＥＴＲＱ＿ＳＲＴを減じて、伸展側切替角度ＥＸＴ＿ＣＨＧＡＮＧを算出する構成とすることによって、オフセット値の変更により、トルク発生パターンを容易に調節できるようにした。

しかしながら、オフセット値を使用せずに、屈曲側切替角度と伸展側切替角度を固定値とする場合にも、本発明の効果を得ることができる。

１０…歩行補助装置、１１…第１装具、１２…第２装具、１４…アクチュエータ、１５…連結部材、１６…バッテリ、１７…股関節角度センサ（股関節角度検出部）、１８…電流センサ、１９…オフセット値入力部、２０…制御装置、２１…センサ情報取得部、２２…電流値取得部、２３…歩行パターン認識部、２５…歩行パターン予想部、２６…メモリ、２７…トルク発生パターン設定部、２８…トルク値設定部、２９…アクチュエータ制御部。

Claims (3)

1. 歩行補助対象者の脚部に装着される装具と、
   前記装具を介して前記歩行補助対象者の脚部の屈曲及び伸展をアシストするトルクを発生するアクチュエータと、
   前記歩行補助対象者の股関節角度を検出する股関節角度検出部と、
   前記歩行補助対象者が歩行しているときの前記股関節角度検出部の検出角度に基づいて、前記歩行補助対象者の歩行時の股関節角度の推移を示す歩行パターンを認識する歩行パターン認識部と、
   前記歩行パターンに基づいて、前記歩行補助対象者の将来の歩行時の股関節角度の屈曲方向の最大角度である予想最大屈曲角度、及び伸展方向の最大角度である予想最大伸展角度を求める歩行パターン予想部と、
   前記歩行補助対象者が脚を後方に蹴り出す伸展工程においては、股関節の検出角度が前記予想最大伸展角度よりも小さい伸展側切替角度になるまで、脚の伸展をアシストする伸展トルクが発生して、該検出角度が該伸展側切替角度を超えてからは脚の屈曲をアシストする屈曲トルクが発生し、前記歩行補助対象者が脚を前方に振り出す屈曲工程においては、股関節の検出角度が前記予想最大屈曲角度よりも小さい屈曲側切替角度になるまで前記屈曲トルクが発生して、該検出角度が該屈曲側切替角度を超えてからは前記伸展トルクが発生するように、前記アクチュエータによるトルクの発生パターンを設定するトルク発生パターン設定部と
   前記トルク発生パターン設定部により設定されたトルクの発生パターンに従って、前記アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御部と
   を備えたことを特徴とする歩行補助装置。
2. 請求項１に記載の歩行補助装置において、
   前記屈曲側切替角度は、前記予想最大屈曲角度よりも第１オフセット値分小さい角度であり、
   前記伸展側切替角度は、前記予想最大伸展角度よりも第２オフセット値分小さい角度であり、
   前記トルク発生パターン設定部は、前記第１オフセット値の指示データが入力されたときに、前記予想最大屈曲角度から前記第１オフセット値を減じて前記屈曲側切替角度を算出し、前記第２オフセット値の指示データが入力されたときに、前記予想最大伸展角度から及び前記第２オフセット値を減じて前記伸展側切替角度を算出することを特徴とする歩行補助装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の歩行補助装置において、 前記股関節角度検出部は、前記歩行補助対象者の左右の脚の股関節角度を検出し、
   前記歩行パターン認識部は、前記歩行パターンとして左右の脚のうちの一方の脚の歩行パターンを認識し、
   前記歩行パターン予想部は、前記一方の脚の歩行パターンに基づいて、他方の脚の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度を求め、
   前記トルク発生パターン設定部は、前記歩行パターン予想部により求められた他方の脚の前記予想最大屈曲角度及び前記予想最大伸展角度に基づいて、他方の脚についての前記アクチュエータのトルクの発生パターンを設定することを特徴とする歩行補助装置。

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