JP6331994B2 - Walking training device and method of operating walking training device - Google Patents

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Description

本発明は、歩行訓練者が脚部に歩行補助装置を装着し、トレッドミル上で歩行訓練を行う歩行訓練装置、及びその制御方法に関するものである。   The present invention relates to a walking training apparatus in which a walking trainer wears a walking assistance device on a leg and performs walking training on a treadmill, and a control method thereof.

歩行訓練者の脚部の動作を補助すると共に、脚部の動作を検出するセンサを備える歩行補助装置と、センサの情報に基づいてベルト速度を制御するトレッドミルと、を備えた歩行訓練装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。   A walking training apparatus including a walking assist device that includes a sensor that detects the motion of the leg while assisting the motion of the leg of the walking trainer, and a treadmill that controls the belt speed based on information from the sensor. It is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１２−０９５７９３号公報JP 2012-095793 A

上記歩行訓練装置は、停止指示を受けてから歩行補助装置とトレッドミルが停止するタイミングがずれることがある。さらに、仮に歩行補助装置とトレッドミルとが同時に停止したとしても、歩行補助装置が装着された脚部が遊脚状態で停止することも想定される。この場合、歩行訓練者が、歩行補助装置及びトレッドミル停止時にバランスを崩す虞がある。   In the walking training device, the timing at which the walking assistance device and the treadmill stop may be shifted after receiving the stop instruction. Furthermore, even if the walking assistance device and the treadmill are stopped at the same time, it is also assumed that the leg portion to which the walking assistance device is attached stops in the free leg state. In this case, there is a possibility that the gait trainer may lose balance when the walking assist device and the treadmill are stopped.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、トレッドミル停止時に歩行訓練者が安定して静止できる歩行訓練装置、及びその制御方法を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide a walking training apparatus that allows a walking trainer to stably stand still when the treadmill is stopped, and a control method thereof. .

上記目的を達成するための本発明の一態様は、歩行訓練者の脚部に装着され、該脚部の動作を補助する歩行補助装置と、ベルトを移動させ、前記歩行訓練者が該ベルト上を歩行するトレッドミルと、前記歩行補助装置及び前記トレッドミルの動作を制御する制御手段と、を備える歩行訓練装置であって、前記トレッドミルのベルトが所定の停止指示に応じて停止する停止時刻を算出する停止時刻算出手段と、前記歩行補助装置が装着された脚部が立脚状態であるときの立脚時間を算出する立脚時間算出手段と、を備え、前記制御手段は、前記停止時刻算出手段により算出された停止時刻後であり、かつ、前記立脚時間算出手段により算出された立脚時間中に、前記トレッドミル及び前記歩行補助装置を同時に停止させる制御を行なう、ことを特徴とする歩行訓練装置である。
この一態様において、前記立脚時間算出手段は、前記歩行補助装置が装着された脚部が立脚状態であるときの前記立脚時間の候補を複数算出し、前記制御手段は、前記立脚時間算出手段により算出された複数の立脚時間の候補のうち、前記停止時刻算出手段により算出された停止時刻後であり、かつ、最も早い前記立脚時間の候補を選択し、該選択した立脚時間の候補に、前記トレッドミル及び前記歩行補助装置を同時に停止させる制御を行なってもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記停止時刻算出手段により算出された停止時刻後であり、かつ、前記立脚時間算出手段により算出された立脚時間中に停止するように、前記トレッドミルのベルトの減速度を制御してもよい。
この一態様において、前記歩行訓練者の状態を取得する状態取得手段を更に備え、前記立脚時間算出手段は、前記状態取得手段により取得された歩行訓練者の状態に応じて、前記脚部の膝関節部が屈曲状態から伸展状態になったときの遊脚完了状態、及び、前記脚部が膝関節部が伸展状態から屈曲を開始する立脚完了状態、のうちいずれかの状態になるときの前記立脚時間を算出してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、歩行訓練者の脚部に装着され、該脚部の動作を補助する歩行補助装置と、ベルトを移動させ、前記歩行訓練者が該ベルト上を歩行するトレッドミルと、を備える歩行訓練装置の制御方法であって、前記トレッドミルのベルトが所定の停止指示に応じて停止する停止時刻を算出するステップと、前記歩行補助装置が装着された脚部が立脚状態であるときの立脚時間を算出するステップと、前記算出された停止時刻後であり、かつ、前記算出された立脚時間中に、前記トレッドミル及び前記歩行補助装置を同時に停止させる制御を行なうステップと、含むことを特徴とする歩行訓練装置の制御方法であってもよい。 One aspect of the present invention for achieving the above object is to provide a walking assist device that is attached to a leg of a gait trainer and assists the movement of the leg, and a belt that is moved by the gait trainer on the belt. A treadmill for walking, and a walking training device comprising a control means for controlling the operation of the walking assist device and the treadmill, wherein the treadmill belt stops in response to a predetermined stop instruction. Stop time calculation means for calculating the stance time calculation means for calculating the stance time when the leg portion on which the walking assistance device is mounted is in a standing state, and the control means includes the stop time calculation means. Performing control to stop the treadmill and the walking assistance device at the same time during the stance time calculated by the stance time calculation means after the stop time calculated by Is a gait training device according to symptoms.
In this one aspect, the stance time calculating means calculates a plurality of candidates for the stance time when the leg portion to which the walking assist device is attached is in a stance state, and the control means uses the stance time calculating means. Among the plurality of calculated stance time candidates, select the earliest stance time candidate that is after the stop time calculated by the stop time calculating means and select the stance time candidate as the selected stance time candidate. You may perform control which stops a treadmill and the said walking assistance apparatus simultaneously.
In this one aspect, the control means is a belt of the treadmill so as to stop after the stop time calculated by the stop time calculation means and during the stance time calculated by the stance time calculation means. The deceleration may be controlled.
In this aspect, the apparatus further includes a state acquisition unit that acquires the state of the gait trainer, and the stance time calculation unit includes a knee of the leg according to the state of the gait trainer acquired by the state acquisition unit. The free leg completion state when the joint portion changes from the bent state to the extended state, and the leg portion when the knee joint portion enters the standing leg completion state where the knee joint portion starts bending from the extended state. The stance time may be calculated.
One aspect of the present invention for achieving the above object is to provide a walking assist device that is attached to a leg of a gait trainer and assists the movement of the leg, and a belt that is moved by the gait trainer on the belt. A treadmill for walking, a method for controlling a walking training device comprising: a step of calculating a stop time at which the belt of the treadmill stops in response to a predetermined stop instruction; and the walking assist device is mounted A step of calculating a stance time when the leg portion is in a stance state, and after the calculated stop time and during the calculated stance time, the treadmill and the walking assistance device are simultaneously stopped. It may be a control method of a walking training device characterized by including a step of performing control.

本発明によれば、トレッドミル停止時に歩行訓練者が安定して静止できる歩行訓練装置、及びその制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the walk training apparatus which a walk trainer can rest stably at the time of a treadmill stop, and its control method can be provided.

実施形態に係る歩行訓練装置の概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the schematic structure of the walking training device concerning an embodiment. 実施形態に係る歩行補助装置の概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing a schematic structure of a walking auxiliary device concerning an embodiment. 実施形態に係る訓練装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic system configuration | structure of the training apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic system configuration | structure of the control apparatus which concerns on embodiment. 膝関節角度の時系列データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time series data of a knee joint angle. 立脚時間候補でトレッドミルのベルトを停止させる減速度制御を示す図である。It is a figure which shows the deceleration control which stops the belt of a treadmill by a stance time candidate. トレッドミルのベルトの減速開始のタイミングを調整する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of adjusting the timing of the deceleration start of the belt of a treadmill. 実施形態に係る歩行訓練装置の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the walking training apparatus which concerns on embodiment. 立脚状態が完了するときの立脚時間候補を示す図である。It is a figure which shows the standing time candidate when a standing state is completed.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る歩行訓練装置の概略的な構成を示す斜視図である。本実施形態に係る歩行訓練装置１は、例えば、脳卒中片麻痺患者などのユーザの歩行訓練を行うための装置である。歩行訓練装置１は、ユーザの脚部に装着された歩行補助装置２と、ユーザの歩行訓練を行う訓練装置３と、を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a walking training apparatus according to an embodiment of the present invention. The walking training device 1 according to the present embodiment is a device for performing walking training for a user such as a stroke hemiplegic patient. The walking training device 1 includes a walking assist device 2 attached to a user's leg, and a training device 3 that performs user walking training.

図２は、本発明の一実施形態に係る歩行補助装置の概略的な構成を示す斜視図である。本実施形態に係る歩行補助装置２は、例えば、歩行訓練を行うユーザの患脚に装着され、ユーザの歩行を補助する。歩行補助装置２は、上腿フレーム２１と、上腿フレーム２１に膝関節部２２を介して連結された下腿フレーム２３と、下腿フレーム２３に足首関節部２４を介して連結された足平フレーム２５と、膝関節部２２を回転駆動するモータユニット２６と、足首関節部２４の可動範囲を調整する調整機構２７と、を有している。膝関節部２２には、膝関節部２２の角度（以下、膝関節角度）を検出する角度センサが設けられている。   FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the walking assist device according to the embodiment of the present invention. The walking assistance device 2 according to the present embodiment is attached to, for example, an affected leg of a user who performs walking training, and assists the user's walking. The walking assist device 2 includes an upper leg frame 21, a lower leg frame 23 connected to the upper leg frame 21 via a knee joint part 22, and a foot frame 25 connected to the lower leg frame 23 via an ankle joint part 24. And a motor unit 26 that rotationally drives the knee joint 22 and an adjustment mechanism 27 that adjusts the movable range of the ankle joint 24. The knee joint portion 22 is provided with an angle sensor that detects an angle of the knee joint portion 22 (hereinafter referred to as a knee joint angle).

なお、上記歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。例えば、歩行補助装置２は、足首関節部２４を回転駆動するモータユニットを備えていてもよい。歩行補助装置２は、例えば、後述する訓練装置３の制御装置３３に配線などを介して接続されている。   In addition, the structure of the said walking assistance apparatus 2 is an example, and is not restricted to this. For example, the walking assist device 2 may include a motor unit that rotationally drives the ankle joint portion 24. The walking assist device 2 is connected to a control device 33 of the training device 3 to be described later via a wiring, for example.

モータユニット２６は、ユーザの歩行動作に応じて膝関節部２２を回転駆動することでユーザの歩行を補助する。なお、上記歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。ユーザの脚部に装着され、その歩行を補助できる任意の歩行補助装置が適用可能である。   The motor unit 26 assists the user's walking by rotationally driving the knee joint portion 22 according to the user's walking motion. In addition, the structure of the said walking assistance apparatus 2 is an example, and is not restricted to this. Any walking assisting device that can be attached to the user's leg and can assist the walking is applicable.

図３は、本実施形態に係る訓練装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係る訓練装置３は、トレッドミル３１と、フレーム本体３２と、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を制御する制御装置３３と、を有している。   FIG. 3 is a block diagram showing a schematic system configuration of the training apparatus according to the present embodiment. The training device 3 according to the present embodiment includes a treadmill 31, a frame body 32, and a control device 33 that controls the treadmill 31 and the walking assist device 2.

フレーム本体３２には、例えば、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を操作するための入力装置３２１が設けられている。入力装置３２１は、制御装置３３に接続されている。制御装置３３は、入力装置３２１を介して入力された操作情報に基づいて、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を制御する。   The frame body 32 is provided with an input device 321 for operating the treadmill 31 and the walking assist device 2, for example. The input device 321 is connected to the control device 33. The control device 33 controls the treadmill 31 and the walking assist device 2 based on the operation information input via the input device 321.

例えば、入力装置３２１のタッチパネル上には、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を操作するための各種のボタン（訓練開始ボタン、訓練停止ボタンなど）、歩行補助装置２のセンサ情報、歩行訓練者の歩行状態など、が表示される。ユーザが入力装置３２１のタッチパネル上の各種ボタンを操作すると、入力装置３２１は、その操作に応じた操作信号を制御装置３３に出力する。制御装置３３は、入力装置３２１からの操作信号に応じて、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を制御する。   For example, on the touch panel of the input device 321, various buttons (such as a training start button and a training stop button) for operating the treadmill 31 and the walking assist device 2, sensor information of the walking assist device 2, the walking trainer's The walking state etc. are displayed. When the user operates various buttons on the touch panel of the input device 321, the input device 321 outputs an operation signal corresponding to the operation to the control device 33. The control device 33 controls the treadmill 31 and the walking assist device 2 in accordance with an operation signal from the input device 321.

例えば、入力装置３２１のタッチパネル上で訓練開始ボタンが選択されると、入力装置３２１は、トレッドミル３１及び歩行補助装置２の駆動開始のトリガーとなる開始指示信号を制御装置３３に出力する。同様に、入力装置３２１のタッチパネル上で訓練停止ボタンが選択されると、入力装置３２１は、トレッドミル３１及び歩行補助装置２の駆動停止のトリガーとなる停止指示信号を制御装置３３に出力する。   For example, when a training start button is selected on the touch panel of the input device 321, the input device 321 outputs a start instruction signal that triggers driving start of the treadmill 31 and the walking assist device 2 to the control device 33. Similarly, when the training stop button is selected on the touch panel of the input device 321, the input device 321 outputs a stop instruction signal that triggers driving stop of the treadmill 31 and the walking assist device 2 to the control device 33.

トレッドミル３１は、モータなどを用いてリング状のベルト３１１を回転させる。ユーザは、ベルト３１１上に乗り該ベルト３１１の移動に応じて歩行を行い、その歩行訓練を行う。トレッドミル３１は、配線などを介して制御装置３３に接続されている。トレッドミル３１は、制御装置３３から出力される制御信号に応じて、ベルト３１１の速度などを変化させる。   The treadmill 31 rotates the ring-shaped belt 311 using a motor or the like. The user gets on the belt 311, walks according to the movement of the belt 311, and performs the walking training. The treadmill 31 is connected to the control device 33 via wiring or the like. The treadmill 31 changes the speed of the belt 311 according to a control signal output from the control device 33.

フレーム本体３２には、ワイヤ３４１を上方に引張する引張装置３４が設けられている。ワイヤ３４１の一端は、例えば、ユーザの腰部付近に装着されたベルトに接続されている。引張装置３４は、例えば、ワイヤ３４１を巻取り及び巻き戻す機構、該機構を駆動するモータ、などから構成されている。引張装置３４は、ワイヤ３４１を介してユーザの腰部を上方に引張する。これにより、ユーザの自重による負荷を軽減できる。引張装置３４は、配線などを介して制御装置３３に接続されている。引張装置３４は、制御装置３３からの制御信号に応じて、ワイヤ３４１の引張力を調整する。   The frame main body 32 is provided with a pulling device 34 that pulls the wire 341 upward. One end of the wire 341 is connected to, for example, a belt attached near the waist of the user. The tension device 34 includes, for example, a mechanism that winds and unwinds the wire 341, a motor that drives the mechanism, and the like. The pulling device 34 pulls the user's lower back through the wire 341. Thereby, the load by a user's own weight can be reduced. The tensioning device 34 is connected to the control device 33 via wiring or the like. The pulling device 34 adjusts the pulling force of the wire 341 in accordance with a control signal from the control device 33.

制御装置３３は、引張装置３４の引張力と、トレッドミル３１の駆動と、歩行補助装置２と、を夫々制御する。制御装置３３は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）３３１、ＣＰＵ３３１によって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）３３２、各種のデータなどを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）３３３、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）３３４、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ３３１、ＲＯＭ３３２、ＲＡＭ３３３及びインターフェイス部３３４は、データバスなどを介して相互に接続されている。   The control device 33 controls the pulling force of the pulling device 34, the driving of the treadmill 31, and the walking assist device 2, respectively. The control device 33 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 331 that performs arithmetic processing, control processing, and the like, a ROM (Read Only Memory) 332 that stores an arithmetic program executed by the CPU 331, a control program, and various data. Is composed of a microcomputer that includes a RAM (Random Access Memory) 333 that stores data and an interface unit (I / F) 334 that inputs and outputs signals to and from the outside. The CPU 331, the ROM 332, the RAM 333, and the interface unit 334 are connected to each other via a data bus or the like.

ところで、従来の歩行訓練装置は、停止指示を受けてから歩行補助装置とトレッドミルが停止するタイミングがずれることがある。さらに、仮に歩行補助装置とトレッドミルとが同時に停止したとしても、歩行補助装置が装着された脚部が遊脚状態で停止することも想定される。この場合、歩行訓練者が、歩行補助装置及びトレッドミル停止時にバランスを崩す虞がある。   By the way, in the conventional walking training apparatus, the timing at which the walking assist device and the treadmill stop after the stop instruction may be shifted. Furthermore, even if the walking assistance device and the treadmill are stopped at the same time, it is also assumed that the leg portion to which the walking assistance device is attached stops in the free leg state. In this case, there is a possibility that the gait trainer may lose balance when the walking assist device and the treadmill are stopped.

これに対し、本実施形態に係る歩行訓練装置１は、トレッドミル３１のベルト３１１が所定の停止指示に応じて停止する停止時刻後であり、かつ、歩行補助装置２が装着された脚部が立脚状態となるときの立脚時間中に、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を同時に停止させる制御を行なう。これにより、歩行訓練者の脚部が立脚状態のときに、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を同時に停止させることができる。したがって、トレッドミル停止時に歩行訓練者が安定して静止できる。   On the other hand, the walking training apparatus 1 according to the present embodiment is after the stop time at which the belt 311 of the treadmill 31 stops in response to a predetermined stop instruction, and the leg portion to which the walking assist device 2 is attached. Control is performed to simultaneously stop the treadmill 31 and the walking assistance device 2 during the stance time when the stance state is established. Thereby, when the leg part of a gait trainer is a standing state, the treadmill 31 and the walking assistance apparatus 2 can be stopped simultaneously. Therefore, the walking trainer can stably stand still when the treadmill is stopped.

図４は、本実施形態に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置３３は、トレッドミル３１のベルト３１１が停止する停止時刻を算出する停止時刻算出部４１と、歩行補助装置２が装着された脚部が立脚状態となるときの立脚時間を算出する立脚時間算出部４２と、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を停止させる制御を行なう制御部４３と、を有している。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic system configuration of the control device according to the present embodiment. The control device 33 according to the present embodiment includes a stop time calculation unit 41 that calculates a stop time at which the belt 311 of the treadmill 31 stops, and a stance time when the leg portion to which the walking assist device 2 is attached is in the stance state. And a control unit 43 that performs control to stop the treadmill 31 and the walking assistance device 2.

停止時刻算出部４１は、停止時刻算出手段の一具体例であり、入力装置３２１から出力される停止指示信号に応じて、トレッドミル３１のベルト３１１が停止する停止時刻を算出する。停止時刻算出部４１は、例えば、現在のベルト３１１の移動速度と、ベルト３１１を停止させる際に予め設定されたベルト３１１の減速度と、に基づいて、トレッドミル３１のベルト３１１が停止する停止時刻Ｔを算出する。停止時刻算出部４１は、算出したトレッドミル３１のベルト３１１が停止する時間Ｔを制御部４３に出力する。   The stop time calculating unit 41 is a specific example of a stop time calculating unit, and calculates a stop time at which the belt 311 of the treadmill 31 stops in accordance with a stop instruction signal output from the input device 321. For example, the stop time calculation unit 41 stops the belt 311 of the treadmill 31 to stop based on the current moving speed of the belt 311 and the deceleration of the belt 311 set in advance when the belt 311 is stopped. Time T is calculated. The stop time calculation unit 41 outputs the calculated time T when the belt 311 of the treadmill 31 stops to the control unit 43.

立脚時間算出部４２は、立脚時間算出手段の一具体例であり、歩行補助装置２が装着された脚部が立脚状態となるときの立脚時間を算出する。立脚時間算出部４２は、歩行補助装置２の膝関節角度の時系列データを生成する屈曲軌道生成部４４と、歩行補助装置２を停止させる時間を算出する脚停止時間算出部４５と、を有している。   The stance time calculation unit 42 is a specific example of the stance time calculation means, and calculates the stance time when the leg portion to which the walking assist device 2 is attached is in the stance state. The stance time calculation unit 42 includes a bending trajectory generation unit 44 that generates time-series data of knee joint angles of the walking assist device 2, and a leg stop time calculation unit 45 that calculates a time for stopping the walking assist device 2. doing.

屈曲軌道生成部４４は、例えば、歩行補助装置２の角度センサから出力される膝関節角度、あるいは、予めＲＯＭ３３２やＲＡＭ３３３に記憶された歩行訓練者の膝関節角度の時系列データ、に基づいて、停止指示信号の受信後に予測される、膝関節角度の時系列データを生成する。膝関節角度の時系列データは、例えば、図５に示す如く、遊脚状態と立脚状態を交互に繰り返す略サイン波状のデータとなる。屈曲軌道生成部４４は、生成した膝関節角度の時系列データを脚停止時間算出部４５に出力する。   The bending trajectory generation unit 44, for example, based on the knee joint angle output from the angle sensor of the walking assist device 2 or the time series data of the knee joint angle of the walking trainer previously stored in the ROM 332 or RAM 333, Time-series data of knee joint angles predicted after receiving the stop instruction signal is generated. For example, as shown in FIG. 5, the knee joint angle time-series data is substantially sine wave-like data that alternately repeats the free leg state and the standing leg state. The bending trajectory generation unit 44 outputs the generated time series data of the knee joint angles to the leg stop time calculation unit 45.

脚停止時間算出部４５は、入力装置３２１から出力される停止指示信号に応じて歩行補助装置２が停止する立脚時間を算出する。脚停止時間算出部４５は、例えば、屈曲軌道生成部４４から出力される膝関節角度の時系列データに基づいて、遊脚状態が完了するときの立脚時間の候補（以下、立脚時間候補）ｔｓｔｏｐ１、ｔｓｔｏｐ２、・・・、ｔｓｔｏｐｎを算出する。なお、遊脚状態が完了するとは、例えば、歩行補助装置２の膝関節部２２が遊脚状態（屈曲状態）から徐々に伸展し、完全に伸展したときの遊脚完了状態を指すものとする。脚停止時間算出部４５は、算出した遊脚状態が完了するときの立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを制御部４３に出力する。 The leg stop time calculation unit 45 calculates the stance time during which the walking assistance device 2 stops in accordance with the stop instruction signal output from the input device 321. The leg stop time calculation unit 45, for example, based on the time series data of the knee joint angle output from the bending trajectory generation unit 44, a candidate for a stance time when the free leg state is completed (hereinafter, a stance time candidate) t. , stop1 , tstop2 ,..., tstopn are calculated. Note that the completion of the free leg state refers to, for example, the complete state of the free leg when the knee joint portion 22 of the walking assist device 2 is gradually extended from the free leg state (bending state) and fully extended. . The leg stop time calculation unit 45 outputs to the control unit 43 the standing time candidate t stopn when the calculated swinging leg state is completed.

制御部４３は、制御手段の一具体例である。制御部４３は、停止時刻算出部４１から出力されるベルト停止の停止時刻Ｔと、脚停止時間算出部４５から出力される遊脚状態完了の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎ（ｎ≧１）と、を比較する。制御部４３は、複数の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎの中らか、例えば、停止時刻Ｔ後であり、かつ、最も早い立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを選択する。制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎでトレッドミル３１のベルト３１１が停止するようにベルト３１１の減速度を制御する。
最も早い立脚時間候補でトレッドミル３１を停止させることで、歩行訓練者が停止指示してから実際にトレッドミル３１が停止するまでの時間（タイムラグ）を短くすることができる。したがって、歩行訓練者に違和感を与えることなくトレッドミル３１を静止させることができる。 The control unit 43 is a specific example of the control means. The control unit 43 calculates the belt stop stop time T output from the stop time calculation unit 41 and the free leg state completion stance time candidate t stopn (n ≧ 1) output from the leg stop time calculation unit 45. Compare. Controller 43, medium-et of several standing time candidate t stopn, for example, there later stop time T, and selects the earliest stance time candidate t stopn. The control unit 43 controls the deceleration of the belt 311 so that the belt 311 of the treadmill 31 stops at the selected stance time candidate t stopn .
By stopping the treadmill 31 with the earliest stance time candidate, the time (time lag) from when the walking trainer gives a stop instruction until the treadmill 31 actually stops can be shortened. Therefore, the treadmill 31 can be stopped without giving a sense of incongruity to the walking trainer.

例えば、制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎでトレッドミル３１のベルト３１１が停止するように、ベルト３１１の速度を漸減させる減速制御を行なう。また、制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎでトレッドミル３１のベルト３１１が停止するように、ベルト３１１の減速度の勾配を調整してもよい（図６）。制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎでトレッドミル３１のベルト３１１が停止するように、予め設定されたベルト３１１の減速度の勾配を変えずに、減速開始のタイミングを早めるあるいは遅らる調整を行ってもよい（図７）。このように、歩行補助装置２の動作に合わせてベルト３１１の減速度を最適に制御することで、歩行訓練者に違和感を与えることなくトレッドミル３１を静止させることができる。 For example, the control unit 43 performs deceleration control that gradually decreases the speed of the belt 311 so that the belt 311 of the treadmill 31 stops at the selected standing time candidate t stopn . Further, the control unit 43 may adjust the gradient of the deceleration of the belt 311 so that the belt 311 of the treadmill 31 stops at the selected stance time candidate t stopn (FIG. 6). The control unit 43 advances or delays the deceleration start timing without changing the preset deceleration gradient of the belt 311 so that the belt 311 of the treadmill 31 stops at the selected stance time candidate t stopn. Adjustment may be performed (FIG. 7). In this way, by optimally controlling the deceleration of the belt 311 in accordance with the operation of the walking assist device 2, the treadmill 31 can be stopped without giving a sense of incongruity to the walking trainer.

同時に、制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎで歩行補助装置２が停止するようにモータユニット２６を制御する。これにより、歩行訓練者の脚部が立脚状態のときに、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を同時に停止させることができる。
例えば、制御部４３は、停止指示信号を受けてから立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎまでに歩行補助装置２が歩行を行う歩数を算出し、該算出した歩数だけ歩行を行うように、歩行補助装置２のモータユニット２６を制御する。また、制御部４３は、停止指示信号を受けてから、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎまで待ち、その時間で歩行補助装置２に対して制御信号を送信して、モータユニット２６を停止させる制御を行なってもよい。 At the same time, the control unit 43 controls the motor unit 26 so that the walking assistance device 2 stops at the selected stance time candidate t stopn . Thereby, when the leg part of a gait trainer is a standing state, the treadmill 31 and the walking assistance apparatus 2 can be stopped simultaneously.
For example, the control unit 43 calculates the number of steps that the walking assistance device 2 walks from the reception of the stop instruction signal to the standing time candidate t stopn , and performs the walking for the calculated number of steps. The motor unit 26 is controlled. Further, after receiving the stop instruction signal, the control unit 43 waits until the selected stance time candidate t stopn and transmits a control signal to the walking assistance device 2 at that time to stop the motor unit 26. You may do it.

より具体的には、図６に示す如く、制御部４３は、停止時刻算出部４１から出力されるベルト停止の停止時刻Ｔと、脚停止時間算出部４５から出力される遊脚状態完了の立脚時間候補ｔｓｔｏｐ１、ｔｓｔｏｐ２と、を比較する。制御部４３は、立脚時間候補ｔｓｔｏｐ１、ｔｓｔｏｐ２の中らか、停止時刻Ｔ後であり、最も早い立脚時間候補ｔｓｔｏｐ２を選択する。制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐ２でベルト３１１が停止するようにベルト３１１の減速度を制御する。この場合、ベルト停止の停止時刻Ｔは停止時刻Ｔ′に延長される。同時に、制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐ２で歩行補助装置２が停止するようにモータユニット２６を制御する。 More specifically, as shown in FIG. 6, the control unit 43 includes the belt stop stop time T output from the stop time calculation unit 41 and the free leg state completion stance output from the leg stop time calculation unit 45. The time candidates t stop1 and t stop2 are compared. Controller 43, medium-et of stance time candidate t stop1, t STOP2, there later stop time T, selects the earliest stance time candidate t STOP2. The control unit 43 controls the deceleration of the belt 311 so that the belt 311 stops at the selected stance time candidate t stop2 . In this case, the belt stop stop time T is extended to the stop time T ′. At the same time, the control unit 43 controls the motor unit 26 so that the walking assistance device 2 stops at the selected stance time candidate t stop2 .

図８は、本実施形態に係る歩行訓練装置の制御方法を示すフローチャートである。
例えば、入力装置３２１のタッチパネル上で訓練開始ボタンが選択されると、入力装置３２１は、開始指示信号を制御装置３３に出力する。制御装置３３は、入力装置３２１からの開始指示信号に応じて、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を駆動させる。これにより歩行訓練が開始する（ステップＳ１０１）。 FIG. 8 is a flowchart showing a control method of the walking training apparatus according to the present embodiment.
For example, when a training start button is selected on the touch panel of the input device 321, the input device 321 outputs a start instruction signal to the control device 33. The control device 33 drives the treadmill 31 and the walking assist device 2 in response to the start instruction signal from the input device 321. Thereby, walking training starts (step S101).

歩行訓練を終了させる場合、入力装置３２１のタッチパネル上で訓練停止ボタンが選択され、入力装置３２１は、停止指示信号を制御装置３３に出力する（ステップＳ１０２）。制御装置３３の停止時刻算出部４１は、現在のベルト３１１の移動速度と、予め設定されたベルト３１１の減速度と、に基づいて、トレッドミル３１のベルト３１１が停止するまでの停止時刻Ｔを算出し（ステップＳ１０３）、算出した時間Ｔを制御部４３に出力する。   When ending walking training, a training stop button is selected on the touch panel of the input device 321, and the input device 321 outputs a stop instruction signal to the control device 33 (step S <b> 102). The stop time calculation unit 41 of the control device 33 calculates the stop time T until the belt 311 of the treadmill 31 stops based on the current moving speed of the belt 311 and the deceleration of the belt 311 set in advance. Calculate (step S103), and output the calculated time T to the control unit 43.

立脚時間算出部４２の脚停止時間算出部４５は、入力装置３２１から出力される停止指示信号に応じて、屈曲軌道生成部４４から出力される膝関節角度の時系列データに基づいて遊脚状態が完了するときの立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを算出する（ステップＳ１０４）。脚停止時間算出部４５は、算出した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを制御部４３に出力する。 The leg stop time calculation unit 45 of the stance time calculation unit 42 is based on the knee joint angle time series data output from the bending trajectory generation unit 44 according to the stop instruction signal output from the input device 321. The stance time candidate t stopn when is completed is calculated (step S104). The leg stop time calculation unit 45 outputs the calculated stance time candidate t stopn to the control unit 43.

制御部４３は、複数の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎの中らか、停止時刻Ｔ後であり、かつ、最も早い立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを選択する（ステップＳ１０５）。制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎでトレッドミル３１のベルト３１１が停止するようにベルト３１１の減速度を制御する（ステップＳ１０６）。同時に、制御部４３は、選択した立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎで歩行補助装置２が停止するようにモータユニット２６を制御する（ステップＳ１０７）。 The control unit 43 selects the stance time candidate t stopn that is the earliest stance time candidate t stopn after the stop time T from among the plurality of stance time candidates t stopn (step S105). The control unit 43 controls the deceleration of the belt 311 so that the belt 311 of the treadmill 31 stops at the selected stance time candidate t stopn (step S106). At the same time, the control unit 43 controls the motor unit 26 so that the walking assistance device 2 stops at the selected stance time candidate t stopn (step S107).

以上、本実施形態に係る歩行訓練装置１において、制御装置３３の停止時刻算出部４１は、トレッドミル３１のベルト３１１が所定の停止指示に応じて停止する停止時刻を算出する。立脚時間算出部４２は、歩行補助装置２が装着された脚部が立脚状態となるときの立脚時間を算出する。そして、制御部４３は、停止時刻算出部４１により算出された停止時刻後であり、かつ、立脚時間算出部４２により算出された立脚時間中に、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を同時に停止させる制御を行なう。これにより、歩行訓練者の脚部が立脚状態のときに、トレッドミル３１及び歩行補助装置２を同時に停止させることができる。したがって、トレッドミル停止時に歩行訓練者が安定して静止できる。   As described above, in the walking training device 1 according to the present embodiment, the stop time calculation unit 41 of the control device 33 calculates the stop time at which the belt 311 of the treadmill 31 stops according to the predetermined stop instruction. The stance time calculation unit 42 calculates the stance time when the leg portion to which the walking assist device 2 is attached is in the stance state. Then, the control unit 43 simultaneously stops the treadmill 31 and the walking assistance device 2 after the stop time calculated by the stop time calculation unit 41 and during the stance time calculated by the stance time calculation unit 42. Take control. Thereby, when the leg part of a gait trainer is a standing state, the treadmill 31 and the walking assistance apparatus 2 can be stopped simultaneously. Therefore, the walking trainer can stably stand still when the treadmill is stopped.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態において、制御装置３３の立脚時間算出部４２の脚停止時間算出部４５は、遊脚状態が完了するときの立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを算出しているが、これに限定されない。立脚状態の完了（立脚完了状態）あるいは遊脚状態の完了（遊脚完了状態）のいずれのタイミングで停止させると、歩行訓練者が安定して静止できるかは、その歩行訓練者の症例あるいは歩行癖によって異なる。 In the above embodiment, the leg stop time calculation unit 45 of the stance time calculation unit 42 of the control device 33 calculates the stance time candidate t stopn when the free leg state is completed, but is not limited thereto. Whether the gait trainer can stop still when it is stopped at the completion of the stance state (standing stance completion state) or at the completion of the free leg state (free leg completion state). Varies depending on the kite.

したがって、脚停止時間算出部４５は、訓練歩行者の状態に応じて、遊脚完了状態、あるいは、立脚完了状態の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを算出してもよい。これにより、歩行訓練者の状態に応じて最適な遊脚完了状態あるいは立脚完了状態で静止できる。 Therefore, the leg stop time calculation unit 45 may calculate the stance time candidate t stopn in the free leg completion state or the stance completion state according to the state of the training pedestrian. Thereby, it can stand still in the optimal free leg completion state or standing leg completion state according to the state of the gait trainer.

例えば、脚停止時間算出部４５は、訓練歩行者の状態に応じて、図９に示す如く、立脚完了状態の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを算出する。なお、立脚完了状態とは、例えば、歩行補助装置２の膝関節部が立脚状態（伸展状態）から屈曲を開始するときの状態を指すものとする。訓練歩行者の状態は、例えば、入力装置（状態取得手段の一具体例）３２１を介して制御装置３３に入力される。訓練歩行者の状態のパターンと、上記選択される立脚時間候補（立脚完了状態又は遊脚完了状態）と、は予め対応付けられて制御装置３３に設定されている。さらに、脚停止時間算出部４５は、訓練歩行者の状態に応じて、立脚完了状態と遊脚完了状態との間（中間点など）の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを算出してもよい。 For example, the leg stop time calculation unit 45 calculates the stance time candidate t stop in the stance completion state as shown in FIG. 9 according to the state of the training pedestrian. Note that the stance completion state refers to, for example, a state when the knee joint portion of the walking assist device 2 starts bending from the stance state (extension state). The state of the training pedestrian is input to the control device 33 via, for example, an input device (one specific example of the state acquisition unit) 321. The pattern of the state of the training pedestrian and the selected stance time candidate (standing leg completion state or swing leg completion state) are associated with each other in advance and set in the control device 33. Furthermore, the leg stop time calculation unit 45 may calculate a stance time candidate t stopn between the stance completion state and the free leg completion state (such as an intermediate point) according to the state of the training pedestrian.

上記実施形態において、制御装置３３の制御部４３は、複数の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎの中から、停止時刻Ｔ後であり、最も早い立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを選択しているがこれ限定されない。制御部４３は、複数の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎの中らか、停止時刻Ｔ後であり、最早から２番目、３番目あるいはＮ番目の立脚時間候補ｔｓｔｏｐｎを選択してもよい。制御部４３は、歩行訓練者の状態（訓練度合、症状）に応じて最適な立脚時間候補の選択を行うことができる。したがって、歩行訓練者の状態に応じて、より安定して静止できる。 In the above embodiment, the control unit 43 of the control device 33 selects the earliest stance time candidate t stopn that is after the stop time T from among the plurality of stance time candidates t stopn , but is not limited thereto. The control unit 43 may select the second, third, or Nth standing time candidate t stopn from the earliest among the plurality of standing time candidates t stopn or after the stop time T. The control unit 43 can select an optimal stance time candidate according to the state (training degree, symptom) of the walking trainer. Therefore, it can rest more stably according to the state of the gait trainer.

上記実施形態において、停止時刻算出部４１は、入力装置３２１から出力される停止指示信号に応じて、トレッドミル３１のベルト３１１が停止する停止時刻を算出しているが、これに限定されない。停止時刻算出部４１は、例えば、歩行補助装置２、訓練装置３、歩行訓練者の異常時に出力される緊急停止信号などの任意の停止指示信号に応じて、トレッドミル３１のベルト３１１が停止する停止時刻を算出してもよい。   In the above embodiment, the stop time calculation unit 41 calculates the stop time at which the belt 311 of the treadmill 31 stops according to the stop instruction signal output from the input device 321, but is not limited thereto. In the stop time calculation unit 41, for example, the belt 311 of the treadmill 31 stops in response to an arbitrary stop instruction signal such as an emergency stop signal output when the walking assist device 2, the training device 3, or the walking trainer is abnormal. The stop time may be calculated.

１ 歩行訓練装置、２ 歩行補助装置、３ 訓練装置、３１ トレッドミル、３２ フレーム本体、３３ 制御装置、４１ 停止時刻算出部、４２ 立脚時間算出部、４３ 制御部、４４ 屈曲軌道生成部、４５ 脚停止時間算出部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Walking training apparatus, 2 Walking assistance apparatus, 3 Training apparatus, 31 Treadmill, 32 Frame main body, 33 Control apparatus, 41 Stop time calculation part, 42 Standing time calculation part, 43 Control part, 44 Bending trajectory generation part, 45 legs Stop time calculator

Claims (5)

歩行訓練者の脚部に装着され、該脚部の動作を補助する歩行補助装置と、
ベルトを移動させ、前記歩行訓練者が該ベルト上を歩行するトレッドミルと、
前記歩行補助装置及び前記トレッドミルの動作を制御する制御手段と、
を備える歩行訓練装置であって、
前記トレッドミルのベルトが所定の停止指示に応じて停止する停止時刻を算出する停止時刻算出手段と、
前記歩行補助装置が装着された脚部が立脚状態であるときの立脚時間を算出する立脚時間算出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記立脚時間算出手段により算出された立脚時間中に、前記停止時刻算出手段により算出された停止時刻が含まれる場合、前記トレッドミル及び前記歩行補助装置を同時に停止させる制御を行なう、ことを特徴とする歩行訓練装置。 A walking assistance device that is attached to a leg of a gait trainer and assists the movement of the leg;
A treadmill that moves the belt and the gait trainer walks on the belt;
Control means for controlling the operation of the walking assist device and the treadmill;
A walking training apparatus comprising:
Stop time calculating means for calculating a stop time at which the belt of the treadmill stops according to a predetermined stop instruction;
Stance time calculation means for calculating a stance time when the leg part to which the walking assist device is attached is in a stance state, and
The control means performs control to simultaneously stop the treadmill and the walking assist device when the stop time calculated by the stop time calculation means is included in the stance time calculated by the stance time calculation means. A walking training device characterized by that. 請求項１記載の歩行訓練装置であって、
前記立脚時間算出手段は、前記歩行補助装置が装着された脚部が立脚状態となる立脚時間候補を複数算出し、
前記制御手段は、前記立脚時間算出手段により算出された複数の立脚時間候補のうち、前記停止時刻算出手段により算出された停止時刻後であり、かつ、最も早い前記立脚時間候補を選択し、該選択した立脚時間候補で、前記トレッドミル及び前記歩行補助装置を同時に停止させる制御を行なう、ことを特徴とする歩行訓練装置。 The walking training device according to claim 1,
The stance time calculation means calculates a plurality of stance time candidates in which the leg portion to which the walking assist device is attached is in a stance state,
The control means selects the earliest stance time candidate that is after the stop time calculated by the stop time calculation means and among the plurality of stance time candidates calculated by the stance time calculation means, A walking training device, wherein the treadmill and the walking assistance device are controlled to be stopped simultaneously with the selected stance time candidate. 請求項１記載の歩行訓練装置であって、
前記制御手段は、前記停止時刻算出手段により算出された停止時刻が含まれ、かつ、前記立脚時間算出手段により算出された立脚時間中に、停止するように、前記トレッドミルのベルトの減速度を制御する、ことを特徴とする歩行訓練装置。 The walking training device according to claim 1,
The control means includes a deceleration time of the belt of the treadmill so as to stop during the stance time calculated by the stance time calculation means, including the stop time calculated by the stop time calculation means. A walking training device characterized by controlling. 請求項２記載の歩行訓練装置であって、
前記歩行訓練者の状態を取得する状態取得手段を更に備え、
前記立脚時間算出手段は、前記状態取得手段により取得された歩行訓練者の状態に応じて、前記脚部の膝関節部が屈曲状態から伸展状態になったときの遊脚完了状態、及び、前記脚部が膝関節部が伸展状態から屈曲を開始する立脚完了状態、のうちいずれかの状態になるときの前記立脚時間候補を算出する、ことを特徴とする歩行訓練装置。 A walking training device according to claim 2 Symbol placement,
It further comprises state acquisition means for acquiring the state of the gait trainer,
The stance time calculation means is a free leg completion state when the knee joint portion of the leg portion is changed from a bent state to an extended state according to the state of the gait trainer acquired by the state acquisition unit, and The gait training apparatus characterized by calculating the said stance time candidate when a leg will be in any state of the stance completion state which starts bending | flexion from a knee joint part from an extension state. 歩行訓練者の脚部に装着され、該脚部の動作を補助する歩行補助装置と、
ベルトを移動させ、前記歩行訓練者が該ベルト上を歩行するトレッドミルと、
前記歩行補助装置及び前記トレッドミルの動作を制御する制御手段と、
を備える歩行訓練装置の作動方法であって、
前記制御手段は、
前記トレッドミルのベルトが所定の停止指示に応じて停止する停止時刻を算出するステップと、
前記歩行補助装置が装着された脚部が立脚状態であるときの立脚時間を算出するステップと、
前記算出された立脚時間中に、前記算出された停止時刻が含まれる場合、前記トレッドミル及び前記歩行補助装置を同時に停止させる制御を行なうステップと、を行うことを特徴とする歩行訓練装置の作動方法。 A walking assistance device that is attached to a leg of a gait trainer and assists the movement of the leg;
A treadmill that moves the belt and the gait trainer walks on the belt;
Control means for controlling the operation of the walking assist device and the treadmill;
A method for operating a gait training apparatus comprising:
The control means includes
Calculating a stop time at which the belt of the treadmill stops according to a predetermined stop instruction;
Calculating a stance time when the leg portion to which the walking assist device is attached is in a stance state; and
During the calculated stance time, operation of the case where the calculated stop time is included, walking training device characterized by performing the steps of performing a control to stop the treadmill and the walking assist device at the same time Method.
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