JP6382754B2 - Operation support device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、動作支援装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an operation support apparatus.
動作支援装置には、立ち上がり動作などの脚の動作を支援するものがある。そのような動作支援装置において、右脚に印加される補助力と左脚に印加される補助力とは、互いに異なることがある。そのため、従来、動作支援装置は、左右の脚に印加される補助力が異なることによって装着者に違和感を生じるという課題がある。 Some motion support devices support leg motion such as standing motion. In such a motion support device, the assisting force applied to the right leg and the assisting force applied to the left leg may be different from each other. Therefore, conventionally, the motion support device has a problem that the wearer feels uncomfortable due to different assisting forces applied to the left and right legs.
上記の課題を解決するために、適切に補助力を発生する動作支援装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, an operation support apparatus that appropriately generates auxiliary force is provided.
実施形態によれば、動作支援装置は、上装具と、第１及び第２上フレームと、第１及び第２下フレームと、第１及び第２駆動部と、第１及び第２腰角度検出部と、第１及び第２膝角度検出部と、設定部と、駆動制御部とを備える。設定部は、補助力ベクトルを設定する。駆動制御部は、第１腰角度検出部の角度、第１膝角度検出部の角度、第１上フレームの長さ及び第１下フレームの長さに基づいて補助力ベクトルが第１の脚の接地部に印加されるように第１駆動部を用いて第１上フレームと第１下フレームとの連結部にトルクを印加し、第２腰角度検出部の角度、第２膝角度検出部の角度、第２上フレームの長さ及び第２下フレームの長さに基づいて前記補助力ベクトルが第２の脚の接地部に印加されるように第２駆動部を用いて第２上フレームと第２下フレームとの連結部にトルクを印加する。 According to the embodiment, the motion support device includes an upper brace, first and second upper frames, first and second lower frames, first and second driving units, and first and second waist angle detections. Unit, a first and second knee angle detection unit, a setting unit, and a drive control unit. The setting unit sets an auxiliary force vector. The drive control unit determines the assist force vector of the first leg based on the angle of the first waist angle detection unit, the angle of the first knee angle detection unit, the length of the first upper frame, and the length of the first lower frame. Torque is applied to the connecting portion between the first upper frame and the first lower frame using the first driving unit so as to be applied to the grounding unit, and the angle of the second waist angle detection unit and the second knee angle detection unit A second upper frame using a second driving unit so that the auxiliary force vector is applied to the grounding part of the second leg based on the angle, the length of the second upper frame, and the length of the second lower frame; Torque is applied to the connecting portion with the second lower frame.
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図１は、動作支援装置１００の正面図である。また、図２は、動作支援装置１００を装着者Ｐの右側から見た側面図である。 FIG. 1 is a front view of the operation support apparatus 100. FIG. 2 is a side view of the motion support device 100 as viewed from the right side of the wearer P.
動作支援装置１００は、左右対称の構成を有する。動作支援装置１００は、右脚側の構成として、上連結部３ａ、上フレーム４ａ、回動支持部５ａ、下フレーム６ａ、下連結部７ａ、下装具８ａ、駆動部１０ａ、腰角度センサ１５ａ、膝角度センサ１６ａ、及び、保持具１９ａなどを備える。また、動作支援装置１００は、左脚側の構成として、上連結部３ｂ、上フレーム４ｂ、回動支持部５ｂ、下フレーム６ｂ、下連結部７ｂ、下装具８ｂ、駆動部１０ｂ、腰角度センサ１５ｂ、膝角度センサ１６ｂ、及び、保持具１９ｂなどを備える。また、動作支援装置１００は、上連結部３ａ並びに３ｂ上に上装具２、及び、上装具２上に傾斜センサ１３を備える。 The motion support device 100 has a symmetrical configuration. The motion support apparatus 100 includes, as a configuration on the right leg side, an upper connecting portion 3a, an upper frame 4a, a rotation support portion 5a, a lower frame 6a, a lower connecting portion 7a, a lower appliance 8a, a driving portion 10a, a waist angle sensor 15a, A knee angle sensor 16a and a holder 19a are provided. Further, the motion support device 100 includes, as a left leg side configuration, an upper connecting portion 3b, an upper frame 4b, a rotation support portion 5b, a lower frame 6b, a lower connecting portion 7b, a lower brace 8b, a driving portion 10b, and a waist angle sensor. 15b, a knee angle sensor 16b, and a holder 19b. Further, the motion support device 100 includes the upper appliance 2 on the upper connecting portions 3 a and 3 b and the inclination sensor 13 on the upper appliance 2.
動作支援装置１００の右脚側の各構成と左脚側の各構成とは、同様であるため、右脚側の各構成を説明し、左脚側の構成の説明を省略する。また、以下の説明では、真っ直ぐに立った状態の装着者Ｐから見て、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸は、上連結部３ａと上連結部３ｂとの間の方向の軸である。Ｙ軸は、水平面上でＸ軸と直交する方向の軸である。Ｚ軸は、水平面と鉛直な方向の軸である。 Since each configuration on the right leg side and each configuration on the left leg side of the motion support device 100 are the same, each configuration on the right leg side will be described, and description of the configuration on the left leg side will be omitted. In the following description, when viewed from the wearer P standing upright, the front-rear direction is the X-axis direction, the left-right direction is the Y-axis direction, and the up-down direction is the Z-axis direction. The X axis is an axis in the direction between the upper connecting portion 3a and the upper connecting portion 3b. The Y axis is an axis in a direction orthogonal to the X axis on the horizontal plane. The Z axis is an axis perpendicular to the horizontal plane.
上装具２は、装着者Ｐの腰部に固定される。上装具２は、装着者Ｐに動作支援装置１００を固定するために用いられる。上装具２は、装着者Ｐの腰に巻き付けて固定されるベルトなどを含む。上フレーム４ａは、装着者Ｐの大腿部の外側に沿ってＺ軸方向に延設される。上フレーム４ａは、装着者Ｐの大腿部に固定される。ここでは、上フレーム４ａの長さは、Ｌ１であるものとする。下フレーム６ａは、装着者Ｐの下腿部の外側に沿ってＺ方向に延設される。下フレーム６ａは、装着者Ｐの下腿部に固定される。ここでは、下フレーム６ａの長さは、Ｌ２であるものとする。 The upper brace 2 is fixed to the waist of the wearer P. The upper brace 2 is used for fixing the motion support apparatus 100 to the wearer P. The upper brace 2 includes a belt that is wound around the waist of the wearer P and fixed. The upper frame 4a extends in the Z-axis direction along the outer side of the thigh of the wearer P. The upper frame 4a is fixed to the thigh of the wearer P. Here, it is assumed that the length of the upper frame 4a is L1. The lower frame 6a extends in the Z direction along the outer side of the lower leg of the wearer P. The lower frame 6a is fixed to the lower leg of the wearer P. Here, it is assumed that the length of the lower frame 6a is L2.
上フレーム４ａおよび下フレーム６ａは、樹脂や軽金属などの軽量で十分な強度を有する材料で形成された棒状または板状の部材である。樹脂であれば、例えば、ＣＦＲＰやＧＦＲＰを用いることができる。また、軽金属であれば、例えば、Ａｌ合金やＭｇ合金、Ｔｉ合金などを用いることができる。本実施形態では、上フレーム４ａを１本の棒材により形成したが、その長さを伸縮自在にするスライド機構を設けても良い。 The upper frame 4a and the lower frame 6a are rod-like or plate-like members formed of a light and sufficient material such as resin or light metal. If it is resin, for example, CFRP or GFRP can be used. Moreover, if it is a light metal, Al alloy, Mg alloy, Ti alloy etc. can be used, for example. In the present embodiment, the upper frame 4a is formed of a single bar, but a slide mechanism that allows the length to be expanded and contracted may be provided.
上連結部３ａは、上フレーム４ａの上端を上装具２に対して３自由度の回動が可能な状態で連結する。ここで言う３自由度の回動とは、例えば、Ｘ軸を中心とした回動、Ｙ軸を中心とした回動、およびＺ軸を中心とした回動を含み、全ての方向に回動可能であることを指す。具体的には、上連結部３ａは、例えば、ボールジョイントや自在継手などのフリージョイントである。 The upper connecting portion 3a connects the upper end of the upper frame 4a to the upper brace 2 in a state where the upper frame 2a can be rotated by three degrees of freedom. The rotation with three degrees of freedom referred to here includes, for example, rotation about the X axis, rotation about the Y axis, and rotation about the Z axis, and rotation in all directions. Indicates that it is possible. Specifically, the upper connecting portion 3a is a free joint such as a ball joint or a universal joint.
上連結部３ａには、腰角度センサ１５ａが設けられる。腰角度センサ１５ａは、上連結部３ａの角度を検出する。即ち、腰角度センサ１５ａは、上装具２と上フレーム４ａとがなす角度θ１（腰角度）を検出する。たとえば、腰角度センサ１５ａは、Ｙ軸まわりの角度を検出する。角度θ１は、装着者Ｐの股関節の角度である。腰角度センサ１５ａは、たとえば、ロータリーエンコーダ又はポテンショメータなどから構成される。下連結部７ａは、下フレーム６ａの下端を下装具８ａに対して３自由度の回動が可能な状態で連結する。下連結部７ａは、上連結部３ａと同様の構成である。 The upper connecting portion 3a is provided with a waist angle sensor 15a. The waist angle sensor 15a detects the angle of the upper connecting portion 3a. That is, the waist angle sensor 15a detects an angle θ1 (waist angle) formed by the upper brace 2 and the upper frame 4a. For example, the waist angle sensor 15a detects an angle around the Y axis. The angle θ1 is the angle of the hip joint of the wearer P. The waist angle sensor 15a is composed of, for example, a rotary encoder or a potentiometer. The lower connecting portion 7a connects the lower end of the lower frame 6a to the lower brace 8a in a state where it can be rotated by three degrees of freedom. The lower connecting portion 7a has the same configuration as the upper connecting portion 3a.
回動支持部５ａは、上フレーム４ａの下端を下フレーム６ａの上端に対して１自由度の回動可能な状態で連結する。回動支持部５ａは、１自由度として、膝関節が動く方向、すなわちＹ軸を中心とした自由度の回動を許容する。即ち、回動支持部５ａは、膝関節が回動する方向以外（Ｘ軸を中心とした回動やＺ軸を中心とした回動）への下フレーム６ａの上フレーム４ａに対する回動を許容しない。つまり、動作支援装置１００は、全体として、７自由度の回動を許容する。 The rotation support part 5a connects the lower end of the upper frame 4a to the upper end of the lower frame 6a in a rotatable state with one degree of freedom. The rotation support portion 5a allows rotation of the degree of freedom about the direction in which the knee joint moves, that is, the Y axis, as one degree of freedom. That is, the rotation support portion 5a allows rotation of the lower frame 6a relative to the upper frame 4a in directions other than the direction in which the knee joint rotates (rotation about the X axis or rotation about the Z axis). do not do. That is, the motion support device 100 as a whole allows rotation with seven degrees of freedom.
装着者Ｐが膝関節を屈伸させる場合、回動支持部５ａが膝関節の動作に合わせて回動するとともに、上連結部３ａおよび下連結部７ａも僅かに回動する。つまり、屈伸動作時には、膝関節が僅かに外側に開くとともに、膝関節が単純な１軸を中心とした回動にはならないため、上連結部３ａおよび下連結部７ａがそれぞれ３自由度の回動を許容することで、膝関節の複雑な動きを可能にしている。 When the wearer P bends and extends the knee joint, the rotation support portion 5a rotates in accordance with the operation of the knee joint, and the upper connection portion 3a and the lower connection portion 7a also slightly rotate. That is, at the time of bending / extending operation, the knee joint opens slightly outward and the knee joint does not rotate around a simple axis, so that the upper connecting portion 3a and the lower connecting portion 7a are each rotated by three degrees of freedom. By allowing movement, complex movement of the knee joint is enabled.
回動支持部５ａには、駆動部１０ａが同軸に取り付けられている。駆動部１０ａは、当該動作支援装置１００を装着した装着者Ｐの屈伸動作をアシストする方向の駆動力を回動支持部５に与える。即ち、駆動部１０ａは、回動支持部５ａにトルクを印加する。たとえば、駆動部１０ａは、膝を伸ばす方向に回動支持部５ａに駆動力を与える。また、駆動部１０ａは、膝を曲げる方向に回動支持部５ａに駆動力を与える。 The drive part 10a is coaxially attached to the rotation support part 5a. The drive unit 10 a gives the rotation support unit 5 a driving force in a direction that assists the bending and stretching operation of the wearer P wearing the operation support device 100. That is, the drive unit 10a applies a torque to the rotation support unit 5a. For example, the drive part 10a gives a drive force to the rotation support part 5a in the direction which extends a knee. Moreover, the drive part 10a gives a drive force to the rotation support part 5a in the direction which bends a knee.
駆動部１０ａは、たとえば、サーボモータ１２ａ、及び、電磁クラッチ１４ａなどを有する。
サーボモータ１２ａは、駆動力を回動支持部５ａに与える。サーボモータ１２ａは、図示しない電力供給部からの電力を受けて回転する。
The drive unit 10a includes, for example, a servo motor 12a and an electromagnetic clutch 14a.
The servo motor 12a gives a driving force to the rotation support part 5a. The servo motor 12a rotates upon receiving power from a power supply unit (not shown).
電磁クラッチ１４ａは、サーボモータ１２ａの回動力を回動支持部５ａに選択的に伝える。電磁クラッチ１４ａを切った状態では、サーボモータ１２の回動力は回動支持部５ａに伝えられない。本実施形態では、サーボモータ１２ａおよび電磁クラッチ１４ａを回動支持部５ａと同軸に配置したが、例えば、かさ歯車やタイミングベルト、チェーンを介して回動力を回動支持部５ａに伝える構成を採用しても良い。 The electromagnetic clutch 14a selectively transmits the turning force of the servo motor 12a to the rotation support portion 5a. When the electromagnetic clutch 14a is disengaged, the turning power of the servo motor 12 is not transmitted to the rotation support portion 5a. In the present embodiment, the servo motor 12a and the electromagnetic clutch 14a are arranged coaxially with the rotation support portion 5a. However, for example, a configuration in which the rotational force is transmitted to the rotation support portion 5a via a bevel gear, a timing belt, or a chain is adopted. You may do it.
サーボモータ１２ａには、回動支持部５ａの回動角度を検出するための膝角度センサ１６ａが設けられている。膝角度センサ１６ａは、回動支持部５ａの角度を検出する。たとえば、膝角度センサ１６ａは、サーボモータ１２ａの回転角度を測定して、上フレーム４ａと下フレーム６ａがなす角度θ２（膝角度）を検出する。角度θ２は、装着者Ｐの膝関節の角度である。膝角度センサ１６ａは、たとえば、ロータリーエンコーダ又はポテンショメータなどから構成される。なお、膝角度センサ１６ａは、サーボモータ１２ａに内蔵されるエンコーダであってもよいし、別のセンサであってもよい。 The servo motor 12a is provided with a knee angle sensor 16a for detecting the rotation angle of the rotation support portion 5a. The knee angle sensor 16a detects the angle of the rotation support part 5a. For example, the knee angle sensor 16a measures the rotation angle of the servo motor 12a and detects the angle θ2 (knee angle) formed by the upper frame 4a and the lower frame 6a. The angle θ2 is the angle of the knee joint of the wearer P. The knee angle sensor 16a is composed of, for example, a rotary encoder or a potentiometer. The knee angle sensor 16a may be an encoder built in the servo motor 12a or may be another sensor.
下装具８ａは、下フレーム６ａの下端近くで足に装着されて固定される。下装具８ａは、例えば、板金を形状加工して折り曲げて形成され、足の裏を乗せる部分を有する。
保持具１９ａは、上フレーム４ａの下端近くに設けられる。保持具１９ａは、動作時に動作支援装置１００が装着者Ｐから離れないように動作支援装置１００の一部を装着者Ｐ（大腿部）に拘束する。
傾斜センサ２０は、上装具２に取り付けられる。傾斜センサ２０は、上装具２の傾斜（たとえば、Ｙ軸まわり）を検出する。即ち、傾斜センサ２０は、装着者Ｐの腰部（胴体部）の傾斜を検出する。傾斜センサ２０は、たとえば、加速度センサ又はジャイロセンサなどから構成される。
なお、動作支援装置１００は、装着者Ｐの動作を検出するため加速度センサなどを備えてもよい。
The lower brace 8a is attached to a foot and fixed near the lower end of the lower frame 6a. The lower brace 8a is formed by, for example, forming and bending a sheet metal, and has a portion on which the sole of the foot is placed.
The holder 19a is provided near the lower end of the upper frame 4a. The holder 19a restrains a part of the motion support device 100 to the wearer P (thigh) so that the motion support device 100 does not leave the wearer P during the motion.
The tilt sensor 20 is attached to the upper appliance 2. The inclination sensor 20 detects the inclination of the upper appliance 2 (for example, around the Y axis). That is, the inclination sensor 20 detects the inclination of the waist (body part) of the wearer P. The tilt sensor 20 is constituted by, for example, an acceleration sensor or a gyro sensor.
Note that the motion support apparatus 100 may include an acceleration sensor or the like for detecting the motion of the wearer P.
次に、動作支援装置１００の制御系について説明する。
図３は、動作支援装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。
図３が示すように、動作支援装置１００は、腰角度センサ１５ａ並びに１５ｂ、膝角度センサ１６ａ並びに１６ｂ、駆動部１０ａ並びに１０ｂ、傾斜センサ２０、及び、制御部３０などを備える。駆動部１０ａ及び１０ｂは、それぞれサーボモータ１２ａ並びに１２ｂ及び電磁クラッチ１４ａ並びに１４ｂなどを備える。動作支援装置１００は、通信バスなどを通じて、制御部３０と、腰角度センサ１５ａ並びに１５ｂ、膝角度センサ１６ａ並びに１６ｂ、駆動部１０ａ並びに１０ｂ、及び、傾斜センサ２０と電気的に接続する。
Next, the control system of the operation support apparatus 100 will be described.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a control system of the operation support apparatus 100.
As shown in FIG. 3, the motion support device 100 includes hip angle sensors 15 a and 15 b, knee angle sensors 16 a and 16 b, drive units 10 a and 10 b, an inclination sensor 20, a control unit 30, and the like. The drive units 10a and 10b include servo motors 12a and 12b and electromagnetic clutches 14a and 14b, respectively. The motion support device 100 is electrically connected to the control unit 30, the waist angle sensors 15a and 15b, the knee angle sensors 16a and 16b, the drive units 10a and 10b, and the tilt sensor 20 through a communication bus or the like.
腰角度センサ１５ａ並びに１５ｂ、膝角度センサ１６ａ並びに１６ｂ、駆動部１０ａ並びに１０ｂ、傾斜センサ２０は、前述したとおりである。以下の説明では、ａ又はｂの符号がないものは、ａ及びｂの両者を指すものとする。 The waist angle sensors 15a and 15b, the knee angle sensors 16a and 16b, the drive units 10a and 10b, and the tilt sensor 20 are as described above. In the following description, those without a or b indicate both a and b.
制御部３０は、動作支援装置１００全体の動作を制御する。たとえば、制御部３０は、腰角度センサ１５、膝角度センサ１６、及び、傾斜センサ２０から取得した情報に基づいて駆動部１０を作動させる。制御部３０は、たとえば、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＮＶＭなどから構成される。 The control unit 30 controls the operation of the entire operation support apparatus 100. For example, the control unit 30 operates the drive unit 10 based on information acquired from the waist angle sensor 15, the knee angle sensor 16, and the tilt sensor 20. For example, the control unit 30 includes a processor, a RAM, a ROM, an NVM, and the like.
プロセッサは、制御部３０全体の動作を制御する機能を有する。プロセッサは、内部キャッシュおよび各種のインターフェースなどを備えても良い。プロセッサは、内部メモリ、ＲＯＭあるいはＮＶＭに予め記憶したプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵなどである。 The processor has a function of controlling the operation of the entire control unit 30. The processor may include an internal cache and various interfaces. The processor implements various processes by executing a program stored in advance in the internal memory, ROM, or NVM. The processor is, for example, a CPU.
なお、プロセッサがプログラムを実行することにより実現する各種の機能のうちの一部は、ハードウェア回路により実現されるものであっても良い。この場合、プロセッサは、ハードウェア回路により実行される機能を制御する。 Note that some of the various functions realized by the processor executing the program may be realized by a hardware circuit. In this case, the processor controls functions executed by the hardware circuit.
ＲＯＭは、予め制御用のプログラム及び制御データなどが記憶された不揮発性のメモリである。ＲＯＭに記憶される制御プログラム及び制御データは、予め動作支援装置１００の仕様に応じて組み込まれる。ＲＯＭは、たとえば、制御部３０の回路基板を制御するプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納している。 The ROM is a non-volatile memory in which a control program, control data, and the like are stored in advance. The control program and control data stored in the ROM are incorporated according to the specifications of the operation support apparatus 100 in advance. The ROM stores, for example, a program (for example, BIOS) for controlling the circuit board of the control unit 30.
ＲＡＭは、揮発性のメモリである。ＲＡＭは、プロセッサの処理中のデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭは、プロセッサからの命令に基づき種々のアプリケーションプログラムを格納している。また、ＲＡＭは、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。 The RAM is a volatile memory. The RAM temporarily stores data being processed by the processor. The RAM stores various application programs based on instructions from the processor. The RAM may store data necessary for executing the application program, the execution result of the application program, and the like.
ＮＶＭは、データの書き込み及び書き換えが可能な不揮発性のメモリである。ＮＶＭは、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などである。ＮＶＭは、動作支援装置１００の運用用途に応じて制御プログラム、アプリケーション、及び種々のデータを格納する。また、ＮＶＭは、プロセッサが種々の処理を実行することで生成したデータを保存する。 The NVM is a non-volatile memory in which data can be written and rewritten. The NVM is, for example, an EEPROM (Electric Erasable Programmable Read-Only Memory), an HDD (Hard Disc Drive), or an SSD (Solid State Drive). The NVM stores a control program, an application, and various data according to the operation usage of the operation support apparatus 100. The NVM stores data generated by the processor executing various processes.
次に、制御部３０が実現する機能について説明する。
制御部３０は、装着者Ｐを補助する補助力を示す補助力ベクトルを設定する機能を有する（設定部）。即ち、制御部３０は、装着者Ｐに対して印加する補助力の大きさと方向を設定する。また、制御部３０は、支援動作中において一定の補助力ベクトルを設定する。また、制御部３０は、空間に固定されたワールド座標系Ｃｗにおいて補助力ベクトルを設定する。ワールド座標系Ｃｗは、たとえば、動作支援装置１００の動作空間に固定される座標系である。即ち、ワールド座標系Ｃｗは、動作支援装置１００の傾きなどによって変化しない座標系である。
Next, functions realized by the control unit 30 will be described.
The control unit 30 has a function of setting an assisting force vector indicating an assisting force that assists the wearer P (setting unit). That is, the control unit 30 sets the magnitude and direction of the auxiliary force applied to the wearer P. Further, the control unit 30 sets a constant assist force vector during the support operation. Further, the control unit 30 sets an assist force vector in the world coordinate system Cw fixed in space. The world coordinate system Cw is, for example, a coordinate system fixed in the motion space of the motion support device 100. That is, the world coordinate system Cw is a coordinate system that does not change due to the inclination of the motion support apparatus 100 or the like.
たとえば、制御部３０は、立ち上がり動作を補助する場合などにおいて、鉛直上向き（Ｚ軸方向）の補助ベクトルを設定してもよい。また、制御部３０は、予め入力された装着者Ｐの体重などに基づいて補助力ベクトルの大きさを設定してもよい。なお、制御部３０が設定する補助力ベクトルの大きさ、方向及び設定方法は、特定の構成に限定されるものではない。 For example, the control unit 30 may set an auxiliary vector that is vertically upward (Z-axis direction) when assisting the rising motion. The control unit 30 may set the magnitude of the assisting force vector based on the weight of the wearer P input in advance. The magnitude, direction, and setting method of the auxiliary force vector set by the control unit 30 are not limited to a specific configuration.
また、制御部３０は、動作支援装置１００上に固定される装置座標系Ｃａを設定する機能を有する。たとえば、制御部３０は、上装具２に固定され上連結部３（３ａ又は３ｂ）を原点とする装置座標系Ｃａを設定する。即ち、制御部３０は、上装具２の傾斜に合わせて装置座標系Ｃａを傾斜させる。 Further, the control unit 30 has a function of setting a device coordinate system Ca that is fixed on the motion support device 100. For example, the control unit 30 sets the device coordinate system Ca that is fixed to the upper appliance 2 and has the upper coupling unit 3 (3a or 3b) as the origin. That is, the control unit 30 tilts the apparatus coordinate system Ca in accordance with the tilt of the upper appliance 2.
図４は、制御部３０が設定した装置座標系Ｃａの例を示す。図４が示す例において、上装具２は、地面に水平であるものとする。即ち、上装具２は、傾斜していないものとする。ここでは、制御部３０は、上連結部３に原点を設定するものとする。図４が示す例では、制御部３０は、ワールド座標系ＣｗのＸ軸（Ｘｗ軸）、Ｙ軸（Ｙｗ軸）及びＺ軸（Ｚｗ軸）とそれぞれ平行に装置座標系ＣａのＸ軸（Ｘａ軸）、Ｙ軸（Ｙａ軸）及びＺ軸（Ｚａ軸）を設定する。 FIG. 4 shows an example of the device coordinate system Ca set by the control unit 30. In the example shown in FIG. 4, the upper appliance 2 is assumed to be horizontal to the ground. That is, the upper brace 2 is not inclined. Here, the control part 30 shall set an origin in the upper connection part 3. FIG. In the example illustrated in FIG. 4, the control unit 30 includes the X axis (Xa) of the device coordinate system Ca in parallel with the X axis (Xw axis), the Y axis (Yw axis), and the Z axis (Zw axis) of the world coordinate system Cw. Axis), Y axis (Ya axis) and Z axis (Za axis).
図５は、制御部３０が設定した装置座標系Ｃａの他の例を示す。図５が示す例において、上装具２は、Ｙ軸（Ｙｗ軸）を中心に所定の傾斜角で傾斜しているものとする。図５が示す例において、制御部３０は、ワールド座標系ＣｗのＹ軸（Ｙｗ軸）と平行に装置座標系ＣａのＹ軸（Ｙａ軸）を設定する。また、制御部３０は、ワールド座標系ＣｗのＸ軸（Ｘｗ軸）及びＺ軸（Ｚｗ軸）とそれぞれ当該所定の傾斜角となるように装置座標系ＣａのＸ軸（Ｘａ軸）及びＺ軸（Ｚａ軸）を設定する。なお、制御部３０は、上装具２がＸ軸（Ｘｗ軸）又はＺ軸（Ｚｗ軸）を中心に傾斜している場合、各軸の傾斜に応じて装置座標系Ｃａを設定してもよい。また、制御部３０は、上装具２がＸ軸（Ｘｗ軸）、Ｙ軸（Ｙｗ軸）又はＺ軸（Ｚｗ軸）の２軸以上の軸まわりに傾斜している場合、各軸の傾斜に応じて装置座標系Ｃａを設定してもよい。 FIG. 5 shows another example of the device coordinate system Ca set by the control unit 30. In the example shown in FIG. 5, it is assumed that the upper appliance 2 is inclined at a predetermined inclination angle about the Y axis (Yw axis). In the example shown in FIG. 5, the control unit 30 sets the Y axis (Ya axis) of the device coordinate system Ca in parallel with the Y axis (Yw axis) of the world coordinate system Cw. In addition, the control unit 30 controls the X axis (Xa axis) and the Z axis of the apparatus coordinate system Ca so as to have the predetermined inclination angles with the X axis (Xw axis) and the Z axis (Zw axis) of the world coordinate system Cw. (Za axis) is set. In addition, the control part 30 may set the apparatus coordinate system Ca according to the inclination of each axis | shaft, when the upper orthosis 2 inclines centering on an X-axis (Xw axis) or a Z-axis (Zw axis). . In addition, when the upper device 2 is inclined around two or more axes of the X axis (Xw axis), the Y axis (Yw axis), or the Z axis (Zw axis), the control unit 30 can adjust the inclination of each axis. The apparatus coordinate system Ca may be set accordingly.
また、制御部３０は、ワールド座標系Ｃｗで設定した補助力ベクトルを装置座標系Ｃａに座標変換する機能を有する。即ち、制御部３０は、ワールド座標系Ｃｗで設定した補助力ベクトルを装置座標系Ｃａにおける補助力ベクトルに変換する。たとえば、制御部３０は、装置座標系Ｃａの傾斜に応じて変換行列を設定し、設定された変換行列に基づいて補助力ベクトルを座標変換してもよい。制御部３０が座標変換する方法は、特定の構成に限定されるものではない。ここでは、ワールド座標系Ｃｗでの補助力ベクトルを補助力ベクトルＦとし、装置座標系Ｃａでの補助力ベクトルを補助力ベクトルＦ’とする。 In addition, the control unit 30 has a function of converting the auxiliary force vector set in the world coordinate system Cw into the device coordinate system Ca. That is, the control unit 30 converts the auxiliary force vector set in the world coordinate system Cw into an auxiliary force vector in the apparatus coordinate system Ca. For example, the control unit 30 may set a conversion matrix according to the inclination of the device coordinate system Ca, and may coordinate-convert the auxiliary force vector based on the set conversion matrix. The method of coordinate conversion by the control unit 30 is not limited to a specific configuration. Here, the auxiliary force vector in the world coordinate system Cw is set as an auxiliary force vector F, and the auxiliary force vector in the apparatus coordinate system Ca is set as an auxiliary force vector F ′.
また、制御部３０は、補助力ベクトルＦ’が下装具８（接地部）に印加されるように（即ち、補助力ベクトルＦ’が上装具２に印加されるように）駆動部１０を駆動する機能を有する（駆動制御部）。即ち、制御部３０は、補助力ベクトルＦ’で装着者Ｐの動作を支援するように、回動支持部５にトルクを印加する。たとえば、制御部３０は、腰角度センサ１５が検出する角度θ１、膝角度センサ１６が検出する角度θ２、上フレーム４の長さＬ１、下フレーム６の長さＬ２及び傾斜センサ２０が検出する傾斜などに基づいて、回動支持部５に印加するトルクを設定する。 Further, the control unit 30 drives the drive unit 10 so that the auxiliary force vector F ′ is applied to the lower brace 8 (grounding unit) (that is, the auxiliary force vector F ′ is applied to the upper brace 2). (Drive control unit). That is, the control unit 30 applies a torque to the rotation support unit 5 so as to support the operation of the wearer P with the auxiliary force vector F ′. For example, the controller 30 detects the angle θ1 detected by the waist angle sensor 15, the angle θ2 detected by the knee angle sensor 16, the length L1 of the upper frame 4, the length L2 of the lower frame 6, and the inclination detected by the inclination sensor 20. Based on the above, the torque to be applied to the rotation support portion 5 is set.
たとえば、制御部３０は、以下のようにトルクを設定する。ここでは、上装具２は、Ｙ軸（Ｙｗ軸）まわりに傾斜しているものとする。
図６は、装置座標系Ｃａ（Ｘａ−Ｙｚ平面）での動作支援装置１００の構成例を示す図である。ここでは、装置座標系Ｃａでの下装具８の位置をＰ（Ｐｘ，Ｐｚ）とする。また、補助力ベクトルＦ’をＦ’（ｆｘ’，ｆｚ’）とする。
図６が示すように、上フレーム４とＸａ軸との角度はθ１であり、上フレーム４の延長線と下フレーム６との間の角度はθ２である。
For example, the control unit 30 sets the torque as follows. Here, it is assumed that the upper brace 2 is inclined around the Y axis (Yw axis).
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the motion support device 100 in the device coordinate system Ca (Xa-Yz plane). Here, the position of the lower brace 8 in the apparatus coordinate system Ca is assumed to be P (Px, Pz). Further, the auxiliary force vector F ′ is F ′ (fx ′, fz ′).
As shown in FIG. 6, the angle between the upper frame 4 and the Xa axis is θ1, and the angle between the extension line of the upper frame 4 and the lower frame 6 is θ2.
Ｐ（Ｐｘ，Ｐｚ）は、以下の式で表される。 P (Px, Pz) is represented by the following equation.
式（１）を時間で微分して、仮想仕事の原理を用いると補助力ベクトルＦ’を生じるために必要なトルクは以下の式で表される。 When the equation (1) is differentiated with respect to time and the principle of virtual work is used, the torque required to generate the auxiliary force vector F ′ is expressed by the following equation.
ここで、τ１は、上連結部３に必要なトルクを示し、τ２は、回動支持部５に必要なトルクを示す。
制御部３０は、τ２のトルクを回動支持部５に印加するトルクとして設定する。即ち、制御部３０は、駆動部１０を用いてτ２を回動支持部５に印加する。
Here, τ1 indicates a torque required for the upper connecting portion 3, and τ2 indicates a torque required for the rotation support portion 5.
The control unit 30 sets the torque of τ2 as the torque applied to the rotation support unit 5. That is, the control unit 30 applies τ <b> 2 to the rotation support unit 5 using the drive unit 10.
次に、動作支援装置１００装着者Ｐの動作を支援する動作例について説明する。
図７は、動作支援装置１００装着者Ｐの動作を支援する動作例について説明するためのフローチャートである。
まず、動作支援装置１００の制御部３０は、補助力ベクトルＦを設定する（Ｓ１１）。補助力ベクトルＦを設定すると、制御部３０は、腰角度センサ１５ａ及び膝角度センサ１６ａを用いて右脚側の腰関節の角度θ１ａ及び膝関節の角度θ２ａを検出する（Ｓ１２）。右脚側の腰関節の角度θ１ａ及び膝関節の角度θ２ａを検出すると、制御部３０は、腰角度センサ１５ｂ及び膝角度センサ１６ｂを用いて左脚側の腰関節の角度θ１ｂ及び膝関節の角度θ２ｂを検出する（Ｓ１３）。
Next, an operation example for supporting the operation of the operation support apparatus 100 wearing person P will be described.
FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation example for supporting the operation of the wearer P wearing the operation support apparatus 100.
First, the control unit 30 of the motion support apparatus 100 sets an auxiliary force vector F (S11). When the auxiliary force vector F is set, the control unit 30 detects the hip joint angle θ1a and the knee joint angle θ2a on the right leg side using the hip angle sensor 15a and the knee angle sensor 16a (S12). When detecting the angle θ1a of the hip joint on the right leg side and the angle θ2a of the knee joint, the control unit 30 uses the hip angle sensor 15b and the knee angle sensor 16b to detect the angle θ1b of the left leg side and the angle of the knee joint. θ2b is detected (S13).
左脚側の腰関節の角度θ１ｂ及び膝関節の角度θ２ｂを検出すると、制御部３０は、傾斜センサ２０を用いて上装具２の傾斜を検出する（Ｓ１４）。上装具２の傾斜を検出すると、制御部３０は、検出した傾斜に基づいて補助力ベクトルＦを装置座標系Ｃａでの補助力ベクトルＦ’に座標変換する（Ｓ１５）。 When detecting the angle θ1b of the waist joint on the left leg side and the angle θ2b of the knee joint, the control unit 30 detects the inclination of the upper brace 2 using the inclination sensor 20 (S14). When the inclination of the upper appliance 2 is detected, the control unit 30 converts the auxiliary force vector F into an auxiliary force vector F ′ in the apparatus coordinate system Ca based on the detected inclination (S15).
補助力ベクトルＦ’に座標変換すると、制御部３０は、式（２）に従って補助力ベクトルＦ’が下装具８ａに生じるように回動支持部５ａに印加するトルクτ２ａを算出する（Ｓ１６）。トルクτ２ａを算出すると、制御部３０は、式（２）に従って補助力ベクトルＦ’が下装具８ｂに生じるように回動支持部５ｂに印加するトルクτ２ｂを算出する（Ｓ１７）。 When the coordinates are converted into the auxiliary force vector F ′, the control unit 30 calculates the torque τ2a applied to the rotation support unit 5a so that the auxiliary force vector F ′ is generated in the lower brace 8a according to the equation (2) (S16). After calculating the torque τ2a, the control unit 30 calculates the torque τ2b to be applied to the rotation support unit 5b so that the auxiliary force vector F ′ is generated in the lower brace 8b according to the equation (2) (S17).
トルクτ２ｂを算出すると、制御部３０は、駆動部１０ａを用いて、算出したトルクτ２ａを回動支持部５ａに印加する（Ｓ１８）。トルクτ２ａを回動支持部５ａに印加すると、制御部３０は、駆動部１０ｂを用いて、算出したトルクτ２ｂを回動支持部５ｂに印加する（Ｓ１９）。 When the torque τ2b is calculated, the control unit 30 applies the calculated torque τ2a to the rotation support unit 5a using the drive unit 10a (S18). When the torque τ2a is applied to the rotation support portion 5a, the control unit 30 applies the calculated torque τ2b to the rotation support portion 5b using the drive unit 10b (S19).
トルクτ２ｂを回動支持部５ｂに印加すると、制御部３０は、支援動作中であるか判定する（Ｓ２０）。たとえば、制御部３０は、支援動作をオフにするスイッチが押されていないか、又は、装着者Ｐが支援動作を終了する体勢になっているかを判定する。支援動作中であると判定すると（Ｓ２０、ＹＥＳ）、制御部３０は、Ｓ１２に戻る。支援動作中でないと判定すると（Ｓ２０、ＮＯ）、制御部３０は、動作を終了する。 When the torque τ2b is applied to the rotation support unit 5b, the control unit 30 determines whether the support operation is being performed (S20). For example, the control unit 30 determines whether a switch for turning off the support operation is not pressed or whether the wearer P is in a posture to end the support operation. If it determines with it being during support operation (S20, YES), control part 30 will return to S12. When it is determined that the support operation is not being performed (S20, NO), the control unit 30 ends the operation.
なお、制御部３０は、Ｓ１２並びにＳ１３、Ｓ１６並びにＳ１７、及び、Ｓ１８及びＳ１９の順序を入れ替えて実行してもよし、同時に実行してもよい。また、制御部３０は、Ｓ１６の後にＳ１８を実行してもよいし、Ｓ１７の後にＳ１９を実行してもよい。 Note that the control unit 30 may execute the order of S12, S13, S16, S17, and S18 and S19, or may execute them simultaneously. Further, the control unit 30 may execute S18 after S16, or may execute S19 after S17.
次に、トルクτと時間ｔとの関係について説明する。
図８は、トルクτの時間推移の例を示す図である。
図８が示す例は、装着者Ｐの右脚と左脚とが揃った状態である。また、動作支援装置１００の制御部３０は、鉛直上方向きの補助力ベクトルＦを設定するものとする。また、図８が示す例では、動作支援装置１００は、装着者Ｐがしゃがんだ状態から立ち上がるまでの動作を支援する。即ち、制御部３０は、立ち上がり動作において、一定の補助力ベクトルＦを設定する。
Next, the relationship between torque τ and time t will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a time transition of the torque τ.
The example shown in FIG. 8 is a state where the right leg and the left leg of the wearer P are aligned. In addition, the control unit 30 of the motion support apparatus 100 sets the assist force vector F that is vertically upward. Further, in the example illustrated in FIG. 8, the operation support apparatus 100 supports the operation until the wearer P rises from the squatting state. That is, the control unit 30 sets a constant assist force vector F in the rising operation.
図８が示すように、最初の時点（ｔ＝０）では、装着者Ｐは、しゃがんだ状態である。即ち、装着者Ｐの腰部は、低い位置にある。時間が経過するともに、装着者Ｐは、徐々に立ち上がる。即ち、装着者Ｐの腰部は、徐々に高くなる。 As shown in FIG. 8, the wearer P is in a squatting state at the first time point (t = 0). That is, the waist part of the wearer P is in a low position. As time passes, the wearer P rises gradually. That is, the waist of the wearer P gradually increases.
図８では、τ１ａとτ１ｂとは、同じ値であるので、τ１が両者の値を示す。同様に、τ２ａとτ２ｂとは、同じ値であるので、τ２が両者の値を示す。実線がτ１を示し、破線がτ２を示す。図８に示すように、τ１は、ほぼ０である。また、τ２は、装着者Ｐの腰部が上昇するにつれて、減少する。 In FIG. 8, since τ1a and τ1b are the same value, τ1 indicates both values. Similarly, since τ2a and τ2b are the same value, τ2 indicates both values. A solid line indicates τ1, and a broken line indicates τ2. As shown in FIG. 8, τ1 is almost zero. Moreover, τ2 decreases as the waist of the wearer P rises.
図９は、トルクτの時間推移の他の例を示す図である。
図９が示す例では、装着者Ｐの右脚は、胴体よりも前にあり、高い場所に接地している。また、装着者Ｐの左脚は、胴体よりも後ろにあり、低い場所に接地している。また、動作支援装置１００は、鉛直上方向きの補助ベクトルＦを設定するものとする。また、図９が示す例では、動作支援装置１００は、装着者Ｐがしゃがんだ状態から立ち上がるまでの動作を支援する。
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the time transition of the torque τ.
In the example shown in FIG. 9, the right leg of the wearer P is in front of the torso and is grounded at a high place. The left leg of the wearer P is behind the trunk and is grounded at a low place. In addition, the motion support apparatus 100 sets the auxiliary vector F that is vertically upward. Further, in the example illustrated in FIG. 9, the operation support apparatus 100 supports the operation until the wearer P stands up from the squatting state.
図９が示すように、最初の時点（ｔ＝０）では、装着者Ｐは、しゃがんだ状態である。時間が経過するともに、装着者Ｐは、徐々に立ち上がる。図９では、実線がτ１ｂを示し、破線がτ２ｂを示す。また、一点鎖線がτ１ａを示し、二点鎖線がτ２ａを示す。図９に示すように、τ１ａ及びτ１ｂは、ほぼ同一で一定である。また、τ２ａ及びτ２ｂは、腰部が上昇するにつれて、減少する。 As shown in FIG. 9, the wearer P is in a squatting state at the first time point (t = 0). As time passes, the wearer P rises gradually. In FIG. 9, the solid line indicates τ1b and the broken line indicates τ2b. Moreover, a dashed-dotted line shows (tau) 1a, and a dashed-two dotted line shows (tau) 2a. As shown in FIG. 9, τ1a and τ1b are substantially the same and constant. Moreover, τ2a and τ2b decrease as the waist rises.
なお、動作支援装置１００は、装着者Ｐの股関節の動作を支援するために、上連結部３などに駆動部を設けてもよい。この場合、動作支援装置１００は、股関節の動作を支援する駆動部を用いて、上連結部３などにトルクτ１を印加してもよい。また、動作支援装置１００は、股関節の動作を支援するものであってもよい。 Note that the motion support apparatus 100 may be provided with a drive unit in the upper coupling unit 3 or the like in order to support the hip joint movement of the wearer P. In this case, the motion support device 100 may apply the torque τ1 to the upper coupling portion 3 or the like using a drive unit that supports the hip joint motion. Further, the motion support device 100 may support a hip joint motion.
以上のように構成された動作支援装置は、右脚及び左脚の下装具にほぼ一定の補助力を印加することができる。また、動作支援装置は、右脚及び左脚の下装具にほぼ同じ補助力を印加する。その結果、動作支援装置は、装着者に生じる違和感を緩和することができる。そのため、動作支援装置は、補助力を適切に発生することができる。 The motion support apparatus configured as described above can apply a substantially constant assist force to the lower leg brace of the right leg and the left leg. Further, the motion support device applies substantially the same auxiliary force to the lower leg brace of the right leg and the left leg. As a result, the motion support device can alleviate the uncomfortable feeling that occurs to the wearer. Therefore, the operation support device can appropriately generate the assisting force.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
２…上装具、３ａ及び３ｂ…上連結部、４ａ及び４ｂ…上フレーム、５ａ及び５ｂ…回動支持部、６ａ及び６ｂ…下フレーム、７ａ及び７ｂ…下連結部、１０ａ及び１０ｂ…駆動部、１２ａ及び１２ｂ…サーボモータ、１５ａ及び１５ｂ…腰角度センサ（腰角度検出部）、１６ａ及び１６ｂ…膝角度センサ（膝角度検出部）、２０…傾斜センサ（傾斜検出部）、３０…制御部、１００…動作支援装置、Ｐ…装着者。 2 ... Upper brace, 3a and 3b ... Upper connection part, 4a and 4b ... Upper frame, 5a and 5b ... Rotation support part, 6a and 6b ... Lower frame, 7a and 7b ... Lower connection part, 10a and 10b ... Drive part , 12a and 12b ... servo motor, 15a and 15b ... waist angle sensor (waist angle detection unit), 16a and 16b ... knee angle sensor (knee angle detection unit), 20 ... tilt sensor (tilt detection unit), 30 ... control unit , 100: Operation support device, P: Wearer.
Claims (8)
腰部に固定される上装具と、
第１の脚の大腿部に固定され、上端を前記上装具に回動可能に連結された第１上フレームと、
第２の脚の大腿部に固定され、上端を前記上装具に回動可能に連結された第２上フレームと、
前記第１の脚の下腿部に固定され、前記第１上フレームの下端と回動可能に連結された第１下フレームと、
前記第２の脚の下腿部に固定され、前記第２上フレームの下端と回動可能に連結された第２下フレームと、
前記第１上フレームと前記第１下フレームとの連結部にトルクを印加する第１駆動部と、
前記第２上フレームと前記第２下フレームとの連結部にトルクを印加する第２駆動部と、
前記上装具と前記第１上フレームとの角度を検出する第１腰角度検出部と、
前記上装具と前記第２上フレームとの角度を検出する第２腰角度検出部と、
前記第１上フレームと前記第１下フレームとの連結部の角度を検出する第１膝角度検出部と、
前記第２上フレームと前記第２下フレームとの連結部の角度を検出する第２膝角度検出部と、
補助力を示す補助力ベクトルを設定する設定部と、
前記第１腰角度検出部が検出した角度、前記第１膝角度検出部が検出した角度、前記第１上フレームの長さ、及び、前記第１下フレームの長さに基づいて、前記補助力ベクトルが前記第１の脚の接地部に印加されるように、前記第１駆動部を用いて前記第１上フレームと前記第１下フレームとの連結部にトルクを印加し、前記第２腰角度検出部が検出した角度、前記第２膝角度検出部が検出した角度、前記第２上フレームの長さ、及び、前記第２下フレームの長さに基づいて、前記補助力ベクトルが前記第２の脚の接地部に印加されるように、前記第２駆動部を用いて前記第２上フレームと前記第２下フレームとの連結部にトルクを印加する駆動制御部と、
を備える動作支援装置。 An operation support device for supporting operation,
An upper brace fixed to the waist,
A first upper frame fixed to the thigh of the first leg and having an upper end rotatably connected to the upper brace;
A second upper frame fixed to the thigh of the second leg and having an upper end rotatably connected to the upper brace;
A first lower frame fixed to the lower leg portion of the first leg and rotatably connected to a lower end of the first upper frame;
A second lower frame fixed to the lower leg portion of the second leg and rotatably connected to a lower end of the second upper frame;
A first drive unit that applies torque to a connecting portion between the first upper frame and the first lower frame;
A second drive unit that applies torque to a connecting portion between the second upper frame and the second lower frame;
A first waist angle detector that detects an angle between the upper brace and the first upper frame;
A second waist angle detector for detecting an angle between the upper brace and the second upper frame;
A first knee angle detector that detects an angle of a connecting portion between the first upper frame and the first lower frame;
A second knee angle detector that detects an angle of a connecting portion between the second upper frame and the second lower frame;
A setting unit for setting an auxiliary force vector indicating the auxiliary force;
Based on the angle detected by the first waist angle detector, the angle detected by the first knee angle detector, the length of the first upper frame, and the length of the first lower frame, the auxiliary force Torque is applied to the connecting part between the first upper frame and the first lower frame using the first driving part so that the vector is applied to the grounding part of the first leg, and the second waist Based on the angle detected by the angle detector, the angle detected by the second knee angle detector, the length of the second upper frame, and the length of the second lower frame, the auxiliary force vector is A drive control unit for applying a torque to a connecting portion between the second upper frame and the second lower frame using the second driving unit, so as to be applied to the grounding unit of the second leg;
An operation support apparatus comprising:
前記駆動制御部は、さらに前記傾斜に基づいて、前記第１上フレームと前記第１下フレームとの連結部にトルクを印加し、さらに前記傾斜に基づいて、前記第２上フレームと前記第２下フレームとの連結部にトルクを印加する、
前記請求項１に記載の動作支援装置。 An inclination detection unit for detecting the inclination of the waist;
The drive control unit further applies torque to a connecting portion between the first upper frame and the first lower frame based on the tilt, and further, based on the tilt, the second upper frame and the second Apply torque to the connecting part with the lower frame,
The operation support apparatus according to claim 1.
前記請求項２に記載の動作支援装置。 The drive control unit converts the auxiliary force vector into a coordinate system fixed to the upper brace based on the inclination, and the coordinate-converted auxiliary force vector is applied to the grounding unit of the first leg. As described above, torque is applied to the connecting portion between the first upper frame and the first lower frame, and the second force is applied so that the coordinate-converted auxiliary force vector is applied to the grounding portion of the second leg. Applying a torque to a connecting portion between the upper frame and the second lower frame;
The operation support apparatus according to claim 2.
前記請求項２又は３に記載の動作支援装置。 The inclination detection unit detects an inclination around an axis in a direction between a connection portion between the first upper frame and the upper appliance and a connection portion between the second upper frame and the upper appliance;
The operation support apparatus according to claim 2 or 3.
前記請求項２乃至４の何れか１項に記載の動作支援装置。 The inclination detector includes an axis in a direction between a connecting portion between the first upper frame and the upper appliance, a connecting portion between the second upper frame and the upper appliance, and an axis orthogonal to the horizontal plane. Detect the tilt around the axis of the
The operation support apparatus according to any one of claims 2 to 4.
前記請求項１乃至５の何れか１項に記載の動作支援装置。 The auxiliary force vector set by the setting unit is vertically upward.
The operation support apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記請求項１乃至６の何れか１項に記載の動作支援装置。 The setting unit sets a constant assist force vector during the support operation.
The operation support apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記請求項１乃至７の何れか１項に記載の動作支援装置。 When the drive control unit supports a rising operation, the drive control unit applies torque applied to a connection portion between the first upper frame and the first lower frame, and a connection portion between the second upper frame and the second lower frame. Reducing the applied torque as the waist rises,
The operation support apparatus according to any one of claims 1 to 7.
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| US10624809B2 (en) * | 2017-11-09 | 2020-04-21 | Free Bionics Taiwan Inc. | Exoskeleton robot and controlling method for exoskeleton robot |
| DE102017128618A1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Orthosis, system and method for adjusting an orthosis |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4712620B2 (en) * | 2006-06-12 | 2011-06-29 | 本田技研工業株式会社 | Control device for walking aids |
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