JP6601194B2 - 歩行補助装置 - Google Patents
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Description
この場合、遊脚屈曲時間及び遊脚伸展時間が設定され固定されたままの場合、特定の歩容タイミングにおいて、ユーザの実際の遊脚開始の膝関節角度が大き過ぎるときは、不自然な遊脚軌道となり、ユーザの歩容動作が不自然となる虞がある(図7)。これに対し、例えば、単に遊脚屈曲時間を短く設定した場合、その遊脚屈曲時間が短くなり過ぎる、あるいは無くなってしまう可能性もあり、自然な歩容動作から離れてしまう虞がある。
ユーザの上腿に装着される上腿フレームと、
前記上腿フレームに膝関節を介して連結され、ユーザの下腿に装着される下腿フレームと、
前記上腿フレームに対し前記下腿フレームが屈曲する膝関節角度を検出する角度検出手段と、
前記膝関節を駆動する駆動手段と、
ユーザの歩容動作中の遊脚期間において、前記膝関節角度が遊脚開始から遊脚最大屈曲までの遊脚屈曲時間において単調増加し、該遊脚屈曲時間に続く前記膝関節角度が前記遊脚最大屈曲から遊脚終了までの遊脚伸展時間において単調減少する、ように設定された前記膝関節角度のグラフ情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記膝関節角度のグラフ情報に従って、前記角度検出手段により検出された膝関節角度に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置であって、
前記制御手段は、
前記角度検出手段により検出された前記遊脚開始の膝関節角度が増加するに従がって、前記記憶手段の遊脚屈曲時間を短く設定し、かつ、該遊脚屈曲時間を所定の最小値以上に設定する、ことを特徴とする歩行補助装置である。
この一態様によれば、遊脚開始の膝関節角度が増加するに従がって遊脚屈曲時間を短く設定される。これにより、特定の歩容タイミングにおいて、ユーザの実際の遊脚開始の膝関節角度が大き過ぎる場合でも遊脚屈曲時間が短く設定される。さらに、遊脚屈曲時間は所定の最小値以上に設定される。これにより、遊脚屈曲時間が短くなり過ぎる、あるいは無くなってしまうことがない。すなわち、特定の歩容タイミングにおいて、ユーザの実際の遊脚開始の膝関節角度が大き過ぎる場合でも、遊脚屈曲時間が短く設定され、さらに、その遊脚屈曲時間が短くなり過ぎる、あるいは無くなってしまうことがなく、自然な歩容動作に近づけることができる。
図1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。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システム構成を示すブロック図である。
制御部10は、例えば、演算処理、制御処理等と行うCPU(Central Processing Unit)10a、CPU10aによって実行される演算プログラム、各種のデータを記憶するROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)からなるメモリ10b、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)10c、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。CPU10a、メモリ10b及びインターフェイス部10cは、データバスなどを介して相互に接続されている。
制御部10は、モータユニット7と分離しているが、モータユニット7に設けられる構成であってもよい。
この場合、従来のように、一旦、遊脚屈曲時間及び遊脚伸展時間が設定され固定されたままの場合、特定の歩容タイミングにおいて、ユーザの実際の遊脚開始の膝関節角度が大き過ぎるときは、不自然な遊脚軌道となり、ユーザの歩容動作が不自然となる。
ここで、上述のように、遊脚開始の膝関節角度が増加するに従がって、遊脚屈曲時間を短く設定した場合に、例えば、図8に示すように、その遊脚屈曲時間が短くなり過ぎる、あるいは無くなってしまう可能性もあり、自然な歩容動作から離れてしまう虞がある。
これに対し、本実施形態に係る制御部10は、角度センサ9により検出された遊脚開始の膝関節角度が増加するに従がって、メモリ10bの遊脚屈曲時間を短く設定し、かつ、該遊脚屈曲時間を所定の最小値以上に設定する。これにより、特定の歩容タイミングにおいて、ユーザの実際の遊脚開始の膝関節角度が大き過ぎる場合でも、遊脚屈曲時間が短く設定され、さらに、その遊脚屈曲時間が短くなり過ぎる、あるいは無くなってしまうことがなく、自然な歩容動作に近づけることができる。
補正後遊脚屈曲時間Tbnd=a×(遊脚屈曲角度−遊脚開始角度)/遊脚屈曲角度×遊脚屈曲時間+(1−a)×遊脚屈曲時間
上記式において、遊脚屈曲角度=遊脚最大屈曲角度−遊脚終了角度、とする。aは、補正をかける時間割合であり、1以下の正値とする。例えば、a=0.9とすると、補正後遊脚屈曲時間は設定された遊脚屈曲時間の10%以上の値となる。このようにaを0〜1の間で設定変更することで、上記所定の最小値を変更することができる。
制御部10は、上記算出した補正後遊脚屈曲時間Tbndに基づいてメモリ10bのグラフ情報を変更する。
制御部10は、変更したグラフ情報に基づいてモータユニット7の駆動を制御する。したがって、自然な歩容動作に近づけることができる。
Claims (1)
- ユーザの上腿に装着される上腿フレームと、
前記上腿フレームに膝関節を介して連結され、ユーザの下腿に装着される下腿フレームと、
前記上腿フレームに対し前記下腿フレームが屈曲する膝関節角度を検出する角度検出手段と、
前記膝関節を駆動する駆動手段と、
ユーザの歩容動作中の遊脚期間において、前記膝関節角度が遊脚開始から遊脚最大屈曲までの遊脚屈曲時間において単調増加し、該遊脚屈曲時間に続く前記膝関節角度が前記遊脚最大屈曲から遊脚終了までの遊脚伸展時間において単調減少する、ように設定された前記膝関節角度のグラフ情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記膝関節角度のグラフ情報に従って、前記角度検出手段により検出された膝関節角度に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置であって、
前記制御手段は、
前記角度検出手段により検出されたユーザの実際の遊脚開始の膝関節角度が増加するに従がって、前記記憶手段の遊脚屈曲時間を短く設定し、かつ、該遊脚屈曲時間を所定の最小値以上となる補正後の遊脚屈曲時間Tbndを次式を用いて算出し、
補正後の遊脚屈曲時間Tbnd=a×(遊脚屈曲角度−遊脚開始角度)/遊脚屈曲角度×遊脚屈曲時間+(1−a)×遊脚屈曲時間
但し、上記式において、遊脚屈曲角度=遊脚最大屈曲角度−遊脚終了角度、とし、aは補正をかける時間割合であり1以下の正値とし、前記補正後の遊脚屈曲時間Tbndが短過ぎることなく一定時間以上確保されるように、aを0〜1の間で設定変更することで、前記所定の最小値を変更し、
又は、
正値の切片を有する遊脚屈曲角度と遊脚開始角度の偏差の単調増加関数を用いて前記補正後の遊脚屈曲時間Tbndを算出し、前記補正後の遊脚屈曲時間Tbndが短過ぎることなく一定時間以上確保されるように前記正値の切片の値を設定変更することで、前記所定の最小値を変更し、
前記算出した補正後の遊脚屈曲時間Tbndに基づいて前記記憶手段に記憶された前記膝関節角度のグラフ情報を変更する
ことを特徴とする歩行補助装置。
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