JP6604177B2 - 歩行補助装置 - Google Patents
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Description
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、
前記遊脚開始における前記駆動手段のトルクの大きさと、該遊脚開始の直前の立脚終了における前記駆動手段のトルクの大きさと、が一致するように、前記角度検出手段の遊脚開始の膝関節角度と、前記グラフ情報の遊脚開始の膝関節角度と、の角度偏差を算出し、
前記角度検出手段により検出された遊脚開始の膝関節角度から、前記算出した角度偏差だけずらした角度を前記グラフ情報の遊脚開始の膝関節角度に設定する、
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、遊脚開始における補助トルクの大きさと、その直前の立脚終了における補助トルクの大きさと、の乖離を抑制し、立脚から遊脚へ滑らかに移行する、より自然な歩行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。
なお、制御部10とモータユニット7とは独立して構成されているが、制御部10とモータユニット7は一体的に構成されていてもよい。
例えば、歩行の難易度調整機能として、立脚時の脚部の伸展保持のためのモータユニットの補助トルクの上限値は調整可能となっている。ここで、歩行難易度を上げて、立脚時のモータユニットの補助トルクの上限値を下げた場合、立脚時の脚部の伸展保持のためのモータユニットの補助トルクは小さく抑えられる。一方で、ユーザの足平部の抜重が検出され、遊脚軌道の再生が開始された場合、その遊脚軌道追従のために非常に高い補助トルクが発生可能となっている。したがって、立脚から遊脚への移行時における補助トルクの大幅な変化を抑制することが求められている。
θe=(F−Kdv)/Kp
θs=θ+θe
制御部10は、ユーザの足平部の抜重に基づいて、遊脚開始のタイミングであるか否かを判定する(ステップS101)。
制御部10は、立脚期間において、メモリ10bのグラフ情報に基づいて、立脚期間の膝関節角度に応じた角度指令値を生成し、モータユニット7に対して出力する(ステップS104)。
これにより、遊脚開始におけるモータユニット7の補助トルクの大きさと、その直前の立脚終了におけるモータユニット7の補助トルクの大きさと、の乖離を抑制し、立脚から遊脚へ滑らかに移行する、より自然な歩行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、
前記遊脚開始における前記駆動手段のトルクの大きさと、該遊脚開始の直前の立脚終了における前記駆動手段のトルクの大きさと、が一致するように、前記角度検出手段の遊脚開始の膝関節角度と、前記グラフ情報の遊脚開始の膝関節角度と、の角度偏差を算出し、
前記角度検出手段により検出された遊脚開始の膝関節角度から、前記算出した角度偏差だけずらした角度を前記グラフ情報の遊脚開始の膝関節角度に設定する、
ことを特徴とする歩行補助装置。
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