JP6930328B2 - Seating motion assist device - Google Patents
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Description
本発明は、着座動作補助装置に関するものであり、例えば、利用者の着座動作を補助する着座動作補助装置に関する。 The present invention relates to a seating motion assisting device, and for example, relates to a sitting motion assisting device that assists a user in a sitting motion.
特許文献1には、利用者の少なくとも一方の脚に装着され、当該利用者の着座動作を補助する着座動作補助装置が開示されている。特許文献1の着座動作補助装置は、利用者の一方の脚の大腿に装着される第1のリンクと、第1のリンクとピッチ軸周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結され、脚の下肢に装着される第2のリンクと、第1のリンクに対して第2のリンクをピッチ軸周りに相対的に回転駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部を備えている。そして、制御部は、利用者が着座動作を開始した際に、第2のリンクに対する第1のリンクのピッチ軸周りの角度が予め定めた所定の角度よりも大きい間は、当該角度が小さくなるように駆動部を制御する角度制御を実行し、ピッチ軸周りの角度が所定角度以下の間は、ダンパ制御を実行している。
角度制御期間において、例えば、利用者の体重が想定以上である場合や、利用者が勢いをつけて着座しようとした場合に、実際の角度がダンパ制御開始角度に至ったタイミングにおいて、既に勢いがつき、ダンパ制御が実行されたとしても、利用者を十分にゆっくりした速度で着座させることが困難になる場合がある。 In the angle control period, for example, when the weight of the user is more than expected, or when the user tries to sit with momentum, the momentum has already reached the timing when the actual angle reaches the damper control start angle. Even if the damper control is executed, it may be difficult to seat the user at a sufficiently slow speed.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる着座動作補助装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a seating motion assisting device capable of suppressing a decrease in the effect of damper control.
本発明の一態様に係る着座動作補助装置は、利用者の少なくとも一方の脚の大腿に装着される第1のリンクと、前記第1のリンクとピッチ軸周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結され、脚の下腿に装着される第2のリンクと、前記第1のリンクに対して、前記第2のリンクを前記ピッチ軸周りに相対的に回転駆動させる駆動部と、前記第2のリンクに対する前記第1のリンクの前記ピッチ軸周りの角度を検出する角度検出部と、検出された前記角度が小さくなるように前記駆動部を制御する角度制御を実行しつつ、前記検出された角度が所定のダンパ制御遷移角度よりも小さい角度ではダンパ制御を実行する制御部と、を備える着座動作補助装置であって、前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、目標制御角度が前記検出された角度よりも大きく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の偏差量を超える場合は、前記ダンパ制御を実行する。このような構成とすることにより、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。 The seating motion assisting device according to one aspect of the present invention can rotate from the extended state to the bent state around the pitch axis with the first link attached to the thigh of at least one leg of the user. A second link connected to the lower leg of the leg, a drive unit for driving the second link to rotate relative to the first link, and the second link. The detection was performed while executing an angle detection unit that detects the angle of the first link with respect to the link around the pitch axis and an angle control that controls the drive unit so that the detected angle becomes smaller. A seating operation assisting device including a control unit that executes damper control at an angle smaller than a predetermined damper control transition angle, wherein the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle. In this case, if the target control angle is larger than the detected angle and the deviation between the target control angle and the detected angle exceeds a predetermined deviation amount, the damper control is executed. With such a configuration, it is possible to suppress the reduction of the effect of the damper control.
また、前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、前記目標制御角度が前記検出された角度よりも小さく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の屈曲保持偏差角度を超える場合には、前記目標制御角度を保持する。このような構成により、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。 Further, when the detected angle is equal to or larger than the damper control transition angle, the control unit has the target control angle smaller than the detected angle, and the target control angle and the detected angle. When the deviation of the above exceeds a predetermined bending holding deviation angle, the target control angle is held. With such a configuration, it is possible to prevent an excessive assisting force from being applied to the user.
さらに、前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、保持された前記目標精度角度と前記検出された角度との偏差が、前記屈曲保持偏差角度よりも小さい屈曲再開偏差角度よりも小さい場合には、前記角度制御を再開する。このような構成とすることにより、利用者の着座動作を適切に補助することができる。 Further, in the control unit, when the detected angle is equal to or larger than the damper control transition angle, the deviation between the held target accuracy angle and the detected angle is smaller than the bending holding deviation angle. If it is smaller than the restart deviation angle, the angle control is restarted. With such a configuration, it is possible to appropriately assist the user's sitting motion.
本発明により、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる着座動作補助装置を提供する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a seating motion assisting device capable of suppressing a decrease in the effect of damper control.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings have been simplified as appropriate.
(実施形態1)
実施形態1に係る着座動作補助装置を説明する。まず、着座動作補助装置の構成を説明する。その後、着座動作補助装置による着座動作の制御方法を説明する。
(Embodiment 1)
The seating operation assisting device according to the first embodiment will be described. First, the configuration of the seating motion assisting device will be described. After that, a method of controlling the seating motion by the seating motion assisting device will be described.
(着座動作補助装置の構成)
図1〜3は、実施形態1に係る着座動作補助装置の構成を使用形態で例示した図であり、図1は、斜視図を示し、図2は、正面図を示し、図3は、側面図を示す。図1〜3に示すように、着座動作補助装置1は、第1のリンク10と、第2のリンク20と、駆動部30と、角度検出部40と、制御部50と、を備えている。また、着座動作補助装置1は、足裏載置部60、膝装着部70、腰装着部80を備えている。
(Configuration of seating motion assist device)
1 to 3 are views illustrating the configuration of the seating operation assisting device according to the first embodiment in a usage embodiment, FIG. 1 shows a perspective view, FIG. 2 shows a front view, and FIG. 3 shows a side surface. The figure is shown. As shown in FIGS. 1 to 3, the seating
第1のリンク10は、利用者の少なくとも一方の脚の大腿に装着されている。例えば、第1のリンク10は、利用者の上腿部の側部に配置される。第1のリンク10は、利用者の上腿部の左右両側部にそれぞれ配置される。第1のリンク10の上端部は、上腿保持部11の側部に連結されている。第1のリンク10の下端部は、第2のリンク20に回転可能に連結されている。
The
ここで、上腿保持部11は、板状部材であって、利用者の上腿部の外周形状に倣うように湾曲した形状とされている。当該湾曲した面の内側面を使用者の上腿部に接触させる。ここで、当該内側面にはスポンジ等の緩衝部材が設けられていることが好ましい。
Here, the upper
第2のリンク20は、利用者の脚の下腿に装着されている。例えば、第2のリンク20は、利用者の下腿部における脛部分の側部に配置される。第2のリンク20は、利用者の脛部分の左右両側部にそれぞれ配置される。第2のリンク20の上端部は、第1のリンク10の下端部に、ピッチ軸C周りに回転可能に連結されている。よって、第2のリンク20は、第1のリンク10とピッチ軸C周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結されている。なお、ピッチ軸Cは、利用者の左右方向、ここでは膝の左右方向に延びた軸をいう。第2のリンク20の下端部は、足裏載置部60に回転可能に連結されている。
The
足裏載置部60は、利用者の足を支持する。本実施形態の足裏載置部60は、載置部61、アーム62を備えている。載置部61は板状部材であって、利用者の足裏が載置される。アーム62は、載置部61を第2のリンク20に連結する。つまり、アーム62は利用者の下腿部における足首部分の左右両側部にそれぞれ配置される。
The
アーム62の上端部は、第2のリンク20の下端部に回転可能に連結されている。アーム62の下端部は、載置部61の側部に連結されている。これにより、利用者の体重を着座動作補助装置1に支持させることができる。
The upper end of the
膝装着部70は、アーチ71、図示を省略したビンディングを備えている。アーチ71は、左右の第1のリンク10と第2のリンク20との連結部相互を連結する。ビンディングは、アーチ71に設けられている。ビンディングは、アーチ71を使用者の膝に固定する。ビンディングは、アーチ71を使用者の膝に固定できる構成であれば特に限定しないが、例えば使用者の膝に着脱可能なバンドを含む。
The knee-mounted
駆動部30は、第1のリンク10と第2のリンク20との連結部分に駆動力を伝達する。駆動部30は、第1のリンク10に対して、第2のリンク20をピッチ軸C周りに相対的に回転駆動させる。駆動部30は、駆動モータ31、減速機32を備えている。駆動モータ31は、制御部50の制御信号に基づいて駆動する。駆動モータ31の駆動力は、減速機32に入力される。
The driving
減速機32は、駆動モータ31から入力される駆動力を増減して、第1のリンク10と第2のリンク20との連結部分のピッチ軸C周りにおける回転軸に伝達する。これにより、第2のリンク20が第1のリンク10に対して利用者の前後方向に回転駆動する。
The
角度検出部40は、第1のリンク10と第2のリンク20との連結部分に設けられている。角度検出部40は、第2のリンク20に対する第1のリンク20のピッチ軸C周りの回転角度を検出し、検出信号を制御部50に出力する。ここで、第1のリンク10に対する第2のリンク20の回転角度は、利用者の膝の屈曲角度として扱うことができる。
The
腰装着部80は、ベルト81、収納ボックス82を備えている。ベルト81は、利用者の腰に着脱可能な構成とされている。収納ボックス82は、ベルト81に設けられている。収納ボックス82には、駆動モータ31等の電源であるバッテリ、及び制御部50等が搭載されている制御基板が格納されている。収納ボックス82に収納されているバッテリ及び制御基板は、角度検出部40に配線83を介して接続されている。
The
制御部50は、角度検出部40からの検出信号に基づいて、駆動部30の駆動モータ31を制御する。
The
(着座動作の制御方法)
次に、着座動作補助装置1を用いた着座動作の制御方法を説明する。まず、着座動作の制御方法で用いられるパラメータを説明する。次に、本実施形態の着座動作の制御方法の概要を、グラフを用いて説明する。その後、フローチャート図を用いて詳細に説明する。
(Control method for seating motion)
Next, a method of controlling the seating motion using the seating
(パラメータ)
図4は、実施形態1に係る着座動作補助装置の制御方法を説明するための説明図である。図4に示すように、第1のリンク10と第2のリンク20とがなす角度を角度αとする。利用者が立位の場合の角度は、角度α=180[°]である。ここで角度θを、角度θ=角度α−180[°]と定義する。利用者が、立位の場合には、角度θ=0[°]である。立位の場合の角度θを着座開始角度θstartとする。
(Parameter)
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a control method of the seating operation assisting device according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the angle formed by the
利用者が着座を終了した場合には、第1のリンク10と第2のリンク20とがなす角度αは、例えば、90[°]である。また、その場合には、角度θは、−90[°]である。このように、利用者が立位の状態から着座の状態に変化する場合に、角度αは、180[°]から90[°]まで変化し、角度θは、0[°]から−90[°]まで変化する。よって、利用者が立位の状態から着座の状態に変化する場合に、角度αも角度θも小さくなる。着座の終了を判断する場合の角度θを着座終了角度θendとする。したがって、角度θが着座終了角度θendよりも小さい場合に着座を終了する。なお、着座開始角度θstartは、0[°]でなくてもよいし、着座終了角度θendは、−90[°]でなくてもよい。
When the user finishes sitting, the angle α formed by the
制御部50は、利用者の着座動作を補助する場合には、角度が小さくなるように駆動部30を制御する。このような、角度が小さくなるように駆動部30を制御することを角度制御という。よって、制御部50は、利用者の着座動作を補助する場合には、角度制御を実行する。一方、制御部50は、角度が所定のダンパ制御遷移角度θdamよりも小さい角度では、ダンパ制御を実行する。ダンパ制御とは、着座の際の衝撃を弱めるようにする制御をいう。
The
図4に示すように、所定のダンパ制御遷移角度θdamとして、着座開始角度θstartと、着座終了角度θendとの間の角度から選択する。ダンパ制御遷移角度θdamよりも小さい角度、すなわち、ダンパ制御遷移角度θdamよりも屈曲側では、制御部50は、ダンパ制御を実行する。一方、制御部50は、ダンパ制御遷移角度θdam以上の角度、すなわち、ダンパ制御遷移角度θdamよりも伸展側では、基本的には、角度制御を実行する。角度制御では、目標制御角度θrefが設定される。
As shown in FIG. 4, the predetermined damper control transition angle θdam is selected from the angle between the seating start angle θstart and the seating end angle θend. The
(着座動作の制御方法の概要)
次に、本実施形態の着座動作の制御方法の概要を、グラフを用いて説明する。図5及び図6は、実施形態1に係る着座動作補助装置の制御方法における角度制御を例示したグラフであり、横軸は、時間を示し、縦軸は、角度θを示す。実線は、目標制御角度θrefであり、点線は、検出された角度θcurである。なお、検出された角度θcurを単に角度θcurともいう。
(Overview of seating motion control method)
Next, an outline of the seating motion control method of the present embodiment will be described with reference to a graph. 5 and 6 are graphs illustrating angle control in the control method of the seating motion assisting device according to the first embodiment, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents angle θ. The solid line is the target control angle θref, and the dotted line is the detected angle θcur. The detected angle θcur is also simply referred to as an angle θcur.
図5及び図6に示すように、制御部50は、検出された角度θcurが小さくなるように駆動部30を制御する角度制御を実行する。角度制御において、目標制御角度θrefを、例えば、時間に比例して小さくなるように設定する。なお、目標制御角度θrefの設定は、時間に相関して小さくなれば、比例して小さくなる設定に限らない。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
制御部50は、目標制御角度θrefに、検出された角度θcurが追随するように、駆動部30を制御する。角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamまで小さくなるまでは、制御部50は、基本的には、角度制御を実行する。一方、角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamよりも小さくなったときは、制御部50は、ダンパ制御を開始する。制御部50は、角度θcurが、着座終了角度θendになるまで、ダンパ制御を行う。
The
図5に示すように、検出された角度θcurが、目標制御角度θrefに追随するように駆動部30を制御する際に、屈曲動作が勝り、角度θcurが、目標制御角度θrefよりも小さくなる場合がある。そして、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差(|θref−θcur|)が、所定の偏差量よりも大きくなる場合がある。所定の偏差量を、例えば、ダンパ制御遷移偏差角度Δθdamという。このような場合には、制御部50は、ダンパ制御遷移角度θdamまで屈曲していなくても、ダンパ制御に遷移する。
As shown in FIG. 5, when the driving
例えば、利用者の体重が想定以上の場合、または、利用者が勢いをつけて着座しようとした場合に、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamに至ったタイミングにおいて、既に勢いがつき、ダンパ制御が実行されたとしても、利用者を十分にゆっくりした速度で着座させることが困難な場合がある。 For example, when the weight of the user is heavier than expected, or when the user tries to sit with momentum, the detected angle θcur has already gained momentum at the timing when the damper control transition angle θdam is reached. Even if the damper control is executed, it may be difficult to seat the user at a sufficiently slow speed.
しかしながら、本実施形態では、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamに至る前のダンパ制御遷移角度θdam以上の場合でも、目標制御角度θrefが検出された角度θcurよりも大きく、且つ、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差(|θref−θcur|)が、所定の偏差量(ダンパ制御遷移偏差角度Δθdam)を超える場合は、制御部50は、ダンパ制御を実行する。よって、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。
However, in the present embodiment, even when the detected angle θcur is equal to or greater than the damper control transition angle θdam before reaching the damper control transition angle θdam, the target control angle θref is larger than the detected angle θcur and the target. When the deviation between the control angle θref and the detected angle θcur (| θref−θcur |) exceeds a predetermined deviation amount (damper control transition deviation angle Δθdam), the
また、図6に示すように、目標制御角度θrefに、検出された角度θcurを追随させるように駆動部30を制御する際に、駆動部30の追随が甘く不十分な場合がある。そして、検出された角度θcurがダンパ制御遷移角度θdam以上において、目標制御角度θrefが検出された角度θcurよりも小さく、且つ、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差(|θref−θcur|)が、所定の屈曲保持偏差角度Δθholdを超える場合には、目標制御角度θrefを変化させずに保持する。その間に、検出された角度θcurが、保持した目標制御角度θrefに追いつくようにする。
Further, as shown in FIG. 6, when the
そして、保持された目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差(|θref−θcur|)が、所定の屈曲再開偏差角度Δθbenよりも小さくなった場合には、目標制御角度θrefの変化を再開する。これにより、制御部50は、検出された角度θcurが、目標制御角度θrefに追随するように角度制御を再開し、駆動部30に対して屈曲動作を再開させる。
Then, when the deviation between the held target control angle θref and the detected angle θcur (| θref−θcur |) becomes smaller than the predetermined bending restart deviation angle Δθben, the change in the target control angle θref is changed. resume. As a result, the
このように、本実施形態では、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdam以上の場合に、目標制御角度θrefが角度θcurよりも小さく、且つ、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が屈曲保持偏差角度を超える場合は、目標制御角度θrefを保持する。このようにして、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差を小さくするので、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when the detected angle θcur is equal to or larger than the damper control transition angle θdam, the target control angle θref is smaller than the angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is large. When the bending holding deviation angle is exceeded, the target control angle θref is held. In this way, since the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is reduced, it is possible to suppress the excessive assist force from being applied to the user.
(着座動作の制御方法の詳細)
次に、本実施形態の着座動作の制御方法を、フローチャートを用いて説明する。図7は、実施形態1に係る着座動作補助装置1を用いた着座動作の制御方法を例示したフローチャート図である。
(Details of seating motion control method)
Next, the method of controlling the seating motion of the present embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of controlling a seating motion using the seating
図7に示すように、本実施形態の着座の制御方法においては、動作状態判定部51、着座制御部52、ダンパ制御部53に区分してもよい。動作状態判定部51は、着座動作補助装置の動作状態を判定する。具体的には、角度検出器40によって検出した角度θcurから着座動作補助装置1の動作状態を判定する。着座制御部52は、動作状態判定部51において判定した動作状態に応じて着座制御を切り替える。ダンパ制御部53は、ダンパ制御を実行する。
As shown in FIG. 7, in the seating control method of the present embodiment, the operation
まず、図7のステップS11に示すように、制御部50は、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも大きいか(θref>θcur?)を判断する。また、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差、すなわち、目標制御角度θrefと角度θcurとの差の絶対値が、所定の偏差量(ダンパ制御遷移偏差角度Δθdam)よりも大きいか(|θref−θcur|>Δθdam?)を判断する。目標制御角度θrefが、角度θcur以下の場合、または、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差がダンパ制御遷移偏差角度Δθdam以下の場合、または、両方の場合には、Noに進み、ステップS12に進む。
First, as shown in step S11 of FIG. 7, the
次に、図7のステップS12に示すように、制御部50は、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも小さいか(θref<θcur?)を判断する。また、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、所定の屈曲保持偏差角度Δθholdよりも大きいか(|θref−θcur|>Δθhold?)を判断する。目標制御角度θrefが、角度θcur以上の場合、または、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθhold以下の場合、または、両方の場合には、Noに進み、ステップS13に進む。
Next, as shown in step S12 of FIG. 7, the
そして、図7のステップS13に示すように、制御部50は、角度制御を実行する。具体的には、図5及び図6に示すように、制御部50は、時間とともに小さくなる目標制御角度θrefに追随するように、駆動部30を動作させる。駆動部30は、第1のリンク10と第2のリンク20とが屈曲するように角度θcurを小さくする。
Then, as shown in step S13 of FIG. 7, the
次に、図7のステップS14に示すように、制御部50は、検出された角度θcurがダンパ制御遷移角度θdamよりも小さいか(θcur<θdam?)を判断する。角度θcurがダンパ制御遷移角度θdam以上の(Noの)場合には、ステップS11に戻る。
Next, as shown in step S14 of FIG. 7, the
一方、ステップS14において、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamよりも小さい(Yesの)場合には、ステップS15に示すように、制御部50は、ダンパ制御を実行する。
On the other hand, in step S14, when the detected angle θcur is smaller than the damper control transition angle θdam (Yes), the
そして、ステップS16に示すように、制御部50は、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さいか(θcur<θend?)を判断する。角度θcurが着座終了角度θend以上の(Noの)場合には、ステップS15に戻り、制御部50は、ダンパ制御を継続する。
Then, as shown in step S16, the
ステップS16において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S16, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
一方、ステップS11において、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも大きく、且つ、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、所定のダンパ制御遷移偏差角度Δθdamよりも大きい(Yesの)場合には、ステップS17に示すように、制御部50は、ダンパ制御を実行する。これは、図5で示した時間t=taの場合である。
On the other hand, in step S11, the target control angle θref is larger than the detected angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the predetermined damper control transition deviation angle Δθdam (Yes). In this case, as shown in step S17, the
そして、ステップS18に示すように、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さいか(θcur<θend?)を判断する。角度θcurが着座終了角度θend以上の(Noの)場合には、ステップS17に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S18, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S17 and the damper control is continued.
ステップS18において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S18, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
ステップS11において、Noに進み、ステップS12において、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも小さく、且つ、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、屈曲保持偏差角度Δθholdよりも大きい(Yesの)場合には、ステップS19に示すように、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθbenよりも小さいか(|θref−θcur|<Δθben?)を判断する。 In step S11, the process proceeds to No. In step S12, the target control angle θref is smaller than the detected angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the bending holding deviation angle Δθhold ( In the case of Yes), as shown in step S19, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (| θref−θcur | <Δθben?).
そして、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθben以上の(Noの)場合には、ステップS20に示すように、制御部50は、目標制御角度θrefを保持する。そして、ステップS19に戻り再び判断する。
When the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is equal to or greater than the bending restart deviation angle Δθben (No), the
一方、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθbenよりも小さい(Yesの)場合には、ステップS13に示すように、制御部50は、角度制御として屈曲動作を実行する。
On the other hand, when the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (Yes), the
そして、ステップS14を経て、所定の処理を繰り返し、ステップS16またはステップS18において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 Then, the predetermined process is repeated through step S14, and if the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes) in step S16 or step S18, the seating is completed and the process is completed. ..
本実施形態によれば、検出された角度θcurがダンパ制御遷移角度θdamに至る前でも、角度θcurが目標制御角度θrefよりも小さい場合であって、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、所定の偏差量(ダンパ制御遷移偏差角度Δθdam)よりも大きい場合には、ダンパ制御に遷移させている。よって、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。 According to the present embodiment, even before the detected angle θcur reaches the damper control transition angle θdam, the angle θcur is smaller than the target control angle θref, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is determined. When it is larger than a predetermined deviation amount (damper control transition deviation angle Δθdam), the transition is made to damper control. Therefore, it is possible to suppress the reduction of the effect of the damper control.
また、このようにすることで、角度制御からダンパ制御への切り替え時において、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差を小さくすることができる。これにより、切り替え時の振動(ハンチング)を抑制することができる。 Further, by doing so, the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur can be reduced when switching from the angle control to the damper control. As a result, vibration (hunting) at the time of switching can be suppressed.
さらに、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdam以上の場合に、目標制御角度θrefが角度θcurよりも小さく、且つ、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθholdを超える場合は、目標制御角度θrefを保持する。よって、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差を小さくするので、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。 Further, when the detected angle θcur is equal to or greater than the damper control transition angle θdam, the target control angle θref is smaller than the angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur exceeds the bending holding deviation angle Δθhold. In the case, the target control angle θref is maintained. Therefore, since the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is reduced, it is possible to suppress the excessive assist force from being applied to the user.
(実施形態2)
次に、実施形態2を説明する。本実施形態は、ダンパ制御遷移角度θdamに至る前でも、ダンパ制御に遷移させる制御方法である。図8は、実施形態2に係る着座動作補助装置を用いた着座動作の制御方法を例示したフローチャート図である。
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described. This embodiment is a control method for transitioning to damper control even before the damper control transition angle θdam is reached. FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of controlling a seating motion using the seating motion assisting device according to the second embodiment.
まず、図8のステップS21に示すように、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも大きいか(θref>θcur?)を判断する。また、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、所定の偏差量(ダンパ制御遷移偏差角度Δθdam)よりも大きいか(|θref−θcur|>Δθdam?)を判断する。目標制御角度θrefが、角度θcur以下の場合、または、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差がダンパ制御遷移偏差角度Δθdam以下の場合、または、両方の場合には、Noに進み、ステップS22に進む。 First, as shown in step S21 of FIG. 8, it is determined whether the target control angle θref is larger than the detected angle θcur (θref> θcur?). Further, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than a predetermined deviation amount (damper control transition deviation angle Δθdam?) (| θref−θcur |> Δθdam?). If the target control angle θref is less than or equal to the angle θcur, or if the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is less than or equal to the damper control transition deviation angle Δθdam, or both, the process proceeds to No and proceeds to step S22. move on.
次に、図8のステップS22に示すように、制御部50は、角度制御として、駆動部30に対して屈曲動作を実行させる。制御部50は、目標制御角度θrefに追随するように、駆動部30を動作させる。
Next, as shown in step S22 of FIG. 8, the
次に、図8のステップS23に示すように、検出された角度θcurがダンパ制御遷移角度θdamよりも小さいか(θcur<θdam?)を判断する。角度θcurがダンパ制御遷移角度θdam以上の(Noの)場合には、ステップS21に戻る。 Next, as shown in step S23 of FIG. 8, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the damper control transition angle θdam (θcur <θdam?). If the angle θcur is equal to or greater than the damper control transition angle θdam (No), the process returns to step S21.
一方、ステップS23において、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamよりも小さい(Yesの)場合には、ステップS24に示すように、ダンパ制御を実行する。 On the other hand, if the detected angle θcur in step S23 is smaller than the damper control transition angle θdam (Yes), damper control is executed as shown in step S24.
そして、ステップS25に示すように、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さいか(θcur<θend?)を判断する。角度θcurが着座終了角度θend以上の(Noの)場合には、ステップS24に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S25, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S24 and the damper control is continued.
ステップS25において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S25, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
一方、ステップS21において、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも大きく、且つ、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、所定のダンパ制御遷移偏差角度Δθdamよりも大きい(Yesの)場合には、ステップS26に示すように、ダンパ制御を実行する。 On the other hand, in step S21, the target control angle θref is larger than the detected angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the predetermined damper control transition deviation angle Δθdam (Yes). In that case, the damper control is executed as shown in step S26.
そして、ステップS27に示すように、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さいか(θcur<θend?)を判断する。角度θcurが着座終了角度θend以上の(Noの)場合には、ステップS26に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S27, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S26 and the damper control is continued.
ステップS27において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S27, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
本実施形態では、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamに至る前でも、ダンパ制御に遷移させている。よって、角度θcurに勢いが付く前に、ダンパ制御による抗力を発生させることができ、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。その他の効果は、実施形態1の記載に含まれている。
In the present embodiment, the detected angle θcur is transitioned to the damper control even before the damper control transition angle θdam is reached. Therefore, it is possible to generate a drag force by the damper control before the angle θcur gains momentum, and it is possible to suppress the reduction of the effect by the damper control. Other effects are included in the description of
(実施形態3)
次に、実施形態3を説明する。本実施形態は、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθholdを超える場合は、目標制御角度θrefを保持するものである。図9は、実施形態3に係る着座動作補助装置を用いた着座動作の制御方法を例示したフローチャート図である。
(Embodiment 3)
Next, the third embodiment will be described. In the present embodiment, when the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur exceeds the bending holding deviation angle Δθhold, the target control angle θref is maintained. FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of controlling a seating motion using the seating motion assisting device according to the third embodiment.
まず、図9のステップS31に示すように、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも小さいか(θref<θcur?)を判断する。また、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、所定の屈曲保持偏差角度Δθholdよりも大きいか(|θref−θcur|>Δθhold?)を判断する。目標制御角度θrefが、角度θcur以上の場合、または、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθhold以下の場合、または、両方の場合には、Noに進み、ステップS32に進む。 First, as shown in step S31 of FIG. 9, it is determined whether the target control angle θref is smaller than the detected angle θcur (θref <θcur?). Further, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the predetermined bending holding deviation angle Δθhold (| θref−θcur |> Δθhold?). If the target control angle θref is greater than or equal to the angle θcur, or if the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is less than or equal to the bending holding deviation angle Δθhold, or both, the process proceeds to No and the process proceeds to step S32. ..
そして、図9のステップS32に示すように、制御部50は、角度制御として、屈曲動作を駆動部30に対して実行させる。制御部50は、目標制御角度θrefに追随するように、駆動部30を動作させる。駆動部30は、第1のリンク10と第2のリンク20とが屈曲するように検出された角度θcurを小さくさせる。
Then, as shown in step S32 of FIG. 9, the
次に、図9のステップS33に示すように、制御部50は、検出された角度θcurがダンパ制御遷移角度θdamよりも小さいか(θcur<θdam?)を判断する。角度θcurがダンパ制御遷移角度θdam以上の(Noの)場合には、ステップS31に戻る。
Next, as shown in step S33 of FIG. 9, the
一方、ステップS33において、検出された角度θcurが、ダンパ制御遷移角度θdamよりも小さい(Yesの)場合には、ステップS34に示すように、制御部50は、ダンパ制御を実行する。
On the other hand, when the detected angle θcur in step S33 is smaller than the damper control transition angle θdam (Yes), the
そして、ステップS35に示すように、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さいか(θcur<θend?)を判断する。角度θcurが着座終了角度θend以上の(Noの)場合には、ステップS34に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S35, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S34 and the damper control is continued.
ステップS35において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S35, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
一方、ステップS31において、目標制御角度θrefが、検出された角度θcurよりも小さく、且つ、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、屈曲保持偏差角度Δθholdよりも大きい(Yesの)場合には、ステップS36に示すように、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθbenよりも小さいか(|θref−θcur|<Δθdan?)を判断する。 On the other hand, in step S31, when the target control angle θref is smaller than the detected angle θcur and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the bending holding deviation angle Δθhold (Yes). , As shown in step S36, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (| θref−θcur | <Δθdan?).
そして、目標制御角度θrefと角度θcurとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθben以上の(Noの)場合には、ステップS37に示すように、目標制御角度θrefを保持する。そして、ステップS36に戻り再び判断する。 Then, when the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is equal to or greater than the bending restart deviation angle Δθben (No), the target control angle θref is maintained as shown in step S37. Then, the process returns to step S36 and the determination is made again.
一方、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθbenよりも小さい(Yesの)場合には、ステップS32に示すように、制御部50は、角度制御として、屈曲動作を駆動部30に実行させる。
On the other hand, when the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (Yes), as shown in step S32, the
そして、ステップS33を経て、所定の処理を繰り返し、ステップS35において、検出された角度θcurが着座終了角度θendよりも小さい(Yesの)場合には、着座が終了し、処理が完了する。 Then, the predetermined process is repeated through step S33, and when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes) in step S35, the seating is completed and the process is completed.
本実施形態では、目標制御角度θrefと検出された角度θcurとの偏差を小さくするので、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。その他の効果は、実施形態1及び実施形態2の記載に含まれている。
In the present embodiment, since the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is reduced, it is possible to suppress the excessive assist force from being applied to the user. Other effects are included in the description of
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。 Although the embodiment according to the present invention has been described above, the embodiment is not limited to the above configuration and can be changed without departing from the technical idea of the present invention.
例えば、実施形態1〜3において、動作状態判定に用いた角度に変えて、トルク演算値を用いた着座動作補助装置及び制御方法も、本発明の技術的思想の範囲である。 For example, in the first to third embodiments, the seating motion assisting device and the control method using the torque calculation value instead of the angle used for determining the operating state are also within the scope of the technical idea of the present invention.
1 着座動作補助装置
10 第1のリンク
11 上腿保持部
20 第2のリンク
30 駆動部
31 駆動モータ
32 減速機
40 角度検出部
50 制御部
51 動作状態判定部
52 着座制御部
53 ダンパ制御部
60 足裏載置部
61 載置部
62 アーム
70 膝装着部
71 アーチ
80 腰装着部
81 ベルト
82 収納ボックス
83 配線
C ピッチ軸
Δθben 屈曲再開偏差角度
Δθdam ダンパ制御遷移偏差角度
Δθhold 屈曲保持偏差角度
θcur 角度
θdam ダンパ制御遷移角度
θref 目標制御角度
1 Seating
Claims (3)
前記第1のリンクとピッチ軸周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結され、脚の下腿に装着される第2のリンクと、
前記第1のリンクに対して、前記第2のリンクを前記ピッチ軸周りに相対的に回転駆動させる駆動部と、
前記第2のリンクに対する前記第1のリンクの前記ピッチ軸周りの角度を検出する角度検出部と、
検出された前記角度が小さくなるように前記駆動部を制御する角度制御を実行しつつ、前記検出された角度が所定のダンパ制御遷移角度よりも小さい角度ではダンパ制御を実行する制御部と、
を備える着座動作補助装置であって、
前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、
目標制御角度が前記検出された角度よりも大きく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の偏差量を超える場合は、前記ダンパ制御を実行する、
着座動作補助装置。 A first link attached to the thigh of at least one leg of the user,
A second link that is rotatably connected to the first link around the pitch axis from an extended state to a bent state and is attached to the lower leg of the leg.
A drive unit that drives the second link to rotate relative to the first link with respect to the pitch axis.
An angle detection unit that detects the angle of the first link with respect to the second link around the pitch axis, and
A control unit that executes angle control that controls the drive unit so that the detected angle becomes smaller, and executes damper control at an angle where the detected angle is smaller than a predetermined damper control transition angle.
It is a seating motion assisting device equipped with
When the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle, the control unit may use the control unit.
When the target control angle is larger than the detected angle and the deviation between the target control angle and the detected angle exceeds a predetermined deviation amount, the damper control is executed.
Seating motion assist device.
前記目標制御角度が前記検出された角度よりも小さく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の屈曲保持偏差角度を超える場合には、前記目標制御角度を保持する、
請求項1に記載の着座動作補助装置。 When the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle, the control unit may use the control unit.
When the target control angle is smaller than the detected angle and the deviation between the target control angle and the detected angle exceeds a predetermined bending holding deviation angle, the target control angle is held. ,
The seating motion assisting device according to claim 1.
保持された前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、前記屈曲保持偏差角度よりも小さい屈曲再開偏差角度よりも小さい場合には、前記角度制御を再開する、
請求項2に記載の着座動作補助装置。 When the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle, the control unit may use the control unit.
When the deviation between the held target control angle and the detected angle is smaller than the bending restart deviation angle smaller than the bending holding deviation angle, the angle control is restarted.
The seating motion assisting device according to claim 2.
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