JP6940829B2 - 最適弾性強度計算装置、最適弾性強度計算システム、運動補助システム、最適弾性強度計算方法および最適弾性強度計算プログラム - Google Patents
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Description
次に、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
次に、図2を参照して、本第1の実施の形態の計算装置1200について説明する。図2に示す通り、計算装置1200は、最適化問題処理部1210と、記憶部1220と、を備える。
(A)股関節、膝関節、足関節の夫々における最大屈曲角度、最大伸展角度、最大関節モーメントの制限値
および、
(B)大臀筋、大腿直筋、内側広筋、半膜様筋、大腿二頭筋、ヒラメ筋、腓腹筋、前脛骨筋の夫々における最大筋活動量の制限値。
次に、本第1の実施の形態の最適弾性強度計算システム1の動作について、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図4は、本発明における第2の実施の形態に係る運動補助システム2の構成の一例を表すブロック図である。図4に示す通り、運動補助システム2は、入力装置1100と、計算装置1200と、調整装置2300と、弾性装具2400と、を備えている。
次に、本第2の実施の形態の運動補助システム2の動作について、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図8は、本発明における第3の実施の形態に係る計算装置3200の構成の一例を表すブロック図である。図8に示す通り、計算装置3200は、最適化問題処理部1210と、記憶部1220と、変換部3230と、を備える。
次に、本第3の実施の形態の計算装置3200の動作について、図面を参照して説明する。
計算装置3200の最適化問題処理部1210は、運動学的制約条件に加えて、さらにリハビリテーション計画情報を入力してもよい。
前記装具利用者の運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する最適化問題処理部と、
を備えることを特徴とする、最適弾性強度計算装置。
付記1乃至4のいずれか1つに記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を出力する表示装置と、
を備えることを特徴とする最適弾性強度計算システム。
前記装具利用者の運動学的制約条件を入力するための入力装置と、
付記1乃至4のいずれか1つに記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を入力して前記弾性装具の弾性強度を調整する調整装置と、
を備えることを特徴とする運動補助システム。
最適化問題処理部が、前記装具利用者の運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する、
ことを含む、最適弾性強度計算方法。
前記弾性装具を複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め記憶部に格納する手順と、
前記装具利用者の運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記最適弾性強度を計算する最適化問題処理手順と、を実行させるための最適弾性強度計算プログラム。
前記装具利用者の運動能力評価情報を運動学的制約条件に変換する変換部と、
前記運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する最適化問題処理部と、
を備えることを特徴とする、最適弾性強度計算装置。
付記15乃至19のいずれか1つに記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を出力する表示装置と、
を備えることを特徴とする最適弾性強度計算システム。
前記装具利用者の運動能力評価情報を入力するための入力装置と、
付記15乃至19のいずれか1つに記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を入力して前記弾性装具の弾性強度を調整する調整装置と、
を備えることを特徴とする運動補助システム。
変換部が、前記装具利用者の運動能力評価情報を運動学的制約条件に変換し、
最適化問題処理部が、前記運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する、
ことを含む、最適弾性強度計算方法。
前記弾性装具を複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め記憶部に格納する手順と、
前記装具利用者の運動能力評価情報を運動学的制約条件に変換する変換手順と、
前記運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記最適弾性強度を計算する最適化問題処理手順と、
を実行させるための最適弾性強度計算プログラム。
2 運動補助システム
10 装具利用者
20 端末
100 第1の運動補助装置
112 第1の弾性体保持部
113 第1のアシスト部
114 第1のシャフト
115 腰部バンド
116 膝部バンド
120 弾性体(バネ)
121 押圧受け部
123 雌ネジ
200 第2の運動補助装置
212 第2の弾性体保持部
213 第2のアシスト部
214 第2のシャフト
215 脛部バンド
216 足底板
1100 入力装置
1200 計算装置(最適弾性強度計算装置)
1210 最適化問題処理部
1220 記憶部
1300 表示装置
2300 調整装置
2300a 第1の調整装置
2300b 第2の調整装置
2310 サーボモータ
2320 シャフト
2330 シャフト
2340 固定部材
2350 ギア
2360 ギア
2370 雄ネジ
2400 弾性装具
2400a 第1の弾性装具
2400b 第2の弾性装具
3200 計算装置(最適弾性強度計算装置)
3230 変換部
Claims (10)
- 装具利用者の動作を補助する弾性装具を、複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め格納した記憶部と、
前記装具利用者の運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する最適化問題処理部と、
を備え、
前記弾性強度・運動学的特性は、前記弾性装具を、前記複数の人の身体に装着して実験によって求められた歩行速度の予測値、関節の最大屈曲角度の予測値、関節の最大伸展角度の予測値、関節の最大関節モーメントの予測値、および筋肉の最大筋活動量の予測値から成り、
前記運動学的制約条件は、前記装具利用者である歩行者が動作中に満たすべき運動学的条件から成って、前記装具利用者の関節および筋に係る制限値を規定しており、
前記所定の評価指標は、前記装具利用者の歩行速度を最大化する第1の指標、関節可動域を最大化する第2の指標、最大関節モーメントを最小化する第3の指標、および前記第1乃至第3の指標の重み付き平均をとった第4の指標の中から選択された1つから成り、
前記最適化問題処理部は、前記弾性強度・運動学的特性が前記運動学的制約条件で制約された条件下で、前記所定の評価指標を最適化するように、前記弾性装具の最適弾性強度を計算することを特徴とする、最適弾性強度計算装置。 - 装具利用者の運動学的制約条件を入力するための入力装置と、
請求項1に記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を出力する表示装置と、
を備えることを特徴とする最適弾性強度計算システム。 - 装具利用者の身体に装着されて前記装具利用者の動作を補助する弾性装具と、
前記装具利用者の運動学的制約条件を入力するための入力装置と、
請求項1に記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を入力して前記弾性装具の弾性強度を調整する調整装置と、
を備えることを特徴とする運動補助システム。 - 装具利用者の動作を補助する弾性装具を、複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め記憶部に格納し、
最適化問題処理部が、前記装具利用者の運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する、
ことを含む、最適弾性強度計算方法において、
前記弾性強度・運動学的特性は、前記弾性装具を、前記複数の人の身体に装着して実験によって求められた歩行速度の予測値、関節の最大屈曲角度の予測値、関節の最大伸展角度の予測値、関節の最大関節モーメントの予測値、および筋肉の最大筋活動量の予測値から成り、
前記運動学的制約条件は、前記装具利用者である歩行者が動作中に満たすべき運動学的条件から成って、前記装具利用者の関節および筋に係る制限値を規定しており、
前記所定の評価指標は、前記装具利用者の歩行速度を最大化する第1の指標、関節可動域を最大化する第2の指標、最大関節モーメントを最小化する第3の指標、および前記第1乃至第3の指標の重み付き平均をとった第4の指標の中から選択された1つから成り、
前記最適化問題処理部は、前記弾性強度・運動学的特性が前記運動学的制約条件で制約された条件下で、前記所定の評価指標を最適化するように、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する、最適弾性強度計算方法。 - 装具利用者の身体に装着されて前記装具利用者の動作を補助する弾性装具の最適弾性強度を、コンピュータに計算させる最適弾性強度計算プログラムであって、前記最適弾性強度計算プログラムは、前記コンピュータに、
前記弾性装具を複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め記憶部に格納する手順と、
前記装具利用者の運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記最適弾性強度を計算する最適化問題処理手順と、を実行させるための最適弾性強度計算プログラムにおいて、
前記弾性強度・運動学的特性は、前記弾性装具を、前記複数の人の身体に装着して実験によって求められた歩行速度の予測値、関節の最大屈曲角度の予測値、関節の最大伸展角度の予測値、関節の最大関節モーメントの予測値、および筋肉の最大筋活動量の予測値から成り、
前記運動学的制約条件は、前記装具利用者である歩行者が動作中に満たすべき運動学的条件から成って、前記装具利用者の関節および筋に係る制限値を規定しており、
前記所定の評価指標は、前記装具利用者の歩行速度を最大化する第1の指標、関節可動域を最大化する第2の指標、最大関節モーメントを最小化する第3の指標、および前記第1乃至第3の指標の重み付き平均をとった第4の指標の中から選択された1つから成り、
前記最適化問題処理手順は、前記コンピュータに、前記弾性強度・運動学的特性が前記運動学的制約条件で制約された条件下で、前記所定の評価指標を最適化するように、前記弾性装具の最適弾性強度を計算させる、最適弾性強度計算プログラム。 - 装具利用者の動作を補助する弾性装具を、複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め格納した記憶部と、
前記装具利用者の運動能力評価情報を運動学的制約条件に変換する変換部と、
前記運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する最適化問題処理部と、
を備え、
前記弾性強度・運動学的特性は、前記弾性装具を、前記複数の人の身体に装着して実験によって求められた歩行速度の予測値、関節の最大屈曲角度の予測値、関節の最大伸展角度の予測値、関節の最大関節モーメントの予測値、および筋肉の最大筋活動量の予測値から成り、
前記運動能力評価情報は、前記装具利用者の運動能力を定量的に示す指標から成り、
前記運動学的制約条件は、前記装具利用者である歩行者が動作中に満たすべき運動学的条件から成って、前記装具利用者の関節および筋に係る制限値を規定しており、
前記所定の評価指標は、前記装具利用者の歩行速度を最大化する第1の指標、関節可動域を最大化する第2の指標、最大関節モーメントを最小化する第3の指標、および前記第1乃至第3の指標の重み付き平均をとった第4の指標の中から選択された1つから成り、
前記最適化問題処理部は、前記弾性強度・運動学的特性が前記運動学的制約条件で制約された条件下で、前記所定の評価指標を最適化するように、前記弾性装具の最適弾性強度を計算することを特徴とする、最適弾性強度計算装置。 - 装具利用者の運動能力評価情報を入力するための入力装置と、
請求項6に記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を出力する表示装置と、
を備えることを特徴とする最適弾性強度計算システム。 - 装具利用者の身体に装着されて前記装具利用者の動作を補助する弾性装具と、
前記装具利用者の運動能力評価情報を入力するための入力装置と、
請求項6に記載の最適弾性強度計算装置と、
前記最適弾性強度を入力して前記弾性装具の弾性強度を調整する調整装置と、
を備えることを特徴とする運動補助システム。 - 装具利用者の動作を補助する弾性装具を、複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め記憶部に格納し、
変換部が、前記装具利用者の運動能力評価情報を運動学的制約条件に変換し、
最適化問題処理部が、前記運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する、
ことを含む、最適弾性強度計算方法において、
前記弾性強度・運動学的特性は、前記弾性装具を、前記複数の人の身体に装着して実験によって求められた歩行速度の予測値、関節の最大屈曲角度の予測値、関節の最大伸展角度の予測値、関節の最大関節モーメントの予測値、および筋肉の最大筋活動量の予測値から成り、
前記運動能力評価情報は、前記装具利用者の運動能力を定量的に示す指標から成り、
前記運動学的制約条件は、前記装具利用者である歩行者が動作中に満たすべき運動学的条件から成って、前記装具利用者の関節および筋に係る制限値を規定しており、
前記所定の評価指標は、前記装具利用者の歩行速度を最大化する第1の指標、関節可動域を最大化する第2の指標、最大関節モーメントを最小化する第3の指標、および前記第1乃至第3の指標の重み付き平均をとった第4の指標の中から選択された1つから成り、
前記最適化問題処理部は、前記弾性強度・運動学的特性が前記運動学的制約条件で制約された条件下で、前記所定の評価指標を最適化するように、前記弾性装具の最適弾性強度を計算する、最適弾性強度計算方法。 - 装具利用者の身体に装着されて前記装具利用者の動作を補助する弾性装具の最適弾性強度を、コンピュータに計算させる最適弾性強度計算プログラムであって、前記最適弾性強度計算プログラムは、前記コンピュータに、
前記弾性装具を複数の人の身体に装着して実験によって求められた弾性強度・運動学的特性を予め記憶部に格納する手順と、
前記装具利用者の運動能力評価情報を運動学的制約条件に変換する変換手順と、
前記運動学的制約条件と前記弾性強度・運動学的特性とから、所定の評価指標に基づき、前記最適弾性強度を計算する最適化問題処理手順と、
を実行させるための最適弾性強度計算プログラムにおいて、
前記弾性強度・運動学的特性は、前記弾性装具を、前記複数の人の身体に装着して実験によって求められた歩行速度の予測値、関節の最大屈曲角度の予測値、関節の最大伸展角度の予測値、関節の最大関節モーメントの予測値、および筋肉の最大筋活動量の予測値から成り、
前記運動能力評価情報は、前記装具利用者の運動能力を定量的に示す指標から成り、
前記運動学的制約条件は、前記装具利用者である歩行者が動作中に満たすべき運動学的条件から成って、前記装具利用者の関節および筋に係る制限値を規定しており、
前記所定の評価指標は、前記装具利用者の歩行速度を最大化する第1の指標、関節可動域を最大化する第2の指標、最大関節モーメントを最小化する第3の指標、および前記第1乃至第3の指標の重み付き平均をとった第4の指標の中から選択された1つから成り、
前記最適化問題処理手順は、前記コンピュータに、前記弾性強度・運動学的特性が前記運動学的制約条件で制約された条件下で、前記所定の評価指標を最適化するように、前記弾性装具の最適弾性強度を計算させる、最適弾性強度計算プログラム。
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