步行辅助装置及控制方法制造方法及图纸

本公开提供一种步行辅助装置，其具备：被穿戴于用户的膝及腰的套装(200)；第一线(300a)，其连接套装(200)中的与用户的膝上接触的位置和与用户的腰接触的位置；第二线(301a)，其连接套装(200)中的与用户的膝后接触的位置和与用户的腰接触的位置；以及多个马达(400)，其与第一线(300a)、第二线(301a)连接，并且在第一期间内以使第一线(300a)、第二线(301a)双方具有大于200N/m的刚度的方式使张力产生，该第一期间包含用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及第一步行周期之后的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且50％以下的期间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】步行辅助装置及控制方法
本公开涉及对步行运动进行辅助的步行辅助装置及控制方法。
技术介绍
专利文献1中公开了一种用于对髋关节的屈伸进行辅助的关节运动辅助器具。专利文献1中公开的关节运动辅助器具具备：跨越髋关节延伸的辅助力传递带；配置于辅助力传递带的一端的第一安装器具；以及配置于助力传递带的另一端的第二安装器具。现有技术文献专利文献：国际公开第2012/124328号
技术实现思路
现有技术中，对于在步行辅助时用于进行效果更好的辅助的辅助时机(timing)，没有进行过讨论。本公开的非限定且例示性的一方式提供一种步行辅助装置，包括：套装，其穿戴于用户的膝部及腰；第一线，其连接所述套装中的与所述用户的膝上接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；第二线，其连接所述套装中的与所述用户的膝后接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；以及多个马达，其与所述第一线及所述第二线连接，所述多个马达分别与所述第一线及所述第二线对应，所述多个马达在第一期间内使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有大于200N/m的刚度，所述第一期间包含所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及接着所述第一步行周期的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且50％以下的期间。另外，这些总括性或具体的方式可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的记录介质来实现，也可以通过装置、系统、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取的记录介质例如包括CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory，光盘只读存储器)等非易失性记录介质。根据本公开，能够效果更好地执行步行时的辅助。本公开的一方式的附加的好处及优点从本说明书及附图中得到明确。该好处及/或优点能够由本说明书及附图所公开的各种方式及特征单独提供，为了获得其中一个以上的好处及/或优点，并不需要全部方式或特征。附图说明图1是表示实施方式涉及的步行辅助装置的结构的图。图2A是从前面观察穿戴了实施方式涉及的套装的用户的前视图。图2B是从后面观察穿戴了实施方式涉及的套装的用户的后视图。图3是从侧面观察穿戴了实施方式涉及的套装的用户的侧视图。图4是实施方式涉及的马达控制部的功能框图。图5是实施方式涉及的压力传感器的配置图。图6是表示实施方式涉及的压力传感器和步行间隔设定部的一个示例的框图。图7是表示步行周期中的步行周期的相位变化的一个示例的图。图8A是表示第二线的安装实验中的线的张力的实验结果的图。图8B是表示第二线的安装实验中的线的张力的实验结果的图。图9是表示实施方式涉及的步行辅助装置的动作的流程图。图10是表示实施方式涉及的第一线及第二线的刚度的时间上变化的时序图。图11是表示实施方式的变形例1涉及的步行辅助装置的图。图12是表示实施方式的变形例2涉及的步行辅助装置的图。图13是表示第二线的安装实验中的人的能量代谢率的结果的图。图14是表示目标扭矩决定部存储的关节目标扭矩的一个示例的图。标号的说明1用户11步行周期设定部12目标刚度决定部13目标扭矩决定部14虚拟弹簧自然长度计算部15力控制部20步行间隔设定部21步行间隔计算部30、30a、30b压力传感器100、101、102步行辅助装置200套装201腰带202、202a、202b膝带210a、210b、210c、210d线固定部211第一位置212第二位置213第三位置214第四位置300、300a、300b、300e、300f、300g、300h第一线301、301a、301b第二线400马达500控制部501控制电路502输入输出IF503电源510控制部511通信设备515智能手机具体实施方式驱动人关节的肌肉有两种作用。一种作用是产生做出动态动作的关节扭矩，另一种作用是产生做静态动作即坚持的刚度。以往的步行辅助装置对肌肉作用中的产生关节扭矩的作用进行辅助，而对于对产生刚度的作用的辅助没有进行过讨论。因此，研究了如下步行辅助装置：通过配置使人的髋关节的前侧和后侧双方产生拉伸力的马达和线，来辅助人的髋关节的刚度，由此进行步行辅助。本公开的一方式涉及的步行辅助装置，包括：套装，其穿戴于用户的膝部及腰；第一线，其连接所述套装中的与所述用户的膝上接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；第二线，其连接所述套装中的与所述用户的膝后接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；以及多个马达，其与所述第一线及所述第二线连接，所述多个马达分别与所述第一线及所述第二线对应，所述多个马达在第一期间内使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有大于200N/m的刚度，所述第一期间包含所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及接着所述第一步行周期的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且50％以下的期间。根据上述方式，步行辅助装置通过在第一期间内提高线(第一线及第二线)的刚度，对用户的着地一方的腿支承用户体重的力进行辅助。由此，在用户步行时用户比较容易支承自身的体重。这样，步行辅助装置能够效果更好地执行步行时的辅助。例如，还具备控制电路，所述控制电路，取得所述第一步行周期及所述第二步行周期，将控制信号输出到所述多个马达，所述控制信号用于在所取得的所述第一步行周期及所述第二步行周期所含的所述第一期间内使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有大于200N/m的刚度。根据上述方式，步行辅助装置通过由控制电路将控制信号输出到多个马达，能够基于更具体的结构对用户的步行进行辅助。例如，所述多个马达通过卷绕或送出所述第一线及所述第二线来使所述张力产生。根据上述方式，步行辅助装置通过由多个马达进行的线的卷绕或送出，能够基于更具体的结构对用户的步行进行辅助。例如，所述多个马达在所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为50％以上且95％以下的第二期间内，使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有200N/m以下的刚度。根据上述方式，步行辅助装置在用户的腿不着地而悬空时，降低线的刚度。当线的刚度较高时，会妨碍用户将腿向前方移动的动作。因此，通过降低线的刚度，用户使腿悬空而向前方移动时的动作变得比较容易。这样，步行辅助装置能够效果更好地执行步行时的辅助。例如，所述多个马达使所述张力产生，使得：所述第一线及所述第二线的刚度在第四期间比第三期间小，所述第三期间包含所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及接着所述第一步行周期的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且30％以下的期间，所述第四期间是所述第二步行周期中的步行周期的相位为30％以上且50％以下的期间。根据上述方式，步行辅助装置能够使从利用比较高的刚度对用户的着地一方的腿进行辅助的状态(第三期间)向用户使腿悬空的状态(第二期间)转变时的刚度的变化平缓。对用户而言，具有从步行辅助装置受到的力变化平缓而步行变得容易的效果。此外，在本公开的一方式涉及的步行辅助装置的控制方法中，所述步行辅助装置具备：套装，其穿戴于用户的膝部及腰；第一线，其连接所述套装中的与所述用户的膝上接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；第二线，其连接所述套装中的与所述用户的膝后接触的位置和与所述用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步行辅助装置，包括：套装，其穿戴于用户的膝部及腰；第一线，其连接所述套装中的与所述用户的膝上接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；第二线，其连接所述套装中的与所述用户的膝后接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；以及多个马达，其与所述第一线及所述第二线连接，所述多个马达分别与所述第一线及所述第二线对应，所述多个马达在第一期间内使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有大于200N/m的刚度，所述第一期间包含所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及接着所述第一步行周期的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且50％以下的期间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 JP 2016-129568;2017.03.14 JP 2017-048831.一种步行辅助装置，包括：套装，其穿戴于用户的膝部及腰；第一线，其连接所述套装中的与所述用户的膝上接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；第二线，其连接所述套装中的与所述用户的膝后接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；以及多个马达，其与所述第一线及所述第二线连接，所述多个马达分别与所述第一线及所述第二线对应，所述多个马达在第一期间内使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有大于200N/m的刚度，所述第一期间包含所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及接着所述第一步行周期的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且50％以下的期间。2.根据权利要求1所述的步行辅助装置，还具备控制电路，所述控制电路，取得所述第一步行周期及所述第二步行周期，将控制信号输出到所述多个马达，所述控制信号用于在所取得的所述第一步行周期及所述第二步行周期所含的所述第一期间内使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有大于200N/m的刚度。3.根据权利要求1或2所述的步行辅助装置，所述多个马达通过卷绕或送出所述第一线及所述第二线来使所述张力产生。4.根据权利要求1～3中任一项所述的步行辅助装置，所述多个马达在所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为50％以上且95％以下的第二期间内，使张力产生以使所述第一线及所述第二线双方具有200N/m以下的刚度。5.根据权利要求1～4中任一项所述的步行辅助装置，所述多个马达使所述张力产生，使得：所述第一线及所述第二线的刚度在第四期间比第三期间小，所述第三期间包含所述用户的第一步行周期中的步行周期的相位为95％以上且100％以下的期间、以及接着所述第一步行周期的第二步行周期中的步行周期的相位为0％以上且30％以下的期间，所述第四期间是所述第二步行周期中的步行周期的相位为30％以上且50％以下的期间。6.一种步行辅助装置的控制方法，所述步行辅助装置具备：套装，其穿戴于用户的膝部及腰；第一线，其连接所述套装中的与所述用户的膝上接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；第二线，其连接所述套装中的与所述用户的膝后接触的位置和与所述用户的腰接触的位置；多个马达，其与所述第一线及所述第二线连接；以及控制电路，所述多个马达分别与所述第一线及所述第二线对应，所述控制方法包括：通过所述控制电路取得第一步行周期和接着所述第一步行周期的第二步行周期，通过所述控制电路将控制信号输出到所述多个马达，所述控制信号用于在第一期间内利用所述多个马达...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松真弓，S·W·约翰，村上健太，小泽顺，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP