用于往复移动体的频率检测器以及摆动关节装置制造方法及图纸

一种频率检测器包括：振荡相关信息输出部(B12)，移动体位置相关信息和校正参数被输入至该振荡相关信息输出部并且该振荡相关信息输出部输出频率调节参数和估算的移动体位置相关信息；频率估算部(B15)，所述频率调节参数被输入至该频率估算部，并且该频率估算部输出估算频率；以及调节部(B13)，所述移动体位置相关信息、所述估算的移动体位置相关信息和所述估算频率被输入至该调节部，并且该调节部输出校正参数。

Frequency detector for a reciprocating body and oscillating joint device

Includes a frequency detector: oscillation information output unit (B12), the moving body position information and correction parameters are input to the mobile location related information and the related information of the output oscillation oscillation information output part outputs the frequency adjustment parameters and estimation; frequency estimation unit (B15), the frequency tuning parameters is input to the frequency estimation, frequency estimation and the output frequency estimation; and a regulating part (B13), the mobile body location related information, the estimation of the moving body position information and the estimated frequency is inputted to the control part and the adjusting part output correction parameters.

【技术实现步骤摘要】
用于往复移动体的频率检测器以及摆动关节装置
本专利技术涉及用于往复移动体的频率检测器，该频率检测器基于执行周期性往复运动的往复移动体的运动轨迹来检测运动波形的频率，并且本专利技术涉及摆动关节装置，该摆动关节装置包括用于往复移动体的频率检测器并且该摆动关节装置改变关节的刚性。
技术介绍
例如，日本专利申请公开No.2012-66375(JP2012-66375A)公开了一种机器人套装，该机器人套装在使用者的下肢(从髋关节到脚趾)被认为是执行周期性往复摆动运动的移动体时适当地辅助使用者行走。在该机器人套装中，输入机器人套装与使用者之间的扭矩偏差，使得通过应用PID控制(反馈控制)来减小该扭矩偏差。另外，日本专利申请公开No.2013-236741(JP2013-236741A)公开了一种单腿型行走辅助装置，该单腿型行走辅助装置附接至一条腿是健康的腿而另一条腿是受影响的腿的使用者的受影响的腿，从而辅助受影响的腿运动。该单腿行走辅助装置包括设置在使用者腰侧的腰附接部、从髋关节侧延伸至膝关节侧的大腿连杆部、从膝关节侧向下延伸的小腿连杆部、设置在髋关节侧的扭矩发生器、以及设置在膝关节侧的缓冲器。扭矩发生器使用凸轮和压缩弹簧构成，扭矩发生器在受影响的腿由于健康腿的向前摆动而向后移动时产生扭矩并且通过使用产生的扭矩来辅助受影响的腿向前摆动。因此，不需要提供诸如电动马达之类的致动器。另外，压缩弹簧的初始压缩量是可调节的。因此，产生的扭矩的大小是可变的。
技术实现思路
在JP2012-66375A中，需要增强由使用者行走引起的往复摆动运动与由机器人套装的辅助产生的往复摆动运动之间的同步性。就这一点而言，认为：当估算出由使用者行走引起的往复摆动运动的频率并且由机器人套装的辅助而引起的往复摆动运动以与所估算频率一致的频率进行时，该同步性可以进一步增强。然而，在JP2012-66375A中公开的机器人套装中，不直接估算由使用者行走引起的往复摆动运动的频率。另外，最近，希望检测(估算)往复移动体的频率，比如用来辅助使用者行走或跑步所需的下肢往复摆动运动的频率以及用来辅助机床的进行往复运动(包括往复线性运动和往复摆动运动)的可移动部的运动所需的往复运动频率。这对于需要携带大而重的电池来辅助行走的使用者来说是难以负担的。因此，在JP2012-66375A中公开的机器人套装中，据估计，使用相对小且轻的电池。然而，JP2012-66375A没有公开降低电致动器的功率消耗的任何特定构型。因此，据估计，JP2012-66375A中公开的机器人套装具有相对短的连续操作时间。另外，在JP2013-236741A中公开的单腿型行走辅助装置中，在不使用任何电动马达的情况下通过凸轮和压缩弹簧产生用于使腿向前摆动的扭矩，因此，据估计，连续操作时间比JP2012-66375A中的连续操作时间长。然而，由于使用者的体型大小的差异(下肢的惯性矩的差异)、使用者的下肢的运动角度的差异、每个使用者的身体状况、行走位置之间的倾斜度的差异等，需要使用者通过使用诸如平头螺丝刀之类的工具调节设置在扭矩产生器的压缩弹簧上部中的确定部的位置来手动地调节压缩弹簧的初始压缩量，这是麻烦的。本专利技术提供了一种用于往复移动体的频率检测器以及摆动关节装置，其中，该频率检测器适当地检测(估算)往复移动体(往复移动体)的频率，该摆动关节装置包括用于往复移动体的频率检测器并且该摆动关节装置自动地调节往复关节的刚性以自动地调节由往复运动产生的扭矩，从而还降低在行走或跑步期间使往复移动体移动的电动马达的功率消耗或者使用者的负载(用于使作为往复移动体的下肢往复运动的能量)。本专利技术的第一方面涉及用于往复移动体的频率检测器，该频率检测器构造成基于进行包括周期性往复线性运动和周期性往复摆动运动的往复运动的往复移动体的运动轨迹来检测运动波形的频率。该频率检测器包括振荡相关信息输出部、频率估算部以及调节部，移动体位置相关信息输入至该振荡相关信息输出部，并且该振荡相关信息输出部基于所输入的移动体位置相关信息与往复移动体的往复运动同步地进行振荡并且输出振荡相关信息，该振荡相关信息是与基于振荡的振荡波形相关的信息，所述移动体位置相关信息与往复移动体随时间的推移而变化的位置相关；该频率估算部输出作为运动波形的频率的估算频率，该估算频率是基于振荡相关信息而估算的振荡波形的频率；该调节部确定振荡相关信息输出部的校正量，以使运动波形的频率和估算频率彼此一致。振荡相关信息输出部输出：i)频率调节参数，该频率调节参数是多个振荡相关信息中的一者并且是基于来自调节部的校正量而调节的参数，以及ii)估算的移动体位置相关信息，该估算的移动体位置相关信息是多个振荡相关信息中的一者并且基于移动体位置相关信息被估算作为往复移动体的位置。该频率估算部输出基于从振荡相关信息输出部输出的频率调节参数而确定的估算频率。调节部基于移动体位置相关信息、估算的移动体位置相关信息和估算频率来确定校正参数，该校正参数是用于校正振荡相关信息输出部的操作的校正量。调节部通过将所确定的校正参数输出至振荡相关信息输出部来调节从振荡相关信息输出部输出的频率调节参数和估算的移动体位置相关信息，以调节从频率估算部输出的估算频率。根据以上方面，适当地构造了用于往复移动体的频率检测器，该频率检测器包括振荡相关信息输出部、频率估算部以及调节部。因此，可以实现能够自动地调节从频率估算部输出的估算频率的频率检测器。在以上方面中，可以在移动体位置相关信息通过第一滤波器之后将该移动体位置相关信息输入至振荡相关信息输出部和调节部；并且可以在校正参数通过第二滤波器之后将该校正参数输入至振荡相关信息输出部。在以上构型中，通过使移动体位置相关信息通过第一滤波器来减少包括在移动体位置相关信息中的噪声分量，并且通过使校正参数通过第二滤波器来减小包括在校正参数中的噪声分量。因此，可以更精确地调节估算频率。在以上方面中，往复运动可以是周期性往复摆动运动，并且移动体位置相关信息可以是与往复移动体随时间的推移而变化的位置相关的摆动角度，或者该往复运动可以是周期性往复线性运动，并且该移动体位置相关信息可以是基于往复移动体随着时间的推移变化的位置的角度。在以上构型中，在往复运动是往复摆动运动的情况下，随时间的推移变化的摆动角度被用作移动体位置相关信息。在往复运动是往复线性运动的情况下，基于往复移动体随时间的推移变化的位置的角度被用作移动体位置相关信息。因此，可以根据往复运动的种类适当地设定移动体位置相关信息。在以上方面中，在x1是神经元的膜电位并且是f(x1)的状态变量的情况下，x2是神经元的膜电位并且是f(x2)的状态变量，f(x1)和f(x2)是在f(xj)＝max(0，xj)的条件下神经元的输出，v1是表示适应度的变量并且是f(v1)的状态变量，v2是表示适应度的变量并且是f(v2)的状态变量，f(v1)和f(v2)分别是表示在f(vj)＝max(0，vj)的条件下适应度的变量，β是确定自适应随时间的变化的常数并且是自适应强度，γ是确定自适应随时间的变化的常数并且是两个自适应元素的耦合系数，u0是作为恒定常数的外部输入，T1是频率调节参数，T2是待调节参数并且是时间常数，b是待调节参数并且是输入系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于往复移动体的频率检测器，所述频率检测器配置成基于进行往复运动的往复移动体的运动轨迹来检测运动波形的频率，所述往复运动包括周期性往复线性运动或周期性往复摆动运动，所述频率检测器的特征在于包括：振荡相关信息输出部(B12)，移动体位置相关信息被输入至所述振荡相关信息输出部(B12)，并且所述振荡相关信息输出部(B12)基于所输入的移动体位置相关信息而与所述往复移动体的往复运动同步地进行振荡并且输出振荡相关信息，所述振荡相关信息是与基于所述振荡的振荡波形相关的信息，所述移动体位置相关信息与所述往复移动体随时间的推移而变化的位置相关；频率估算部(B15)，所述频率估算部(B15)输出作为所述运动波形的频率的估算频率，所述估算频率是基于所述振荡相关信息而估算的所述振荡波形的频率；以及调节部(B13)，所述调节部(B13)确定用于所述振荡相关信息输出部(B12)的校正量，以使所述运动波形的频率与所述估算频率互相一致，其中，所述振荡相关信息输出部(B12)输出：i)频率调节参数，所述频率调节参数是多条振荡相关信息中的一条振荡相关信息并且是基于来自所述调节部(B13)的校正量而经过调节的参数，以及ii)估算的移动体位置相关信息，所述估算的移动体位置相关信息是所述多条振荡相关信息中的一条振荡相关信息并且基于所述移动体位置相关信息被估算出作为所述往复移动体的位置，所述频率估算部(B15)输出基于从所述振荡相关信息输出部(B12)输出的频率调节参数而确定的所述估算频率，所述调节部(B13)基于所述移动体位置相关信息、所述估算的移动体位置相关信息和所述估算频率来确定校正参数，所述校正参数是用于校正所述振荡相关信息输出部(B12)的操作的校正量，并且所述调节部(B13)通过将所确定的校正参数输出至所述振荡相关信息输出部(B12)来调节从所述振荡相关信息输出部(B12)输出的所述频率调节参数和所述估算的移动体位置相关信息，从而调节从所述频率估算部(B15)输出的所述估算频率。...

【技术特征摘要】
2016.02.15 JP 2016-0258221.一种用于往复移动体的频率检测器，所述频率检测器配置成基于进行往复运动的往复移动体的运动轨迹来检测运动波形的频率，所述往复运动包括周期性往复线性运动或周期性往复摆动运动，所述频率检测器的特征在于包括：振荡相关信息输出部(B12)，移动体位置相关信息被输入至所述振荡相关信息输出部(B12)，并且所述振荡相关信息输出部(B12)基于所输入的移动体位置相关信息而与所述往复移动体的往复运动同步地进行振荡并且输出振荡相关信息，所述振荡相关信息是与基于所述振荡的振荡波形相关的信息，所述移动体位置相关信息与所述往复移动体随时间的推移而变化的位置相关；频率估算部(B15)，所述频率估算部(B15)输出作为所述运动波形的频率的估算频率，所述估算频率是基于所述振荡相关信息而估算的所述振荡波形的频率；以及调节部(B13)，所述调节部(B13)确定用于所述振荡相关信息输出部(B12)的校正量，以使所述运动波形的频率与所述估算频率互相一致，其中，所述振荡相关信息输出部(B12)输出：i)频率调节参数，所述频率调节参数是多条振荡相关信息中的一条振荡相关信息并且是基于来自所述调节部(B13)的校正量而经过调节的参数，以及ii)估算的移动体位置相关信息，所述估算的移动体位置相关信息是所述多条振荡相关信息中的一条振荡相关信息并且基于所述移动体位置相关信息被估算出作为所述往复移动体的位置，所述频率估算部(B15)输出基于从所述振荡相关信息输出部(B12)输出的频率调节参数而确定的所述估算频率，所述调节部(B13)基于所述移动体位置相关信息、所述估算的移动体位置相关信息和所述估算频率来确定校正参数，所述校正参数是用于校正所述振荡相关信息输出部(B12)的操作的校正量，并且所述调节部(B13)通过将所确定的校正参数输出至所述振荡相关信息输出部(B12)来调节从所述振荡相关信息输出部(B12)输出的所述频率调节参数和所述估算的移动体位置相关信息，从而调节从所述频率估算部(B15)输出的所述估算频率。2.根据权利要求1所述的用于往复移动体的频率检测器，其中：在所述移动体位置相关信息通过第一滤波器之后，所述移动体位置相关信息被输入至所述振荡相关信息输出部(B12)和所述调节部(B13)；并且在所述校正参数通过第二滤波器之后，所述校正参数被输入至所述振荡相关信息输出部(B12)。3.根据权利要求1或2所述的用于往复移动体的频率检测器，其中，所述往复运动是周期性往复摆动运动，并且所述移动体位置相关信息是与所述往复移动体随时间的推移而变化的位置相关的摆动角度，或者所述往复运动是周期性往复线性运动，并且所述移动体位置相关信息是基于所述往复移动体随时间的推移而变化的位置的角度。4.根据权利要求1或2所述的用于往复移动体的频率检测器，其中，在下述情况下：x1是神经元的膜电位并且是f(x1)的状态变量，x2是神经元的膜电位并且是f(x2)的状态变量，f(x1)和f(x2)是在f(xj)＝max(0，xj)的条件下所述神经元的输出，v1是表示适应度的变量并且是f(v1)的状态变量，v2是表示适应度的变量并且是f(v2)的状态变量，f(v1)和f(v2)是分别表示在f(vj)＝max(0，vj)的条件下适应度的变量，β是确定自适应随时间变化的常数并且是自适应强度，γ是确定自适应随时间变化的常数并且是两个自适应元素的耦合系数，u0是作为恒定常数的外部输入，T1是所述频率调节参数，T2是待调节的参数并且是时间常数，b是待调节的参数并且是输入系数，c是待调节的参数并且是输出系数，θfltr是所述移动体位置相关信息，并且θneuro是所述估算的移动体位置相关信息，所述振荡相关信息输出部(B12)通过使用包括具有下述关系的神经振荡器的数学模型基于所输入的移动体位置相关信息执行振荡并且输出基于来自所述调节部(B13)的所述校正参数而被调节的所述频率调节参数和所述估算的移动体位置相关信息：

【专利技术属性】
技术研发人员：吉见孔孝，太田浩充，
申请(专利权)人：株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：日本,JP