训练装置以及力量的修正方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及训练装置以及力量的修正方法，训练装置在执行基于对装置的操作杆施加的力(力量)来控制操作杆的动作的动作模式时，抑制操作杆进行未意图的动作。训练装置具备操作杆、马达、力量检测部、旋转信息输出传感器、第一指令计算部以及力量修正部。操作杆使所保持的肢部动作。马达使操作杆在自由度方向动作。力量检测部对力量成分进行检测，并输出力量成分信号。旋转信息输出传感器对操作杆的对应的自由度方向的动作位置进行检测。力量修正部基于操作杆的动作位置和力量成分信号来计算修正力量成分值。第一指令计算部基于修正力量成分值来计算第一马达控制指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】训练装置以及力量的修正方法
本专利技术涉及一种具备由马达驱动的操作杆，按照规定的训练程序来辅助患者的上肢以及下肢等的复健的训练装置。
技术介绍
由于以中风患者的偏瘫的上肢、下肢的运动功能恢复为目的的复健通常由职业治疗师、物理治疗师来进行，所以在高效地提供复健方面存在局限性。例如，在以上肢的运动功能恢复为目的的复健中，主要需要在比现状稍大的动作范围内，被动及主动的方式尽可能地反复进行瘫痪的上肢的准确的动作。以与这些运动功能恢复相关的复健为基础，职业治疗师或者物理治疗师教授患者准确的动作，进一步通过手的技术对患者的上肢被动地施加负荷并引导主动的动作。在这样的复健中，动作的反复次数受到治疗师的体力、能够提供复健的时间的局限性的限制。另外，存在根据治疗师的经验，在复健的医疗质量上也产生差异的可能性。因此，为了辅助由治疗师进行的训练，消除提供复健的限制，并且尽可能地使其医疗质量标准化，例如，公知有如专利文献1那样的用于辅助手臂等肢部不便的患者的复健的上肢训练装置。该装置具备能够配置在地面上的固定框架、被固定框架支承为能够向各个方向倾转的可动框架、以及以自由伸缩的方式安装于可动框架并由接受训练的人的手操作的操作杆。专利文献1：国际公开第2012/117488号在如专利文献1所公开的训练装置中，存在基于支承于操作杆的患者的肢部对操作杆施加的力(力量)来控制操作杆的动作的动作模式。在专利文献1的训练装置中，在这样的动作模式的执行中，存在尽管患者的肢部未对操作杆施加力但操作杆也动作等，操作杆进行未意图的动作的情况。
技术实现思路
本专利技术的课题在于在执行基于训练装置对操作杆施加的力(力量)来控制操作杆的动作的动作模式时，抑制操作杆进行未意图的动作。以下，作为用于解决课题的方法对多个实施方式进行说明。这些实施方式能够根据需要任意地组合。本专利技术的一方面所涉及的训练装置是按照规定的动作模式来训练使用者的上肢及/或下肢四肢的训练装置。训练装置具备操作杆、马达、力量检测部、旋转信息输出传感器、第一指令计算部以及力量修正部。需要说明的是，这些马达、力量检测部、旋转信息输出传感器、第一指令计算部、力量修正部也可以在训练装置内具有多个。操作杆被固定框架支承为能够动作。因此，训练装置能够使操作杆所保持的肢部动作。固定框架被载置在地面上或者接近地面载置。马达基于马达控制指令，使操作杆在操作杆能够动作的自由度方向动作。力量检测部对力量成分进行检测。而且，力量检测部输出基于所检测出的力量成分的大小的力量成分信号。力量成分是对操作杆施加的力量的在操作杆能够动作的自由度方向上的力量的成分。旋转信息输出传感器基于马达的旋转量，对操作杆的动作位置进行检测。操作杆的动作位置是操作杆能够动作的自由度方向上的位置。力量修正部基于操作杆的动作位置和力量成分信号来计算修正力量成分值。第一指令计算部基于修正力量成分值来计算第一马达控制指令作为马达控制指令。第一马达控制指令是用于控制对应的马达的马达控制指令。在上述训练装置中，在执行基于对操作杆施加的力量使操作杆动作的动作模式(第一动作模式)时，力量修正部基于操作杆的动作位置和力量成分信号来计算修正力量成分值。而且，第一指令计算部基于修正力量成分值来计算第一马达控制指令。由此，在上述训练装置中，在执行基于对操作杆施加的力量使操作杆动作的第一动作模式时，能够抑制操作杆根据不同的操作杆的动作位置进行未意图的动作。这是因为，力量修正部基于操作杆的动作位置和力量成分信号来计算修正力量成分值，第一指令计算部能够基于修正力量成分值来计算第一马达控制指令。力量修正部也可以基于操作杆的动作位置与力量修正值的关系来计算修正力量成分值。力量修正值是基于动作位置决定的修正值。由此，能够通过更加简单的运算来计算修正力量成分值。上述关系也可以通过修正表来表示。修正表将动作位置和与该动作位置对应的力量修正值建立关联并存储。由此，能够使用所存储的数据，更加简单地对力量成分信号进行修正。操作杆的当前的动作位置处的力量修正值也可以通过使用了第一力量修正值和第二力量修正值的线性插值来计算。第一力量修正值是与第一动作位置建立有关联的力量修正值。第一动作位置是比操作杆的当前的动作位置小的值的修正表上的动作位置。第二力量修正值是与第二动作位置建立有关联的力量修正值。第二动作位置是比操作杆的当前的动作位置大的值的修正表上的动作位置。由此，能够计算操作杆的任意的动作位置处的力量修正值。操作杆的动作位置也可以通过与操作杆能够动作的自由度方向上的动作位置以外的至少2个以上的动作位置建立有关联的线性插值来计算。由此，能够更加简单地计算操作杆的动作位置。力量修正部也可以基于操作杆的动作位置和操作杆的重量来计算修正力量成分值。由此，能够不使用修正表等而计算修正力量成分值。另外，力量修正部也可以基于创建上述操作杆的力量修正值数据时的中间长度和操作杆动作时的长度来计算上述修正力量成分值。由此，也能够进行考虑操作杆的长度的修正。本专利技术的另一方面所涉及的修正方法是具备操作杆、力量检测部以及旋转信息输出传感器的训练装置的力量的修正方法。操作杆使所保持的使用者的上肢及/或下肢四肢动作。力量检测部对施加于操作杆的在力量的操作杆能够动作的自由度方向的成分亦即力量成分进行检测，并输出基于所检测出的力量成分的大小的力量成分信号。旋转信息输出传感器对操作杆能够动作的对应的自由度方向的操作杆的动作位置进行检测。力量的修正方法包含以下的步骤。◎从力量检测部获取力量成分信号的步骤。◎从旋转信息输出传感器获取操作杆的动作位置的步骤。◎基于操作杆的动作位置来计算力量修正值的步骤。◎对根据力量成分信号计算出的力量成分值考虑力量修正值而计算施加于操作杆的力量的修正值亦即修正力量成分值的步骤。由此，在上述训练装置中，能够抑制操作杆根据不同的操作杆的动作位置进行未意图的动作。这是因为，能够基于操作杆的动作位置和力量成分信号来计算施加于操作杆的实际的力量的值亦即修正力量成分值。训练装置能够在执行基于对操作杆施加的力(力量)来控制操作杆的动作的动作模式时，抑制操作杆进行未意图的动作。附图说明图1是示意性地表示训练装置的图。图2是表示固定框架内的控制部与操作杆倾转机构的整体结构的图。图3A是操作杆倾转机构以及力量检测机构的A-A′平面上的剖视图。图3B是表示对操作杆施加了Y轴方向的力时的操作杆倾转机构与力量检测机构的关系的图。图4是表示操作杆的结构的图。图5是表示控制部的整体结构的图。图6是表示指令创建部的结构的图。图7是表示第一实施方式所涉及的训练装置的马达控制指令部的结构的图。图8A是表示训练装置的基本动作的流程图。图8B是表示第一实施方式所涉及的训练装置执行第一动作模式时的训练装置的动作的流程图。图8C是表示执行第二动作模式时的训练装置的动作的流程图。图9是表示第二实施方式所涉及的训练装置的马达控制指令部的结构的图。图10是表示力量成分信号修正部的结构的图。图11是表示校准数据的创建方法的流程图。图12是表示校准数据的数据结构的图。图13是表示漂移修正值的计算方法的流程图。图14是表示第二实施方式所涉及的训练装置的动作的流程图。图15是表示第二实施方式中的训练程序(第一动作模式)的执行方法的流程图。图16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种训练装置，所述训练装置是按照规定的动作模式来训练使用者的上肢及/或下肢四肢的训练装置，具备：操作杆，其被载置在地面上或者接近地面载置的固定框架支承为能够动作，使所保持的肢部动作；马达，其基于马达控制指令，使所述操作杆在所述操作杆能够动作的自由度方向动作；力量检测部，其对施加于所述操作杆的力量的在所述操作杆能够动作的自由度方向的成分亦即力量成分进行检测，并输出基于检测出的所述力量成分的大小的力量成分信号；旋转信息输出传感器，其基于所述马达的旋转量，对所述操作杆能够动作的对应的自由度方向的所述操作杆的动作位置进行检测；力量修正部，其基于所述操作杆的动作位置和所述力量成分信号，计算修正力量成分值；以及第一指令计算部，其基于所述修正力量成分值，计算用于控制对应的马达的第一马达控制指令作为所述马达控制指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.29 JP 2014-2200711.一种训练装置，所述训练装置是按照规定的动作模式来训练使用者的上肢及/或下肢四肢的训练装置，具备：操作杆，其被载置在地面上或者接近地面载置的固定框架支承为能够动作，使所保持的肢部动作；马达，其基于马达控制指令，使所述操作杆在所述操作杆能够动作的自由度方向动作；力量检测部，其对施加于所述操作杆的力量的在所述操作杆能够动作的自由度方向的成分亦即力量成分进行检测，并输出基于检测出的所述力量成分的大小的力量成分信号；旋转信息输出传感器，其基于所述马达的旋转量，对所述操作杆能够动作的对应的自由度方向的所述操作杆的动作位置进行检测；力量修正部，其基于所述操作杆的动作位置和所述力量成分信号，计算修正力量成分值；以及第一指令计算部，其基于所述修正力量成分值，计算用于控制对应的马达的第一马达控制指令作为所述马达控制指令。2.根据权利要求1所述的训练装置，其中，所述力量修正部基于所述操作杆的动作位置与基于所述动作位置决定的力量修正值的关系来计算所述修正力量成分值。3.根据权利要求2所述的训练装置，其中，所述关系通过将所述动作位置和与所述动作位置对应的所述力量修正值建立关联地存储的修正表来表示。4.根据权利要求3所述的训练装置，其中，所述操作杆的当前的动作位置处的所述力量修正值通过使用了与第一动作位置建立有关联的第一力量修正值和与第二动作位置建立有关联的第二力量修...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岛修，大松弘明，藤田芙美，前田明宽，武田纯，
申请(专利权)人：村田机械株式会社，帝人制药株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP