專利名稱：行走輔助裝置的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輔助使用者(人)行走的行走輔助裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為這種行走輔助裝置，公知有例如日本特開平
7-112035號(hào)公報(bào)(以下稱專利文件l)的圖4中所示裝置。該專利文件1的 圖4中所示的裝置為自使用者身體所背的架子延設(shè)左右一對(duì)腿支架，將 其各腿支架下端部的腳構(gòu)件安裝于使用者腳部。并且，自架子延設(shè)至使用 者胯下的鞍狀支承部可支承用戶一部分體重。各腿支架具有靠近架子的第 一關(guān)節(jié)(相當(dāng)于髖關(guān)節(jié))、中間部的第二關(guān)節(jié)(相當(dāng)于膝關(guān)節(jié))和下端部的第 三關(guān)節(jié)(相當(dāng)于腳關(guān)節(jié))。
如所述專利文件1的圖4中所見結(jié)構(gòu)的行走輔助裝置中，各腿支架的 第一關(guān)節(jié)被設(shè)置于使用者的后背側(cè)。因此，即使驅(qū)動(dòng)器只驅(qū)動(dòng)各腿支架的 第二關(guān)節(jié)部來支承使用者一部分重量，也會(huì)產(chǎn)生作用于使用者后背側(cè)架子 的向上的力與使用者作用于支承部的向下的力的力偶。并且，因該力偶支 承部會(huì)形成向前下方傾斜。因此，容易產(chǎn)生使用者相對(duì)于支承部的接觸部 位的偏位，可以認(rèn)為事實(shí)上無法在支承使用者一部分體重的同時(shí)穩(wěn)定地將 所期望的抬起力作用于使用者之上。另外，通過驅(qū)動(dòng)第一關(guān)節(jié)可以消除所 述的力偶。然而，在該情況下，需要各腿支架的第一關(guān)節(jié)部和第二關(guān)節(jié)部 較為復(fù)雜的諧調(diào)控制。同時(shí)，在所述專利文件l中，由支承部將抬起力作 用于使用者時(shí)是將該抬起力由左右腿支架分擔(dān)。但是，專利文件l中的裝 置并不具有將該抬起力適當(dāng)?shù)胤謸?dān)給左右腿支架的技術(shù)。因此有可能會(huì)將 與使用者各腿的活動(dòng)不合適的力作用到使用者各腿上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在借鑒了相關(guān)背景而完成的，其目的在于提供一種下述行走
輔助裝置，即該裝置能夠穩(wěn)定地將所希望的抬起力作用于該使用者，所述 抬起力用于減輕使用者其腿部所應(yīng)負(fù)擔(dān)的重量。而且，其目的還在于提供 一種能夠由對(duì)應(yīng)了使用者各腿部的腿支架適當(dāng)?shù)胤謸?dān)該抬起力的行走輔 助裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的行走輔助裝置的第一發(fā)明為這樣一種行走 輔助裝置，其具備承受部，其配置在使用者的兩腿根部之間以承受來自 上方的使用者的一部分重量；左右一對(duì)大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在 該承受部上；左右一對(duì)小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；左 右一對(duì)腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被裝 置在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立 腿時(shí)接地；左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左 側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié) 以及腳部安裝部構(gòu)成；右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān) 節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、 第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成，并且，所述行走輔助裝置由所述驅(qū)動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)各腿支架的第二關(guān)節(jié)，由此，使向上的抬起力從所述承受部作用于使用 者，其特征在于，將各腿支架以下述方式連結(jié)在所述承受部上，即在以使 用者的矢狀面來觀察該腿支架時(shí)，從在所述使用者的各腿成為站立腿時(shí)對(duì) 應(yīng)于該腿的腿支架的第三關(guān)節(jié)作用于小腿架的支承力的作用線，從該第三 關(guān)節(jié)起通過規(guī)定的點(diǎn)，該規(guī)定的點(diǎn)位于該承受部的上方的位置且在所述承 受部與使用者的接觸面的前后方向的寬度內(nèi)，該行走輔助裝置還具備一種 機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將所述支承力作為控制對(duì)象力，以該控制對(duì)象力成為各個(gè)腿 支架的規(guī)定目標(biāo)值的方式控制所述各驅(qū)動(dòng)器，由此使所述抬起力作用于使 用者。
根據(jù)該第一發(fā)明，由各腿支架的第三關(guān)節(jié)傳遞至小腿架的支承力(向 量)自該第三關(guān)節(jié)朝向下述規(guī)定的點(diǎn)而產(chǎn)生，該規(guī)定的點(diǎn)位于該承受部上 方且在所述承受部與使用者間的接觸部分前后方向上的寬度內(nèi)。因此，可 以充分減少了使用者加至所述承受部的負(fù)荷(相當(dāng)于使用者一部分重量的 重力)的作用線(通過了分布于使用者與承受部間接觸面上的負(fù)荷重心點(diǎn) 的線)與從各腿支架第三關(guān)節(jié)作用于小腿架上的支承力作用線間的偏位。
即，能夠充分減小由使用者加至所述承受部的負(fù)荷和從各腿支架第三關(guān)節(jié) 作用于小腿架的支承力而產(chǎn)生的對(duì)承受部的力偶。其結(jié)果，可以使承受部 的位置或姿勢(shì)相對(duì)于使用者保持穩(wěn)定。并且，如上所述，在本發(fā)明中將自 各腿支架的第三關(guān)節(jié)朝向所述規(guī)定的點(diǎn)的支承力作為控制對(duì)象力。而且， 通過以使該控制對(duì)象力成為各個(gè)腿支架規(guī)定目標(biāo)值的方式來驅(qū)動(dòng)所述各 驅(qū)動(dòng)器，將所述抬起力作用于使用者。由此可以穩(wěn)定地將所需的抬起力作 用于使用者。
另外，在本發(fā)明中，從各腿支架的第三關(guān)節(jié)作用于小腿架的支承力(向 量)是指用于將下述重量總和支承于地面的整體支承力中的、相當(dāng)于各腿 支架負(fù)擔(dān)部分的力，該重量總和包括使用者一部分重量(通過由承受部對(duì) 使用者作用抬起力而支承的重量)、從行走輔助裝置整體重量減去了左右 各腿支架第三關(guān)節(jié)以下部分(腳部安裝部等)的重量(該重量一般幾乎與行 走輔助裝置的整體重量相等)。
在所述第一發(fā)明中，更具體而言，所述各腿支架的第一關(guān)節(jié)是以如下 方式連結(jié)該腿支架的大腿架和所述承受部的關(guān)節(jié)，即該腿支架以所述規(guī)定 的點(diǎn)為擺動(dòng)中心點(diǎn)至少在前后方向上擺動(dòng)自如(第二發(fā)明)。
或者，所述各腿支架的第一關(guān)節(jié)是以該腿支架在前后方向和左右方向 上擺動(dòng)自如的方式連結(jié)該腿支架的大腿架和所述承受部的關(guān)節(jié)，并且以至 少該腿支架的前后方向的擺動(dòng)中心點(diǎn)作為所述規(guī)定的點(diǎn)位于所述承受部 的上方的方式構(gòu)成。(第三發(fā)明)。
根據(jù)第二發(fā)明和第三發(fā)明，自各腿支架的第三關(guān)節(jié)作用于小腿架的支 承力為從該腿支架第三關(guān)節(jié)朝向該腿支架的大腿支架前后方向的擺動(dòng)中 心點(diǎn)(即所述規(guī)定的點(diǎn))的向量。并且，該腿支架前后方向上的擺動(dòng)中心點(diǎn) (以下在本欄中稱前后擺動(dòng)中心點(diǎn))從矢狀面上看時(shí)是位于承受部的上方 且在承受部與使用者間的接觸面前后方向上的寬度之內(nèi)。因此，例如當(dāng)從 使用者對(duì)承受部的負(fù)荷作用線因使用者上身的前傾等而向所述前后擺動(dòng) 中心點(diǎn)的前方偏位，進(jìn)而使所述承受部成為前下方傾斜的姿勢(shì)時(shí)，使用者 作用于承受部上的力作用點(diǎn)在所述前后擺動(dòng)中心點(diǎn)的下側(cè)向后方位移。進(jìn) 而，承受部的位置及姿勢(shì)會(huì)自動(dòng)收斂于從使用者對(duì)承受部的負(fù)荷作用線通
過所述前后擺動(dòng)中心點(diǎn)的狀態(tài)q而且，使用者加于承受部的負(fù)荷作用線在
通過所述前后擺動(dòng)中心點(diǎn)的狀態(tài)下，不會(huì)產(chǎn)生該負(fù)荷和從各腿支架第三關(guān) 節(jié)傳遞至小腿架的支承力的力偶，所以，承受部相對(duì)于使用者的位置處于 穩(wěn)定。如此，根據(jù)第二發(fā)明或第三發(fā)明，能夠防止承受部相對(duì)于使用者的 位置偏位。進(jìn)而，能夠使承受部對(duì)使用者的抬起力處于穩(wěn)定。另外，在第 三發(fā)明中，腿支架左右方向的擺動(dòng)點(diǎn)可在承受部上方、下方中的任意一方。 補(bǔ)充說明以下內(nèi)容在第二發(fā)明中，第一關(guān)節(jié)部例如可以如下構(gòu)成。 即，將左右一對(duì)圓弧狀或橢圓弧狀(橢圓周中的一部分弧狀)的導(dǎo)軌以使該 圓弧中心存在于所述承受部上方的形式連結(jié)于該承受部。并且，可以通過 使各腿支架的大腿架可沿該導(dǎo)軌擺動(dòng)的方式支承該導(dǎo)軌來構(gòu)成該第一關(guān) 節(jié)。另外，在第三發(fā)明中，例如，將所述各導(dǎo)軌經(jīng)前后方向的軸銷連結(jié)于 承受部，將該導(dǎo)軌設(shè)置成能夠繞該軸銷的軸心擺動(dòng)自如。由此構(gòu)成第三發(fā) 明中的第一關(guān)節(jié)。
另外，在所述第一至第三發(fā)明中，優(yōu)選為所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器和右側(cè)用 驅(qū)動(dòng)器，分別在比所述第二關(guān)節(jié)更靠近所述承受部的位置與所述大腿架連 結(jié)設(shè)置，并且具備將各驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力傳遞至所述第二關(guān)節(jié)的左右一對(duì)動(dòng) 力傳遞機(jī)構(gòu)。(第四發(fā)明)。
根據(jù)第四發(fā)明，因?yàn)橹亓枯^重的各驅(qū)動(dòng)器被設(shè)置在靠近承受部的部 位，裝備了行走輔助裝置的使用者在行走運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以減小伴隨自由腿側(cè) 驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的慣性力。因此能夠減少使用者的負(fù)擔(dān)。另外，作為所述動(dòng)力 傳遞機(jī)構(gòu)可以例舉出內(nèi)部通有線纜、連桿或液體的管或軸。
所述第一至第四發(fā)明中的關(guān)于所述控制對(duì)象力的控制，以下進(jìn)行更具 體的說明，所述行走輔助裝置優(yōu)選具備有踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)設(shè)于 所述各腳部安裝部的第一力傳感器輸出顯示的力檢測(cè)值來測(cè)量所述使用 者各腿的踩踏力；目標(biāo)抬起力設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定目標(biāo)抬起力，該目標(biāo)抬起 力是從所述承受部作用于所述使用者的向上的抬起力的目標(biāo)值；第二力傳 感器，其裝于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之間、或各腿支 架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間，，控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述第二 力傳感器輸出顯示的力檢測(cè)值，將實(shí)際從各腿支架的第三關(guān)節(jié)作用在小腿 架上的所述支承力作為控制對(duì)象力進(jìn)行測(cè)量；總目標(biāo)抬起力決定機(jī)構(gòu)，其 將所述目標(biāo)抬起力和支承力的總和作為總目標(biāo)抬起力而決定，所述支承力 是指用于將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔助裝置中的 各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板的支承力、或
者是用于將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板的支承力；分配機(jī)構(gòu)， 其根據(jù)所述使用者左腿的踩踏力和右腿的踩踏力的比例將該總目標(biāo)抬起 力分配至所述各腿支架上，由此來決定所述總目標(biāo)抬起力中作為左側(cè)腿支 架的承擔(dān)量的目標(biāo)值的目標(biāo)承擔(dān)量和作為右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量的目 標(biāo)值的目標(biāo)承擔(dān)量；驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述左側(cè)腿支架的控制對(duì)象 力和所述左側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量，以使該左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目 標(biāo)承擔(dān)量的差接近于0的方式來控制所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，并且根據(jù)所述右
側(cè)腿支架的控制對(duì)象力和所述右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量，以使該右側(cè)腿支 架的控制對(duì)象力與目標(biāo)承擔(dān)量的差接近于O的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動(dòng)
器。(第五發(fā)明)。
根據(jù)第五發(fā)明，將下述力的總和決定為總目標(biāo)抬起力，所述力的總和 是指由所述目標(biāo)抬起力設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定的目標(biāo)抬起力和用于將該行走輔助 裝置的整體重量減去了所述行走輔助裝置中各第二力傳感器下側(cè)部分總 重量的重量(在本欄中，以下將該重量稱為重量X)支承于地面的支承力的 總和、或是所述目標(biāo)抬起力和用于將該行走輔助裝置的整體重量支承于地 面的支承力的總和。該總目標(biāo)抬起力是指由兩腿支架或是一側(cè)的腿支架將 下述重力總和支承于地面上的必要的支承力，其中，重力總和是使用者加 于承受部的負(fù)荷(與抬起力平衡的力)與行走輔助裝置的重量X或是相當(dāng)于 其整體重量的重力的總和。另外，行走輔助裝置的重量X與整體重量通常 幾乎相等。
而且，在第五發(fā)明中，根據(jù)由所述踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的、使用者右 腿踩踏力與左腿踩踏力的比率來分配該總目標(biāo)抬起力。由此決定總抬起力 中的、左側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量和右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量。在該情況下， 由所述踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的使用者右腿踩踏力與左腿踩踏力的比率反 映了下述含義即，使用者如何用各腿將自己的體重支承于地面上。例如 左腿踩踏力相對(duì)于右腿踩踏力較大時(shí)，使用者則主要以右腿來支承自己的 體重。所以，通過根據(jù)使用者右腿踩踏力與左腿踩踏力的比率來將總目標(biāo) 抬起力分配給行走輔助裝置的各腿支架而決定各腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量，能 夠?qū)⒛繕?biāo)抬起力以使用者所希望的、符合各腿動(dòng)作狀態(tài)的方式來分配給各 腿支架。即，能夠根據(jù)體現(xiàn)了使用者所希望的各腿動(dòng)作的右腿踩踏力與左 側(cè)踩踏力的比率來決定右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量與左側(cè)腿支架的目標(biāo)承 擔(dān)量的比率。同時(shí)，更具體而言，例如只需使右側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān) 量相對(duì)所述目標(biāo)抬起力的比例與右側(cè)踩踏力相對(duì)于使用者右腿踩踏力和 左腿踩踏力總和的比例相同的方式來決定右側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量。 另外，只需使左側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量相對(duì)所述目標(biāo)抬起力的比例與 左側(cè)踩踏力相對(duì)于使用者右腿踩踏力與左腿踩踏力總和的比例相同的方 式來決定左側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量。補(bǔ)充說明下述內(nèi)容左側(cè)腿支架 的目標(biāo)承擔(dān)量具有作為該左側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目標(biāo)值的含義； 右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量具有作為該右側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目 標(biāo)值的含義。
而且，在第五發(fā)明中，根據(jù)由所述控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的左側(cè)腿 支架控制對(duì)象力(從左側(cè)腿支架的第三關(guān)節(jié)實(shí)際作用于小腿架上的支承力) 和由所述分配機(jī)構(gòu)決定的左側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量，以使該左側(cè)腿支架控 制對(duì)象力與目標(biāo)承擔(dān)量間的差接近于0的方式來控制所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器。 同樣，根據(jù)由所述控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的右側(cè)腿支架控制對(duì)象力(從 右側(cè)腿支架的第三關(guān)節(jié)實(shí)際作用于小腿架上的支承力)和由所述分配機(jī)構(gòu) 決定的右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量，以使該右側(cè)腿支架控制對(duì)象力與目標(biāo)承 擔(dān)量間的差接近于0的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器。
通過對(duì)各驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行這樣的控制，能夠可靠地控制各腿支架實(shí)際的承 擔(dān)量使其成為目標(biāo)承擔(dān)量。而且，此時(shí)能夠控制自承受部作用于使用者的 實(shí)際的抬起力使其成為所述的目標(biāo)抬起力。
由此，在第五發(fā)明中，在考慮了行走輔助裝置的重量的同時(shí)，以符合 使用者所希望的各腿動(dòng)作狀態(tài)的方式由左右腿支架來分擔(dān)總目標(biāo)抬起力， 并且能夠使被設(shè)定好的目標(biāo)抬起力適當(dāng)?shù)刈猿惺懿孔饔糜谑褂谜?。其結(jié) 果，更有效地減輕了使用者各腿的負(fù)擔(dān)。
另外，作為與所述第五發(fā)明不同的另一方式，在所述的第一至第四發(fā) 明中，所述行走輔助裝置還可以具備有踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)設(shè)于所 述各腳部安裝部的第一力傳感器輸出顯示的力檢測(cè)值來測(cè)量所述使用者
各腿的踩踏力；第二力傳感器，其裝于所述各腿支架的小腿架的下端部與 第三關(guān)節(jié)之間、或各腿支架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間；控制對(duì)象力測(cè) 量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述第二力傳感器輸出顯示的力檢測(cè)值，將實(shí)際從各腿支 架的第三關(guān)節(jié)作用在小腿架上的所述支承力作為控制對(duì)象力進(jìn)行測(cè)量；目 標(biāo)輔助比設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定目標(biāo)輔助比，所述目標(biāo)輔助比是在作為所述使 用者的各腿踩踏力的總和的全部踩踏力中，應(yīng)由行走輔助裝置輔助的力相 對(duì)于該全部踩踏力的比例的目標(biāo)值；目標(biāo)抬起承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)，其通過將 該目標(biāo)輔助比乘以所述使用者各腿的踩踏力來決定應(yīng)從所述承受部作用 于所述使用者的向上的抬起力中的、作為左側(cè)腿支架的承擔(dān)量的目標(biāo)值的 目標(biāo)抬起承擔(dān)量和作為右側(cè)腿支架的承擔(dān)量的目標(biāo)值的目標(biāo)抬起承擔(dān)量；
分配機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述使用者的左腿的踩踏力與右腿的踩踏力的比率 將支承力分配到所述各腿支架上，由此將該支承力中的左側(cè)腿支架的承擔(dān) 量和右側(cè)腿支架的承擔(dān)量分別決定為各腿支架的目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量， 所述支承力是指用于將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔 助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板 的支承力、或者是用于將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板的支承 力；控制對(duì)象力目標(biāo)值決定機(jī)構(gòu)，其將所述左側(cè)腿支架目標(biāo)抬起承擔(dān)量與 目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目 標(biāo)值，并且將所述右側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量與目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量 的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目標(biāo)值；驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)， 其根據(jù)所述左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力和所述左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力的 目標(biāo)值，以使該左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目標(biāo)值的差接近于0的方式來 控制所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，并且，根據(jù)所述右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力和所述 右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值，以使該右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目 標(biāo)值的差接近于0的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器(第六發(fā)明)。
在第六發(fā)明中，通過將由所述目標(biāo)輔助比設(shè)定機(jī)構(gòu)所設(shè)定的目標(biāo)輔助 比乘以由所述踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的所述使用者各腿的踩踏力來決定所 述自承受部應(yīng)作用于所述使用者的向上的抬起力中的、左側(cè)腿支架的目標(biāo) 抬起承擔(dān)量和右側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量，即，通過將目標(biāo)輔助比乘以 所述測(cè)定的使用者左腿踩踏力來決定左側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量，通過
將目標(biāo)輔助比乘以所述測(cè)定的使用者右腿踩踏力來決定右側(cè)腿支架的目 標(biāo)抬起承擔(dān)量。同時(shí)，左側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量與右側(cè)腿支架的目標(biāo) 抬起承擔(dān)量的總和與自承受部作用于使用者的全部的抬起力的目標(biāo)值相 當(dāng)。該總和與使用者的全踩踏力上乘上所述目標(biāo)輔助比后的力幾乎相均 衡。
在該情況下，用所述踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的使用者右腿踩踏力和左腿 踩踏力正如在所述第五發(fā)明中說明的那樣，反映了使用者如何通過各腿將 自己的全部體重支承在地面上的意思。所以，如上所述，通過決定各腿支 架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量，以符合使用者所希望的各腿動(dòng)作狀態(tài)的方式來將自 承受部作用于使用者上的全部抬起力的目標(biāo)值(各腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān) 量的總和)分配至各腿支架。
并且在第六發(fā)明中，根據(jù)由所述踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)定的所述使用者左 腿踩踏力與右腿踩踏力的比率將下述支承力分配給所述各腿支架，所述支 承力是指用于將該行走輔助裝置整體重量減去了所述行走輔助裝置中各
第二力傳感器以下部分總重量的重量(即所述重量x)支承于地面的支承
力、或是用于將該行走輔助裝置整體重量支承于地面的支承力a由此，將 該支承力的目標(biāo)值中的左側(cè)腿支架的承擔(dān)量和右側(cè)腿支架的承擔(dān)量分別 決定為各腿支架的目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量。即，按照體現(xiàn)了使用者所希望 的各腿動(dòng)作的右腿踩踏力與左側(cè)踩踏力的比率，將用于將所述行走輔助裝
置的重量x或是整體重量支承于地面的支承力(該支承力是指與相當(dāng)于行
走輔助裝置的重量x或是整體重量的重力相均衡的力。以下，在本欄中稱
為裝置支承力)分配給各腿支架，來決定各腿支架的目標(biāo)裝置支承力承擔(dān) 量。另外，更具體而言，例如只需使右側(cè)腿支架的目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量 相對(duì)于所述裝置支承力的目標(biāo)值的比例與右側(cè)踩踏力相對(duì)于使用者右腿 踩踏力和左腿踩踏力總和的比例成為相同的方式，來決定右側(cè)腿支架的目 標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量。同樣，只需使左側(cè)腿支架的目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量 相對(duì)于所述裝置支承力的目標(biāo)值的比例與左側(cè)踩踏力相對(duì)于使用者右腿 踩踏力和左腿踩踏力總和的比例成為相同的方式，來決定左側(cè)腿支架的目 標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量。
而且，在第六發(fā)明中，將由所述目標(biāo)抬起承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)所決定的左
側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量與由所述分配機(jī)構(gòu)所決定的左側(cè)腿支架的目 標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目標(biāo) 值。同樣，將由所述目標(biāo)抬起承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)所決定的右側(cè)腿支架的目標(biāo) 抬起承擔(dān)量與由所述分配機(jī)構(gòu)所決定的右側(cè)腿支架的目標(biāo)裝置支承力承 擔(dān)量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目標(biāo)值。補(bǔ)充說明以下 內(nèi)容該第六發(fā)明中的左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值和右側(cè)腿支架的 控制對(duì)象力的目標(biāo)值分別相當(dāng)于所述第六發(fā)明中的左側(cè)腿支架的目標(biāo)承 擔(dān)量、右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量。
由此，以符合體現(xiàn)了使用者所希望的各腿動(dòng)作的右腿踩踏力與左側(cè)踩 踏力的比率的方式來決定各腿支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值。此時(shí)，各腿支 架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值即為該腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量與目標(biāo)裝置支 承力承擔(dān)量的和。所以，該控制對(duì)象力的目標(biāo)值的兩腿支架上的總和相當(dāng) 于自承受部而應(yīng)作用于使用者的抬起力與用于將行走輔助裝置的所述重 量X或是整體重量支承于地面的支承力的總和。
而且，在第六發(fā)明中，根據(jù)由所述控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)所測(cè)定的左側(cè) 腿支架的控制對(duì)象力與由所述控制對(duì)象力目標(biāo)值決定機(jī)構(gòu)所決定的左側(cè) 腿支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值，以使左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目標(biāo)值間 的差接近于O的方式來控制所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器。同樣，由所述控制對(duì)象力 測(cè)量機(jī)構(gòu)所測(cè)定的右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與由所述控制對(duì)象力目標(biāo)值 決定機(jī)構(gòu)所決定的右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值，以使右側(cè)腿支架的 控制對(duì)象力與目標(biāo)值間的差接近于0的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器。
由此，能夠?qū)⒏魍戎Ъ艿膶?shí)際的控制對(duì)象力(該控制對(duì)象力相當(dāng)于相 對(duì)下述總支承力的各腿支架的實(shí)際的承擔(dān)量，而該總支承力是用于支承使 用者實(shí)際加于承受部的負(fù)荷(與從承受部實(shí)際作用于使用者向上的抬起力 相均衡的力)和行走輔助裝置的所述重量X或是整體重量的力)可靠地控制 為目標(biāo)值。而且，同時(shí)能夠?qū)某惺懿孔饔糜谑褂谜邔?shí)際的抬起力控制為 下述抬起力，即該抬起力相當(dāng)于在使用者的全踩踏力上乘以所述目標(biāo)輔助 比后的力。
由此，在第六發(fā)明中，能夠在考慮了行走輔助裝置的重量的同時(shí)，通 過左右腿支架以符合使用者所希望的各腿的動(dòng)作狀態(tài)的方式來分擔(dān)支承
使用者全部體重乘以目標(biāo)輔助比后的重量，同時(shí)，使該抬起力適當(dāng)?shù)貜某?受部作用至使用者。其結(jié)果，可以更為有效地減輕使用者各腿的負(fù)擔(dān)。
所以，根據(jù)第六發(fā)明，在減少裝在使用者各腿的安裝構(gòu)件的同時(shí)，減 輕了使用者由腿支承于地面的力，與此同時(shí)，能夠用對(duì)應(yīng)了使用者各腿的 腿支架適當(dāng)?shù)胤謸?dān)該用于減輕所述的力的輔助力(抬起力)。
補(bǔ)充說明以下內(nèi)容在以上所說明的第一至第六發(fā)明中，所述承受部 可以是例如使用者可挎座(使落座部位于使用者的兩腿根部間并且使用者 落坐于該落座部之上)在該落座部上的構(gòu)件(例如是鞍狀的構(gòu)件)。在該情 況下，各腿支架的第一關(guān)節(jié)優(yōu)選為設(shè)置在承受部的下方。而且，各腿支架 的第一關(guān)節(jié)優(yōu)選為例如如下關(guān)節(jié)；該關(guān)節(jié)不僅能夠使各腿支架進(jìn)行前后方 向的擺動(dòng)動(dòng)作，還具有可使各腿支架進(jìn)行內(nèi)擺及外擺的繞2軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由 度。甚至，該第一關(guān)節(jié)還可以是可使各腿支架繞上下方向的軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng) 作(各腿支架的內(nèi)轉(zhuǎn)及外轉(zhuǎn)動(dòng)作)的方式、具有繞3軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度的關(guān)節(jié)。 另外，各腿支架的第二關(guān)節(jié)例如可以是具有繞左右方向的1軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由 度的關(guān)節(jié)，也可以是直動(dòng)式關(guān)節(jié)。此外，各腿支架的第三關(guān)節(jié)雖優(yōu)選為具 有繞3軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度的關(guān)節(jié)，也可以是具有繞包含左右方向在內(nèi)的2軸 轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度的關(guān)節(jié)。另外，所述各腿支架的腳部安裝部?jī)?yōu)選例如以下述 方式構(gòu)成具有穿裝于該腳部安裝部的所述使用者腳部可從腳趾端插入的 環(huán)形構(gòu)件，同時(shí)經(jīng)該環(huán)狀構(gòu)件該腳部安裝部被連結(jié)于該腿支架的第三關(guān)節(jié) 上。
此外，各腳部安裝部的第一力傳感器，例如可以以下述方式被裝置在 該腳部安裝部上在所述使用者各腿為站立腿時(shí)，所述第一力傳感器介于 該站立腳部底面與地面之間。或者，例如在各腿支架的腳部安裝部具有所 述環(huán)狀構(gòu)件的情況時(shí)，該各腿支架的腳部安裝部在該環(huán)狀構(gòu)件的內(nèi)側(cè)以與 該環(huán)狀構(gòu)件非接觸的狀態(tài)下配置支承所述使用者腳部的腳部支承構(gòu)件。并 且，經(jīng)第一力傳感器將該腳部支承構(gòu)件吊設(shè)于該環(huán)狀構(gòu)件上。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的行走輔助裝置的側(cè)視圖(從矢狀面 看時(shí)的圖)。
圖2是表示圖1中沿II線的前視圖。 圖3是表示圖1中的III-III線的剖視圖。
圖4是概略性地表示圖1的第一實(shí)施方式的行走輔助裝置的控制裝置 的構(gòu)成(硬件構(gòu)成)。
圖5是表示第一實(shí)施方式中設(shè)置在控制裝置中的運(yùn)算處理裝置的功能 構(gòu)成的框圖。
圖6是表示圖5的踩踏力處理機(jī)構(gòu)的處理流程框圖。
圖7是表示圖6的S104處理中所使用的表的圖表。
圖8是表示圖5的膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)的處理以及支承力測(cè)量處理機(jī)
構(gòu)的處理流程的框圖。
圖9是表示用于說明圖8的S201和S203的處理的附圖。
圖10是表示圖5的左右目標(biāo)負(fù)擔(dān)決定機(jī)構(gòu)的處理流程的框圖。
圖11是表示圖5的反饋操作量決定機(jī)構(gòu)的處理流程的框圖。
圖12是表示圖5的前饋操作量決定機(jī)構(gòu)的處理流程的框圖。
圖13是表示用于說明圖12的S502的處理的附圖。
圖14是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的行走輔助裝置中、設(shè)置在控制
裝置的運(yùn)算處理部的功能構(gòu)成的框圖。
圖15是表示圖14的左右目標(biāo)負(fù)擔(dān)決定機(jī)構(gòu)的處理流程的框圖。 圖16是表示用于說明本發(fā)明第三實(shí)施方式中的承受部的構(gòu)成例。 圖17表示本發(fā)明第四實(shí)施方式中的圖6的S104處理中使用的表例的圖表。
圖18表示本發(fā)明第五實(shí)施方式中的腳部安裝部構(gòu)成的附圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，該第一實(shí) 施方式即為本發(fā)明申請(qǐng)中所述第一至第五發(fā)明的實(shí)施方式。
首先，參考圖1至圖3對(duì)本實(shí)施方式中的行走輔助裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說 明。圖l是該行走輔助裝置l的側(cè)視圖，圖2是圖1中沿II線的前視圖，
圖3是圖i中in-m線的剖視圖。此外，圖i至圖3中的行走輔助裝置i
表示了將其裝載在使用者A(用假想線表示)上而使其動(dòng)作的狀態(tài)。在該情
況下，圖示的使用者A幾乎以直立的姿勢(shì)處于站立狀態(tài)。但在圖2中，為 便于理解行走輔助裝置1的結(jié)構(gòu)，使用者A采用了兩腿左右分開的姿勢(shì)。 參照?qǐng)D1及圖2，行走輔助裝置1是支承使用者一部分體重(減輕使用 者自身的腿(站立腿)所支承的重量，使其比自身的體重要輕)的體重減負(fù) 輔助裝置。該行走輔助裝置1具備有使用者A落座的落座部2、連結(jié)在該 落座部2的左右一對(duì)的腿支架3L、 3R。腿支架3L、 3R為相同結(jié)構(gòu)。此外， 圖1中，腿支架3L、 3R以相同的姿勢(shì)排列于使用者A的左右方向(與圖1 的紙面相垂直的方向)上。該狀態(tài)在圖上呈重疊(左側(cè)腿支架3L處于圖的 前方位置)。
這里，在本說明書的實(shí)施方式的說明中，使用符號(hào)"R"表示與使用 者A的右腿或行走輔助裝置1的右側(cè)腿支架3R有關(guān)的意思，使用符號(hào)"L" 表示與使用者A的左腿或行走輔助裝置1的左側(cè)的腿支架3L有關(guān)的意思。 但是，在無需對(duì)左右進(jìn)行區(qū)分時(shí)，通常省略符號(hào)R、 L。
落座部2為鞍狀構(gòu)件，使用者A可跨于(配置落座部2使其位于使用 者A兩腿的根部之間)落座部2并落座于該落座部2上(座位表面)。落座 時(shí)，使用者A的一部分體重從上方加于落座部2上。另外，落座部2在本 發(fā)明中相當(dāng)于承受部。
此外，如圖l所示，落座部2的前端部2f和后端部2r朝上方突起， 由此，使用者A相對(duì)于落座部2的落座位置(前后方向上的位置)可被限制 在落座部2的前端部2f與后端部2r之間。同時(shí)，落座部2的前端部2f 如圖2所示形成為二股狀。
各腿支架3分別具有大腿架11、小腿架13和腳部安裝部15;其中， 大腿架11經(jīng)第一關(guān)節(jié)10連結(jié)于落座部2的下部，小腿架13經(jīng)第二關(guān)節(jié) 12連結(jié)于該大腿架11，腳部安裝部15經(jīng)第三關(guān)節(jié)14連結(jié)于該小腿架13。
各腿支架3的第一關(guān)節(jié)10相當(dāng)于使用者A的髖關(guān)節(jié)，使該腿支架3 繞左右軸進(jìn)行的擺動(dòng)動(dòng)作(腿支架3前后方向上的擺出動(dòng)作)和繞前后軸進(jìn) 行的擺動(dòng)動(dòng)作(內(nèi)擺、外擺動(dòng)作)成為可能。該第一關(guān)節(jié)10配置于落座部2 的下側(cè)，包括一對(duì)銷軸20f、 20r、轉(zhuǎn)動(dòng)自如地被軸支承在該銷軸20f、 20r 上的托架21f、 21r、固定于托架21f、 21r下端的圓弧狀的導(dǎo)軌22和沿該 導(dǎo)軌22移動(dòng)自如地被支承在該導(dǎo)軌22之上的板23，其中所述一對(duì)銷軸
20f、 20r被配置在落座部2的下面部靠前側(cè)部位和后端部位處，且被配置 在與圖1中的虛線所示前后方向上的軸心C同軸之上。并且，從該板23 向斜前方及斜下方延設(shè)有所述大腿架11。該大腿架11為大致連桿狀的構(gòu) 件，并與板23形成一體。
各銷軸20f、 20r經(jīng)軸承固定于該落座部2上，其中，所述軸承各自 的兩端部(前后端部)固定于落座部2下面。并且，托架21f的上端部嵌合 于銷軸20f中間部的外周由該銷軸20f軸支承，且托架21f繞該銷軸20f 的軸心C轉(zhuǎn)動(dòng)自如。同樣，托架21r的上端部嵌合于銷軸20r中間部的外 周由該銷軸20r軸支承，且托架21r繞該銷軸20r的軸心C轉(zhuǎn)動(dòng)自如。因 而，各第一關(guān)節(jié)10的導(dǎo)軌22與托架21f、 21r—同以銷軸20f、 20r的軸 心C為轉(zhuǎn)動(dòng)軸心可進(jìn)行擺動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，腿支架3R、 3L各 自的第一關(guān)節(jié)10R、 IOL的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心同為轉(zhuǎn)動(dòng)軸心C，在腿支架3R的第一 關(guān)節(jié)10R及腿支架3L的第一關(guān)節(jié)10L處共用銷軸20f、 20r。 g卩，右側(cè)第 一關(guān)節(jié)10R的托架21fR以及左側(cè)第一關(guān)節(jié)10L的托架21fR中任意一托架 都被軸支承于同一銷軸20f ，右側(cè)第一關(guān)節(jié)10R的托架21rR以及左側(cè)第一 關(guān)節(jié)10L的托架21rL中任意一托架都被軸支承于同一銷軸20r。
各腿支架3的第一關(guān)節(jié)10的板23以與包括導(dǎo)軌22圓弧的面平行的 姿勢(shì)靠近該導(dǎo)軌進(jìn)行配置。如圖1所示，具有多個(gè)(例如4個(gè))轉(zhuǎn)動(dòng)自如的 滾輪的支座26固定于該板23上。并且，該支座26的滾輪25以上下面相 同個(gè)數(shù)的方式轉(zhuǎn)動(dòng)自如地卡和于導(dǎo)軌22的上面(內(nèi)周面)及下面(外周面)。 由此，板23沿導(dǎo)軌22移動(dòng)自如。在該情況下，導(dǎo)軌22與落座部2的位 置關(guān)系以及導(dǎo)軌22圓弧半徑以下述方式進(jìn)行設(shè)定，所述方式為如圖1 所示，在矢面上看行走輔助裝置1時(shí)，導(dǎo)軌22的圓弧中心點(diǎn)P存在于落 座部2與使用者A的接觸面前后方向上的寬度內(nèi)、落座部2的上側(cè)。該中 心點(diǎn)P相當(dāng)于本發(fā)明中的規(guī)定的點(diǎn)。
根據(jù)以上說明的第一關(guān)節(jié)10的構(gòu)成，與板23 —體的大腿架11繞使 用者A前后方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心C擺動(dòng)自如。各腿支架3通過該擺動(dòng)動(dòng)作可以 進(jìn)行內(nèi)擺和外擺動(dòng)作。另夕卜，與板23—體的大腿架11繞通過了所述中心 點(diǎn)(規(guī)定的點(diǎn))P的左右方向的軸(更正確地說是繞垂直于包含導(dǎo)軌22圓弧 的面、并通過中心點(diǎn)P的軸)擺動(dòng)自如。通過該擺動(dòng)動(dòng)作，各腿支架3的200680018682.2
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前后擺出動(dòng)作成為可能。另外，在本實(shí)施方式中，第關(guān)節(jié)10為可繞前后 方向以及左右方向2軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的關(guān)節(jié)。然而，還可以使繞上下方向 的軸能進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作(各腿支架3的內(nèi)擺和外擺動(dòng)作)的方式(即，能繞3 軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作)來構(gòu)成第一關(guān)節(jié)?；蛘?，第一關(guān)節(jié)還可以是只繞左右方 向1軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的關(guān)節(jié)(各腿支架3是只能進(jìn)行前后的擺動(dòng)動(dòng)作的關(guān) 節(jié))。
再者，如圖l所示從矢狀面看行走輔助裝置l時(shí)，各腿支架3的第一 關(guān)節(jié)10的板23從所述支座26處向落座部2的后方延伸存在。并且，在 該板23的后端部同軸設(shè)置有電動(dòng)機(jī)27和作為旋轉(zhuǎn)角測(cè)定機(jī)構(gòu)來測(cè)定該電 動(dòng)機(jī)27轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角(從規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)位置起的旋轉(zhuǎn)角)的旋轉(zhuǎn)編碼器28。在本 實(shí)施方式中，可驅(qū)動(dòng)各腿支架3的第一至第三關(guān)節(jié)10、 12、 14中的第二 關(guān)節(jié)12，而所述電動(dòng)機(jī)27則為驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)12的驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)編 碼器28持有對(duì)第二關(guān)節(jié)12的位移量(旋轉(zhuǎn)角)進(jìn)行測(cè)定的、作為位移傳感 器的功能。該旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的旋轉(zhuǎn)角被用于測(cè)量第二關(guān)節(jié)12的旋轉(zhuǎn)角 (彎曲角)。另外，左側(cè)腿支架3L的電動(dòng)機(jī)27L和右側(cè)腿支架3R的電動(dòng)機(jī) 28R在本發(fā)明中分別相當(dāng)于左側(cè)用操作機(jī)構(gòu)和右側(cè)用操作機(jī)構(gòu)。各操作機(jī) 構(gòu)也可以使用油壓或空壓操作機(jī)構(gòu)。而且，各操作機(jī)構(gòu)例如還可以經(jīng)適合 的托架固定于落座部2的后部?；蛘?，還可以將各操作架構(gòu)安裝于各腿支 架3的第二關(guān)節(jié)12處，并直接驅(qū)動(dòng)該第二關(guān)節(jié)12。同時(shí)，測(cè)定第二關(guān)節(jié) 12位移量的位移傳感器可以直接安裝于各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12處。而 且，位移傳感器也可以由代替了旋轉(zhuǎn)編碼器的電位計(jì)等構(gòu)成。
各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12相當(dāng)于使用者A的膝關(guān)節(jié)，是能夠使該腿 支架3進(jìn)行伸展和彎曲動(dòng)作的關(guān)節(jié)。該第二關(guān)節(jié)12經(jīng)具有左右方向軸心 (更正確地說是指與包含所述導(dǎo)軌22圓弧的面相垂直的軸心)的銷軸29來 連結(jié)大腿架11的下端和小腿架13的上端，并繞該銷軸29的軸心使小腿 架13相對(duì)于大腿架11轉(zhuǎn)動(dòng)自如。另外，在第二關(guān)節(jié)12上設(shè)置有對(duì)小腿 架13相對(duì)于大腿架11轉(zhuǎn)動(dòng)的可能范圍進(jìn)行限制的、未圖示的擋件。
各腿支架3的小腿架13為從該腿支架3的第二關(guān)節(jié)12向斜下方延伸 而成的呈大致連桿狀的桿狀物。更詳細(xì)地說，該小腿架13由下部小腿架 13b、桿狀上部小腿架13a、并使力傳感器30(其相當(dāng)于本發(fā)明中的第二力
傳感器)介于兩者之間進(jìn)行連結(jié)而構(gòu)成，其中，下部小腿架13b構(gòu)成了靠 近于第三關(guān)節(jié)14的部分；桿狀上部小腿架13a構(gòu)成了位于該下部小腿架 13b上側(cè)的部分。而下部小腿架13b與上部小腿架13a相比被設(shè)定為很短。 由此，力傳感器30被配置在第三關(guān)節(jié)14附近。該力傳感器30為被稱為 奇石樂傳感器(Kistlersensor注冊(cè)商標(biāo))的力傳感器，是測(cè)定3軸平移力 (與力傳感器30的表面相垂直的軸方向的平移力和與該表面平行且相互正 交的2軸方向的平移力)的3軸力感應(yīng)器。然而，在本實(shí)施方式中，如后 所述，只對(duì)所測(cè)定的3軸平移力中的2軸力的測(cè)定值進(jìn)行利用。因而，也 可用測(cè)定2軸平移力的2軸力感應(yīng)器來構(gòu)成力傳感器30。
此外，在小腿架13的上部的小腿架13a的上端部上固定有滑輪31， 該滑輪與該小腿架13成整體可繞所述第二關(guān)節(jié)12的銷軸29轉(zhuǎn)動(dòng)自如。 一對(duì)線纜32a、 32b的端部固定于該滑輪31的外周部，該一對(duì)線纜作為驅(qū) 動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)將所述電動(dòng)機(jī)27的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力傳遞至該滑輪31處。從滑輪31 外周部的、在直徑方向上呈相對(duì)位置的兩處分別沿該滑輪31的切線方向 引出該線纜32a、 32b。并且，線纜32a、 32b穿通于沿大腿架11配設(shè)未圖 示的橡膠管(線纜的防護(hù)管)中，連結(jié)于電動(dòng)機(jī)27的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸(省略圖示) 之上。在該情況下，以下述方式將來自電動(dòng)機(jī)27的拉力賦予該線纜32a、 32b之上，該方式為通過電動(dòng)機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸的正轉(zhuǎn)，線纜32a、 32b 的一方被滑輪31巻入的同時(shí)另一方被引出，同時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)27的轉(zhuǎn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)軸的倒轉(zhuǎn)，線纜32a、 32b的所述另一方被滑輪31巻入的同時(shí)所述一 方被引出。由此，電動(dòng)機(jī)27的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力經(jīng)線纜32a、 32b被傳遞至滑輪 31，該滑輪31可被驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)(固定有該滑輪31的小腿架13繞第二 關(guān)節(jié)12的銷軸29的軸心相對(duì)于大腿架11進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng))。
另外，小腿架13的下部的小腿架13b的下端部由如圖3所示形成為 呈二股狀的形成為呈二股狀的二股部13bb構(gòu)成。
各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14相當(dāng)于使用者A的腳腕關(guān)節(jié)部。在本實(shí)施 方式中，該第三關(guān)節(jié)14如圖3所示由可繞3軸轉(zhuǎn)動(dòng)的萬向節(jié)33(參照?qǐng)D 3)構(gòu)成，該萬向節(jié)33夾裝于小腿夾13的下部的小腿架13b的所述二股部 13bb中，連結(jié)了該小腿架13的下端部(二股部13bb)和腳部安裝部15上 部的連結(jié)部34。據(jù)此，腳部安裝部15可相對(duì)于小腿架13進(jìn)行3自由度的
轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，關(guān)于腳部安裝部15繞前后方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)可能范圍
可通過二股部13bb被限制。
各腿支架3的腳部安裝部15具有使用者A各腳部所穿的鞋體35、收 納在該鞋體子35內(nèi)部且其上端部固定于所述連結(jié)部34的鐙狀環(huán)形構(gòu)件 36。環(huán)狀構(gòu)件36如圖3所示以下述方式被收納于鞋體35的內(nèi)部，該方式 為其平坦的底板部抵接于鞋體35的內(nèi)部底面之上，且連結(jié)該底板部?jī)?端的彎曲部沿鞋體35的橫斷面抵接于側(cè)壁。此外，在鞋體35的內(nèi)部插入 有可覆蓋鞋體35內(nèi)部的底面和環(huán)狀構(gòu)件36的底板部的具有可撓性的內(nèi)墊 構(gòu)件37(在圖1中圖示省略)。另外，連結(jié)部34經(jīng)鞋35的鞋帶系裝部的開 口被插入于鞋體35的內(nèi)部。
將各腿支架3的腳部安裝部15裝置于使用者A各腳部時(shí)，使該腳部 的腳尖先端部分穿過環(huán)狀構(gòu)件36的內(nèi)部，并使所述內(nèi)墊構(gòu)件37墊于該腳 部的底面，使使用者A的腳部從鞋體35的穿入口插入鞋體35的內(nèi)部，并 且通過系緊鞋體帶而使腳部安裝部15裝置于該腳部上。
而且，在腳部安裝部15的內(nèi)墊構(gòu)件37的下面，在鞋體35的前側(cè)位 置(比環(huán)狀構(gòu)件36的底板部要靠前的位置)和后側(cè)位置(比環(huán)狀構(gòu)件36的 底板部要靠后的位置)設(shè)置有力傳感器38、 39。設(shè)置前側(cè)力傳感器38，使 其大致位于裝置有腳部安裝部15的使用者A腳部的MP關(guān)節(jié)(中趾節(jié)關(guān)節(jié)) 的正下方。同時(shí)，設(shè)置后側(cè)力傳感器39，使其大致位于該腳部的腳踵的正 下方。在本實(shí)施方式中，這些力傳感器38、 39為l軸力傳感器，測(cè)定與 腳部安裝部15的底面(觸地面)相垂直的方向(使用者A的腿在直立狀態(tài)下 大致與地面垂直的方向)的平移力。以下分別將力傳感器36、 37稱為MP 傳感器38、腳踵傳感器39。同時(shí)，MP傳感器38和腳踵傳感器39合起來 構(gòu)成本發(fā)明中第一力傳感器。這里，內(nèi)墊構(gòu)件37不一定要使用剛性板， 可由軟質(zhì)(可撓性的)的材料構(gòu)成。用軟質(zhì)的材料構(gòu)成內(nèi)墊構(gòu)件37時(shí)，通 過在其下面設(shè)置多個(gè)第一力傳感器，能夠精確地測(cè)定使用者A腳部底面各 部位的力。另一方面，當(dāng)用剛性板構(gòu)成內(nèi)蟄構(gòu)件37時(shí)，可簡(jiǎn)單地測(cè)定使 用者A腳部整體的踩踏力。因此，可以減少設(shè)置在內(nèi)墊構(gòu)件37下面的第 一力傳感器的個(gè)數(shù)。
以上為本實(shí)施方式的行走輔助裝置1的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。補(bǔ)充說明以下內(nèi)容:
在將各腳部安裝部15裝置于使用者A的各腳部、并如后所述在使行走輔 助裝置動(dòng)作(通過電動(dòng)機(jī)27 —邊驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)12〉的同時(shí)使用者A落座于 落座部2上的狀態(tài)時(shí)，從前額面看該使用者A及行走輔助裝置1時(shí)(從正 面看使用者A),例如左側(cè)腿支架3L的大腿架11L沿使用者A的左腿內(nèi)側(cè) 面延伸設(shè)置(參照?qǐng)D2)，該第二支架11L下端部的第二關(guān)節(jié)12L也位于該 左腿的內(nèi)側(cè)。并且，雖省略了圖示，從前額面看連結(jié)在該第二關(guān)節(jié)12L處 的小腿架13L，其上部(上部小腿架13L的上部)自第二關(guān)節(jié)12L沿使用者 A左腿內(nèi)側(cè)面延伸設(shè)置，并且，小腿架13L的下側(cè)部分形成逐漸彎曲、并 在該左腿的脛部前側(cè)處延伸至該左腿腳背正上方的方式而形成。右側(cè)腿支 架3R也相同。
另外， 一般體型的使用者A以立正姿勢(shì)站立時(shí)，各腿支架3的第二關(guān) 節(jié)12如圖1所示會(huì)比使用者A的腿要向前方突出。gf」，設(shè)定大腿架ll的 長(zhǎng)度和小腿架13的長(zhǎng)度，使這兩個(gè)長(zhǎng)度的總和比一般體型的使用者A的 胯下腿長(zhǎng)度要略長(zhǎng)。如此設(shè)定大腿架11以及小腿架13的長(zhǎng)度時(shí)，借助設(shè) 置于所述第二關(guān)節(jié)12處的擋件而不會(huì)產(chǎn)生大腿架11以及小腿架13成為 一條直線的特異點(diǎn)狀態(tài)和與圖1所示大腿架11以及小腿架13的狀態(tài)呈反 向彎曲的狀態(tài)。其結(jié)果，可防止由各腿支架3的特異點(diǎn)狀態(tài)和反向彎曲狀 態(tài)而引起的無法控制行走輔助裝置1的情況。
另外，各腿支架3的第二關(guān)節(jié)也可以是直動(dòng)型的關(guān)節(jié)。 使用如上構(gòu)成的行走輔助裝置1，在將腳部安裝部15裝置于使用者A 各腿的腳部上的狀態(tài)下，通過由各電動(dòng)機(jī)27而使各第二關(guān)節(jié)12產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 從落座部2向使用者A作用以向上的抬起力，具體進(jìn)行后述。此時(shí)，在例 如將使用者A的兩腿作為站立腿(支承使用者A體重的腿)而站立的狀態(tài) (所謂兩腿支承期的狀態(tài))下，兩腳部安裝部15、 15觸地，并分別在其觸 地面上作用有地面反力。作用于各腳部安裝部15的觸地面的地面反力其 合力是與作用于使用者A的重力和作用于行走輔助裝置1的重力的總和相 均衡的地面反力，即為將使用者A和行走輔助裝置1的兩者的總重量支承 于地面的力(平移力。以下稱該力為全支承力)。另外，使用者A的腿與行 走輔助裝置1的腿支架3同時(shí)進(jìn)行行走動(dòng)作時(shí)，準(zhǔn)確地說，在全支承力上 還應(yīng)加上支承因使用者A和行走輔助裝置1的自由腿的動(dòng)作而產(chǎn)生的慣性
力的力，但是在本實(shí)施方式的行走輔助裝置1中，重量大的電動(dòng)機(jī)27(驅(qū) 動(dòng)器)和編碼器28并不在膝蓋附近而被設(shè)置在腰部附近。而且，因?yàn)樵诟?腿支架3中被使用者A所約束(裝置)的部分僅為腳部安裝部15，所以裝置 在使用者A上的裝置構(gòu)件較少，各腿支架3為較輕的構(gòu)件。因此，伴隨行 走輔助裝置l自由腿的動(dòng)作的所述慣性力變得足夠小。
這種情況下，在本實(shí)施方式的行走輔助裝置l中，僅其兩腳部安裝部 15、 15被裝置在使用者A而被約朿。同時(shí)，在各腳部安裝部15處具備所 述環(huán)狀構(gòu)件36。因此，作用于行走輔助裝置1的重力和該行走輔助裝置1 經(jīng)落座部2所承受的使用者A的負(fù)荷(向下的平移力)幾乎不作用至使用者 A上，由兩腿支架3、 3經(jīng)兩腳部安裝部15、 15的環(huán)狀構(gòu)件36、 36而作用 于地面。
因而，在所述全支承力中，用于支承作用于行走輔助裝置1的重力和 該行走輔助裝置1經(jīng)落座部2所承受的使用者A的負(fù)荷的支承力作用于行 走輔助裝置1的兩腿支架3、 3上。行走輔助裝置1經(jīng)兩腿支架3、 3來承 擔(dān)該支承力。以下，稱行走輔助裝置l所承擔(dān)的支承力為輔助裝置承擔(dān)支 承力。換而言之，該輔助裝置承擔(dān)支承力是用于將行走輔助裝置l的整體 重量和相當(dāng)于落座部2承受來自使用者A的負(fù)荷的重量(使用者A體重的 一部分)支承于地面的支承力。另外，在使用者A兩腿站立之時(shí)(行走輔助 裝置1的兩腳部安裝部15觸地時(shí))，由兩腿支架3、 3分擔(dān)承受所述輔助 裝置承擔(dān)支承力(輔助裝置承擔(dān)支承力中的一部分支承力由一方的腿支架 3承擔(dān)，剩余的支承力由另一方的腿支架3承擔(dān))。同時(shí)，在使用者A僅一
方的腿站立時(shí)(另一方的腿為自由腿時(shí))，所述輔助裝置承擔(dān)支承力全部由 站立腿側(cè)的腿支架3承擔(dān)。以下，輔助裝置承擔(dān)支承力中由各腿支架3承 擔(dān)的支承力(作用于各腿支架3的支承力)稱之為腿支架支承力，由右側(cè)腿 支架3承擔(dān)的支承力稱為右側(cè)腿支架支承力，由左側(cè)腿支架3承擔(dān)的支承 力稱為左側(cè)腿支架支承力。左側(cè)腿支架支承力和右側(cè)腿支架支承力的總和 與輔助裝置承擔(dān)支承力一致。
另一方面，所述全支承力減去所述輔助裝置承擔(dān)支承力后的支承力自 地面作用于使用者A的兩腿上，使用者A由其腿來承擔(dān)該支承力。以下， 將像這樣由使用者A承擔(dān)的支承力稱為使用者承擔(dān)支承力。換而言之，該
使用者承擔(dān)支承力是用于將下述重量支承于地面上的支承力，該重量為從
使用者A的體重減去了相當(dāng)于使用者A作用于行走輔助裝置1的落座部2 的負(fù)荷的重量。另外，在使用者A兩腿站立時(shí)，由使用者A的兩腿分擔(dān)承 擔(dān)所述使用者承擔(dān)支承力(由一方的腿承擔(dān)使用者承擔(dān)支承力中的一部分 支承力，由另一方的腿承擔(dān)剩余部分的支承力)。同時(shí)，使用者A僅一方 的腿站立時(shí)，由該一方的腿承擔(dān)所述全部的使用者承擔(dān)支承力。以下，在 使用者承擔(dān)支承力中，將各腿承擔(dān)的支承力(自地面作用于各腿的支承力) 稱為使用者腿支承力，稱右腿承擔(dān)的支承力為使用者右腿支承力，稱左腿 承擔(dān)的支承力為使用者左腿支承力。使用者左腿支承力和使用者右腿支承 力的總和與使用者承擔(dān)支承力相一致。另外，將使用者A為支承自身而將 各腿的腳部撐于地面的力稱為該腿的踩踏力。各腿的踩踏力是與所述使用 者腿支承力相均衡的力。
補(bǔ)充說明以下內(nèi)容由于各腿支架3上所具備的力傳感器30被設(shè)置 在第三關(guān)節(jié)14的上側(cè)，因而從該腿支架3的腿支架支承力減去了用于支 承該腿支架3的力傳感器30下側(cè)部分(腳部安裝部15等)重量的支承力后 的支承力作用于該力傳感器30。該作用于傳感器30的支承力的3軸方向 的分力(或是2軸方向的分力)由該力傳感器30測(cè)定。換而言之，作用于 各力傳感器30的力(其相當(dāng)于本發(fā)明中的控制對(duì)象力)相當(dāng)于下述全部的 支承力中的、由具備該力傳感器30的腿支架3所承擔(dān)的部分，所述全部 的支承力用于支承從行走輔助裝置1的整體重量減去了各力傳感器30的 下側(cè)部分重量的總和后的重量和相當(dāng)于由使用者A作用于落座部2上的負(fù) 荷的重量。同時(shí)，由兩力傳感器30、 30分別測(cè)定的支承力的總和與下述 全部的支承力相一致(以下，稱力傳感器30為支承力傳感器30)，所述全 部的支承力用于支承從行走輔助裝置1的整體重量減去了各力傳感器30 下側(cè)部分重量的總和后的重量和相當(dāng)于由使用者A作用于落座部2上的負(fù) 荷的重量。另外，行走輔助裝置1的各支承力傳感器30的下側(cè)部分重量 的總和與行走輔助裝置l的整體重量相比非常小。因此，作用于各支承力 傳感器30的支承力與所述腿支架支承力幾乎相等。并且，各支承力傳感 器30接近于具備該支承力傳感器30的腿支架3的第三關(guān)節(jié)14而被設(shè)置。 因此，作用于該支承力傳感器30的支承力與從該腿支架3的第三關(guān)節(jié)14
作用于小腿架13的平移力(在腿支架支承力中，從地面經(jīng)第三關(guān)節(jié)14而 傳遞至小腿架13的支承力)幾乎相等。以下，將作用于各支承力傳感器30 上的支承力或是從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13的平移力的、 兩腿支架3、 3的總和稱為總抬起力。同時(shí)，稱該總抬起力中各腿支架3 的承擔(dān)量為總抬起力承擔(dān)量。
另外，作用于左側(cè)腳部安裝部15L的MP傳感器38L以及腳踵傳感器 39L的力的總和相當(dāng)于所述使用者的左腿支承力(或左腿踩踏力)，作用于 右側(cè)腳部安裝部15R的MP傳感器38L以及腳踵傳感器39R的力的總和相 當(dāng)于所述使用者的右腿支承力(或右腿踩踏力)。而且，在本實(shí)施方式中， 雖然將MP傳感器38和腳踵傳感器39設(shè)定為1軸力傳感器，也可使用例 如可以測(cè)定與鞋體33的底面平行方向上的平移力的2軸力傳感器或3軸 力傳感器。MP傳感器38以及腳踵傳感器39優(yōu)選為至少能夠測(cè)定與鞋體 33的底面或是地面相垂直方向的平移力的傳感器。
接著，對(duì)如上述構(gòu)成的行走輔助裝置1的控制裝置進(jìn)行說明。
圖4是概略性地表示該控制裝置50構(gòu)成(硬件構(gòu)成)的框圖。如圖所 示，控制裝置50具備運(yùn)算處理裝置51、所述電動(dòng)機(jī)27R、 27L各自的驅(qū)動(dòng) 電路52R、 52L、抬起力設(shè)定用鑰匙開關(guān)53、抬起控制ON/OFF開關(guān)54、電 源電池55、電源電路57，其中，運(yùn)算處理裝置51由微電腦(CPU、 RAM、 ROM)以及輸入、輸出電路(A/D轉(zhuǎn)換器等)構(gòu)成抬起力設(shè)定用鑰匙開關(guān)53 用于設(shè)定行走輔助裝置1的使用者抬起力(從落座部2作用于使用者A向 上的平移力)大小的目標(biāo)值；抬起控制ON/OFF幵關(guān)54選擇是否產(chǎn)生使用 者抬起力；電源電路57經(jīng)電源開關(guān)56 (ON/OFF開關(guān))被連結(jié)在所述電源電 池55上，當(dāng)電源開關(guān)56被進(jìn)行0N操作(閉合)時(shí)，由電源電池55將電源 電力提供給控制裝置50的各個(gè)電路9、 52R、 52L。另外，抬起力設(shè)定用鑰 匙開關(guān)53在本發(fā)明中相當(dāng)于目標(biāo)抬起力設(shè)定機(jī)構(gòu)。
該控制裝置50經(jīng)托架(未圖示)被固定于落座部2的后端或是所述板 23R、 23L等處。同時(shí)，抬起力設(shè)定用鑰匙開關(guān)53、抬起控制0N/0FF開關(guān) 54以及電源開關(guān)56以操作可能的方式裝置于控制裝置50外箱(省略圖示) 的外部。另外，抬起力設(shè)定用鑰匙開關(guān)53以可直接設(shè)定所希望的抬起力 目標(biāo)值、或是可選擇性地設(shè)定預(yù)先被準(zhǔn)備好的多種的目標(biāo)值的方式由數(shù)字
幵關(guān)或多個(gè)選擇開關(guān)構(gòu)成。
控制裝置50經(jīng)省略了圖示的接線連結(jié)有所述MP傳感器38R、 3禮、腳 踵傳感器39R、 39U支承力傳感器30R、 30L、旋轉(zhuǎn)編碼器28R、 2SL。這 些傳感器的輸出信號(hào)被輸入至運(yùn)算處理裝置51。而且，抬起力設(shè)定用鑰匙 開關(guān)53以及抬起控制ON/OFF開關(guān)54的操作信號(hào)(顯示這些開關(guān)的操作狀 態(tài)的信號(hào))也被輸入至運(yùn)算處理裝置51。另外，在控制裝置50中，自所述 驅(qū)動(dòng)電路52R、52L至該電動(dòng)機(jī)27R、27L分別連結(jié)有未圖示的與電動(dòng)機(jī)27R、 27L通電的接線。而且，運(yùn)算處理裝置51根據(jù)后述的運(yùn)算處理(控制處理) 來決定各電動(dòng)機(jī)27R、 27L的通電電流的指令值(以下稱指示電流值)。并 且，通過運(yùn)用該指示電流值控制各驅(qū)動(dòng)電路52R、 52L,運(yùn)算處理裝置51 可以控制各電動(dòng)機(jī)27R、 27L產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
另外，所述MP傳感器38R、 38L、腳踵傳感器39R、 39L、支承力傳感 器30R、 30L的輸出信號(hào)(電壓信號(hào))也可通過這些傳感器附近的前置放大 器增大波幅后再輸入至控制裝置50。同時(shí)，所述MP傳感器38R、 38L、腳 踵傳感器39R、 39U支承力傳感器30R、 30L的輸出信號(hào)被增大波幅后， 該電壓值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后由運(yùn)算處理裝置進(jìn)行處理。
作為其主要功能性機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)算處理裝置51具備圖5的框圖所示 的功能性機(jī)構(gòu)。該功能性機(jī)構(gòu)是通過ROM中所存儲(chǔ)的程序來實(shí)現(xiàn)的功能。
參照?qǐng)D5，運(yùn)算處理裝置51具備右側(cè)踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)60R、左側(cè)踩踏 力測(cè)量機(jī)構(gòu)60L，其中，右側(cè)腿支架3R的MP傳感器38R以及腳踵傳感器 39R的輸出信號(hào)被輸入于右側(cè)踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R:左側(cè)腿支架3L的 MP傳感器38R以及腳踵傳感器39R的輸出信號(hào)被輸入于左側(cè)踩踏力測(cè)量處 理機(jī)構(gòu)60L。右側(cè)踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R是通過MP傳感器3犯以及腳踵 傳感器39R的輸出信號(hào)的電壓值對(duì)使用者A的右腿踩踏力的大小(所述使 用者右腿支承力的大小)來進(jìn)行測(cè)量處理的機(jī)構(gòu)。同樣，左側(cè)踩踏力測(cè)量 處理機(jī)構(gòu)60L是通過MP傳感器38L以及腳踵傳感器39L的輸出信號(hào)的電 壓值對(duì)使用者A的左腿踩踏力的大小(所述使用者左腿支承力的大小)來進(jìn) 行測(cè)量處理的機(jī)構(gòu)。其中，這些踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R、 60L在本發(fā)明 中是相當(dāng)于踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)的一種機(jī)構(gòu)。
同時(shí)，運(yùn)算處理裝置51具備被輸入旋轉(zhuǎn)編碼器28R、 28L的輸出信號(hào)
(脈沖信號(hào))的右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R以及左側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu) 61L9這些膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R、 61L是通過被輸入的信號(hào)來測(cè)量分別 相對(duì)應(yīng)的腿支架3第二關(guān)節(jié)12處的彎曲角(第二關(guān)節(jié)12的位移量)的機(jī)構(gòu)。 另外，由于各腿支架3的第二關(guān)節(jié)12相當(dāng)于該腿支架3的膝關(guān)節(jié)，以下 稱第二關(guān)節(jié)處的彎曲角為膝角度。同時(shí)，這些膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R、 61L相當(dāng)于本發(fā)明中的關(guān)節(jié)位移量測(cè)量機(jī)構(gòu)。
另外，運(yùn)算處理裝置51具備右側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R和左側(cè)支 承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L，其中，右側(cè)腿支架3R的支承力傳感器30R的輸出 信號(hào)和由所述右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R所測(cè)定的右側(cè)腿支架3R的膝 角度被輸入于右側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R;左側(cè)腿支架3L的支承力傳感 器30L的輸出信號(hào)(輸出電壓)和由所述左側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61L所測(cè) 定的左側(cè)腿支架3L的膝角度被輸入于左側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62U右側(cè) 支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R是以被輸入的支承力傳感器30R的輸出信號(hào)和右 側(cè)腿支架3R的膝角度的測(cè)量值為根據(jù)對(duì)作用于所述右側(cè)腿支架支承力中 的支承力傳感器30R上的支承力、即右側(cè)腿支架3R的所述總抬起力承擔(dān) 量進(jìn)行測(cè)量處理的機(jī)構(gòu)。同樣，左側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L是以被輸入 的支承力傳感器30L的輸出信號(hào)和左側(cè)腿支架3L的膝角度的測(cè)量值為根 據(jù)對(duì)作用于所述左側(cè)腿支架支承力中的支承力傳感器30L上的支承力、即 左側(cè)腿支架3L的所述總抬起力承擔(dān)量進(jìn)行測(cè)量處理的機(jī)構(gòu)。其中，這些 支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L、 62L相當(dāng)于本發(fā)明中的控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)。
另外，運(yùn)算處理裝置51具備左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63，所述各測(cè) 量處理機(jī)構(gòu)60R、 60U 61R、 60L、 62R、 62L的測(cè)量值、所述抬起力設(shè)定 用鑰匙開關(guān)53以及抬起控制0N/0FF開關(guān)54的操作信號(hào)被輸入于該左右 目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63。該左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63是以輸入值為根 據(jù)在決定作為所述總抬起力的目標(biāo)值的目標(biāo)總抬起力的同時(shí)對(duì)下述目標(biāo) 值進(jìn)行決定處理的機(jī)構(gòu)，該目標(biāo)值是相對(duì)于所述目標(biāo)總抬起力的各腿支架 3的承擔(dān)量的目標(biāo)值、即各腿支架3的所述總抬起力承擔(dān)量的目標(biāo)值(以下 簡(jiǎn)稱為控制目標(biāo)值)。其中，該控制目標(biāo)值相當(dāng)于本發(fā)明(第四發(fā)明)中的 目標(biāo)承擔(dān)量。
而且，運(yùn)算處理裝置51具備右側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R、左側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64L、右側(cè)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R和左側(cè)前饋操作量決 定機(jī)構(gòu)65L，其中，由所述右側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R測(cè)定的右側(cè)腿支 架3R的總抬起力承擔(dān)量和由所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63決定的右側(cè) 腿支架3R的控制目標(biāo)值被輸入于該右側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R;由所述 左側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L測(cè)定的左側(cè)腿支架3L的總抬起力承擔(dān)量和 由所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63決定的左側(cè)腿支架3L的控制目標(biāo)值被 輸入于該左側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64L;由所述右側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu) 62R測(cè)定的右側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量、由所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定 機(jī)構(gòu)63決定的右側(cè)腿支架3R的控制目標(biāo)值和由所述右側(cè)膝角度測(cè)量處理 機(jī)構(gòu)61R測(cè)定的右側(cè)腿支架3R的膝角度被輸入于該右側(cè)前饋操作量決定 機(jī)構(gòu)65R;由所述左側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L測(cè)定的左側(cè)腿支架3L的總 抬起力承擔(dān)量、由所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63決定的左側(cè)腿支架3L 的控制目標(biāo)值和由所述左側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61L測(cè)定的左側(cè)腿支架 3L的膝角度被輸入于該左側(cè)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65L。各反饋操作量決定 機(jī)構(gòu)64是根據(jù)被輸入的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值和其與控制目標(biāo)值的偏 差而計(jì)算出反饋操作量(相對(duì)各電動(dòng)機(jī)27的所述指示電流值的反饋成分) 以使在規(guī)定的反饋控制方式下將該偏差收斂于O的機(jī)構(gòu)。同時(shí)，各前饋操 作量決定機(jī)構(gòu)65是根據(jù)被輸入的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值、控制目標(biāo)值 和膝角度測(cè)量值而計(jì)算出前饋操作量(相對(duì)各電動(dòng)機(jī)27的所述指示電流值 的前饋成分)以使在規(guī)定的前饋控制方式下使總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值成 為控制目標(biāo)值的機(jī)構(gòu)。
另外，運(yùn)算處理裝置51具備加算處理機(jī)構(gòu)66R和加算處理機(jī)構(gòu)郎L， 其中，加算處理機(jī)構(gòu)66R通過將由右側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R算出的反 饋操作量與由右側(cè)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R算出的前饋操作量進(jìn)行合計(jì)來 求得右側(cè)腿支架3R的電動(dòng)機(jī)27R用指示電流值；加算處理機(jī)構(gòu)66L通過 將由左側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64L算出的反饋操作量與由左側(cè)前饋操作量 決定機(jī)構(gòu)65R算出的前饋操作量進(jìn)行合計(jì)來求得左側(cè)腿支架3L的電動(dòng)機(jī) 27L用指示電流值。
另外，所述反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R、 64L、前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R、 65L以及加算處理機(jī)構(gòu)66R、 66L相當(dāng)于本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)。
以上為運(yùn)算處理裝置51的大致的運(yùn)算處理功能。
接著，包括運(yùn)算處理裝置51的詳細(xì)處理說明對(duì)本實(shí)施方式的控制裝 置50的控制處理進(jìn)行說明。使用本實(shí)施方式的行走輔助裝置1時(shí)，將所 述電源開關(guān)56設(shè)定為OFF狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)力不被施加于各腿支架3的第二 關(guān)節(jié)12。因此，各關(guān)節(jié)IO、 12、 14處于可自由活動(dòng)的狀態(tài)。在該狀態(tài)下， 各腿支架3因自重而被折疊。在這種狀態(tài)下，將各腳部安裝部15裝置在 使用者A的各腳部上后，該使用者A或是陪伴的輔助者將落座部2托起放 置于使用者A的胯下。
接著， 一旦對(duì)電源開關(guān)56施以0N的操作，電源電力被供給于控制裝 置50的各個(gè)電路而啟動(dòng)該控制裝置。并且， 一旦啟動(dòng)該控制裝置50，所 述運(yùn)算處理裝置51按規(guī)定的控制處理周期執(zhí)行以下進(jìn)行說明的處理。
在各控制處理周期中，運(yùn)算處理裝置51首先執(zhí)行所述踩踏力測(cè)量處 理機(jī)構(gòu)60R、 60L的處理。參照?qǐng)D6對(duì)該處理進(jìn)行說明。圖6是表示踩踏 力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R、 60L的處理流程的框圖。另外，踩踏力測(cè)量處理機(jī) 構(gòu)60R、 60L各自的處理方法相同。因此，圖6中用括號(hào)表示左側(cè)踩踏力 測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60L。
對(duì)右側(cè)踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R進(jìn)行代表性說明。首先，腿支架3R 的MP傳感器38R的測(cè)定值(MP傳感器38R的輸出電壓值所表示的力的測(cè)定 值)和腳踵傳感器39R的測(cè)定值(腳踵傳感器39R的輸出電壓所表示的力的 測(cè)定值)分別在SIOI、 S102中被通過低通濾波器。低通濾波器可以從這些 傳感器3服、39R的測(cè)定值去除噪波等高頻成分，該截止頻率例如為100Hz。
接著，這些低通濾波器的輸出值在S103中被合計(jì)。由此，能夠得出 使用者A右腿踩踏力的臨時(shí)測(cè)量值FRF一p—R。在該臨時(shí)測(cè)量值FRF一p一R中 包含跟隨右側(cè)腳部安裝部15R的鞋體帶系緊度的誤差成分。
因而，在本實(shí)施方式中，并且在S104中通過對(duì)該臨時(shí)測(cè)量值FRF^p一R 施以轉(zhuǎn)換處理而最終得出使用者A右腿踩踏力的測(cè)量值FRF—R。 S104的轉(zhuǎn) 換處理遵循圖7所示的圖表而進(jìn)行。SP， FRF_R在規(guī)定的第一閥值FRF1 以下時(shí)，測(cè)量值FRF一R取值為O。由此，可以防止伴隨腳部安裝部15R的 鞋體帶系緊度的微小的誤差部分被作為測(cè)量值FRF—R而算得。并且，當(dāng)臨 時(shí)測(cè)量值FRF—p—R比第一閥值FRF1大、比第二閥值FRF2(>FRF1)小時(shí)，
隨著FRF—p—R得增加，使測(cè)量值FRF—R的值線性增加。而且，如FRF p R 超過第二陶值FRF2時(shí)，將FRF—R的值保持于規(guī)定的上限值(FRF—p—R與第 二閥值FRF2相同時(shí)的FRF—R的值)。另外，設(shè)定FRF—R上限值的理由在后 面進(jìn)行敘述。
以上是關(guān)于右側(cè)踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R的處理的說明。左側(cè)踩踏力 測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60L的處理也與之相同。
接著，運(yùn)算處理裝置51逐步進(jìn)行所述膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R、 61L 的處理和支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R、 62L的處理。參照?qǐng)D8和圖9對(duì)這些 處理進(jìn)行說明。圖8表示膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R、 61L的處理流程和支 承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R、 62L的處理流程的框圖。另外，膝角度測(cè)量處理 機(jī)構(gòu)61R、 61L各自的處理方法相同。同時(shí)，支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R、 62L 各自的處理方法也相同。因此，在圖8中用括號(hào)表示左側(cè)膝角度測(cè)量處理 機(jī)構(gòu)61L和左側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L。
以下對(duì)右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R和右側(cè)支承力算出機(jī)構(gòu)62R的處 理進(jìn)行代表性說明。首先，由右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R執(zhí)行S201、S202 處理而得出右側(cè)腿支架3R的膝角度(第二關(guān)節(jié)12R處的腿支架3R的彎曲 角度)的測(cè)量值0 1一R。在S201中由旋轉(zhuǎn)編碼器28R的輸出來計(jì)算出腿支 架3R的膝角度的臨時(shí)測(cè)量值e lp—R。
參照?qǐng)D9,在本實(shí)施方式中測(cè)量線段Sl與線段S2所成的角度9 1—R 并將其作為右側(cè)腿支架3R的膝角度，其中，線段Sl是連結(jié)腿支架3R的 第一關(guān)節(jié)10R的所述中心點(diǎn)P(大腿架UR進(jìn)行前后擺動(dòng)作的轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn) P。以下稱前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P)與第二關(guān)節(jié)12R的中心點(diǎn)的線段；線段S2 連結(jié)該第二關(guān)節(jié)12R的中心點(diǎn)與第三關(guān)節(jié)14R的中心點(diǎn)。左側(cè)腿支架3L 的膝角度的情況也相同。另外，圖9中對(duì)腿支架3的主要部分的構(gòu)成進(jìn)行 模式化表示。
此時(shí)，在所述S201中，以腿支架3R的大腿架11R與小腿架13R成為 規(guī)定姿勢(shì)時(shí)的狀態(tài)(例如圖1中的姿勢(shì)狀態(tài))、即膝角度0 1一R成為某一規(guī) 定值時(shí)的狀態(tài)中的第二關(guān)節(jié)12R的轉(zhuǎn)動(dòng)位置為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器28R 的輸出信號(hào)來測(cè)量相對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置的轉(zhuǎn)動(dòng)量(轉(zhuǎn)角變化量。其與電 動(dòng)機(jī)27R轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)量成比例)。并且，求出該測(cè)定的第二關(guān)節(jié)12R的轉(zhuǎn)
動(dòng)量加上所述標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上的腿支架3R的膝角度值(其被預(yù)先紀(jì)錄存儲(chǔ)
在未圖示的儲(chǔ)存器里)，并將求得的值作為所述臨時(shí)測(cè)量值e 1p—R。
由于在該臨時(shí)測(cè)量值0 lp_R中含有高頻的噪波成分，進(jìn)而通過在 S202中使該9 lp一R通過低通濾波器而最終求得腿支架3R的膝角度測(cè)量值 9 lp—R。
以上是關(guān)于右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R的處理的說明。左側(cè)膝角度 測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61L的處理也與之相同。
補(bǔ)充說明以下內(nèi)容在本實(shí)施方式中，測(cè)量所述線段S1、 S2所成角 度e 1并將其作為腿支架3的膝角度是因?yàn)樵谠敿?xì)后述的左右目標(biāo)承擔(dān)量 決定機(jī)構(gòu)63的處理中使用到該角度ei。此時(shí)，在本實(shí)施方式中的行走輔 助裝置1中，各腿支架3的大腿架11的軸心與所述線段Sl所成的角度為 恒定。所以，在各膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61中，也可以例如事先求出腿支 架3的大腿架11軸心線與小腿架13的所述線段S2所成的角度，并將其 作為該腿支架3的膝角度，并且在后述的左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63的 處理等中根據(jù)該膝角度來求出所述角度e 1。
如上所 述求出腿支架3R的膝角度測(cè)量值9 1—R后，在S203中執(zhí)行右 側(cè)支承力測(cè)量機(jī)構(gòu)62R的處理，根據(jù)S202而得的膝角度測(cè)量值9 1—R和支 承力傳感器30R的測(cè)定值(支承力傳感器30R的輸出信號(hào)的電壓值所表示 的2軸的力測(cè)定值)計(jì)算出作用于該支承力傳感器30R上的支承力的測(cè)量 值Fankle—R(即腿支架3R的所述總抬起力承擔(dān)量)。該處理的詳細(xì)情況參 照所述圖9進(jìn)行說明。
作用于腿支架3R的支承力傳感器30R上的支承力(總抬起力承擔(dān) 量)Fankle一R與如上所述的從腿支架3R的第三關(guān)節(jié)14R作用至小腿架13R 的平移力幾乎相等。并且，該平移力與從第三關(guān)節(jié)14R朝向腿支架3R的 前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P的向量(以線段S3為作用線的向量)幾乎相等。所以， 在本實(shí)施方式的行走輔助裝置1中，F(xiàn)ankle—R的朝向是與線段3平行的方 向，其中，線段3連結(jié)腿支架3R的第三關(guān)節(jié)14的中心點(diǎn)和所述前后擺動(dòng) 中心點(diǎn)P。
此處，由于受到第一至第三關(guān)節(jié)10、 12、 14處的摩擦力、重力、行 走時(shí)的加、減速、行走輔助裝置1的總抬起力的大小等的影響，嚴(yán)格來說，
Fankle—R的朝向有可能與線段S3并不完全平行。但是，因?yàn)檫@些影響相 當(dāng)小，在本實(shí)施方式中可以對(duì)其忽略不計(jì)。
另一方面，支承力傳感器30R測(cè)定z軸方向的力Fz、x軸方向的力Fx， 其中，如圖所示，z軸方向與該支承力傳感器30R的表面(上表面或下表面) 相垂直；x軸與該z軸相垂直、與支承力傳感器30R的表面平行。x軸、z 軸是固定于支承力傳感器30R上的坐標(biāo)軸，其是與包含所述導(dǎo)軌22的圓 弧的面相平行的軸。此時(shí)，測(cè)定的Fz、 Fx分別是Fankle—R的z軸方向分 力、x軸方向分力。所以，如圖所示，在將Fankle—R與z軸所成的角度設(shè) 定為9k時(shí)，F(xiàn)ankle—R可根據(jù)Fz、 Fx的測(cè)定值和0 k并由算式(1)計(jì)算得 出。
Fankle—R=Fx ， sin 9 k+Fz cos 9 k ..... (1)
同時(shí)，角度0k由以下方法求出。S卩，在將線段S2與線段S3所成的 角度(二Fankle一R的朝向與線段S2所成的角度)設(shè)定為e 2時(shí)，以線段Sl、 S2、 S3為3邊的三角形中的線段S1、 S2各自的長(zhǎng)度L1、 L2為恒定值(預(yù) 先設(shè)定的已知的數(shù)值)。并且，線段S1、 S2所成的角度0 1即為如前所述 的、由右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R而得的測(cè)量值9 1—R。所以，可以根
據(jù)線段S1、 S2各自的長(zhǎng)度U、 L2(這些數(shù)值被預(yù)先紀(jì)錄儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器里) 和角度9 1的測(cè)量值e 1—R并通過幾何學(xué)的運(yùn)算來求出角度9 2。
具體而言，在以線段S1、 S2、 S3為3邊的三角形中，下式(2)、 (3) 的關(guān)系式是成立的。其中，L3是線段S3的長(zhǎng)度。
L32=L1,+L22-2 U L2 cos 6 1 ......(2)
Ll2=L22+L32-2 L2 L3 cos 9 2 ......(3)
因而，根據(jù)L1、 L2的數(shù)值和角度9 1的測(cè)量值并通過算式(2)可以計(jì) 算出L3的值，同時(shí)，根據(jù)該算定值L3、 L1和L2并通過算式(3)可以計(jì)算 出角度92。
而且，在將z軸與線段S2所成的角度設(shè)定為9 3時(shí)，該角度0 3由于 是支承力傳感器30相對(duì)于小腿支架13的安裝角度因而是預(yù)先決定的恒定
值。并且，通過將該恒定值角度e3(該數(shù)值被預(yù)先紀(jì)錄存儲(chǔ)在未圖示的儲(chǔ)
存器里)減去如上計(jì)算所得的角度9 2而可求得算式(l)的運(yùn)算所需的角度 0k。
所以，在本實(shí)施方式中，通過右側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R的S203 的處理，根據(jù)如上計(jì)算所得的9 k和腿支架3R的支承力傳感器30的測(cè)定 值Fx、 Fz并由所述算式(l)能夠得到右腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的測(cè) 量值Fankle—R。
以上是關(guān)于右側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R的S203的詳細(xì)處理的說明a 左側(cè)支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62L的處理也與之相同。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然將支承力傳感器30設(shè)定為3軸力傳感 器或2軸力傳感器，并根據(jù)所述算式(l)能夠得出各腿支架的總抬起力承 擔(dān)量的測(cè)量值Fankle，但即使支承力傳感器30采用1軸力傳感器也能夠 得出測(cè)量值Fankle。例如，在支承力傳感器30是只測(cè)圖9中x軸向的力 Fx的傳感器的情況下，可以根據(jù)下式(4)來求得測(cè)量值Fankle。另外，在 支承力傳感器30是只測(cè)圖9中z軸向的力Fz的傳感器的情況下，可以根 據(jù)下式(5)來求得測(cè)量值Fankle。
Fankle二Fx / sin 6 k ......(4)
Fankle二Fz / cos 9 k ......(5)
但是，在使用這些算式(4)或(5)時(shí)，當(dāng)角度9k成為接近0度或90 度的角度時(shí)，F(xiàn)ankle的數(shù)值精度則變?yōu)椴涣肌Ｋ?，最?yōu)選通過所述算式 (l)來求得Fankle的測(cè)量值。
另外，測(cè)量值Fankle也可以通過Fx的平方與Fz的平方之和的平方 根來求得。這時(shí)不需要膝角度的測(cè)量值ei。
補(bǔ)充說明以下內(nèi)容以上所述說明的各測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60、 61、 62的 處理并不一定按順序而進(jìn)行，也可以通過時(shí)分等而并列性地進(jìn)行。但是， 在支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R、 62L的處理中使用e 1時(shí)，膝角度測(cè)量處理 機(jī)構(gòu)61R、 61L的處理有必要在支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62R、 62L的處理之前 進(jìn)行。
另外，在本實(shí)施方式中，使支承力傳感器30(第二力傳感器)介于第三 關(guān)節(jié)14與小腿架13(正確地來說是上部小腿架13a)之間，其中，所述支 承力傳感器30用于測(cè)量各腿支架3的總抬起力承擔(dān)量。但是，也可以使 該支承力傳感器介于第三關(guān)節(jié)14與腳部安裝部15之間(例如是第三關(guān)節(jié) 14與腳部安裝部15的連結(jié)部34之間)。此時(shí)，測(cè)量第三關(guān)節(jié)14的轉(zhuǎn)動(dòng)角，
通過將由第三關(guān)節(jié)14與腳部安裝部15間的支承力傳感器測(cè)定的支承力進(jìn) 行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，能夠測(cè)量從第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13的支承力。
隨后，運(yùn)算處理裝置51執(zhí)行所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63的處理。 以下參照?qǐng)DIO對(duì)該處理進(jìn)行詳細(xì)說明。圖IO是表示左右目標(biāo)承擔(dān)決定機(jī) 構(gòu)63的處理流程的框圖。
首先，在S301中，如上所述通過各支承力支承力測(cè)量機(jī)構(gòu)62而求得 的右側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值Fankle—R加上左側(cè)腿支架3L 的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值Fankle—L來計(jì)算出總抬起力Fankle—t。如上 所述，該抬起力Fankle—t相當(dāng)于作用于各支承力傳感器30上的支承力、 或是從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14作用于小腿架13的平移力的兩腿支架3、 3上的測(cè)量值總和。另外，總抬起力Fankle一t與所述輔助裝置承擔(dān)支承力 幾乎相等。
接著，從該總抬起力Fanklej:減去后述S307的輸出值和S312的輸 出值后的值以及對(duì)應(yīng)于下述抬起力(目標(biāo)抬起力)的總抬起力設(shè)定值其中 的一方在S302處根據(jù)所述抬起控制0N/0FF開關(guān)54的操作信號(hào)(該開關(guān)54 顯示是0N還是OFF的信號(hào))而選擇性地被輸出，所述抬起力(目標(biāo)抬起力) 是由所述抬起力設(shè)定用銀匙開關(guān)53設(shè)定的、從落座部2作用于使用者A 的力。此時(shí)，在本實(shí)施方式中，使用者A希望從落座部2接受抬起力時(shí)， 所述抬起控制0N/0FF開關(guān)54被操作為0N，在其他時(shí)候抬起控制0N/0FF 幵關(guān)54則被操作為0FF。并且，在S302處拾起控制0N/0FF開關(guān)54為OFF 時(shí)，選擇所述總抬起力Fankle—t進(jìn)行輸出。同時(shí)，當(dāng)抬起控制0N/0FF開 關(guān)54為0N時(shí)，選擇所述總抬起力設(shè)定值進(jìn)行輸出。
補(bǔ)充以下內(nèi)容即，總抬起力力設(shè)定值是在所述鑰匙開關(guān)53的抬起 力設(shè)定值上加上下述支承力的大小后的力，其中，所述支承力是用來支承 行走輔助裝置1的整體重量減去了各支承力傳感器30下側(cè)部分總重量后 的重量的力(即與被減去后的重量所產(chǎn)生的重力相均衡的支承力)。該支承 力的大小被預(yù)先紀(jì)錄儲(chǔ)存在未圖示的儲(chǔ)存器雖。另外，支承力傳感器30 下側(cè)部分的總重量與行走輔助裝置l的整體重量相比相當(dāng)小。因此，可以 將下述力作為總抬起力設(shè)定值，所述力指在所述抬起力設(shè)定值(目標(biāo)抬起 力)上加了用于支承行走輔助裝置1整體重量的支承力(與作用于行走輔助
裝置1整體上的重力相均衡)大小的力?；蛘?，也可以設(shè)定為通過鑰匙開
關(guān)53的操作就能直接輸入總抬起力設(shè)定值。
接著，S302的輸出在S303處被通過低通濾波器，并由此決定目標(biāo)總 抬起力。該S303的低通濾波器是在S302的輸出發(fā)生激變時(shí)(在總抬起力 設(shè)定值被更改時(shí)、或是S302的輸出與從總抬起力Fankle一t減去了后述的 S307的輸出值和S312的輸出值后的數(shù)值、總抬起力設(shè)定值之間的替換時(shí) 等)防止目標(biāo)總抬起力產(chǎn)生激變、甚至可以用于避免從落座部2作用于使 用者A上的抬起力產(chǎn)生激變。該低通濾波器的截止頻率例如為0.5Hz。另 外，S301至S303的處理相當(dāng)于本發(fā)明中的總目標(biāo)抬起力決定機(jī)構(gòu)。
接著，在S304處，根據(jù)如上所述通過各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60而求 得的右腿踩踏力測(cè)量值FRF_R的大小和左腿踩踏力測(cè)量值FRF—L的大小來 決定用于將目標(biāo)總抬起力分配給左右各腿支架3的配比。該配比由分配給 右側(cè)腿支架3R比例的右側(cè)配比和分配給左側(cè)腿支架3L比例的左側(cè)配比構(gòu) 成，且兩配比之和為1。
此時(shí)，右側(cè)配比是測(cè)量值FRF—R相對(duì)于測(cè)量值FRF—R大小與測(cè)量值 FRF—L大小之和的比例，即被決定為FRF—R/(FRF—R+FRF—L)。同樣，左側(cè) 配比是測(cè)量值FRF—L相對(duì)于測(cè)量值FRF_R大小與測(cè)量值FRF—L大小之和的 比例，即被決定為FRF—L/(FRF—R+FRF—L)。在該情況下，使用者A其中一 方的腿為站立腿、另一方的腿為自由腿的狀態(tài)(即為單腿支承的狀態(tài))時(shí)， 對(duì)應(yīng)于自由腿的配比為O，而對(duì)應(yīng)于站立腿的配比為1。另外，S304的處 理也可以設(shè)定為能與所述S301至S303的處理并列進(jìn)行。
此處，對(duì)在所述各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60的S104的轉(zhuǎn)換處理(參照 圖6)中對(duì)各腿踩踏力測(cè)量值FRF設(shè)定上限值的理由進(jìn)行說明。在使用者A 兩腿為站立腿的狀態(tài)(即處于兩腿支承時(shí)的狀態(tài))時(shí)，各腿踩踏力的所述臨 時(shí)測(cè)量值FRF一p—般不會(huì)進(jìn)行平滑地變化，而是容易產(chǎn)生頻繁的變動(dòng)。在 這種情況下，如根據(jù)臨時(shí)測(cè)量值FRF』來決定左右配比時(shí)，該配比會(huì)頻繁 變化而使目標(biāo)總抬起力中的各腿支架3的承擔(dān)比例容易出現(xiàn)頻繁地變化。 其結(jié)果，易產(chǎn)生從落座部2作用于使用者A的抬起力的微小變動(dòng)。進(jìn)而， 導(dǎo)致給使用者A有不適感的可能性。因此，在本實(shí)施方式中設(shè)定了各腿踩 踏力測(cè)量值FRF的上限值，在兩腿支承時(shí)的狀態(tài)下防止了諸如左右配比會(huì)
產(chǎn)生頻繁變化的狀況。此時(shí)，在兩腿支承時(shí)的狀態(tài)下，基本上除了剛開始
的階段和即將結(jié)束的階段以外，左右配比都被維持在1/2而使左右配比處
于穩(wěn)定。
另外，也可以在所述圖7中根據(jù)所述圖表而得出測(cè)量值FRF一R(L)，其 中，所述圖表僅有閥值FRF1，并設(shè)定當(dāng)使用者A各腿踩踏力的臨時(shí)測(cè)量值 FRF一p—R(L)大于閥值FRF1時(shí)踩踏力的臨時(shí)測(cè)量值FRF—p一R(L)呈線性增 加。用于根據(jù)臨時(shí)測(cè)量值FRF_p而得出FRF』一R(L)的圖表的閥值FRF1、 FRF2等可對(duì)應(yīng)使用者A所喜好的抬起力感受、行走輔助裝置1的重量和控 制裝置50的計(jì)算能力等來適當(dāng)進(jìn)行決定。
回到圖10的說明，接著執(zhí)行S305以及S310的處理。此外，這些S305、 310的處理也可以與S301至S303的處理或S304的處理并列進(jìn)行。
S305處理是求出用于使右腿支架3R產(chǎn)生如彈簧般回復(fù)力的操作力的 處理，S310處理是求出用于使左腿支架3L產(chǎn)生如彈簧般回復(fù)力的操作力 的處理。以下，將這些操作力稱為彈簧回復(fù)力。
由于S305處理與S310處理的處理方法相同，以下參照?qǐng)D9對(duì)右側(cè)腿 支架3R的S305處理進(jìn)行代表性說明。
通過S305處理，首先使用腿支架3R的膝角度測(cè)量值9 1—R并由所述 算式(2)算出圖9中的線段S3的長(zhǎng)度L3,其即為連結(jié)腿支架3R第三關(guān)節(jié) 14的中心點(diǎn)與所述前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P的線段S3的長(zhǎng)度L3，其中，腿支架 3R的膝角度測(cè)量值6 LR如上所述通過右側(cè)膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R的處 理來求出。并且，求出以下數(shù)值將其作為右側(cè)腿支架3R的彈簧回復(fù)力， 該數(shù)值是在從算出的L3減去了預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值L3S后的數(shù)值(L3-L3S) 上再乘以規(guī)定彈簧系數(shù)k的數(shù)值。
艮口，彈簧回復(fù)力可由下式(6)算出。
彈簧回復(fù)力-k* (L3-LS3) ……(6)
關(guān)于左側(cè)腿支架3L的所述S310的處理也相同。按照以上所述的方法 算得的各腿支架3的彈簧回復(fù)力相當(dāng)于為了達(dá)到下述目的而應(yīng)附加性地作
用于行走輔助裝置l的支承力(支承力的需要值)，其中所述目的是為了使 該腿支架3的姿勢(shì)回復(fù)至所述圖9中的線段S3的長(zhǎng)度L3與所述標(biāo)準(zhǔn)值L3S 相一致的姿勢(shì)。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然通過作為反饋控制方式的比例控制方式
來求出彈簧回復(fù)力，也可以由PD控制方式等其他方式來求得。而且，所 述線段S3的長(zhǎng)度L3與下述長(zhǎng)度相等，該長(zhǎng)度為在各腿支架3第三關(guān)節(jié)14 和落座部2之間的間隔加上恒定的偏移值的數(shù)值。因此，算出彈簧回復(fù)力 而使所述偏差(L3-L3S)接近于0就相當(dāng)于算出彈簧回復(fù)力而使各腿支架3 第三關(guān)節(jié)14和落座部2之間的間隔與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值(從L3S減去所述偏移 值后的數(shù)值)的偏差接近于0。
接著，執(zhí)行右側(cè)腿支架3R的S306至S309的處理和左側(cè)腿支架3L的 S311至S314的處理。在右側(cè)腿支架3R的S306至S309的處理中，將右側(cè) 配比乘以由所述S303而得的目標(biāo)總抬起力。由此，決定作為目標(biāo)總抬起 力中的右側(cè)腿支架3R的承擔(dān)量的、總抬起力承擔(dān)量的基本目標(biāo)值。該基 本目標(biāo)值是指下述目標(biāo)抬起力中的右側(cè)腿支架3R的承擔(dān)量與用于支承下 述重量的支承力中右側(cè)腿支架3R的承擔(dān)量的總和的數(shù)值，其中，所述目 標(biāo)抬起力是從落座部2作用于使用者A的抬起力的目標(biāo)值；所述重量是指 從行走輔助裝置1的整體重量減去了各支承力傳感器30下側(cè)部分總重量 后的重量(或行走輔助裝置1的整體重量)。
而且，在S307處，將右側(cè)配比乘以通過S305求得的彈簧回復(fù)力。并 且，通過將該乘得后的數(shù)值(其相當(dāng)于本發(fā)明中的目標(biāo)承擔(dān)量的補(bǔ)正量)在 S308處和右側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的基本目標(biāo)值進(jìn)行加算可求出 右側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的臨時(shí)目標(biāo)值Tp一Fankle一R。并且，通過 使該臨時(shí)目標(biāo)值Tp—Fankle—R通過S309中的低通濾波器可最終求得是右 側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的目標(biāo)值的控制目標(biāo)值T_Fankle—R。 S309 的低通濾波器是用來去除伴隨膝角度6 1的變動(dòng)而產(chǎn)生的千擾成分的裝 置。其截止頻率例如為15Hz。
同樣，在左側(cè)腿支架3L的S311至S314的處理中，首先在S311處， 將左側(cè)配比乘以由所述S303而得的目標(biāo)總抬起力。由此，決定作為目標(biāo) 總抬起力中的左側(cè)腿支架3L的承擔(dān)量的、總抬起力承擔(dān)量的基本目標(biāo)值。 該基本目標(biāo)值是指下述目標(biāo)抬起力中的左側(cè)腿支架3L的承擔(dān)量與用于支 承下述重量的支承力中左側(cè)腿支架3L的承擔(dān)量的總和的數(shù)值，其中，所 述目標(biāo)抬起力是從落座部2作用于使用者A的抬起力的目標(biāo)值；所述重量
是指從行走輔助裝置1的整體重量減去了各支承力傳感器30下側(cè)部分總
重量后的重量(或行走輔助裝置1的整體重量)。
而且，在S312處，將左側(cè)配比乘以通過S310求得的彈簧回復(fù)力。并 且，通過將該乘得后的數(shù)值(其相當(dāng)于本發(fā)明中的目標(biāo)承擔(dān)量的補(bǔ)正量)在 S313處和左側(cè)腿支架3L的總抬起力承擔(dān)量的基本目標(biāo)值進(jìn)行加算可求出 左側(cè)腿支架3L的總抬起力承擔(dān)量的臨時(shí)目標(biāo)值Tp—Fankle—L。并且，通過 使該臨時(shí)目標(biāo)值Tp—Fankle—L通過S314中的低通濾波器可最終求得是左 側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的目標(biāo)值的控制目標(biāo)值T_Farikle—L。例如， S303的輸出目標(biāo)總抬起力為200N(牛頓)，當(dāng)對(duì)應(yīng)于使用者A左右踩踏力 的左右配比(S304)為0.4:0.6時(shí)，則S306的輸出為120N,而S311的輸出 為80N。
以上為左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)的處理。按照上述做法，左右各腿支 架3的控制目標(biāo)值T一Fankle一L、 T—Fankle—R各自的比例基本上是以其與 使用者A的左右踩踏力的比例成為相同比例的方式而被決定。而且，該控 制目標(biāo)值T—Fankle—L、 T—Fankle—R上分別附加有所述左側(cè)腿支架3L、右 側(cè)腿支架3R的彈簧回復(fù)力。另外，附加在控制目標(biāo)值乙Fankle—L的彈簧 回復(fù)力和附加在控制目標(biāo)值T—Fankle_R的彈簧回復(fù)力的總和是分別由 S305、 S310算出的彈簧回復(fù)力的加權(quán)平均值，其中，將左右配比作為加權(quán) 系數(shù)。因而，控制目標(biāo)值T—Fankle—L、 T一Fankle一R的總和即為將彈簧回 復(fù)力的所述加權(quán)平均值加上由S303決定的目標(biāo)總抬起力后的數(shù)值。
另外，S304、 S306、 S311的處理相當(dāng)于本發(fā)明中的分配機(jī)構(gòu)。
按照上述做法執(zhí)行了左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63的處理后，運(yùn)算處 理裝置51依次或并列執(zhí)行反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R、 6禮以及前饋操作量 決定機(jī)構(gòu)65R、 65L的處理。
參照?qǐng)D11說明反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R、 64L的處理。圖11是表示 反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R、 64L的處理流程的框圖。另外，由于反饋操作 量決定機(jī)構(gòu)64R、 64L的方法相同，在圖11中用括號(hào)表示左側(cè)反饋操作量 決定機(jī)構(gòu)64L。
以下對(duì)右側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R的處理進(jìn)行代表性說明。首先， 通過S401計(jì)算出由所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63所決定的右側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值T—FankleJ 與由所述右側(cè)支承力測(cè)量處理 機(jī)構(gòu)62所測(cè)定的右側(cè)腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值Fankle—R間 的偏差值(T—Fankle—R-Fankle—R)。然后，在S402、 S403處分別將增益系 數(shù)Kp、 Kd乘以該偏差值。而且，S403的運(yùn)算結(jié)果在S404處進(jìn)行微分(圖 中的"s"是指微分運(yùn)算符)，并在S405處將該微分值與S402的運(yùn)算結(jié)果 進(jìn)行加算。由此，通過作為反饋控制方式的PD控制方式計(jì)算出右側(cè)電動(dòng) 機(jī)27的電流操作量Ifb—R以使偏差值(T—Fankle—R-Fankle—R)收斂為0。 操作量Ifb—R是指右側(cè)電動(dòng)機(jī)27的指示電流值的反饋成分。
此時(shí)，在本實(shí)施方式中，所述增益系數(shù)Kp、 Kd的值在S406處被設(shè)定 為對(duì)應(yīng)于腿支架3R膝角度的測(cè)量值6 1—R而可變。這是因?yàn)?，根?jù)腿支 架3R膝角度，相對(duì)于電動(dòng)機(jī)27R的電流變化(扭矩變化)落座部2抬起力 變化的敏感度會(huì)產(chǎn)生變化。此時(shí)，膝角度9 1—R越大(腿支架3R伸得越直) 相對(duì)于電動(dòng)機(jī)27R的電流變化(扭矩變化)落座部2抬起力變化的敏感度會(huì) 升高。因此，在S406處，根據(jù)省略了圖示的數(shù)據(jù)圖表，基本上是以腿支 架3R的膝角度測(cè)量值0 1—R越大而將增益系數(shù)Kp、 Kd的值分別減得越小 的方式來設(shè)定該增益系數(shù)Kp、 Kd的值。
以上是右側(cè)反饋操作量決定機(jī)構(gòu)64R的處理。左側(cè)反饋操作量決定機(jī) 構(gòu)64L的處理也相同。另外，在本實(shí)施方式中，通過使用作為反饋控制方 式的PD控制方式，使得可以高速并穩(wěn)定地控制抬起力。但是，也可以使 用除了 PD控制方式以外的反饋控制方式。
接著，參照?qǐng)D12對(duì)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R、 65L的處理進(jìn)行說明。 圖12表示前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R、 65L的處理流程的框圖。另外，由于 前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R、 65L的處理方法相同，所以在圖12中，用括號(hào) 表示左側(cè)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65L。
以下對(duì)右側(cè)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R的處理進(jìn)行代表性說明。在S501 處，對(duì)由所述膝角度測(cè)量處理機(jī)構(gòu)61R測(cè)定的腿支架3R的膝角度測(cè)量值 0 1_R進(jìn)行微分，計(jì)算出該腿支架3R第二關(guān)節(jié)12的彎曲角度的角速度 co 1—R。并且，在S502處，利用腿支架3R的膝角度測(cè)量值0 1—R和由所 述支承力測(cè)量處理部62R測(cè)定的腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量測(cè)量值 Fankle_R來計(jì)算出腿支架3R的線纜32a、 32b實(shí)際的拉力實(shí)際拉力Tl。
參照?qǐng)D13說明該實(shí)際拉力T1的計(jì)算處理-另外，在圖13中，對(duì)腿支架3 進(jìn)行模式化記載。同時(shí)在圖13中與圖9相同的要素，對(duì)其加以相同的參 照符號(hào)。
首先，由下式(7)計(jì)算出與腿支架3R的總抬起力承擔(dān)量測(cè)量值 Fankle—R的線段S2相垂直的成分Fankle—a。 Fankle—a二Fankle—R ， sin e 2 ......(7)
另夕卜，角9 2是Fankle—R與線段S2所成的角度，正如參照了所述圖 9而進(jìn)行的說明，可利用測(cè)量值9 1—R并由幾何學(xué)運(yùn)算來計(jì)算出該02角 (參照所述算式(2)、 (3))。
而且，如下式(8)所示，通過將線段S2的長(zhǎng)度L2乘以用所述方法而 求得的Fankle一a可算出因Fankle—R而在第二關(guān)節(jié)12 (膝關(guān)節(jié))上產(chǎn)生的力 矩M1。
Ml二Fankle—a , L2 ......(8)
由線纜32a、 32b的實(shí)際拉力Tl而在滑輪上產(chǎn)生的力矩在穩(wěn)定狀態(tài)下 與所述力矩M1相均衡。因而，進(jìn)一步如下式(9)所示通過將M1除以滑輪 31的有效半徑r來算出實(shí)際拉力Tl。
Tl=Ml/r ......(9)
以上為S502處理的詳細(xì)內(nèi)容。
回到圖12的說明，接著在S503處算出腿支架3R的線纜32a、 32b的 目標(biāo)拉力T2。該目標(biāo)拉力T2是對(duì)應(yīng)所述左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63的處 理決定的腿支架3R的控制目標(biāo)值(總抬起力承擔(dān)量的目標(biāo)值)而應(yīng)在線纜 32a、 32b上產(chǎn)生的拉力。該目標(biāo)拉力T2的計(jì)算與S502的計(jì)算處理相同。 更具體而言，通過將所述算式(7)右邊的Fankle—R與所述左右目標(biāo)承擔(dān)量 決定機(jī)構(gòu)63的處理所決定的腿支架3R的控制目標(biāo)值T—Fankle，R進(jìn)行替 換，算出與控制目標(biāo)值T—Fankle—R的所述線段S2(參照?qǐng)D13)相垂直的成 分。并且，通過將該計(jì)算出的成分作為所述算式(8)右邊的Fankle—a的替 代進(jìn)行使用而算出腿支架3R的第二關(guān)節(jié)12的目標(biāo)力矩。而且，通過將該 目標(biāo)力矩作為所述算式(9)右邊Ml的替代進(jìn)行使用而算出線纜32a、 32b 的目標(biāo)拉力T2。
以上為S503的處理。在執(zhí)行如上所述的S501至S503的處理后，在S504處，使用由上述 方法算得的第二關(guān)節(jié)12的角速度"1—R、線纜32a、 32b的實(shí)際拉力Tl 以及目標(biāo)拉力T2通過規(guī)定的前饋處理來決定電動(dòng)機(jī)27R的電流操作量 Iff一R。操作量Iff一R是指電動(dòng)機(jī)27R的指示電流值的前饋成分。
在該S504的處理中，通過由下式(10)所表述的公式算出操作量 Iff—R。
Iff—R二B1 T2+B2' w 1—R+B3 sgn (w 1—R) ......(10)
其中條件為B2=bO+bl'Tl; B3二dO+dl'Tl
此處，算式(10)中的B1為常數(shù)系數(shù)，B2、 B3分別如算式(10)的條件 中所述是表示實(shí)際拉力Tl 一次函數(shù)的系數(shù)。另外，b0、 bl、 d0、 dl為常 數(shù)。同時(shí)，sgn()表示符號(hào)函數(shù)。
該式(10)是表示電動(dòng)機(jī)27的電流、線纜32a、 32b的拉力和第二關(guān)節(jié) 12的角速度col之間關(guān)系的公式。公式(10)右邊第一項(xiàng)是拉力的比例項(xiàng)， 第二項(xiàng)是相當(dāng)于線纜32a、 32b與滑輪31或橡膠管(線纜32a、 32b的保護(hù) 管)間的粘性摩擦力的項(xiàng)，第三項(xiàng)是相當(dāng)于線纜32a、 32b與滑輪31或橡 膠管(線纜32a、 32b的保護(hù)管)間的動(dòng)摩擦力的項(xiàng)。另外也可以在公式(IO) 的右邊再追加相當(dāng)于第二關(guān)節(jié)12角速度的項(xiàng)(即相當(dāng)于慣性力的項(xiàng))。
對(duì)以下的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充用于公式(10)的運(yùn)算的各常數(shù)B1、 b0、 bl、 dO、dl預(yù)先通過使公式(10)左邊的值與右邊的值之差的平方值為最小的辨 識(shí)算法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)上的辨識(shí)。并且，被辨識(shí)的各常數(shù)B1、 b0、 bl、 d0、 dl 被紀(jì)錄儲(chǔ)存在未圖示的儲(chǔ)存器里并于行走輔助裝置1動(dòng)作時(shí)使用。
以上是右側(cè)前饋操作量決定機(jī)構(gòu)65R的處理。左側(cè)前饋操作量決定機(jī) 構(gòu)65L的處理也相同。
參照?qǐng)D5，如上所述，在算出電動(dòng)機(jī)27R的電流操作量IfbJU Iff—R 和電動(dòng)機(jī)27L的電流操作量Ifb—L、 Iff一L后，運(yùn)算處理裝置51通過加算 處理機(jī)構(gòu)66R將操作量Ifb—R與Iff—R進(jìn)行加算。由此，決定電動(dòng)機(jī)27R 的指示電流值。同時(shí)，運(yùn)算處理裝置51通過加算處理機(jī)構(gòu)66L將操作量 Ifb—L與IffJ進(jìn)行加算。由此，決定電動(dòng)機(jī)27L的指示電流值。并且， 運(yùn)算裝置51將這些指示電流值分別輸出給電動(dòng)機(jī)27的驅(qū)動(dòng)電路52。此時(shí)， 驅(qū)動(dòng)電路52按照所給的指示電流對(duì)電動(dòng)機(jī)27進(jìn)行通電。
以上說明的運(yùn)算處理裝置51的控制處理以規(guī)定的周期執(zhí)行。據(jù)此， 各腿支架3的實(shí)際總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值Fankle會(huì)與對(duì)應(yīng)了該腿支架3 的控制目標(biāo)值T—Fankle相一致的方式，對(duì)電動(dòng)機(jī)27所產(chǎn)生的扭矩、甚至 該腿支架3的第二關(guān)節(jié)12(膝關(guān)節(jié))的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行操作。
以上所說明的第一實(shí)施方式中，從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14被傳遞 至小腿架13的支承力(平移力)的作用線與開始于該第三關(guān)節(jié)14的中心點(diǎn) 而通過所述前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P的直線幾乎相等，其中，所述前后擺動(dòng)中心 點(diǎn)P位于落座部與使用者A的接觸面前后方向上的寬度以內(nèi)的、落座部2 的上方。并且，各腿支架13以該前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P為支點(diǎn)相對(duì)落座部2 前后擺動(dòng)自如。因此，落座部2的位置以及姿勢(shì)處于下述狀態(tài)而平衡，該 狀態(tài)為使用者A作用于落座部2的負(fù)荷(與從落座部2作用于使用者A 的抬起力相均衡的平移力)的作用點(diǎn)(更具體而言是指分布于使用者A與落 座部2間接觸面的負(fù)荷的重心)位于前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P正下方的狀態(tài)、艮P， 該負(fù)荷的作用線為通過P的、上下方向的直線的狀態(tài)。并且，因使用者A 上身的傾斜等而使從使用者A作用于落座部2的負(fù)荷的作用點(diǎn)發(fā)生位移 時(shí)，落座部2的位置以及姿勢(shì)會(huì)自動(dòng)地恢復(fù)至所述的平衡狀態(tài)。因此，從 矢狀面來看，使用者A作用于落座部2的負(fù)荷的作用線與自各腿支架3的 第三關(guān)節(jié)14傳遞至小腿架13的支承力(平移力)作用線一般會(huì)通過共同點(diǎn) P。其結(jié)果能夠避免這些作用線在前后方向上的分離而使該負(fù)荷和支承力 對(duì)落座部2作用以力偶。所以，落座部2可以防止相對(duì)使用者的位置的偏 位，能夠使落座部2的位置和姿勢(shì)趨于穩(wěn)定。進(jìn)而，能夠穩(wěn)定并適當(dāng)?shù)貙?所希望的抬起力從落座部2作用于使用者A上。
另外，對(duì)應(yīng)使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比例將總目標(biāo)抬起力 分配給左右腿支架3L、 3R，決定各腿支架3的總抬起力承擔(dān)量，并使該總 抬起力承擔(dān)量產(chǎn)生于各腿支架3處。因此，特別是在所述抬起控制ON *0FF 開關(guān)54被操作為ON的狀態(tài)下，能夠使由所述鑰匙開關(guān)53設(shè)定的抬起力(目 標(biāo)抬起力)平滑且穩(wěn)定地從落座部2作用于使用者A，并有效地減輕使用者 A各腿的負(fù)擔(dān)。
補(bǔ)充說明以下內(nèi)容如上所述，總目標(biāo)抬起力是所述鑰匙幵關(guān)53的 抬起力設(shè)定值(目標(biāo)抬起力)加上用于支承下述重量的支承力的大小的力
(更正確而言是使該加算后的值通過低通濾波器后的數(shù)值)，其中，所述重 量為從行走輔助裝置1整體重量減去了各支承力傳感器30下側(cè)部分的總 重量后的重量(或是行走輔助裝置l的整體重量)。因此，如上所述，通過
決定各腿支架3的總抬起力承擔(dān)量，其結(jié)果，從落座部2應(yīng)作用于使用者 A上的抬起力的目標(biāo)值目標(biāo)抬起力對(duì)應(yīng)于使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏 力的比例被分配到左右腿支架3L、 3R。而且，各腿支架3L、 3R的電動(dòng)機(jī) 27L、 27R進(jìn)行控制以使該分配后的目標(biāo)抬起力的各腿支架3L、 3R的承擔(dān) 量作用于落座部23處。
并且，由于在各腿支架3處會(huì)產(chǎn)生彈簧回復(fù)力，使用者A的膝蓋彎得 越厲害從行走輔助裝置l得到的抬起力就越大。由此，使用者A易于真實(shí) 感受到行走輔助裝置1的輔助性。同時(shí)，通過事先適當(dāng)?shù)卦O(shè)定彈簧回復(fù)力 的所述彈簧系數(shù)k(參照所述算式(6))的值，能夠防止各腿支架3的姿勢(shì)背 馳于不恰當(dāng)?shù)淖藙?shì)的現(xiàn)象。
同時(shí)，抬起控制0N/0FF開關(guān)54被操作為0FF狀態(tài)時(shí)，決定相當(dāng)于行 走輔助裝置1支承力傳感器30以上部分重量的數(shù)值，并將其作為總目標(biāo) 抬起力。在該狀態(tài)下，只要使用者不故意將體重施加于落座部2上，落座 部2會(huì)一直接觸于使用者A,并保持在兩者間不產(chǎn)生作用力的狀態(tài)的平衡。 并且在該狀態(tài)下，當(dāng)抬起控制ON/OFF開關(guān)被操作為ON時(shí)，通過低通濾波 器(參照?qǐng)D10中的S303)可以避免急劇變化的抬起力從落座部2而作用于 使用者A的現(xiàn)象，能夠平滑地將抬起力作用于使用者A上。
并且，由于對(duì)PD控制規(guī)則(反饋控制規(guī)則)和前饋控制規(guī)則進(jìn)行并用 來決定各電動(dòng)機(jī)27的電流指示值，能夠高速穩(wěn)定地控制抬起力。
另外，雖然在所述實(shí)施方式中將彈簧回復(fù)力附加在各腿支架3的總抬 起力承擔(dān)量的目標(biāo)值(控制目標(biāo)值)上，也可以省略附加該彈簧回復(fù)力(具 體為省略圖10中的S305、 S307、 S310、 S312處理)。此時(shí)只需將圖10中 的S301中求得的Fankle_t輸入于S302。
此外，圖1中所示的導(dǎo)軌22不一定為圓弧狀的構(gòu)件，也可以是如橢 圓中的一部分(橢圓弧)等、只要使大腿架11能在前后方向上擺動(dòng)的、其 他的形狀。當(dāng)導(dǎo)軌22不為圓弧狀時(shí)，前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P的位置根據(jù)行走 輔助裝置1的動(dòng)作在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)。此時(shí)，在求Fankle值時(shí)，按
照每個(gè)規(guī)定的運(yùn)算處理周期決定該瞬間的大腿架u的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，并將其
作為前后方向的擺動(dòng)中心點(diǎn)P。并且，將連結(jié)該中心點(diǎn)P與第三關(guān)節(jié)14 的直線作為Fankle的作用線，并只需與所述實(shí)施方式相同計(jì)算出該 Fankle。
而且，當(dāng)在行走輔助裝置1上裝有用于防止落座部2進(jìn)行無意義轉(zhuǎn)動(dòng) 的裝置構(gòu)件(腰帶等)時(shí)，可以將前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P設(shè)定于落座部2前后方 向的幅度以外的位置。
接著，參照?qǐng)D14、圖15對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外、 本實(shí)施方式中的行走輔助裝置的機(jī)械性構(gòu)成與第一實(shí)施方式相同，僅一部 分控制處理與第一實(shí)施方式不同。所以，在本實(shí)施方式的說明中，與第一 實(shí)施方式為相同構(gòu)成部分或?yàn)橄嗤δ懿糠值牟糠质褂孟嗤膮⒄辗?hào) 并省略說明。同時(shí)，本實(shí)施方式是所述第一實(shí)施方式和本發(fā)明中的第一發(fā) 明至第四發(fā)明、第六發(fā)明的實(shí)施方式。
圖14是表示本實(shí)施方式中的控制裝置50的運(yùn)算處理裝置51的功能 性機(jī)構(gòu)的框圖。/如圖所示，在本實(shí)施方式中代替所述抬起力設(shè)定用鑰匙開 關(guān)53設(shè)置有用于設(shè)定下述目標(biāo)輔助比的輔助比設(shè)定用鑰匙開關(guān)70(其相 當(dāng)于本發(fā)明中的目標(biāo)輔助比設(shè)定機(jī)構(gòu))，所述目標(biāo)輔助比為在使用者A的 全踩踏力(左腿踩踏力和右側(cè)踩踏力的總和)中、由行走輔助裝置1進(jìn)行輔 助的力相對(duì)該全踩踏力所占的比例的目標(biāo)值。另外，輔助比設(shè)定用鑰匙幵 關(guān)70由數(shù)字開關(guān)或多個(gè)選擇開關(guān)等構(gòu)成使得其能直接設(shè)定所希望的輔助 比的目標(biāo)值、或是從事先被準(zhǔn)備的多種的目標(biāo)值中進(jìn)行選擇性地設(shè)定。
而且，該輔助比設(shè)定用鑰匙開關(guān)70的操作信號(hào)(該操作信號(hào)所顯示的 目標(biāo)輔助比設(shè)定值)可以被輸入到運(yùn)算處理裝置51的左右目標(biāo)承擔(dān)決定機(jī) 構(gòu)71處。此處，在本實(shí)施方式中的運(yùn)算處理裝置51的功能性機(jī)構(gòu)中，只 有左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71的處理與第一實(shí)施方式不同，該左右目標(biāo) 承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71以外的運(yùn)算處理裝置51的各個(gè)功能性機(jī)構(gòu)的處理與第 實(shí)施方式相同。所以，以下的關(guān)于本實(shí)施方式的說明以該左右目標(biāo)承擔(dān)量 決定機(jī)構(gòu)71的處理為中心來進(jìn)行。
在本實(shí)施方式中，所述各測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R、 60L、 61R、 60L、 62R、 62L的測(cè)量值、所述輔助比設(shè)定用鑰匙開關(guān)70以及抬起控制0N/0FF開關(guān)
54的操作信號(hào)被輸入于左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71中，并且，左右目標(biāo) 承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71根據(jù)這些輸入值進(jìn)行決定各腿支架3的所述控制目標(biāo) 值(從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14傳遞至小腿架13的支承力目標(biāo)值、或是 作用于該腿支架3的支承力傳感器30的支承力的目標(biāo)值)的處理。
如下述說明，該左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71在運(yùn)算處理裝置51的各 控制處理周期中決定各腿支架3的控制目標(biāo)值。圖15是表示該處理流程 的框圖。
首先，在S1301處將由各支承力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)62所求得的右側(cè)腿支 架3R的總抬起力承擔(dān)量的測(cè)量值Fankle—R、左側(cè)腿支架3L的總抬起力承 擔(dān)量的測(cè)量值Fankle—L進(jìn)行加算。由此算出總抬起力Fankle—t。
接著，在S1302處，通過從所述總抬起力Fankle—t減去了后述輔助 重量支承力后的數(shù)值和由所逸各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60得到的各腿踩踏 力測(cè)量值FRF—R及FRF—L的總和、即全踩踏力的測(cè)量值(FRF—R+FRF—L)來 算出實(shí)際輔助比，該實(shí)際輔助比是在全踩踏力中的、由行走輔助裝置l實(shí) 際進(jìn)行輔助的力相對(duì)于全踩踏力的比例。具體而言，將用于支承下述重量 的所需支承力(與相當(dāng)于該重量的重力相均衡的支承力)、或是用于支承行 走輔助裝置1整體重量的所需支承力(與相當(dāng)于整體重量的重力相均衡的 支承力)作為所述輔助裝置重量支承力，并將該輔助裝置重量支承力的大 小事先紀(jì)錄儲(chǔ)存在未圖示的儲(chǔ)存器里，其中所述的重量是指從行走輔助裝 置1的整體重量減去了各支承力傳感器30以下部分重量總和后的重量。 并且，將從總抬起力Fankle_t中減去該輔助裝置重量支承力后得到的數(shù) 值(其是指從落座部2此時(shí)正作用于使用者A的向上的抬起力)除以全踩踏 力的測(cè)量值(FRF一R+FRF—L)。由此來求出實(shí)際輔助比。即，通過實(shí)際輔助 比=(Fankle—t -輔助裝置重量支承力)/ (FRF—R+FRF—L)的算式來求出實(shí)際 輔助比。
然后，在S1303處按照所述抬起控制ON/OFF開關(guān)54的操作信號(hào)(該 開關(guān)54是顯示著0N還是OFF的信號(hào))選擇性地輸出所述實(shí)際輔助比和由 所述輔助比設(shè)定用鑰匙幵關(guān)70設(shè)定的目標(biāo)輔助比的設(shè)定值中的其中一個(gè) 數(shù)值。具體而言，當(dāng)拾起控制0N/0FF開關(guān)54顯示OFF時(shí)，選擇所述S1302 中求得的實(shí)際輔助比并進(jìn)行輸出。同時(shí)，當(dāng)抬起控制0N/0FF開關(guān)54顯示
0N時(shí)，則選擇所述目標(biāo)輔助比的設(shè)定值并進(jìn)行輸出。
接著，使S1303的輸出值在S1304中通過低通濾波器，并由此決定作 為實(shí)際使用的目標(biāo)輔助比的實(shí)際使用目標(biāo)輔助比。該S1304中的低通濾波 器是用于防止在S1303的輸出值產(chǎn)生劇變時(shí)(在目標(biāo)輔助比的設(shè)定值被更 改時(shí)、或是S1303的輸出從實(shí)際輔助比向目標(biāo)輔助比變換等時(shí))實(shí)際使用 目標(biāo)輔助產(chǎn)生激變進(jìn)而避免從落座部2作用于使用者A上的抬起力產(chǎn)生激 變的裝置。該低通濾波器的截止頻率例如為0.5Hz。
此后，在S1305處將上述實(shí)際使用目標(biāo)輔助比乘以由所述右側(cè)踩踏力 測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60R所求得的使用者A右腿踩踏力的測(cè)量值FRF—R。由此來 決定從落座部2作用于使用者A的抬起力中的右側(cè)目標(biāo)抬起承擔(dān)量,其中， 該右側(cè)目標(biāo)抬起承擔(dān)量為右側(cè)腿支架3R的承擔(dān)量的目標(biāo)值。同樣，在 S1306處將上述實(shí)際使用目標(biāo)輔助比乘以由所述左側(cè)踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu) 60R所求得的使用者A左腿踩踏力的測(cè)量值FRF_L。由此來決定從落座部2 作用于使用者A的抬起力中的右側(cè)目標(biāo)抬起承擔(dān)量，其中，該右側(cè)目標(biāo)抬 起承擔(dān)量為左側(cè)腿支架3L的承擔(dān)量的目標(biāo)值。
另外，S1301至S1306的處理相當(dāng)于所述第五發(fā)明以及第六發(fā)明中的 目標(biāo)抬起承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)。
接著，在S1307處根據(jù)由所述各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60所求得的右 腿踩踏力的測(cè)定值FRF—R的大小和左腿踩踏力的測(cè)量值FRF—L的大小來決 定下述配比，該配比是指用于將所述輔助裝置重量支承力分配至左右腿支 架3上的比例，該S1307的處理與第一實(shí)施方式中的圖10中的S304處理 相同。
然后，在S1308處將在S1307中求得的右側(cè)配比乘以所述輔助裝置重 量支承力。由此求出輔助裝置重量支承力中的右側(cè)目標(biāo)裝置支承力承擔(dān) 量，其中，右側(cè)目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量為右側(cè)腿支架3R的承擔(dān)量的目標(biāo) 值。同樣，在S1311處將在S1307中求得的左側(cè)配比乘以所述輔助裝置重 量支承力。由此求出輔助裝置重量支承力中的左側(cè)目標(biāo)裝置支承力承擔(dān) 量，其中，左側(cè)目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量為左側(cè)腿支架3L的承擔(dān)量的目標(biāo) 值。另外，也可以將S1307、 S13Q8、 S1311的處理設(shè)定成與所述S1301至 S1306的處理并列進(jìn)行。 隨后，執(zhí)行右側(cè)腿支架3R的S1309、 S1310處理和左側(cè)腿支架3L的 S1312、 S1313處理。在右側(cè)腿支架3R的S1309、 S1310處理中，首先在 S1309中將由所述S1305得到的右側(cè)目標(biāo)抬起承擔(dān)量與由所述S1308得到 的右側(cè)目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量進(jìn)行加算。由此來決定作為右側(cè)腿支架3R 的所述控制目標(biāo)值的臨時(shí)值的臨時(shí)控制目標(biāo)值Tp—Fankle—R。并且，通過 將該臨時(shí)目標(biāo)值Tp—Fankle—R通過S1310的低通濾波器，最終求出右側(cè)腿 支架3R的控制目標(biāo)值T—Fankle—R。 S1309的低通濾波器是用于除去伴隨 膝角度0 1的變動(dòng)而產(chǎn)生的噪波成分的裝置。該截止頻率例如為15Hz。
同樣，在左側(cè)腿支架3L的S1312、 S1313處理中，首先在S1312中將 由所述S1306得到的左側(cè)目標(biāo)抬起承擔(dān)量與由所述S1311得到的左側(cè)目標(biāo) 裝置支承力承擔(dān)量進(jìn)行加算。由此來決定作為左側(cè)腿支架3L的所述控制 目標(biāo)值的臨時(shí)值的臨時(shí)控制目標(biāo)值Tp一Fankle一L。并且，通過將該臨時(shí)目 標(biāo)值Tp—Fankle一L通過S1313的低通濾波器，最終求出左側(cè)腿支架3L的 控制目標(biāo)值T—Fankle—L。
如上述方法決定的各腿支架3的控制目標(biāo)值是指所述輔助裝置重量支 承力和從落座部2作用于使用者A的全體抬起力的總和(即所述總抬起力) 中、各腿支架3的承擔(dān)量的目標(biāo)值。
以上為本實(shí)施方式中的左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71的處理。補(bǔ)充以 下的內(nèi)容S1305、 S1306中計(jì)算左右目標(biāo)抬起承擔(dān)量的處理與將下述數(shù)值 由所述右側(cè)配比和左側(cè)配比分配至左右腿支架3的方法同等，所述數(shù)值是 指在使用者A左右腿踩踏力的測(cè)量值FRF—R、 FRF一L的總和上乘以所述實(shí) 際使用目標(biāo)輔助比的數(shù)值(相當(dāng)于從落座部2作用于使用者A的全體抬起 力的目標(biāo)值)。
另外，S1307、 S1308、 S1311的處理相當(dāng)于第五發(fā)明、第六發(fā)明中的 分配機(jī)構(gòu)。并且，S1309、 S1310、 S1312、 S1313的處理相當(dāng)于第六發(fā)明中 的控制對(duì)象力目標(biāo)值決定機(jī)構(gòu)。
在以上所說明的第二實(shí)施方式中，從各腿支架3的第三關(guān)節(jié)14傳遞 至小腿架13的支承力(平移力)的作用線即為自該第三關(guān)節(jié)14的中心點(diǎn)起 并通過所述前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P的直線，其中，該前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P存在于 落座部2與使用者A間的接觸面前后方向?qū)挾葍?nèi)的、落座部2的上方。并
且，各腿支架13以該前后擺動(dòng)中心點(diǎn)P為支點(diǎn)相對(duì)落座部2在前后方向 上擺動(dòng)自如。所以，與第一實(shí)施方式一樣能夠防止落座部2相對(duì)于使用者 A產(chǎn)生偏位，使落座部2的位置與姿勢(shì)處于穩(wěn)定化。進(jìn)而，能夠?qū)⑺Ｍ?的抬起力穩(wěn)定且適當(dāng)?shù)貜穆渥?作用于使用者A上。
另外，在對(duì)應(yīng)使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比例將從落座部2 應(yīng)作用于使用者A上的全抬起力的目標(biāo)值分配至左右腿支架3L、 3R的同 時(shí)，對(duì)應(yīng)使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比例將用于支承行走輔助裝 置1整體重量的輔助裝置重量支承力分配至左右腿支架3L、 3R。由此來決 定作為各腿支架3的總抬起力承擔(dān)量目標(biāo)值的控制目標(biāo)值，并使該控制目 標(biāo)值的支承力產(chǎn)生于腿支架3處。因此，特別是在所述抬起力控制0N/0FF 開關(guān)54被操作為ON的狀態(tài)時(shí)，能夠?qū)⑾喈?dāng)于由上述鑰匙開關(guān)70設(shè)定的 輔助比的抬起力平滑且穩(wěn)定地從落座部2作用于使用者A，并可以有效地 減輕使用者A各腿的負(fù)擔(dān)。
另外，在抬起控制0N/0FF開關(guān)54被操作為0FF的狀態(tài)時(shí)，決定所述 實(shí)際輔助比，并將其作為實(shí)際使用目標(biāo)輔助比。因此，在該狀態(tài)下，只要 使用者A不故意將體重施加于落座部2處，落座部2能夠一直接觸使用者 A，并保持在兩者間不產(chǎn)生作用力的狀態(tài)的平衡。并且，因?yàn)榇藸顟B(tài)，在 抬起控制0N/0FF開關(guān)54被操作為0N時(shí)，可以避免因上述低通濾波器(參 考圖15中的S1304)而引起的急劇變化的抬起力從落座部2作用于使用者 A的現(xiàn)象，能夠平滑地將抬起力作用于使用者A上。
并且，由于是通過并用PD控制規(guī)則(反饋控制規(guī)則)和前饋控制規(guī)則 來決定各電動(dòng)機(jī)27的電流指示值，與第一實(shí)施方式相同能夠高速并穩(wěn)定 地控制抬起力。
另外，在第二實(shí)施方式中，省略了將在上述第一實(shí)施方式中進(jìn)行說明 的彈簧回復(fù)力附加于各控制目標(biāo)值T—Fankle—U T—Fankle—R上。但是， 也可以與第一實(shí)施方式一樣決定各腿支架3的彈簧回復(fù)力，并將其附加于 各控制目標(biāo)值T—Fankle—L、 T—Fankle—R上。
而且，在所述的第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，即使抬起控制 0N/0FF開關(guān)54處于0FF狀態(tài)，也能夠進(jìn)行電動(dòng)機(jī)27R、 27L的動(dòng)作控制。 但在該開關(guān)54處于OFF狀態(tài)時(shí)，例如也可以在進(jìn)行所述運(yùn)算處理裝置51
的運(yùn)算處理的同時(shí)，停止向驅(qū)動(dòng)電路的輸出，停止對(duì)各電動(dòng)機(jī)27進(jìn)行通 電。通過該方式使在抬起控制0N/0FF開關(guān)54被設(shè)為ON的瞬間產(chǎn)生對(duì)應(yīng) 了使用者A現(xiàn)在為止施加在落座部2上的輕微的力(或?yàn)?)的抬起力。并 且此后，直至發(fā)揮出最終的總抬起力的過程中，借助于低通濾波器(參考 圖1中的S303)的效果，減少對(duì)使用者A沖擊的同時(shí)，能夠非常平穩(wěn)地實(shí) 現(xiàn)從抬起力的產(chǎn)生到逐漸增加狀態(tài)的過渡。而且能夠削減該開關(guān)54在OFF 狀態(tài)下各電動(dòng)機(jī)27的電力消費(fèi)。
另外，在所述的第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，雖然由鞍狀的落座 部2構(gòu)成了承受部，也可例如由可撓性構(gòu)件來構(gòu)成該承受部。以下對(duì)該情 況下的實(shí)施方式進(jìn)行說明，并將其看作第三實(shí)施方式。在該第三實(shí)施方式 中，例如如圖16所示在使用者A的腰部圍帶上腰帶100(但沒有必要將腰 帶100完全固定于使用者A身上)，并在該腰帶100的下端懸掛作為承受 部的兩個(gè)安全帶狀的可撓性構(gòu)件101L、 10R。各可撓性構(gòu)件101R、 101L 其一端固定于使用者A前側(cè)的腰帶100處，另一端固定于使用者A背側(cè)的 腰帶100處。并且，可撓性構(gòu)件101R通過使用者A右腿根部?jī)?nèi)側(cè)并接觸 于使用者A的胯下部分，可撓性構(gòu)件101L通過使用者A左腿根部?jī)?nèi)側(cè)并 接觸于使用者A的胯下部分。由此可撓性構(gòu)件101R、 101L的胯下部分作 為從上方承受使用者A—部分體重的承受部而發(fā)揮作用。同時(shí)，各腿支架 3的大腿架11經(jīng)設(shè)置在腰帶100左右各側(cè)部的第一關(guān)節(jié)102以至少能進(jìn)行 前后方向擺動(dòng)(以第一關(guān)節(jié)102為支點(diǎn)進(jìn)行擺動(dòng))的形式被延伸設(shè)置。此時(shí)， 從矢狀面看時(shí)，該擺動(dòng)中心點(diǎn)(本發(fā)明中的規(guī)定的點(diǎn))位于可撓性構(gòu)件 101R、 L的承受部的上方。各腿支架3的大腿架11以下部分的構(gòu)成可以與 所述第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式中的構(gòu)成相同。另外，驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)的 驅(qū)動(dòng)器例如可以安裝在該第二關(guān)節(jié)處。
同時(shí)，在所述第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式中，雖然在各踩踏力測(cè) 量處理機(jī)構(gòu)60處使用了所述圖7的圖表，也可以使用例如如圖17所示的 圖表將各腿踩踏力的臨時(shí)測(cè)量值FRF轉(zhuǎn)換成測(cè)量值FRF。以下對(duì)該情況 時(shí)的實(shí)施方式進(jìn)行說明，并將其作為第四實(shí)施方式。設(shè)定該第四實(shí)施方式 中的圖17的圖表以使在臨時(shí)測(cè)量值FRF—p小于閥值FRFl時(shí)FRF會(huì)成為負(fù) 值。更詳細(xì)而言，在圖17的圖表中，當(dāng)FRF』為閥值FRF1和比該閥值略
小的閥值FRF3(本例中FRF3X))之間的數(shù)值的'，F(xiàn)RF隨著FMLp的減小而 呈線性減小，并當(dāng)FRF_p比閥值FRF3要更小時(shí)(包括FRF—p<0的情況)， FRF維持于一負(fù)的常數(shù)(FRF—p=FRF3時(shí)的FRF值)。
此處，在使用者A行走時(shí)，例如抬起右腿之時(shí)，由于此時(shí)的運(yùn)動(dòng)加速 度而使MP傳感器38R和腳踵傳感器39R的輸出值成為非常小的數(shù)值(接近 于0的值)或是負(fù)值，臨時(shí)測(cè)量值FRF』—R比閥值FRF1要小。此時(shí)，使用 圖17的圖表而得的右腿踩踏力的測(cè)量值FRF—R為負(fù)值。
并且，象這樣使用圖17中的圖表而得到負(fù)值測(cè)量值FRF一R時(shí)，在所 述第一實(shí)施方式中，對(duì)圖10的處理(左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)63的處理) 中的一部分例如進(jìn)行如下更改。即，在圖10中的S304處，當(dāng)?shù)玫截?fù)值測(cè) 量值FRF—R時(shí)，將兩配比的比例設(shè)定為事先決定好的規(guī)定比例。例如，如 上所述當(dāng)FRF—R<0時(shí)，設(shè)定成左側(cè)配比右側(cè)配比=1. 1:-0. 1。即，對(duì)應(yīng) 左側(cè)配比和右側(cè)配比中為負(fù)值的FRF，將其配比設(shè)定為負(fù)的規(guī)定值(在本實(shí) 施方式中為-0. 1)，將另一方的配比設(shè)定為正的規(guī)定值(在本實(shí)施方式中為 1.1)。另外，這些規(guī)定值最優(yōu)選為將左側(cè)配比和右側(cè)配比之和設(shè)定為1。 并且使用該配比進(jìn)行S306和S311的處理。此時(shí)，例如圖10中的S303的 輸出值目標(biāo)總抬起力為200N時(shí)，S306和S311的輸出則分別為-20N、220N。 另外，其所得的臨時(shí)測(cè)量值FRF一p要比閥值FRF1小的腿(上述例中為右腿) 被判斷為自由腿，并設(shè)定在對(duì)應(yīng)該自由腿的S305或是S310中不進(jìn)行彈簧 回復(fù)力的計(jì)算處理(將對(duì)應(yīng)該自由腿的彈簧回復(fù)力設(shè)定為0)。由此，在單 腿支承階段(僅以單方的腿為站立腿時(shí)的階段)的幵始時(shí)，自由腿側(cè)的腿支 架3的第二關(guān)節(jié)12向彎曲側(cè)被驅(qū)動(dòng)，能夠輔助使用者A的自由腿側(cè)的腿 上抬動(dòng)作。
同樣在第二實(shí)施方式中，對(duì)圖15的處理(左右目標(biāo)承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)71 的處理)中的一部分例如進(jìn)行如下更改。即，在圖15中的S1307處，當(dāng)?shù)?到負(fù)值測(cè)量值FRF—R時(shí)，如在第一實(shí)施方式中所述的那樣，對(duì)應(yīng)左側(cè)配比 和右側(cè)配比中為負(fù)值的FRF，將其配比設(shè)定為負(fù)的規(guī)定值(例如是-0. 1)， 將另一方的配比設(shè)定為正的規(guī)定值(例如是1. 1)(最優(yōu)選為左側(cè)配比+右側(cè) 配比=1)。并且使用該配比進(jìn)行S1308和S1311的處理。由此，與在所述 第一實(shí)施方式中所說明的情況相同，在單腿支承階段(僅以單方的腿為站立腿時(shí)的階段)的開始時(shí)，自由腿側(cè)的腿支架3的第二關(guān)節(jié)12向彎曲側(cè)被 驅(qū)動(dòng)，能夠輔助使用者A的自由腿側(cè)的腿上抬動(dòng)作。
另外，在所述各實(shí)施方式中，由MP傳感器38和腳踵傳感器39構(gòu)成 第一力傳感器，并如圖3所示將這些傳感器38、 39設(shè)置于腳部安裝部15 使它們介于使用者A站立腿的腳部底面與地面之間。但是，第一力傳感器 的設(shè)置位置并不僅限于此。例如如圖18所示那樣，該第一力傳感器也可 以設(shè)置于腳部安裝部。以下對(duì)該情況的實(shí)施方式進(jìn)行說明，并將其作為第 五實(shí)施方式。
如圖18所示，在第五實(shí)施方式中，在腳部安裝部15的所述環(huán)狀構(gòu)件 36內(nèi)側(cè)具備有腳部支承構(gòu)件100。該腳部支承構(gòu)件100為拖鞋體狀，并由 與使用者A的腳部底面幾乎全部相接觸的板狀的足底構(gòu)件101(鞋體內(nèi)墊 狀的構(gòu)件)和連結(jié)于該足底構(gòu)件101上的拱形構(gòu)件102(橫斷面大致呈半圓 狀的構(gòu)件)構(gòu)成。拱形構(gòu)件102兩端的下端部與足底構(gòu)件101的兩側(cè)部結(jié) 合為一體。使用者A的腳部前端部分可以插入至該拱形構(gòu)件102內(nèi)。并且 在該插入狀態(tài)下該腳部被支承在足底構(gòu)件101之上。這些腳部支承構(gòu)件 101和拱形構(gòu)件102例如可以由金屬或樹脂等有規(guī)定剛性的材料制成。
另外，介于拱形構(gòu)件102上部外表面和環(huán)狀構(gòu)件36上部?jī)?nèi)表面之間 安裝有構(gòu)成第一力傳感器的拉力傳感器103。該拉力傳感器103與拱形構(gòu) 件102和環(huán)形構(gòu)件36相接合。該拉力傳感器103例如可以是張拉型的稱 重傳感器。此時(shí)，腳部支承構(gòu)件100以與環(huán)狀構(gòu)件36和鞋體35為非接觸 狀態(tài)下被設(shè)置在環(huán)狀構(gòu)件36的內(nèi)部。由此，腳部支承構(gòu)件100經(jīng)拉力傳 感器103吊設(shè)于該環(huán)狀構(gòu)件36上以使從下方支承腳部支承構(gòu)件100的力 不受環(huán)狀構(gòu)件36和鞋體35的作用。
另外，可以在足底構(gòu)件101的上面和拱形構(gòu)件102的內(nèi)面設(shè)置用于保 護(hù)使用者A腳部的緩沖材。
以上為本實(shí)施方式中的腳部安裝部15的結(jié)構(gòu)。另外，本實(shí)施方式中 的腳部安裝部15中不具有所述MP傳感器38、腳踵傳感器39和內(nèi)墊構(gòu)件 37。并且，在將本實(shí)施方式的腳部安裝部15裝置于使用者A各腳部上時(shí), 只需使該腳部的腳趾前端部分通過腳部支承構(gòu)件100的拱形構(gòu)件102內(nèi) 部，將該腳部承載于足底構(gòu)件101之上，并從鞋體35的鞋體口將腳部插
入鞋體35的內(nèi)部。
在使用本實(shí)施方式中、具有如上述構(gòu)成的腳部安裝部15的行走輔助 裝置時(shí)，通過該拉力傳感器103來測(cè)定使用者A的站立腿腿部踩踏力，在 測(cè)定過程中，該站立腿腿部踩踏力作為作用于拉力傳感器103上的拉力來 進(jìn)行測(cè)定。
而且，在本實(shí)施方式中，左右各腳部安裝部15的拉力傳感器103的 輸出代替所述MP傳感器38和腳踵傳感器39的輸出被輸入于運(yùn)算處理裝 置51的各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60內(nèi)。并且，各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60 得出以下數(shù)值，并將其作為使用者A各腿的臨時(shí)測(cè)量值FRF—p，所述數(shù)值 是指將拉力傳感器103的輸出所表示的力測(cè)定值(設(shè)拉力為正值)通過了低 通濾波器后的數(shù)值，其中，該拉力傳感器103對(duì)應(yīng)于各踩踏力測(cè)量處理機(jī) 構(gòu)60。而且，各踩踏力測(cè)量處理機(jī)構(gòu)60根據(jù)該臨時(shí)測(cè)量值FRF—p并按照 所述圖7的圖表(或是圖17的圖表)求出踩踏力的測(cè)量值FRF。
除了以上所說明的構(gòu)成及處理以外，其他與所述第一實(shí)施方式(或是 第二實(shí)施方式)相同。
產(chǎn)業(yè)上的利用性
如上所述，本發(fā)明因能適當(dāng)?shù)剌o助使用者行走的裝置而具有實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種行走輔助裝置，其具備承受部，其配置在使用者的兩腿根部之間以承受來自上方的使用者的一部分重量；左右一對(duì)大腿架，其分別經(jīng)第一關(guān)節(jié)連結(jié)在該承受部上；左右一對(duì)小腿架，其分別經(jīng)第二關(guān)節(jié)連結(jié)在各大腿架上；左右一對(duì)腳部安裝部，其分別經(jīng)第三關(guān)節(jié)連結(jié)在各小腿架上，并且分別被裝置在所述使用者的左右各腿的腳部上，并且在所述使用者的各腿成為站立腿時(shí)接地；左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)左側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述左側(cè)腿支架由左側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成；右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)右側(cè)腿支架關(guān)節(jié)中的第二關(guān)節(jié)，所述右側(cè)腿支架由右側(cè)的所述第一關(guān)節(jié)、大腿架、第二關(guān)節(jié)、小腿架、第三關(guān)節(jié)以及腳部安裝部構(gòu)成，并且，所述行走輔助裝置由所述驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)各腿支架的第二關(guān)節(jié)，由此，使向上的抬起力從所述承受部作用于使用者，其特征在于，將各腿支架以下述方式連結(jié)在所述承受部上，即在以使用者的矢狀面來觀察該腿支架時(shí)，從在所述使用者的各腿成為站立腿時(shí)對(duì)應(yīng)于該腿的腿支架的第三關(guān)節(jié)作用于小腿架的支承力的作用線，從該第三關(guān)節(jié)起通過規(guī)定的點(diǎn)，該規(guī)定的點(diǎn)在所述承受部與使用者的接觸面的前后方向的寬度內(nèi)位于該承受部的上方的位置，該行走輔助裝置還具備一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將所述支承力作為控制對(duì)象力，以該控制對(duì)象力成為按照各個(gè)腿支架的規(guī)定目標(biāo)值的方式控制所述各驅(qū)動(dòng)器，由此使所述抬起力作用于使用者。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走輔助裝置，其特征在于， 所述各腿支架的第一關(guān)節(jié)是以如下方式連結(jié)該腿支架的大腿架和所述承受部的關(guān)節(jié)，即該腿支架以所述規(guī)定的點(diǎn)為擺動(dòng)中心點(diǎn)至少在前后方 向上擺動(dòng)自如。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的行走輔助裝置，其特征在于， 所述各腿支架的第一關(guān)節(jié)是以使該腿支架在前后方向和左右方向上擺動(dòng)自如的方式連結(jié)該腿支架的大腿架和所述承受部的關(guān)節(jié)，并且以至少 該腿支架的前后方向的擺動(dòng)中心點(diǎn)作為所述規(guī)定的點(diǎn)位于所述承受部的 上方的方式構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的行走輔助裝置，其特征在于， 所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器和右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，分別在比所述第二關(guān)節(jié)更靠近所述承受部的位置與所述大腿架連結(jié)設(shè)置，并且具備將各驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力傳 遞至所述第二關(guān)節(jié)的左右一對(duì)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的行走輔助裝置，其特征在于， 所述行走輔助裝置具備踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)設(shè)于所述各腳部安裝部的第一力傳感器的輸 出顯示的力檢測(cè)值來測(cè)量所述使用者各腿的踩踏力；目標(biāo)抬起力設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定目標(biāo)抬起力，該目標(biāo)抬起力是從所述承 受部作用于所述使用者的向上的抬起力的目標(biāo)值；第二力傳感器，其裝于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之 間、或各腿支架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間；控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述第二力傳感器的輸出顯示的力檢測(cè) 值，將實(shí)際從各腿支架的第三關(guān)節(jié)作用在小腿架上的所述支承力作為控制 對(duì)象力進(jìn)行測(cè)量；總目標(biāo)抬起力決定機(jī)構(gòu)，其將所述目標(biāo)抬起力和支承力的總和作為總 目標(biāo)抬起力而決定，所述支承力是指用于將從該行走輔助裝置的整體重量 中減去所述行走輔助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差 額重量支承于地板的支承力、或者是用于將該行走輔助裝置的整體重量支 承于地板的支承力；分配機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述使用者左腿的踩踏力和右腿的踩踏力的比例將 該總目標(biāo)抬起力分配至所述各腿支架上，由此來決定所述總目標(biāo)抬起力中 作為左側(cè)腿支架的承擔(dān)量的目標(biāo)值的目標(biāo)承擔(dān)量和作為右側(cè)腿支架的目 標(biāo)承擔(dān)量的目標(biāo)值的目標(biāo)承擔(dān)量； 驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力和所述左側(cè)腿 支架的目標(biāo)承擔(dān)量，以使該左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目標(biāo)承擔(dān)量的差接近于o的方式來控制所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，并且根據(jù)所述右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力和所述右側(cè)腿支架的目標(biāo)承擔(dān)量，以使該右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目標(biāo)承擔(dān)量的差接近于o的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的行走輔助裝置，其特征在于，所述行走輔助裝置具備踩踏力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)設(shè)于所述各腳部安裝部的第一力傳感器的輸出顯示的力檢測(cè)值來測(cè)量所述使用者各腿的踩踏力；第二力傳感器，其裝于所述各腿支架的小腿架的下端部與第三關(guān)節(jié)之 間、或各腿支架的第三關(guān)節(jié)與腳部安裝部之間；控制對(duì)象力測(cè)量機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述第二力傳感器的輸出顯示的力檢測(cè) 值，將實(shí)際從各腿支架的第三關(guān)節(jié)作用在小腿架上的所述支承力作為控制 對(duì)象力進(jìn)行測(cè)量；目標(biāo)輔助比設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定目標(biāo)輔助比，所述目標(biāo)輔助比是在作為 所述使用者的各腿踩踏力的總和的全部踩踏力中、應(yīng)由行走輔助裝置輔助 的力相對(duì)于該全部踩踏力的比例的目標(biāo)值；目標(biāo)抬起承擔(dān)量決定機(jī)構(gòu)，其通過將該目標(biāo)輔助比乘以所述使用者各 腿的踩踏力來決定應(yīng)從所述承受部作用于所述使用者的向上的抬起力中 的、作為左側(cè)腿支架的承擔(dān)量的目標(biāo)值的目標(biāo)抬起承擔(dān)量和作為右側(cè)腿支 架的承擔(dān)量的目標(biāo)值的目標(biāo)抬起承擔(dān)量；分配機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述使用者的左腿的踩踏力與右腿的踩踏力的比率 將支承力分配到所述各腿支架上，由此將該支承力中的左側(cè)腿支架的承擔(dān) 量和右側(cè)腿支架的承擔(dān)量分別決定為各腿支架的目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量， 所述支承力是指用于將從該行走輔助裝置的整體重量中減去所述行走輔 助裝置中的各第二力傳感器的下側(cè)部分的總重量的差額重量支承于地板 的支承力、或者是用于將該行走輔助裝置的整體重量支承于地板的支承 力；控制對(duì)象力目標(biāo)值決定機(jī)構(gòu)，其將所述左側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量 與目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量的總和決定為左側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目標(biāo)值，并且將所述右側(cè)腿支架的目標(biāo)抬起承擔(dān)量與目標(biāo)裝置支承力承擔(dān)量的總和決定為右側(cè)腿支架的所述控制對(duì)象力的目標(biāo)值；驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力和所述左側(cè)腿 支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值，以使該左側(cè)腿支架的控制對(duì)象力與目標(biāo)值的 差接近于O的方式來控制所述左側(cè)用驅(qū)動(dòng)器，并且，根據(jù)所述右側(cè)腿支架 的控制對(duì)象力和所述右側(cè)腿支架的控制對(duì)象力的目標(biāo)值，以使該右側(cè)腿支 架的控制對(duì)象力與目標(biāo)值的差接近于O的方式來控制所述右側(cè)用驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
一種行走輔助裝置(1)，具有支承來自上方的使用者(A)一部分重量的承受部(2)和經(jīng)第一關(guān)節(jié)(10R、10L)連結(jié)于該承受部(2)的左右一對(duì)腿支架(3R、3L)，并且，各腿支架(3R、3L)下端部的腳部安裝部(15R、15L)被裝置于使用者(A)各腿的腳部上。各腿支架(3R、3L)以下述方式連結(jié)于承受部(2)，即使用者(A)各腿在成為站立腿時(shí)，從地面作用于腿支架(3R、3L)上的支承力中、自腿支架(3R、3L)第三關(guān)節(jié)(14R、14L)傳遞至小腿架(13R、13L)的支承力作用線從矢狀面來看時(shí)是起自該第三關(guān)節(jié)(14R、14L)并通過規(guī)定的點(diǎn)(P)，其中，規(guī)定的點(diǎn)(P)是位于承受部(2)的上方且在所述承受部(2)與使用者(A)間的接觸面前后方向上的寬度內(nèi)。由此能夠?qū)⑺Ｍ奶鹆Ψ€(wěn)定地作用于該使用者，其中，所述抬起力用于減輕使用者本來會(huì)由其腿部來承擔(dān)的重量。
文檔編號(hào)A61H3/00GK101184462SQ20068001868
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者池內(nèi)康, 野田達(dá)哉 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社