輔助控制裝置以及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及輔助控制裝置以及方法。
【背景技術】
[0002]在健康護理領域中，維持老齡者積極主動的生活是重要的課題。當成為老齡之后，由于肌肉力量降低而步行變得困難，所以大多會控制外出等生活行動也變得宅在家中。并且，失去運動習慣，可能成為肌肉力量的衰退加劇的狀態(tài)。對肌肉力量的衰退而言，由于與上肢的肌肉相比，下肢的肌肉的降低更顯著，所以希望有一種輔助老齡者的步行而能夠使老齡者愉快地步行的設備。
[0003]作為對步行進行輔助的設備，有利用連桿機構控制致動器來輔助步行動作的設備、檢測與佩戴有裝置的佩戴者的下肢的肌肉活動相伴的生物體信號來輔助佩戴者的步行的設備。另外，有一種通過安裝于足部的力傳感器推斷下肢動作來對下肢動作進行輔助的設備。
[0004]然而，由于下肢的肌肉量的衰退與上肢相比為快速衰退，所以在是基于下肢的肌肉電位等生物體信號來進行控制的設備的情況下，作為控制的基準的信號不穩(wěn)定。另外，在利用安裝于足部的力傳感器來推斷下肢動作的情況下，設備的活動與佩戴者的步行的意思以及定時容易產生偏差，使得步行的輔助動作容易產生不協(xié)調感。
[0005]【專利文獻I】日本特開2008- 68046號公報
[0006]【專利文獻2】日本特開2005- 95561號公報
[0007]【專利文獻3】日本特開2013- 116319號公報

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明為了解決上述課題而提出，其目的在于，提供能夠在附加的驅動力沒有不協(xié)調的情況下對動作進行輔助的輔助控制裝置以及方法。
[0009]本發(fā)明的一個實施方式涉及的輔助控制裝置包括驅動機構、取得部、推斷部以及驅動部。驅動機構被佩戴在利用者的下肢。取得部取得表示所述利用者的上肢的活動的狀態(tài)信號。推斷部根據所述狀態(tài)信號的變化來決定對所述利用者的行動進行輔助的定時即輔助定時。驅動部根據所述輔助定時來驅動所述驅動機構，以使所述驅動機構產生用于對所述利用者的行動進行輔助的輔助力。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示第一實施方式涉及的輔助控制裝置的框圖。
[0011]圖2A是表示輔助控制裝置的第一佩戴例的圖。
[0012]圖2B是表示輔助控制裝置的第二佩戴例的圖。
[0013]圖2C是表示輔助控制裝置的第三佩戴例的圖。
[0014]圖2D是表示輔助控制裝置的第四佩戴例的圖。
[0015]圖2E是表示輔助控制裝置的第五佩戴例的圖。
[0016]圖2F是表示輔助控制裝置的第六佩戴例的圖。
[0017]圖2G是表示輔助控制裝置的第七佩戴例的圖。
[0018]圖3A是表示狀態(tài)取得部的傳感器佩戴例的圖。
[0019]圖3B是表示狀態(tài)取得部的傳感器佩戴的其他例的圖。
[0020]圖4A是表示步行開始的觸發(fā)的圖。
[0021]圖4B是表示步行停止的觸發(fā)的圖。
[0022]圖4C是表示起立動作的觸發(fā)的圖。
[0023]圖4D是表示就座動作的觸發(fā)的圖。
[0024]圖5是表示第一實施方式涉及的輔助控制裝置的動作的流程圖。
[0025]圖6是對與步行動作的I個周期對應的輔助動作例進行說明的圖。
[0026]圖7是表示狀態(tài)推斷部102中的輔助動作以及定時的決定例的圖。
[0027]圖8是表示使用標準數據庫的情況的輔助動作以及定時的決定例的圖。
[0028]圖9是表示第二實施方式涉及的輔助控制裝置的框圖。
[0029]圖10是表示第二實施方式涉及的輔助控制裝置的動作的流程圖。
[0030]圖11是表示第三實施方式涉及的輔助控制裝置的框圖。
[0031]圖12是表示延遲計算部以及修正部的處理的圖。
[0032]圖13是表示第四實施方式涉及的輔助控制裝置的框圖。
[0033]圖14是表示第四實施方式涉及的佩戴于單臂以及單腿的輔助控制裝置的框圖。
[0034]圖15是表示輔助控制裝置的硬件構成例的圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照附圖對本發(fā)明公開的一個實施方式涉及的輔助控制裝置以及方法詳細進行說明。其中，在以下的實施方式中，賦予了相同編號的部分進行同樣的動作，省略重復的說明。
[0036](第一實施方式)
[0037]參照圖1，對第一實施方式涉及的輔助控制裝置進行說明。
[0038]第一實施方式涉及的輔助控制裝置100包括狀態(tài)取得部101、狀態(tài)推斷部102、驅動部103以及驅動機構104。
[0039]狀態(tài)取得部101取得表示利用者的上肢的活動的狀態(tài)信號。狀態(tài)信號例如是包括由佩戴于上臂部的肌肉電位傳感器計測的肌肉電位的生物體信號、由佩戴于上臂部的姿勢傳感器以及加速度傳感器計測的臂的姿勢以及角度、與臂的活動相關的速度(或者角速度)以及與加速度(或者角加速度)相關的傳感器信號。狀態(tài)取得部101只要獲得信號值的時間序列數據作為狀態(tài)信號即可，作為信號值，只要取得臂的肌肉電位值、以及臂的加速度的值、表示臂的姿勢以及方向的角度值等即可。此外，肌肉電位在這里假定為表面肌肉電位，但也可以是內肌的肌肉電位。
[0040]狀態(tài)推斷部102從狀態(tài)取得部101接收狀態(tài)信號，根據沿著狀態(tài)信號的時間序列的變化來決定產生輔助力的定時(也稱為輔助定時)，生成定時信息。輔助力是用于對利用者的行動進行輔助的力，在第一實施方式中假定為規(guī)定的力的大小。輔助定時的決定方法例如只要將預先取得的狀態(tài)信號的時間序列數據的模式(也稱為參照模式)與輔助定時建立對應，將與由狀態(tài)取得部101取得的狀態(tài)信號的信號值一致的參照模式的值所對應的定時決定為輔助定時即可。具體而言，在利用者步行的情況下，例如在左右的臂的擺動的速度以正弦波出現的情況下，當右臂的速度從“負”的值變換為“正”的值時，只要進行輔助以使左腿向前方移動即可。
[0041]在對利用者的步行動作中的輔助這一特定的行動附加輔助力的情況下，只要如上述那樣決定輔助定時即可，但也存在對利用者的各種行動附加輔助力的情況。在這樣的情況下，狀態(tài)推斷部102可以根據沿著狀態(tài)信號的時間序列的變化來推斷利用者的行動。狀態(tài)推斷部102只要在推斷出利用者的行動之后，決定用于對利用者的行動進行輔助的輔助定時，并生成包含與利用者的行動相關的信息和輔助定時的定時信息即可。本實施方式涉及的利用者的行動，例如表示利用者步行的動作(步行動作)、或想要就座的動作(就座動作)、想要站起的動作(起立動作)。作為利用者的行動的推斷方法的一個例子，例如只要預先將狀態(tài)信號的時間序列數據的模式(參照模式)與利用者可采取的行動建立對應，并將與下述參照模式建立了對應的行動推斷為利用者的行動即可，上述參照模式是與測定的結果所得到的狀態(tài)信號的時間序列數據的模式最接近的模式。并且，通過參照與推斷出的利用者的行動對應的參照模式，可決定輔助定時。
[0042]驅動部103從狀態(tài)推斷部102接收定時信息，生成使驅動機構104進行驅動的控制信號，以便在定時信息所表示的輔助定時產生輔助力。其中，在定時信息中包括與利用者的行動相關的信息的情況下，生成用于按照輔助定時以及利用者的行動來使驅動機構104進行驅動的控制信號。
[0043]驅動機構104被佩戴在利用者的下肢(例如，腰部、膝部以及踝部)，包括產生轉矩的馬達。驅動機構104從驅動部103接收控制信號，以對利用者產生輔助力的驅動力進行驅動。如果利用者的行動是步行動作，則驅動機構104只要以產生對步行時的腿的踏出進行輔助的輔助力、支承軀體的輔助力的方式進行工作即可。另外，如果利用者的行動是就座動作，則驅動機構104只要以在就座之際產生支承體重的輔助力的方式進行驅動即可，如果利用者的行動是起立動作，則驅動機構104只要以在起立之際產生支承體重的輔助力的方式進行驅動即可。此外，作為驅動機構104，也可以使用具有對下肢傳遞輔助力的普通援助功能的輔助器具，只要能夠通過驅動部103進行控制即可。
[0044]接下來，參照圖2A至圖2G來對輔助控制裝置100的佩戴例進行說明。
[0045]如圖2A所示，在利用者200的上臂以及前臂佩戴有狀態(tài)取得部101。另外，包括向輔助控制裝置100供給電力的電源部和含有狀態(tài)推斷部102以及驅動部103的控制電路的殼體201經由保持單元202被固定于利用者200的腰部。并且，在利用者200的下肢佩戴有驅動機構104。
[0046]驅動機構104包括驅動源203和連桿機構204。驅動源203例如是馬達，并與連桿機構204連結。連桿機構204沿著利用者的腿延伸來佩戴，并被固定于脛部、大腿部。根據來自驅動部103的指示，驅動源203產生轉矩，通過所產生的轉矩被傳遞至與驅動源203連結的連桿機構204，驅動源203的轉矩作為輔助力被附加給利用者200。為了通過使連桿機構204轉動來對利用者附加輔助力，希望驅動源203被佩戴在利用者200的腰部、膝部以及踝(踝骨)部。
[0047]此外，并不局限于如圖2A所示那樣將驅動機構104佩戴于利用者200的腰部、膝部以及踝部，也可以如圖2B至圖2G所示那樣局