(57)【要約】【課題】歩行補助装置の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能な歩行訓練システムを提供する。【解決手段】歩行訓練システム１は、歩行補助装置２、カメラ１０、前側引張部３５、後側引張部３７及び制御装置１００を有する。また、歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の脚長方向に離間した位置に設けられた上部マーカ５２及び下部マーカ５４を有する。制御装置１００は、カメラ１０によって撮影された画像を用いて２つのマーカの加速度を算出し、この２つのマーカの加速度から、歩行補助装置２の重心位置の加速度を推定する。そして、制御装置１００は、この重心位置の加速度と歩行補助装置２の重量との積から歩行補助装置２の慣性力を算出する。制御装置１００は、歩行補助装置２の慣性力を低減するように、前側引張部３５及び後側引張部３７を制御する。【選択図】図３
2018075302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが歩行訓練を行うために用いられる歩行訓練システムであって、
前記ユーザの脚部に装着され、前記ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、
前記歩行補助装置の脚長方向に離間した位置に設けられた２つのマーカと、
少なくとも前記ユーザが歩行訓練を行っている際に前記ユーザに装着された前記歩行補助装置を撮影可能な撮像手段と、
前記歩行補助装置及び前記脚部の少なくとも一方を引っ張る少なくとも１つの引張手段と、
前記引張手段の引張力を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記撮像手段によって撮影された画像を用いて前記２つのマーカの加速度を算出し、前記歩行補助装置の重心に対応する所定位置と前記２つのマーカそれぞれの位置との間の距離と、前記２つのマーカの加速度とを用いて、前記所定位置における加速度を推定し、前記推定された加速度と前記歩行補助装置の重量との積から算出される前記歩行補助装置の慣性力を低減するように、前記引張力を制御する
歩行訓練システム。
【請求項２】
前記歩行補助装置は、脚長方向の長さを可変とする脚長可変機構を有し、前記２つのマーカの間隔は、前記歩行補助装置の脚長方向の長さの変化に応じて変化し、
前記制御手段は、変化した前記２つのマーカの間隔に応じて変化した前記距離を取得し、前記取得された前記距離を用いて、前記引張力を制御する
請求項１に記載の歩行訓練システム。
【請求項３】
前記歩行補助装置の、前記脚長可変機構に対して前記２つのマーカのうちの第１のマーカと同じ側の位置であって、前記脚長可変機構によって前記第１のマーカとの間隔が変更されない位置に設けられた固定マーカをさらに有し、
前記制御手段は、前記固定マーカが撮影された画像における前記固定マーカと前記第１のマーカとの距離から、前記２つのマーカの間隔を算出する
請求項２に記載の歩行訓練システム。
【請求項４】
前記引張手段は、
前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ前方に引張する第１引張手段と、
前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ後方に引張する第２引張手段と
を有し、
前記制御手段は、前記歩行補助装置の前記脚部に対する負荷を軽減するように、前記第１引張手段及び前記第２引張手段の引張力をそれぞれ制御する
請求項１から３のいずれか１項に記載の歩行訓練システム。
【請求項５】
前記引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を下方に引張する第３引張手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記第１引張手段、前記第２引張手段及び第３引張手段の引張力をそれぞれ制御する
請求項４に記載の歩行訓練システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記歩行補助装置が装着された前記脚部の振り出しの開始及び終了を判断し、前記脚部の振り出しの開始のタイミングを含む一定期間、及び前記脚部の振り出しの終了のタイミングを含む一定期間において、前記歩行補助装置の慣性力を低減するように、前記引張力を制御する
請求項４又は５に記載の歩行訓練システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歩行訓練システムに関し、特に、脚部に歩行補助装置を装着したユーザが歩行訓練を行うための歩行訓練システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば片麻痺等の患者などがトレッドミル等の上で歩行訓練を行う際に、歩行動作を補助する脚装具（歩行補助装置）を訓練者（ユーザ）である患者の脚に装着して、訓練を行うことが知られている。この技術に関連し、特許文献１は、ユーザが歩行訓練を行うための歩行訓練装置を開示している。特許文献１にかかる歩行訓練装置は、ユーザの脚部に装着され、該ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、歩行補助装置及びユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ前方に引張する第１引張手段と、歩行補助装置及びユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ後方に引張する第２引張手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２３２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歩行補助装置を装着してユーザが歩行訓練を行うと、歩行補助装置の重量による慣性力が歩行補助装置に加わることがあるため、この慣性力の影響によりユーザが効果的に歩行訓練を行うことができないおそれがある。ここで、歩行補助装置の慣性力は、歩行補助装置の重量と歩行補助装置の重心における加速度との積によって求められ得る。したがって、歩行補助装置の重心位置に加速度センサを設置して重心における加速度を計測することで、慣性力を算出し、算出された慣性力を低減するように引張手段の引張力を制御する方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、歩行補助装置の構造上の理由により、歩行補助装置に加速度センサを設置できない場合は、上記の方法を用いることができないので、歩行補助装置の慣性力を算出することができない。したがって、歩行補助装置の慣性力を十分に低減させて効果的に歩行訓練を行う上で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、歩行補助装置の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能な歩行訓練システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる歩行訓練システムは、ユーザが歩行訓練を行うために用いられる歩行訓練システムであって、前記ユーザの脚部に装着され、前記ユーザの歩行を補助する歩行補助装置と、前記歩行補助装置の脚長方向に離間した位置に設けられた２つのマーカと、少なくとも前記ユーザが歩行訓練を行っている際に前記ユーザに装着された前記歩行補助装置を撮影可能な撮像手段と、前記歩行補助装置及び前記脚部の少なくとも一方を引っ張る少なくとも１つの引張手段と、前記引張手段の引張力を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記撮像手段によって撮影された画像を用いて前記２つのマーカの加速度を算出し、前記歩行補助装置の重心に対応する所定位置と前記２つのマーカそれぞれの位置との間の距離と、前記２つのマーカの加速度とを用いて、前記所定位置における加速度を推定し、前記推定された加速度と前記歩行補助装置の重量との積から算出される前記歩行補助装置の慣性力を低減するように、前記引張力を制御する。
【０００８】
本発明は、歩行補助装置に加速度センサを設置しなくても、歩行補助装置の重心に対応する所定位置における加速度を推定し、推定された加速度と歩行補助装置の重量との積から算出される歩行補助装置の慣性力を低減するように、引張手段の引張力を制御することができる。したがって、本発明は、歩行補助装置に加速度センサを設置しない場合であっても、歩行補助装置の慣性力を低減させることが可能となる。よって、本発明は、歩行補助装置の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能となる。
【０００９】
また、好ましくは、前記歩行補助装置は、脚長方向の長さを可変とする脚長可変機構を有し、前記２つのマーカの間隔は、前記歩行補助装置の脚長方向の長さの変化に応じて変化し、前記制御手段は、変化した前記２つのマーカの間隔に応じて変化した前記距離を取得し、前記取得された前記距離を用いて、前記引張力を制御する。
歩行補助装置の長さが変化すると歩行補助装置の重心位置も変化するが、本発明においては、上記のように構成されていることによって、歩行補助装置の長さが変化しても、歩行補助装置に働く慣性力を算出することができる。したがって、本発明は、歩行補助装置の長さが変化する場合であっても、歩行補助装置の慣性力を低減させることが可能となる。よって、本発明は、歩行補助装置の長さが変化する場合であっても、より効果的に歩行訓練を行うことが可能となる。
【００１０】
また、好ましくは、前記歩行補助装置の、前記脚長可変機構に対して前記２つのマーカのうちの第１のマーカと同じ側の位置であって、前記脚長可変機構によって前記第１のマーカとの間隔が変更されない位置に設けられた固定マーカをさらに有し、前記制御手段は、前記固定マーカが撮影された画像における前記固定マーカと前記第１のマーカとの距離から、前記２つのマーカの間隔を算出する。
本発明は、このように構成されていることによって、２つのマーカの間隔を操作者が入力しなくても、制御装置が自動的に２つのマーカの間隔を算出することができる。したがって、歩行訓練をより効率的に行うことが可能である。
【００１１】
また、好ましくは、前記引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ前方に引張する第１引張手段と、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を上方かつ後方に引張する第２引張手段とを有し、前記制御手段は、前記歩行補助装置の前記脚部に対する負荷を軽減するように、前記第１引張手段及び前記第２引張手段の引張力をそれぞれ制御する。
本発明は、上記のように歩行補助装置の脚部に対する負荷を軽減するための制御を行うように構成されていることによって、歩行訓練時にユーザが歩行補助装置を装着したことによる負担を軽減することが可能となる。
【００１２】
また、好ましくは、前記引張手段は、前記歩行補助装置及び前記ユーザの脚部のうち少なくとも一方を下方に引張する第３引張手段をさらに有し、前記制御手段は、前記第１引張手段、前記第２引張手段及び第３引張手段の引張力をそれぞれ制御する。
本発明は、上記のように構成されていることによって、引張手段の引張力の合成ベクトルの向きの制限が抑制される。したがって、本発明は、歩行訓練の際にユーザが歩行補助装置を装着したことによる負担を軽減する方法の自由度を増加させることが可能となる。
【００１３】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記歩行補助装置が装着された前記脚部の振り出しの開始及び終了を判断し、前記脚部の振り出しの開始のタイミングを含む一定期間、及び前記脚部の振り出しの終了のタイミングを含む一定期間において、前記歩行補助装置の慣性力を低減するように、前記引張力を制御する。
本発明は、上記のように構成されていることによって、歩行補助装置に大きな慣性力が作用し得る脚部の振り出しの開始のタイミング及び終了のタイミング以外のときに、歩行補助装置の慣性力を低減するような制御を行わなくてもよい。したがって、本発明は、脚部の振り出しの開始のタイミング及び終了のタイミング以外のときに、歩行補助装置の負荷を軽減するための制御をより確実に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、歩行補助装置の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能な歩行訓練システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる歩行訓練システムの外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる歩行補助装置の外観を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１にかかる歩行訓練システムの概略を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる歩行訓練システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる歩行補助装置及び各マーカを示す図である。
【図６】実施の形態１にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１にかかる歩行訓練システムを用いて行われる歩行訓練方法を示すフローチャートである。
【図８】カメラ画像を例示する図である。
【図９】ワイヤ張力の算出方法を説明するための図である。
【図１０】実施の形態２にかかる歩行補助装置及び各マーカを示す図である。
【図１１】実施の形態２にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２にかかる歩行訓練システムを用いて行われる歩行訓練方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態３にかかる歩行訓練システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる歩行訓練システム１の外観を示す斜視図である。また、図２は、実施の形態１にかかる歩行補助装置の外観を示す斜視図である。本実施の形態に係る歩行訓練システム１は、例えば、片麻痺患者などのユーザの歩行訓練を行うために用いられる。歩行訓練システム１は、ユーザの脚部に装着される歩行補助装置２と、ユーザの歩行訓練を行う訓練装置３と、撮像手段であるカメラ１０と、制御装置１００とを備えている。
【００１７】
歩行補助装置２は、例えば、歩行訓練を行うユーザの患脚に装着され、ユーザの歩行を補助する。歩行補助装置２は、上腿フレーム２１と、上腿フレーム２１に膝関節部２２を介して連結された下腿フレーム２３と、下腿フレーム２３に足首関節部２４を介して連結された足平フレーム２５と、膝関節部２２を回転駆動するモータユニット２６と、足首関節部２４の可動範囲を調整する調整機構２７と、を有している。なお、上記歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。例えば、歩行補助装置２は、足首関節部２４を回転駆動するモータユニットを備えていてもよい。
【００１８】
上腿フレーム２１は、ユーザの脚部の上腿部に取り付けられ、下腿フレーム２３は、ユーザの脚部の下腿部に取り付けられる。上腿フレーム２１には、例えば、上腿部を固定するための上腿装具２１２が設けられている。上腿装具２１２は、例えば、マジックテープ（登録商標）などを用いて、上腿部に固定される。これにより、歩行補助装置２がユーザの脚部から左右方向あるいは上下方向にずれるのを防止できる。
【００１９】
下腿フレーム２３には、後述の前側引張機構４１（第１引張手段）の前側ワイヤ３４を接続するための、左右方向に延在する横長の第１フレーム２１１が設けられている。下腿フレーム２３には、後述の後側引張機構４２（第２引張手段）の後側ワイヤ３６を接続するための、左右方向に延在する横長の第２フレーム２３１が設けられている。
【００２０】
なお、上述の前側引張機構４１及び後側引張機構４２の接続部は一例であり、これに限らない。前側引張機構４１及び後側引張機構４２の引張点を歩行補助装置２の任意の位置に設けることができる。さらに、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６は、歩行補助装置２に取り付けられる必要はなく、歩行補助装置２が装着された脚（麻痺脚）に、直接、取り付けられてもよい。
【００２１】
下腿フレーム２３には、歩行補助装置２の脚長方向（ユーザの脚の長さに対応する方向）の長さを調整可能な脚長可変機構２３２が設けられている。脚長可変機構２３２によって、歩行補助装置２の脚長方向の長さは、ユーザの脚の長さに応じて可変とすることができる。なお、脚長可変機構２３２は、歩行補助装置２の脚長方向の長さを調整可能であれば、任意の位置に設置可能である。
【００２２】
足平フレーム２５には、ユーザの足裏によって生じる荷重を検出する荷重センサ２５２が設けられている。荷重センサ２５２によって検出された荷重値によって、ユーザの歩行状態を判断することができる。具体的には、歩行補助装置２を装着した脚の振り出しの開始のタイミング等を判断することができる。モータユニット２６は、ユーザの歩行動作に応じて膝関節部２２を回転駆動することでユーザの歩行を補助する。なお、上記歩行補助装置２の構成は一例であり、これに限られない。ユーザの脚部に装着され、その歩行を補助できる任意の歩行補助装置が適用可能である。
【００２３】
訓練装置３は、トレッドミル３１と、フレーム本体３２と、を有している。制御装置１００は、訓練装置３に内蔵されていてもよい。トレッドミル３１は、リング状のベルト３１１を回転させる。ユーザは、ベルト３１１上に乗り該ベルト３１１の移動に応じて歩行を行い、その歩行訓練を行う。
【００２４】
フレーム本体３２は、トレッドミル３１上に立設された２対の柱フレーム３２１と、各柱フレーム３２１に接続され前後方向に延在する一対の前後フレーム３２２と、各前後フレーム３２２に接続され左右方向に延在する３つの左右フレーム３２３と、を有している。なお、上記フレーム本体３２の構成は、これに限られない。後述の前側引張部３５及び後側引張部３７が適切に固定できれば、フレーム本体３２は任意のフレーム構成であってもよい。
【００２５】
前方の左右フレーム３２３には、前側ワイヤ３４を上方かつ前方に引っ張る前側引張部３５が設けられている。そして、前側ワイヤ３４と前側引張部３５とによって、前側引張機構４１が構成されている。また、後方の左右フレーム３２３には、後側ワイヤ３６を上方かつ後方に引っ張る後側引張部３７が設けられている。そして、後側ワイヤ３６と後側引張部３７とによって、後側引張機構４２が構成されている。
【００２６】
前側引張部３５は、例えば、前側ワイヤ３４を巻取り及び巻き戻す機構、該機構を駆動するモータ、前側ワイヤ３４の前側引張部３５から引き出された長さを検出する機構、及び、前側ワイヤ３４の角度を検出する機構などから構成されている。前側ワイヤ３４の角度を検出する機構は、鉛直方向に対する前側ワイヤ３４の角度を検出してもよい。同様に、後側引張部３７は、例えば、後側ワイヤ３６を巻取り及び巻き戻す機構、該機構を駆動するモータ、後側ワイヤ３６の後側引張部３７から引き出された長さを検出する機構、及び、後側ワイヤ３６の角度を検出する機構などから構成されている。後側ワイヤ３６の角度を検出する機構は、鉛直方向に対する後側ワイヤ３６の角度を検出してもよい。
【００２７】
上述したように、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の一端は、歩行補助装置２に接続されている。前側引張部３５は、前側ワイヤ３４を介して歩行補助装置２を上方かつ前方に牽引する。後側引張部３７は、後側ワイヤ３６を介して歩行補助装置２を上方かつ後方に牽引する。前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６は、それぞれ、ユーザの脚部の歩行補助装置２から上方かつ前方及び上方かつ後方に延びる。したがって、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６は、ユーザの歩行時にユーザに干渉せず、歩行訓練の妨げとならない。
【００２８】
前側引張部３５及び後側引張部３７は、それぞれ、モータの駆動トルクを制御することで、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の引張力を制御しているが、これに限らない。例えば、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６にバネ部材が接続されており、バネ部材の弾性力を調整することで、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の引張力を調整してもよい。
【００２９】
制御装置１００は、制御手段の一具体例である。制御装置１００の構成については後述する。制御装置１００は、前側引張部３５及び後側引張部３７の引張力と、トレッドミル３１の駆動と、歩行補助装置２の動作とを制御する。また、制御装置１００には、訓練指示、訓練メニュー、訓練情報（歩行速度、生体情報等）などの情報を表示する表示部３３１が設けられている。表示部３３１は、例えば、タッチパネルとして構成されており、ユーザは表示部３３１を介して各種の情報を入力できる。
【００３０】
カメラ１０は、訓練装置３の側面側に設けられている。そして、カメラ１０は、ユーザの横方向（矢状面）から、ユーザが歩行訓練を行っている様子を撮影する。これにより、ユーザの歩行訓練の画像を記録することができる。また、本実施の形態においては、カメラ１０は、少なくとも、ユーザが歩行訓練を行っている際にユーザに装着された歩行補助装置２を撮影することができればよい。
【００３１】
図３は、実施の形態１にかかる歩行訓練システム１の概略を示す図である。図４は、実施の形態１にかかる歩行訓練システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。上述したように、歩行訓練システム１は、歩行補助装置２と、カメラ１０と、前側引張機構４１と、後側引張機構４２と、制御装置１００とを有する。なお、歩行訓練における前方向をｘ軸の正方向とし、鉛直上方をｙ軸の正方向とする座標系を仮定する。
【００３２】
前側引張機構４１（前側引張部３５）は、歩行補助装置２を上方かつ前方に引張力ｆ１で引っ張る。また、後側引張機構４２（後側引張部３７）は、歩行補助装置２を上方かつ後方に引張力ｆ２で引っ張る。これにより、前側引張機構４１による引張力ｆ１の鉛直上方の成分ｆ１ｙと、後側引張機構４２による引張力ｆ２の鉛直上方の成分ｆ２ｙとによって、歩行補助装置２の重量が支えられる。さらに、前側引張機構４１による引張力ｆ１の水平方向の成分ｆ１ｘと、後側引張機構４２による引張力ｆ２の水平方向の成分ｆ２ｘとによって、脚部の振り出しが補助される。
【００３３】
ユーザが脚部に歩行補助装置２を装着して歩行訓練を行う場合、歩行補助装置２の重さにより脚部にかかる歩行負荷が増加するおそれがある。一方、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１を用いることによって、歩行補助装置２の重量が支えられ、脚部の振り出しが補助されるので、歩行補助時におけるユーザの歩行負荷を軽減することができる。
【００３４】
また、歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の脚長方向に離間した位置に設けられた２つのマーカを有する。歩行補助装置２の脚長可変機構２３２よりも上部の位置に、その位置おける加速度を検出するために使用される上部マーカ５２が設けられている。図３の例では、上部マーカ５２はモータユニット２６（膝関節部２２）の近傍に設けられているが、これに限られない。また、歩行補助装置２の脚長可変機構２３２よりも下部の位置には、その位置における加速度を検出するために使用される下部マーカ５４が設けられている。図３の例では、下部マーカ５４は足平フレーム２５の近傍に設けられているが、これに限られない。このように、上部マーカ５２と下部マーカ５４との間に脚長可変機構２３２があるので、上部マーカ５２と下部マーカ５４との間隔であるマーカ間隔Ｄは、脚長可変機構２３２による歩行補助装置２の長さの変化に応じて、変化し得る。
【００３５】
また、上部マーカ５２及び下部マーカ５４は、歩行補助装置２の、ユーザが歩行補助装置２を装着して歩行訓練を行うときに、カメラ１０の方に向く側に設けられている。そして、上部マーカ５２及び下部マーカ５４は、カメラ１０によって撮影された場合に、カメラ１０によって撮影された画像（カメラ画像）を用いて画像認識を行うことができるように構成されている。つまり、上部マーカ５２及び下部マーカ５４は、カメラ画像において識別可能であるような大きさ、形状、模様及び色で構成されている。また、上部マーカ５２及び下部マーカ５４は、例えば、塗料を塗布することによって歩行補助装置２に設けられてもよいし、目印となる物体（テープ等）を貼付することによって歩行補助装置２に設けられてもよい。
【００３６】
カメラ１０は、ユーザが歩行訓練を行っている際にユーザに装着された歩行補助装置２を撮影する。そして、カメラ１０は、撮影されたカメラ画像を示す画像データ（以後、単に「カメラ画像」と称する）を、制御装置１００に対して送信する。ここで、カメラ画像は、歩行補助装置２の画像と、上部マーカ５２及び下部マーカ５４の画像とを含み得る。
【００３７】
図４に示すように、制御装置１００は、カメラ１０、荷重センサ２５２、前側引張部３５、後側引張部３７及びモータユニット２６と、有線又は無線を介して接続されている。制御装置１００は、荷重センサ２５２によって検出された荷重値から膝の屈曲動作のタイミングを判断して、モータユニット２６の屈曲動作を制御する。なお、モータユニット２６が、荷重センサ２５２によって検出された荷重値から、膝関節部２２を回転駆動させるタイミング（膝の屈曲動作のタイミング）を判断してもよい。
【００３８】
具体的には、例えば、制御装置１００は、荷重センサ２５２の荷重値が予め定められた閾値以下となった場合に、膝関節部２２を回転駆動させて膝の屈曲動作を開始するようにモータユニット２６を制御してもよい。また、ユーザの歩行動作が略一定である場合、屈曲動作を開始してからの膝関節部２２の動作も、屈曲動作の開始時点からの経過時間に応じて一定とし得る。したがって、例えば、制御装置１００は、屈曲動作を開始してからの経過時間と、その時間における膝関節部２２の目標角度（モータユニット２６の回転角度）との関係を示す曲線パターンを予め記憶し、その曲線パターンに応じて、モータユニット２６の回転角度（膝関節部２２の屈曲動作）を制御してもよい。
【００３９】
また、制御装置１００は、予め設定された歩行補助装置２の重量を支える力（免荷量）と、振り出しを補助する力（振出アシスト量）とに応じて、前側引張部３５及び後側引張部３７を制御する。これによって、上述したように、歩行補助装置２の重量が支えられ、脚部の振り出しが補助されるように、前側引張機構４１及び後側引張機構４２による引張力が制御される。
【００４０】
さらに、制御装置１００は、カメラ１０からカメラ画像を取得し、取得したカメラ画像に対して画像処理を行う。制御装置１００は、カメラ１０から取得したカメラ画像を用いて、上部マーカ５２及び下部マーカ５４における加速度を算出する。また、制御装置１００は、算出された上部マーカ５２及び下部マーカ５４の加速度から、歩行補助装置２の重心に対応する位置すなわち重心位置の加速度を推定する。そして、制御装置１００は、この重心位置の加速度（重心加速度）と歩行補助装置２の重量との積から歩行補助装置２の慣性力を算出する。そして、制御装置１００は、上述した歩行負荷の軽減のための制御に加えて、歩行補助装置２の慣性力を低減するように、前側引張部３５及び後側引張部３７を制御する。これにより、ユーザは、歩行訓練時において、脚部に装着された歩行補助装置２の慣性力が低減されるので、歩行訓練をより効果的に行うことができる。詳しくは後述する。
【００４１】
なお、歩行補助装置２の「重心位置」とは、厳密に歩行補助装置２の重心の位置である場合と、厳密に歩行補助装置２の重心の位置でない場合と、の両方を含む。後者の場合、重心位置は、操作者等によって、ここが歩行補助装置２の重心であると予め定められた所定位置であればよい。あるいは、この重心位置（所定位置）は、上部マーカ５２及び下部マーカ５４それぞれの位置よりも、歩行補助装置２の厳密な重心の位置に近く、厳密な重心位置を含む所定範囲内、に位置する所定位置であればよい。そして、この厳密な重心の位置と、予め定められた重心位置（所定位置）とのずれ、又は、所定範囲が大きい（広い）と、ユーザにとって歩行訓練が効果的となるように慣性力を低減することができない。したがって、上記のずれ及び所定範囲は、ユーザにとって歩行訓練が効果的となるように慣性力を低減できる程度に小さい（狭い）ことが望ましい。
【００４２】
図５は、実施の形態１にかかる歩行補助装置２及び各マーカを示す図である。上部マーカ５２は、制御装置１００によって、上部マーカ５２の位置における加速度ａ１［ｍ／ｓ２］を算出するために使用される。また、下部マーカ５４は、制御装置１００によって、下部マーカ５４の位置における加速度ａ２［ｍ／ｓ２］を算出するために使用される。ここで、加速度ａ１及び加速度ａ２は加速度ベクトルであり、成分で表すと、それぞれ、ａ１＝（ａ１ｘ，ａ１ｙ）、ａ２＝（ａ２ｘ，ａ２ｙ）となる。また、歩行補助装置２の重心位置Ｇ（重心であると予め定められた所定位置）における加速度である重心加速度（加速度ベクトル）を、ａ＝（ａｘ，ａｙ）とする。
【００４３】
また、重心位置Ｇは、上部マーカ５２と下部マーカ５４との間にあり得る。本実施の形態では、重心位置Ｇは、上部マーカ５２の位置と下部マーカ５４の位置とを結んだ線分上にある。ここで、重心位置Ｇと上部マーカ５２の位置との間の距離をＤ１［ｍ］とし、重心位置Ｇと下部マーカ５４の位置と間の距離をＤ２［ｍ］とする。このとき、Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２となる。ここで、上述したように、マーカ間隔Ｄは、脚長可変機構２３２による歩行補助装置２の長さの変化に応じて、変化し得る。一方、重心位置Ｇは、脚長可変機構２３２による歩行補助装置２の長さの変化に応じて、一意に定められ得る。つまり、マーカ間隔Ｄが決定すれば、重心位置Ｇは一意に定まる。したがって、マーカ間隔Ｄの変化に応じて、距離Ｄ１及び距離Ｄ２は変化し、距離Ｄ１及び距離Ｄ２は、マーカ間隔Ｄに応じて一意に定められ得る。
【００４４】
図６は、実施の形態１にかかる制御装置１００の構成を示すブロック図である。制御装置１００は、主要なハードウェア構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０６と、インタフェース部１０８（ＩＦ；Interface）とを有する。ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６及びインタフェース部１０８は、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００４５】
ＣＰＵ１０２は、制御処理及び演算処理等を行う演算装置としての機能を有する。ＲＯＭ１０４は、ＣＰＵ１０２によって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を有する。ＲＡＭ１０６は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。インタフェース部１０８は、有線又は無線を介して外部と信号の入出力を行う。また、インタフェース部１０８は、ユーザによるデータの入力の操作を受け付け、ユーザに対して情報を表示する。上述した表示部３３１は、インタフェース部１０８によって実現されてもよい。
【００４６】
また、制御装置１００は、カメラ画像格納部１１０、テーブル格納部１１２、データ取得部１１４、負荷軽減量設定部１１６、マーカ位置検出部１１７、マーカ加速度算出部１１８、重心加速度推定部１２０、慣性力算出部１２２、ワイヤ張力算出部１２４及びモータ制御部１２６（以下、「各構成要素」と称する）を有する。カメラ画像格納部１１０、テーブル格納部１１２、データ取得部１１４、負荷軽減量設定部１１６、マーカ位置検出部１１７、マーカ加速度算出部１１８、重心加速度推定部１２０、慣性力算出部１２２、ワイヤ張力算出部１２４及びモータ制御部１２６は、それぞれ、カメラ画像格納手段、テーブル格納手段、データ取得手段、負荷軽減量設定手段、マーカ位置検出手段、マーカ加速度算出手段、重心加速度推定手段、慣性力算出手段、ワイヤ張力算出手段及びモータ制御手段としての機能を有する。各構成要素は、例えば、ＣＰＵ１０２がＲＯＭ１０４に記憶されたプログラムを実行することによって実現可能である。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールするようにしてもよい。なお、各構成要素は、上記のようにソフトウェアによって実現されることに限定されず、何らかの回路素子等のハードウェアによって実現されてもよい。
【００４７】
カメラ画像格納部１１０は、カメラ１０からカメラ画像を取得する。例えば、カメラ画像格納部１１０は、インタフェース部１０８によってカメラ１０から受信されたカメラ画像を取得するようにしてもよい。また、カメラ画像格納部１１０は、取得されたカメラ画像を格納する。ここで、カメラ画像格納部１１０は、フレームごとにカメラ画像を格納してもよい。つまり、カメラ画像格納部１１０は、時刻ｔ［ｓ］におけるフレームに対応するカメラ画像Ｉｍ（ｔ）を格納する。そして、カメラ画像格納部１１０は、時刻ｔから撮像間隔ｆｔ［ｓ］が経過した時刻ｔ＋ｆｔにおけるフレームに対応するカメラ画像Ｉｍ（ｔ＋ｆｔ）を格納する。ここで、「撮像間隔」は、カメラシャッター間隔であって、フレームレート［fps：frames per second］の逆数である。
【００４８】
テーブル格納部１１２は、マーカ間隔Ｄと、重心位置Ｇと上部マーカ５２との距離Ｄ１と、重心位置Ｇと下部マーカ５４との距離Ｄ２とを対応付けたテーブルを格納する。なお、このテーブルは、予め、脚長可変機構２３２によって段階的にマーカ間隔Ｄを変化させ、それらのマーカ間隔Ｄごとに重心位置Ｇを測定し、測定された重心位置Ｇと各マーカとの距離（Ｄ１及びＤ２）を測定することで、生成され得る。
なお、カメラ画像格納部１１０及びテーブル格納部１１２以外の各構成要素の機能については、以下に示すフローチャート（図７）を用いて説明する。
【００４９】
図７は、実施の形態１にかかる歩行訓練システム１を用いて行われる歩行訓練方法を示すフローチャートである。まず、操作者は、制御装置１００に必要なデータを入力する（ステップＳ１０２）。具体的には、操作者は、インタフェース部１０８を操作してデータを入力する。そして、制御装置１００のデータ取得部１１４は、そのデータを受け付ける。ここで、入力されるデータは、歩行補助装置２の重量ｍ［ｋｇ］を含む。また、入力されるデータは、ユーザの脚部に歩行補助装置２を装着したときの、上部マーカ５２と下部マーカ５４との間の間隔であるマーカ間隔Ｄ［ｍ］を含む。ユーザの脚部が長いほど、脚長可変機構２３２によって歩行補助装置２の脚長方向の長さが長くなるように調整される。したがって、マーカ間隔Ｄは、ユーザの脚部の長さに応じて変化し得る。
【００５０】
次に、操作者は、制御装置１００を用いて負荷軽減量を決定する（ステップＳ１０４）。具体的には、操作者は、インタフェース部１０８を操作して、免荷量Ｆｍ［Ｎ］及び振出アシスト量Ｆａ［Ｎ］を入力する。負荷軽減量設定部１１６は、入力された免荷量Ｆｍ及び振出アシスト量Ｆａを受け付けて、以降のワイヤ張力の算出（Ｓ１０９）で用いられる負荷軽減量と決定する。なお、免荷量Ｆｍは、歩行補助装置２の重量ｍに重力加速度ｇ［ｍ／ｓ２］を乗算した値であってもよい。これにより、歩行補助装置２の全ての重量を、前側引張機構４１及び後側引張機構４２によって支えることができる。
【００５１】
次に、歩行訓練が開始される（ステップＳ１０６）。例えば、操作者が制御装置１００に備えられた開始スイッチを操作することで、制御装置１００は、歩行訓練のための制御を開始する。歩行訓練が開始すると、制御装置１００は、カメラ画像における２つのマーカの位置を検出する（ステップＳ１０７）。具体的には、マーカ位置検出部１１７は、カメラ画像格納部１１０から、現在の時刻ｔ（最新のカメラ画像が撮影された時刻）におけるカメラ画像Ｉｍ（ｔ）と、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）の１つ前のフレームのカメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）とを取得する。
【００５２】
図８は、カメラ画像を例示する図である。（ａ）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）を示し、（ｂ）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）を示す。カメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）の１つ前のフレームの画像である。カメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）及びカメラ画像Ｉｍ（ｔ）は、歩行補助装置２の画像である歩行補助装置画像２Ｉと、上部マーカ５２の画像である上部マーカ画像５２Ｉと、下部マーカ５４の画像である下部マーカ画像５４Ｉとを含む。図８の例では、時刻ｔ−ｆｔから時刻ｔにかけて、歩行補助装置２が傾きながら前方向に移動した状態が示されている。
【００５３】
マーカ位置検出部１１７は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における、上部マーカ５２（上部マーカ画像５２Ｉ）の位置ｃ１（ｔ）と、下部マーカ５４（下部マーカ画像５４Ｉ）の位置ｃ２（ｔ）とを検出する。具体的には、マーカ位置検出部１１７は、画像認識処理によって、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）から、上部マーカ画像５２Ｉ及び下部マーカ画像５４Ｉを認識する。そして、マーカ位置検出部１１７は、認識された上部マーカ画像５２Ｉ及び下部マーカ画像５４Ｉの、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における位置を検出する。また、マーカ位置検出部１１７は、同様にして、カメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）における、上部マーカ５２（上部マーカ画像５２Ｉ）の位置ｃ１（ｔ−ｆｔ）と、下部マーカ５４（下部マーカ画像５４Ｉ）の位置ｃ２（ｔ−ｆｔ）とを検出する。
【００５４】
ここで、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における位置とは、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における画素の座標値（Ｘ，Ｙ）である。したがって、位置ｃ１（ｔ）及び位置ｃ２（ｔ）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における画素の座標値を示す。同様に、位置ｃ１（ｔ−ｆｔ）及び位置ｃ２（ｔ−ｆｔ）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）における画素の座標値を示す。さらに、位置ｃ１（ｔ）及び位置ｃ２（ｔ）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における位置ベクトルであり、成分で表すと、それぞれ、ｃ１（ｔ）＝（ｃ１ｘ（ｔ），ｃ１ｙ（ｔ））、ｃ２（ｔ）＝（ｃ２ｘ（ｔ），ｃ２ｙ（ｔ））となる。位置ｃ１（ｔ−ｆｔ）及び位置ｃ２（ｔ−ｆｔ）についても同様である。
【００５５】
次に、制御装置１００は、上部マーカ５２及び下部マーカ５４の加速度を算出する（ステップＳ１０８）。具体的には、マーカ加速度算出部１１８は、以下に説明するようにして、上部マーカ５２の加速度ａ１［ｍ／ｓ２］及び下部マーカ５４の加速度ａ２［ｍ／ｓ２］を算出する。まず、マーカ加速度算出部１１８は、以下の式１を用いて、カメラ画像Ｉｍ（ｔ）における、上部マーカ画像５２Ｉと下部マーカ画像５４Ｉとの間隔であるマーカ画像間隔ｄを算出する。なお、マーカ画像間隔ｄは、マーカ間隔Ｄに対応する。また、マーカ画像間隔ｄはカメラ画像Ｉｍ（ｔ）とカメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）とで同じであるので、カメラ画像Ｉｍ（ｔ−ｆｔ）を用いて算出してもよい。
（式１）
ｄ＝｜ｃ１（ｔ）−ｃ２（ｔ）｜
【００５６】
次に、マーカ加速度算出部１１８は、以下の式２を用いて、時刻ｔにおける上部マーカ５２の移動速度ｖ１（ｔ）［ｍ／ｓ］及び下部マーカ５４の移動速度ｖ２（ｔ）［ｍ／ｓ］を算出する。ここで、撮像間隔をｆｔ［ｓ］とする。また、「＊」は乗算を示す。
（式２）
ｖ１（ｔ）＝（ｃ１（ｔ）−ｃ１（ｔ−ｆｔ））／ｆｔ＊（Ｄ／ｄ）
ｖ２（ｔ）＝（ｃ２（ｔ）−ｃ２（ｔ−ｆｔ））／ｆｔ＊（Ｄ／ｄ）
【００５７】
ここで、移動速度ｖ１（ｔ）及び移動速度ｖ２（ｔ）は速度ベクトルであり、成分で表すと、それぞれ、ｖ１（ｔ）＝（ｖ１ｘ（ｔ），ｖ１ｙ（ｔ））、ｖ２（ｔ）＝（ｖ２ｘ（ｔ），ｖ２ｙ（ｔ））となる。したがって、式２は、ベクトルのｘ成分とｙ成分とで独立して計算され得る。なお、式２において（Ｄ／ｄ）が乗算されていることにより、移動速度ｖ１（ｔ）及び移動速度ｖ２（ｔ）は、カメラ画像上の速度から、現実の歩行補助装置２におけるマーカの速度［ｍ／ｓ］に変換されている。同様にして、マーカ加速度算出部１１８は、時刻ｔ−ｆｔにおける上部マーカ５２の移動速度ｖ１（ｔ−ｆｔ）［ｍ／ｓ］及び下部マーカ５４の移動速度ｖ２（ｔ−ｆｔ）［ｍ／ｓ］を算出する。
【００５８】
次に、マーカ加速度算出部１１８は、以下の式３を用いて、上部マーカ５２の加速度ａ１［ｍ／ｓ２］及び下部マーカ５４の加速度ａ２［ｍ／ｓ２］を算出する。なお、式３は、ベクトルのｘ成分とｙ成分とで独立して計算され得る。
（式３）
ａ１＝（ｖ１（ｔ）−ｖ１（ｔ−ｆｔ））／ｆｔ
ａ２＝（ｖ２（ｔ）−ｖ２（ｔ−ｆｔ））／ｆｔ
【００５９】
次に、制御装置１００は、ワイヤ張力を算出する（ステップＳ１１０）。まず、重心加速度推定部１２０は、重心加速度ａを推定する。具体的には、重心加速度推定部１２０は、テーブル格納部１１２に記憶されたテーブルを用いて、データ取得部１１４によって取得されたマーカ間隔Ｄに対応する距離Ｄ１及び距離Ｄ２を取得する。そして、重心加速度推定部１２０は、以下の式４を用いて、重心加速度ａを算出する。なお、式４は、ベクトルのｘ成分とｙ成分とで独立して計算され得る。これにより、重心加速度ａ＝（ａｘ，ａｙ）が算出される。
（式４）
ａ＝（Ｄ２＊ａ１＋Ｄ１＊ａ２）／（Ｄ１＋Ｄ２）
【００６０】
次に、慣性力算出部１２２は、歩行補助装置２に作用する慣性力Ｆ［Ｎ］を算出する。なお、慣性力Ｆは力ベクトルであって、成分で表すとＦ＝（Ｆｘ，Ｆｙ）となる。慣性力算出部１２２は、以下の式５を用いて、慣性力Ｆを算出する。
（式５）
Ｆｘ＝−ｍ＊ａｘ
Ｆｙ＝−ｍ＊ａｙ
【００６１】
図９は、ワイヤ張力の算出方法を説明するための図である。図９を参照して、ワイヤ張力の算出方法を説明する。ここで、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の歩行補助装置２における接続点が点Ｐで一致していると仮定する。そして、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の歩行補助装置２における接続点Ｐと、前側引張部３５と、後側引張部３７とを頂点とする三角形を仮定する。また、前側引張部３５の高さは、後側引張部３７の高さと等しいとする。
【００６２】
また、前側引張部３５と後側引張部３７との間の距離をＬ０［ｍ］（以後、「モータ間隔Ｌ０」）とする。また、前側ワイヤ３４の前側引張部３５から引き出された長さをＬ１［ｍ］（以後、「前側ワイヤ長さＬ１」）とし、後側ワイヤ３６の後側引張部３７から引き出された長さをＬ２［ｍ］（以後、「後側ワイヤ長さＬ２」）とする。また、前側ワイヤ３４の鉛直方向に対する角度をθ１（以後、「前側ワイヤ角度θ１」）とし、後側ワイヤ３６の鉛直方向に対する角度をθ２（以後、「後側ワイヤ角度θ２」）とする。
【００６３】
距離Ｌ０は一定であり、制御装置１００によって予め記憶されている。前側ワイヤ長さＬ１及び前側ワイヤ角度θ１は、上述したように、前側引張部３５によって検出可能である。したがって、制御装置１００は、前側引張部３５から前側ワイヤ長さＬ１及び前側ワイヤ角度θ１を取得できる。同様に、後側ワイヤ長さＬ２及び後側ワイヤ角度θ２は、後側引張部３７によって検出可能であり、制御装置１００は、後側引張部３７から後側ワイヤ長さＬ２及び後側ワイヤ角度θ２を取得できる。
【００６４】
ワイヤ張力算出部１２４は、歩行補助装置２の慣性力を低減する（打ち消す）ように、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の張力（引張力）を算出する。言い換えると、ワイヤ張力算出部１２４は、算出された慣性力Ｆの方向と逆方向に慣性力Ｆと同じ大きさの力が歩行補助装置２に働くように、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６の張力を算出する。具体的には、まず、ワイヤ張力算出部１２４は、以下の式６を用いて、前側ワイヤ３４の張力ｆ１［Ｎ］（以後、「前側ワイヤ張力ｆ１」）及び後側ワイヤ３６の張力ｆ２［Ｎ］（以後、「後側ワイヤ張力ｆ２」）の合成ベクトルｆ［Ｎ］を算出する。ここで、合成ベクトルｆを成分で表すと、ｆ＝（ｆｘ，ｆｙ）となる。
（式６）
ｆｘ＝−Ｆｘ＋Ｆａ
ｆｙ＝−Ｆｙ＋Ｆｍ
【００６５】
次に、ワイヤ張力算出部１２４は、式６を用いて算出された合成ベクトルｆから、前側ワイヤ３４の張力ｆ１及び後側ワイヤ３６の張力ｆ２を算出する。ここで、合成ベクトルｆ＝（ｆｘ，ｆｙ）と前側ワイヤ張力ｆ１及び後側ワイヤ張力ｆ２との関係は、以下の式７で表される。
（式７）
ｆｘ＝ｆ１＊ｓｉｎθ１−ｆ２＊ｓｉｎθ２
ｆｙ＝ｆ１＊ｃｏｓθ１＋ｆ２＊ｃｏｓθ２
【００６６】
また、前側ワイヤ角度θ１及び後側ワイヤ角度θ２は、モータ間隔Ｌ０、前側ワイヤ長さＬ１及び後側ワイヤ長さＬ２を用いて以下の式８を用いて算出される。
（式８）
Ｌ１＊ｃｏｓθ１＝Ｌ２＊ｃｏｓθ２
Ｌ１＊ｓｉｎθ１＋Ｌ２＊ｓｉｎθ２＝Ｌ０
したがって、ワイヤ張力算出部１２４は、式８を用いて前側ワイヤ角度θ１及び後側ワイヤ角度θ２を算出し、算出されたθ１及びθ２を式７に代入することで、ｆ１及びｆ２を算出することができる。
【００６７】
次に、制御装置１００は、算出されたワイヤ張力となるように、前側引張部３５及び後側引張部３７を制御する（ステップＳ１１２）。具体的には、モータ制御部１２６は、前側引張部３５の引張力がｆ１となるように、前側引張部３５のモータを制御する。これにより、前側引張部３５は、引張力ｆ１で前側ワイヤ３４を引っ張る。また、モータ制御部１２６は、後側引張部３７の引張力がｆ２となるように、後側引張部３７のモータを制御する。これにより、後側引張部３７は、引張力ｆ２で後側ワイヤ３６を引っ張る。
【００６８】
次に、制御装置１００は、歩行訓練が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。具体的には、例えば、制御装置１００は、予め定められた訓練時間が満了したか否かを判断する。あるいは、制御装置１００は、操作者が停止スイッチを操作したか否かを判断してもよい。そして、歩行訓練が終了したと判断された場合（Ｓ１１４のＹＥＳ）、制御装置１００は、歩行訓練を終了する。一方、歩行訓練が終了していないと判断された場合（Ｓ１１４のＮＯ）、Ｓ１０７〜Ｓ１１２の処理が繰り返される。
【００６９】
このように、実施の形態１にかかる制御装置１００は、歩行補助装置２の慣性力を低減させるように、ワイヤ張力（引張力）を制御することができる。したがって、歩行訓練の際に、ユーザが歩行補助装置２の慣性力の影響を受けて歩行動作を行い難くなることが抑制される。よって、実施の形態１にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の慣性力を低減させない場合と比較して、より効果的な歩行訓練を行うことが可能となる。
【００７０】
特に、ユーザが、歩行補助装置２が装着された脚（麻痺脚）の振り出しを開始する際、及び、その麻痺脚の振り出しを終了する際に、歩行補助装置２に大きな慣性力が作用し得る。具体的には、振り出しの開始時では、ユーザは麻痺脚を前に振り出そうとするが、後ろ向きの慣性力によって、麻痺脚を前に出しにくい。また、振り出しの終了時では、ユーザは麻痺脚を止めようとするが、前向きの慣性力によって、麻痺脚が前に出過ぎてしまう。一方、上述した実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の重心位置Ｇの加速度を推定して歩行補助装置２の慣性力を算出し、歩行補助装置２の慣性力を打ち消すようにワイヤ張力を制御する。したがって、振り出しの開始時に麻痺脚を前に出しにくくなることが抑制され、振り出しの終了時に麻痺脚が前に出過ぎてしまうことが抑制される。
【００７１】
なお、歩行補助装置２に作用する慣性力の値を算出（推定）しなくても、振り出しの開始時に前向きの力が働くように、前側ワイヤ３４の張力を所定の値だけ大きくし、振り出しの終了時に後向きの力が働くように、後側ワイヤ３６の張力を所定の値だけ大きくすることも考えられる。しかしながら、この所定の値は、歩行補助装置２に実際に働く慣性力を考慮していない。そして、歩行補助装置２に実際に働く慣性力は、麻痺脚つまり歩行補助装置２の動作に応じて変わり得る。したがって、単に、振り出しの開始時及び終了時に所定の値だけワイヤの張力の大きさを変えるだけでは、効果的に慣性力を低減させることができないおそれがある。一方、本実施の形態にかかる制御装置１００は、２つのマーカ（上部マーカ５２及び下部マーカ５４）を用いて重心位置Ｇにおける加速度を推定して歩行補助装置２の慣性力を算出している。したがって、より効果的に慣性力を低減させることができる。つまり、ユーザが、歩行補助装置２をあたかも装着していないかのように、歩行訓練を行うことができる。言い換えると、歩行補助装置２の重量による影響をできるだけ低減させて、歩行訓練を行うことが可能となる。
【００７２】
なお、歩行補助装置２に働く慣性力の算出を行うために、歩行補助装置２の実際の重心位置に加速度センサを設置することができれば、上部マーカ５２及び下部マーカ５４は不要であり得る。しかしながら、歩行補助装置２の構造によっては、加速度センサを設置することが困難である場合がある。
【００７３】
一方、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１では、加速度センサを歩行補助装置２に設置しなくても、歩行補助装置２にマーカを設けることによって、重心位置の加速度を推定することができる。したがって、歩行補助装置２に加速度センサを設置しない場合であっても、歩行補助装置２の慣性力を低減させることが可能である。よって、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能である。
【００７４】
なお、歩行補助装置２に働く慣性力の算出を行うために、歩行補助装置２の実際の重心位置にマーカを設けることができれば、上部マーカ５２及び下部マーカ５４は不要であり得る。しかしながら、歩行補助装置２の構造によっては、重心位置にマーカを設けることが困難である場合がある。例えば、実際の重心位置に、マーカを設けるための部材がない場合等である。
【００７５】
また、上述した歩行補助装置２は、ユーザの脚部の長さに応じて脚長可変機構２３２によって脚長方向の長さが変わり得る。この場合、歩行補助装置２の実際の重心位置は、脚長方向の長さの変化に応じて変化してしまう。したがって、この場合も、実際の重心位置にマーカを設けることが困難である。なお、重心位置が変化するごとにマーカを付け直すことも考えられるが、歩行補助装置２の長さが変化するたびにマーカを付け直すのは非常に煩雑である。特に、塗料によってマーカを塗布する場合では、歩行補助装置２の長さが変化するたびにマーカを付け直すことは極めて困難である。
【００７６】
一方、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の重心位置にマーカを設けなくても、歩行補助装置２の慣性力を算出することができる。したがって、歩行補助装置２の重心位置にマーカを設けない場合であっても、歩行補助装置２の慣性力を低減させることが可能である。よって、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能である。そして、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１では、歩行補助装置２の長さが変化するたびにマーカを付け直すことが不要となる。
【００７７】
また、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の脚長方向の長さの変化に応じて歩行補助装置２の慣性力を算出できるので、その歩行補助装置２の長さの変化に応じてワイヤ張力を制御することができる。なお、上述したように、重心位置が変化するごとにマーカを付け直すのは非常に煩雑である。一方、上述したように、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１では、歩行補助装置２の長さが変化するたびにマーカを付け直すことが不要となる。
【００７８】
また、ユーザの歩行動作を記録するためにカメラが用いられることが多い。本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、このような、通常用いられるカメラを用いて歩行補助装置２の重心位置の加速度を推定し、歩行補助装置２の慣性力を算出することができる。したがって、加速度センサといった特別な装置を設置することなく、歩行補助装置２の慣性力を低減させることが可能である。
【００７９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２にかかる歩行訓練システム１のハードウェア構成については、実施の形態１と実質的に同一であるので、説明を省略する。
【００８０】
図１０は、実施の形態２にかかる歩行補助装置２及び各マーカを示す図である。実施の形態２にかかる歩行補助装置２には、上部マーカ５２及び下部マーカ５４の他に、固定マーカ５６が設けられている。固定マーカ５６は、脚長可変機構２３２に対して上部マーカ５２（第１のマーカ）と同じ側の位置に設けられている。さらに、固定マーカ５６が設けられた位置は、その位置と上部マーカ５２との間隔が脚長可変機構２３２によって変更されないような位置となっている。つまり、脚長可変機構２３２によって歩行補助装置２の脚長方向の長さが変更されても、固定マーカ５６と上部マーカ５２との間隔Ｄ３は変更されない。なお、固定マーカ５６の構成については、上部マーカ５２及び下部マーカ５４と同様である。
【００８１】
図１１は、実施の形態２にかかる制御装置１００の構成を示すブロック図である。実施の形態２にかかる制御装置１００は、実施の形態１にかかる制御装置１００が有する構成要素に加えて、マーカ間隔算出部１２８を有する。マーカ間隔算出部１２８は、マーカ間隔算出手段としての機能を有する。マーカ間隔算出部１２８の機能については、以下に示すフローチャート（図１２）を用いて説明する。
【００８２】
図１２は、実施の形態２にかかる歩行訓練システム１を用いて行われる歩行訓練方法を示すフローチャートである。まず、操作者は、制御装置１００に必要なデータを入力する（ステップＳ２０２）。ここで、実施の形態２においては、操作者は、マーカ間隔Ｄを入力する必要はない。その他のデータについては、実施の形態１と実質的に同様である。次に、図７のＳ１０４の工程と同様に、操作者は、制御装置１００を用いて負荷軽減量を決定する（ステップＳ２０４）。
【００８３】
次に、制御装置１００は、マーカ間隔Ｄを算出する（ステップＳ２０５）。具体的には、時刻ｔ０において、カメラ１０は、ユーザの麻痺脚に装着された歩行補助装置２を、膝関節部２２が伸びた状態で撮影する。例えば、ユーザが「気を付け」をした状態で、カメラ１０は、歩行補助装置２を撮影する。これにより、制御装置１００は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ０）を取得し、カメラ画像格納部１１０に格納する。なお、上部マーカ５２が膝関節部２２上に設けられている場合は、膝関節部２２の角度によらないで間隔Ｄ３は一定であり得るので、歩行補助装置２を撮影する際に、歩行補助装置２を装着したユーザが膝を伸ばした状態でなくてもよい。
【００８４】
マーカ間隔算出部１２８は、カメラ画像格納部１１０から、時刻ｔ０におけるカメラ画像Ｉｍ（ｔ０）を取得する。そして、マーカ間隔算出部１２８は、マーカ位置検出部１１７の処理と同様にして、カメラ画像Ｉｍ（ｔ０）における、上部マーカ５２の位置ｃ１（ｔ０）と、下部マーカ５４の位置ｃ２（ｔ０）と、固定マーカ５６の位置ｃ３（ｔ０）とを検出する。ここで、位置ｃ１（ｔ０）等と同様に、位置ｃ３（ｔ０）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ０）における画素の座標値を示す。また、位置ｃ３（ｔ０）は、カメラ画像Ｉｍ（ｔ０）における位置ベクトルであり、成分で表すと、ｃ３（ｔ０）＝（ｃ３ｘ（ｔ０），ｃ３ｙ（ｔ０））となる。
【００８５】
また、マーカ間隔算出部１２８は、固定長である間隔Ｄ３と、マーカ位置ｃ１（ｔ０），ｃ２（ｔ０），ｃ３（ｔ０）とによって、マーカ間隔Ｄを算出する。具体的には、マーカ間隔算出部１２８は、以下の式９を用いて、マーカ間隔Ｄを算出する。
（式９）
Ｄ＝Ｄ３＊｜ｃ１（ｔ０）−ｃ２（ｔ０）｜／｜ｃ１（ｔ０）−ｃ３（ｔ０）｜
【００８６】
次に、歩行訓練が開始される（ステップＳ２０７）。制御装置１００は、マーカ位置を検出し（ステップＳ２０７）、上部マーカ５２及び下部マーカ５４の加速度を算出する（ステップＳ２０８）。そして、制御装置１００は、ワイヤ張力を算出し（ステップＳ２１０）、算出されたワイヤ張力となるように、前側引張部３５及び後側引張部３７を制御する（ステップＳ２１２）。さらに、制御装置１００は、歩行訓練が終了したか否かを判断し（ステップＳ２１４）、歩行訓練が終了したと判断された場合（Ｓ２１４のＹＥＳ）、制御装置１００は、歩行訓練を終了する。一方、歩行訓練が終了していないと判断された場合（Ｓ２１４のＮＯ）、Ｓ２１０７〜Ｓ２１２の処理が繰り返される。なお、Ｓ２０６〜Ｓ２１４の処理については、それぞれ、図７に示したＳ１０６〜Ｓ１１４の処理と実質的に同様であるので、説明を省略する。なお、Ｓ２１０の処理において、重心加速度推定部１２０は、テーブル格納部１１２に記憶されたテーブルを用いて、マーカ間隔算出部１２８によって算出されたマーカ間隔Ｄに対応する距離Ｄ１及び距離Ｄ２を取得する。
【００８７】
実施の形態１と同様に、実施の形態２にかかる歩行訓練システム１でも、加速度センサを歩行補助装置２に設置しなくても、歩行補助装置２にマーカを設けることによって、重心位置の加速度を推定することができる。したがって、実施の形態１と同様に、歩行補助装置２に加速度センサを設置しなくても、歩行補助装置２の慣性力を低減させることが可能である。よって、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２の構造によらないで、より効果的に歩行訓練を行うことが可能である。
【００８８】
また、マーカ間隔Ｄは、脚長可変機構２３２によって、ユーザの脚部の長さに応じて変化し得る。したがって、実施の形態１では、操作者は、歩行訓練を行うユーザが変わるたびに、マーカ間隔Ｄを入力し直す必要がある。一方、実施の形態２にかかる歩行訓練システム１は、マーカ間隔Ｄを入力しなくても、マーカ間隔Ｄを自動的に算出することができる。したがって、実施の形態２にかかる歩行訓練システム１では、操作者は、マーカ間隔Ｄを入力しなくてもよい。したがって、実施の形態２にかかる歩行訓練システム１では、操作者の負担をより軽減させることが可能となり、歩行訓練をより効率的に行うことが可能である。
【００８９】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３は、ワイヤの数が３本である点で、実施の形態１及び実施の形態２と異なる。なお、それ以外の実施の形態３にかかる歩行訓練システム１の構成は、実施の形態１（及び実施の形態２）にかかる歩行訓練システム１の構成と実質的に同様であるので、説明を省略する。
【００９０】
図１３は、実施の形態３にかかる歩行訓練システム１を示す図である。図１３に示す例では、歩行訓練システム１は、前側ワイヤ３４及び後側ワイヤ３６に加えて下側ワイヤ３８をさらに有し、前側引張部３５及び後側引張部３７に加えて下側引張部３９を有する。そして、下側ワイヤ３８と下側引張部３９とによって、下側引張機構４３（第３引張手段）が構成されている。下側引張部３９は、例えばトレッドミル３１に設けられている。下側引張機構４３（下側引張部３９）は、歩行補助装置２を下方かつ前方に牽引する。なお、下側引張機構４３は、歩行補助装置２を下方かつ後方に牽引してもよいし、歩行補助装置２を下方（真下）に牽引してもよい。
【００９１】
実施の形態１においては、合成ベクトルｆは、接続点Ｐと前側引張部３５と後側引張部３７とを頂点とする三角形の内側に向くこと、つまり前側ワイヤ３４の方向と後側ワイヤ３６の方向との間の方向を向くことが必要である。言い換えると、実施の形態１のような前側引張機構４１及び後側引張機構４２のみの構成では、接続点Ｐと前側引張部３５と後側引張部３７とを頂点とする三角形の外側、つまり前側ワイヤ３４の方向と後側ワイヤ３６の方向との間から逸脱した方向を向く合成ベクトルｆを実現することはできない。
【００９２】
一方、実施の形態３では、図１３に示すような下側引張機構４３を設けることによって、前側ワイヤ３４の方向と後側ワイヤ３６の方向との間から逸脱した方向を向く合成ベクトルｆを実現することができる。したがって、実施の形態３にかかる歩行訓練システム１は、任意の方向の合成ベクトルｆを実現することが可能となる。言い換えると、実施の形態３にかかる歩行訓練システム１は、引張手段の引張力の合成ベクトルの向きの制限が抑制される。これにより、例えば免荷量を減らして振出アシスト量を増加させるといった、歩行訓練時にユーザが歩行補助装置を装着したことによる負担を軽減する方法の自由度が増加する。
【００９３】
下側ワイヤ３８は、歩行補助装置２の任意の位置に接続されている。下側引張部３９は、例えば、下側ワイヤ３８を巻取り及び巻き戻す機構、該機構を駆動するモータ、下側ワイヤ３８の下側引張部３９から引き出された長さを検出する機構、及び、下側ワイヤ３８の角度を検出する機構などから構成されている。なお、下側ワイヤ３８の角度を検出する機構は、水平方向に対する下側ワイヤ３８の角度θ３（以後、「下側ワイヤ角度θ３」）を検出してもよい。
【００９４】
また、図１３に示した例では、前側ワイヤ３４、後側ワイヤ３６及び下側ワイヤ３８の歩行補助装置２における接続点Ｐが互いに一致していると仮定する。また、下側ワイヤ３８の下側引張部３９から引き出された長さをＬ３［ｍ］（以後、「下側ワイヤ長さＬ４」）とする。また、下側引張部３９と後側引張部３７（前側引張部３５）との高低差をＬ４［ｍ］とする。高低差Ｌ４は一定であり、制御装置１００によって予め記憶され得る。下側ワイヤ長さＬ３及び下側ワイヤ角度θ３は、上述したように、下側引張部３９によって検出可能であり、制御装置１００は、下側引張部３９から下側ワイヤ長さＬ３及び下側ワイヤ角度θ３を取得できる。
【００９５】
図１３に示した例において、ワイヤ張力算出部１２４が各ワイヤ（前側ワイヤ３４、後側ワイヤ３６及び下側ワイヤ３８）の張力（引張力）を算出する方法について説明する。なお、重心加速度ａ及び慣性力Ｆを算出する方法は、上述した実施の形態１（及び実施の形態２）にかかる方法と同様である。
【００９６】
ワイヤ張力算出部１２４は、式６を用いて、前側ワイヤ張力ｆ１と、後側ワイヤ張力ｆ２と、下側ワイヤ３８の張力ｆ３（以後、「下側ワイヤ張力ｆ３」）の合成ベクトルｆ［Ｎ］を算出する。次に、ワイヤ張力算出部１２４は、合成ベクトルｆから、前側ワイヤ張力ｆ１、後側ワイヤ張力ｆ２及び下側ワイヤ張力ｆ３を算出する。合成ベクトルｆ＝（ｆｘ，ｆｙ）と、前側ワイヤ張力ｆ１、後側ワイヤ張力ｆ２及び下側ワイヤ張力ｆ３との関係は、以下の式１０で表される。
（式１０）
ｆｘ＝ｆ１＊ｓｉｎθ１−ｆ２＊ｓｉｎθ２＋ｆ３＊ｃｏｓθ３
ｆｙ＝ｆ１＊ｃｏｓθ１＋ｆ２＊ｃｏｓθ２−ｆ３＊ｓｉｎθ３
【００９７】
また、前側ワイヤ角度θ１、後側ワイヤ角度θ２及び下側ワイヤ角度θ３は、モータ間隔Ｌ０、前側ワイヤ長さＬ１、後側ワイヤ長さＬ２、下側ワイヤ長さＬ３及び高低差Ｌ４を用いた以下の式１１を用いて算出される。
（式１１）
Ｌ１＊ｃｏｓθ１＝Ｌ２＊ｃｏｓθ２
Ｌ１＊ｓｉｎθ１＋Ｌ２＊ｓｉｎθ２＝Ｌ０
Ｌ２＊ｃｏｓθ２＋Ｌ３＊ｓｉｎθ３＝Ｌ４
したがって、ワイヤ張力算出部１２４は、式１１を用いて前側ワイヤ角度θ１、後側ワイヤ角度θ２及び下側ワイヤ角度θ３を算出し、算出されたθ１、θ２及びθ３を式１０に代入することで、ｆ１、ｆ２及びｆ３を算出することができる。
【００９８】
（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態においては、ワイヤの数は２本又は３本としたが、このような構成に限られない。歩行補助装置２の慣性力を低減できれば、ワイヤは１本でもよいし、４本以上でもよい。
【００９９】
また、上述した実施の形態１においては、操作者がマーカ間隔Ｄを入力し、制御装置１００が予め記憶されたテーブルを用いて距離Ｄ１及び距離Ｄ２を取得するとしたが、このような構成に限られない。距離Ｄ１及び距離Ｄ２を入力可能であれば、マーカ間隔Ｄを入力しなくても、操作者は、距離Ｄ１及び距離Ｄ２を、直接入力してもよい。
【０１００】
さらに、上述した実施の形態においては、重心加速度推定部１２０は、テーブル格納部１１２に格納されたテーブルを用いて、マーカ間隔Ｄに対応する距離Ｄ１及び距離Ｄ２を取得するとしたが、このような構成に限られない。距離Ｄ１及び距離Ｄ２を取得することができれば、テーブルを用いる必要はない。例えば、脚長可変機構２３２によって可能な最長のマーカ間隔Ｄ及び最短のマーカ間隔Ｄにおける重心位置を測定しておいて、それらの間のマーカ間隔Ｄにおいては、線形補間を行うことで、重心位置を推定してもよい。なお、歩行補助装置２の重量が対称であるとは限らないため、テーブルを用いることにより、より正確に、重心加速度を推定することが可能となる。
【０１０１】
また、上述した実施の形態にかかる歩行補助装置２については、脚長可変機構２３２を用いて脚長方向の長さを変更することが可能としたが、このような構成に限られない。歩行補助装置２は、脚長可変機構２３２を有しなくてもよい。なお、上述したように、脚長可変機構２３２がない場合であっても、歩行補助装置２の構造上、重心位置にマーカを設けることができない場合がある。上述したように、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２が脚長可変機構２３２を有しない場合であっても、有効である。
【０１０２】
また、上述した実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、歩行補助装置２のユーザの脚部に対する負荷を軽減するため、予め設定された免荷量と振出アシスト量とに応じて、前側引張部３５及び後側引張部３７（及び下側引張部３９）を制御するとした。しかしながら、歩行訓練システム１は、このような構成に限られない。免荷量及び振出アシスト量のいずれか一方のみによって、歩行補助装置２の負荷を軽減するような制御を行ってもよい。
【０１０３】
さらに、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１において、歩行補助装置２の負荷を軽減するための機能は必須ではない。歩行訓練システム１は、歩行訓練時において歩行補助装置２に作用する慣性力を低減する目的のみのために、前側引張部３５及び後側引張部３７（及び下側引張部３９）を制御してもよい。しかしながら、歩行訓練システム１は、負荷を軽減するための機能を備えることによって、歩行訓練時にユーザが歩行補助装置２を装着したことによる負担をさらに軽減することができるので、さらに効果的に、歩行訓練を行うことが可能となる。
【０１０４】
また、上述した実施の形態においては、慣性力を低減するための制御は、歩行訓練の最中に常に行われるとしたが、このような構成に限られない。慣性力を低減するための制御は、歩行訓練の間、常に行われる必要はない。歩行補助装置２を装着した脚（麻痺脚）がトレッドミル３１に接地しているときには、歩行補助装置２の慣性力の影響はほとんどないと考えられるので、麻痺脚が遊脚状態であるときのみ、慣性力を低減するための制御を行ってもよい。麻痺脚が遊脚状態であるか否かの判断は、荷重センサ２５２を用いて行われ得る。具体的には、制御装置１００は、荷重センサ２５２の荷重値が予め定められた閾値（例えば０［Ｎ］）以下となった場合に、麻痺脚が遊脚状態となったと判断してもよい。
【０１０５】
さらに、上述したように、歩行補助装置２に大きな慣性力が作用し得るのは、麻痺脚の振り出しを開始するとき、及び、麻痺脚の振り出しを終了するときと考えられる。したがって、麻痺脚の振り出しを開始するとき及び麻痺脚の振り出しを終了するときのみ、慣性力を低減する（慣性力を打ち消す）ための制御を行ってもよい。より具体的には、制御装置１００は、麻痺脚の振り出しの開始のタイミングを含む一定期間、及び、麻痺脚の振り出しの終了のタイミングを含む一定期間のみ、慣性力を低減するための制御を行ってもよい。このように、大きな慣性力が作用すると想定されるときにのみに慣性力を低減するための制御を行うことで、歩行補助装置２の慣性力を低減するための制御を、歩行補助装置２の麻痺脚に対する負荷を軽減するための制御と、できる限り切り分けることができる。これにより、歩行補助装置２に大きな慣性力が作用し得る麻痺脚の振り出しの開始のタイミング及び終了のタイミング以外のときに、歩行補助装置２の麻痺脚に対する負荷を軽減するための制御をより確実に行うことが可能となる。
【０１０６】
なお、麻痺脚の振り出しの開始及び終了のタイミングの判断は、荷重センサ２５２を用いて行われ得る。具体的には、制御装置１００は、荷重センサ２５２の荷重値が予め定められた閾値以下となった場合に、麻痺脚の振り出しが開始したと判断してもよい。例えば、麻痺脚がトレッドミル３１から離れて遊脚状態となったとき、つまり荷重センサ２５２の荷重値が０［Ｎ］以下となったときに、制御装置１００は、麻痺脚の振り出しが開始したと判断してもよい。また、ユーザが略一定の歩行動作を行う場合、麻痺脚の振り出しが開始してから一定時間後に麻痺脚の振り出しが終了すると推定される。したがって、制御装置１００は、麻痺脚の振り出しが開始してから予め定められた時間が経過したときに、麻痺脚の振り出しが終了したと判断してもよい。また、上述した膝関節部２２の屈曲動作の制御において振り出しの開始及び終了が判断され得るので、制御装置１００は、膝関節部２２の屈曲動作の制御と連動して、振り出しの開始及び終了を判断してもよい。一方、上述した実施の形態にかかる歩行訓練システム１のように、麻痺脚の振り出し状態に関わらず慣性力を低減するための制御を行うことで、麻痺脚の振り出し状態を判断することが不要となる。これにより、慣性力を低減するための制御が簡素化され得る。
【０１０７】
また、上述した実施の形態においては、重心位置Ｇは、上部マーカ５２の位置と下部マーカ５４の位置とを結んだ線分上にあるとしたが、重心位置Ｇは、厳密に、上部マーカ５２の位置と下部マーカ５４の位置とを結んだ線分上になくてもよい。歩行補助装置２は、脚長方向に長い構造となっているので、重心位置Ｇは、上部マーカ５２の位置と下部マーカ５４の位置とを結んだ線分から大きくずれることはない。そして、仮に、上部マーカ５２の位置と下部マーカ５４の位置とを結んだ線分から重心位置Ｇが前方向又は後方向にずれたとしても、算出される重心加速度ａ及び慣性力Ｆの誤差は、ユーザの歩行訓練に悪影響を及ぼすほどではないと推測される。
【０１０８】
また、上述した実施の形態においては、荷重センサ２５２を用いて足裏によって生じる荷重を検出するとしたが、このような構成に限られない。例えば、トレッドミル３１に床反力計を設置して、その床反力計の値から、足裏によって生じる荷重を検出してもよい。
【０１０９】
また、上述した実施の形態においては、歩行訓練はユーザがトレッドミル３１の上で歩行することで行われるとしたが、このような構成に限られない。ユーザの移動に伴って引張機構及びカメラ１０が移動可能であれば、トレッドミル３１の上で歩行訓練を行う必要はない。一方、トレッドミル３１の上で歩行訓練を行うことで、引張機構及びカメラ１０を移動させる機構が不要となる。
【０１１０】
また、上述した実施の形態２において、上部マーカ５２が膝関節部２２よりも下に設けられ、固定マーカ５６が膝関節部２２の上に設けられている場合に、膝関節部２２が曲がっている歩行補助装置２をカメラ１０で撮影しても、マーカ間隔算出部１２８は、マーカ間隔Ｄを算出することができる。この場合であっても、上部マーカ５２と膝関節部２２との距離、及び膝関節部２２と固定マーカ５６との距離は一定である。そして、制御装置１００は、膝関節部２２の角度を制御しているのであるから、モータユニット２６又は膝関節部２２の角度センサ等によって、膝関節部２２の角度を取得可能である。したがって、マーカ間隔算出部１２８は、膝関節部２２が曲がっている場合であっても、余弦定理によって上部マーカ５２と固定マーカ５６との実際の距離（間隔Ｄ３）を算出可能である。したがって、上述した方法によって、マーカ間隔算出部１２８は、マーカ間隔Ｄを算出することができる。
【０１１１】
また、上述した実施の形態２においては、歩行訓練が開始される前にマーカ間隔Ｄを算出するとしたが、このような構成に限られない。マーカ間隔算出部１２８は、歩行訓練を行っている間に、マーカ間隔Ｄを算出してもよい。この場合、膝関節部２２が曲がっていることがあるが、上述したように、膝が曲がった状態であっても、マーカ間隔算出部１２８は、マーカ間隔Ｄを算出することができる。
【０１１２】
また、上述した実施の形態においては、固定マーカ５６は、下部マーカ５４との間隔が一定であるとしたが、このような構成に限られない。固定マーカ５６は、下部マーカ５４（第１のマーカ）との間隔が一定であってもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１・・・歩行訓練システム、２・・・歩行補助装置、３・・・訓練装置、１０・・・カメラ、２１・・・上腿フレーム、２２・・・膝関節部、２３・・・下腿フレーム、２４・・・足首関節部、２５・・・足平フレーム、２６・・・モータユニット、２７・・・調整機構、３１・・・トレッドミル、３２・・・フレーム本体、３４・・・前側ワイヤ、３５・・・前側引張部、３６・・・後側ワイヤ、３７・・・後側引張部、３８・・・下側ワイヤ、３９・・・下側引張部、４１・・・前側引張機構、４２・・・後側引張機構、４３・・・下側引張機構、５２・・・上部マーカ、５４・・・下部マーカ、５６・・・固定マーカ、１００・・・制御装置、１１０・・・カメラ画像格納部、１１２・・・テーブル格納部、１１４・・・データ取得部、１１６・・・負荷軽減量設定部、１１７・・・マーカ位置検出部、１１８・・・マーカ加速度算出部、１２０・・・重心加速度推定部、１２２・・・慣性力算出部、１２４・・・ワイヤ張力算出部、１２６・・・モータ制御部、１２８・・・マーカ間隔算出部、２３２・・・脚長可変機構、２５２・・・荷重センサ
【図１】
2018075302.tif 000003
【図２】
2018075302.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018075302.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018075302.tif 000011
【図１０】
2018075302.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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