(57)【要約】【課題】訓練者がトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる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、トレッドミル３１と、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部を第１ワイヤケーブル３６を介して上方かつ前方に引張する第１引張部３３と、上記脚部を第２ワイヤケーブル３７を介して上方かつ後方に引張する第２引張部３４と、制御装置３５と、第１ワイヤケーブルおよび第２ワイヤケーブルの位置または変位を検出する検出手段とを備え、制御装置３５は、検出手段の検出結果から求まる、第１ワイヤケーブルおよび第２ワイヤケーブルそれぞれにおける上記脚部への取り付け位置から床面からの所定高さまでの間隔である、第１間隔および第２間隔を用いて訓練者Ｕの位置ずれを算出し、当該ずれに応じて歩行補助装置２の動作量を調整する。【選択図】図１
2018130234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
訓練者の脚部に装着され前記訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、
前記訓練者が歩行するための回転可能なベルトコンベアを有するトレッドミルと、
前記訓練者の上方かつ進行方向の前方に設けられ、前記訓練者の前記歩行補助装置を装着した脚部を、第１ワイヤケーブルを介して上方かつ前方に引張する第１引張部と、
前記訓練者の上方かつ進行方向の後方に設けられ、前記脚部を、第２ワイヤケーブルを介して上方かつ後方に引張する第２引張部と、
前記歩行補助装置の動作量を調整する制御部と、を備え、
前記第１ワイヤケーブルおよび前記第２ワイヤケーブルそれぞれにおける、前記脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、前記ベルトコンベアの床面からの所定高さまで、の間隔である第１間隔および第２間隔が、前記訓練者の歩行に応じて変化するように構成された歩行訓練システムにおいて、
前記第１ワイヤケーブルおよび前記第２ワイヤケーブルの位置または変位を検出する検出手段を更に備え、
前記制御部は、前記検出手段によって検出された前記位置または変位から求まる前記第１間隔および前記第２間隔を用いて、進行方向における訓練者の位置の基準位置からのずれを算出し、前記基準位置からのずれを少なくするために、前記基準位置からのずれに応じて、前記歩行補助装置の動作量、前記第１引張部による前記第１ワイヤケーブルを引っ張る力、前記第２引張部による前記第２ワイヤケーブルを引っ張る力、および、前記訓練者の歩行リズムに合わせて音発生部から音を発生させるタイミング、のうちの少なくとも１つを調整する、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するものである。
【背景技術】
【０００２】
訓練者が歩行訓練を行うために用いられる歩行訓練システムが知られている。特許文献１には、訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、訓練者が歩行するためのベルトコンベアとベルトコンベアの両側に位置し補助者が両足の各々を乗せる一対の足置部とを有するトレッドミルと、足置部に配置され、足置部における足の存在を検出するセンサと、訓練者が歩行に失敗してベルトコンベアから足がはみだした異常状態を判定する制御装置と、を備える歩行訓練システムが記載されている。特許文献１にはさらに、制御装置が、センサからの情報に基づいて足置部において３つ以上の足が存在するか否かを判定し、３つ以上の足が存在すると判定した場合には異常状態であると判定し、歩行補助装置の動作の停止、ベルトコンベアの停止、訓練者及び補助者に対して警報を通知する等の制御のうち、少なくとも１つを実施することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０６９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の歩行訓練システムは、訓練者が歩行に失敗してトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまった状況、すなわち、訓練時における異常状態を判定するものであり、訓練者がベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続させるものではなかった。歩行訓練が途中で中断されることが多くなると、訓練者の意欲が失われ、十分なリハビリ効果が得られないという問題がある。
【０００５】
本発明は、訓練者がトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる歩行訓練システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、訓練者の脚部に装着され前記訓練者の歩行を補助する歩行補助装置と、前記訓練者が歩行するための回転可能なベルトコンベアを有するトレッドミルと、前記訓練者の上方かつ進行方向の前方に設けられ、前記訓練者の前記歩行補助装置を装着した脚部を、第１ワイヤケーブルを介して上方かつ前方に引張する第１引張部と、前記訓練者の上方かつ進行方向の後方に設けられ、前記脚部を、第２ワイヤケーブルを介して上方かつ後方に引張する第２引張部と、前記歩行補助装置の動作量を調整する制御部と、を備え、前記第１ワイヤケーブルおよび前記第２ワイヤケーブルそれぞれにおける、前記脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、前記ベルトコンベアの床面からの所定高さまで、の間隔である第１間隔および第２間隔が、前記訓練者の歩行に応じて変化するように構成された歩行訓練システムにおいて、前記第１ワイヤケーブルおよび前記第２ワイヤケーブルの位置または変位を検出する検出手段を更に備え、前記制御部は、前記検出手段によって検出された前記位置または変位から求まる前記第１間隔および前記第２間隔を用いて、進行方向における訓練者の位置の基準位置からのずれを算出し、前記基準位置からのずれを少なくするために、前記基準位置からのずれに応じて、前記歩行補助装置の動作量、前記第１引張部による前記第１ワイヤケーブルを引っ張る力、前記第２引張部による前記第２ワイヤケーブルを引っ張る力、および、前記訓練者の歩行リズムに合わせて音発生部から音を発生させるタイミング、のうちの少なくとも１つを調整するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、訓練者がトレッドミルのベルトコンベアから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる歩行訓練システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる歩行訓練システムにおける歩行補助装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】歩行訓練中において、歩行補助装置におけるモータユニットにより、訓練者の膝関節および足首関節が曲げられた状態を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる歩行訓練システムにおいて、訓練者の位置が基準位置にある状態を示す模式図である。
【図５】実施の形態１にかかる歩行訓練システムにおいて、訓練者の位置が基準位置よりも進行方向後方にある状態を示す模式図である。
【図６】実施の形態１にかかる歩行訓練システムにおいて、訓練者の位置が基準位置よりも進行方向前方にある状態を示す模式図である。
【図７】訓練中において、進行方向における訓練者の位置の基準位置からのずれを算出する方法について説明する模式図である。
【図８】訓練者の歩行補助装置を装着した脚部が遊脚から立脚に移行する時の状態を示す模式図である。
【図９】経過時間に対する膝関節角度θｐの推移の一例を示すグラフである。
【図１０】訓練における、歩行訓練システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】歩行補助装置を装着した訓練者の脚部が立脚から遊脚に移行する時の状態を示す模式図である。
【図１２】経過時間に対する足首関節角度θｑの推移の一例を示すグラフである。
【図１３】変形例１にかかる、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】変形例２にかかる、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態２にかかる歩行訓練システムの概略構成を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態２にかかる、訓練における、歩行訓練システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる歩行訓練システム１の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態にかかる歩行訓練システム１は、例えば、脳卒中片麻痺患者などの訓練者Ｕの歩行訓練を行うためのシステムである。図１に示すように、歩行訓練システム１は、訓練者Ｕの脚部に装着された歩行補助装置２と、訓練者Ｕの歩行訓練を行う訓練装置３と、を備えている。
【００１０】
歩行補助装置２は、例えば、歩行訓練を行う訓練者Ｕの患脚（図１では訓練者Ｕの左脚）に装着され、訓練者Ｕの歩行を補助する。図２は、歩行補助装置２の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、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を回転駆動するモータユニット２７と、を有している。
【００１１】
上腿フレーム２１は、訓練者Ｕの脚部の上腿部に取り付けられ、下腿フレーム２３は訓練者Ｕの脚部の下腿部に取り付けられる。また、足平フレーム２５は訓練者Ｕの脚部の足平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、固定バンドなどを用いて、上腿部に固定される。これにより、歩行補助装置２が訓練者Ｕ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。
【００１２】
上腿フレーム２１には、後述の第１引張部３３の第１ワイヤケーブル３６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。また、下腿フレーム２３には、後述の第２引張部３４の第２ワイヤケーブル３７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。
【００１３】
モータユニット２６は、訓練者Ｕの歩行動作に応じて膝関節部２２を回転駆動することで訓練者Ｕの歩行を補助する。モータユニット２６にはモータ（アクチュエータ）が内蔵され、当該モータによって、上腿フレーム２１に対して下腿フレーム２３が揺動する。モータユニット２６に内蔵されたモータには回転角センサが取り付けられている。
【００１４】
モータユニット２７は、訓練者Ｕの歩行動作に応じて足首関節部２４を回転駆動することで訓練者Ｕの歩行を補助する。モータユニット２７にはモータ（アクチュエータ）が内蔵され、当該モータによって、下腿フレーム２３に対して足平フレーム２５が揺動する。また、モータユニット２７に内蔵されたモータには回転角センサが取り付けられている。足平フレーム２５の裏側には、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部の足平部が接地しているか否かを判定するための接地センサが設けられている。
【００１５】
図３は、歩行訓練中において、モータユニット２６により、訓練者Ｕの膝関節および足首関節が曲げられた状態を示す図である。図３に示すように、モータユニット２６によって回転駆動される膝関節部２２の曲げ角度を膝関節角度θｐ、モータユニット２７によって回転駆動される足首関節部２４の曲げ角度を足首関節角度θｑとする。歩行動作中にモータユニット２６により膝関節角度θｐを適宜変化させる。膝関節角度θｐは、歩行補助装置２を装着した脚部を伸ばした状態ではゼロ（θｐ＝０）で、当該脚部を伸ばした状態から膝関節を曲げることにより値が増加する。また、膝関節角度θｐと同様に、歩行動作中にモータユニット２７により足首関節角度θｑを適宜変化させる。
【００１６】
再び図１を参照し、訓練装置３は、トレッドミル３１と、フレーム本体３２と、第１引張部３３および第２引張部３４と、検出手段としての第１ワイヤケーブル長検出部４１および第２ワイヤケーブル長検出部４２と、制御装置３５と、を有している。
【００１７】
トレッドミル３１は、訓練者Ｕが歩行するための回転可能なリング状のベルトコンベア３１１を有する。訓練者Ｕは、ベルトコンベア３１１上に乗り、ベルトコンベア３１１の移動に応じて歩行を行う。
【００１８】
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２つの前方左右フレーム３２３および後方左右フレーム３２４と、を有している。なお、フレーム本体３２の構成は、これに限られない。フレーム本体３２は、第１引張部３３および第２引張部３４を適切に固定することができれば、任意のフレーム構成であってもよい。
【００１９】
第１引張部３３は、訓練者Ｕの上方かつ進行方向の前方に設けられている。例えば、第１引張部３３は、訓練者Ｕの上方かつ進行方向前方にある前方左右フレーム３２３に設けられている。第１引張部３３は、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部を、第１ワイヤケーブル３６を介して上方かつ前方に引張する。第１引張部３３は、例えば、第１ワイヤケーブル３６を巻取り及び巻き戻すドラム等の巻取り機構、該巻取り機構を駆動するモータ、などから構成されている。
【００２０】
第１ワイヤケーブル３６の一端は、第１引張部３３から垂れ下がっており、訓練者Ｕの脚部に直接的または間接的に取り付けられる。例えば、第１ワイヤケーブル３６の一端は、訓練者Ｕの脚部に装着された歩行補助装置２に取付けられている。第１ワイヤケーブル３６の他端は、第１引張部３３に支持され、巻取り機構に巻きつけられている。モータが巻取り機構を回転駆動させることにより、第１ワイヤケーブル３６の巻き取り又は送り出しが行われる。これにより、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さを調節することができる。ここで、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さは、第１ワイヤケーブル３６における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。第１引張部３３は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。
【００２１】
第２引張部３４は、訓練者Ｕの上方かつ進行方向の後方に設けられている。例えば、訓練者Ｕの上方かつ進行方向後方にある後方左右フレーム３２４に設けられている。第２引張部３４は、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部を、第２ワイヤケーブル３７を介して上方かつ後方に引張する。第２引張部３４は、例えば、第２ワイヤケーブル３７を巻取り及び巻き戻すドラム等の巻取り機構、該巻取り機構を駆動するモータ、などから構成されている。
【００２２】
第２ワイヤケーブル３７の一端は、第２引張部３４から垂れ下がっており、訓練者Ｕの脚部に直接的または間接的に取り付けられる。例えば、第２ワイヤケーブル３７の一端は、訓練者Ｕの脚部に装着された歩行補助装置２に取付けられている。第２ワイヤケーブル３７の他端は、第２引張部３４に支持され、巻取り機構に巻きつけられている。モータが巻取り機構を回転駆動させることにより、第２ワイヤケーブル３７の巻き取り又は送り出しが行われる。これにより、第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さを調節することができる。ここで、第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さは、第２ワイヤケーブル３７における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。第２引張部３４は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。歩行訓練システム１において、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さおよび第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さは、訓練者Ｕの歩行に応じて変化するように構成されている。
【００２３】
第１引張部３３による引張力の鉛直上方成分、および、第２引張部３４による引張力の鉛直上方成分により、歩行補助装置２の重さを支える。第１引張部３３による引張力の水平前方成分により、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部の進行方向前方への振出しを補助する。第２引張部３４による引張力の水平後方成分により、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部の進行方向後方への振出しを補助する。これにより、歩行訓練時における訓練者Ｕの歩行負荷を軽減できる。
【００２４】
検出手段は、第１ワイヤケーブル３６および第２ワイヤケーブル３７の位置または変位を検出する。第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さおよび第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さは、検出手段によって検出された位置または変位から求めることができる。例えば、検出手段は、第１ワイヤケーブル長検出部４１および第２ワイヤケーブル長検出部４２から構成される。第１ワイヤケーブル長検出部４１は、例えば、第１引張部３３の巻取機構の巻回軸に設けられ巻回軸の回転角（変位）を検出するロータリエンコーダなどのセンサである。第１ワイヤケーブル長検出部４１の検出信号から、巻取機構が第１ワイヤケーブル３６を巻き取った長さ（巻取量）を算出し、既知である第１ワイヤケーブル３６の全長から当該巻取量を引くことにより、第１ワイヤケーブル３６の長さを検出する。第１ワイヤケーブル長検出部４１は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。
【００２５】
第２ワイヤケーブル長検出部４２は、例えば、第２引張部３４の巻取機構の巻回軸に設けられ巻回軸の回転角（変位）を検出するロータリエンコーダなどのセンサである。第２ワイヤケーブル長検出部４２の検出信号から、巻取機構が第２ワイヤケーブル３７を巻き取った長さ（巻取量）を算出し、既知である第２ワイヤケーブル３７の全長から当該巻取量を引くことにより、第２ワイヤケーブル３７の長さを検出する。第２ワイヤケーブル長検出部４２は、配線などを介して後述する制御装置３５に接続されている。なお、上記検出手段は、第１ワイヤケーブル長検出部４１および第２ワイヤケーブル長検出部４２から構成されるものに限られない。第１ワイヤケーブル３６および第２ワイヤケーブル３７の位置または変位を検出することができるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、ワイヤケーブルの外観情報（位置）を検出するカメラ等の撮像手段であってもよい。
【００２６】
制御部としての制御装置３５は、トレッドミル３１の駆動と、第１引張部３３および第２引張部３４の引張力と、歩行補助装置２の動作と、をそれぞれ制御する。制御装置３５は、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が離地または着地したことを足平フレーム２５の裏側に設けた接地センサのセンサデータにより検知する。すなわち、接地センサのセンサデータより、歩行補助装置２を装着した訓練者の脚部が、立脚から遊脚に移行するタイミングおよび遊脚から立脚に移行するタイミングを検知することができる。制御装置３５は、立脚から遊脚に移行するタイミングを検知すると、そのタイミングに合わせてモータユニット２６およびモータユニット２７の制御を開始する。
【００２７】
制御装置３５は、正常歩行時の膝関節角度および足首関節角度の経時的変化（歩行角度パターン）を記憶しており、この歩行角度パターンを膝関節角度θｐおよび足首関節角度θｑの目標軌道として与え、膝関節角度θｐおよび足首関節角度θｑが目標軌道に追従するようにモータユニット２６およびモータユニット２７を制御する。これにより、歩行補助装置２は正常時の脚部の動きを再現し、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部を誘導する。こうして訓練者Ｕの歩行動作が補助される。制御装置３５は、さらに、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれたときに、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すために、歩行補助装置２の動作量としての膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整する。ここで、膝関節角度目標値θｐｒｅｆとは、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が遊脚から立脚に移行する時の膝関節角度θｐの目標値である。制御装置３５により、歩行補助装置２の動作量としての膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整する方法については後述する。
【００２８】
制御装置３５は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、各種のデータなどを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００２９】
次に、進行方向における訓練者Ｕの位置と、第１ワイヤケーブル３６の長さとの関係について説明する。
図４は、歩行訓練システム１において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある状態を示す模式図である。図４に示すように、第１間隔としての第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆは、第１ワイヤケーブル３６における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。また、第２間隔としての第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂは、第２ワイヤケーブル３７における、訓練者Ｕの脚部への直接的または間接的な取り付け位置から、ベルトコンベア３１１の床面からの所定高さまでの間隔である。なお、本実施の形態にかかる歩行訓練システム１では、所定高さを、例えば、ベルトコンベア３１１の床面（歩行面）から第１引張部３３または第２引張部３４までの高さＨｈとしている。
【００３０】
図５は、歩行訓練システム１において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒよりも進行方向後方にある状態を示す模式図である。図５において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある状態を仮想線（二点鎖線）で示す。訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある場合の、第１ワイヤケーブル３６の長さをＬｆｉ、第２ワイヤケーブル３７の長さをＬｂｉとする。図５に示すように、訓練者Ｕの位置が、基準位置Ｐｒよりも進行方向後方（後方位置Ｐｂ）にある場合、基準位置Ｐｒにあるときよりも、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆは長くなり（Ｌｆ＞Ｌｆｉ）第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂは短くなる（Ｌｂ＜Ｌｂｉ）。
【００３１】
図６は、歩行訓練システム１において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒよりも進行方向前方にある状態を示す模式図である。図６において、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒにある状態を仮想線（二点鎖線）で示す。図６に示すように、訓練者Ｕの位置が、基準位置Ｐｒよりも進行方向前方（前方位置Ｐｆ）にある場合、基準位置Ｐｒにあるときよりも第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆが短くなり（Ｌｆ＜Ｌｆｉ）、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂは長くなる（Ｌｂ＞Ｌｂｉ）。
【００３２】
図７は、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｘの基準位置ＰｒからのずれＲを算出する方法について説明する模式図である。ここで、Ｈｎは、訓練者Ｕの膝高さである。Ｈｈは、上述したように、ベルトコンベア３１１の歩行面から第１引張部３３または第２引張部３４までの高さである。Ｒａは、第１引張部３３と第２引張部３４との間の距離の２分の１の距離である。図７に示すように、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲ、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆ、Ｒａ、ＨｈおよびＨｎとの間には式１の関係が成り立つ。
【００３３】
【数１】
2018130234.tif 000003
【００３４】
よって、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲは、式２に示すように、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆ、Ｒａ、ＨｈおよびＨｎによって表される。
【００３５】
【数２】
2018130234.tif 000004
【００３６】
進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｘの基準位置ＰｒからのずれＲは、訓練者Ｕの位置が、基準位置Ｐｒよりも進行方向前方にある場合にゼロより大きくなり（Ｒ＞０）、基準位置Ｐｒよりも進行方向後方にある場合にゼロより小さくなる（Ｒ＜０）。
【００３７】
なお、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂについても測定する場合、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲ、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂｆ、Ｒａ、ＨｈおよびＨｎとの間には式３の関係が成り立つ。
【００３８】
【数３】
2018130234.tif 000005
【００３９】
式１および式３より、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲは、式４に示すように、第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆ、第２ワイヤケーブル３７の長さＬｂおよびＲａによって表される。
【００４０】
【数４】
2018130234.tif 000006
【００４１】
歩行補助装置２を装着した訓練者の脚部が、立脚から遊脚に移行する時刻ｔ１での進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれをＲ（ｔ１）とする。時刻ｔ１に続いて、遊脚から立脚に移行する時刻ｔ２での進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれをＲ（ｔ２）とする。このとき、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲを、Ｒ（ｔ１）とＲ（ｔ２）の平均（Ｒ＝（Ｒ（ｔ１）＋Ｒ（ｔ２））／２としてもよい。
【００４２】
時刻ｔ１のときの第１ワイヤケーブル３６の長さをＬｆ（ｔ１）とすると、時刻ｔ１のときの進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲ（ｔ１）は式５で表される。
【００４３】
【数５】
2018130234.tif 000007
【００４４】
時刻ｔ２のときの第１ワイヤケーブル３６の長さをＬｆ（ｔ２）とすると、時刻ｔ２のときの進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲ（ｔ２）は式６で表される。
【００４５】
【数６】
2018130234.tif 000008
【００４６】
すなわち、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲは、式５に示すＲ（ｔ１）と式６に示すＲ（ｔ２）の平均として、式７で表される。
【００４７】
【数７】
2018130234.tif 000009
【００４８】
また、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲは、訓練者Ｕが数歩歩く期間における平均値としてもよい。このようにする場合、平均値の算出においてローパスフィルタなどのフィルタ処理を施してもよい。
【００４９】
次に、制御装置３５により膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整する方法について説明する。
図５または図６に示すように、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれた場合、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すようにする必要がある。訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれたときに、制御装置３５は、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すために、歩行補助装置２の膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整する。上述したように、膝関節角度目標値θｐｒｅｆとは、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が遊脚から立脚に移行する時の膝関節角度θｐ（図３参照）の目標値である。
【００５０】
図８は、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が遊脚から立脚に移行する時の状態を示す模式図である。図８に示すように、膝関節角度目標値θｐｒｅｆを変更すると、それに伴って訓練者Ｕの歩幅Ｗが変わる。すなわち、膝関節角度目標値θｐｒｅｆを小さくすると、訓練者Ｕの歩幅Ｗが大きくなるので、訓練者Ｕは進行方向前方に進みやすくなる。一方、膝関節角度目標値θｐｒｅｆを大きくすると、訓練者の歩幅Ｗが小さくなるので、訓練者Ｕが進行方向前方に進み難くなる。このように、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からずれに応じて膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整することにより、訓練者の歩幅が変更されるので、訓練者Ｕの位置を基準位置に戻すことができる。
【００５１】
図９は、経過時間に対する膝関節角度θｐの推移の一例を示すグラフである。ここで、横軸は経過時間、縦軸は膝関節角度θｐを表す。訓練者の歩行周期Ｎの開始時刻を時刻ｔ１（Ｎ）とする。図９に示すように、時刻ｔ１（Ｎ）において、訓練者Ｕの歩行補助装置２（図７参照）を装着した脚部は、立脚から遊脚に移動する。時刻ｔ１（Ｎ）において、図７を用いて説明した、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲを算出し、このずれＲに応じて歩行周期Ｎにおける歩行補助装置２の膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整する。すなわち、歩行周期Ｎ−１における膝関節角度目標値θｐｒｅｆ（Ｎ−１）に補正値Δθｐｒｅｆを加算した値を、膝関節角度θｐｒｅｆ（Ｎ）とする（θｐｒｅｆ（Ｎ）＝θｐｒｅｆ（Ｎ−１）＋Δθｐｒｅｆ）。
【００５２】
進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲内にある場合（−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈの場合）、転倒の恐れは低いため、図９の実線Ｌ１で示すように、膝関節角度目標値θｐｒｅｆの補正を行わない。すなわち、−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈの場合、Δθｐｒｅｆ＝０で、θｐｒｅｆ（Ｎ）＝θｐｒｅｆ（Ｎ−１）である。
【００５３】
一方、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲から外れた場合には膝関節角度θｐｒｅｆの補正を行う。例えば、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の前方に外れている場合（Ｒ＞Ｒｈの場合）、Δθｐｒｅｆ＝Ｇａ×（Ｒ−Ｒｈ）とし、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の後方に外れている場合（Ｒ＜−Ｒｈの場合）、Δθｐ＝−Ｇａ×（−Ｒ−Ｒｈ）とする。すなわち、Δθｐｒｅｆ＝ｓｇｎ（Ｒ）×Ｇａ×（｜Ｒ｜−Ｒｈ）とする。ここで、Ｇａはゲイン係数であり、ｓｇｎ（Ｒ）は、Ｒが正のとき１、Ｒが負のとき−１、Ｒ＝０のとき０である。Ｇａは、一定値としてもよいし、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲの大きさに応じて変わる可変値としてもよい。
【００５４】
訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の前方に外れている場合（Ｒ＞Ｒｈの場合）、図９の一点鎖線Ｌ２で示すように、補正値Δθｐｒｅｆ＞０であり、膝関節角度目標値θｐｒｅｆ（Ｎ−１）に対して、補正後の膝関節角度目標値θｐｒｅｆ（Ｎ）が大きくなる（θｐｒｅｆ（Ｎ）＞θｐｒｅｆ（Ｎ−１））。これにより、訓練者Ｕの歩幅が小さくなり、訓練者Ｕの位置を進行方向の前方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の後方に外れている場合（Ｒ＜−Ｒｈの場合）、図９の破線Ｌ３で示すように、補正値Δθｐ＜０であり、膝関節角度目標値θｐｒｅｆ（Ｎ−１）に対して、膝関節角度目標角度θｐｒｅｆ（Ｎ）が小さくなる（θｐｒｅｆ（Ｎ）＜θｐｒｅｆ（Ｎ−１））。これにより、訓練者Ｕの歩幅が大きくなり、訓練者Ｕの位置を進行方向の後方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。
【００５５】
図１０は、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下の説明では、図７および図９を適宜参照する。図１０に示すように、まず、歩行訓練システム１が動作を開始する（ステップＳ１）。次に、歩行補助装置２を装着した脚部が、立脚から遊脚に移行する時に、第１ワイヤケーブル長検出部４１が第１ワイヤケーブル３６の長さを検出する（ステップＳ２）。次に、制御装置３５が、第１ワイヤケーブル長検出部４１により検出された第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆを用いて、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からのずれＲを算出する（ステップＳ３）。
【００５６】
ステップＳ３に続いて、ステップＳ３で算出した進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からのずれＲを用いて補正値Δθｐｒｅｆを算出する（ステップＳ４）。ここで、Δθｐｒｅｆの算出方法は上述したとおりである。そして、現在の膝関節角度目標値θｐｒｅｆｃにステップＳ４で算出した補正値Δθｐｒｅｆを加算した値を調整後の膝関節角度目標値θｐｒｅｆｎとする（ステップＳ５）。続いて、制御装置３５が、訓練が終了したか否かを判断する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、訓練が終了したと判断された場合（ＹＥＳの場合）は処理を終了する。ステップＳ６において、訓練が終了していないと判断された場合（ＮＯの場合）は処理をステップＳ２に戻す。
【００５７】
以上より、制御装置３５は、訓練中において、第１ワイヤケーブル長検出部４１により検出された第１ワイヤケーブル３６の長さＬｆを用いて、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からのずれを算出し、基準位置からのずれＲに応じて膝関節角度目標値θｐｒｅｆを調整する。このようにすることで、訓練中に、訓練者Ｕの位置が基準位置よりも進行方向後方または前方にずれた場合にも、訓練者Ｕの位置を基準位置に戻すことができる。これにより、訓練者Ｕがトレッドミル３１のベルトコンベア３１１からから外れてしまうのを抑制し、安全な位置で訓練を継続することができる。
【００５８】
[変形例１]
図５または図６に示すように、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれたときに、制御装置３５は、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すために、歩行補助装置２の動作量としての足首関節角度目標値θｑｒｅｆを調整してもよい。ここで、足首関節角度目標値θｑｒｅｆとは、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が立脚から遊脚に移行する時の足首関節角度θｑ（図３参照）の目標値である。
【００５９】
図１１は、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が立脚から遊脚に移行する時の状態を示す模式図である。図１１に示すように、足首関節角度目標値θｑｒｅｆを変更すると立脚から遊脚に移行する時の地面を蹴る力Ｆｓが変わる。すなわち、足首関節角度目標値θｑｒｅｆを大きくすると、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が、立脚から遊脚に移行する時の地面を蹴る力Ｆｓが大きくなり、訓練者Ｕの歩幅が大きくなるので、訓練者Ｕは進行方向前方に進みやすくなる。一方、足首関節角度目標値θｑｒｅｆを小さくすると、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が、立脚から遊脚に移行する時の地面を蹴る力Ｆｓが小さくなり、訓練者の歩幅が小さくなるので、訓練者Ｕが進行方向前方に進み難くなる。このように、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からずれに応じて膝関節角度目標値θｑｒｅｆを調整することにより、訓練者の歩幅が変更されるので、訓練者Ｕの位置を基準位置に戻すことができる。
【００６０】
図１２は、経過時間に対する足首関節角度θｑの推移の一例を示すグラフである。ここで、横軸は経過時間、縦軸は足首関節角度θｑを表す。訓練者の歩行周期Ｎの開始時刻を時刻ｔ１（Ｎ）、訓練者の歩行周期Ｎ＋１の開始時刻を時刻ｔ１（Ｎ＋１）とする。図１２に示すように、時刻ｔ１（Ｎ）、ｔ１（Ｎ＋１）において、訓練者Ｕの歩行補助装置２（図７参照）を装着した脚部は、立脚から遊脚に移動する。時刻ｔ１（Ｎ）において、図７を用いて説明した、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲを算出し、ずれＲに応じて歩行周期Ｎ＋１における歩行補助装置２の足首関節角度目標値θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）を調整する。すなわち、歩行周期Ｎにおける足首膝関節角度目標値θｐｒｅｆ（Ｎ）に補正値Δθｑｒｅｆを加算した値を、足首関節角度θｐｒｅｆ（Ｎ＋１）とする（θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）＝θｑｒｅｆ（Ｎ）＋Δθｑｒｅｆ）。
【００６１】
進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲内にある場合（−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈ）、転倒の恐れは低いため、図１２の実線Ｌ４で示すように、足首関節角度目標値θｑｒｅｆの補正を行わない。すなわち、−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈの場合、Δθｑｒｅｆ＝０で、θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）＝θｑｒｅｆ（Ｎ）である。
【００６２】
一方、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲から外れた場合には足首関節角度θｑｒｅｆの補正を行う。例えば、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の前方に外れている場合（Ｒ＞Ｒｈの場合）、Δθｑｒｅｆ＝−Ｇｂ×（Ｒ−Ｒｈ）とし、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の後方に外れている場合（Ｒ＜−Ｒｈの場合）、Δθｑｒｅｆ＝Ｇｂ×（−Ｒ−Ｒｈ）とする。すなわち、Δθｑｒｅｆ＝−ｓｇｎ（Ｒ）×Ｇｂ×（｜Ｒ｜−Ｒｈ）とする。ここで、Ｇｂはゲイン係数であり、ｓｇｎ（Ｒ）は、Ｒが正のとき１、Ｒが負のとき−１、Ｒ＝０のとき０である。Ｇｂは、一定値としてもよいし、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲの大きさに応じて変わる可変値としてもよい。
【００６３】
訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の前方に外れている場合（Ｒ＞Ｒｈの場合）、図１２の一点鎖線Ｌ５で示すように、補正値Δθｑｒｅｆ＜０であり、足首関節角度目標値θｑｒｅｆ（Ｎ）に対して、足首関節角度目標値θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）が小さくなる（θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）＜θｑｒｅｆ（Ｎ））。これにより、訓練者Ｕの歩幅が小さくなり、訓練者Ｕの位置を進行方向の前方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の後方に外れている場合（Ｒ＜−Ｒｈの場合）、図１２の破線Ｌ６で示すように、補正値Δθｑｒｅｆ＞０であり、足首関節角度目標値θｑｒｅｆ（Ｎ）に対して、足首関節角度目標値θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）が大きくなる（θｑｒｅｆ（Ｎ＋１）＞θｑｒｅｆ（Ｎ））。これにより、訓練者Ｕの歩幅が大きくなり、訓練者Ｕの位置を進行方向の後方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。
【００６４】
図１３は、変形例１にかかる、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。図１３に示すように、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３は、図１０に示したフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３と同じである。よって、これらの処理については説明を省略する。
【００６５】
ステップＳ１０３に続いて、ステップＳ１０３で算出した進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からのずれＲを用いて補正値Δθｑｒｅｆを算出する（ステップＳ１０４）。ここで、Δθｑｒｅｆの算出方法は上述したとおりである。現在における足首関節角度目標値θｑｒｅｆｃにステップＳ１０４で算出した補正値Δθｑｒｅｆを加算した値を調整後の足首関節角度目標値θｑｒｅｆｎとする（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５に続く、ステップＳ１０６は、図１０に示したフローチャートのステップＳ６と同じであり、説明を省略する。
【００６６】
[変形例２]
図５または図６に示すように、訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれた場合、制御装置３５は、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すために第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆを調整してもよい。具体的には、図７を用いて説明した、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲを算出し、ずれＲに応じて第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｎを調整する。すなわち、現在における第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｃに補正値ΔＦｆを加算した値を、調整後の第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｎとする（Ｆｆｎ＝Ｆｆｃ＋ΔＦｆ）。
【００６７】
進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲内にある場合（−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈ）、転倒の恐れは低いため、第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆの補正を行わない。すなわち、−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈの場合、ΔＦｆ＝０で、Ｆｆｎ＝Ｆｆｃである。
【００６８】
一方、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲から外れた場合には第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆの補正を行う。例えば、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の前方に外れている場合（Ｒ＞Ｒｈの場合）、ΔＦｆ＝−Ｇｃ×（Ｒ−Ｒｈ）とし、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の後方に外れている場合（Ｒ＜−Ｒｈの場合）、ΔＦｆ＝Ｇｃ×（−Ｒ−Ｒｈ）とする。すなわち、ΔＦｆ＝−ｓｇｎ（Ｒ）×Ｇｃ×（｜Ｒ｜−Ｒｈ）とする。ここで、Ｇｃはゲイン係数であり、ｓｇｎ（Ｒ）は、Ｒが正のとき１、Ｒが負のとき−１、Ｒ＝０のとき０である。Ｇｃは、一定値としてもよいし、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲの大きさに応じて変わる可変値としてもよい。
【００６９】
Ｒ＞Ｒｈの場合、補正値ΔＦｆ＜０であり、現在の第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｃに対し調整後の第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｎが小さくなる（Ｆｆｎ＜Ｆｆｃ）ので、訓練者Ｕは進行方向前方に進み難くなり、訓練者Ｕの位置を進行方向の前方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。Ｒ＜−Ｒｈの場合、補正値ΔＦｆ＞０であり、現在の第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｃに対し調整後の第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｎが大きくなる（Ｆｆｎ＞Ｆｆｃ）ので、訓練者Ｕは進行方向前方に進みやすくなり、訓練者Ｕの位置を進行方向の後方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。
【００７０】
図１４は、変形例２にかかる、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。図１４に示すように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３は、図１０に示したフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３と同じである。よって、これらの処理については説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ２０３に続いて、ステップＳ２０３で算出した進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からのずれＲを用いて補正値ΔＦｆを算出する（ステップＳ２０４）。ここで、ΔＦｆの算出方法は上述したとおりである。現在における第１ワイヤケーブル３６の引張力ＦｆｃにステップＳ２０４で算出した補正値ΔＦｆを加算した値を調整後の第１ワイヤケーブル３６の引張力Ｆｆｎとする（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５に続く、ステップＳ２０６は、図１０に示したフローチャートのステップＳ６と同じであり説明を省略する。
【００７２】
なお、変形例２において、第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力を調整する代わりに、第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力を調整するようにしてもよい。または、第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力とともに第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力を調整するようにしてもよい。第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力の、制御装置３５による調整方法は、上述した、第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力の、制御装置３５による調整方法と同様である。すなわち、現在における第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｃに補正値ΔＦｂを加算した値を、調整後の第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｎとする（Ｆｂｎ＝Ｆｂｃ＋ΔＦｂ）。補正値ΔＦｂは、ΔＦｂ＝ｓｇｎ（Ｒ）×Ｇｄ×（｜Ｒ｜−Ｒｈ）とする。ここで、Ｇｄはゲイン係数である。Ｇｄは、一定値としてもよいし、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲの大きさに応じて変わる可変値としてもよい。Ｒ＝Ｒｈの場合、補正値ΔＦｂ＝０で、第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｎの補正を行わない。Ｒ＞Ｒｈの場合、補正値ΔＦｂ＞０となり、調整後の第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｎが現在の第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｃに対して大きくなる（Ｆｂｎ＞Ｆｂｃ）。これにより、Ｒ＞Ｒｈの場合に、訓練者Ｕは進行方向前方に進み難くなる。また、Ｒ＜Ｒｈの場合、補正値ΔＦｂ＜０となり、調整後の第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｎが現在の第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力Ｆｂｃに対して小さくなる（Ｆｂｎ＜Ｆｂｃ）。これにより、Ｒ＜Ｒｈの場合に、訓練者Ｕは進行方向前方に進みやすくなる。
【００７３】
[実施の形態２]
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。
図１５は、本発明の実施の形態２にかかる歩行訓練システム５０１の概略構成を示す斜視図である。図１５に示すように、歩行訓練システム５０１は、音発生部としてのスピーカ５０６を備えている。その他の構成は実施の形態１にかかる歩行訓練システム１と同じである。
【００７４】
制御装置３５は、各訓練者の訓練プログラムに基づく歩行リズムに合わせた音をスピーカ５０６から発生させる。すなわち、制御装置３５は、訓練者Ｕの歩行補助装置２を装着した脚部が、立脚から遊脚に移行するタイミング、および、遊脚から立脚に移行するタイミングでスピーカ５０６から発生させる。訓練者Ｕは、スピーカ５０６から発生された音に合わせて歩行訓練を行う。
【００７５】
訓練中において、進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれた場合、制御装置３５は、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すためにスピーカ５０６が音を発生させるタイミングを調整する。具体的には、制御装置３５は、進行方向における訓練者Ｕの位置Ｐｃの基準位置ＰｒからのずれＲを算出し、当該ずれに応じてスピーカ５０６が音を発生させるタイミングを調整する。すなわち、現在における立脚から遊脚に移行するタイミングｔ３ｃに、補正値Δｔ３を加算した値を、調整後の立脚から遊脚に移行するタイミングｔ３ｎとし（ｔ３ｎ＝ｔ３ｃ＋Δｔ３）とする。同様に、現在における遊脚から立脚に移行するタイミングｔ４ｃに、補正値Δｔ４を加算した値を、調整後の遊脚から立脚に移行するタイミングｔ４ｎとする。進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からずれの算出方法は、実施の形態１において図７を用いて説明したとおりである。
【００７６】
進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲内にある場合（−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈ）、転倒の恐れは低いため、立脚から遊脚に移行するタイミングｔ３および遊脚から立脚に移行するタイミングｔ４の調整を行わない。すなわち、−Ｒｈ≦Ｒ≦Ｒｈの場合、Δｔ３＝０およびΔｔ４＝０で、ｔ３ｎ＝ｔ３ｃおよびｔ４ｎ＝ｔ４ｃである。一方、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲から外れた場合には、立脚から遊脚に移行するタイミングｔ３および遊脚から立脚に移行するタイミングｔ４の調整を行う。
【００７７】
進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置に対して前方にずれている場合、制御装置３５は、訓練プログラムに設定された、立脚から遊脚に移行するタイミング、および、遊脚から立脚に移行するタイミングよりも遅く音を発生させる。すなわち、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の前方に外れている場合（Ｒ＞Ｒｈの場合）、Δｔ３＝Ｇｅ×（Ｒ−Ｒｈ），Δｔ４＝Ｇｇ×（Ｒ−Ｒｈ）とする。ここで、Ｇｅ，Ｇｇはゲイン係数である。これにより、訓練者Ｕの歩行周期が長くなるので、訓練者Ｕの位置を進行方向の前方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。Ｇｅ，Ｇｇは、一定値としてもよいし、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲの大きさに応じて変わる可変値としてもよい。
【００７８】
進行方向における訓練者Ｕの位置が基準位置に対して後方にずれている場合、制御装置３５は、訓練プログラムに設定された、立脚から遊脚に移行するタイミング、および、遊脚から立脚に移行するタイミングよりも早く音を発生させる。すなわち、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒに対して進行方向の後方に外れている場合（Ｒ＜−Ｒｈの場合）、Δｔ３＝−Ｇｅ×（−Ｒ−Ｒｈ），Δｔ４＝−Ｇｇ×（−Ｒ−Ｒｈ）とする。これにより、訓練者Ｕの歩行周期が短くなるので、訓練者Ｕの位置を進行方向の後方から基準位置Ｐｒに戻すことができる。
【００７９】
以上より、進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置ＰｒからのずれＲが、所定の範囲から外れた場合には、Δｔ３＝ｓｇｎ（Ｒ）×Ｇｅ×（｜Ｒ｜−Ｒｈ），Δｔ４＝ｓｇｎ（Ｒ）×Ｇｇ×（｜Ｒ｜−Ｒｈ）とする。これにより、訓練者Ｕの位置が基準位置Ｐｒからずれた場合に、訓練者Ｕの位置を基準位置Ｐｒに戻すことができる。
【００８０】
図１６は、本実施の形態にかかる、訓練における、歩行訓練システム１の処理の流れを示すフローチャートである。図１４に示すように、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、図１０に示したフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３と同じである。これらの処理については説明を省略する。
【００８１】
ステップＳ３０３に続いて、ステップＳ３０３で算出した進行方向における訓練者Ｕの位置の基準位置からのずれＲを用いて補正値Δｔ３およびΔｔ４を算出する（ステップＳ３０４）。ここで、Δｔ３およびΔｔ４の算出方法は上述したとおりである。そして、現在における立脚から遊脚に移行するタイミングｔ３ｃに補正値Δｔ３を加算した値を、補正後の立脚から遊脚に移行するタイミングｔ３ｎとし、現在における遊脚から立脚に移行するタイミングｔ４ｃに補正値Δｔ４を加算した値を、補正後の遊脚から立脚に移行するタイミングｔ４ｎとする（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５に続く、ステップＳ３０６は、図１０に示したフローチャートのステップＳ６と同じであり説明を省略する。
【００８２】
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。上記実施の形態１において、進行方向における訓練者の位置を基準位置に戻す方法として、制御装置３５が、膝関節角度目標値、足首関節角度目標値、第１引張部３３による第１ワイヤケーブル３６の引張力、または第２引張部３４による第２ワイヤケーブル３７の引張力を調整することについて説明したが、これらの調整対象のうちから複数を任意に選択して調整するようにしてもよい。また、上記実施の形態１と上記実施の形態２を組み合わせた構成としてもよい。
【００８３】
上記実施の形態にかかる歩行訓練システムでは、第１ワイヤケーブル３６の長さを検出する第１ワイヤケーブル長検出部４１、および、第２ワイヤケーブル３７の長さを検出する第２ワイヤケーブル長検出部４２に基づいて、進行方向における訓練者Ｕの位置を把握する。進行方向における訓練者Ｕの位置を把握するために、さらに、赤外線センサ、フォトカップラ、圧力センサ、カメラで撮影した画像の処理等のうちの少なくとも１つを併せて用いるようにしてもよい。このようにすることで、進行方向における訓練者Ｕの位置の検出精度をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１，５０１  歩行訓練システム
２  歩行補助装置
３  訓練装置
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
２６，２７  モータユニット
３１  トレッドミル
３２  フレーム本体
３３  第１引張部
３４  第２引張部
３５  制御装置
３６  第１ワイヤケーブル
３７  第２ワイヤケーブル
４１  第１ワイヤケーブル長検出部
４２  第２ワイヤケーブル長検出部
２１１  第１フレーム
２１２  上腿装具
２３１  第２フレーム
３１１  ベルトコンベア
３２１  柱フレーム
３２２  前後フレーム
３２３  前方左右フレーム
３２４  後方左右フレーム
５０６  スピーカ
Ｕ  訓練者
【図１】
2018130234.tif 000010
【図２】
2018130234.tif 000011
【図３】
2018130234.tif 000012
【図４】
2018130234.tif 000013
【図５】
2018130234.tif 000014
【図６】
2018130234.tif 000015
【図７】
2018130234.tif 000016
【図８】
2018130234.tif 000017
【図９】
2018130234.tif 000018
【図１０】
2018130234.tif 000019
【図１１】
2018130234.tif 000020
【図１２】
2018130234.tif 000021
【図１３】
2018130234.tif 000022
【図１４】
2018130234.tif 000023
【図１５】
2018130234.tif 000024
【図１６】
2018130234.tif 000025