(57)【要約】【課題】歩行補助を開始させるスイッチ操作の負荷を軽減する歩行補助装置を提供する。【解決手段】歩行補助装置は、大腿リンク２０、下腿リンク５０、モータ４２、荷重センサ９６、及び、コントローラ１２を備える。大腿リンク２０はユーザの大腿に装着され、下腿リンク５０はユーザの下腿に装着される。下腿リンク５０は、大腿リンク２０に揺動可能に連結されている。モータ４２は、下腿リンク５０を揺動させる。荷重センサ９６は、歩行補助装置を装着している側の足底に加わる荷重を検知する。コントローラ１２は、歩行時の離地から着地までの１ステップに相当する目標値パターンに沿ってモータ４２を制御する。コントローラ１２は、荷重センサ９６が検知する荷重が既定の第１閾値を越えた後に既定の第２閾値を下回ったことをトリガとしてモータ制御を開始する。ユーザは、手を使わず、体重の移動によって歩行補助装置へ補助の開始を指示することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの大腿に装着される大腿リンクと、
大腿リンクに揺動可能に連結されており、ユーザの下腿に装着される下腿リンクと、
下腿リンクを揺動させるアクチュエータと、
歩行時の離地から着地までの１ステップに相当する予め与えられた目標値パターンに追従するようにアクチュエータを制御するコントローラと、
歩行補助装置を装着している側の足底に加わる荷重を検知する荷重センサと、
を備えており、
コントローラは、荷重センサが検知する荷重が既定の第１閾値を越えた後に既定の第２閾値を下回ったことをトリガとして１ステップ分のアクチュエータ制御を開始することを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
トリガを検知する回数に制限が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項３】
１ステップ分のアクチュエータ制御を開始させる他のスイッチを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの歩行動作を補助する装着型の歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アクチュエータによって積極的にユーザの脚の動きを誘導する歩行補助装置が提案されている。そのような歩行補助装置は、ユーザの大腿に装着される大腿リンクと下腿に装着される下腿リンクが揺動可能に連結されており、アクチュエータが下腿リンクを揺動させる。アクチュエータの制御にはトルク制御と角度制御がある。前者は、アクチュエータの出力トルクが予め定められた目標トルクパターンに一致するようにアクチュエータを制御するものであり、後者は、下腿リンクの揺動角が予め定められた目標揺動角パターンに追従するようにアクチュエータを制御するものである。以下、本明細書では、目標トルクパターンと目標揺動角パターンを目標値パターンと総称する。即ち、下腿リンクを揺動させるアクチュエータを備えた歩行補助装置は、予め与えられた目標値パターンに追従するようにアクチュエータを制御することによって、ユーザの脚の動きを誘導する。トルク制御の歩行補助装置の一例が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０１１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような歩行補助装置は、膝関節を自由に動かすことができない非健常者の歩行訓練に用いられることが期待されている。歩行補助装置を装着するユーザにとって、アクチュエータ制御の開始と停止を指示するためのスイッチ操作はわずらわしいものである。本明細書は、ユーザのスイッチ操作の負荷を軽減する歩行補助装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
歩行のとき、ユーザは立脚によって体重を支えながら、遊脚を振り出す。当然のことながら、離床させようとする脚においては足底に加わる荷重が抜ける。発明者らはこの事実に着目し、足底に加わる荷重変化をアクチュエータ制御のトリガとして利用するという発想を得た。さらに歩行訓練を行う場合、ユーザ（非健常者）は、一歩一歩ゆっくりと歩みを進める。特に重度の非健常者の場合、一歩毎にしばし休憩しながら歩みを進める。発明者らは、この事実から、歩行補助装置は、脚の離地から着地までの１ステップに相当する補助を行ったら一旦停止するのがよいという知見を得た。
【０００６】
本明細書が開示する新たな技術は、上記の知見に基づいて創作された。本明細書が開示する一実施形態の歩行補助装置は、大腿リンク、下腿リンク、アクチュエータ、荷重センサ、及び、コントローラを備える。大腿リンクは、ユーザの大腿に装着される。下腿リンクは、ユーザの下腿に装着される。下腿リンクは、大腿リンクに揺動可能に連結されている。アクチュエータは、下腿リンクを揺動させる。荷重センサは、歩行補助装置を装着している側の足底に加わる荷重を検知する。コントローラは、歩行時の離地から着地までの１ステップに相当する予め与えられた目標値パターンに追従するようにアクチュエータを制御する。前述したように、目標値パターンは、アクチュエータが出力すべき目標トルクの経時的変化として表されてよいし、下腿リンクが実現すべき目標揺動角の経時的変化として表されても良い。コントローラは、荷重センサが検知する荷重が既定の第１閾値を越えた後に既定の第２閾値を下回ったことをトリガとして１ステップ分のアクチュエータ制御を開始することを特徴とする。この歩行補助装置を装着したユーザは、体重を患脚（歩行補助装置を装着した脚）側に移動したのち健脚（歩行補助装置を装着していない脚）側へ移動させることによって、歩行補助装置にアクチュエータ制御開始を指示することができる。ユーザは手を使わずに歩行補助装置へ補助の開始を指示することができる。さらに、この歩行補助装置を用いると、患脚への荷重が抜けるとともに患脚の補助が開始される。この歩行補助装置は、体重の移動と遊脚動作の開始の時間的関係が歩行動作のそれに合致している。従って、上記の歩行補助装置によれば、ユーザは、アクチュエータ制御開始の指示から実際に補助が開始されるまでの一連の動きをスムーズに行うことができる。
【０００７】
上記の歩行補助装置は、荷重変化をトリガとして検知すると離地から着地まで１ステップ分患脚を補助して停止する。上記の歩行補助装置では、トリガを検知する回数に制限が設けられていると好適である。制限回数は例えば１回であってもよい。制限回数以降は、患脚側の荷重を変化させても歩行補助装置が動き始めることはない。なんら付加的な操作を行うことなく、予め定められた回数（歩数）だけ訓練を行ったのちに歩行補助装置を停止状態（スタンバイ状態）とすることができる。
【０００８】
上記の歩行補助装置は、患脚への荷重変化をトリガとするスイッチに加えて、１ステップ分のアクチュエータ制御を開始させる他のスイッチを備えることも好適である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】歩行補助装置の模式的斜視図を示す。
【図２】目標軌道の一例を示す図である。
【図３】図２で用いられるパラメータを説明する図である。
【図４】コントローラの制御フローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、実施例の歩行補助装置１０の外観図である。図１に示すように、歩行補助装置１０は、ユーザ１００の歩行を補助する装置であって、ユーザ１００に装着可能な装置である。この歩行補助装置１０は、例えば、一方の脚の膝関節が不自由となり、自力歩行が困難となったユーザ１００のリハビリテーションに用いられる。歩行補助装置１０を用いることで、ユーザ１００の機能回復を促進できるとともに、ユーザ１００を介助する介助者の労力を低減することも可能となる。
【００１１】
図１に示すとおり、本実施例では、歩行補助装置１０は左脚に装着される。本実施例では、ユーザ１００は、右脚は自由に動かすことができるが、左脚の膝関節を自由に動かすことができないとする。即ち、ユーザ１００は、右脚は健脚であるが左脚は患脚である。この歩行補助装置１０は、健脚にはセンサを取り付けることなく、患脚に装着する装置が備えるセンサの出力に基づいて歩行動作補助のための制御を実行することができる。
【００１２】
本実施例の説明で用いる座標系について説明する。歩行補助装置１０を装着したユーザ１００の前後方向にＸ軸を定め、ユーザ１００の左右方向にＹ軸を定め、ユーザ１００の上下方向にＺ軸を定める。なお、Ｘ軸の正方向はユーザ１００の前方とし、Ｙ軸の正方向はユーザ１００の左方とし、Ｚ軸の正方向はユーザ１００の上方とする。なお、ロボット工学の分野では、ロボット（本実施例では人体）に固定された座標系における上記Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、夫々、ロール軸、ピッチ軸、及び、ヨー軸と呼ばれる。
【００１３】
図１に示すように、歩行補助装置１０は、コントローラ１２と、大腿リンク２０と、下腿リンク５０と、足リンク９０を備えている。コントローラ１２は、モータ４２（後述）を制御するためのＣＰＵとともにバッテリを内蔵している。コントローラ１２は、歩行補助装置１０の各部へ電力を供給するとともに、歩行補助装置１０の各部の動作を制御する。コントローラ１２は、例えば、ユーザ１００の体幹（腰）に取り付けられる。コントローラ１２は、ユーザ１００の体幹に固定するための装着ベルト１４が設けられている。なお、コントローラ１２を装着する位置は特に限定されず、例えばユーザ１００の背に装着する構造としてもよい。
【００１４】
コントローラ１２には、様々な指令を入力するためのスイッチ１８が設けられている。例えばスイッチ１８ａは、１ステップ分の歩行補助を開始させるためのスイッチである。スイッチ１８ｂは、後述するトリガの検知回数を指定するスイッチである。「１ステップ分の歩行動作」についても後述する。
【００１５】
大腿リンク２０と下腿リンク５０と足リンク９０は、補助を必要とするユーザ１００の患脚１１０（ここでは左脚）に装着される。詳しくは、大腿リンク２０が大腿１１２に装着され、下腿リンク５０が下腿１１６に装着され、足リンク９０が足１１８に装着される。なお、本明細書では、単に患脚１１０と表現した場合、大腿１１２、膝１１４、下腿１１６のみでなく、足１１８（足首よりも先の部分）も含むものとする。
【００１６】
大腿リンク２０と下腿リンク５０は、一対の膝関節機構４０を介して接続されている。一対の膝関節機構４０の夫々は、ピッチ軸（Ｙ軸）の一軸回りの回転関節であり、大腿リンク２０のフレーム２８と、下腿リンク５０のフレーム５８を、揺動可能に接続している。大腿リンク２０のフレーム２８の固定位置、及び、下腿リンク５０のフレーム５８の固定位置は、ユーザ１００の体型に応じて調整可能となっている。
【００１７】
患脚１１０の外側に位置する膝関節機構４０は、モータ４２、減速機、角度センサを内蔵しており、大腿リンク２０に対して下腿リンク５０を相対的に揺動させる駆動ユニットに相当する。膝関節機構４０は、電気ケーブル１６を介してコントローラ１２に接続されており、コントローラ１２から供給される電力によって動作するとともに、その動作はコントローラ１２によって制御される。下腿リンク５０の制御については後述する。
【００１８】
下腿リンク５０と足リンク９０は、一対の足首関節機構７０を介して接続されている。一対の足首関節機構７０の夫々はピッチ軸一軸回りの関節機構であり、下腿リンク５０のフレーム５８と、足リンク９０のフレーム９８を揺動可能に接続している。足首関節機構７０への足リンク９０の固定位置は、ユーザ１００の体型に応じて調整可能となっている。
【００１９】
以上、歩行補助装置１０の全体構造を説明した。次に、歩行補助装置１０の各リンク２０、５０、９０について、詳細に説明する。大腿リンク２０は、大腿支持プレート２２と大腿パッド２４と大腿ベルト２６とフレーム２８を有している。大腿支持プレート２２は、一対のフレーム２８に固定されている。大腿支持プレート２２は、ユーザ１００の大腿１１２の前方に配置される。大腿支持プレート２２は、一例ではあるが、繊維強化樹脂で形成されており、比較的に高い剛性を有している。なお、大腿支持プレート２２は、例えば金属材料で形成することもでき、ユーザを支持するのに必要な強度を満足する限りにおいて、その材料は特に限定されない。
【００２０】
大腿パッド２４は、大腿支持プレート２２の内側面（大腿１１２に対向する面）に設けられている。大腿パッド２４は、柔軟な材料を用いて形成されており、接触する大腿１１２の大きさや形状に応じて変形することができる。大腿ベルト２６は、大腿支持プレート２２に固定されているとともに、ユーザ１００の大腿１１２の後方に配置される。大腿ベルト２６は、大腿１１２の後面に当接するように、その長さを調整することができる。さらに、大腿ベルト２６は、大腿支持プレート２２に固定されたラチェット式の結合具（不図示）によって、強固に締め付けることができる。また、大腿リンク２０を大腿１１２に対して着脱する際には、結合具における結合を解除して大腿１１２の後方から移動させることができる。
【００２１】
上記の構成により、大腿リンク２０では、大腿支持プレート２２と大腿ベルト２６によって、ユーザ１００の大腿１１２が前後方向（Ｘ軸方向）から挟持される。それにより、大腿リンク２０は、装着された大腿１１２を前後方向から拘束し、前後方向へは大腿１１２の相対移動を実質的に禁止する。
【００２２】
次に、下腿リンク５０について説明する。図１に示すように、下腿リンク５０は、下腿支持プレート５２と下腿パッド５４とフレーム５８を有している。下腿支持プレート５２は、一対のフレーム５８に固定されている。下腿支持プレート５２は、ユーザ１００の下腿１１６の前方（膝の下）に配置される。下腿支持プレート５２は、一例ではあるが、繊維強化樹脂で形成されており、比較的に高い剛性を有している。なお、下腿支持プレート５２は、大腿支持プレート２２と同様に、必要な剛性を有する他の材料で形成されていてもよい。
【００２３】
下腿パッド５４は、下腿支持プレート５２の内面（下腿１１６に対向する面）に設けられている。下腿パッド５４は、柔軟な材料を用いて形成されており、変形しながら下腿１１６に前方から接触する。ここで、下腿パッド５４は、一体のパッドに限られず、下腿１１６に前方から接触するパッドと、下腿１１６に左方向から接触するパッドと、下腿１１６に右方向から接触するパッドの組み合わせであってもよい。
【００２４】
上記の構成により、下腿リンク５０では、下腿支持プレート５２に設けられた下腿パッド５４によって、ユーザ１００の下腿１１６が前向（Ｘ軸の正方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）から支持される。即ち、下腿リンク５０は、装着された下腿１１６を前方及び左右方向から拘束し、それらの方向へは下腿１１６の相対移動を実質的に禁止する。その一方において、下腿リンク５０は、下腿１１６に対して後方（Ｘ軸の負方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）からは接触せず、大腿１１２が後方及び上下方向に相対移動することを許容する。即ち、下腿リンク５０は、装着された下腿１１６に対して、前方及び左右方向には実質的に自由度を与えない一方で、後方及び上下方向には有意な自由度を与える構造となっている。
【００２５】
次に、足リンク９０について説明する。図１に示すように、足リンク９０は、足支持プレート９２と靴９４を有している。足支持プレート９２は、一対のフレーム９８に固定されている。足支持プレート９２は、ユーザ１００の足１１８の下方（足底）に配置される。足支持プレート９２は、一例ではあるが、繊維強化樹脂で形成されており、比較的に高い剛性を有している。なお、足支持プレート９２は、大腿支持プレート２２及び下腿支持プレート５２と同様に、必要な剛性を有する他の材料で形成してもよい。
【００２６】
靴９４は、足支持プレート９２の上面（足１１８に対向する面）に設けられている。靴９４は、一般的な靴と同じ形態のものである。靴９４は、ユーザ１００の足１１８のサイズや形状に応じて変更できるように、足支持プレート９２に対して着脱可能に固定されている。靴９４は、例えば面ファスナによって足支持プレート９２に固定される。足支持プレート９２には、患脚の足底に加わる荷重を検知する荷重センサ９６が埋め込まれている。荷重センサ９６が計測する荷重データは、コントローラ１２へ送られる。
【００２７】
上記の構成により、足リンク９０では、靴９４によって、ユーザ１００の足１１８が前後方向（Ｘ軸方向）、左右方向（Ｙ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）から取り囲まれる。それにより、足リンク９０は、装着された足１１８を前後方向、左右方向、上下方向の各方向から拘束し、足１１８の相対移動を実質的に禁止する。
【００２８】
以上のように、本実施例の歩行補助装置１０では、全てのリンク２０、５０、９０が、対応する各部位１１２、１１６、１１８へ完全には固定されない。具体的には、大腿リンク２０では左右方向及び上下方向へ大腿１１２の相対移動が許容されており、下腿リンク５０では後方及び上下方向へ下腿１１６の相対移動が許容されている。その一方において、足リンク９０では、前後方向、左右方向、及び上下方向のいずれの方向にも、足１１８の相対移動が禁止されている。このような拘束方向の組み合わせ（逆に言えば、自由度を与える方向の組み合せ）によると、歩行するユーザ１００へ補助力を加えるべき方向では、各々のリンク２０、５０、９０がユーザ１００の各部位１１２、１１６、１１８をしっかりと拘束され、ユーザ１００の歩行を正しくサポートすることができる。一方、その他の方向については、各々のリンク２０、５０、９０とユーザ１００の各部位１１２、１１６、１１８との間に自由度が与えられているので、歩行時にユーザ１００が受ける違和感や痛みを有意に低減することができる。
【００２９】
以上の構成により、歩行補助装置１０は、主にユーザ１００の患脚１１０に取り付けられ（コントローラ１２は除く）、患脚１１０の動きを調節することによって、ユーザ１００の歩行を補助することができる。次に、一般的な歩行パターンを説明するとともに、歩行補助装置１０の制御について説明する。
【００３０】
図２に、歩行中の左脚の動きを模式的に示す。符号Ａｋが示すグラフは、左脚下腿の揺動角Ａｋの時間変化を示している。揺動角Ａｋは、左膝の関節角に相当する。なお、図２のグラフは、揺動角Ａｋの時間的変化の概略（傾向）を表しているのであって揺動角を精密に表してはいないことに留意されたい。
【００３１】
図３は、揺動角Ａｋの定義を説明する図である。実線が左脚を表しており、破線が右脚を表している。股関節より上の実線は体幹を表している。図２でも同様である。直線Ｌ１は、股関節と膝関節を結ぶ直線を示している。直線Ｌ１は大腿の長手方向に沿った直線に相当する。揺動角Ａｋは、直線Ｌ１から下腿へ向かう角度として表される。膝が伸びきったときが揺動角Ａｋ＝０に相当する。膝が直角に曲がったときが揺動角Ａｋ＝＋９０度に相当する。
【００３２】
図２に戻って歩行時の脚の動きの説明を続ける。タイミングＴａは、左脚が着地するタイミングを示している。タイミングＴｄは左脚が離地するタイミングを示している。なお、後述するように、タイミングＴｃは、つま先が接地したまま踵が浮き出すタイミングを示している。タイミングＴｃからＴｄの間は、足先は接地しているが踵は浮いている期間であり、実質的に左脚に荷重が加わっていないので、本明細書ではこの期間も遊脚期間に含むとする。即ち、本明細書では、タイミングＴａからＴｃまでを立脚期間と定義し、タイミングＴｃ以降を遊脚期間と定義する。タイミングＴｂは、左脚の立脚期間中で最も揺動角Ａｋが大きくなるタイミングである。タイミングＴｃは、左脚の踵が浮き始めるとともに下腿が後方に揺動し始めるタイミングに相当する。タイミングＴｆは左脚が再び着地するタイミングを示している。タイミングＴｅは、遊脚期間において揺動角Ａｋが最大となるタイミングを示す。それぞれのタイミングにおける脚の形態を図１の（ａ）から（ｆ）に示す。（ａ）と（ｆ）が示すように、着地タイミングＴａ、Ｔｆでは、左脚の膝は伸びきっており、揺動角Ａｋ＝ゼロである。図２の（ｃ）は、タイミングＴｃにおける脚の形態を示す。（ｃ）において実線（左脚）が示すように、このタイミングＴｃにおいて、足先が接地したまま下腿が後方に揺動し始める。即ち、タイミングＴｃで揺動角Ａｋは減少から増加に転じる。また、タイミングＴｃは、左脚が最も後方に位置するタイミングに相当し、このタイミング以降、左脚は前方へ振り出される。
【００３３】
（ｄ）は、タイミングＴｄにおける脚の形態を示す。タイミングＴｃからＴｄまでの期間は、足先は接地しているが踵が浮き上がるとともに左脚全体が前方へ揺動する期間であり、プレスイング期と呼ばれている。プレスイング期では、実質的に左脚に荷重が加わっていない。また、プレスイング期の開始（タイミングＴｃ）からタイミングＴｄで足先が離地し、タイミングＴｆにて再び足が接地するまで左脚が滑らかにスイングする。そのため、本明細書ではプレスイング期を遊脚期間に含める。従って、本明細書では、便宜上、足の踵が浮き上がるタイミングＴｃを「左脚が離地するタイミング」と定義する。すなわち、タイミングＴｃからＴｆまでが遊脚期間に相当する。
【００３４】
タイミングＴｅは、遊脚期間において揺動角Ａｋが最大となるタイミングを示す。Ｔｂは立脚期間において揺動角Ａｋが最大となるタイミングを示しており、（ｅ）に示す脚の態様と（ｂ）に示す脚の態様は、左右の脚が入れ替わっていることを除き、同じである。
【００３５】
図２に示す揺動角Ａｋのグラフに沿って下腿が動くとき、円滑な歩行動作が実現される。歩行補助装置１０は、タイミングＴｃからＴｆまでの揺動角Ａｋの軌道を目標揺動角パターン（目標値パターン）として記憶している。この目標揺動角パターンは、１歩（１ステップ）分の遊脚の下腿の動きに相当する。ユーザがスイッチ１８ａを操作すると、コントローラ１２は、下腿リンク５０の揺動角が目標揺動角パターンに追従するようにモータ４２を制御する。即ち、歩行補助装置１０は、下腿リンク５０を一旦後方へ揺動させ（タイミングＴｃからＴｅ）、次いで前方へ揺動させる（タイミングＴｅからＴｆ）。この間、ユーザは左脚の股関節を動かして左脚全体を後方から前方へ振り出すと、左脚全体の動きが滑らかな遊脚動作となる。歩行補助装置１０は、１ステップ分だけ遊脚の下腿の動きを補助し、揺動角ゼロ、即ち、下腿リンク５０が大腿リンク２０と一直線となった状態で停止する。
【００３６】
コントローラ１２は、スイッチ１８ａの操作の他、荷重センサ９６が検知する荷重Ｗｓの変化をトリガとしても、１ステップ分のモータ制御を開始する。荷重変化をトリガとするコントローラ１２の制御の流れを説明する。図４は、コントローラ１２が実行する制御のフローチャートを示す。この制御が開始されるとコントローラ１２はまず、トリガ検知の回数を制限する変数Ｎｒｐに所定の値Ｎｐｒｅｓｅｔを設定する（Ｓ２）。Ｎｐｒｅｓｅｔは、スイッチ１８ｂによって、例えば１から１００までユーザが適宜に選定することができる。次にコントローラ１２は、荷重センサ９６が検知する荷重Ｗｓが、予め定められた第１閾値Ｗ＿ｔｈ１を越えたか否かをモニタする（Ｓ４）。荷重Ｗｓが第１閾値Ｗ＿ｔｈ１を越えたことが検知されると（Ｓ４：ＹＥＳ）、コントローラ１２はタイマをスタートさせ（Ｓ６）、次いで荷重センサ９６が検知する荷重Ｗｓが予め定められた第２閾値Ｗ＿ｔｈ２を下回ったか否かをモニタする（Ｓ８）。コントローラ１２は、タイマスタートからの経過時間Ｔｓが予め定められた時間閾値Ｔｓ＿ｔｈを越えるまでは、荷重センサ９６の出力（荷重Ｗｓ）をモニタする（Ｓ１６：ＮＯ）。時間閾値Ｔｓ＿ｔｈを越えると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、コントローラ１２はタイマをリセットし（Ｓ１８）、再びステップＳ４の荷重モニタリングに戻る。
【００３７】
コントローラ１２は、経過時間Ｔｓが時間閾値Ｔｓ＿ｔｈを越えないうちに荷重Ｗｓが第２閾値Ｗ＿ｔｈ２を下回ったことを検知すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、下腿リンク５０の揺動角が１ステップ分の目標軌道に追従するようにモータ４２を駆動する（Ｓ１０）。１ステップ分の制御が終了するとコントローラ１２は、パラメータＮｒｐを１だけ減じて再びステップＳ４の荷重モニタリングに戻る（Ｓ１４：ＮＯ）。コントローラ１２は、パラメータＮｒｐで規定された回数、荷重変化によるトリガ検知を繰り返す（Ｓ１４）。
【００３８】
図４の処理の利点を説明する。図４の処理によれば、ユーザは煩わしいスイッチ操作なしに歩行補助装置１０に歩行補助を指示することができる。図４の処理の利点はそれだけではない。ユーザは、歩行補助装置１０を装着した患脚（左脚）側に体重を移動し、次いで健脚（右脚）側に体重を移動する。そうすると、患脚側の足に加わる荷重は、第１閾値Ｗ＿ｔｈ１を越え、その後第２閾値Ｗ＿ｔｈ２を下回るように変化する。歩行補助装置１０は、このときの荷重変化をトリガとして１ステップ分のモータ制御（即ち、１ステップ分の遊脚動作の補助）を開始する。ユーザは健脚を患脚よりもやや前へ位置させておく。そうすると、図２の（ｃ）の姿勢から、装置による遊脚動作補助が開始される。歩行補助装置１０は、図２の（ｃ）から（ｆ）まで（即ち目標揺動角パターンに沿って）患脚の下腿が動くように補助する。ユーザは、歩行補助装置１０の補助開始とともに、患脚の股関節を動かし、患脚全体を前方へ揺動させる。その結果、患脚全体がスムーズに遊脚動作を行える。
【００３９】
トリガをかけたいとき、ユーザは患脚から健脚へ体重を移動すればよい。この体重移動は、患脚が立脚から遊脚に遷移するときの体幹の動きに合致している。即ち、歩行補助装置１０のトリガ方式は、患脚が遊脚となる前の歩行動作の体幹の動きに合致している。従って、歩行補助装置１０を装着したユーザは、モータ制御開始の指示から実際に補助が開始されるまでの一連の動きをスムーズに行うことができる。
【００４０】
実施例についての留意点を述べる。第１閾値Ｗ＿ｔｈ１は、第２閾値Ｗ＿ｔｈ２よりも大きい値に設定されている。これは、いわゆるハンチングを防止するためである。また、夫々の閾値Ｗ＿ｔｈ１、Ｗ＿ｔｈ２、及び、Ｔｓ＿ｔｈは、ユーザが調整可能である。また、上記実施例では、コントローラ１２は、下腿リンク５０が目標揺動角に追従するようにモータを制御する。即ち、コントローラ１２はモータを角度制御する。コントローラ１２は、角度制御に代えてトルク制御を採用してもよい。その場合、コントローラ１２は、図２に示したタイミングＴｃからＴｆまでの目標揺動角パターンに対応する目標トルクパターンを記憶しており、下腿リンク５０が出力するトルク（膝関節機構４０が出力するトルク）が目標トルクパターンに一致するようにモータ４２を制御する。
【００４１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０：歩行補助装置
１２：コントローラ
１８：スイッチ
２０：大腿リンク
２２：大腿支持プレート
２４：大腿パッド
２６：大腿ベルト
２８：フレーム
４０：膝関節機構
４２：モータ
５０：下腿リンク
５２：下腿支持プレート
５４：下腿パッド
５８：フレーム
７０：足首関節機構
９０：足リンク
９２：足支持プレート
９４：靴
９６：荷重センサ
９８：フレーム
１００：ユーザ
【図１】
2011218026.tif 000003
【図２】
2011218026.tif 000004
【図３】
2011218026.tif 000005
【図４】
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