(57)【要約】【課題】  使用者が直観的に歩行補助装置の性能を調節できるように設けられた入力部を含む歩行補助装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】  歩行補助装置は、歩行補助装置の性能と関連する可変特性を調節するように設けられた入力部と、入力部を介した可変特性の調節に対応して、可変特性の調節に関連する可変パラメーターを調節するプロセッサと、前記可変特性が変化するように、前記可変パラメーターの調節に対応して変化したアシストパワー（ａｓｓｉｓｔ  ｐｏｗｅｒ）を出力するアクチュエータとを含む。【選択図】      図６
2015126881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行補助装置の可変特性を調節するように設けられた入力部と、
前記入力部を介した可変特性の調節に対応して、前記可変特性の調節に関連する可変パラメーターを調節するプロセッサと、
前記可変特性が変化するように、前記可変パラメーターの調節に対応して変化したアシストパワー（ａｓｓｉｓｔ  ｐｏｗｅｒ）を出力するアクチュエータと、を含む、歩行補助装置。
【請求項２】
前記可変特性は、前記アシストパワーの大きさ、前記歩行補助装置の反応速度及び前記歩行補助装置のモーションの滑らかさのうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項３】
前記可変パラメーターは、関節の回転によって変化する質量、コリオリ力及び重力を反映するパラメーターのうち少なくとも一つを含む、請求項１または２に記載の歩行補助装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記可変特性の調節に対応して、前記可変特性の調節に関連する負荷トルク（ｌｏａｄ  ｔｏｒｑｕｅ）の時間応答特性を調節する、請求項１乃至３いずれか一項に記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記時間応答特性は、オーバーシュート、上昇時間（ｒｉｓｅ  ｔｉｍｅ）及びセトリング時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）のうち少なくとも一つを含む、請求項４に記載の歩行補助装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記可変特性のうちアシストパワーの大きさの調節に対応して、前記時間応答特性のうちオーバーシュートを調節する、請求項４または５に記載の歩行補助装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記可変特性のうち歩行補助装置の反応速度の調節に対応して、前記時間応答特性のうち上昇時間を調節する、請求項４乃至６いずれか一項に記載の歩行補助装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記可変特性のうち歩行補助装置のモーションの滑らかさの調節に対応して、前記時間応答特性のうちセトリング時間を調節する、請求項４乃至７いずれか一項に記載の歩行補助装置。
【請求項９】
前記プロセッサは、前記可変特性のうちアシストパワーの大きさの調節に対応して、前記可変パラメーターのうち、関節の回転によって変化するコリオリ力を反映するパラメーターを調節する、請求項１乃至３いずれか一項に記載の歩行補助装置。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記可変特性のうち歩行補助装置の反応速度の調節に対応して、前記可変パラメーターのうち、関節の回転によって変化する質量または重力を反映するパラメーターを調節する、請求項１乃至３いずれか一項に記載の歩行補助装置。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記可変特性のうち歩行補助装置のモーションの滑らかさの調節に対応して、前記可変パラメーターのうち、関節の回転によって変化する質量または重力を反映するパラメーターを調節する、請求項１乃至３いずれか一項に記載の歩行補助装置。
【請求項１２】
前記入力部は、予め定められたセッティングによって前記可変特性を自動で調節するための自動ボタンを含み、
前記自動ボタンを介して命令が入力されると、前記プロセッサは、前記可変特性に含まれるアシストパワーの大きさ、歩行補助装置の反応速度及び歩行補助装置のモーションの滑らかさのうち少なくとも一つに関連する可変パラメーターを、予め定められたセッティングによって調節する、請求項１または２に記載の歩行補助装置。
【請求項１３】
入力部で、可変特性の調節命令を受信するステップと、
プロセッサで、前記可変特性の調節命令に対応して、前記可変特性の調節に関連する可変パラメーターを調節するステップと、
アクチュエータで、前記可変パラメーターの調節に対応して変化したアシストパワーを出力するステップと、を含む、歩行補助装置の制御方法。
【請求項１４】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性のうちアシストパワーの大きさの調節命令に対応して、前記可変パラメーターのうち、関節の回転によって変化するコリオリ力を反映するパラメーターを調節するステップを含む、請求項１３に記載の歩行補助装置の制御方法。
【請求項１５】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性のうち歩行補助装置の反応速度の調節命令に対応して、前記可変パラメーターのうち、関節の回転によって変化する質量または重力を反映するパラメーターを調節するステップを含む、請求項１３または１４に記載の歩行補助装置の制御方法。
【請求項１６】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性のうち歩行補助装置のモーションの滑らかさの調節命令に対応して、前記可変パラメーターのうち、関節の回転によって変化する質量または重力を反映するパラメーターを調節するステップを含む、請求項１３乃至１５いずれか一項に記載の歩行補助装置の制御方法。
【請求項１７】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性の調節命令に対応して、前記可変特性の調節に関連する負荷トルクの時間応答特性を調節するステップを含む、請求項１３に記載の歩行補助装置の制御方法。
【請求項１８】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性のうちアシストパワーの大きさの調節命令に対応して、前記時間応答特性のうちオーバーシュートを調節するステップを含む、請求項１７に記載の歩行補助装置の制御方法。
【請求項１９】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性のうち歩行補助装置の反応速度の調節命令に対応して、前記時間応答特性のうち上昇時間を調節するステップを含む、請求項１７または１８に記載の歩行補助装置の制御方法。
【請求項２０】
前記可変パラメーターを調節するステップは、
前記プロセッサで、前記可変特性のうち歩行補助装置のモーションの滑らかさの調節命令に対応して、前記時間応答特性のうちセトリング時間を調節するステップを含む、請求項１７乃至１９いずれか一項に記載の歩行補助装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
歩行補助装置及び歩行補助装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行補助装置は、歩行が不自由な使用者を補助して、使用者が容易に歩行を行うことができるようにする器具である。人間は、遺伝的欠陥のような先天的な理由、または年齢、疾病や事故などのような後天的な理由で歩行が不自由になることがあるが、歩行補助装置は、このような歩行の不自由さを解消するために開発された。
【０００３】
歩行補助装置としては、少なくとも一つの車輪及び支持台が設置された歩行補助車や、歩行時に必要な力を人体の筋肉に印加して使用者の歩行を補助する歩行補助ロボットなどがある。
【０００４】
歩行補助ロボットは、人体の臀部、大腿部や脛部などに固定され、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）及び様々な各種機械的手段によって回転力のように筋肉及び関節の運動を補助する力を印加して、筋肉及び関節の運動を補助する。歩行補助ロボットのアシストによって使用者はより容易に歩行することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開示された一実施例は、使用者が直観的に歩行補助装置の性能を調節できるように設けられた入力部を含む歩行補助装置及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
歩行補助装置は、歩行補助装置の可変特性を調節するように設けられた入力部と；前記入力部を介した可変特性の調節に対応して、前記可変特性の調節に関連する可変パラメーターを調節するプロセッサと；前記可変特性が変化するように、前記可変パラメーターの調節に対応して変化したアシストパワー（ａｓｓｉｓｔ  ｐｏｗｅｒ）を出力するアクチュエータと；を含む。
【０００７】
歩行補助装置は、アシストパワーの大きさ、歩行補助装置の反応速度及び前記歩行補助装置のモーションの滑らかさのうち少なくとも一つを含む前記歩行補助装置の可変特性の調節のためのユーザインターフェースを備える入力部と；前記ユーザインターフェースを介した前記可変特性の調節に対応して前記可変特性が変化するように、変化したアシストパワーを出力するアクチュエータと；を含む。
【０００８】
歩行補助装置の制御方法は、入力部で、可変特性の調節命令を受信するステップと；プロセッサで、前記可変特性の調節命令に対応して、前記可変特性の調節に関連する可変パラメーターを調節するステップと；アクチュエータで、前記可変パラメーターの調節に対応して変化したアシストパワーを出力するステップと；を含む。
【発明の効果】
【０００９】
開示された実施例によれば、使用者は、歩行補助装置の性能を直観的に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】歩行補助装置の一実施例に係る正面図である。
【図２】歩行補助装置の一実施例に係る側面図である。
【図３】歩行補助装置の一実施例に係る構成図である。
【図４】歩行モデルの一実施例を説明するための図である。
【図５】歩行モデルの一実施例を説明するための図である。
【図６】歩行補助装置の入力部に可変特性を調節するために設けられたユーザインターフェースの実施例を概念的に示す図である。
【図７】歩行補助装置の入力部に可変特性を調節するために設けられたユーザインターフェースの実施例を概念的に示す図である。
【図８】一実施例に係る歩行補助装置の負荷トルクのステップ入力に対する時間応答を示す図である。
【図９】減衰比によってオーバーシュートが変化することを示す図である。
【図１０】固有振動数によって上昇時間及びセトリング時間が変化することを示す図である。
【図１１】一実施例に係る歩行補助装置の制御方法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】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して、歩行補助装置の一実施例について説明する。
【００１２】
図１は、歩行補助装置の一実施例に係る正面図で、図２は、歩行補助装置の一実施例に係る側面図である。図３は、歩行補助装置の一実施例に係る構成図で、図４及び図５は、歩行モデルの一実施例を説明するための図である。
【００１３】
図１乃至図３に示すように、歩行補助装置１は、使用者の脚または足に固定されて使用者の歩行を補助する歩行補助部２と、歩行補助部２を制御する本体部１０とを含むことができる。
【００１４】
開示された一実施例に係る歩行補助部２は、図１及び図２に示すように、第１構造部２０、第２構造部３０及び第３構造部４０のうち少なくとも一つを含むことができる。以下、より具体的な説明のために、歩行補助装置１が第１構造部２０乃至第３構造部４０を全て含む場合について説明する。
【００１５】
一実施例によれば、歩行補助部２は、第１構造部２０、第２構造部３０及び第３構造部４０を含むことができる。この場合、使用者の左脚及び右脚のいずれか一つに、第１構造部２０、第２構造部３０及び第３構造部４０のうち少なくとも一つを着用することができる。他の実施例によれば、図１に示すように、使用者の左脚及び右脚の両方に歩行補助部２を設置できるように、歩行補助部２は、一対の第１構造部２０，２０ａ、一対の第２構造部３０，３０ａ及び一対の第３構造部４０，４０ａを含むこともできる。歩行補助部２が一対の第１構造部２０、一対の第２構造部３０及び一対の第３構造部４０を含む場合、それぞれの構造部２０乃至４０の機能や動作は実質的に同一である。更に他の実施例によれば、歩行補助部２は、複数の構造部２０乃至４０のうち一部の構造部は一つのみを備え、他の構造部は対をなして備えることも可能である。例えば、歩行補助部２は、一対の第１構造部２０，２０ａ、一つの第２構造部３０及び第３構造部４０を含むことも可能である。
【００１６】
以下、第１構造部乃至第３構造部２０〜４０の一つについて説明するが、当該説明は一対の各構造部の残りにも同一に適用することができる。
【００１７】
第１構造部２０は、使用者の歩行時に、使用者の大腿部及び股関節の動きを補助することができる。第１構造部２０は、少なくとも一つの第１アクチュエータ２１、及び少なくとも一つの第１支持部２２を含むことができる。
【００１８】
第１アクチュエータ２１は、本体部１０のプロセッサ１７から伝達される制御命令に応じてトルク（ｔｏｒｑｕｅ）を発生させて第１支持部２２に印加することができる。第１支持部２２にトルクが印加されると、第１アクチュエータ２１は、少なくとも一つの方向に回転することもできる。第１アクチュエータ２１の回転範囲は、使用者の股関節の動作範囲以内とすることができる。
【００１９】
一実施例によれば、第１アクチュエータ２１は、本体部１０の電源１６などから供給される電気エネルギーによってトルクを発生させるモータを含むこともできる。モータは、エンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）を備えたモータであってもよい。他の実施例によれば、第１アクチュエータ２１は、本体部１０などから供給される電気エネルギーまたは流体の圧力、一例として、油圧や空気圧などの圧力によって動作してトルクを発生させる少なくとも一つのピストンやシリンダー装置を含むこともできる。実施例によって、第１アクチュエータ２１は、少なくとも一つのモータ、及び少なくとも一つのピストンやシリンダー装置を全て含むこともできる。
【００２０】
少なくとも一つの第１支持部２２は、第１アクチュエータ２１と連結されて、第１アクチュエータ２１で発生したトルクによって少なくとも一つの方向に回転することができる。第１支持部２２は様々な形態で具現することができる。例えば、第１支持部２２は、少なくとも一つの支持パネルとして具現されてよい。また、第１支持部２２は、複数の節部、及び複数の節部を連結するリンク（ｌｉｎｋ）によって具現してもよい。ここで、複数の節部は、支持台や支持パネルなどで具現することができる。第１支持部２２には少なくとも一つの第１固定部２３が設置されていてもよい。第１支持部２２は、第１固定部２３を用いて使用者の大腿部の内側または外側に固定することができる。
【００２１】
第１支持部２２は、第１固定部２３を通じて使用者の大腿部に、第１アクチュエータ２１で発生したトルクを印加することができる。具体的には、第１アクチュエータ２１の駆動によって第１支持部２２が回転すると、第１固定部２３によって第１支持部２２に固定された使用者の大腿部は、第１支持部２２と同一の方向に回転することができる。言い換えると、第１構造部２０は、大腿部を持ち上げたり、下ろしたりする使用者の動作を補助するように、トルクを使用者の大腿部や股関節などに印加することができる。これによって、使用者は、歩行中であるか、または脚を持ち上げる行動を取る場合、歩行補助装置１から提供されるアシストパワー（ａｓｓｉｓｔ  ｐｏｗｅｒ）による補助を受けるようになる。
【００２２】
第１固定部２３は、金属素材で形成されてもよく、またはゴムなどのような弾性材料で形成されてもよい。第１固定部２３は、図１に示すように、チェーン（ｃｈａｉｎ）の形態で具現してもよく、または弾性力を有するバンドとして具現してもよく、またはストラップ（ｓｔｒａｐ）として具現してもよい。その他に、第１支持部２２を大腿部などに固定させるために当業者が考慮できる様々な固定手段は、第１固定部２３の一例に含まれ得る。
【００２３】
第１構造部２０は、図３に示すように、少なくとも一つの第１感知部２５を含むことができる。少なくとも一つの第１感知部２５は、第１アクチュエータ２１、第１支持部２２及び使用者の股関節の動作のうち少なくとも一つの動作を感知することができる。第１感知部２５は、感知された動作に対応して電気的信号を生成することによって、歩行に関連する情報を獲得することができる。歩行に関連する情報は、関節角度、第１支持部２２の傾き、関節の角速度及び関節の加速度のうち少なくとも一つを含むことができる。第１感知部２５で獲得した所定の情報は、図３に示すように、プロセッサ１７に伝達することができる。
【００２４】
第１感知部２５は、例えば、関節角度センサ、傾きセンサ、加速度センサ及び慣性測定装置（ＩＭＵ、ｉｎｅｒｔｉａｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１感知部２５は、第１アクチュエータ２１及び第１支持部２２のうち少なくとも一つに設置することができる。実施例によって、第１アクチュエータ２１及び第１支持部２２の両方に第１感知部２５を設置してもよい。また、第１感知部２５のうち一部を第１アクチュエータ２１に設置し、他の一部は第１支持部２２に設置してもよい。例えば、関節角度センサは第１駆動部２１に設置し、傾きセンサや慣性測定装置は第１支持部２２に設置してもよい。
【００２５】
一実施例によれば、第１構造部２０は、図３に示すように、少なくとも一つの第１測定部２６を含むことができる。少なくとも一つの第１測定部２６は、第１アクチュエータ２１と連結されて、第１アクチュエータ２１の動作と関連する情報を獲得することができる。第１アクチュエータ２１の動作と関連する情報は、第１アクチュエータ２１の回転角度、角速度及び角加速度のうち少なくとも一つを含むことができる。第１アクチュエータ２１が、エンコーダを備えたモータである場合、第１測定部２６は、エンコーダ値を用いて関節角度、速度及び加速度を測定することができる。第１測定部２６で測定されたパラメーターは、図３に示すように、プロセッサ１７に伝達することができる。
【００２６】
第２構造部３０は、使用者の歩行時に、使用者の下腿部及び膝関節の動きを補助することができる。第２構造部３０は、図１乃至図３に示すように、第２アクチュエータ３１、第２支持部３２及び第２固定部３３を含むことができる。
【００２７】
第２アクチュエータ３１は、第１アクチュエータ２１と同様にトルクを発生させることができる。第２アクチュエータ３１もまた、モータ及びピストンやシリンダー装置のうち少なくとも一つを含むことができ、モータはエンコーダを含むことができる。
【００２８】
第２支持部３２は、第２アクチュエータ３１で発生したトルクによって回転することができる。第２支持部３２，３２ａの構成、構造及び素材などは、前述した第１支持部２２，２２ａと同一にすることができる。
【００２９】
第２構造部３０は、第２支持部３２を使用者の下腿部に固定させるための少なくとも一つの第２固定部３３，３４を含むこともできる。第２支持部３２は、第２固定部３３，３４によって使用者の下腿部の内側または外側に固定することができる。第２固定部３３，３４の構成、構造及び素材などは、上述した第１固定部２３と同一にすることができる。
【００３０】
第２支持部３２は、第２固定部３３を通じて使用者の下腿部や膝関節などに、第２アクチュエータ３１で発生したトルクを印加することができる。具体的には、第２アクチュエータ３１の駆動によって第２支持部３２が回転すると、第２固定部３３によって第２支持部３２に固定された使用者の下腿部や膝関節は、第２支持部３２と同一の方向に回転することができる。言い換えると、第２構造部３０は、下腿部を持ち上げたり、下ろしたりする使用者の動作を補助するように、トルクを使用者の下腿部や膝関節などに印加することができる。これによって、使用者は、歩行中であるか、または脚を持ち上げる行動を取る場合、歩行補助装置１から提供されるアシストパワー（ａｓｓｉｓｔ  ｐｏｗｅｒ）による補助を受けるようになる。
【００３１】
第２構造部３０は、図３に示すように、少なくとも一つの第２感知部３５を含むことができる。少なくとも一つの第２感知部３５は、第２アクチュエータ３１、第２支持部３３及び使用者の膝関節の動作のうち少なくとも一つの動作を感知して電気的信号に変換し、電気的信号を、図３に示すように、プロセッサ１７に伝達することができる。第２感知部３５は、関節角度センサ、傾きセンサ、加速度センサ及び慣性測定装置のうち少なくとも一つを含むことができる。第２感知部３５は、第２アクチュエータ３１及び第２支持部３２のうち少なくとも一つに設置することができる。第１感知部２５の場合と同様に、実施例によって、第２感知部３５のうち一部は第２アクチュエータ３１に設置し、他の一部は第２支持部３２に設置してもよい。
【００３２】
一実施例によれば、第２構造部３０は、図３に示すように、少なくとも一つの第２測定部３６を含むことができる。少なくとも一つの第２測定部３６は、第２アクチュエータ３１の動作と関連する情報を獲得することができる。第２アクチュエータ３１の動作と関連する情報は、第２アクチュエータ３１の回転角度、角速度及び角加速度のうち少なくとも一つを含むことができる。第２アクチュエータ３１が、エンコーダを備えたモータである場合、第２測定部３６は、エンコーダ値を用いて関節角度、速度及び加速度を測定することができる。第２測定部３６で測定されたパラメーターは、図３に示すように、プロセッサ１７に伝達することができる。
【００３３】
第３構造部４０は、使用者の歩行時に、使用者の足首の動作を補助することができる。第３構造部４０は、図１に示すように、第３アクチュエータ４１、足受け部４２及び第３固定部４３などを含むことができる。
【００３４】
第３アクチュエータ４１は、第１アクチュエータ２１と同様にトルクを発生させて、足首関節及び足首周辺の筋肉と関連する使用者の動作を補助することができる。第３アクチュエータ４１は、第１アクチュエータ２１及び第２アクチュエータ３１と同様に、モータ及びピストンやシリンダー装置のうち少なくとも一つを含むことができ、モータはエンコーダを含むことができる。
【００３５】
足受け部４２は、使用者の足裏を支持することができる。
【００３６】
第３固定部４３は、足受け部４２に乗せられた使用者の足と足受け部４２とを互いに固定させることができる。第３固定部４３の構成、構造及び素材などは、上述した第１固定部２３または第２固定部３３と同一にすることができる。
【００３７】
第３構造部４０は、図３に示すように、第３感知部４５を含むことができる。第３感知部４５は、第３アクチュエータ４１、第３固定部４３及び使用者の足首関節の動作のうち少なくとも一つの動作を感知することができる。第３感知部４５は、関節角度センサ、傾きセンサ、加速度センサ及び慣性測定装置のうち少なくとも一つを含むことができる。一方、第３感知部４５は圧力センサを含むこともできる。圧力センサは足受け部４２に設置することができる。圧力センサは、使用者の重さを感知して、使用者が歩行補助装置１を着用したか否か、または使用者が立ち上がったかどうかなどを感知することができる。また、圧力センサは、使用者が歩行する場合、使用者の足に伝達される地面反力（ＧＲＦ、ｇｒｏｕｎｄ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）を感知できる地面反力センサであってもよい。第３感知部４５の感知によって生成された信号は、図３に示すように、プロセッサ１７に伝達することができる。
【００３８】
また、第３構造部４０は、図３に示すように、少なくとも一つの第３測定部４６を含むことができる。少なくとも一つの第３測定部４６は、第３アクチュエータ４１の動作と関連する情報を測定し、測定した情報をプロセッサ１７に伝達することができる。仮に、第３アクチュエータ４１がエンコーダを備えたモータである場合、第３測定部４６は、エンコーダ値を用いて関節角度、速度及び加速度を測定することができる。
【００３９】
本体部１０は、歩行補助部２の動作を制御したり、または歩行に関連する情報を獲得したりすることができる。なお、本体部１０は、使用者の上体を支持して、使用者が安定的に歩行補助装置１を着用するように補助することもできる。
【００４０】
本体部１０は、図１及び図２に示すように、歩行補助装置１を制御するための各種部品を内蔵できるハウジング１０ａと、歩行補助装置の動作に関連する命令を入力できる入力部５０とを含むことができる。ハウジング１０ａは、本体感知部１５、電源１６、プロセッサ１７または各種半導体チップを設置できる印刷回路基板などを内蔵することができる。本体部１０のハウジング１０ａは、内蔵される各種部品を安全に保護すると共に、各種部品を安定的に固定させることができる。
【００４１】
本体部１０は、第１腰固定部１１及び第２腰固定部１２をさらに含むことができる。第１腰固定部１１及び第２腰固定部１２は、使用者の腰にハウジング１０ａを固定させることができる。第１腰固定部１１は、例えば、ハウジング１０ａに連結し、第２腰固定部１２は第１腰支持部１３に連結してもよい。第１腰固定部１１及び第２腰固定部１１は、金属素材で形成してもよく、またはゴムなどのような弾性材料で形成してもよい。第１腰固定部１１及び第２腰固定部１２は、チェーン、弾性力を有するバンド、または様々な種類のストラップであってもよく、その他にも、ハウジング１０ａなどを腰や臀部などに固定させることができるように当業者によって考慮される様々な固定手段を含むことができる。本体部１０は、使用者の腰を支持するための第１腰支持部１３をさらに含むことができる。第１腰支持部１３は、使用者の腰を支持するために、使用者の腰の形態に対応する形状にデザインされてもよい。第１腰支持部１３は、図１に示すように、第２腰支持部１４によってハウジング１０ａと連結することができる。
【００４２】
本体部１０は、図３に示すように、本体感知部１５、電源１６、プロセッサ１７及び入力部５０を含むことができる。
【００４３】
本体感知部１５は、使用者の動作などを感知して、動作と関連する各種情報を獲得することができる。例えば、本体感知部１５は、使用者の歩行速度などを感知することができる。本体感知部１５は、速度センサ、傾きセンサ、加速度センサ、慣性測定装置及び位置測定装置、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置のうち少なくとも一つを含むことができる。
【００４４】
電源１６は、ハウジング１０ａの内部の各種部品や、または歩行補助部２の各アクチュエータ２１，３１，４１などの部品に動力を供給することができる。電源１６は、ハウジング１６ａに内蔵されていてもよい。電源１６は、一次電池であってもよく、または二次電池であってもよい。一次電池は、水銀電池、マンガン電池、アルカリ電池及びリチウム電池のうち少なくとも一つを含むことができる。二次電池は、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−ｃｄ）電池、ニッケル−水素（Ｎｉ−ｃｄ）電池、鉛蓄電池（Ｌｅａｄ  Ａｃｉｄ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池、リチウムポリマー電池などを含むことができる。
【００４５】
プロセッサ１７は、第１感知部乃至第３感知部２５，３５，４５、第１測定部乃至第３測定部２６，３６，４６などから伝達される情報に基づいて、股関節、膝関節及び足首関節や、各関節に対応するアクチュエータ２１，３１，４１の動作状態を決定することができる。また、プロセッサ１７は、関節や、関節に対応するアクチュエータ２１，３１，４１の動作状態に対する決定に基づいて、歩行補助装置を制御するための制御信号を生成することができる。
【００４６】
プロセッサ１７は、少なくとも一つのシリコンチップに算術論理演算器、レジスタ、プログラムカウンタ、命令デコーダや制御回路などが設置されている処理装置であってもよい。プロセッサ１７は、ハウジング１０ａに内蔵された印刷回路基板に配置された少なくとも一つの半導体チップによって具現することができる。
【００４７】
プロセッサ１７は、それぞれの測定部２６，３６，４６から伝達された動作と関連する情報に基づいて、使用者と歩行補助装置の逆動力学モデルを計算することによって、関節の動作を推定することができる。
【００４８】
プロセッサ１７は、一実施例によれば、所定の歩行モデルをベースとして関節の動作を推定することができる。図４及び図５は、歩行モデルの一実施例であって、有限状態機械モデル（ｆｉｎｉｔｅ  ｓｔａｔｅ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｍｏｄｅｌ）を説明するための図である。図４によれば、歩行は、８個の段階（ｓ１乃至ｓ８）に区分することができる。
【００４９】
歩行第１段階ｓ１において、右脚は負荷反応状態（ＬＲ、ｌｏａｄｉｎｇ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｓｔａｔｅ）であり、左脚はプレスイング状態（ＰＳｗ、ｐｒｅ−ｓｗｉｎｇ  ｓｔａｔｅ）に該当する。歩行第８段階ｓ８から歩行第１段階ｓ１に状態変更（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が起こる途中には、図４及び図５に示すように、右足のかかとを地面に着くことができる。反面、左足は、足指が地面に着いており、左足のかかとは地面から離れることができる（ｓ８−ｓ１）。
【００５０】
歩行第２段階ｓ２では、右脚はミッドスタンス状態（ＭＳｔ、ｍｉｄ  ｓｔａｎｃｅ  ｓｔａｔｅ）であり、左脚はイニシャルスイング状態（ＩＳＷ、ｉｎｉｔｉａｌ  ｓｗｉｎｇ  ｓｔａｔｅ）である。歩行第１段階ｓ１から第２段階ｓ２に状態変更が起こる過程には、右足は足指及びかかとが同時に地面に着いており、左脚はスイング（ｓｗｉｎｇ）動作を開始する。左脚のかかとが地面から先に離れ、足指はかかとが地面から離れた後に地面から離れることができる（ｓ１−ｓ２）。
【００５１】
歩行第３段階ｓ３では、右脚は相変らずミッドスタンス状態であり、左脚はミッドスイング状態（ＭＳｗ、ｍｉｄ  ｓｗｉｎｇ  ｓｔａｔｅ）である。歩行第２段階ｓ２から歩行第３段階ｓ３に状態変更が起こる途中には、右足の足指及びかかとは全て地面に着いており、左脚はスイング動作を続けて行う。右足と左足とは互いに隣接した距離に位置することができる（ｓ２−ｓ３）。
【００５２】
歩行第４段階ｓ４は、右脚はターミナルスタンス状態（ＴＳｔ、ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｓｔａｎｃｅ  ｓｔａｔｅ）であり、左脚はターミナルスイング状態（ＴＳｗ、ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｓｗｉｎｇ  ｓｔａｔｅ）である。歩行第３段階ｓ３から歩行第４段階ｓ４に状態変更が発生するとき、右足のかかとが地面から離れ始める。反面、右足の足指はまだ地面に着いている。一方、左足はまだ地面に着いていない状態を維持する（ｓ３−ｓ４）。
【００５３】
歩行第５段階ｓ５では、歩行第１段階ｓ１と反対に、左脚は負荷反応状態であり、右脚はプレスイング状態に該当する。歩行第４段階ｓ４から歩行第５段階ｓ５に状態変更が起こるときは、左足のかかとが地面に接触する。一方、右足の足指は地面に着いており、かかとは地面から離れることができる（ｓ４−ｓ５）。
【００５４】
歩行第６段階ｓ６では、左脚はミッドスタンス状態であり、右脚はイニシャルスイング状態に該当する。歩行第５段階ｓ５から歩行第６段階ｓ６に状態変更が発生するとき、左足は足指及びかかとが同時に地面に接触することができる。右脚は右足の足指が地面から離れながら、スイング動作を開始することができる（ｓ５−ｓ６）。
【００５５】
歩行第７段階ｓ７では、左脚は相変らずミッドスタンス状態であり、右脚はミッドスイング状態である。歩行第６段階ｓ６から歩行第７段階ｓ７に状態変更が起こる場合には、左足の足指及びかかとは全て地面に着いており、右脚はスイング動作を続けて行う（ｓ６−ｓ７）。
【００５６】
歩行第８段階ｓ８では、左脚はターミナルスタンス状態であり、右脚はターミナルスイング状態に該当する。歩行第７段階ｓ７から歩行第８段階ｓ８への状態変更では、右足はまだ地面に着いていない状態を維持し、左足のかかとは地面から離れ始める（ｓ７−ｓ８）。
【００５７】
上述した第１段階〜第８段階（ｓ１〜ｓ８）は、歩行を行う間、続けて繰り返すことができる。
【００５８】
少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、歩行中に歩行段階の状態変更（ｓ８−ｓ１乃至ｓ７−ｓ８）が発生するとき、少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を測定及び収集することができる。少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、状態変更過程（ｓ８−ｓ１乃至ｓ７−ｓ８）のうち特定時点での関節の動作と関連する情報を測定することができる。実施例によって、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、一つの状態変更過程で複数の特定時点の関節の動作と関連する情報を測定し、複数の情報の平均や中間値を獲得することもできる。
【００５９】
具体的には、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、使用者の複数の関節のうち、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６に対応する少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を収集することができる。また、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、第１アクチュエータ乃至第３アクチュエータ２１，３１，４１のうち、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６に対応する少なくとも一つのアクチュエータの動作と関連する情報を収集して、少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を収集することもできる。この場合、測定部２６，３６，４６で測定される情報は、関節の角度、関節の角速度、関節の角加速度、歩行補助装置１の歩行速度及び地面反力のうち少なくとも一つを含むことができる。少なくとも一つの測定部２６，３６，４６で測定された情報は、プロセッサ１７に伝達されたり、または一時的又は非一時的に所定の保管装置に保管した後、プロセッサ１７に伝達されてもよい。
【００６０】
一実施例によれば、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、発生する全ての状態変更過程で少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を測定及び収集してもよい。他の一実施例によれば、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、一部の状態変更過程でのみ少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を収集してもよい。例えば、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６は、図５の第１状態変更過程（ｓ８−ｓ１）乃至第４状態変更過程（ｓ３−ｓ４）でのみ少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を測定及び収集してもよい。
【００６１】
一実施例において、少なくとも一つの測定部２６，３６，４６が、少なくとも一つの関節の動作と関連する情報を測定及び収集する場合、測定時点に関する時間情報も他の情報と共にプロセッサ１７に伝達することができる。
【００６２】
プロセッサ１７は、測定部２６，３６，４６で測定を行った時点に関する時間情報及び測定部２６，３６，４６で測定した情報を用いて関節の動作を演算し、推定することができる。この場合、推定される関節の動作は、次の歩行過程において少なくとも一つの関節の動作状態を判断するのに用いることができる。例えば、第１状態変更過程ないし第４状態変更過程（ｓ８−ｓ１乃至ｓ３−ｓ４）で推定された関節の動作は、歩行第５段階ないし歩行第８段階（ｓ５乃至ｓ８）での少なくとも一つの関節の動作状態の判断に用いることができる。
【００６３】
プロセッサ１７は、所定の補間法（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を用いて、関節の動作と関連する情報が測定された複数の時点の間での関節の動作と関連する情報を推定することができる。この場合、推定される関節の動作と関連する情報は、関節の角度、関節の角速度及び関節の角加速度を含むことができる。
【００６４】
プロセッサ１７は、第１測定部乃至第３測定部２６，３６，４６のうち少なくとも一つの測定部で測定された少なくとも一つの測定値に基づいて、少なくとも一つの関節のトルクを演算することができる。この場合、第１測定部乃至第３測定部２６，３６，４６が測定した少なくとも一つの関節の動作に対する各種パラメーター、一例として、関節角度、関節の角速度及び関節の加速度などを、少なくとも一つの関節のトルク演算のために用いることができる。
【００６５】
開示された実施例に係る歩行補助装置は、使用者が、歩行補助装置の性能と関連する可変特性を使用者各自の体型や歩行習慣に適するように直観的に調節できる方法を提供する。可変特性は、使用者が歩行補助装置を自身の体型や歩行習慣に合わせて一層楽に且つ自然に使用するために調節できる装置の性能と関連する特性である。
【００６６】
可変特性は、歩行補助装置が提供するアシストパワーの大きさ、歩行補助装置の反応速度及び歩行補助装置のモーションの滑らかさなどを含むことができる。
【００６７】
歩行補助装置が、より大きいかまたは小さな力で歩行を補助してくれることを望むとき、アシストパワーの大きさを調節する必要があり、使用者の動きに反応して即座にアシストパワーを提供することを望むとき、歩行補助装置の反応速度を調節する必要がある。また、より楽に且つ自然に歩行するために、歩行補助装置のモーションの滑らかさを調節する必要がある。可変特性は、前述した例に限定されず、歩行補助装置の性能と関連しており、より楽で自然な歩行のために調節する必要がある特性は、前記可変特性に含まれ得る。
【００６８】
開示された実施例に係る歩行補助装置は、使用者がこのような可変特性を直観的に調節することができるユーザインターフェースを備えた入力部５０を含む。
【００６９】
図６及び図７は、歩行補助装置の入力部に可変特性を調節するために設けられたユーザインターフェースの実施例を示す。
【００７０】
図６に示すように、入力部５０には、調節対象である可変特性の代表的な特徴を示す名称５１を表示することができる。例えば、図６に示すように、アシストパワーの大きさは、“大きさ”で、歩行補助装置の反応速度は、“反応速度”で、歩行補助装置モーションの滑らかさは、“滑らかさ”で表示することができる。これは、図７に示した入力部５０の実施例もまた同様である。
【００７１】
また、入力部５０には、図６に示すように、各可変特性の状態が大きくなるか、または小さくなるように調節できる調節ボタン５２を可変特性ごとに少なくとも一つずつ設けてもよく、または図７に示すように、各可変特性の状態を調節できる調節ダイヤル５４を可変特性ごとに一つずつ設けてもよい。
【００７２】
使用者は、図６又は図７に示した調節ボタン５２や調節ダイヤル５４を操作して、所望の可変特性の状態を現在より大きくなるように調節するか、または小さくなるように調節することができる。また、入力部５０には、図６及び図７に示すように、自動ボタン５３を設けることができる。使用者が自動ボタン５３を押すと、それぞれの可変特性は予め設定されたセッティングによって自動で調節される。使用者は、自身の体型や歩行習慣に合うセッティングを予め保管することができ、毎回可変特性を調節する代わりに自動ボタン５３を操作することによって、直ちに所望のセッティング通りに歩行補助装置の性能を調節することができる。このようなセッティングのために、入力部５０に別途のボタンやダイヤルを設けてもよいが、別途のボタンやダイヤル無しに、それぞれの可変特性を調節するために設けられたボタンを予め定められた約束によって操作してセッティングを設定し、保管してもよい。ボタンやダイヤルは一例であり、ジョイスティックやトラックボールのような構造物を通じてユーザインターフェースが構成されていてもよい。
【００７３】
図６及び図７に示したユーザインターフェースは一例に過ぎず、タッチスクリーンを用いてタッチ方式で可変特性を調節するようにユーザインターフェースが設けられていてもよく、使用者の音声命令に応じて可変特性を調節できるように音声認識装置を用いてユーザインターフェースを具現してもよい。そして、ユーザインターフェースには、使用者の動作を認識して可変特性を調節できるように動作認識装置を用いてもよい。
【００７４】
入力部５０は、前述したユーザインターフェースに対する例示の様々な組み合わせを通じて具現してもよく、使用者は、所望の命令入力方式に対応するユーザインターフェースを選択して命令を入力することができる。
【００７５】
このような入力部５０は、歩行補助装置のどこにでも設置できるが、例えば、操作の便宜性のため、使用者の手が届くことができるように、図２に示したように本体部に設置することができる。
【００７６】
使用者が、入力部５０を介して所望の可変特性を調節する命令を入力すると、プロセッサ１７は、可変特性を調節するために、当該可変特性の調節と関連して調節可能なパラメーターを調節する。
【００７７】
歩行補助装置は、下記の数式（１）のようにモデリングすることができる。
【００７８】
（１）Ｖ＝Ｌｉ＋Ｒｉ＋Ｋ（ｄｑ／ｄｔ）
（２）τｍ=Ｊ（ｄ２ｑ／ｄｔ２）＋Ｂ（ｄｑ／ｄｔ）＋τｌ
（３）τｌ＝Ｍ（ｄ２ｑ／ｄｔ２）＋Ｃ（ｄｑ／ｄｔ）＋Ｇｑ
（４）τｌ＝ｆ（Ｌ，Ｒ，Ｋ，Ｊ，Ｂ，Ｍ，Ｃ，Ｇ）ｌ                    （１）
数式（１）は、歩行補助装置のアクチュエータ、例えば、モータが、電圧Ｖが印加されると、負荷、すなわち、関節を回転させるトルクτｌを生成することをモデリングしている。
【００７９】
数式（１）の（１）に示されたＶはモータに印加される入力電圧を、Ｌはモータのインダクタンスを、Ｒは抵抗を、Ｋは逆起電力を意味する。そして、ｉは電流を、ｑは関節の回転角度を意味する。数式（２）の（２）に示されたτｍはモータから出力されるトルクを、Ｊはモータの慣性モーメントを、Ｂは粘性摩擦係数を、τｌは負荷に作用するトルクを意味する。そして、ｄｑ／ｄｔは関節の角速度を意味し、ｄ２ｑ／ｄｔ２は関節の角加速度を意味する。
【００８０】
数式（１）の（３）に示されたτｌは関節のトルクを意味する。Ｍは、使用者の姿勢によって変化し得る質量を反映するための第１パラメーターであり、Ｃは、脚の回転によるコリオリ力（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  ｆｏｒｃｅ）を反映するためのパラメーターであり、Ｇは、地球の重力を反映するためのパラメーターである。Ｍ，Ｃ，Ｑは、他のシステムパラメーターとは異なり、固定されずに調節可能なパラメーターである。
【００８１】
アクチュエータで生成されて関節に作用する負荷トルクτｌは、数式（１）の（４）に示したように、前述したパラメーター、Ｌ，Ｒ，Ｋ，Ｊ，Ｂ，Ｍ，Ｃ，Ｇの関数である。パラメーターのうち、Ｍ，Ｃ，Ｇを除外した残りＬ，Ｒ，Ｋ，Ｊ，Ｂは、アクチュエータのモータ、減速機、リンクなどのような構成の固有変数であって、歩行補助装置の製造時にキャリブレーションを通じて設定された固定パラメーターである。このような固定パラメーターを調節して、使用者の体型や歩行習慣に合わせて歩行補助装置の性能を調節するためには、歩行補助装置の着用前に毎回キャリブレーションを行うか、または平均的な値を定めてそのまま使用しなければならない。このような過程は、歩行補助装置の使用に多くの不便をもたらし、歩行補助装置の使用性を低下させる要因として作用し得る。
【００８２】
開示された実施例に係る歩行補助装置は、前述した入力部５０を介した可変特性の調節命令に対応して、Ｍ、Ｃ、Ｇのような可変パラメーターを調節することによって、別途のキャリブレーション過程無しに、使用者が自身の体型や歩行習慣に合わせて歩行補助装置の性能を直観的に調節できるようにする。
【００８３】
入力部５０を介して可変特性の調節命令が入力されると、プロセッサ１７は、前述した可変パラメーターのうち、前記可変特性の調節と関連する可変パラメーターを決定し、決定された可変パラメーターを調節することで、入力部５０を介した調節命令に対応して可変特性を変化させる。
【００８４】
可変特性の調節に対応して、プロセッサ１７は、負荷トルクの時間応答特性を調節し、時間応答特性を調節するために、時間応答特性を構成する可変パラメーターを調節する。
【００８５】
図８は、一実施例に係る歩行補助装置の負荷トルクのステップ入力に対する時間応答を示す図であり、図９は、減衰比によってオーバーシュートが変化することを示し、図１０は、固有振動数によって上昇時間及びセトリング時間が変化することを示す。
【００８６】
図８に示すように、負荷トルクのステップ入力（ｓｔｅｐ  ｉｎｐｕｔ）に対する時間応答特性には、オーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）、上昇時間（ｒｉｓｅ  ｔｉｍｅ）、セトリング時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）がある。このような時間応答特性はそれぞれ可変特性と関連しており、プロセッサ１７は、可変特性を調節するために時間応答特性を調節するようになる。
【００８７】
例えば、可変特性のうちアシストパワーの大きさは、時間応答特性のうちオーバーシュートと関連しており、歩行補助装置の反応速度は上昇時間と関連しており、歩行補助装置のモーションの滑らかさはセトリング時間と関連している。
【００８８】
可変特性と時間応答特性との関連関係を、下記の数式（２）に基づいてより具体的に説明する。
【００８９】
【数１】
2015126881.tif 000003
前記時間応答特性のうちオーバーシュートが増加すると、アシストパワーの大きさが増加する。数式（２）に示したように、オーバーシュートは、減衰比、すなわち、ゼータ（ｚｅｔａ）によって変わるが、図９を参照すると、ゼータが増加するほどオーバーシュートが減少することがわかる。また、数式（２）を参照すると、ゼータは、可変パラメーターのうちＣを調節することで直接調節が可能である。したがって、アシストパワーの大きさを増加させる調節命令が入力部５０を介して入力されると、オーバーシュートを増加させるためにプロセッサ１７は、可変パラメーターＣを減少させることでゼータを減少させる。勿論、Ｃを減少させながら、他の可変パラメーターであるＭ及びＧを共に増加させて、ゼータを減少させることもできる。
【００９０】
前記時間応答特性のうち上昇時間が減少すると、歩行補助装置の反応速度が増加する。数式（２）に示したように、上昇時間は、固有振動数、すなわち、オメガによって変わるが、図１０を参照すると、固有振動数が増加するほど上昇時間が減少することがわかる。また、数式（２）を参照すると、固有振動数は、可変パラメーターのうちＧとＭを調節することで直接調節が可能である。したがって、反応速度を増加させる調節命令が入力部５０を介して入力されると、上昇時間を減少させるためにプロセッサ１７は、可変パラメーターＭを減少させ、Ｇを増加させることで、固有振動数を増加させる。
【００９１】
前記時間応答特性のうちセトリング時間が増加すると、歩行補助装置のモーションがさらに滑らかになる。数式（２）に示したように、セトリング時間は、固有振動数、すなわち、オメガによって変わるが、図１０を参照すると、固有振動数が減少するほどセトリング時間が増加することがわかる。また、数式（２）を参照すると、固有振動数は、可変パラメーターのうちＧとＭを調節することで直接調節が可能である。したがって、歩行補助装置のモーションをさらに滑らかにしようとする調節命令が入力部５０を介して入力されると、セトリング時間を増加させるためにプロセッサ１７は、可変パラメーターＭを増加させ、Ｇを減少させることで、固有振動数を減少させる。
【００９２】
入力部５０の自動ボタン５３を介して、可変特性を予め定められたセッティングによって調節しようとする命令が入力されると、プロセッサ１７は、予め定められたセッティングに合わせて前記時間応答特性を調節するために可変パラメーターを調節して、歩行補助装置の性能を調節する。
【００９３】
入力部５０を介して可変特性に対する調節命令が入力されると、プロセッサ１７は、調節命令に対応して、前述したように可変パラメーターを調節し、調節された可変パラメーターによってアクチュエータが動作するように、アクチュエータに制御信号を出力する。アクチュエータは、プロセッサ１７から出力された制御信号に応じてトルクを発生させて、使用者の望む性能で使用者の歩行を補助する。
【００９４】
プロセッサ１７の可変パラメーターの調節、及びそれに対応するアクチュエータの駆動は、入力部５０を介した調節命令の変化に対応してリアルタイムで行われる。
【００９５】
図１１は、一実施例に係る歩行補助装置の制御方法を示すフローチャートである。図１１を参照すると、入力部５０で、可変特性に対する調節命令を受信し（５００）、プロセッサ１７で、調節命令に対応して可変パラメーターを調節する（５１０）。
【００９６】
入力部５０は、歩行補助装置の性能と関連する可変特性を直観的に調節できるユーザインターフェースを備える。まず、ユーザインターフェースには、調節対象である可変特性の代表的な特徴を示す名称５１を表示することができ、各可変特性の状態が大きくなるか、または小さくなるように調節できる調節ボタン５２を可変特性ごとに少なくとも一つずつ設けてもよく、または各可変特性の状態を調節できる調節ダイヤル５４を可変特性ごとに一つずつ設けてもよい。または、ユーザインターフェースは、タッチスクリーンを用いてタッチ方式で可変特性を調節するように設けてもよく、使用者の音声命令に応じて可変特性を調節できるように音声認識装置を用いるか、または使用者の動作を認識して可変特性を調節できるように動作認識装置を用いてもよい。使用者は、所望の命令入力方式に対応するユーザインターフェースを選択して命令を入力することによって、可変特性の状態を現在より大きくなるように調節するか、または小さくなるように調節することができる。
【００９７】
使用者が、入力部５０を介して所望の可変特性を調節する命令を入力すると、プロセッサ１７は、可変特性を調節するために、該当の可変特性の調節と関連するパラメーターを調節する。
【００９８】
プロセッサ１７は、前述した入力部５０を介した可変特性の調節命令に対応して、Ｍ，Ｃ，Ｇのような可変パラメーターを調節する。プロセッサ１７は、前述した可変パラメーターのうち、前記可変特性の調節と関連する可変パラメーターを決定し、決定された可変パラメーターを調節して、入力部５０を介した調節命令に対応して可変特性を変化させる。
【００９９】
より具体的には、プロセッサ１７は、可変特性の調節に対応して負荷トルクの時間応答特性を調節し、時間応答特性を調節するために時間応答特性を構成する可変パラメーターを調節する。
【０１００】
負荷トルクのステップ入力（ｓｔｅｐ  ｉｎｐｕｔ）に対する時間応答特性には、オーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）、上昇時間（ｒｉｓｅ  ｔｉｍｅ）、セトリング時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）があり、このような時間応答特性は、それぞれ可変特性と関連しており、プロセッサ１７は、可変特性を調節するために時間応答特性を調節するようになる。
【０１０１】
例えば、前記時間応答特性のうちオーバーシュートが増加すると、アシストパワーの大きさが増加し、オーバーシュートは、減衰比、すなわち、ゼータによって変わる。オーバーシュートは、ゼータが増加するほど減少し、ゼータは、可変パラメーターのうちＣが減少するほど減少する。したがって、アシストパワーの大きさを増加させる調節命令が入力部５０を介して入力されると、オーバーシュートを増加させるためにプロセッサ１７は、可変パラメーターＣを減少させることでゼータを減少させる。勿論、Ｃを減少させながら、他の可変パラメーターであるＭとＧを共に増加させて、ゼータを減少させることもできる。また、前記時間応答特性のうち上昇時間が減少すると、歩行補助装置の反応速度が増加し、上昇時間は、固有振動数、すなわち、オメガによって変わる。上昇時間は、固有振動数が増加するほど減少し、固有振動数は、可変パラメーターのうちＧとＭを調節することで直接調節が可能である。反応速度を増加させる調節命令が入力部５０を介して入力されると、上昇時間を減少させるためにプロセッサ１７は、可変パラメーターＭを減少させ、Ｇを増加させることで、固有振動数を増加させる。前記時間応答特性のうちセトリング時間が増加すると、歩行補助装置のモーションがさらに滑らかになり、セトリング時間は、固有振動数、すなわち、オメガによって変わる。セトリング時間は、固有振動数が減少するほど増加し、固有振動数は、可変パラメーターのうちＧとＭを調節することで直接調節が可能である。歩行補助装置のモーションをさらに滑らかにしようとする調節命令が入力部５０を介して入力されると、セトリング時間を増加させるためにプロセッサ１７は、可変パラメーターＭを増加させ、Ｇを減少させることで、固有振動数を減少させる。
【０１０２】
プロセッサ１７は、可変パラメーターの調節を反映した制御信号を生成して、アクチュエータに出力し（５２０）、アクチュエータは、制御信号に対応したトルクを発生させて、使用者の歩行を補助する（５３０）。入力部５０を介して可変特性に対する調節命令が入力されると、プロセッサ１７は、調節命令に対応して、前述したように可変パラメーターを調節し、調節された可変パラメーターによってアクチュエータが動作するように、アクチュエータに制御信号を出力する。アクチュエータは、プロセッサ１７から出力された制御信号に応じてトルクを発生させて、使用者の望む性能で使用者の歩行を補助する。このようなプロセッサ１７の可変パラメーターの調節、及びそれに対応するアクチュエータの駆動は、入力部５０を介した調節命令の変化に対応してリアルタイムで行われる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  本体部
１５  本体感知部
１６  電源
１７  プロセッサ
２０  第１構造部
２１  第１アクチュエータ
２５  第１感知部
２６  第１測定部
３０  第２構造部
３１  第２アクチュエータ
３５  第２感知部
３６  第２測定部
４０  第３構造部
４１  第３アクチュエータ
４５  第３感知部
４６  第３測定部
【図１】
2015126881.tif 000004
【図２】
2015126881.tif 000005
【図３】
2015126881.tif 000006
【図４】
2015126881.tif 000007
【図５】
2015126881.tif 000008
【図６】
2015126881.tif 000009
【図７】
2015126881.tif 000010
【図８】
2015126881.tif 000011
【図９】
2015126881.tif 000012
【図１０】
2015126881.tif 000013
【図１１】
2015126881.tif 000014