(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの間に配置された関節部に有する歩行支援装置であって、
前記上側のリンクの下端部に設けられ、駆動軸に前記下側のリンクの上端部が連結されて当該下側のリンクを前記上側のリンクに対して回転させる駆動手段と、
前記関節部の伸展状態を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出された前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を開始する初期設定手段と、
を備え、
前記関節部は４節リンク機構を有し、
前記４節リンク機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、第３のリンクと、第４のリンクと、を有し、
前記第１のリンクの一方の端部と前記第２のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第１のリンクの他方の端部は、前記駆動軸に回転可能に連結され、
前記第３のリンクの一方の端部は、前記駆動軸からの駆動力を伝達可能に当該駆動軸に連結され、
前記第３のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第２のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、
前記第１のリンクに前記上側のリンクの下端部が連結され、
前記第２のリンクに前記下側のリンクの上端部が連結され、
前記第１のリンクと前記第２のリンクとで前記関節部の主リンクを構成して、前記第１のリンクの一方の端部と前記第２のリンクの一方の端部との連結部は前記関節部の関節軸とされ、
前記第３のリンクと前記第４のリンクとで前記関節部の補助リンクを構成して、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置されると、前記使用者の膝が伸展した状態で前記４節リンク機構がセルフロック状態となり、
前記第１の検出手段は、第１の接触部材と第１の接触センサとを有し、前記第１の接触部材と前記第１の接触センサとは、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置された状態を超えて前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す前記４節リンク機構の内角（θ１）が大きくなる方向に回転すると、前記第１の接触部材が前記第１の接触センサに接触するように配置され、
前記初期設定手段は、前記第１の接触センサからＯＮ信号が入力されると、前記角度検出センサの初期設定を開始する、歩行支援装置。
【請求項２】
前記４節リンク機構は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す前記４節リンク機構の内角（θ１）が大きくなる方向に、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置された状態を超えて予め設定された角度回転すると、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの更なる回転を拘束するストッパーを備え、
前記第１の検出手段は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置された状態を超えてから前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転が前記ストッパーによって拘束されるまで、前記第１の接触部材が前記第１の接触センサに接触する、請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置されると、前記使用者の膝が伸展した状態で前記４節リンク機構がセルフロック状態となるように、前記第１のリンクの長さと前記第２のリンクの長さとの和が、前記第３のリンクの長さと前記第４のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第２のリンクの長さが前記第３のリンクの長さより長い、請求項１又は２に記載の歩行支援装置。
【請求項４】
第２の接触部材と第２の接触センサとを有する第２の検出手段と、
前記第２の接触センサからＯＮ信号が入力されると、前記使用者の膝の伸展を支援するように前記駆動手段を制御する伸展支援手段と、
をさらに備え、
前記第２の接触部材と前記第２の接触センサとは、前記使用者が着座状態から膝を伸展させるために当該膝を予め設定された角度回転させると、前記第２の接触部材が前記第２の接触センサに接触するように配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歩行支援装置。
【請求項５】
前記第１の接触部材は、前記駆動軸に設けられ、前記第２の接触部材と共通部材であり、
前記第１の接触センサと前記第２の接触センサとは、前記上側のリンクの下端部に設けられており、前記第１の接触センサは、前記第２の接触センサより前記関節部の伸展方向側に配置されている、請求項４に記載の歩行支援装置。
【請求項６】
上側のリンクと、
前記上側のリンクとの間に関節部を介して当該上側のリンクに連結される下側のリンクと、
前記関節部に設けられるインクリメンタル型の角度検出センサと、
前記上側のリンクの下端部に設けられ、駆動軸に前記下側のリンクの上端部が連結されて当該下側のリンクを前記上側のリンクに対して回転させる駆動手段と、
前記関節部の伸展状態を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出された前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を開始する初期設定手段と、
を備え、
前記関節部は４節リンク機構を有し、
前記４節リンク機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、第３のリンクと、第４のリンクと、を有し、
前記第１のリンクの一方の端部と前記第２のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第１のリンクの他方の端部は、前記駆動軸に回転可能に連結され、
前記第３のリンクの一方の端部は、前記駆動軸からの駆動力を伝達可能に当該駆動軸に連結され、
前記第３のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第２のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、
前記第１のリンクに前記上側のリンクの下端部が連結され、
前記第２のリンクに前記下側のリンクの上端部が連結され、
前記第１のリンクと前記第２のリンクとで前記関節部の主リンクを構成して、前記第１のリンクの一方の端部と前記第２のリンクの一方の端部との連結部は前記関節部の関節軸とされ、
前記第３のリンクと前記第４のリンクとで前記関節部の補助リンクを構成して、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置されると、使用者の膝が伸展した状態で前記４節リンク機構がセルフロック状態となり、
前記第１の検出手段は、第１の接触部材と第１の接触センサとを有し、前記第１の接触部材と前記第１の接触センサとは、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置された状態を超えて、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す前記４節リンク機構の内角（θ１）が大きくなる方向に前記第３のリンクと前記第４のリンクとが回転すると、前記第１の接触部材が前記第１の接触センサに接触するように配置されている、歩行支援装置の初期設定方法であって、
前記使用者が前記歩行支援装置を腿部に装着し、
前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置された状態を超えて前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す前記４節リンク機構の内角が大きくなる方向に回転し、前記第１の接触部材が前記第１の接触センサに接触して当該第１の接触センサからＯＮ信号が入力されると、前記初期設定手段が前記角度検出センサの初期設定を開始する、歩行支援装置の初期設定方法。
【請求項７】
前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す前記４節リンク機構の内角（θ１）が大きくなる方向に、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置された状態を超えて予め設定された角度回転し、ストッパーによって前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転が拘束されるまで、前記第１の接触部材が前記第１の接触センサに接触する、請求項６に記載の歩行支援装置の初期設定方法。
【請求項８】
前記第３のリンクと前記第４のリンクとが一直線上に配置されると、前記使用者の膝が伸展した状態で前記４節リンク機構がセルフロック状態となるように、前記第１のリンクの長さと前記第２のリンクの長さとの和が、前記第３のリンクの長さと前記第４のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第２のリンクの長さが前記第３のリンクの長さより長い、請求項６又は７に記載の歩行支援装置の初期設定方法。
【請求項９】
前記使用者が着座状態から膝を伸展させるために当該膝を予め設定された角度回転させると、第２の接触部材が第２の接触センサに接触するように、第２の検出手段として前記第２の接触部材と前記第２の接触センサとを配置し、
前記使用者が着座状態から膝を伸展させるために当該膝を予め設定された角度回転させ、前記第２の接触部材が前記第２の接触センサに接触して、前記第２の接触センサからＯＮ信号が入力されると、伸展支援手段が前記使用者の膝の伸展を支援するように前記駆動手段を制御する、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の歩行支援装置の初期設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行支援装置及びその初期設定方法に関し、特に関節部にインクリメンタル型の角度検出センサを備える歩行支援装置及びその初期設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、使用者の腿部に装着され、当該使用者の歩行を支援する歩行支援装置が種々開発されている（特許文献１を参照）。このような歩行支援装置は、関節部の角度を検出するために、角度検出センサを備えている。
【０００３】
ここで、角度検出センサとしては、アブソリュート型とインクリメンタル型とがある。アブソリュート型の角度検出センサは一度初期設定を行うと、再度、初期設定を行う必要が無い。しかし、アブソリュート型の角度検出センサは大型で、重く、しかも高価である。
【０００４】
一方、インクリメンタル型の角度検出センサは、使用者が歩行支援装置を使用する度に、初期設定を行う必要があるが、小型で、軽く、しかも安価である。そのため、インクリメンタル型の角度検出センサを用いることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
角度検出センサの初期設定は、使用者が歩行支援装置を装着した状態で行うが、その際に使用者が安定した状態で行うことが好ましい。
【０００７】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、使用者が安定した状態で角度検出センサの初期設定を行うことができる歩行支援装置及びその初期設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係る歩行支援装置は、使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの関節部に有する歩行支援装置であって、前記関節部の伸展状態を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を行う初期設定手段と、を備える。
【０００９】
上記歩行支援装置において、前記関節部は４節リンク機構を備え、前記４節リンク機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、第３のリンクと、第４のリンクと、を備え、前記第１のリンクの一方の端部と前記第２のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第１のリンクの他方の端部と前記第３のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第３のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第２のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、前記第１のリンクに前記上側のリンクが連結され、前記第２のリンクに前記下側のリンクが連結され、前記第１のリンクと前記第２のリンクとの連結部は前記関節部の関節軸とされ、前記初期設定手段は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転に基づいて、前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。
【００１０】
上記歩行支援装置において、前記４節リンク機構は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの折り返し後の回転を拘束するストッパーを備え、前記第１の検出手段は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転が前記第３のリンクと前記第４のリンクとの折り返し点から前記ストッパーによって拘束されるまでの領域内で、前記関節部の伸展状態を検出するように、配置されており、前記初期設定手段は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転が前記第３のリンクと前記第４のリンクとの折り返し点から前記ストッパーによって拘束されるまでの領域内であると、前記関節部が伸展状態であると判定し、前記角度検出センサの初期設定を行うこと、が好ましい。
【００１１】
上記歩行支援装置において、前記第１のリンクの長さと前記第２のリンクの長さとの和が、前記第３のリンクの長さと前記第４のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第２のリンクの長さが前記第３のリンクの長さより長く、前記第１のリンクと前記第３のリンクとの連結部に駆動手段から駆動力が伝達され、前記第１の検出手段は、前記第１のリンクと前記第３のリンクとの連結部に配置されていること、が好ましい。
【００１２】
上記歩行支援装置において、前記関節部の伸展支援領域に前記関節部の回転角が入ったか否かを検出する第２の検出手段と、前記第２の検出手段の検出結果に基づいて前記関節部の伸展支援動作を実行させる伸展支援手段と、をさらに備えること、が好ましい。
【００１３】
上記歩行支援装置において、前記第１の検出手段は、前記第１のリンクと前記第３のリンクとの連結部における、前記第２の検出手段より前記関節部の伸展方向側に配置されていること、が好ましい。
【００１４】
本発明の一形態に係る歩行支援装置の初期設定方法は、使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの関節部に有する歩行支援装置の初期設定方法であって、前記関節部の伸展状態を検出する工程と、検出した前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を行う工程と、を備える。
【００１５】
上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記歩行支援装置は、前記関節部に４節リンク機構を備え、前記４節リンク機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、第３のリンクと、第４のリンクと、を備え、前記第１のリンクの一方の端部と前記第２のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第１のリンクの他方の端部と前記第３のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第３のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第２のリンクの他方の端部と前記第４のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、前記第１のリンクに前記上側のリンクが連結され、前記第２のリンクに前記下側のリンクが連結され、前記第１のリンクと前記第２のリンクとの連結部は、前記関節部の関節軸とされており、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転に基づいて、前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。
【００１６】
上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの回転が、前記第３のリンクと前記第４のリンクとの折り返し点から前記４節リンク機構のストッパーによって拘束されるまでの領域内で、前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。
【００１７】
上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記４節リンク機構は、前記第１のリンクの長さと前記第２のリンクの長さとの和が、前記第３のリンクの長さと前記第４のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第２のリンクの長さが前記第３のリンクの長さより長く、前記第１のリンクと前記第３のリンクとの連結部に駆動手段から駆動力が伝達され、前記第１のリンクと前記第３のリンクとの連結部で前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。
【００１８】
上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記関節部の伸展支援領域に前記関節部の回転角が入ったか否かを検出する工程と、検出した結果に基づいて前記関節部の伸展支援動作を実行する工程と、をさらに備えること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように、本発明によると、使用者が安定した状態で角度検出センサの初期設定を行うことができる歩行支援装置及びその初期設定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る歩行支援装置における、制御系の構成ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る歩行支援装置を示す側面図である。
【図６】４節リンク機構を説明するための図である。
【図７】角度検出センサの初期設定が実行される、上側のリンクに対する下側のリンクの角度領域を示す図である。
【図８】駆動モータの速度比と膝軸角度との関係を示す図である。
【図９】膝が屈曲した状態での４節リンク機構周辺を拡大して示す透視図である。
【図１０】膝が伸展した状態での４節リンク機構周辺を拡大して示す透視図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る歩行支援装置の初期設定方法を示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る歩行支援装置における、制御系の構成ブロック図である。
【図１３】伸展支援が実行される、上側のリンクに対する下側のリンクの角度領域、及び角度検出センサの初期設定が実行される、上側のリンクに対する下側のリンクの角度領域を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る歩行支援装置の初期設定方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２２】
＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態の歩行支援装置の基本的な構成を説明する。歩行支援装置は、図１乃至図３に示すように、例えば使用者の腿部に装着され、使用者の歩行を支援するために好適に用いられる。この歩行支援装置１は、図１乃至図４に示すように、上側のリンク２、下側のリンク３、足裏載置部４、膝装着部５、駆動部６、角度検出センサ７、制御部８、腰装着部９を備えている。
【００２３】
上側のリンク２は、使用者の上腿部の側部に配置される。本実施の形態の上側のリンク２は、使用者の上腿部の左右両側部にそれぞれ配置されており、使用者の前方に向かって延在している。上側のリンク２の上端部は、上腿保持部１０の側部に連結されている。上側のリンク２の下端部は、下側のリンク３に回転可能に連結されている。
【００２４】
ここで、上腿保持部１０は、板状部材であって、使用者の上腿部の外周形状に倣うように湾曲した形状とされている。当該湾曲した面の内側面を使用者の上腿部に接触させる。ここで、当該内側面にはスポンジ等の緩衝部材が設けられていることが好ましい。
【００２５】
下側のリンク３は、使用者の下腿部における脛部分の側部に配置される。本実施の形態の下側のリンク３は、使用者の脛部分の左右両側部にそれぞれ配置される。下側のリンク３の上端部は、上側のリンク２の下端部に回転可能に連結されている。下側のリンク３の下端部は、足裏載置部４に回転可能に連結されている。
【００２６】
足裏載置部４は、使用者の足を支持する。本実施の形態の足裏載置部４は、載置部４ａ、アーム４ｂを備えている。載置部４ａは板状部材であって、使用者の足裏が載置される。アーム４ｂは、載置部４ａを下側のリンク３に連結する。つまり、アーム４ｂは使用者の下腿部における足首部分の左右両側部にそれぞれ配置される。
【００２７】
アーム４ｂの上端部は、下側のリンク３の下端部に回転可能に連結されている。アーム４ｂの下端部は、載置部４ａの側部に連結されている。これにより、使用者の体重を歩行支援装置１に支持させることができる。
【００２８】
膝装着部５は、アーチ５ａ、図示を省略したビンディングを備えている。アーチ５ａは、左右の上側のリンク２と下側のリンク３との連結部相互を連結する。ビンディングは、アーチ５ａに設けられている。ビンディングは、アーチ５ａを使用者の膝に固定する。ビンディングは、アーチ５ａを使用者の膝に固定できる構成であれば特に限定しないが、例えば使用者の膝に着脱可能なバンドを含む。
【００２９】
駆動部６は、上側のリンク２と下側のリンク３との連結部に駆動力を伝達する。駆動部６は、駆動モータ６ａ、減速機６ｂを備えている。駆動モータ６ａは、制御部８の制御信号に基づいて駆動する。駆動モータ６ａの駆動力は、減速機６ｂに入力される。
【００３０】
減速機６ｂは、駆動モータ６ａから入力される駆動力を増幅して上側のリンク２と下側のリンク３との連結部の回転軸に伝達する。これにより、下側のリンク３が上側のリンク２に対して使用者の前後方向に回転駆動する。
【００３１】
角度検出センサ７は、上側のリンク２と下側のリンク３との連結部に設けられており、上側のリンク２に対する下側のリンク３の回転角度を検出する。角度検出センサ７は、検出信号を制御部８に出力する。
【００３２】
ちなみに、本実施の形態の歩行支援装置１も、一般的な歩行支援装置と同様に、使用者の歩容を検出するセンサや、使用者の足裏に作用する荷重を検出するセンサ等を備えており、それらの検出信号が制御部８に出力される。
【００３３】
制御部８は、各センサの検出信号に基づいて、駆動部６の駆動モータ６ａを制御する制御信号を生成し、当該制御信号に基づいて使用者の歩行を支援するように駆動モータ６ａを制御する。なお、本実施の形態においては、制御部８の駆動モータ６ａの制御は本質的部分ではないので、説明を省略するが、一般的な歩行支援装置と同様に実施することができる。
【００３４】
腰装着部９は、ベルト９ａ、収納ボックス９ｂを備えている。ベルト９ａは、使用者の腰に着脱可能な構成とされている。収納ボックス９ｂは、ベルト９ａに設けられている。収納ボックス９ｂには、駆動部６等の電源であるバッテリ、及び制御部８が搭載されている制御基板等が格納されている。収納ボックス９ｂに収納されているバッテリ及び制御基板は、駆動モータ６ａや角度検出センサ７等に配線１１を介して接続されている。
【００３５】
上記した構成を基本として、本実施の形態の歩行支援装置１は、図４及び図５に示すように、４節リンク機構１２、第１の検出部１３、初期設定部１４を備えている。但し、図５に示す歩行支援装置１は、図１等に示した構成と異なり、腰装着部９等を省略している。
【００３６】
４節リンク機構１２は、上側のリンク２と下側のリンク３との連結部（関節部）に配置されている。４節リンク機構１２は、図６に示すように、第１のリンク１２１、第２のリンク１２２、第３のリンク１２３、第４のリンク１２４、ストッパー１２５を備えている。
【００３７】
第１のリンク１２１は、上側のリンク２と連結されている。本実施の形態の第１のリンク１２１は、上側のリンク２の下端部が連結される突出片１２１ａを備えており、突出片１２１ａに上側のリンク２の下端部が連結される。
【００３８】
第１のリンク１２１の一方の端部は、第２のリンク１２２の一方の端部に回転可能に連結されている。本実施の形態では、当該連結部の回転軸１２６が歩行支援装置１の膝軸（関節軸）とされる。
【００３９】
第１のリンク１２１の他方の端部は、第３のリンク１２３の一方の端部に回転可能に連結されている。本実施の形態では、第３のリンク１２３の一方の端部に駆動部６からの駆動力が伝達される。
【００４０】
第２のリンク１２２は、下側のリンク３と連結されている。本実施の形態の第２のリンク１２２は、図５に示すように、下側のリンク３と一体的に形成されている。また、第２のリンク１２２は、膝装着部５のアーチ５ａに連結されている。本実施の形態の第２のリンク１２２は、アーチ５ａの側部が連結される突出片１２２ａを備えており、突出片１２２ａにアーチ５ａの側部が連結される。
【００４１】
第２のリンク１２２の他方の端部は、第４のリンク１２４の一方の端部に回転可能に連結されている。
第３のリンク１２３の他方の端部は、第４のリンク１２４の他方の端部に回転可能に連結されている。
【００４２】
つまり、第１のリンク１２１及び第２のリンク１２２で膝関節を構成し、第３のリンク１２３及び第４のリンク１２４で補助リンクを構成している。
【００４３】
ここで、各リンクは、以下の関係を満たしている。第１のリンク１２１の長さＬ１と第２のリンク１２２の長さＬ２との和が、第３のリンク１２３の長さＬ３と第４のリンク１２４の長さＬ４との和より長く、且つ第２のリンク１２２の長さＬ２が第３のリンク１２３の長さＬ３より長い。
【００４４】
このような関係を満たすことにより、使用者の膝が伸展状態で、補助リンクを成す第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上、即ち第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが折り返し点に配置されるように設定すると、使用者の膝が伸展した状態で４節リンク機構１２はセルフロック状態となる。
【００４５】
そのため、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上に配置されると、使用者の膝が伸展状態であると判定し、この状態で角度検出センサ７の初期設定を行うと、４節リンク機構１２はセルフロック状態であるので、使用者の膝が不安定になることがなく、使用者が安定した状態で角度検出センサ７の初期設定を行うことができる。
【００４６】
ストッパー１２５は、図６に示すように、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との折り返し動作後の第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との回転を拘束する。本実施の形態のストッパー１２５は、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上に配置された後、さらに第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１が大きくなる方向側に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが所定の角度回転すると、以後の回転を拘束するように配置されている。
【００４７】
つまり、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上となる配置状態を超え、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１が１８０°を超えた配置状態で、膝の屈曲方向側に外力が生じると、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１が大きくなる方向側に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが回転する。そこで、このような第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との回転領域側にストッパー１２５を配置している。
【００４８】
そのため、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上となる配置状態を超えると、使用者の膝の伸展状態が安定状態であると判定し、図７に例示するように、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上となる配置状態を超え、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との回転がストッパー１２５によって拘束されるまでの角度領域θ２内で、角度検出センサ７の初期設定を行うことが好ましい。上述のように膝の屈曲方向側に外力が生じても、ストッパー１２５によって第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との回転は拘束されるので、使用者の膝が不安定になることがなく、使用者が安定した状態で角度検出センサ７の初期設定を行うことができる。
【００４９】
ちなみに、ストッパー１２５は、例えば第２のリンク１２２に設けられている。但し、ストッパー１２５の設置位置は、特に限定されない。
【００５０】
第１の検出部１３は、原点センサである。第１の検出部１３は、角度検出センサ７の初期設定を行うために、上述のような第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との配置関係が成り立ったことを検出することができれば、設定箇所は特に限定されない。
【００５１】
一般的にインクリメンタル型のセンサの初期設定を行う場合は、初期設定の精度を高めるために、第１の検出部１３の検出信号に基づいて繰り返し、センサの初期設定が行われる。例えば、駆動モータ６ａを駆動させて第１の検出部１３で可動部の所定の位置を繰り返し検出し、当該所定の位置を角度検出センサ７の原点位置に設定する。このとき、駆動モータ６ａを駆動させて可動部を動作させる際に、歩行支援装置１の関節部が大きく動作すると、使用者が不安定な状態となる。
【００５２】
ここで、上述した各リンクの関係を満たすことにより、４節リンク機構１２は、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との折り返し点近傍において、駆動モータ６ａを駆動させても殆ど膝軸が回転しない状態を作り出すことができる。つまり、図８に示すように、所定の膝軸角度領域において、駆動モータ６ａを駆動させても殆ど膝軸角度が変化しない状態を作り出すことができる。
【００５３】
そのため、本実施の形態では以下のような構成とされている。ここで、図９及び図１０は、各リンク及び第１の検出部１３の動作が理解し易いように透視図とされている。
【００５４】
第１の検出部１３は、接触部材１３ａ、接触センサ１３ｂを備えている。接触部材１３ａは、駆動部６の駆動軸６ｃの外周部分に設けられている。ここで、接触部材１３ａは、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上となる配置状態を超えてから、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との回転がストッパー１２５によって拘束されるまでの角度領域θ２内に第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが配置されたときに、接触センサ１３ｂに接触するように配置されている。接触センサ１３ｂは、駆動部６を支持する支持部材１５に設けられている。接触センサ１３ｂは、接触部材１３ａと接触状態となると、初期設定部１４にＯＮ信号を出力する。ちなみに、支持部材１５は、上側のリンク２に設けられている。
【００５５】
そして、第１のリンク１２１の一方の端部は、駆動部６の駆動軸６ｃに回転可能に連結されている。つまり、第１のリンク１２１の一方の端部からは、駆動部６の駆動力が直接に伝達されない。第１のリンク１２１の他方の端部と第２のリンク１２２の一方の端部との連結部は、例えば駆動部６を支持する支持部材１５に連結されている。
【００５６】
ちなみに、第３のリンク１２３は、駆動部６の駆動軸６ｃの中心と第４のリンク１２４の一方の端部との連結部を結ぶ直線部分に該当する。第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との連結部は、接触部材１３ａに連結されている。
【００５７】
つまり、図９に示すように使用者の膝が屈曲した状態から、図１０に示すように使用者の膝が伸展した状態となると、駆動部６の駆動軸６ｃが矢印Ａ方向に回転すると共に接触部材１３ａが接触センサ１３ｂ側に移動し、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上となる配置状態を超えてから、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との回転がストッパー１２５によって拘束されるまでの角度領域θ２内に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが配置されると、接触部材１３ａの端面が接触センサ１３ｂに接触し、接触センサ１３ｂはＯＮ信号を初期設定部１４に出力する。
【００５８】
初期設定部１４は、接触センサ１３ｂからＯＮ信号が入力されると、角度検出センサ７の初期設定を開始する。詳細には、図１１に示すように、歩行支援装置１は角度検出センサ７の初期設定を実行する。
【００５９】
先ず、例えば使用者が電源スイッチをＯＮする等によって歩行支援装置１が待機状態となると、現在の角度位置が屈曲側リミットにあると仮定し、現在値を屈曲リミットの角度値に設定する（Ｓ１）。次いで、制御部８が上側のリンク２に対する下側のリンク３の目標角度を設定する（Ｓ２）。例えば制御部８は、上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３（図７）を２°に設定する。
【００６０】
次に、角度検出センサ７は、現在の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３を検出し、検出信号を制御部８に出力する（Ｓ３）。制御部８は、角度検出センサ７から入力される検出信号に基づいて、上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３を算出し、算出した角度θ３と目標角度とに基づいて、駆動部６の駆動モータ６ａの制御信号を生成する（Ｓ４）。
【００６１】
次に、駆動モータ６ａは、制御部８から入力される制御信号に基づいて、使用者の膝が伸展するように駆動する（Ｓ５）。このとき、初期設定部１４は、接触センサ１３ｂからＯＮ信号が入力されるか否かを判定する（Ｓ６）。
【００６２】
接触センサ１３ｂに接触部材１３ａの端面が非接触の状態で、未だに初期設定部１４に接触センサ１３ｂからＯＮ信号が入力されていないと（Ｓ６のＮＯ）、制御部８は角度検出センサ７から検出信号を取得する工程（Ｓ３）に戻る。
【００６３】
一方、接触センサ１３ｂに接触部材１３ａの端面が接触して、初期設定部１４に接触センサ１３ｂからＯＮ信号が入力されると（Ｓ６のＹＥＳ）、初期設定部１４は第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１がより大きくなる方向に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが若干回転して停止するように、制御部８に指示信号を出力する。制御部８は、初期設定部１４から指示信号が入力されると制御信号を生成し、制御信号を駆動部６の駆動モータ６ａに出力する。駆動モータ６ａは、制御部８から入力される制御信号に基づいて動作する（Ｓ７）。
【００６４】
次に、初期設定部１４は、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１が小さくなる方向に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが回転するように、制御部８に指示信号を出力する。制御部８は、初期設定部１４から指示信号が入力されると制御信号を生成し、制御信号を駆動部６の駆動モータ６ａに出力する。駆動モータ６ａは、制御部８から入力される制御信号に基づいて動作する（Ｓ８）。
【００６５】
次に、角度検出センサ７は、現在の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３を検出し、検出信号を初期設定部１４に出力する（Ｓ９）。このとき、初期設定部１４は、接触センサ１３ｂから入力されるＯＮ信号が途絶えたか否かを判定する（Ｓ１０）。
【００６６】
初期設定部１４は、接触センサ１３ｂに接触部材１３ａの端面が未だに接触しており、断続的に接触センサ１３ｂからＯＮ信号が入力されていると（Ｓ１０のＮＯ）、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１が小さくなる方向に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とを回転させる工程（Ｓ８）に戻る。
【００６７】
一方、初期設定部１４は、接触センサ１３ｂと接触部材１３ａの端面とが非接触状態と成り、接触センサ１３ｂからのＯＮ信号の入力が途絶えると（Ｓ１０のＹＥＳ）、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが成す角度θ１が小さくなる方向に、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とを回転させる動作を停止させ、角度検出センサ７の初期設定（原点リセット処理）を実行する（Ｓ１１）。
【００６８】
つまり、従来設定されていた角度検出センサ７の原点をリセットし、接触センサ１３ｂに接触部材１３ａが接触した際の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３と、接触センサ１３ｂと接触部材１３ａの端面とが非接触状態となった際の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３との、平均値を算出し、算出した平均値での上側のリンク２に対する下側のリンク３の配置関係を角度検出センサ７の原点として再設定する。
【００６９】
本実施の形態では、駆動部６の駆動軸６ｃを異なる方向に繰り返し回転させても、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との折り返し点近傍では、第１のリンク１２１と第２のリンク１２２との連結部の回転軸１２６、即ち膝軸は殆ど回転しない特性を生かし、当該回転軸６ｃの動作を検出することができるように、第３のリンク１２３と第４のリンク１２４との連結部に第１の検出部１３を配置したので、使用者が殆ど違和感なく、角度検出センサ７の初期設定を行うことができる。
【００７０】
＜実施の形態２＞
ここで、角度検出センサ７の初期設定を行う際に、使用者の膝の伸展を支援する構成とされていることが好ましい。つまり、歩行支援装置は、図１２に示すように、上述の要素に加えて、さらに第２の検出部１６、伸展支援部１７を備えていることが好ましい。
【００７１】
第２の検出部１６は、図９及び図１０に示すように、接触部材１６ａ、接触センサ１６ｂを備えている。本実施の形態の接触部材１６ａは、第１の検出部１３の接触部材１３ａと共通部材とされている。接触部材１６ａは、駆動部６の駆動軸６ｃに設けられており、例えば使用者が着座した状態で歩行支援装置を装着して膝を伸展させ、駆動部６の駆動軸６ｃが矢印Ａ方向に所定の角度回転すると、接触センサ１６ｂに接触する。接触センサ１６ｂは、ＯＮ信号を伸展支援部１７に出力する。ここで、接触部材１６ａは、少なくとも第３のリンク１２３と第４のリンク１２４とが一直線上に配置されるまで、接触センサ１６ｂとの接触が継続される形状とされている。
【００７２】
伸展支援部１７は、接触センサ１６ｂからＯＮ信号が入力されると、駆動部６の駆動モータ６ａを制御して使用者の膝の伸展を支援する。つまり、接触センサ１６ｂからＯＮ信号の入力が開始されると、例えば使用者は着座状態から起立状態へ移行しようとしているものと推定することができる。そこで、伸展支援部１７は、図１３に示すように、上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３が所定の角度（例えばθ３＝２０°）より小さくなると、使用者の膝の伸展を支援する。詳細には、図１４に示すように、歩行支援装置は使用者の膝の伸展を支援する。
【００７３】
先ず、歩行支援装置の電源スイッチがＯＮとなって待機状態（Ｓ１１）となると、伸展支援部１７は、接触センサ１６ｂからＯＮ信号が入力されるか否かを判定する（Ｓ１２）。接触センサ１６ｂからＯＮ信号が入力されないと（Ｓ１２のＮＯ）、使用者は膝を伸展しようとする意志がないものと推定することができるので、歩行支援装置の待機状態（Ｓ１１）に戻る。
【００７４】
伸展支援部１７は、接触センサ１６ｂからＯＮ信号が入力されると（Ｓ１２のＹＥＳ）、工程Ｓ１３〜Ｓ２２に移行する。ここで、工程Ｓ１３〜Ｓ２２は、実施の形態１の角度検出センサ７の初期設定の工程Ｓ２〜Ｓ１１と同様であるので、重複する説明を省略する。初期設定部１４は角度検出センサ７の初期設定が終了すると、その旨の信号を伸展支援部１７に出力する。
【００７５】
伸展支援部１７は、初期設定部１４から角度検出センサ７の初期設定が終了した旨の信号が入力されると、再度上側のリンク２に対する下側のリンク３の目標角度（例えば２°）を制御部８に設定させる（Ｓ２３）。
【００７６】
次に、角度検出センサ７は、現在の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３を検出し、検出信号を制御部８に出力する（Ｓ２４）。制御部８は、角度検出センサ７から入力される検出信号に基づいて、上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３を算出し、算出した上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３と目標角度とに基づいて、駆動部６の駆動モータ６ａの制御信号を生成する（Ｓ２５）。
【００７７】
駆動モータ６ａは、制御部８から入力される制御信号に基づいて動作する（Ｓ２６）。このとき、伸展支援部１７は、角度検出センサ７から入力される現在の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３と目標角度との差の絶対値が予め設定された閾値より小さいか否かを判定する（Ｓ２７）。
【００７８】
伸展支援部１７は、現在の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３と目標角度との差の絶対値が予め設定された閾値以上であると（Ｓ２７のＮＯ）、制御部８による駆動部６の駆動モータ６ａの制御を続行させるために、制御部８に角度検出センサ７から検出信号を取得させる工程（Ｓ２４）に戻る。
【００７９】
一方、伸展支援部１７は、現在の上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３と目標角度との差の絶対値が予め設定された閾値より小さいと（Ｓ２７のＹＥＳ）、制御部８による駆動部６の駆動モータ６ａの制御を終了させる。
【００８０】
このような歩行支援装置及び初期設定方法は、角度検出センサ７の初期設定を行う際に、屈曲状態の膝が伸展状態となるまで支援するので、使用者を安定させた状態で角度検出センサ７の初期設定を行うことができる。例えば、角度検出センサ７の初期設定途中で、使用者の膝が不用意に曲がって、使用者が姿勢を崩すことがない。
【００８１】
しかも、角度検出センサ７の初期設定を行った後に、もう一度、上側のリンク２に対する下側のリンク３の角度θ３を調整し直すので、使用者の膝の伸展制御を正確な位置から開始することができる。
【００８２】
以上、本発明に係る歩行支援装置及び初期設定方法の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  歩行支援装置
２  上側のリンク
３  下側のリンク
４  足裏載置部、４ａ  載置部、４ｂ  アーム
５  膝装着部、５ａ  アーチ
６  駆動部、６ａ  駆動モータ、６ｂ  減速機、６ｃ  駆動軸
７  角度検出センサ
８  制御部
９  腰装着部、９ａ  ベルト、９ｂ  収納ボックス
１０  上腿保持部
１１  配線
１２  ４節リンク機構
１３  第１の検出部、１３ａ  接触部材、１３ｂ  接触センサ
１４  初期設定部
１５  支持部材
１６  第２の検出部、１６ａ  接触部材、１６ｂ  接触センサ
１７  伸展支援部
１２１  第１のリンク、１２１ａ  突出片
１２２  第２のリンク、１２２ａ  突出片
１２３  第３のリンク
１２４  第４のリンク
１２５  ストッパー
１２６  回転軸
【図１】
0005751135.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005751135.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005751135.tif 000007
【図７】
0005751135.tif 000008
【図８】
0005751135.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005751135.tif 000014
【図１４】
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