(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の体幹部に装着される体幹保持手段と、
上記体幹保持手段の左及び右側位置に取り付けられた第１回動部と、該第１回動部によって回動動作する第１棒状部材と、該第１棒状部材の下端に取り付けられた第２回動部と、該第２回動部によって回動動作する第２棒状部材と、該第２棒状部材の下端に取り付けられた足部とをそれぞれ有し、上記体幹部から下肢の両側に沿いかつ当該下肢とは離間した状態で下方向に上記足部に至るまでそれぞれ延在する左側及び右側下肢補助手段と、
上記下肢が地面から離れている遊脚期において、上記下肢の足首部分に設けた第１の検出部材と上記第２棒状部材の対応部分に設けた第２の検出部材との相互間の動きを検出し、当該第１の検出部材及び第２の検出部材間の間隔が離れることがないように上記左側及び右側下肢補助手段の上記第１及び第２回動部を回動動作させることにより上記左側及び右側下肢補助手段を上記下肢の動きに追従動作させる追従手段と、
上記下肢が上記地面に着地している支持脚期中、上記左側及び右側の下肢補助手段の上記第２棒状部材の先端で上記地面を押し付け続けることにより装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させる抜重制御手段と
を具えることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
上記歩行補助装置は、
上記下肢の位置に基づいて上記下肢が地面に接地するよりも先、若しく上記下肢が地面に接地するのとほぼ同時に上記左側及び右側下肢補助手段の上記第２棒状部材の先端で上記地面を押し付けることにより上記下肢に対する衝撃荷重を軽減させる衝撃荷重軽減制御手段
をさらに具え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】
上記追従手段は、上記体幹部の所定位置に設けられた第１の回転駆動手段と、上記下肢の膝付近に設けられた第２の回転駆動手段とを介して、上記左側及び右側下肢補助手段を上記下肢の動きに合わせて追従動作させる
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４】
上記追従手段は、比例微分制御により生成した駆動信号を用いて上記第１の回転駆動手段及び上記第２の回転駆動手段を回転駆動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の歩行補助装置。
【請求項５】
上記左側及び右側下肢補助手段の先端は、地面に接触する部分が半月状に形成されている
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６】
上記左側及び右側下肢補助手段の先端には、所定の衝撃緩衝材が取り付けられている
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７】
上記左側及び右側下肢補助手段は、下肢の長さに合わせて、その長さを調節可能な長さ調整手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行補助装置に関し、例えば下肢弱体者の平地、不整地、坂及び階段等における随意的な歩行動作を補助する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢化社会の進行により、加齢に伴う筋力や体力の低下等が原因で歩行機能に障害を持つ人々が増えつつある。高齢者が自立した生活を送るための前提条件としては、日常生活の基本動作である歩行・移動機能が充足されることが必要であり、歩くことは高齢者にとって肉体的・精神的な健康を保つ上で非常に重要である。
【０００３】
高齢者の自立という点からみれば、歩行機能に支障が出ればすぐに車椅子や電動三輪車を使用するというのではなく、歩行器の活用も検討するなど高齢者の残存能力を活かすことも重要である。特に車椅子では、階段昇降に対応することができないばかりか、周辺環境の影響を受けて日常生活に支障が出ることも多く、下肢を使用しないことで筋力を衰弱させてしまい、ひいては骨の強度をも低下させてしまう。
【０００４】
加えて、長時間の座位姿勢は脊柱側わん等の骨の変形、褥創などの原因となり、健康への悪影響を及ぼしてしまう。一方、直立姿勢は脊柱への負担を軽減し、呼吸器、循環器、消化器などの働きを活性化させ、呼吸、食事、排泄といった基本的な生命維持の機能を促進することにつながる。
【０００５】
このような理由から、直立姿勢による歩行動作の重要性は高く、ＱＯＬ(Quality Of Life)の向上に大きく関わるものであるため、歩行機能に障害がある下肢弱体者が自立して歩行動作を行うことを補助し、下肢弱体者及び介護者の双方の身体的かつ精神的負担を軽減するような歩行支援機が必要とされている。
【０００６】
一方、歩行動作の歩行補助装具として松葉杖が広く普及しており、これらの中には抜重効果を利用して下肢弱体者の歩行時における地面からの衝撃を軽減するものもあって有効な手段ではあるが、関節の動きを制限するものも多く、その場合歩行動作に大きな影響を与えてしまうことにもなる。
【０００７】
また、歩行補助装具としては、両脚下肢支柱を装着ベルトにより装着者の脚部に取り付け、股関節の位置に配置された内側部股継手の回動により両脚下肢支柱を交互歩行させることにより、装着者の交互歩行の向上を図るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平11-42259号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところでかかる構成の歩行補助装具では、両脚下肢支柱を装着ベルトにより装着者の身体に対して直接取り付ける構造であるため、内側部股継手の回動により装着者の関節の動きを制限してしまったり、内側部股継手の回動タイミングと、装着者の歩行タイミングとが一致しないときには滑らかな歩行動作を妨げてしまうという問題があった。
【０００９】
またかかる構成の歩行補助装具では、内側部股継手の回動により両脚下肢支柱を交互歩行させることが目的であり、下肢弱体者の歩行動作時に、装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させることはできないという問題があった。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、下肢弱体者の随時性のある歩行動作に影響を与えることなく歩行動作時に、下肢に対する衝撃荷重を軽減させると共に装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させ、平地及び階段等における移動動作を有効に補助し得る歩行補助装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するため本発においては、人体の体幹部を保持する体幹部保持手段と、体幹保持手段の所定位置に取り付けられ、人体の下肢とは離間した状態で当該下肢に沿って延設された棒状部材が当該下肢の動きに合わせて折曲可能に形成された構造の下肢補助手段と、下肢が地面から離れている遊脚期における当該下肢の位置を検出し、当該位置に基づいて当該下肢補助手段を下肢に追従させる追従手段と、下肢が地面に着地している支持脚期中、下肢補助手段の棒状部材の先端で地面を押し付け続けることにより装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させる抜重制御手段とを設けるようにする。
【００１２】
これにより、装置を人体の体幹部でのみ装着し、下肢に対しては何ら拘束することのない状態で、遊脚期には下肢の動きに下肢補助手段を追従させ、下肢が地面に着地した状態の支持脚期に移行すると装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させることができるので、装着者の随意的な歩行動作を妨げることなく、歩行動作を補助することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、装置を装着者の体幹部でのみ装着し、下肢に対しては何ら拘束することのない状態で、遊脚期には下肢の動きに下肢補助手段を追従させ、下肢が地面に着地した状態の支持脚期に移行すると装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させることができるので、装着者の随意的な歩行動作を妨げることなく、歩行動作を補助することができ、かくして下肢弱体者の随時性のある歩行動作に影響を与えることなく歩行動作時に、下肢に対する衝撃荷重を軽減させると共に装着者自身の自重によって関節部位に生じる負荷を低減させ、平地及び階段等における移動動作を有効に補助し得る歩行補助装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１５】
（１）本発明の基本概念
本発明では、歩行を通じて下肢弱体者に対する肉体的・精神的な健康を保ち、かつ歩行動作時における人体の関節部位や骨格系への負荷を減少させることに鑑み、また人体と機械との協調動作を通じて機械が歩行動作の妨害となることを回避するため、体幹部だけで装着し下肢への装着を排除すると共に当該下肢への負担を軽減する非拘束型の人体に優しいヒューマンインタフェースとしての体重支持アシスト型の歩行補助装置を提供することを目的としている。
【００１６】
この歩行補助装置では、下肢弱体者の関節部位に負担を与えることなく、脚が地面に着地したときの骨に対する骨面圧を軽減するために、装着者の自重及び歩行動作時の衝撃荷重を当該歩行補助装置のアシスト対象としているが、その際下肢を拘束することがないように当該下肢と歩行補助装置とを接触させることなく、人体と歩行補助装置とを腰部等の体幹部でのみ取り付け固定するようになされている。
【００１７】
特に、この歩行補助装置は、人体の坐骨結節でのみ当該歩行補助装置からの支持反力（後述する）を受け、下肢が拘束されることのない開リンク構造を採用することにより、装着者の関節部位に対し直接的にトルクや引っ張り力を与えることなく、当該関節部位に余分な力が加わることを防止するようになされている。このような基本概念を取り入れた歩行補助装置の具体的な構成について以下、説明する。
【００１８】
（２）歩行補助装置
（２−１）歩行補助装置の全体構成
図１に示すように、１は全体として本発明の歩行補助装置を示し、人体の体幹部に装着するための体幹装着部２と、当該体幹装着部２の所定位置から人体の下肢に沿って延設された棒状部材でなる右側下肢補助部３Ａ、左側下肢補助部３Ｂ及び当該右側下肢補助部３Ａ、左側下肢補助部３Ｂを下肢の動きに追従させる追従制御を行ったり、下肢弱体者の足が地面に接地する前に右側下肢補助部３Ａ、左側下肢補助部３Ｂの先端にある半月形状の足部６Ａ及び６Ｂを地面に押し付けることによって下肢に対する衝撃荷重を軽減させ、下肢が地面に着地している支持脚期中には装着者自身の自重によって骨に対する骨面圧や関節部位に生じる負荷を軽減させるための抜重制御を行うコントローラユニット４によって構成されている。
【００１９】
この歩行補助装置１は、体幹装着部２の所定位置から上方に延びた２本の右側体幹保持部１０Ａ、左側体幹保持部１０Ｂが設けられ、半円状に形成された先端部１１Ａ及び１１Ｂが人体の脇の下に位置されることによって、当該歩行補助装置１自体が左右に振られてしまうようなぶれを体幹装着部２及び右側体幹保持部１０Ａ、左側体幹保持部１０Ｂによる複数箇所で抑え、歩行補助装置１の装着状態を安定化させるようになされている。
【００２０】
なお、歩行補助装置１では、右側体幹保持部１０Ａ、左側体幹保持部１０Ｂの先端部１１Ａ及び１１Ｂが人体の脇の下に位置することになるが、当該右側体幹保持部１０Ａ及び左側体幹保持部１０Ｂにいって直接体重を支えることはなく、あくまで左右のぶれを抑えるために設けられている。
【００２１】
（２−２）体幹装着部の構成
図２及び図３に示すように体幹装着部２は、人体の体幹部である腰部の周囲を包み込むように装着され、前面のベルト１２及び１３によって体幹部と当該体幹装着部２とが一体に取り付けられるようになされている。
【００２２】
また体幹装着部２は、ベルト１２及び１３によって体幹部と一体に取り付けられた際、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの先端に設けられた足部６Ａ及び６Ｂ（図１）が地面に押し付けられたときの支持反力を、人体の神経が集中している個所を回避した部位に相当する例えば坐骨結節で受けるための坐骨結節保持部１４が設けられている。
【００２３】
従って体幹装着部２は、人体の腰部の周囲を包み込むと共に、人体の坐骨結節を坐骨結節保持部１４によって保持することになるので、体幹部に対して一段と強固かつ一体に装着されると共に、下肢については何ら装着されていない開リンク構造の自由な状態を維持し得るようになされている。
【００２４】
（２−３）下肢補助部の構成
図１に示したように右側下肢補助部３Ａ、左側下肢補助部３Ｂは、体幹装着部２における左右両側の所定位置から人体の下肢に沿って延設されており、体幹装着部２と右側下肢補助部３Ａ、左側下肢補助部３Ｂとは第１回動部８Ａ及び８Ｂを介して取り付けられている。
【００２５】
右側下肢補助部３Ａの第１棒状部材４Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの第１棒状部材４Ｂは、第１回動部８Ａ及び８Ｂと一体に取付固定されており、当該第１回動部８Ａ及び８Ｂがその軸中心に矢印方向へ回転することにより、人体における下肢の動き（特に膝から上の部分）に合わせて第１棒状部材４Ａ及び第１棒状部材４Ｂが可動し得るようになされている。
【００２６】
また第１棒状部材４Ａ及び第１棒状部材４Ｂは、第２回動部９Ａ及び９Ｂと一体に取付固定されると共に、当該第２回動部９Ａ及び９Ｂを介して第２棒状部材５Ａ及び第２棒状部材５Ｂが取り付けられている。
【００２７】
右側下肢補助部３Ａの第２棒状部材５Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの第２棒状部材５Ｂは、第２回動部９Ａ及び９Ｂと一体に取付固定されており、当該第２回動部９Ａ及び９Ｂがその軸中心に矢印方向へ回転することにより、人体における下肢の動き（特に膝から下の部分）に合わせて第２棒状部材５Ａ及び第２棒状部材５Ｂが可動し得るようになされている。
【００２８】
因みに第１回動部８Ａ及び８Ｂ、第２回動部９Ａ及び９Ｂは、その内部にロータリーエンコーダ３３（図１６）の内蔵されたＤＣ(Direct Current)駆動モータからなるアクチュエータ３２（図１６）が設けられており、これによりコントローラユニット４からの命令に応じた回転角度に回転駆動し得ると共に、そのときの実際の回転角度をロータリーエンコーダ３３によって検出し、その検出結果をコントローラユニット４へ伝達するようになされている。
【００２９】
また第２棒状部材５Ａ及び第２棒状部材５Ｂは、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂが地面と接触したときに当該地面を押し付ける半月形状の足部６Ａ及び６Ｂがその先端に取り付けられており、これにより下肢の動きに合わせて歩行動作時に足部６Ａ及び６Ｂが地面に接地する際、どのような角度で地面に接地しても半月形状の足部６Ａ及び６Ｂによって安定した状態を維持し、下肢弱体者が転倒するような事態を回避し得るようになされている。
【００３０】
なお、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂは、第１棒状部材４Ａ及び４Ｂと、第２棒状部材５Ａ及び５Ｂと、足部６Ａ及び６Ｂとが接続されたときの全体の長さが、人体の体幹部に体幹装着部２が装着されたときの下肢よりも僅かに長くなるように設定されている。
【００３１】
これにより右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂは、歩行動作時に下肢弱体者の足が地面に接地するよりも先に、その先端に設けられている足部６Ａ及び６Ｂを地面に押し付けてスティフネス制御（後述する）及び抜重制御することができるため、足の骨に対する骨面圧（衝撃荷重）を軽減させ、かつ下肢弱体者の体重を支持し得るようにアシストすることができる。
【００３２】
この足部６Ａ及び６Ｂは、図４に示すように、地面と直接接触する当接部分ＴＰ１（破線で示す）に弾力性を有するゴム製素材が衝撃緩衝材として用いられており、これにより接地時の衝撃荷重を更に軽減し得るようになされている。
【００３３】
なお足部６Ａ及び６Ｂは、地面と当該足部６Ａ及び６Ｂとが接触したときに地面からの圧力（以下、これを面圧と呼ぶ）を検知するためのシステム面圧センサ（図示せず）が当接部分ＴＰ１の内部に設けられており、どの瞬間に足部６Ａ及び６Ｂが地面と接触し、遊脚期から支持脚期へ移行するかをコントローラユニット４へ伝達し得るようになされている。
【００３４】
ところで右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂは、コントローラユニット４の制御により、下肢の動きに追従させる必要があり、そのために下肢の動き（位置）を正確に認識するための３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂ（Honeywell製：HMC2003）が下肢の足首近傍に相当する第２棒状部材５Ａ及び５Ｂの所定位置に取り付けられている。
【００３５】
（２−４）装着者側装備
このような構成でなる歩行補助装置１が実際に下肢弱体者に装着された場合、図５に示すように体幹装着部２だけが人体の体幹部に装着された状態で、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂについては下肢と所定距離だけ離れた位置に配置されることになり、下肢弱体者にとっては何かに拘束されているという自覚が一切ない中で、当該歩行補助装置１によるアシストを受けることが出来るようになされている。なお歩行補助装置１では、下肢弱体者である装着者に対して拘束感を与えないことに加え、その装着者に対してセンサレスなシステムであることも大きな特徴である。
【００３６】
このとき歩行補助装置１のコントローラユニット４は、図示しないが下肢弱体者の背中に背負った例えばリュックサック等の中に収められて持ち運ばれるようになされており、当該コントローラユニット４によって右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂを下肢の動きに合わせて駆動制御することにより下肢弱体者の歩行動作をアシストするようになされている。
【００３７】
ところで下肢弱体者は、歩行補助装置１の３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂがセンシングする対象となる直径２５ｍｍ、厚さ５ｍｍでなるネオジウム磁石ＭＧ１及びＭＧ２（以下、これを単に磁石ＭＧ１及びＭＧ２と呼ぶ）を例えば下肢の足首近傍に取り付けるようになされており、これにより３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂが磁石ＭＧ１及びＭＧ２の磁力を検知し、その検知結果をコントローラユニット４へ伝達するようになされている。
【００３８】
コントローラユニット４は、３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂから伝達された磁力に基づいて、第１回動部８Ａ、８Ｂ及び第２回動部９Ａ、９Ｂを回転させる際の回転トルクを算出し、その算出した回転トルクに応じて第１回動部８Ａ、８Ｂ及び第２回動部９Ａ、９Ｂを回転駆動させることにより、下肢の動きに右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂを追従させ得るようになされている。
【００３９】
また下肢弱体者は、歩行補助装置１の足部６Ａ及び６Ｂにおける当接部分ＴＰ１の内部に設けられたシステム面圧センサと同様に、実際の脚が地面に接触したか否かを検知するための靴面圧センサが靴底内部に設けられた靴ＳＺを装着するようになされている。但し、靴ＳＺの靴面圧センサについては当該歩行補助装置１にとって必ずしも不可欠なものではなく、追加装備されなければ装着者に対して歩行補助装置１がセンサレスなシステムであり続けるが、追加装備されたときには歩行補助装置１の右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂと、下肢弱体者の靴ＳＺとの接地タイミングが一段と明確化されることになる。
【００４０】
これにより、歩行補助装置１のコントローラユニット４は、その靴面圧センサによる面圧センサ出力を例えば赤外線通信等の近距離無線通信方式により受信し、下肢弱体者の脚がどの瞬間に地面と接触し、遊脚期から支持脚期へ移行するかを認識し得るようになされている。
【００４１】
さらに歩行補助装置１では、抜重制御時の骨面圧を軽減させるためのアシスト力を下肢の筋力に応じて決定する必要があり、そのためにはいわゆる表面筋電位を計測し、その表面筋電位の計測値に応じてアシスト力を決定するようになされている。この場合、表面筋電位を計測するための筋電計については、当該歩行補助装置１にとって必ずしも不可欠なものではなく、当該筋電計が追加装備されなければ装着者に対して歩行補助装置１がセンサレスなシステムであり続けるが、当該筋電計により表面筋電位の計測値が得られた場合には、支持脚期中における歩行補助装置１の右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの姿勢から、どの程度の体重が脚に負担として生じるかを推定し、一段と正確なアシスト力を決定することが可能となる。
【００４２】
この表面筋電位とは、筋活動に伴う筋の電気的活動を、皮膚表面に貼り付けた電極によって導出するものであり、一般的にＥＭＧ(Electro Myo Gram) と呼ばれている。従って歩行補助装置１では、この表面筋電位を用いることにより、体表付近にある筋全体の電気的活動量の継時的変化や複数筋の活動パターン（時間・空間的な組み合わせ）を、半定量的に観察、分析することが可能となる。
【００４３】
実際上、歩行補助装置１では、図６に示すように下肢弱体者の下肢に貼り付けた複数の電極ＤＫと、当該複数の電極ＤＫから得られる微弱なＥＭＧ信号を所定レベルに増幅するＥＭＧアンプ１５とからなる筋電計１６によって得られる筋電信号ＭＥ１をコントローラユニット４へ送出するようになされている。
【００４４】
この場合、歩行補助装置１のコントローラユニット４では、膝の筋力との相関を持った筋電信号ＭＥ１を下肢が動作するよりも早く計測することができ、その筋電信号ＭＥ１に基づいて膝の関節の筋力と剛性を推定し、膝の筋力に応じた一段と正確なアシスト力を決定し得るようになされている。
【００４５】
（３）追従制御
（３−１）下肢の３次元位置検出
次に、下肢の動きに右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂを追従させるための追従制御の原理を説明するにあたって、３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂと、磁石ＭＧ１及びＭＧ２との関係に基づいて下肢の３次元位置を求める方法について説明するが、３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂ共に同じ方法であるため、説明の便宜上右側下肢補助部３Ａの３軸磁気センサ７Ａについてのみ説明し、左側下肢補助部３Ｂの３軸磁気センサ７Ｂについては省略する。
【００４６】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、磁石ＭＧ１と一定の距離だけ離れた位置に存在する３軸磁気センサ７Ａは、下肢弱体者の歩行方向をＸ軸、当該歩行方向のＸ軸に対して垂直上方向（すなわち抜重アシスト方向）をＹ軸、Ｘ軸に対して垂直横方向をＺ軸としたときのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の磁力の強さを検出し、その検出結果をコントローラユニット４へ送出する。
【００４７】
これによりコントローラユニット４は、３軸磁気センサ７Ａから得られる３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の磁力の強さのバランスに基づいて磁石ＭＧ１の動く方向すなわち下肢の動く方向（角度）を算出し得るようになされている。
【００４８】
また図８に示すようにコントローラユニット４は、３軸磁気センサ７Ａにおける３軸方向の磁力の強さＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚによる磁気ベクトルＶＢを、ＶＢ＝（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）で表したとき、当該３軸磁気センサ７Ａと磁石ＭＧ１との間の距離Ｌを、（１）式の計算式によって算出する。
【００４９】
Ｌ＝ｋ／｜ＶＢ｜３…………………………………………………………………………（１）
【００５０】
ここで「ｋ」は磁石ＭＧ１の持つ磁力の強さと環境における磁力の伝わり易さに応じて決定される係数であり、必ずしも正確に計測する必要はなくキャリブレーションによって容易に求めることが可能である。
【００５１】
従ってコントローラユニット４は、距離Ｌと、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の磁力の強さのバランスに基づいて算出した下肢の動く方向とに基づいて、３軸磁気センサ７Ａからみた下肢の足首部分に相当する相対的な３次元位置を下肢と非接触かつ無拘束に求め得るようになされている。
【００５２】
（３−２）性能評価試験
因みに、コントローラユニット４による計算で求められる推定位置と実測位置とがどの程度の誤差を有するのかを検証する場合の性能評価試験と、その性能評価試験の結果について図９及び図１０を用いて説明する。
【００５３】
図９に示すように、追従制御の性能評価試験では、実際と同様に３軸磁気センサ７Ａと磁石ＭＧ１との間の距離Ｌだけ離れた位置に設けられた方眼紙１７上の磁石ＭＧ１が実際に移動したとき、図１０に示したＸ―Ｙグラフに表されるように、実際に磁石ＭＧ１を置いたときの実測位置（○）と、方眼紙１８上の３軸磁気センサ７Ａの出力値に基づいて計算された推定位置（□）と、先に計算された推定位置（□）に補正処理を施すことにより推定誤差を低減させた補正処理後の推定位置（△）として表すようになされている。
【００５４】
この場合、実測位置（○）と、推定位置（□）との間には最大約３[cm]弱の差しかなく、補正処理後の推定位置（△）についても、実測位置（○）とは最大約１[cm]程度の差しかないことが実験結果として表されている。
【００５５】
すなわち歩行補助装置１では、コントローラユニット４により右側下肢補助部３Ａを下肢（右脚）に装着された磁石ＭＧ１に追従させる場合、約１[cm]程度の誤差だけで追従制御する実現可能性が潜在的にあることが判明した。但し、その追従制御の実現可能性については、あくまで追従実験を実際に行って評価する必要がある。
【００５６】
ところで歩行補助装置１は、この追従制御により約１[cm]程度の誤差を生じさせる可能性はあるが、この程度の誤差は特に問題ではなく、それよりも右側下肢補助部３Ａが下肢（右脚）の動きに合わせて追従する際に、右側下肢補助部３Ａが下肢（右脚）の動き以上に動いてしまったり、或いは不規則に動いてしまって下肢弱体者の下肢（右脚）に対して不必要な力が働く等の下肢（右脚）の動きにマッチングしない動作が行われることを確実に回避することが重要であり、その点についても考慮されているが、そのことについては後述する。
【００５７】
（３−３）追従制御
コントローラユニット４は、実際に下肢（右脚）の３次元位置を算出して認識すると、その下肢（右脚）の３次元位置に合わせて右側下肢補助部３Ａを追従させるのだが、その際、図１１に示すように、３軸磁気センサ７Ａが磁石ＭＧ１の現在位置を追従制御の目標点として認識し、その目標点に右側下肢補助部３Ａを動かすため第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａを回転させるべき回転角度を決定する。
【００５８】
またコントローラユニット４は、右側下肢補助部３Ａの局所的な部分に相当する第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａの回転し難さを表す固有の関節インピーダンスに基づいて表される粘性項及び重力補償項等を項目としたトルク推定式を用い、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａを上述の回転角度に回転駆動させるための回転トルクに応じた駆動電圧を算出するようになされている。
【００５９】
ここで、トルク推定式に対して、関節インピーダンスに基づいて表される粘性項を設けているのは、歩行補助装置１の関節部分に相当する第１回動部８Ａ及び第２回動部９Ａに対しインピーダンス特性を表現することで急制動を抑止し、滑らかな動作を実現するためである。またトルク推定式に対して、重力補償項を設けているのは、歩行補助装置１の関節部分に相当する第１回動部８Ａ及び第２回動部９Ａに対し、重力（歩行補助装置１の重量）に抗するトルクを与えることで、右側下肢補助部３Ａが重力に引かれて勝手に伸びてしまう（転倒の原因になる）ことの防止や位置制御の精度を向上させるためである。
【００６０】
ところで図１２に示すようにコントローラユニット４は、トルク推定式の粘性項を設定する際、下肢弱体者の下肢（右脚）に装着された磁石ＭＧ１に対する３軸磁気センサ７Ａの位置がサークルＣＩＲ１内にあるときは、右側下肢補助部３Ａが下肢（左脚）を正確に追従制御できている状況であるため、コントローラユニット４による駆動電圧のゲインを下げることにより磁石ＭＧ１と３軸磁気センサ７Ａとの間隔が離れることがないように第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａを強粘性状態に設定する。
【００６１】
すなわちコントローラユニット４は、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａの動きを固くして右側下肢補助部３Ａが下肢（右脚）の動き以上に動き過ぎないように制御し得、かくして下肢（右脚）の動きと右側下肢補助部３Ａの動きとをマッチングさせ得るようになされている。
【００６２】
またコントローラユニット４は、トルク推定式の粘性項を設定する際、下肢弱体者の下肢（右脚）に装着された磁石ＭＧ１に対する３軸磁気センサ７Ａの位置がサークルＣＩＲ２内にあるときは、サークルＣＩＲ１のときよりも追従制御の精度が落ちており、下肢（右脚）の動きに対して右側下肢補助部３Ａが少し遅れて追従している状況にあるため、コントローラユニット４による駆動電圧のゲインを上げることにより磁石ＭＧ１と３軸磁気センサ７Ａとの間隔を容易に近接させるように第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａを弱粘性状態に設定する。因みに粘性項の調節は、歩行補助装置１が滑らかな動作を可能とするための機能であるが、その機能は唯一の方法ではなく、これ以外にも様々なコントローラ動作を適用することが可能である。
【００６３】
すなわちコントローラユニット４は、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａの動きを柔らかくして右側下肢補助部３Ａを動き易くするように制御し得、かくして下肢（右脚）の動きと右側下肢補助部３Ａの動きとをマッチングさせ得るようになされている。
【００６４】
さらにコントローラユニット４は、下肢弱体者の下肢（右脚）に装着された磁石ＭＧ１に対する３軸磁気センサ７Ａの位置がサークルＣＩＲ３内にあるときは、磁石ＭＧ１の磁力を検出することが出来ておらず、追従制御できていない磁気ロスト帯にあるため、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａに対する駆動電圧の供給をそもそも停止して、下肢（右脚）の動きを妨げることを回避するようになされている。
【００６５】
従って、実際に、下肢（右脚）に装着された磁石ＭＧ１の動きに右側下肢補助部３Ａを追従させたときの実験結果としては、図１３に示すように下肢弱体者の歩行方向（Ｘ軸）、アシスト力を働かせる抜重アシスト方向（Ｙ軸）としたとき、図１４に示すように磁石ＭＧ１の動き（すなわち実線で示される下肢の動き）に対して、３軸磁気センサ７Ａの動き（すなわち破線で示される右側下肢補助部３Ａの動き）がほぼ同じような軌跡を描くことが判明した。
【００６６】
また歩行補助装置１では、図１５に示すように磁石ＭＧ１の動きに右側下肢補助部３Ａを追従させて地面に足部６Ａを着地させたとき、靴の踵部分から当該右側下肢補助部３Ａにおける足部６Ａの中心までの距離ｍについても、ばらつきが少ない方が良好であり、その距離ｍと歩行速度との関係を調査した。
【００６７】
この場合、歩行速度毎に得られる距離ｍの平均値（●）については、歩行速度に拘わらず、概ね一定していることが示されており、これにより歩行補助装置１では右側下肢補助部３Ａにより安定した状態で抜重制御を実行し得ることが確認できた。
【００６８】
（４）歩行補助装置の回路構成
次に、上述した歩行補助装置１の具体的な回路構成について説明する。
【００６９】
図１６に示すように歩行補助装置１は、大きく分けて、下肢弱体者である装着者自身に取り付けられる装着者装備部２０と、装着者とは直接接触せず、遊脚期における下肢の動きに対する追従制御と、下肢が地面に接地する際の衝撃荷重を軽減させるスティフネス制御と、支持脚期における装着者の自重をアシスト対象として支持し抜重する抜重制御とを行う歩行補助部３０とによって構成される。
【００７０】
装着者装備部２０では、バッテリ２１及びコントローラユニット４とが一体となって構成されており、当該バッテリ２１からの電源をコントローラユニット４へ供給すると共に、歩行補助部３０へも供給する。
【００７１】
歩行補助部３０では、コントローラユニット４から供給される命令に応じてモータドライバ３１及びアクチュエータ３２を駆動制御することにより、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａ（図１）を回転駆動し、遊脚期における右側下肢補助部３Ａの追従制御や、下肢が地面に接地する際の衝撃荷重を軽減させるスティフネス制御、支持脚期における右側下肢補助部３Ａによる抜重制御を実行するようになされている。なおスティフネス制御とは、歩行補助装置１の関節部分に相当する第１回動部８Ａ、８Ｂ及び第２回動部９Ａ、９Ｂに対して粘弾性を与えることにより衝撃荷重を軽減させるための制御のことであり、当該歩行補助装置１では追従・スティフネス・抜重の３種の制御系を有している。
【００７２】
ここで遊脚期とは、図１７に示すように下肢の右脚又は左脚に着目したとき（この場合は右脚）、歩行動作時に右脚が地面から離れているときの状態を表すのに対し、支持脚期とは図１８に示すように、その右脚が地面に着地しているときの状態を表す。
【００７３】
実際上、歩行補助部３０（図１６）は、アクチュエータ３２内部のロータリーエンコーダ３３によって検出される第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａの回転角度センサ出力ＲＳ１、３軸磁気センサ７Ａによって検出される磁石ＭＧ１の３次元位置を表す磁気センサ出力ＭＳ１、足部６Ａにおける当接部分ＴＰ１内部に設けられたシステム面圧センサ３５から検出される面圧センサ出力ＰＳ１をコントローラユニット４へそれぞれ送信するようになされている。
【００７４】
コントローラユニット４の磁気モデル及び座標変換回路２３は、歩行補助部３０の３軸磁気センサ７Ａからの磁気センサ出力ＭＳ１を受け取り、下肢（右脚）の膝の動きに相当する磁気モデルに基づいて、磁気センサ出力ＭＳ１に対応した３次元位置を示す座標を、右側下肢補助部３Ａを動かすときの目標位置データＤＤ１としてＰＤ(Proportional Differential)コントローラ及びリミット回路２５へ送出する。
【００７５】
なお磁気モデル及び座標変換回路２３は、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａにおける実際の回転角度を表した回転角度センサ出力ＲＳ１を歩行補助部３０のロータリーエンコーダ３３から受け取るようになされており、目標となる回転角度と、実際の回転角度とのズレを補正した目標位置データＤＤ１を生成するようになされている。
【００７６】
ＰＤコントローラ及びリミット回路２５は、目標位置データＤＤ１に応じた目標位置に右側下肢補助部３Ａを動かすための第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａに対する回転トルクに応じた駆動命令Ｄ２を比例微分制御により生成し、これを加算回路２８を介して歩行補助部３０のモータドライバ３１へ出力するようになされている。
【００７７】
コントローラユニット４の平滑化及び筋モデル回路２６は、筋電計１６から供給される筋電信号ＭＥ１を受け取り、その筋電信号ＭＥ１の高周波成分をローパスフィルタによって除去した後、一定時間単位で積分することにより筋電積分値を求め、その筋電積分値を基に所定の筋モデルから下肢の膝に発生するであろう回転トルクを推定し、その回転トルクに対して所定のアシスト比（係数）を乗算することにより、支持脚期に右側下肢補助部３Ａの足部６Ａが地面を押し付けるときの目標となるアシスト力を求め、これを目標力データＰＤ１としてコントローラ及びリミット回路２７へ送出する。
【００７８】
なお平滑化及び筋モデル回路２６は、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａの回転トルクによって右側下肢補助部３Ａの足部６Ａが実際に地面を押し付けたときの回転角度を表した回転角度センサ出力ＲＳ１を歩行補助部３０のロータリーエンコーダ３３から受け取るようになされており、目標となる回転トルクに応じたアシスト力で地面を押し付けるときの回転角度と、実際の回転トルクに応じたアシスト力で地面を押し付けたときの回転角度とのズレを補正した目標力データＰＤ１を生成するようになされている。
【００７９】
コントローラ及びリミット回路２７は、右側下肢補助部３Ａに所定のアシスト力を発生させるため、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａに対して与える回転トルクに応じた駆動命令Ｄ３を加算回路２８を介して歩行補助部３０のモータドライバ３１へ出力するようになされている。
【００８０】
ところでコントローラユニット４の動作推定及び制御系選択回路２４は、歩行補助部３０のシステム面圧センサ３５からの面圧センサ出力ＰＳ１及び下肢弱体者の靴面圧センサ２２からの面圧センサ出力ＰＳ２を受け取るようになされている。
【００８１】
従って動作推定及び制御系選択回路２４は、面圧センサ出力ＰＳ１及びＰＳ２の双方共に受け取っていないときは、右側下肢補助部３Ａの動作状態が遊脚期（図１６）であると推定し、抜重制御ではなく追従制御だけを実行するべく、コントローラ及びリミット回路２７からの駆動命令Ｄ３の出力を停止し、ＰＤコントローラ及びリミット回路２５からの駆動命令Ｄ２だけを加算回路２８を介して歩行補助部３０のモータドライバ３１へ出力する。
【００８２】
また動作推定及び制御系選択回路２４は、システム面圧センサ３５からの面圧センサ出力ＰＳ１を受け取っているが、靴面圧センサ２２からの面圧センサ出力ＰＳ２を受け取っていない段階では、右側下肢補助部３Ａの足部６Ａが右脚よりも先に地面に着地した状態すなわち遊脚期から支持脚期へ移行する直前の状態にあると推定し、右側下肢補助部３Ａに対して追従制御及び抜重制御を双方共に所定の割合で実行するべく、コントローラ及びリミット回路２７からの駆動命令Ｄ３と、ＰＤコントローラ及びリミット回路２５からの駆動命令Ｄ２とを加算回路２８を介して歩行補助部３０のモータドライバ３１へ出力する。但し、靴面圧センサ２２については当該歩行補助装置１にとって必ずしも不可欠なものではなく、追加装備されなければ装着者に対して歩行補助装置１がセンサレスなシステムであり続けるが、追加装備されたときには歩行補助装置１の右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂと、下肢弱体者の靴ＳＺとの接地タイミングが一段と明確化されることになる。
【００８３】
さらに動作推定及び制御系選択回路２４は、システム面圧センサ３５からの面圧センサ出力ＰＳ１及び靴面圧センサ２２からの面圧センサ出力ＰＳ２の双方を受け取っている段階では、右側下肢補助部３Ａの足部６Ａ及び右脚の双方が地面に着地した状態すなわち支持脚期であると推定し、追従制御については実行せず抜重制御だけを実行するべく、ＰＤコントローラ及びリミット回路２５からの駆動命令Ｄ２の出力を停止すると共に、コントローラ及びリミット回路２７からの駆動命令Ｄ３だけを加算回路２８を介して歩行補助部３０のモータドライバ３１へ出力する。
【００８４】
これにより歩行補助部３０のモータドライバ３１は、コントローラユニット４から供給される駆動命令Ｄ２や駆動命令Ｄ３に応じて第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａを回転させるための駆動電圧信号Ｄ４を、当該第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａを回転駆動させるためのアクチュエータ３２へ出力する。
【００８５】
この結果、第１回動部８Ａ、第２回動部９Ａは、アクチュエータ３２により駆動電圧信号Ｄ４に応じた回転トルクによって回転することにより、遊脚期における下肢の動きに合わせた追従制御や、スティフネス制御、支持脚期における抜重制御を実行し得るようになされている。
【００８６】
（５）歩行感の獲得
次に歩行補助装置１において、歩行サイクルの中で追従制御から抜重制御に切り換えることにより、装着者に対して違和感のない歩行感を獲得させるための考え方について、次の図１９を用いて説明する。
【００８７】
この歩行補助装置１では、１回の歩行サイクルの中で、右脚だけに着目して考えた場合、歩行フェイズとしては遊脚期において最初に右脚を持ち上げだした加速初期、その後の加速維持期、最後の減速期へ移り変わり、その後、右脚が地面に着地した瞬間に支持脚期の両脚着地期間へ遷移し、最後に左脚が遊脚期に移ると右脚については片足着地期間へ遷移する。
【００８８】
また、このとき歩行補助装置１では、遊脚期における加速初期及び加速維持期において右側下肢補助部３Ａを追従制御させ、遊脚期における減速期から支持脚期における両脚着地期間の初期にはスティフネス制御させ、それ以降には抜重制御させるようになされている。
【００８９】
ここでスティフネス制御とは、右側下肢補助部３Ａに対して追従制御を行いながら当該右側下肢補助部３Ａの足部６Ａが地面に接地する直前若しくは接地した瞬間から所定のアシスト力で地面を押し付け、当該右側下肢補助部３Ａをあたかもバネのように作用させるという粘弾性抵抗を変化させる力制御の一種である。従って歩行補助装置１では、スティフネス制御を行うことにより遊脚期から支持脚期へのスムースな移行を実現し得るようになされている。
【００９０】
そして歩行補助装置１は、その後、スティフネス制御から抜重制御に切り換えることにより、下肢弱体者の骨面圧を軽減させて装着者自身の自重を支持し、歩行動作をアシストし得るようになされている。
【００９１】
（６）動作及び効果
以上の構成において、歩行補助装置１では、体幹装着部２によって人体の体幹部だけを保持し、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂについては人体の下肢と直接接触することなく、遊脚期には当該右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂを下肢の動きに追従させると共に、支持脚期には下肢の着地よりも先に、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの足部６Ａ及び６Ｂを地面に着地させて所定のアシスト力で押し付けることにより抜重制御を行う。
【００９２】
従って歩行補助装置１は、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂのアシスト力によって下肢弱体者の歩行動作を補助する際、下肢が一切拘束されることのないフリーな状態で装着者自身の自重を支え、歩行動作時における下肢への負荷を軽減させることができる。
【００９３】
また歩行補助装置１は、下肢の着地よりも先に右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの足部６Ａ及び６Ｂを地面に着地させ、抗重力方向のアシストを行うことにより、平地及び階段等においても必ず足部６Ａ及び６Ｂを先に着地させて抜重制御を行うことができるので、歩行場所を選ばず移動動作を有効に補助することができる。この場合、歩行補助装置１ではカメラ等による視覚情報、ＭＡＰデータ等の予備データを必要とせず、また歩行場所に応じた特別な操作を必要としないことも特徴であり、装着者に対して歩行動作を行わせるだけで意識的な特別の操作を必要とさせることのない状態で、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの軌道・接地点を制御することができる。
【００９４】
このように歩行補助装置１は、下肢と、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂとの距離を一定に保った状態で、抗重力方向にのみアシストを行うことにより、下肢弱体者の関節部位に余分な力が加えられることを防止することができるので、下肢弱体者に対して歩行補助装置１を特別意識させることなく、普通に歩行動作を行わせるだけで歩行感が軽いという印象を与えることができる。
【００９５】
また、このとき歩行補助装置１では、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂによる抗重力方向のアシスト力を体幹装着部２の座骨結節保持部１４を介して神経の集中していない体幹部の座骨結節で受けることができるので、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂによりアシスト力を受けたときであっても、痛みや不快感を感じることがなく、身体に無理のない状態で歩行動作を続行させることができる。
【００９６】
さらに歩行補助装置１は、下肢（右脚又は左脚）が地面から離れている遊脚期には、下肢の動きに合わせて右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂを位置制御し、遊脚期から支持脚期にかけては、スティフネス制御を行うことにより、遊脚期から支持脚期へ滑らかに移行して安定した歩行動作を実現することができる。
【００９７】
そして歩行補助装置１は、スティフネス制御から抜重制御に切り換えると、右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂの足部６Ａ及び６Ｂを地面に押し付け、装着者自身の自重をアシスト対象として抜重するように力制御することにより、下肢弱体者の骨面圧を軽減させて関節部位に対する負担を大幅に軽減し、長時間の歩行動作を可能にする。
【００９８】
以上の構成によれば、歩行補助装置１は下肢を一切拘束することなく、フリーな状態でかつ膝等の関節部位に負担を与えることなく下肢弱体者の歩行動作を補助し、平地及び階段等における歩行動作を有効に補助することができる。
【００９９】
（７）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、歩行補助装置１の体幹装着部２が腰部に装着された際、第１棒状部材４Ａ及び４Ｂ、第２棒状部材５Ａ及び５Ｂ、足部６Ａ及び６Ｂによる右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂ全体の長さが人体の下肢よりも僅かに長くなるように予め設定されているようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２０に示すように第２棒状部材５Ａ及び５Ｂに設けられたねじＮ１の取り付け位置Ｈ１〜Ｈ５を任意に変化させることにより下肢弱体者の好みに応じた任意の長さに調整できるようにしても良い。
【０１００】
また上述の実施の形態においては、足部６Ａ及び６Ｂの当接部分ＴＰ１にゴム製素材を衝撃緩衝材として用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２１に示すように、足部６Ａ及び６Ｂの当接部分ＴＰ１の内部に、スプリングＳＰＧ等の衝撃緩衝材を取り付けることにより骨面圧を軽減させるようにしても良い。
【０１０１】
さらに上述の実施の形態においては、下肢の足首近傍に磁石ＭＧ１及びＭＧ２を取り付け、それに対応した第２棒状部材５Ａ及び５Ｂの所定位置に３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂを取り付けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、又はこれに加えて、下肢の踝近傍や膝近傍に磁石ＭＧ１及びＭＧ２を取り付け、それに対応した第２棒状部材５Ａ及び５Ｂの所定位置に３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂを取り付けるようにしても良い。この場合、足首近傍及び踝近傍や膝近傍の動きに基づいて下肢の３次元位置を一段と正確に検出することができる。
【０１０２】
さらに本発明の実施の形態においては、下肢の３次元位置を検出するために３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、装着者の歩行軌道に影響を与えず、装着者の関節部位に対してトルクを与えないのであれば、磁気センサ以外の超音波センサ、光センサ等のその他種々のセンサを用いて下肢の３次元位置を検出するようにしても良い。
【０１０３】
さらに本発明の実施の形態においては、ＤＣ駆動モータからなるアクチュエータ３２を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、装着者の歩行軌道に影響を与えず、装着者の関節部位に対してトルクを与えないのであれば、ＤＣ駆動モータ以外のアクチュエータ、リニアモータ等のその他種々のアクチュエータを用いるようにしても良い。
【０１０４】
さらに上述の実施の形態においては、ＰＤコントローラ及びリミット回路２５による比例微分制御によって、駆動命令Ｄ２を生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、Ｐ(Proportional)制御や、ＰＩＤ(Proportional Integral Differential)制御等のその他種々の制御方式によって駆動命令Ｄ２を生成するようにしても良い。
【０１０５】
さらに上述の実施の形態においては、体幹装着部２を下肢弱体者の腰部付近で取り付けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、体幹部であれば胴体付近で取り付けるようにしても良い。
【０１０６】
さらに上述の実施の形態においては、体幹部保持手段としての体幹装着部２、下肢補助手段としての右側下肢補助部３Ａ及び左側下肢補助部３Ｂ、追従手段としての３軸磁気センサ７Ａ及び７Ｂ、コントローラユニット４、衝撃荷重軽減制御手段及び抜重制御手段としてのコントローラユニット４によって歩行補助装置１を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々のハードウェア構成及び回路構成による体幹部保持手段、下肢補助手段、追従手段、衝撃荷重軽減制御手段及び抜重制御手段によって歩行補助装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の歩行補助装置は、一方又の下肢を切断している者の歩行動作を補助することにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の歩行補助装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】体幹装着部の構成（１）を示す略線図である。
【図３】体幹装着部の構成（２）を示す略線図である。
【図４】足部の衝撃緩衝材の説明に供する略線図である。
【図５】歩行補助装置の装着状態を示す略線図である。
【図６】表面筋電位の計測の説明に供する略線図である。
【図７】下肢の３次元位置検出（１）の説明に供する略線図である。
【図８】下肢の３次元位置検出（２）の説明に供する略線図である。
【図９】性能評価試験の説明に供する略線図である。
【図１０】性能評価試験の結果の説明に供する略線図である。
【図１１】追従制御の説明に供する略線図である。
【図１２】粘性制御の説明に供する略線図である。
【図１３】歩行方向（Ｘ軸）及び抜重アシスト方向（Ｙ軸）の説明に供する略線図である。
【図１４】追従実験の結果の説明に供する略線図である。
【図１５】歩行速度と追従誤差との関係を示す略線図である。
【図１６】歩行補助装置の回路構成を示す略線的ブロック図である。
【図１７】遊脚期の説明に供する略線図である。
【図１８】支持脚期の説明に供する略線図である。
【図１９】歩行感の獲得の説明に供する略線図である。
【図２０】他の実施の形態における右側下肢補助部及び左側下肢補助部の構成を示す略線図である。
【図２１】他の実施の形態における足部の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１……歩行補助装置、２……体幹装着部、３Ａ……右側下肢補助部、３Ｂ……左側下肢補助部、４……コントローラユニット、６Ａ、６Ｂ……足部、７Ａ、７Ｂ……３軸磁気センサ、８Ａ、８Ｂ……第１回動部、９Ａ、９Ｂ……第２回動部、１４……座骨結節保持部、ＭＧ１、ＭＧ２……磁石、１６……筋電計、２０……装着者側装備部、２２……靴面圧センサ、２３……磁気モデル及び座標変換回路、２４……動作推定及び制御系電卓回路、２５……ＰＤコントローラ及びリミット回路、２６……平滑化及び筋モデル回路、２７……コントローラ及びリミット回路、３０……歩行補助部、３１……モータドライバ、３２……アクチュエータ、３３……ロータリーエンコーダ、３５……システム面圧センサ。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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