(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者が着座する着座部と、
前記利用者の左右の脚体の各々の所定の位置に固定され、前記着座部に対して前記利用者の前記脚体の動作に連動して揺動可能に連結された左右一対の脚リンク部と、
前記脚リンク部に駆動力を伝達して、前記脚リンク部の各々から前記着座部を介して前記利用者にアシスト力を作用させるアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動力の制御を行う制御部と
を備えた歩行補助装置であって、
前記制御部は、前記利用者の左右の脚体の各々の屈伸状態を表す屈伸状態変数のうち、一方の前記脚体の前記屈伸状態変数の値の、他方の前記脚体の前記屈伸状態変数の値に対する偏差が大きいほど、前記脚リンク部の各々から前記利用者に作用する前記アシスト力のうち、前記一方の脚体に作用する前記アシスト力の値の、前記他方の脚体に作用する前記アシスト力の値に対する偏差が大きくなるように前記制御を行って、前記一方の脚体に作用する前記アシスト力と前記他方の脚体に作用する前記アシスト力を調整して、前記一方の脚体に作用する前記アシスト力と前記他方の脚体に作用する前記アシスト力との合力の前後方向成分を小さくすることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歩行補助装置であって、
前記利用者の左右の足平の接地を検知する接地センサを備え、
前記制御部は、左右の前記足平が接地している状態においてのみ、前記制御を行うことを特徴とする歩行補助装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の歩行補助装置であって、
前記利用者の左右の踏力を検出する踏力センサを備え、
前記屈伸状態変数は、前記利用者の膝関節が伸展するほど大きくなる変数であり、
前記制御部は、前記屈伸状態変数の値が大きく、前記踏力が大きいほど、前記アシスト力が大きくなるように、前記制御を行うことを特徴とする歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者の歩行を補助する歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筋力の低下等により歩行が困難になった者（以下、「利用者」という。）の歩行を補助する歩行補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この歩行補助装置は、利用者が着座する着座部と、着座部に対して揺動可能に連結された左右一対の脚リンク部と、各脚リンク部に対して設けられた２つのアクチュエータとを備えている。脚リンク部は、大腿フレーム、下腿フレーム、及び、それらのフレームを連結する関節を有している。
【０００４】
このような構成を備えた歩行補助装置は、アクチュエータによってフレームを連結する関節を駆動させて、利用者の体重の一部を支える力（以下、「アシスト力」という。）を各脚リンク部から利用者の体幹部に作用させ、歩行時における利用者の脚の負担を軽減し、歩行を補助する。
【０００５】
各脚リンク部から利用者に作用するアシスト力の大きさは、利用者の右脚側の踏力と左脚側の踏力との比率に応じて、利用者の歩行の補助に必要な目標アシスト力を分配することによって決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０００６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の歩行補助装置のように、脚リンク部が利用者の脚体に固定されている場合、利用者が坂道又は階段を上る又は下るといった状況においては、利用者の各脚体の屈伸状態（屈伸状態変数）に差が生じる。そのため、利用者の右脚側の踏力と左脚側の踏力との比率のみに応じてアシスト力を制御すると、利用者に対し、その利用者が意図しない方向の力が加わるおそれがあった。
【０００８】
例えば、図６に示すように、従来の歩行補助装置では、利用者Ｐが上り歩行状態（例えば、階段や上り坂を上っている状態）において、利用者Ｐの左右の踏力が同じである場合には、右脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕ１ｒと左脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕ１ｌが同じ大きさになる。その結果、２つのアシスト力Ｆｕ１ｒ，Ｆｕ１ｌの合力Ｆｕ１は、鉛直方向成分だけではなく、前後方向において利用者の後方へ向かう成分を有する力になるので、利用者Ｐに後方へ引っ張られるような力が加わるおそれがあった。
【０００９】
一方、図７に示すように、従来の歩行補助装置では、利用者Ｐが下り歩行状態（例えば、階段や下り坂を下っている状態）において、利用者Ｐの左右の踏力が同じである場合には、右脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｄ１ｒと左脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｄ１ｌが同じ大きさになる。その結果、２つのアシスト力Ｆｄ１ｒ，Ｆｄ１ｌの合力Ｆｄ１は、鉛直方向成分だけではなく、前後方向において利用者の前方へ向かう成分を有する力になるので、利用者Ｐに前方へ引っ張られるような力が加わるおそれがあった。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、各脚体の屈伸状態の差によらず、利用者に対し、その利用者が意図しない方向の力が加わりにくい歩行補助装置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】
【００１１】
本発明の歩行補助装置は、利用者が着座する着座部と、利用者の左右の脚体の各々の所定の位置に固定され、着座部に対して利用者の脚体の動作に連動して揺動可能に連結された左右一対の脚リンク部と、脚リンク部に駆動力を伝達して、脚リンク部の各々から着座部を介して利用者にアシスト力を作用させるアクチュエータと、アクチュエータの駆動力の制御を行う制御部とを備えた歩行補助装置であって、制御部は、利用者の左右の脚体の各々の屈伸状態を表す屈伸状態変数のうち、一方の脚体の屈伸状態変数の値の、他方の脚体の屈伸状態変数の値に対する偏差が大きいほど、脚リンク部の各々から利用者に作用するアシスト力のうち、一方の脚体に作用するアシスト力の値の、他方の脚体に作用するアシスト力の値に対する偏差が大きくなるように制御を行って、一方の脚体に作用するアシスト力と他方の脚体に作用するアシスト力を調整して、一方の脚体に作用するアシスト力と他方の脚体に作用するアシスト力との合力の前後方向成分を小さくすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の歩行補助装置によれば、利用者が坂道又は階段を上る又は下るといった状況において、利用者の左右の脚体の各々の屈伸状態（屈伸状態変数）の相違が勘案された形で、脚リンク部の各々から着座部を介して利用者に作用する各アシスト力が差別化される。これにより、同様の状況において、各脚体の屈伸状態の差によって利用者に対し、その利用者が意図しない方向の力が加わるような場面が現出しても、その力が軽減されて利用者に加わりにくくなる。
【００１３】
また、本発明の歩行補助装置においては、利用者の左右の足平の接地を検知する接地センサを備え、制御部は、左右の足平が接地している状態においてのみ、制御を行うことが好ましい。
【００１４】
利用者の両足が接地していない状態でアシスト力の制御を行うと、逆に利用者に対し、その利用者が意図しない方向の力が加わるおそれがある。そこで、利用者の両足が接地している状態においてのみ、脚リンク部によるアシスト力の差別化を行うようにすれば、さらに利用者に対し、その利用者が意図しない方向の力が加わりにくくなる。
【００１５】
また、本発明の歩行補助装置としては、利用者の左右の踏力を検出する踏力センサを備え、屈伸状態変数は、利用者の膝関節が伸展するほど大きくなる変数であり、制御部は、屈伸状態変数の値が大きく、踏力が大きいほど、アシスト力が大きくなるように、前記制御を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る歩行補助装置の概略構成を示す側面図。
【図２】図１の歩行補助装置の正面図。
【図３】図１の歩行補助装置で行われるアシスト力の調整処理のフローチャート。
【図４】上り歩行状態において、図１の歩行補助装置によって利用者に作用するアシスト力の説明図。
【図５】下り歩行状態において、本発明の実施形態の変形例に係る歩行補助装置によって利用者に作用するアシスト力の
【図６】上り歩行状態において、従来の歩行補助装置によって利用者に作用するアシスト力の説明図。
【図７】下り歩行状態において、従来の歩行補助装置によって利用者に作用するアシスト力の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る歩行補助装置を説明する。
【００１８】
まず、図１及び図２を用いて、本実施形態の歩行補助装置の構成について説明する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、歩行補助装置は、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部１と、着座部１に対して揺動可能に連結された左右一対の脚リンク部２とを備えている。
【００２０】
各脚リンク部２は、着座部１に設けた第１関節部３に連結されている大腿フレーム４と、大腿フレーム４の下端に回転式の中間関節部５を介して連結されている下肢フレーム６とを有する屈伸自在なリンク機構となっている。また、下肢フレーム６の下端には、第２関節部７を介して、利用者Ｐの左右の各足平に装着される足平装着部８が連結されている。
【００２１】
また、各脚リンク部２には、中間関節部５を駆動させるためのアクチュエータ９が搭載されている。このアクチュエータ９によって中間関節部５を回転駆動させ、各脚リンク部２を伸び方向（着座部１を押し上げる方向）に駆動させ、アシスト力を発生させる。
【００２２】
各脚リンク部２で発生したアシスト力は、着座部１を介して、利用者Ｐの体幹に伝達される。その結果、アシスト力により利用者Ｐの体重の一部が、着座部１を介して、脚リンク部２で支えられ、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。
【００２３】
着座部１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する支持フレーム１ｂと、シート部１ａの後側で立上る支持フレーム１ｂの後端の立ち上がり部に取り付けた腰当て部１ｃとで構成されている。
【００２４】
第１関節部３は、着座部１の支持フレーム１ｂの後端の立ち上がり部に取り付けられたガイドレール３ａと、大腿フレーム４の上端部に固定されたスライダー３ｂと、ガイドレール３ａに対してスライダー３ｂを移動自在に係合させる複数のローラ３ｃとで構成されている。
【００２５】
この第１関節部３によって連結されているので、各脚リンク部２はガイドレール３ａの曲率中心を揺動中心にして（すなわち、着座部１に対して）、前後方向に利用者Ｐの脚体の動作に連動して揺動可能になっている。また、各脚リンク部２の揺動中心はガイドレール３ａの曲率中心になる。
【００２６】
アクチュエータ９は、各脚リンク部２の大腿フレーム４の上端部外側面に取付けられた減速機付きの電動モータ９ａと、電動モータ９ａの出力軸上の駆動クランクアーム９ｂとで構成されている。
【００２７】
駆動クランクアーム９ｂは、大腿フレーム４の内部に配置された連結リンク４ａを介して、中間関節部５の関節軸５ａと同心に固定された下肢フレーム６の従動クランクアーム６ａに連結されている。そのため、アクチュエータ９から伝達される駆動力によって、下肢フレーム６が大腿フレーム４に対し関節軸５ａを中心にして揺動し、脚リンク部２が屈伸される。
【００２８】
足平装着部８は、足平に固定するための靴８ａと、靴８ａに固定され上下方向に延びている連結部材８ｂとを有している。連結部材８ｂには、第２関節部７を介して、各脚リンク部２の下肢フレーム６が連結されている。また、靴８ａの内部には、中敷８ｃが設けられている。
【００２９】
中敷８ｃの下面には、利用者Ｐの足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重（踏力）を検出する前後一対の踏力センサ１０が取付けられている。この踏力センサ１０は、踏力を検出するとともに、利用者Ｐの足平が接地しているかどうかを検知する接地センサの役割も果たしている。
【００３０】
踏力センサ１０の検出信号は、コントローラ１１（制御部）に入力される。コントローラ１１は、第１関節部３及び中間関節部５の揺動角度、並びに、踏力センサ１０が検出した踏力に基づいて、アクチュエータ９を制御して中間関節部５を駆動し、左右の脚リンク部２から利用者へ作用するアシスト力を発生させる。
【００３１】
なお、本実施形態においては、コントローラ１１は、着座部１の支持フレーム１ｂの内部に配置されている。また、コントローラ１１に用いる電力は、大腿フレーム４の内部に配置されたバッテリ１２から供給されている。しかし、コントローラ１１及びバッテリ１２は、必ずしも着座部１及び大腿フレーム４に内蔵する必要はなく、歩行補助装置の外部に設け、無線通信等によってアクチュエータ９の制御を行うようにしてもよい。
【００３２】
次に、図３を参照して、本実施形態の歩行補助装置が行うアシスト力の調整処理について詳細に説明する。
【００３３】
まず、コントローラ１１は、踏力センサ１０の検出値に基づいて、利用者Ｐの左右の踏力を取得する（図３／ＳＴＥＰ１）。
【００３４】
次に、コントローラ１１は、利用者Ｐの歩行状態が所定の歩行状態であるか否かの判定処理を行う（図３／ＳＴＥＰ２）。
【００３５】
本実施形態においては、利用者Ｐが上り歩行状態である場合（例えば、階段や上り坂を上っている状態）には、利用者Ｐの踏力以外の変数を用いてアシスト力の調整処理を行う必要がある所定の歩行状態であると判定し、利用者Ｐが平面歩行状態又は下り歩行状態（例えば、階段や下り坂を下っている状態）である場合には、所定の歩行状態ではないと判定する。
【００３６】
歩行状態の判定方法としては、例えば、利用者Ｐの左右の足の接地タイミング及び離地タイミング、並びに、そのタイミングにおける歩行補助装置の第１関節部３から第２関節部７までの長さ（以下、この長さを「屈伸状態変数」という。）を用いた方法がある。
【００３７】
具体的には、まず、踏力センサ１０の検出値を用いて、利用者Ｐの左右の足の接地タイミング及び離地タイミング、並びに、そのタイミングにおける大腿フレーム４と下肢フレーム６とがなす角度を検出する。次に、その角度と大腿フレーム４及び下肢フレーム６の長さとから、屈伸状態変数を算出する。次に、各タイミングにおける屈伸状態変数を対比する。この対比の結果、一方の足の離地時の屈伸状態変数がその離地時の直後又は直前の接地時の屈伸状態変数よりも所定値以上大きい場合には、利用者Ｐが上り歩行状態であると判定することができる。
【００３８】
なお、歩行状態の判定方法は、このような方法に限定されるものではない。例えば、一定期間中における第１関節部３及び中間関節部５の回転角度の変化を測定し、それらの回転角度と大腿フレーム４及び下肢フレーム６の長さとから第２関節部７の移動軌跡を算出して、その算出結果に基づいて歩行状態を判定するといった方法（特開２００３−１１６８９３号公報等参照。）を用いてもよい。
【００３９】
また、第２関節部７に慣性センサを取り付け、その慣性センサによって、一定期間中における第２関節部７の上下方向及び前後方向に対する移動軌跡を測定し、その測定結果に基づいて歩行状態を判定するようにしてもよい。
【００４０】
また、歩行状態を判定するためには、一歩行周期の間だけ、利用者Ｐの状態の変化の測定等を行ってもよいが、二歩行周期の間以上、測定等を行うことが好ましい。二歩行周期の間以上において測定等を行えば、アシスト力の調整処理を必要としない一時的な歩行状態の変化（例えば、一段だけの段差を上った場合等）を、調整処理を必要とする継続的な歩行状態の変化（例えば、階段を上っている）と判定してしまうことを防止することができる。
【００４１】
歩行状態の判定の結果、利用者Ｐが所定の歩行状態であると判定された場合（本実施形態では、上り歩行状態であると判定された場合（ＳＴＥＰ２がＹＥＳの場合））、コントローラ１１は、利用者Ｐの両足の接地状態を判定する（図２／ＳＴＥＰ３）。
【００４２】
本実施形態の歩行補助装置では、利用者Ｐの両足が接地しているか否かの判定は、接地センサを兼ねている踏力センサ１０の検出値に基づいて行われる。
【００４３】
接地状態の判定及び歩行状態の判定の結果、利用者Ｐが所定の歩行状態（本実施形態では上り歩行状態）であり、且つ、利用者Ｐの両足が接地していると判定された場合（ＳＴＥＰ２及びＳＴＥＰ３がＹＥＳの場合）、コントローラ１１は、利用者Ｐの屈伸状態変数を考慮したアシスト力の調整処理（図２／ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ７）を行う。
【００４４】
利用者Ｐの屈伸状態変数を考慮したアシスト力の調整処理を行う場合には、まず、コントローラ１１は、利用者Ｐの両足が接地した状態における屈伸状態変数を取得する（図３／ＳＴＥＰ４）。
【００４５】
本実施形態においては、屈伸状態変数として、第１関節部３から第２関節部７までの長さを用いている。この屈伸状態変数は、利用者Ｐの膝関節の動作と連動して回転する中間関節部５の回転角度と大腿フレーム４及び下肢フレーム６の長さとから幾何学的に算出できる値であり、利用者Ｐの膝関節が伸展するほど大きくなる変数である。
【００４６】
なお、本発明における屈伸状態変数は、必ずしも第１関節部３から第２関節部７までの長さである必要はなく、利用者Ｐの左右の脚体の各々の屈伸状態を表す値であればよい。例えば、利用者Ｐの直立状態を基準とする中間関節部５の回転角度を用いてもよい。その場合には、屈伸状態変数は、利用者Ｐの膝関節が屈曲するほど大きくなる変数になる。
【００４７】
次に、コントローラ１１は、ＳＴＥＰ１で取得した踏力及びＳＴＥＰ４で取得した屈伸状態変数に基づいて、左右の脚リンク部２に対するアシスト力の分配比率Ｒｒ，Ｒｌを算出する（図３／ＳＴＥＰ５）。
【００４８】
本実施形態の歩行補助装置のＳＴＥＰ５においては、右側の脚リンク部２に対するアシスト力の分配比率Ｒｕｒは以下の式（１）によって算出し、左側の脚リンク部２に対するアシスト力の分配比率Ｒｕｌは以下の式（２）によって算出している。
【００４９】
Ｒｕｒ  ＝  Ｆｆｒ×Ｌｒ／（Ｆｆｒ×Ｌｒ＋Ｆｆｌ×Ｌｌ）        ・・・（１）
Ｒｕｌ  ＝  Ｆｆｌ×Ｌｌ／（Ｆｆｒ×Ｌｒ＋Ｆｆｌ×Ｌｌ）        ・・・（２）
【００５０】
上記の式（１）及び式（２）において、Ｆｆｒは利用者Ｐの右脚の踏力、Ｆｆｌは利用者Ｐの左脚の踏力、Ｌｒは右脚側の脚リンク部２の屈伸状態変数、Ｌｌは左脚側の脚リンク部２の屈伸状態変数である。
【００５１】
上記の式（１）及び式（２）からも明らかなように、コントローラ１１は、屈伸状態変数の値が大きく、踏力が大きいほど、アシスト力が大きくなるように、調整処理を行う。すなわち、コントローラ１１は、屈伸状態変数の値の偏差が大きいほど、アシスト力の偏差が大きくなるように、調整処理を行う。
【００５２】
ただし、この分配比率の算出方法は、あくまでも一例であり、後述するように、左右の脚リンク部２からのアシスト力の合力の前後方向成分が、小さくなるような分配比率を得られるものであれば、どのような方法を用いても構わない。
【００５３】
例えば、利用者Ｐの踏力を考慮せずに、以下の式（１Ａ）及び式（２Ａ）を用いて、アシスト力の分配比率Ｒｕｒ，Ｒｕｌを算出するようにしてもよい。
【００５４】
Ｒｕｒ  ＝  Ｌｒ／（Ｌｒ＋Ｌｌ）                              ・・・（１Ａ）
Ｒｕｌ  ＝  Ｌｌ／（Ｌｒ＋Ｌｌ）                              ・・・（２Ａ）
【００５５】
次に、コントローラ１１は、利用者Ｐの体重の一部を支えるために必要な目標アシスト力Ｆｕを認識する（図３／ＳＴＥＰ６）。
【００５６】
本実施形態においては、予めメモリ（不図示）に格納しておいたデータ（例えば、歩行状態とその歩行状態において支えるべき荷重との相関関係に関するデータ）を読み取り、そのデータと判定した歩行状態とを照合して認識するようにしている。
【００５７】
しかし、目標アシストの認識方法はそのような方法に限定されるものではなく、利用者Ｐの体重の一部を支えることができるアシスト力を認識できる方法であればよい。例えば、目標アシスト力を、踏力センサ１０の検出値を用いて、利用者の歩行時における踏力に基づいて決定する方法を用いてもよい。
【００５８】
次に、コントローラ１１は、ＳＴＥＰ５で算出した分配比率とＳＴＥＰ６で決定した目標アシスト力Ｆｕとに基づいて、左右の脚リンク部２の各々から利用者Ｐに作用させるべきアシスト力Ｆｕｒ，Ｆｕｌを算出する（図３／ＳＴＥＰ７）。
【００５９】
本実施形態の歩行補助装置のＳＴＥＰ７においては、右側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕｒは以下の式（３）によって算出し、左側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕｌは以下の式（４）によって算出している。
【００６０】
Ｆｕｒ  ＝  Ｆｕ×Ｒｕｒ                                        ・・・（３）
Ｆｕｌ  ＝  Ｆｕ×Ｒｕｌ                                        ・・・（４）
【００６１】
一方、歩行状態の判定及び接地状態の判定の結果、利用者Ｐが所定の歩行状態ではないと判定された場合（本実施形態では、平面歩行状態又は下り歩行状態であると判定された場合（ＳＴＥＰ２がＮＯの場合））、又は、利用者Ｐの両足が接地していないと判定された場合（ＳＴＥＰ３がＮＯの場合）、コントローラ１１は、従来の歩行補助装置と同様に、利用者Ｐの屈伸状態変数を考慮しないアシスト力の調整処理（図２／ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１０）を行う（図７参照。）。
【００６２】
利用者Ｐの屈伸状態変数を考慮しないアシスト力の調整処理を行う場合には、まず、コントローラ１１は、ＳＴＥＰ１で取得した踏力のみに基づいて、左右の脚リンク部２に対するアシスト力の分配比率Ｒｄ１ｒ，Ｒｄ１ｌを算出する（図３／ＳＴＥＰ８）。
【００６３】
本実施形態の歩行補助装置のＳＴＥＰ８においては、右側の脚リンク部２に対するアシスト力の分配比率Ｒｄ１ｒは以下の式（５）によって算出し、左側の脚リンク部２に対するアシスト力の分配比率Ｒｄ１ｌは以下の式（６）によって算出している。
【００６４】
Ｒｄ１ｒ  ＝  Ｆｆｒ／（Ｆｆｒ＋Ｆｆｌ）                        ・・・（５）
Ｒｄ１ｌ  ＝  Ｆｆｌ／（Ｆｆｒ＋Ｆｆｌ）                        ・・・（６）
【００６５】
上記の式（５）及び式（６）において、Ｆｆｒは利用者Ｐの右脚の踏力、Ｆｆｌは利用者Ｐの左脚の踏力である。
【００６６】
ただし、この分配比率の算出方法は、あくまでも一例であり、平面歩行状態又は下り歩行状態において、利用者Ｐに対して前後方向に過剰な力が加わりにくい分配比率を得られるものであれば、どのような方法を用いても構わない。
【００６７】
次に、コントローラ１１は、利用者Ｐの体重の一部を支えるために必要な目標アシスト力Ｆｄ１を認識する（図３／ＳＴＥＰ９）。
【００６８】
次に、コントローラ１１は、ＳＴＥＰ８で算出した分配比率とＳＴＥＰ９で決定した目標アシスト力Ｆｄ１とに基づいて、左右の脚リンク部２の各々から利用者Ｐに作用させるべきアシスト力Ｆｄ１ｒ，Ｆｄ１ｌを算出する（図３／ＳＴＥＰ１０）。
【００６９】
本実施形態の歩行補助装置のＳＴＥＰ１０においては、右側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｄ１ｒは以下の式（７）によって算出し、左側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｄ１ｌは以下の式（８）によって算出している。
【００７０】
Ｆｄ１ｒ  ＝  Ｆｄ１×Ｒｄ１ｒ                                  ・・・（７）
Ｆｄ１ｌ  ＝  Ｆｄ１×Ｒｄ１ｌ                                  ・・・（８）
【００７１】
最後に、コントローラ１１は、ＳＴＥＰ７又はＳＴＥＰ１０で決定したアシスト力Ｆｕｒ，Ｆｕｌ，Ｆｄ１ｒ，Ｆｄ１ｌを、左右の脚リンク部２に発揮させるように、左右のアクチュエータ９を駆動させて、アシスト力の調整処理を終了する（図３／ＳＴＥＰ１１）。
【００７２】
次に、図４を参照して、本実施形態の歩行補助装置によるアシスト力について詳細に説明する。
【００７３】
図４に示すように、利用者Ｐが上り歩行状態では、踏み出した前方の脚（図４においては左脚）は、後方の脚に比べて屈曲し、利用者Ｐの左右の脚体の屈伸状態に差が生じる。すなわち、利用者Ｐの左右の脚体の各々の屈伸状態を表す屈伸状態変数の値の偏差が、通常の歩行状態に比べ、大きくなっている。
【００７４】
このとき、右脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕｒ及び２左脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕｌの方向は、各第２関節部７の回転中心から各脚リンク部２の揺動中心Ｇへ向かう方向になる。
【００７５】
そして、本実施形態の歩行補助装置では、コントローラ１１が、屈伸状態の差（屈伸状態変数の値の偏差）に応じて、踏み出した左脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕｌを小さく、後方の右脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｕｒを大きく調整している。すなわち、通常の歩行状態に比べ、アシスト力Ｆｕｒ，Ｆｕｌの偏差が大きくなるように、調整処理を行っている。
【００７６】
そのため、各脚リンク部２から利用者Ｐに作用するアシスト力の合力Ｆｕの前後方向成分は、０に近づく（図４参照。）。すなわち、各脚リンク部２から利用者Ｐに作用するアシスト力の合力Ｆｕは、従来の歩行補助装置を用いた場合に比べ、前後方向成分が小さくなり、利用者Ｐに対して前後方向に加わる力が軽減される（図４及び図６参照。）。
【００７７】
したがって、本発明の歩行補助装置によれば、各脚体の屈伸状態の差によって利用者Ｐに対し、利用者Ｐが意図しない方向の力が加わるような場面が現出しても、その力が軽減されて利用者Ｐに加わりにくくなる。
【００７８】
以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。
【００７９】
例えば、上記実施形態においては、コントローラ１１は、利用者Ｐが階段を上る状況においてのみ、屈伸状態変数を考慮してアシスト力の調整処理を行っている。しかし、本発明の歩行補助装置は、そのような構成に限定されるものではない。例えば、利用者が平地や下り歩行状態であっても、制御部が屈伸状態変数を考慮した制御を行うようにしてもよい。
【００８０】
具体的には、例えば、下り歩行状態（例えば、階段や下り坂を下っている状態）においても、上記実施形態において上り歩行状態と同様に、屈伸状態変数を考慮して制御を行うようにしてもよい。
【００８１】
図５に示すように、そのような制御を行った場合には、右脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｄｒと左脚側の脚リンク部２からのアシスト力Ｆｄｌとの合力Ｆｄの前後方向成分は、０に近づく。すなわち、各脚リンク部２から利用者Ｐに作用するアシスト力の合力Ｆｄは、従来の歩行補助装置を用いた場合に比べ、前後方向成分が小さくなり、利用者Ｐに対して前後方向に加わる力が軽減される（図５及び図７参照。）。
【００８２】
その結果、利用者Ｐは、下り歩行状態で、各脚体の屈伸状態の差によって利用者Ｐに対し、その利用者Ｐが意図しない方向の力が加わるような場面が現出しても、その力が軽減されて利用者Ｐに加わりにくくなる。
【００８３】
また、上記実施形態においては、コントローラ１１は、利用者Ｐの両足が接地していると判定した場合のみ、屈伸状態変数を考慮してアシスト力の調整処理を行っている。しかし、本発明の歩行補助装置は、そのような構成に限定されるものではない。例えば、制御部による制御は、利用者の一歩行周期中に常に行うようにしてもよいし、一歩行周期中の一定期間だけに行うようにしてもよい。また、上り歩行状態では、歩行者が足を踏み出すときにのみ制御を行うようにしてもよい。また、屈伸状態変数の偏差が所定の偏差を超える場合にのみ制御を行うようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態においては、左右の脚リンク部２から利用者Ｐに作用するアシスト力の合力Ｆｕの前後方向成分が０に近づくように、コントローラ１１が、脚リンク部２の各々から利用者Ｐに作用するアシスト力Ｆｕｒ，Ｆｕｌに対して調整処理を行っている。しかし、本発明の制御部が行う制御は、必ずしもアシスト力の合力をそのような力となるように調整するものである必要はない。
【００８５】
例えば、利用者が上り歩行状態では、アシスト力の合力が利用者をわずかに前方に引っ張る力となるように制御を行ってもよい。逆に、利用者が下り歩行状態では、アシスト力の合力が利用者をわずかに後方に引っ張る力となるように制御を行ってもよい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、脚リンク部２は、大腿フレーム４と下肢フレーム６とを中間関節部５によって連結した屈伸自在なリンク機構として構成している。しかし、本発明の脚リンク部は、そのような構成に限定されるものではなく、利用者の歩行に合わせって屈伸し、アシスト力を発生させるものであればよい。例えば、リンク機構ではなく、直線状の伸縮機構であってもよい。
【００８７】
また、上記実施形態においては、脚リンク部２に連結されている足平装着部８の靴８ａを介して、利用者Ｐの脚体と脚リンク部２と固定している。しかし、本発明の歩行補助装置は、そのような構成に限定されるものではなく、利用者の脚体の動作に連動して脚リンク部が揺動可能となる位置であればよい。例えば、利用者の大腿部や下腿部であってもよい。
【００８８】
また、上記実施形態においては、踏力センサ１０が、接地センサの役割も果たしている。しかし、本発明の踏力センサ及び接地センサは、そのような構成に限定されるものではなく、利用者の踏力や接地状態を検知できるものであればよい。例えば、踏力センサと接地センサとを独立したセンサとして設けてもよい。また、設置位置も適宜設定してよい。
【符号の説明】
【００８９】
１…着座部、１ａ…シート部、１ｂ…支持フレーム、１ｃ…腰当て部、２…脚リンク部、３…第１関節部、３ａ…ガイドレール、３ｂ…スライダー、３ｃ…ローラ、４…大腿フレーム、４ａ…連結リンク、５…中間関節部、５ａ…関節軸、６…下肢フレーム、６ａ…従動クランクアーム、７…第２関節部、８…足平装着部、８ａ…靴、８ｂ…連結部材、８ｃ…中敷、９…アクチュエータ、９ａ…電動モータ、９ｂ…駆動クランクアーム、１０…踏力センサ、１１…コントローラ、１２…バッテリ、Ｇ…脚リンク部２の揺動中心、Ｐ…利用者。
【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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