(57)【要約】  連続した動作において、計測対象者における現状の動作状態と、アシストされた動作状態との差異を計測するため、本発明の計測システムは、計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、アシスト手段における計測対象者の動作をアシストするアシスト状態と、動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替えるアシスト切替え手段と、アシスト状態及び現状状態における計測対象者の動作の量を計測する状態計測手段とを含む計測装置を含む。
2017204066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、
前記アシスト手段における前記計測対象者の前記動作をアシストするアシスト状態と、前記動作を拘束しない又は前記アシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替えるアシスト切替え手段と、
前記アシスト状態及び前記現状状態における前記計測対象者の前記動作の量を計測する状態計測手段と
を含む計測システム。
【請求項２】
前記アシスト手段が発生したアシスト力を伝えるシャフトと、
前記シャフトを介して伝えられたアシスト力を前記計測対象者に伝える伝達部と
をさらに含む請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
前記シャフトが、
シャフトヘッドを含み
前記アシスト手段が、
アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータの回転中心となる回転軸と、
前記回転軸が回転自在に設けられたベースと、
前記アシスト状態において前記アクチュエータを前記シャフトヘッドに固定し、前記現状状態において前記アクチュエータを前記シャフトヘッドへの固定から解除するシャフトロック機構と
を含む請求項２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記シャフトが、
シャフトヘッドと、シャフト固定機構とを含み、
前記アシスト手段が、
アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記シャフトヘッドに固定され、前記アクチュエータの回転中心となる回転軸と、
前記回転軸が回転自在に設けられたベースと、
前記アシスト状態において、前記シャフトヘッドと前記シャフト固定機構とを固定し、前記現状状態において、前記シャフトヘッドと前記シャフト固定機構との固定を解除するシャフトロック機構と
を含む請求項２に記載の計測システム。
【請求項５】
前記アシスト状態における前記動作のアシスト量である目標値を演算する目標設定手段と、
前記アシスト状態における計測結果を基に前記アシスト状態における前記動作の特徴を示す第１の特徴量を演算するアシスト状態演算手段と、
前記現状状態における計測結果を基に、前記現状状態における前記動作の特徴を示す第２の特徴量を演算する現状状態演算手段と、
前記第１の特徴量と前記第２の特徴量との差異を演算する差異演算手段と
をさらに含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項６】
前記目標値が、前記計測対象者における前後方向の前記動作、又は、内外方向における前記動作である
請求項５に記載の計測システム。
【請求項７】
演算の結果を表示する表示装置を
をさらに含む請求項５又は６に記載の計測システム。
【請求項８】
前記計測対象者における計測システムの負荷の影響を除去するパラメータを演算する影響除去演算手段をさらに含み、
前記アシスト切替え手段が、
前記パラメータを基に、前記現状状態において、前記アシスト手段に前記負荷の影響を除去するアシスト力を発生させる
請求項５ないし７のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項９】
前記計測の結果又は前記演算の結果を記憶する特徴記憶装置をさらに含み、
前記現状状態演算手段が
前記特徴記憶装置に記憶された過去の前記計測の結果又は前記演算の結果を基に前記負荷の影響を除去する前記アシスト力を校正する
請求項８に記載の計測システム。
【請求項１０】
計測対象者における所定の動作を計測する計測システムの計測装置が、
前記計測対象者の前記動作をアシストし、
前記計測対象者の前記動作をアシストするアシスト状態と、前記動作を拘束しない又は前記アシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替え、
前記アシスト状態及び前記現状状態における前記計測対象者の前記動作の量を計測する
計測方法。
【請求項１１】
計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、
前記計測対象者の動作量を計測する状態計測手段と
を含むコンピュータに、
前記アシスト手段が前記計測対象者の前記動作をアシストするアシスト状態において、前記状態計測手段に前記動作量を計測させる処理と、
前記アシスト手段が前記動作を拘束しない又は前記アシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、前記状態計測手段に前記動作の量を計測させる処理と
を実行させるプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録する記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測に関し、特に、人の動作を計測する計測システム、計測方法、及び、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行機能を計測するシステムとして、歩行者に装着された運動センサ（加速度計、又は、スマートフォンなど）の情報を基に、歩行動作を計測するシステムが、知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。【０００３】
特許文献１には、測定対象者に活動量計を装着し、活動量計の測定データと歩容にかかわる基準データとの比較に基づいて、歩容の判定結果を表示するシステムが、記載されている。ここで、歩容とは、歩いている時の身体運動の様子である。【０００４】
また、特許文献２には、装着する運動センサを用いて歩行運動を計測し、その計測結果を基に腰軌道から歩行障害に係る特徴量としての歩行障害特徴量を抽出し、学習データを参照して歩行障害度を判定するシステムが、記載されている。【０００５】
また、人の歩行をアシストするシステムとして、人の体に装着されて運動をアシストするシステムがある（例えば、特許文献３を参照）。【０００６】
特許文献３には、人体の屈曲可動部位に配置される関節部と、関節部間を連結するリンクと、関節部を支点としてリンクを回動するアクチュエータと、人体とスーツとの相互作用力を検出するセンサとを備えたロボティックスーツが、記載されている。特許文献３に記載のロボティックスーツは、センサが検出した相互作用力に基づいて、入力と同調する出力を算出し、アクチュエータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０６３７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７７２７８号公報
【特許文献３】特開２０１２−０６６３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２に記載の歩行状態の計測システムは、現状の歩行状態の判定結果を提示するのみである。【０００９】
また、特許文献３に記載の歩行動作をアシストするシステムは、身体の動作をいかにアシストするかを考慮して各種アクチュエータを制御して、歩行動作をアシストするのみである。【００１０】
従って、計測対象者が、現状の歩行動作状態とアシストされた歩行動作状態との差異を体験するためには、計測対象者は、特許文献１又は２に記載の歩行状態の計測システムを用いて、２つの歩行状態を計測する必要があった。ここで、２つの歩行状態とは、特許文献３に記載の歩行動作アシストシステムを装着した歩行状態、及び、歩行動作アシストシステムを装着しない歩行状態とである。【００１１】
上記の手法は、歩行動作アシストシステム装着の有無に基づく歩行状態の差異を確認できる。しかしながら、上記の手法は、歩行動作アシストシステムの装着及び脱着に時間を要す。そのため、上記の手法は、計測対象者が現状の歩行動作状態と、アシストされた歩行動作状態との差異を、一連の連続した動作の中で体験できないという問題点があった。【００１２】
つまり、特許文献１ないし３に記載の発明は、連続した動作において、計測対象者における現状の歩行動作状態とアシストされた歩行動作状態との差異を計測できないという問題点があった。【００１３】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、連続した動作において、計測対象者における現状の動作状態と、アシストされた動作状態との差異を計測できる計測システム、計測方法、及び、記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一形態における計測システムは、計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、アシスト手段における計測対象者の動作をアシストするアシスト状態と、動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替えるアシスト切替え手段と、アシスト状態及び現状状態における計測対象者の動作の量を計測する状態計測手段とを含む計測装置を含む。【００１５】
本発明の一形態における計測方法は、計測対象者における所定の動作を計測する計測システムの計測装置が、計測対象者の動作をアシストし、計測対象者の動作をアシストするアシスト状態と、動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替え、アシスト状態及び現状状態における計測対象者の動作の量を計測する。【００１６】
本発明の一形態における記録媒体は、計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、計測対象者の動作量を計測する状態計測手段とを含むコンピュータに、アシスト手段が計測対象者の動作をアシストするアシスト状態において、状態計測手段に動作量を計測させる動作と、アシスト手段が動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、状態計測手段に動作の量を計測させる動作とを実行させるプログラムを記録する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に基づけば、連続した動作において、計測対象者における現状の動作状態と、アシストされた動作状態との差異を計測するとの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明における第１の実施形態に係る計測システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る計測システムの外観の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る計測システムの動作の一例を示す流れ図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る計測システムの外観の一例を示す図である。
【図５】図５は、第３の実施形態を説明するための図である。
【図６】図６は、第４の実施形態を説明するための図である。
【図７】図７は、第５の実施形態に係る計測システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、第５の実施形態に係る計測システムの動作の一例を示す流れ図である。
【図９】図９は、第６の実施形態に係るアシスト部とシャフトとの構造の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第７の実施形態に係るアシスト部とシャフトとの構造の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第８の実施形態に係る計測システムの外観の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、構成例１に係る計測システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
各図面は、本発明における実施形態を説明するためのものである。ただし、本発明は、各図面の記載に限られるわけではない。また、各図面の同様の構成には、同じ番号を付し、その繰り返しの説明を、省略する場合がある。また、以下の説明に用いる図面において、本発明の説明に関係しない部分の構成については、記載を省略し、図示しない場合もある。
【００２１】
なお、以下の各実施形態に係る計測システムは、アシストする計測対象者の動作を限定しない。例えば、計測システムは、計測対象者の歩行など足の動作をアシストしてもよく、物を持ち上げるなど腕の動作をアシストしてもよい。
【００２２】
以下の説明では、一例として、歩行動作をアシストする場合の例を用いて説明する。そのため、以下の説明では、計測システムは、足に取り付けられるとする。ただし、これは、上記のとおり、各実施形態を、歩行及び足に限定するものではない。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
本発明における第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
［構成の説明］
まず、本発明における第１の実施形態の構成について説明する。
【００２５】
図１は、本発明における第１の実施形態に係る計測システム１０の構成の一例を示すブロック図である。計測システム１０は、計測装置１１と、特徴量演算装置１３と、表示装置１８と、特徴記憶装置１９とを含む。
【００２６】
計測装置１１は、計測対象者の身体に装着される。そして、計測装置１１は、アシストの状態を切り替えて、計測対象者の動作に関するデータを計測する。
【００２７】
特徴量演算装置１３は、計測装置１１から得た計測データを基に、計測対象者の動作における特徴量を演算（計算）する。
【００２８】
表示装置１８は、特徴量演算装置１３における演算結果を出力する。
【００２９】
特徴記憶装置１９は、計測装置１１、特徴量演算装置１３、及び、表示装置１８における計測の結果及び演算の結果を記憶（保存）し、必要に応じて保存した結果（情報）を出力する。特徴記憶装置１９は、履歴として、各結果（情報）を保存してもよい。
【００３０】
計測装置１１は、アシスト切替え部１１０と、アシスト部１１１と、状態計測部１２０とを含む。
【００３１】
アシスト部１１１は、計測対象者の動作を補助（アシスト）する。アシスト部１１１は、予め保持している目標値を基に、アシストを実現する。
【００３２】
アシスト切替え部１１０は、アシスト部１１１における動作をアシストする状態（以下、「アシスト状態」と呼ぶ）と、動作を拘束しない（アシストしない）状態（以下、「現状状態」と呼ぶ）とを切り替える。アシスト切替え部１１０は、計測対象者における一連の連続した計測動作の中で、アシスト部１１１における状態を切り替えることができる。
【００３３】
状態計測部１２０は、計測対象者の動作（例えば、身体運動）を計測する。そのため、状態計測部１２０は、所定の検出器（センサ）を含む。なお、状態計測部１２０のセンサは、特に制限されない。センサは、例えば、加速度センサ、又は、角速度センサである。
【００３４】
特徴量演算装置１３は、目標設定部１４０と、アシスト状態演算部１５０と、現状状態演算部１６０と、差異演算部１７０とを含む。
【００３５】
目標設定部１４０は、計測対象者の動作におけるアシスト量の目標値を演算する。計測装置１１は、予め、この目標値を取得して動作する。ただし、計測装置１１における目標値の取得元は、目標設定部１４０に限られない。計測装置１１は、図示しない装置又は記憶媒体から目標値を取得してもよい。その場合、特徴量演算装置１３は、目標設定部１４０を含まなくてもよい。
【００３６】
アシスト状態演算部１５０は、計測対象者が目標とする動作となるようにアシストされた状態、つまり、アシスト状態における動作の特徴を示す特徴量を演算する。
【００３７】
現状状態演算部１６０は、計測対象者が動作を拘束されない状態、つまり、現状状態における動作の特徴を示す特徴量を演算する。
【００３８】
なお、上記特徴量を区別する場合、アシスト状態における特徴量を第１の特徴量と呼び、現状状態における特徴量を第２の特徴量と呼ぶ。なお、特徴量の一例は、角度に関する情報である。
【００３９】
差異演算部１７０は、アシスト状態の特徴量と現状状態の特徴量との差異を演算する。
【００４０】
表示装置１８は、演算結果を表示する。表示装置１８は、例えば、特徴量の差異を表示する。あるいは、表示装置１８は、アシスト状態の特徴量（第１の特徴量）と現状状態の特徴量（第２の特徴量）とを表示してもよい。なお、この場合、表示装置１８は、差異が明確となるように、第１の特徴量と第２の特徴量とを表示することが望ましい。
【００４１】
図２は、第１の実施形態に係る計測システム１０の外観の一例を示す図である。図２に示されている計測システム１０は、計測装置１１と、端末２８とを含む。
【００４２】
計測装置１１は、計測対象者２１に装着される。そのため、計測装置１１は、アシスト部１１１と、アシスト切替え部１１０と、状態計測部１２０とに加え、腰装着バンド２２と、シャフト２５と、膝上装着バンド２７とを含む。なお、各バンドは、アシスト部１１１が発生するアシスト力を伝達する。つまり、各バンドは、伝達部の一例である。
【００４３】
腰装着バンド２２は、計測装置１１を、計測対象者２１の腰部に固定する。
【００４４】
アシスト部１１１は、計測対象者２１をアシストするためのアシスト力を発生する。図２において、アシスト部１１１は、計測対象者２１の足の動作（例えば、歩行動作）をアシストするため、腰装着バンド２２を用いて、計測対象者２１の大転子の横の所定の位置に配置されている。なお、大転子とは、骨盤内に位置する股関節における大腿骨の外側に突起した出っ張り部分である。
【００４５】
アシスト切替え部１１０は、既に説明したとおり、アシスト部１１１におけるアシスト状態と現状状態とを切り替える。なお、アシスト切替え部１１０における切替えを実現する手法は、特に制限されない。
【００４６】
例えば、アシスト切替え部１１０は、アシスト部１１１の切替えとして、アシスト部１１１における機能をＯＮ及びＯＦＦしてもよい。あるいは、アシスト切替え部１１０は、アシスト部１１１又はシャフト２５における動きの制約を除去してもよい。
【００４７】
このように、現状状態とは、計測対象者２１における動作を拘束しない状態である。そのため、現状状態では、アシスト部１１１は、動作フリーの状態になる。あるいは、シャフト２５とアシスト部１１１の図示しないアクチュエータとの固定部が、動作フリーの状態になる。
【００４８】
ただし、アシスト切替え部１１０は、アシスト部１１１が発生するアシスト力の値を切り替えてもよい。つまり、現状状態は、アシスト部１１１がアシスト力を発生しない状態に限られず、アシスト状態に対して低いが、所定のアシスト力を発生している状態でもよい。
【００４９】
さらに、アシスト切替え部１１０は、計測対象者２１が動作中に、アシスト状態と現状状態との切替えが可能である。例えば、アシスト切替え部１１０は、操作が容易なスイッチ等で、アシスト状態と現状状態とを切替え可能であることが望ましい。
【００５０】
シャフト２５は、アシスト部１１１が発生したアシスト力を計測対象者２１におけるアシスト対象の部位に伝える。図２では、一例として、シャフト２５は、膝上装着バンド２７を介して、アシスト力を計測対象者２１における膝上に伝えている。
【００５１】
なお、図２において、シャフト２５は、アシスト部１１１を支点として回転する。つまり、シャフト２５は、計測対象者２１の大腿部の外骨格に相当する。ただし、シャフト２５の動作は、回転に限定されない。アシスト部１１１が、アシスト力を直線的に発生する場合、シャフト２５は、直線的に動作してもよい。
【００５２】
膝上装着バンド２７は、シャフト２５の動きを計測対象者２１のアシスト対象となる部位（図２では膝上部）に伝達する。そのため、膝上装着バンド２７は、シャフト２５の先端部に設けられている。
【００５３】
状態計測部１２０は、所定の位置に配置されて、アシスト対象となる部位の状態を計測する。状態計測部１２０を配置する位置は、計測対象のデータに沿って決定されればよい。例えば、状態計測部１２０を配置する位置は、シャフト２５、腰装着バンド２２、膝上装着バンド２７、又は、図示しないアシスト部１１１に含まれるアクチュエータである。また、状態計測部１２０が計測するデータは、特に制限されない。例えば、状態計測部１２０は、加速度、角速度、圧力、又は、トルクを計測してもよい。また、状態計測部１２０は、計測対象者２１の肌などから、直接的に計測対象者２１の生体信号を計測してもよい。
【００５４】
なお、アシスト部１１１におけるアシスト力を生成する構成は、特に制限されない。例えば、アシスト部１１１は、アシスト力を発生する構成として、図示しない一般的なアクチュエータを含んでもよい。ここで、アクチュエータとは、モータ等の電気的な力を使用するアクチュエータでもよく、バネ等の機械的な力を使用するアクチュエータ（無電源のアクチュエータ）でもよい。
【００５５】
図２において、アシスト部１１１は、腰に設けられて大腿部をアシストする。そのため、図２において、アシスト部１１１に含まれるアクチュエータは、アクチュエータを支点としてシャフト２５を回転し、計測対象者２１の大腿部の動作をアシストする。
【００５６】
なお、計測装置１１における次の項目は、各計測対象者２１に対して設定される。
（１）アシスト部１１１が生成するアシスト力及びアシストするタイミング
（２）シャフト２５の長さ
（３）シャフト２５と膝上装着バンド２７との固定強度
（４）腰装着バンド２２の位置及び締め付け強度
（５）膝上装着バンド２７の位置及び締め付け強度
端末２８は、特徴量演算装置１３と、表示装置１８と、特徴記憶装置１９とを含む。端末２８は、計測装置１１と有線又は無線で接続する。そして、端末２８は、計測装置１１から計測した身体運動に関するデータ（計測データ）を取得する。そして、端末２８は、取得したデータを基に、計測対象者２１の特徴量を演算し、演算結果を表示する。
【００５７】
［動作の説明］
次に、図面を参照して、第１の実施形態の動作について説明する。
【００５８】
図３は、第１の実施形態に係る計測システム１０の動作の一例を示す流れ図である。
【００５９】
なお、動作に先立ち、計測システム１０は、予め、計測対象者２１に装着されているとする。
【００６０】
計測システム１０は、計測対象者２１の目標となる動作を実現するためのパラメータを取得する（ステップＳ０２）。パラメータは、例えば、アシスト部１１１がアシスト力を発生するためのパラメータ、及び、アシスト力を発生するタイミングに関するパラメータである。あるいは、パラメータは、例えば、シャフト２５の長さに関するパラメータ、状態計測部１２０の位置に関するパラメータ、並びに、腰装着バンド２２及び膝上装着バンド２７に関するパラメータである。例えば、計測システム１０は、端末２８を介してパラメータを取得してよい。
【００６１】
次に、計測システム１０の計測装置１１は、アシスト状態における計測対象者２１のデータを取得する（ステップＳ０３）。そして、計測装置１１は、アシスト状態のデータを特徴記憶装置１９に保存する。アシスト状態におけるデータ（アシストデータ）が、計測対象者２１が目標とする動作に関するデータである。なお、詳細には、アシスト切替え部１１０が、アシスト部１１１をアシスト状態に設定し、状態計測部１２０が、データを計測する。
【００６２】
次に、計測装置１１は、現状状態における計測対象者２１のデータを取得する（ステップＳ０４）。そして、計測装置１１は、現状状態のデータを特徴記憶装置１９に保存する。現状状態におけるデータ（現状データ）が、計測対象者２１の現状の動作に関するデータである。なお、詳細には、アシスト切替え部１１０が、アシスト部１１１を現状状態に設定し、状態計測部１２０が、データを計測する。
【００６３】
なお、ステップＳ０３及びステップＳ０４は、順番を入れ替えてもよい。
【００６４】
次に、計測システム１０の特徴量演算装置１３は、アシストデータに基づく特徴量と現状データに基づく特徴量との差異を計算（演算）する（ステップＳ０５）。そして、計測システム１０は、演算結果を特徴記憶装置１９に保存する。詳細には、アシスト状態演算部１５０が、アシスト状態における特徴量を演算する。現状状態演算部１６０が、現状状態における特徴量を演算する。そして、差異演算部１７０が、アシスト状態の特徴量と現状状態の特徴量との差異を演算する。
【００６５】
なお、特徴量演算装置１３における各演算部は、演算に必要な計算式を予め保持している。
【００６６】
表示装置１８は、特徴量演算装置１３における演算結果（特徴量の差異）を出力する（ステップＳ０６）。例えば、表示装置１８が、表示機器（例えば、液晶ディスプレイ）を含む場合、表示装置１８は、表示機器に結果を表示してもよい。あるいは、表示装置１８は、図示しない外部の表示用の装置に、計算結果を出力してもよい。
【００６７】
なお、計算結果における特徴量の差異は、計測対象者２１が目標とする動作に対する現状の動作の差異（ギャップ）を表すデータである。
【００６８】
計測システム１０は、計測を繰り返すか否かを判断する（ステップＳ０７）。例えば、計測システム１０は、端末２８を介して取得した利用者からの指示を基に、繰り返すか否かを判断する。
【００６９】
繰り返す場合（ステップＳ０７でＹｅｓ）、計測システム１０は、ステップＳ３に戻り、動作を繰り返す。
【００７０】
繰り返さない場合（ステップＳ０７でＮｏ）、計測システム１０は、動作を終了する。
【００７１】
なお、特徴記憶装置１９が、履歴として情報を保存する場合、計測システム１０の表示装置１８は、時間に沿って、演算結果を表示してもよい。例えば、計測システム１０は、時間に沿った短期的な現状状態の特徴量の表示を基に、計測対象者２１の疲労の変化を表示できる。あるいは、計測システム１０は、時間に沿った長期的な現状状態の特徴量の表示を基に、計測対象者２１の現状状態における変化を表示できる。
【００７２】
［効果の説明］
次に第１の実施形態に係る計測システム１０の効果について説明する。
【００７３】
第１の実施形態に係る計測システム１０は、連続した動作において、計測対象者２１における現状状態と、アシストされた歩行動作状態との差異を計測するとの効果を奏する。
【００７４】
その理由は、次のとおりである。
【００７５】
第１の実施形態に係る計測システム１０の計測装置１１のアシスト切替え部１１０が、アシスト部１１１のアシスト状態と、現状状態とを切り替える。この切替えは、計測対象者２１に装着したままで実現できる。そして、状態計測部１２０は、切り替えられたアシスト状態と現状状態との両方の状態におけるデータを計測するためである。
【００７６】
さらに、第１の実施形態に係る計測システム１０は、利用者にアシスト状態と現状状態との差異を明確に示すとの効果を奏する。
【００７７】
その理由は、計測システム１０の特徴量演算装置１３が、アシスト状態の特徴量と現状状態の特徴量との差異を演算し、表示装置１８が演算結果を出力するためである。
【００７８】
さらに、計測システム１０は、計測対象者２１に対して、次のような効果を奏することができる。
【００７９】
計測システム１０は、動作中に状態を切り替えることができる。そのため、計測システム１０を利用する計測対象者２１は、アシスト状態と現状状態とを時間差なく感覚的に感じることができる。さらに、計測対象者２１は、アシスト状態と現状状態とを繰り返し体験できる。このように、計測システム１０は、計測対象者２１に対して、アシスト状態と現状状態との差異を、時間差なく感覚的に提供するとの効果を奏する。
【００８０】
さらに、計測システム１０が、計測対象者２１に、特徴量の差異を、時間差なく視覚的に提供するため、計測対象者２１は、客観的に特徴量の差異を認識できる。例えば、計測システム１０が歩行のリハビリに使用された場合、計測対象者２１は、状態の変化を、つまり、リハビリの効果を定量的に把握できる。このように、計測システム１０は、計測対象者２１に対して、リハビリを続けるなど、目標動作に近づけるように動機づけするとの効果を奏することができる。
【００８１】
また、計測システム１０は、複数の時間におけるデータの表示を基に、計測対象者２１の時間経過に伴う疲労の程度を表示することができる。
【００８２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００８３】
［構成の説明］
第２の実施形態に係る計測システム４０の構成は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る計測システム１０と同様の構成である。すなわち、計測システム４０の計測装置１１は、複数のアシスト部１１１を含む。そのため、第１の実施形態の同様の構成についての詳細な説明を省略し、本実施形態に特有の構成を説明する。
【００８４】
図４は、第２の実施形態に係る計測システム４０の外観の一例を示す図である。
【００８５】
図４に示されているように、計測装置１１は、アシスト部１１１として、第１のアシスト部１１１ａ、第２のアシスト部１１１ｂ、及び、第３のアシスト部１１１ｃを含む。そして、計測システム４０は、アシスト部１１１を装着するため及びアシスト力を足に伝えるため、腰装着バンド２２及び膝上装着バンド２７に加え、足首装着バンド２９とつま先装着バンド３０とを含む。
【００８６】
各アシスト部１１１は、それぞれ、各バンドを用いて足の関節部の外側の位置に配置される。すなわち、第１のアシスト部１１１ａは、腰装着バンド２２を用いて、大転子の外側に配置される。そのため、以下、第１のアシスト部１１１ａを、大転子アシスト部とも呼ぶ。また、第２のアシスト部１１１ｂは、膝上装着バンド２７を用いて、膝関節部の外側に配置される。そのため、以下、第２のアシスト部１１１ｂを、膝関節アシスト部とも呼ぶ。第３のアシスト部１１１ｃは、足首装着バンド２９を用いて、足首の外側に配置される。そのため、以下、第３のアシスト部１１１ｃを、足首アシスト部とも呼ぶ。
【００８７】
さらに、図４に示されているように、各アシスト部１１１は、アシスト切替え部１１０を備える。すなわち、第１のアシスト部１１１ａは、第１のアシスト切替え部１１０ａを備える。第２のアシスト部１１１ｂは、第２のアシスト切替え部１１０ｂを備える。第３のアシスト部１１１ｃは、第３のアシスト切替え部１１０ｃを備える。
【００８８】
さらに、図４に示されているように、計測システム４０は、各アシスト部１１１の間を接続する複数のシャフト２５を含む。
【００８９】
第１のシャフト２５ａは、第１のアシスト部１１１ａ（大転子アシスト部）と第２のアシスト部１１１ｂ（膝関節アシスト部）とを接続し、第１のアシスト部１１１ａ（大転子アシスト部）を支点として回転する。このように、第１のシャフト２５ａは、大腿部の外骨格に相当する。第１のアシスト部１１１ａに基づくアシスト力は、第１のシャフト２５ａ及び膝上装着バンド２７を介して、膝上部に伝達される。
【００９０】
第２のシャフト２５ｂは、第２のアシスト部１１１ｂ（膝関節アシスト部）と第３のアシスト部１１１ｃ（足首アシスト部）を接続し、第２のアシスト部１１１ｂ（膝関節アシスト部）を支点として回転する。このように、第２のシャフト２５ｂは、すね部の外骨格に相当する。第２のアシスト部１１１ｂに基づくアシスト力は、第２のシャフト２５ｂ及び足首装着バンド２９を介して、足首部に伝達される。
【００９１】
第３のシャフト２５ｃは、第３のアシスト部１１１ｃ（足首アシスト部）とつま先装着バンド３０とを接続し、第３のアシスト部１１１ｃ（足首アシスト部）を支点として回転する。第３のアシスト部１１１ｃに基づくアシスト力は、第３のシャフト２５ｃ及びつま先装着バンド３０を介して、つま先部に伝達される。
【００９２】
さらに、計測システム４０の計測装置１１は、所定の位置に配置された複数の状態計測部１２０を含む。詳細には、図４に示されているように、計測装置１１は、第１の状態計測部１２０ａと、第２の状態計測部１２０ｂと、第３の状態計測部１２０ｃとを含む。第１の状態計測部１２０ａは、第１のシャフト２５ａ又は膝上装着バンド２７に設けられ、膝上部の動作状態を計測する。第２の状態計測部１２０ｂはａ、第２のシャフト２５ｂ又は足首装着バンド２９に設けられ、足首部の動作状態を計測する。第３の状態計測部１２０ｃは、第３のシャフト２５ｃ又はつま先装着バンド３０に設けられ、つま先部の動作状態を計測する。
【００９３】
［動作の説明］
次に、第２の実施形態の動作について説明する。
【００９４】
第２の実施形態に係る計測システム４０は、第１の実施形態に係る計測システム１０と同様に動作できる。
【００９５】
ただし、計測システム４０は、計測システム１０と比べ、アシストする範囲が広い。
【００９６】
さらに、計測システム４０は、複数のアシスト部１１１と複数のアシスト切替え部１１０とを含むため、アシスト切替え部１１０における切替えを組み合わせることができる。そのため、計測システム４０は、全てのアシスト部１１１がアシストしている歩行動作状態及び全てのアシスト部１１１が所定の動作を拘束していない現状動作に加え、一部のアシスト部１１１がアシストしている動作状態を計測できる。
【００９７】
その結果、計測システム４０は、計測システム１０に比べ、より詳細な計測を実現できる。
【００９８】
［効果の説明］
次に、第２の実施形態に係る計測システム４０の効果について説明する。
【００９９】
上記のように、第２の実施形態に係る計測システム４０は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１００】
さらに、計測システム４０は、計測システム１０に比べ、より広い動作のアシスト範囲と、より細かい目標値の設定と、計測とが可能であるとの効果を奏することができる。
【０１０１】
その理由は、計測システム４０は、複数のアシスト部１１１と複数の状態計測部１２０とを含むため、複数の範囲をアシストし、アシストする複数の部分における目標値を設定できるためである。さらに、計測システム４０は、複数のアシスト切替え部１１０を含むため、複数のアシスト状態における計測を実現できるためである。
【０１０２】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態として、表示装置１８における表示について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態における計測システム１０を用いて説明するが、これは、本実施形態を計測システム１０に限定するものではない。本実施形態は、第２の実施形態における計測システム４０を用いてもよい。
【０１０３】
また、以下の説明において、表示装置１８は、角度を表示する。ただし、これは、一例であり、表示装置１８の表示対象を限定するものではない。
【０１０４】
図５は、第３の実施形態を説明するための図である。
【０１０５】
図５の上部は、計測システム１０の装着状態を示す。図５の上部に示されているように、第３の実施形態において、計測システム１０は、計測対象者２１の右足に装着されている。
【０１０６】
図５の下部は、表示装置１８における表示の一例を示す図である。
【０１０７】
図５に示されているように、表示装置１８は、計測装置１１を装着した右足の大腿部を中心とした膝上部の前後方向の角度を表示する。なお、この角度は、特徴量演算装置１３が算出する特徴量の一例である。
【０１０８】
前方目標角度５０は、アシスト状態（例えば、アシスト機能を用いて目標動作をした場合）における右足が最も前側に来た時の角度である。
【０１０９】
後方目標角度５１は、アシスト状態（例えば、アシスト機能を用いて目標動作をした場合）における右足が最も後ろ側に来た時の角度である。
【０１１０】
前方現状角度５２は、現状状態（例えば、歩行動作を拘束しない場合）における右足が最も前側に来た時の角度である。
【０１１１】
後方現状角度５３は、現状状態（例えば、歩行動作を拘束しない場合）における右足が最も後ろ側に来た時の角度である。
【０１１２】
前方ギャップ５４は、前方向において、アシスト状態の角度と、現状状態の角度との差異（ギャップ）である。
【０１１３】
後方ギャップ５５は、後ろ方向において、アシスト状態の角度と、現状状態の角度とのギャップである。
【０１１４】
このように、第３の実施形態に係る表示装置１８は、前後方向の動作に対するアシスト状態と現状状態との差異を、角度情報として、定量的に表示する。
【０１１５】
［効果の説明］
次に、第３の実施形態の効果について説明する。
【０１１６】
第３の実施形態は、第１の実施形態の効果に加え、視覚情報として、アシスト状態に対する現状状態の前後方向の差異を表示するとの効果を奏することができる。
【０１１７】
その理由は、第３の実施形態に係る表示装置１８が、計測装置１１における計測結果を基に、特徴量演算装置１３の演算結果であるアシスト状態及び現状状態との前方向及び後方向の角度を、角度情報として定量的に表示するためである。
【０１１８】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態として、表示装置１８における第３の実施形態とは異なる表示について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態における計測システム１０を用いて説明するが、これは、本実施形態を計測システム１０に限定するものではない。本実施形態は、第２の実施形態における計測システム４０を用いてもよい。
【０１１９】
また、以下の説明において、表示装置１８は、角度を表示する。ただし、これは、一例であり、表示装置１８の表示対象を限定するものではない。
【０１２０】
図６は、第４の実施形態を説明するための図である。
【０１２１】
図６の上部は、計測システム１０の装着状態を示す。図６の上部に示されているように、第４の実施形態において、計測システム１０は、計測対象者２１の左足に装着されている。
【０１２２】
図６の下部は、表示装置１８における表示の一例を示す図である。
【０１２３】
図６に示されているように、表示装置１８は、計測装置１１を装着した左足の大腿部を中心とした膝上部の内外方向の角度を表示する。なお、この角度は、特徴量演算装置１３が算出する特徴量の一例である。
【０１２４】
外側目標角度６０は、アシスト状態（例えば、アシスト機能を用いて目標動作をした場合）における左足が最も外側に来た時の角度である。
【０１２５】
内側目標角度６１は、アシスト状態（例えば、アシスト機能を用いて目標動作をした場合）における左足が最も内側に来た時の角度である。
【０１２６】
外側現状角度６２は、現状状態（例えば、歩行動作を拘束しない場合）における左足が最も外側に来た時の角度である。
【０１２７】
内側現状角度６３は、現状状態（例えば、歩行動作を拘束しない場合）における左足が最も内側に来た時の角度である。
【０１２８】
外側ギャップ６４は、外側方向において、アシスト状態の角度と、現状状態の角度とのギャップである。
【０１２９】
内側ギャップ６５は、内側方向において、アシスト機能を用いた目標動作時の角度と、拘束しない場合における角度とのギャップである。
【０１３０】
このように、第４の実施形態に係る表示装置１８は、内外方向の動作に対するアシスト状態と現状状態との差異を、角度情報として、定量的に表示する。
【０１３１】
［効果の説明］
次に、第４の実施形態の効果について説明する。
【０１３２】
第４の実施形態は、第１の実施形態の効果に加え、視覚情報として、アシスト状態に対する現状状態の内外方向の角度の差異を表示するとの効果を奏することができる。
【０１３３】
その理由は、第４の実施形態に係る表示装置１８が、計測装置１１における計測結果を基に、特徴量演算装置１３の演算結果であるアシスト状態及び現状状態との内方向及び外方向の角度を、角度情報として定量的に表示するためである。
【０１３４】
＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１３５】
アシスト状態を正確に計測するためには、現状状態は、計測装置１１を装着しない状態と同様となることが望ましい。しかし、計測装置１１は計測対象者に装着されるため、計測装置１１の重量などは、計測対象者の負荷となる。そのため、計測装置１１を装着した状態での現状状態は、装着していない場合の状態と異なる可能性がある。そこで、第５の実施形態は、現状状態における計測装置１１の負荷を削除又は軽減する。
【０１３６】
［構成の説明］
図７は、第５の実施形態に係る計測システム７０の構成の一例を示すブロック図である。図７に示されているように、第５の実施形態に係る計測システム７０は、以下の点を除いて、第１の実施形態の計測システム１０と同様の構成を含む。すなわち、計測システム７０は、計測装置１１に代えて計測装置７１を含み、特徴量演算装置１３に代えて、特徴量演算装置７３を含む。
【０１３７】
計測装置７１は、以下の点を除いて、計測装置１１と同様の構成を含む。すなわち、計測装置７１は、アシスト切替え部１１０に代えて、アシスト切替え部７１０を含む。
【０１３８】
特徴量演算装置７３は、以下の点を除いて、特徴量演算装置１３に同様の構成を含む。すなわち、特徴量演算装置７３は、特徴量演算装置１３に含まれる構成に加えて、影響除去演算部７１２を含む。
【０１３９】
そのため、第１の実施形態と同様の構成の説明を省略し、本実施形態に特有の動作を説明する。
【０１４０】
影響除去演算部７１２は、計測システム７０の負荷、例えば、計測対象者２１に装着された計測装置７１における装着負荷の影響を除去するためのパラメータを演算する。より詳細には、影響除去演算部７１２は、シャフト２５の長さの情報、腰装着バンド２２及び膝上装着バンド２７の位置に関する情報、並びに、特徴記憶装置１９の情報を基に、計測装置７１の重量分を除去するためのパラメータを演算する。ここで、算出されるパラメータは、特に制限はない。パラメータは、計測装置７１の使用状態に基づいて決定されればよい。パラメータは、例えば、アシスト力、及び、アシストタイミングに関するパラメータである。
【０１４１】
例えば、影響除去演算部７１２は、上記の情報を基に計測対象者に加わる計測装置７１の負荷（重量の大きさと負荷位置）を算出する。アシスト部１１１は、ここで算出した負荷を支えるアシスト力を発生すればよい。そこで、影響除去演算部７１２は、アシスト切替え部１１０が負荷を支えるためのアシスト力をアシスト部１１１に指示するためのパラメータを算出する。
【０１４２】
計測装置７１のアシスト切替え部７１０は、影響除去演算部７１２が算出したパラメータを用いて、現状状態において、計測装置７１の影響を除去するようにアシスト部１１１を動作させる。
【０１４３】
アシスト切替え部１１０は、パラメータを用いて、アシスト部１１１が発生するアシスト力を切り替える。
【０１４４】
第１の実施形態において、計測装置１１の重量が計測対象者２１の現状状態における歩行動作に大きく影響を与える場合、第１の実施形態における状態計測部１２０が計測する値は、計測装置１１の重量の影響を受けた値となる。これに対し、第５の実施形態は、上記構成を基に、計測装置７１の重量における影響を除去する。
【０１４５】
図８は、第５の実施形態に係る計測システム７０の動作の一例を示す流れ図である。図７に示されている流れ図は、ステップＳ０２に代えてステップＳ０２１及びＳ０２２を含む点で、図３で示されている流れ図と異なる。そのため、以下の説明において、本実施形態に特有の動作について説明し、第１の実施形態と同様の動作の詳細な説明を省略する。
【０１４６】
計測装置７１は計測対象者２１の目標となる動作を実現するための各種パラメータを取得する（ステップＳ０２１）。パラメータは、例えば、アシスト部１１１がアシスト力を発生するためのパラメータ、及び、アシスト力を発生するタイミングに関するパラメータである。あるいは、パラメータは、例えば、シャフト２５の長さに関するパラメータ、状態計測部１２０の位置に関するパラメータ、並びに、腰装着バンド２２及び膝上装着バンド２７に関するパラメータである。
【０１４７】
次に、特徴量演算装置７３の影響除去演算部７１２が、計測対象者２１が現状歩行を行う場合の計測装置１１の重量分の影響を除去するためのパラメータを算出する。この場合のパラメータは、計測対象者２１の歩行に関するデータ、及び、シャフト２５の長さに関するパラメータなどである。あるいは、パラメータは、状態計測部１２０の位置に関するパラメータ、腰装着バンド２２及び、膝上装着バンド２７の位置関するパラメータ、並びに、各バンドの身体への締め付け強度に関するパラメータなどである。そして、計測装置７１は、これらのパラメータ取得する（ステップＳ０２２）。
【０１４８】
これ以降の動作は、第１の実施形態と同様である。ただし、ステップＳ０４における状態計測部１２０が現状状態のデータを取得する場合において、アシスト切替え部１１０は、アシスト部１１１が、重量分を除去するためのアシスト力を発生するように、現状状態を設定する。
【０１４９】
［効果の説明］
次に、第５の実施形態に係る計測システム７０の効果について説明する。
【０１５０】
第５の実施形態は、第１の実施形態の効果に加え、計測装置７１の重量に基づく影響を除去するとの効果を奏することができる。
【０１５１】
その理由は、影響除去演算部７１２が、計測装置７１の重量に基づく影響を除去するパラメータを算出し、アシスト切替え部１１０が、パラメータを基に重量の影響を除去するように、アシスト部１１１にアシスト力を発生させるためである。
【０１５２】
＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態として、アシスト部１１１の構造の一例について図面を参照して詳細に説明する。
【０１５３】
図９は、第６の実施形態に係るアシスト部１１１とシャフト２５との構造の一例を示す断面図である。
【０１５４】
図９の左側の図は、アシスト部１１１において、アシスト状態の構造の概要を示す断面図である。図９の中央の図は、アシスト部１１１において、現状状態（拘束なし状態）の構造の概要を示す断面図である。アシスト部１１１は、図示しないアシスト切替え部１１０の動作を基に、アシスト状態と現状状態とに設定される。図９の右側の図は、図９の左側の図（アシスト状態）におけるＡ−Ａ’断面図である。
【０１５５】
図９に示されているように、アシスト部１１１は、アクチュエータ９０と、シャフトロック機構９２と、フローティングエリア９３と、回転軸９４と、ベース９６と、フリーエリア９８とを含む。シャフト２５は、シャフトヘッド９５とフローティング穴９７とを含む。
【０１５６】
アクチュエータ９０は、アシスト部１１１におけるアシスト力を生成する。
【０１５７】
回転軸９４は、アクチュエータ９０が発生するアシスト力の回転中心となっている。つまり、アシスト状態において、回転軸９４は、シャフト２５の回転中心となる。
【０１５８】
ベース９６は、回転軸９４が回転自在に設けられている。
【０１５９】
図９の左側の図（アシスト状態）及び右側の図（Ａ−Ａ’断面図）に示されているように、シャフトロック機構９２は、アシスト状態において、シャフトヘッド９５にアクチュエータ９０を固定する。
【０１６０】
すなわち、アシスト状態において、アクチュエータ９０のアシスト力は、回転軸９４及びシャフトロック機構９２を介してシャフト２５に伝達される。
【０１６１】
一方、図９の中央の図（現状状態）に示されているように、シャフトロック機構９２は、現状状態において、アクチュエータ９０をシャフトヘッド９５に固定された状態から解除する。そのため、アクチュエータ９０は、アシスト状態に比べ、回転軸９４に沿って、ベース９６に対して左に移動している。そのため、シャフトヘッド９５は、シャフトヘッド９５の周辺に設けられたフローティングエリア９３と、シャフトヘッド９５に設けられたフローティング穴９７とを用いて、回転軸９４を回転中心として、いずれの回転方向においても自由に回転できる。
【０１６２】
なお、アシスト部１１１には、図９の右側のＡ−Ａ'断面図に示されているように、フリーエリア９８が設けられている。フリーエリア９８は、シャフトヘッド９５の周辺におけるフローティングエリア９３において、シャフト２５がＡ−Ａ’断面図の左右方向に回転動作するための範囲である。
【０１６３】
［効果の説明］
第６の実施形態は、第１ないし第５の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【０１６４】
その理由は、第６の実施形態のアシスト部１１１が、第１ないし第５の実施形態にいずれにも適用可能なためである。
【０１６５】
＜第７の実施形態＞
次に、第７の実施形態として、アシスト部１１１の第６の実施形態とは異なる構造について図面を参照して詳細に説明する。
【０１６６】
図１０は、第７の実施形態に係るアシスト部１１１とシャフト２５との構造の一例を示す断面図である。
【０１６７】
図１０の左側の図は、アシスト部１１１において、アシスト状態の構造の概要を示す断面図である。図１０の中央の図は、アシスト部１１１において、現状状態（拘束なし状態）の構造の概要を示す断面図である。アシスト部１１１は、図示しないアシスト切替え部１１０の動作を基に、アシスト状態と現状状態とに設定される。図１０の右側の図は、図１０の左側（アシスト状態）におけるＢ−Ｂ’断面図である。
【０１６８】
図１０に示されているように、アシスト部１１１は、アクチュエータ８００と、回転軸８０４と、ベース８０６と、シャフトロック機構８０８とを含む。シャフト２５は、フローティングエリア８０３と、シャフトヘッド８０５と、シャフト固定機構８０７とを含む。
【０１６９】
アクチュエータ８００は、アシスト部１１１におけるアシスト力を生成する。
【０１７０】
回転軸８０４は、アクチュエータ８００及びシャフトヘッド８０５に固定され、アクチュエータ８００が発生するアシスト力の回転中心となっている。
【０１７１】
ベース８０６は、回転軸８０４が回転自在に設けられている。
【０１７２】
図１０の左側の図（アシスト状態）及び右側の図（Ｂ−Ｂ’断面図）に示されているように、シャフトロック機構８０８は、アシスト状態において、回転軸８０４に固定されたシャフトヘッド８０５と、シャフト固定機構８０７とを固定する。その結果、アクチュエータ８００が生成するアシスト力は、回転軸８０４、シャフトヘッド８０５、シャフトロック機構８０８、及び、シャフト固定機構８０７を介して、シャフト２５に伝達される。
【０１７３】
一方、図１０の中央の図（現状状態）に示されているように、シャフトロック機構８０８は、現状状態において、シャフト固定機構８０７をシャフトヘッド８０５に固定された状態から解除する。そのため、シャフトロック機構８０８は、アシスト状態に比べ、シャフト固定機構８０７に対して左に移動している。そのため、シャフト２５は、シャフト固定機構８０７の周辺に設けられたフローティングエリア８０３を用いて、シャフトヘッド８０５に対して、いずれの回転方向においても、自由に回転できる。
【０１７４】
［効果の説明］
第７の実施の形態は、第１ないし第５の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【０１７５】
その理由は、第７の実施形態のアシスト部１１１が、第１ないし第５の実施形態にいずれにも適用可能なためである。
【０１７６】
＜第８の実施形態＞
次に、第８の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第８の実施形態に係る計測システム８０は、第５の実施形態におけるアシスト力及びアシストタイミングを校正（キャリブレーション）する。第８の実施形態に係る計測システム８０の構成は、第５の実施形態と同様のため、構成の詳細な説明を省略する。
【０１７７】
図１１は、第８の実施形態に係る計測システム８０の外観の一例を示す図である。
【０１７８】
端末２８内の現状状態演算部１６０は、特徴記憶装置１９に記憶されている過去データを基に、歩行状態における計測装置７１の影響を除去するためのアシスト力９０８、及び、アシストタイミングをキャリブレーションする。
【０１７９】
例えば、計測装置７１の位置が変化すると、現状状態のおける計測装置７１の負荷を軽減するために必要となるアシスト力が変化する。そこで、現状状態演算部１６０は、現状状態の特徴量が過去の特徴量（例えば、過去の平均値）と比較して所定の値より大きく変化している場合、アシスト力のキャリブレーションが必要と判断する。そして、現状状態演算部１６０は、キャリブレーションを実行する。例えば、現状状態演算部１６０は、影響除去演算部７１２にパラメータの再計算を依頼する。
【０１８０】
なお、キャリブレーションにおいて、現状状態演算部１６０は、第５の実施形態におけるパラメータ及びその他のパラメータを用いてもよい。ここで、パラメータは、例えば、腰装着バンド２２、膝上装着バンド２７、及び、状態計測部１２０の位置、並びに、シャフト２５の長さである。さらに、現状状態演算部１６０は、キャリブレーションにおいて、足が遊脚となっている期間に膝上部に掛かる装具の重力変化９０９、アシスト部１１１におけるシャフト２５の摩擦力、又は、アシスト部１１１のアシスト力９０８の生成性能等を考慮してもよい。なお、遊脚とは、片足立ち状態における浮いている方の脚である。
【０１８１】
そして、アシスト切替え部７１０は、現状状態において、計測装置７１の負荷の影響を削除するように、キャリブレーションされたアシスト力９０８とアシストタイミングに沿ってアシスト部１１１を動作させる。
【０１８２】
なお、アシスト切替え部７１０は、キャリブレーションの結果を基に、アシスト状態におけるアシスト部１１１の動作を変更してもよい。
【０１８３】
［効果の説明］
第８の実施形態は、第５の実施形態の効果に加え、より適切に、計測装置７１の重量に基づく影響を除去するとの効果を奏することができる。
【０１８４】
その理由は、現状状態演算部１６０が、計測装置７１の重量に基づく影響を除去するためのアシスト力９０８とアシストタイミングをキャリブレーションする。そして、計測装置７１が、キャリブレーションされたアシスト力９０８とアシストタイミングを用いて、計測装置１１の重量の影響を除去するように計測するためである。
【０１８５】
＜構成例＞
次に、各実施形態に関連する構成例を説明する。
【０１８６】
［構成例１］
以上の説明した計測システム１０、４０、７０及び８０の構成例について、第１の実施形態の計測システム１０を参照して説明する。ただし、以下の説明は、第１の実施形態に限定されるものではない。
【０１８７】
計測システム１０は、次のように構成される。
【０１８８】
例えば、計測システム１０の各装置及び各構成部は、ハードウェア回路で構成されてもよい。計測システム１０の各装置及び各構成部は、ソフトウェアとコンピュータを用いて構成されてもよい。あるいは、計測システム１０の各装置及び各構成部は、ソフトウェアとハードウェアの組合せを用いて構成されてもよい。
【０１８９】
また、計測システム１０において、各装置は、無線又は有線のネットワークを介して接続されてもよい。
【０１９０】
図１２は、構成例１に係る計測システム１００の構成の一例を示すブロック図である。
【０１９１】
計測システム１００は、計測装置１１を含む。図１２に示されている計測装置１１は、図示しないネットワークを介して、図示しない特徴記憶装置１９に相当する装置と、特徴量演算装置１３に相当する装置と接続されている。
【０１９２】
そして、計測装置１１は、ネットワークを介して接続された装置とデータをやり取りし、第１の実施形態の計測装置１１と同様に動作する。
【０１９３】
このように構成された計測装置１１を含む計測システム１００は、計測システム１０と同様の効果を得ることができる。
【０１９４】
すなわち、計測システム１００は、連続した動作において、計測対象者２１における現状状態と、アシストされた歩行動作状態との差異を計測するとの効果を奏する。
【０１９５】
その理由は、第１の実施形態と同様に、計測システム１００の計測装置１１のアシスト切替え部１１０が、アシスト部１１１のアシスト状態と、現状状態とを切り替える。そして、状態計測部１２０が、切り替えられたアシスト状態と現状状態との両方における状態におけるデータを計測するためである。
【０１９６】
なお、計測システム１００は、本発明の実施形態における最小構成である。
【０１９７】
［構成例２］
また、各実施形態に係る端末２８は、次のように構成される。
【０１９８】
例えば、端末２８の各構成部は、ハードウェア回路で構成されてもよい。
【０１９９】
また、端末２８において、各構成部は、ネットワークを介して接続した複数の装置を用いて、構成されてもよい。
【０２００】
また、端末２８において、複数の構成部は、１つのハードウェアで構成されてもよい。
【０２０１】
また、端末２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを含むコンピュータ装置として実現されてもよい。端末２８は、上記構成に加え、さらに、ネットワークインターフェース回路（ＮＩＣ：Network Interface Circuit）を含むコンピュータ装置として実現されてもよい。
【０２０２】
図１３は、端末２８のハードウェアの構成の一例を示すブロック図である。
【０２０３】
端末２８は、ＣＰＵ６１０と、ＲＯＭ６２０と、ＲＡＭ６３０と、内部記憶装置６４０と、入力機器６６０と、表示機器６７０と、ＮＩＣ６８０とを含み、コンピュータ装置を構成している。
【０２０４】
ＣＰＵ６１０は、ＲＯＭ６２０からプログラムを読み込む。そして、ＣＰＵ６１０は、読み込んだプログラムに基づいて、ＲＡＭ６３０と、内部記憶装置６４０と、入力機器６６０と、表示機器６７０と、ＮＩＣ６８０とを制御する。そして、ＣＰＵ６１０を含むコンピュータは、これらの構成を制御し、図１に示されている、特徴量演算装置１３と、表示装置１８と、特徴記憶装置１９としての各機能を実現する。
【０２０５】
ＣＰＵ６１０は、各機能を実現する際に、ＲＡＭ６３０又は内部記憶装置６４０を、プログラムの一時記憶媒体として使用してもよい。
【０２０６】
また、ＣＰＵ６１０は、コンピュータで読み取り可能にプログラムを記憶した記憶媒体６９０が含むプログラムを、図示しない記憶媒体読み取り装置を用いて読み込んでもよい。あるいは、ＣＰＵ６１０は、ＮＩＣ６８０を介して、図示しない外部の装置からプログラムを受け取り、ＲＡＭ６３０に保存して、保存したプログラムを基に動作してもよい。
【０２０７】
ＲＯＭ６２０は、ＣＰＵ６１０が実行するプログラム及び固定的なデータを記憶する。ＲＯＭ６２０は、例えば、Ｐ−ＲＯＭ（Programmable-ROM）又はフラッシュＲＯＭである。
【０２０８】
ＲＡＭ６３０は、ＣＰＵ６１０が実行するプログラム及びデータを一時的に記憶する。ＲＡＭ６３０は、例えば、Ｄ−ＲＡＭ（Dynamic-RAM）である。
【０２０９】
内部記憶装置６４０は、端末２８が長期的に保存するデータ及びプログラムを記憶する。内部記憶装置６４０は、特徴記憶装置１９として動作する。また、内部記憶装置６４０は、ＣＰＵ６１０の一時記憶装置として動作してもよい。内部記憶装置６４０は、例えば、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、又は、ＳＳＤ（Solid State Drive）である。
【０２１０】
ここで、ＲＯＭ６２０と内部記憶装置６４０は、不揮発性（non-transitory）の記録媒体である。一方、ＲＡＭ６３０は、揮発性（transitory）の記録媒体である。そして、ＣＰＵ６１０は、ＲＯＭ６２０、内部記憶装置６４０、又は、ＲＡＭ６３０に記憶されているプログラムを基に動作可能である。つまり、ＣＰＵ６１０は、不揮発性記録媒体又は揮発性記録媒体を用いて動作可能である。
【０２１１】
入力機器６６０は、端末２８の操作者からの入力指示を受け取る機器である。入力機器６６０は、例えば、キーボード、マウス、又はタッチパネルである。
【０２１２】
表示機器６７０は、端末２８の操作者に情報を表示する機器である。表示機器６７０は、表示装置１８として動作する。表示機器６７０は、例えば、液晶ディスプレイである。
【０２１３】
ＮＩＣ６８０は、計測装置１１とのデータのやり取りを中継する。ＮＩＣ６８０は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）カードである。さらに、ＮＩＣ６８０は、有線に限らず、無線を用いてもよい。
【０２１４】
このように構成された端末２８は、第１ないし第８の実施形態における端末２８と同様の効果を得ることができる。
【０２１５】
その理由は、図１３に示されている端末２８のＣＰＵ６１０が、プログラムに基づいて、第１ないし第８の実施形態に係る端末２８と同様の機能を実現できるためである。
【０２１６】
なお、図１３に示されているコンピュータが、アシスト部１１１及び状態計測部１２０を含むコンピュータとして計測装置１１又は計測装置７１を実現してもよい。この場合、ＣＰＵ６１０は、プログラムに基づき、アシスト切替え部１１０又はアシスト切替え部７１０としての機能を実現する。具体的には、ＣＰＵ６１０は、アシスト部１１１が計測対象者２１の動作をアシストするアシスト状態において、状態計測部１２０に動作量を計測させる処理を実行させる。さらに、ＣＰＵ６１０は、アシスト部１１１が所定の動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、状態計測部１２０に動作量を計測させる処理を実行させる。
【０２１７】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０２１８】
（付記１）
計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、
アシスト手段における計測対象者の動作をアシストするアシスト状態と、所定の動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替えるアシスト切替え手段と、
アシスト状態及び現状状態における計測対象者の動作の量を計測する状態計測手段と
を含む計測システム。
【０２１９】
（付記２）
アシスト手段が発生したアシスト力を伝えるシャフトと、
シャフトを介して伝えられたアシスト力を計測対象者に伝える伝達部と
をさらに含む付記１に記載の計測システム。
【０２２０】
（付記３）
シャフトが、
シャフトヘッドを含み
アシスト手段が、
アシスト力を生成するアクチュエータと、
アクチュエータの回転中心となる回転軸と、
回転軸が回転自在に設けられたベースと、
アシスト状態においてアクチュエータをシャフトヘッドに固定し、現状状態においてアクチュエータをシャフトヘッドへの固定から解除するシャフトロック機構と
を含む付記２に記載の計測システム。
【０２２１】
（付記４）
シャフトが、
シャフトヘッドと、シャフト固定機構とを含み、
アシスト手段が、
アシスト力を生成するアクチュエータと、
アクチュエータとシャフトヘッドに固定され、アクチュエータの回転中心となる回転軸と、
回転軸が回転自在に設けられたベースと、
アシスト状態において、シャフトヘッドとシャフト固定機構とを固定し、現状状態において、シャフトヘッドとシャフト固定機構との固定を解除するシャフトロック機構と
を含む付記２に記載の計測システム。
【０２２２】
（付記５）
アシスト状態における動作のアシスト量である目標値を演算する目標設定手段と、
アシスト状態における計測結果を基にアシスト状態における動作の特徴を示す第１の特徴量を演算するアシスト状態演算手段と、
現状状態における計測結果を基に、現状状態における動作の特徴を示す第２の特徴量を演算する現状状態演算手段と、
第１の特徴量と第２の特徴量との差異を演算する差異演算手段と
をさらに含む付記１ないし４のいずれか１項に記載の計測システム。
【０２２３】
（付記６）
目標値が、計測対象者における前後方向の動作、又は、内外方向における動作である
付記５に記載の計測システム。
【０２２４】
（付記７）
演算の結果を表示する表示装置
をさらに含む付記５又は６に記載の計測システム。
【０２２５】
（付記８）
計測対象者における計測システムの負荷の影響を除去するパラメータを演算する影響除去演算手段をさらに含み、
アシスト切替え手段が、
パラメータを基に、現状状態において、アシスト手段に前記負荷の影響を除去するアシスト力を発生させる
付記５ないし７のいずれか１項に記載の計測システム。
【０２２６】
（付記９）
計測の結果又は演算の結果を記憶する特徴記憶装置をさらに含み、
現状状態演算手段が
特徴記憶装置に記憶された過去の計測の結果又は演算の結果を基に負荷の影響を除去するアシスト力を校正する
付記８に記載の計測システム。
【０２２７】
（付記１０）
計測対象者における所定の動作を計測する計測システムの計測装置が、
計測対象者の動作をアシストし、
計測対象者の動作をアシストするアシスト状態と、所定の動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替え、
アシスト状態及び現状状態における計測対象者の動作の量を計測する
計測方法。
【０２２８】
（付記１１）
計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、
計測対象者の動作量を計測する状態計測手段と
を含むコンピュータに、
アシスト手段が計測対象者の動作をアシストするアシスト状態において、状態計測手段に動作量を計測させる動作と、
アシスト手段が所定の動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、状態計測手段に動作の量を計測させる動作と
を実行させるプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２２９】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０２３０】
この出願は、２０１６年  ５月２３日に出願された日本出願特願２０１６−１０２５７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０２３１】
本発明の計測システムは、片足をアシストするタイプに限らず、両足をアシストするタイプにも適用可能である。【０２３２】
また、本発明の計測システムは、足を対象としたリハビリテーション患者及び高齢者の歩行リハビリに適用できる。さらに、本発明の計測システムは、健常者及びスポーツ選手の歩行及び走行フォームの矯正にも適用可能である。【０２３３】
また、本発明の計測システムは、歩行動作に限らず、上半身の腕及び全身の体幹等のリハビリ及び矯正にも適用可能である。
【符号の説明】
【０２３４】
１０    計測システム
１１    計測装置
１３    特徴量演算装置
１８    表示装置
１９    特徴記憶装置
２１    計測対象者
２２    腰装着バンド
２５    シャフト
２７    膝上装着バンド
２８    端末
２９    足首装着バンド
３０    つま先装着バンド
４０    計測システム
５０    前方目標角度
５１    後方目標角度
５２    前方現状角度
５３    後方現状角度
５４    前方ギャップ
５５    後方ギャップ
６０    外側目標角度
６１    内側目標角度
６２    外側現状角度
６３    内側現状角度
６４    外側ギャップ
６５    内側ギャップ
７０    計測システム
７１    計測装置
７３    特徴量演算装置
８０    計測システム
９０    アクチュエータ
９２    シャフトロック機構
９３    フローティングエリア
９４    回転軸
９５    シャフトヘッド
９６    ベース
９７    フローティング穴
９８    フリーエリア
１００    計測システム
１１０    アシスト切替え部
１１１    アシスト部
１２０    状態計測部
１４０    目標設定部
１５０    アシスト状態演算部
１６０    現状状態演算部
１７０    差異演算部
６１０    ＣＰＵ
６２０    ＲＯＭ
６３０    ＲＡＭ
６４０    内部記憶装置
６６０    入力機器
６７０    表示機器
６８０    ＮＩＣ
６９０    記憶媒体
７１０    アシスト切替え部
７１２    影響除去演算部
８００    アクチュエータ
８０３    フローティングエリア
８０４    回転軸
８０５    シャフトヘッド
８０６    ベース
８０７    シャフト固定機構
８０８    シャフトロック機構
９０８    アシスト力
９０９    重力変化
【図１】
2017204066.tif 000003
【図２】
2017204066.tif 000004
【図３】
2017204066.tif 000005
【図４】
2017204066.tif 000006
【図５】
2017204066.tif 000007
【図６】
2017204066.tif 000008
【図７】
2017204066.tif 000009
【図８】
2017204066.tif 000010
【図９】
2017204066.tif 000011
【図１０】
2017204066.tif 000012
【図１１】
2017204066.tif 000013
【図１２】
2017204066.tif 000014
【図１３】
2017204066.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月1日(2018.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、
前記アシスト手段における前記計測対象者の前記動作をアシストするアシスト状態と、前記動作を拘束しない又は前記アシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替えるアシスト切替え手段と、
前記アシスト状態及び前記現状状態における前記計測対象者の前記動作の量を計測する状態計測手段と
を含む計測システム。
【請求項２】
前記アシスト手段が発生したアシスト力を伝えるシャフトと、
前記シャフトを介して伝えられたアシスト力を前記計測対象者に伝える伝達部と
をさらに含む請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
前記シャフトが、
シャフトヘッドを含み
前記アシスト手段が、
アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータの回転中心となる回転軸と、
前記回転軸が回転自在に設けられたベースと、
前記アシスト状態において前記アクチュエータを前記シャフトヘッドに固定し、前記現状状態において前記アクチュエータを前記シャフトヘッドへの固定から解除するシャフトロック機構と
を含む請求項２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記アシスト状態における前記動作のアシスト量である目標値を演算する目標設定手段と、
前記アシスト状態における計測結果を基に前記アシスト状態における前記動作の特徴を示す第１の特徴量を演算するアシスト状態演算手段と、
前記現状状態における計測結果を基に、前記現状状態における前記動作の特徴を示す第２の特徴量を演算する現状状態演算手段と、
前記第１の特徴量と前記第２の特徴量との差異を演算する差異演算手段と
をさらに含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項５】
前記目標値が、前記計測対象者における前後方向の前記動作、又は、内外方向における前記動作である
請求項４に記載の計測システム。
【請求項６】
演算の結果を表示する表示装置を
をさらに含む請求項４又は５に記載の計測システム。
【請求項７】
前記計測対象者における計測システムの負荷の影響を除去するパラメータを演算する影響除去演算手段をさらに含み、
前記アシスト切替え手段が、
前記パラメータを基に、前記現状状態において、前記アシスト手段に前記負荷の影響を除去するアシスト力を発生させる
請求項４ないし６のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項８】
前記計測の結果又は前記演算の結果を記憶する特徴記憶装置をさらに含み、
前記現状状態演算手段が
前記特徴記憶装置に記憶された過去の前記計測の結果又は前記演算の結果を基に前記負荷の影響を除去する前記アシスト力を校正する
請求項７に記載の計測システム。
【請求項９】
計測対象者における所定の動作を計測する計測システムの計測装置が、
前記計測対象者の前記動作をアシストし、
前記計測対象者の前記動作をアシストするアシスト状態と、前記動作を拘束しない又は前記アシスト状態より少ない量をアシストする現状状態とを切り替え、
前記アシスト状態及び前記現状状態における前記計測対象者の前記動作の量を計測する
計測方法。
【請求項１０】
計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、
前記計測対象者の動作量を計測する状態計測手段と
を含むコンピュータに、
前記アシスト手段が前記計測対象者の前記動作をアシストするアシスト状態において、前記状態計測手段に前記動作量を計測させる処理と、
前記アシスト手段が前記動作を拘束しない又は前記アシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、前記状態計測手段に前記動作の量を計測させる処理と
を実行させるプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、計測に関し、特に、人の動作を計測する計測システム、計測方法、及び、プログラムに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、連続した動作において、計測対象者における現状の動作状態と、アシストされた動作状態との差異を計測できる計測システム、計測方法、及び、プログラムを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の一形態におけるプログラムは、計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、計測対象者の動作量を計測する状態計測手段とを含むコンピュータに、アシスト手段が計測対象者の動作をアシストするアシスト状態において、状態計測手段に動作量を計測させる動作と、アシスト手段が動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、状態計測手段に動作の量を計測させる動作とを実行させる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２８】
本発明の一形態におけるプログラムは、計測対象者における所定の動作をアシストするアシスト手段と、計測対象者の動作量を計測する状態計測手段とを含むコンピュータに、アシスト手段が計測対象者の動作をアシストするアシスト状態において、状態計測手段に動作量を計測させる動作と、アシスト手段が動作を拘束しない又はアシスト状態より少ない量をアシストする現状状態において、状態計測手段に動作の量を計測させる動作とを実行させる。
【国際調査報告】
2017204066.tif 000016
2017204066.tif 000017
2017204066.tif 000018
2017204066.tif 000019