(57)【要約】【課題】ユーザが荷物を持つことや手摺につかまることに起因して歩行中のユーザの荷重パターンが変化する状況にも対応できる歩行支援装置を提供する。【解決手段】歩行支援装置１００は、脚装具１０とコントローラ１２を備える。脚装具１０は、脚に装着される大腿リンク２０と下腿リンク３０とモータ２６と荷重センサ３２を備える。モータ２６は、下腿リンク３０を揺動させる。荷重センサ３２は、脚の足底に加わる荷重を検知する。コントローラ１２は、歩行時の遊脚動作に対応する膝角度の経時的変化を記述した目標パターンを記憶しおり、下腿リンク３０がその目標パターンに追従するようにモータ２６を制御する。コントローラ１２は、検知された荷重が第１閾値を超えた後に第２閾値を下回ったときに目標パターンへの追従制御を開始する。さらにコントローラ１２は、荷重変化のピーク値が所定の荷重範囲から外れた場合にそのことをユーザに報知する。【選択図】図１
2012095953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの大腿に装着される大腿リンクと、
大腿リンクに揺動可能に連結されており、ユーザの下腿に装着される下腿リンクと、
下腿を揺動させるアクチュエータと、
大腿リンクと下腿リンクを装着している脚の足底に加わる荷重を検知する荷重センサと、
歩行時の遊脚動作に対応する下腿揺動角の経時的変化を記述した目標パターンに下腿リンクが追従するようにアクチュエータを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、荷重センサが検知する荷重が予め定められた第１荷重閾値を超えた後に予め定められた第２荷重閾値を下回ったことをトリガとしてアクチュエータの目標パターンへの追従制御を開始するとともに、荷重変化のピーク値が、第１荷重閾値を含む予め定められた荷重範囲から外れた場合に、ピーク値が荷重範囲から外れたことをユーザに報知することを特徴とする歩行支援装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記ピーク値が前記荷重範囲を上回ることが検知された場合にはその後に第２荷重閾値を下回ってもアクチュエータの制御を開始しないことを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
ユーザの大腿に装着される大腿リンクと、
大腿リンクに揺動可能に連結されており、ユーザの下腿に装着される下腿リンクと、
下腿を揺動させるアクチュエータと、
大腿リンクと下腿リンクを装着している脚の足底に加わる荷重を検知する荷重センサと、
歩行時の遊脚動作に対応する下腿揺動角の経時的変化を記述した目標パターンに下腿リンクが追従するようにアクチュエータを制御するコントローラであり、荷重センサが検知する荷重が予め定められた第１荷重閾値を超えた後に当該第１荷重閾値を下回ったことをトリガとしてアクチュエータの目標パターンへの追従制御を開始するコントローラと、
を備えることを特徴とする歩行支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの脚に装着し、ユーザの歩行動作を支援する歩行支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アクチュエータによって積極的にユーザの脚の動きを誘導する歩行支援装置が提案されている。そのような歩行支援装置は、ユーザの大腿と下腿の夫々に装着される大腿リンクと下腿リンクが揺動可能に連結されており、アクチュエータが下腿リンクを揺動させる構造を有している。
【０００３】
ところで、一般的に、アクチュエータの制御にはトルク制御と角度制御がある。前者の例として、アクチュエータの出力トルクが予め定められた目標トルクパターンに一致するようにアクチュエータを制御するものがある。歩行支援装置における前者の例としては他に、脚の関節角に応じたトルク、或いは、ユーザの足に加わる床反力に応じたトルクを出力するようにアクチュエータを制御するものがある。歩行支援装置における角度制御の例としては、下腿リンクの揺動角が予め定められた目標揺動角の経時的変化を記述した目標パターンに追従するようにアクチュエータを制御するものがある。トルク制御の歩行支援装置の一例が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
歩行支援装置の一つの適用先として、膝関節を自由に動かすことができない非健常者の歩行訓練に用いることが提案されている。歩行支援装置を装着するユーザにとって、アクチュエータ制御の開始と停止を指示するためのスイッチ操作はわずらわしいものである。スイッチ操作の負荷を軽減する工夫の一つとして、足底に加わる荷重の変化をトリガとして目標パターンへの追従制御を開始するように歩行支援装置を構成することが考えられる。歩行動作において脚を前へ振り出そうとする際にはその脚から荷重が抜ける。歩行支援装置は、脚から荷重が抜けたことが検知されたら遊脚動作に対応する目標パターンへの追従制御を開始するように構成される。例えば、荷重が閾値を下回ったときに追従制御を開始するように歩行支援装置が構成されている場合、ユーザは、他方の脚に荷重が加わり、一方の脚（歩行支援装置が装着されている脚）から荷重が抜けるように体重を横方向に移動すれば、歩行支援装置に遊脚動作の支援を開始させることができる。
【０００６】
リハビリテーションなど、体を特定の状態に保ちながら歩行することができる環境であれば、上記の歩行支援装置は良好に作動すると考えられる。しかしながら、通常の社会生活の中で上記の歩行支援装置の利用を想定した場合、ユーザが荷物を持つことや手摺につかまる状況でも歩行支援装置は適切に動作することが要求される。そのような状況においては、荷重変化をトリガとして支援を開始する歩行支援装置では、ユーザが荷物を持つことや手摺につかまることによって歩行動作中の荷重パターンが変化してしまい、適切ではないタイミングでトリガが発生してしまったり、本来発生すべきトリガが発生しなかったりする虞がある。本明細書は、ユーザが荷物を持つことや手摺につかまることに起因して歩行中の荷重パターンが変化してしまう状況にも対応できる歩行支援装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、歩行動作の支援を開始するトリガ（以下、追従制御開始トリガと称する）の他に、所定の荷重範囲を設定し、足底に加わる荷重がその範囲を外れたらユーザの状態が変化したものと判断するというアルゴリズムを歩行支援装置に組み込む。追従制御開始のトリガを発生させるアルゴリズムと上記の判断アルゴリズムの夫々を巧みに構築し、それらを組み合わせることによって、ユーザが荷物を持つことや手摺につかまることに起因して歩行動作における荷重パターンが変化した場合にも適切に対処できる歩行支援装置を実現する。
【０００８】
本明細書が開示する歩行支援装置の一態様は、脚装具とコントローラを備える。脚装具は、ユーザの大腿と下腿の夫々に装着される大腿リンクと下腿リンクと、アクチュエータと荷重センサを備える。下腿リンクは、ユーザが脚装具を装着したときに膝関節の回転軸と同軸の位置で大腿リンクに揺動可能に連結している。アクチュエータは、大腿リンクに対して下腿リンクを揺動させる。荷重センサは、脚装具を装着している脚の足底に加わる荷重を検知する。コントローラは、歩行時の遊脚動作に対応する下腿揺動角の経時的変化を記述した目標パターンを記憶しており、下腿リンクがその目標パターンに追従するようにアクチュエータを制御する。目標パターンは予め定められている。そしてコントローラは、荷重センサが検知する荷重が第１荷重閾値を超えた後に第２荷重閾値を下回ったことをトリガとしてアクチュエータの目標パターンへの追従制御を開始する。さらにコントローラは、荷重変化のピーク値が、第１荷重閾値を含む荷重範囲から外れることを検知した場合にそのことをユーザに報知する。「報知」は、ランプやブザー、或いは、予め記録された音声データを再生するものなどでよい。また、第１荷重閾値、第２荷重閾値、及び、荷重範囲は、予め定められてコントローラに記憶されている。
【０００９】
上記の歩行支援装置の特徴は、第一に、支援する箇所を下腿の揺動（即ち、膝関節の角度）とするとともに、脚の遊脚動作に対応する目標パターンを採用したことにある。目標パターンの例は実施例にて説明するが、目標パターンの終端は、遊脚動作が終了するタイミング、即ち遊脚が着地するタイミングにおける下腿の姿勢（大腿と下腿がなす角度）を示しており、その姿勢は膝がほぼ伸びた状態に相当する。支援する脚が立脚の間は、脚装具は、目標パターンの終端値を保持する。目標パターンは遊脚動作に対応する期間だけであり、立脚の間は下腿リンクの角度を一定に保持することによって、脚が遊脚となる度にトリガを発生させ、歩行支援装置の動作開始をユーザの歩行動作と同期させることができる。
【００１０】
上記歩行支援装置の特徴は、第二に、足底に加わる荷重（荷重センサが検知する荷重）が第１荷重閾値を超えた後に第２荷重閾値を下回ったことをトリガとしてアクチュエータの目標パターンへの追従制御を開始することにある。第１荷重閾値と第２荷重閾値の大きさは、ユーザの体重や歩行動作の特徴に基づいて予め定められる。一例では、第１荷重閾値は、ユーザの体重の半分以上の大きさに設定され、第２荷重閾値はゼロに近い小さい値（少なくとも第１荷重閾値より小さい値）に設定される。検知された荷重が第１荷重閾値を超える状況は、脚装具を装着した脚（患脚）に他方の脚よりも多く体重がかけられている状況である。そのような状況の典型は、患脚が立脚であり、他方の脚が遊脚の場合である。検知された荷重が第２荷重閾値を下回る状況は、患脚に体重がほとんどかかっていない状況である。そのような状況の典型は、歩行動作においては患脚が離地する直前である。即ち、上記した第１荷重閾値と第２荷重閾値の条件は、患脚が片脚立脚となった後に遊脚となる直前を検知することに相当する。第１荷重閾値の条件を付加することによって、歩行動作ではない何らかの原因で患脚から体重が抜けた場合に脚装具が動作を開始してしまうことを防止する。
【００１１】
上記の歩行支援装置の特徴は、第三に、荷重変化のピーク値が、第１荷重閾値を含む予め定められた荷重範囲から外れた場合にそのことをユーザに報知することである。荷重範囲はユーザの体重や歩行動作の特徴に基づいて予め定められている。歩行時の荷重パターンにおけるピーク値は、通常の歩行動作ではほぼ一定となる。荷重ピーク値が過大となる状況は、ユーザが荷物を持った場合であると推定される。荷重ピーク値が過小となる状況は、ユーザが手摺を使っている場合であると推定される。いずれの場合も、目標パターンが想定している状況（荷物を持たず、手摺も使わずに歩行している状況）から逸脱するので、脚装具の動きがユーザの歩行動作とミスマッチを生じる虞がある。そのような状況であることをユーザに報知することによってユーザの注意を喚起する。なお、荷重ピーク値が既定の荷重範囲を超えることは、荷重ピーク値を検知することなく、計測している荷重が荷重範囲の上限を超えたことによって検知することができる。また、荷重ピーク値が既定の荷重範囲を下回る場合、前述の第１荷重閾値の条件が満足されないのでユーザの脚が遊脚となっても脚装具が動作することはない。そのような場合、ユーザは、コントローラからの報知を受けることによって、脚装具が動作しない原因を理解することができる。
【００１２】
なお、「荷重変化のピーク値が、第１荷重閾値を含む予め定められた荷重範囲から外れた場合にそのことをユーザに報知する」とは、技術思想としては、ピーク値が１回でも荷重範囲から外れた場合に報知することを意味するが、ノイズなどの影響を除去するため、ピーク値が荷重範囲から外れる状況が数歩に亘って検知された場合に報知するものであってもよい。
【００１３】
荷重ピーク値が既定の荷重範囲を超える場合は、ユーザが荷物を持った可能性が高い。そのような場合は、通常の歩行状態を想定して設定されている目標パターンは適切ではない可能性がある。従ってコントローラは、荷重ピーク値が既定の荷重範囲を上回った場合にはその後に荷重が第２荷重閾値を下回ってもアクチュエータの制御を開始しないことが好ましい。
【００１４】
本明細書は、上記の歩行支援装置の第二の特徴に関連した他の態様の歩行支援装置も提供する。その歩行支援装置の脚装具は前述した構造でよい。コントローラは、歩行時の遊脚動作に対応する下腿揺動角の経時的変化を記述した既定の目標パターンを記憶しており、下腿リンクが目標パターンに追従するようにアクチュエータを制御する。このコントローラは、荷重センサが検知する荷重が予め定められた第１荷重閾値を超えた後に当該第１荷重閾値を下回ったことをトリガとしてアクチュエータの目標パターンへの追従制御を開始する。この歩行支援装置は、上記した第二の特徴だけに焦点を当てたものであり、かつ、第二の特徴に変更を加えたものである。この歩行支援装置の場合は、第１荷重閾値は、ユーザの体重の少なくとも半分ではなく、もっと小さい値に設定される。この歩行支援装置の場合、「荷重センサが検知する荷重が既定の第１荷重閾値を超えた後にその第１荷重閾値を下回ったこと」が検知された場合とは、「患脚が着地した後に離地する直前となったこと」に対応する。
【００１５】
なお、上記の歩行支援装置において、「荷重センサが検知する荷重が荷重閾値を超える」とは、検知された荷重が荷重閾値より小さい値から荷重閾値より大きい値に変化したタイミングを意味し、「荷重センサが検知する荷重が荷重閾値を下回る」とは、検知された荷重が荷重閾値より大きい値から荷重閾値より小さい値に変化したタイミングを意味することに留意されたい。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書が開示する技術は、ユーザが荷物を持つことや手摺につかまることに起因して歩行動作における荷重パターンが変化してしまう状況に対応した歩行支援装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】歩行支援装置の斜視図である。
【図２】歩行支援装置のブロック図である。
【図３】歩行における膝角度の変化を説明する図である。
【図４】図３における符号の意味を説明する図である。
【図５】追従制御開始のトリガ処理のフローチャート図である。
【図６】荷重パターンモニタリング処理のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１実施例の歩行支援装置１００の概略図を図１に示す。歩行支援装置１００は、主として、ユーザＵの一方の脚に装着される脚装具１０と、脚装具１０を制御するコントローラ１２で構成される。本実施例では、ユーザＵは、左脚は健康であるが右脚が自由に動かすことができない患者であると仮定する。左脚は健康であるので脚装具１０は右脚だけに装着される。
【００１９】
歩行支援装置１００を説明する前に、座標系について説明する。図１に示すように、ユーザＵの前方をＸ軸とし、側方をＹ軸とし、鉛直上方をＺ軸とする。ロボットの技術分野では一般に、ロボット（人体）の前後方向に伸びている軸（Ｘ軸）をロール軸と称し、ロボット（人体）の側方に伸びている軸（Ｙ軸）をピッチ軸と称し、鉛直上方（Ｚ軸）に伸びている軸をヨー軸と称する。
【００２０】
脚装具１０の構造を説明する。脚装具１０は、大腿リンク２０、下腿リンク３０、及び、足リンク４０を備えている。大腿リンク２０と下腿リンク３０と足リンク４０は、補助を必要とするユーザＵの患脚ＵＡ（ここでは右脚）に装着される。詳しくは、大腿リンク２０は大腿ＵＢに装着され、下腿リンク３０は下腿ＵＤに装着され、足リンク４０は足ＵＥに装着される。
【００２１】
大腿リンク２０と下腿リンク３０は、ユーザの膝関節ＵＣの両側で連結されている。詳しくは、大腿リンク２０と下腿リンク３０は、ユーザの膝関節と同軸に位置する一対の膝ジョイント２５で回転可能に連結されている。外側の膝ジョイント２５には、モータ２６と角度センサ２７が内蔵されている。モータ２６は、下腿リンク３０を膝ピッチ軸回りに揺動させる。以下では、大腿リンク２０と下腿リンク３０がなす角度を膝角度と称する。角度センサ２７が計測する角度は、大腿リンク２０に対する下腿リンク３０の揺動角であるが、その角度は、ユーザＵの大腿ＵＢと下腿ＵＤがなす膝角度にも相当する。
【００２２】
下腿リンク３０と足リンク４０は、ユーザの足首関節の両側で連結されている。詳しくは、下腿リンク３０と足リンク４０は、ユーザの足首関節のピッチ軸と同軸に位置する一対の足首ジョイント３４によって回転可能に連結されている。足首ジョイント３４はアクチュエータを備えておらず、足リンク４０は、ユーザＵの足の揺動に応じて受動的に揺動する。足リンク４０の足底には、荷重センサ３２が配置されており、ユーザＵの右脚が接地しているときの接地荷重を計測する。
【００２３】
コントローラ１２は、小型のコンピュータやバッテリを内蔵しており、ケーブル１６を介して脚装具１０の各部へ電力を供給するとともに、脚装具１０の各部の動作を制御する。コントローラ１２は、一例であるが、ユーザＵの体幹（腰）に取り付けられる。コントローラ１２は、装着ベルト１４によって、ユーザＵの体幹に固定される。なお、コントローラ１２を装着する位置は特に限定されず、例えばユーザＵの背に装着する構造としてもよい。コントローラ１２は、角度センサ２７と荷重センサ３２のセンサデータに基づいてモータ２６を制御する。
【００２４】
図２に、歩行支援装置１００のブロック図を示す。コントローラ１２内には、ＣＰＵ１２ａ、スピーカ１２ｂ、及び、目標パターンデータを記憶している記憶装置１２ｃを有している。図示を省略しているが、記憶装置１２ｃには、ＣＰＵ１２ａが実行する各種のプログラムも記憶されている。ＣＰＵ１２ａ（コントローラ１２）は、角度センサ２７から膝角度データを取得し、荷重センサ３２から右脚足底に加わる荷重データを取得する。ＣＰＵ１２ａ（コントローラ１２）は、それらのデータに基づき、追従制御開始のタイミングを決定する。追従制御については後に説明する。ＣＰＵ１２ａ（コントローラ１２）は、決定したタイミングにて、下腿リンク３０の揺動角度を目標パターンに追従させる追従制御を開始する。
【００２５】
図３と図４を使って、歩行時の膝角度（下腿の揺動角）の経時的変化と目標パターンについて説明する。図３の上側は、右脚の膝角度Ａｋの経時的変化を示すグラフである。図３の下側は、右脚の足底に加わる荷重Ｗの経時的変化を示すグラフである。図３上側のグラフの縦軸は膝角度を示しており、横軸は時間軸である。図４は、図３で用いるパラメータの定義を説明する図である。図４では、実線が右脚を表しており、破線が左脚を表している。股関節より上の実線は体幹を表している。なお、図３の（ａ）から（ｆ）が示す線画も同様である。直線Ｌ１は、股関節のピッチ軸回りの回転中心と膝関節の回転中心を結ぶ直線を示している。直線Ｌ１は、別言すれば、大腿の長手方向に沿った直線である。膝角度Ａｋは、直線Ｌ１から下腿へ向かう角度として定義される。膝が伸びきったときが膝角度Ａｋ＝０である。膝が直角に曲がったときが膝角度Ａｋ＝＋９０度である。
【００２６】
図３に戻って歩行動作を説明する。図から明らかなとおり、一歩行周期の膝角度の経時的変化は、小さな山（ピーク）と大きな山（ピーク）が連続したプロファイルを有している。概ね、小さな山は立脚期に相当し、大きな山が遊脚期に相当する。荷重Ｗは、立脚期においてのみ正値を示し、遊脚期では荷重Ｗ＝ゼロである。
【００２７】
図に示したタイミングごとに歩行動作を説明する。図３の（ａ）から（ｆ）の線画は、タイミングＴａからタイミングＴｆの夫々のタイミングにおける脚の姿勢を示している。タイミングＴａは、右脚が着地するタイミングを示している。タイミングＴｂは右脚の立脚期間中で膝角度Ａｋが最も大きくなるタイミングである。タイミングＴｂは、遊脚である左脚の膝角度が最も大きくなるタイミングにも相当する。タイミングＴｃは、左脚が着地した後に右脚の踵が浮き始めるとともに下腿が後方に揺動し始めるタイミングに相当する。タイミングＴｄは右脚が離地するタイミングを示している。タイミングＴｅは、右脚遊脚期において膝角度Ａｋが最も大きくなるタイミングを示す。（ｅ）に示す脚の態様と（ｂ）に示す脚の態様は、左右の脚が入れ替わっていることを除き、同じである。タイミングＴｆは、右脚が接地したタイミングであり、タイミングＴａと同じである。即ち、タイミングＴａからタイミングＴｆまでが歩行の一周期に相当し、タイミングＴｆから新しい歩行周期が始まる。
【００２８】
タイミングＴｃからＴｄまでの期間は、右脚足先は接地しているが踵が浮き上がるとともに右脚全体が前方へ揺動する期間であり、プレスイング期と呼ばれている。プレスイング期では、実質的に右脚に荷重が加わっていない。従って、このプレスイング期を遊脚期に含めるか立脚期に含めるかは定義次第である。本明細書では、プレスイング期は、実質的に体重を支持していないという理由で遊脚期に含める。即ち、本実施例では、タイミングＴａからＴｃまでが右脚の立脚期に相当し、タイミングＴｃからタイミングＴｆまでが右脚の遊脚期に相当する。
【００２９】
右脚に加わる荷重Ｗは、着地タイミングであるタイミングＴａまではゼロであり、タイミングＴａ以降で急激に大きくなる。荷重Ｗの変化は、立脚期間中にピーク値Ｗｐをとり、その後減少し、離地タイミングＴｄでゼロとなる。
【００３０】
図３のグラフは、健常者の歩行における膝角度の理想的な経時的変化を示している。コントローラ１２は、図３上側の膝角度Ａｋグラフのうち、遊脚期の膝角度Ａｋのパターンを目標パターンとして記憶している。そして、コントローラ１２は、角度センサ２７のセンサデータに基づいて、下腿リンク３０の揺動角度が目標パターンに追従するようにモータ２６を制御する。この制御を追従制御と称する。なお、コントローラ１２は、目標パターンの終端まで到達した後は、目標パターン終端における目標値（即ち膝角度＝ゼロ）を維持するようにモータ２６を制御する。
【００３１】
コントローラ１２は、荷重Ｗの変化が予め与えられた条件を満足することをトリガとして追従制御を開始する。図５に、追従制御を開始するトリガを決定する処理（追従制御トリガ処理）のフローチャートを示す。コントローラ１２は、常に荷重Ｗをモニタしている。コントローラ１２は、荷重センサ３２によって計測された荷重Ｗが第１荷重閾値Ｗｔ１を超えたか否かをモニタする（Ｓ４）。荷重Ｗが第１荷重閾値Ｗｔ１を超えたことが検知されると（Ｓ４：ＹＥＳ）、コントローラ１２はタイマをスタートさせ（Ｓ６）、次いで荷重Ｗが予め定められた第２荷重閾値Ｗｔ２を下回ったか否かをモニタする（Ｓ８）。コントローラ１２は、タイマスタートからの経過時間Ｔｓが予め定められた時間閾値Ｔｓｔを超えるまでは、荷重センサ３２の出力（荷重Ｗ）をモニタする（Ｓ１２：ＮＯ）。時間閾値Ｔｓｔを超えると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、コントローラ１２はタイマをリセットし（Ｓ１４）、再びステップＳ４の荷重モニタリングに戻る。ステップＳ１２、Ｓ１４の処理は、一定時間が経過してもトリガが発生しない場合（ステップＳ８の処理にて肯定判断が発生しない場合）のリセット処理に相当する。
【００３２】
コントローラ１２は、経過時間Ｔｓが時間閾値Ｔｓｔを超えないうちに荷重Ｗが第２荷重閾値Ｗｔ２を下回ったことを検知すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、追従制御を開始する（Ｓ１０）。別言すると、ステップＳ８が肯定判断を下したときに、図３のタイミングＴｃから始まる目標パターンへの追従制御が開始される。図３下側のグラフに図示したように、第１荷重閾値Ｗｔ１は、第２荷重閾値Ｗｔ２よりも大きい値に設定されている。逆に第２荷重閾値Ｗｔ２は比較的小さい値に設定されている。図３の上下のグラフが示すように、理想的には、荷重Ｗが第２荷重閾値Ｗｔ２を下回ったタイミングが、ユーザが踵を上げ出すタイミングＴｃに一致することが好ましい。歩行時の荷重変化のパターンは概ね一定であるので、荷重Ｗが第２荷重閾値Ｗｔ２を下回るタイミングは、概ね、ユーザが右脚の踵を上げ出すタイミングに一致する。なお、第１荷重閾値Ｗｔ１は少なくともユーザの体重の半分よりも大きい値（しかしユーザの体重よりは小さい値）に設定される。当然、第１荷重閾値Ｗｔ１も第２荷重閾値Ｗｔ２も正値である。
【００３３】
追従制御トリガ処理の利点を説明する。この処理によって、ユーザは煩わしいスイッチ操作なしに歩行支援装置１００に追従制御開始を指示することができる。図３の処理の利点はそれだけではない。歩行動作においてはユーザの体重は左右の脚へ順次移動する。ユーザは、まず健脚である左脚を遊脚として前方へ振り出す。その間、右脚は立脚となり、荷重が増し、第１荷重閾値Ｗｔ１を超える。左脚が着地し、体重が右脚から左脚へ移動するにつれて右脚の荷重は小さくなり、第２荷重閾値Ｗｔ２を下回る。そのタイミングにて歩行支援装置１００は、遊脚目標パターンへの追従制御を開始する。即ち、この歩行支援装置１００は、ユーザの健脚（左脚）の自然な動作の中で右脚の遊脚補助開始のトリガを得る。
【００３４】
コントローラ１２は、図５の追従制御トリガ処理と平行して図６の荷重パターンモニタリング処理も実行する。荷重パターンモニタリング処理は、ユーザが荷物を持つ、或いは、手摺を掴むなどして、荷重変化のパターンが変わったことを検知する処理である。この荷重パターンモニタリング処理について次に説明する。
【００３５】
コントローラ１２は、荷重上限値Ｗａと荷重下限値Ｗｂを記憶している。以下、荷重上限値Ｗａを単に上限値Ｗａと称し、荷重下限値Ｗｂを単に下限値Ｗｂと称する。図３下側のグラフに示すように、上限値Ｗａは第１荷重閾値Ｗｔ１よりも大きい値に設定され、下限値Ｗｂは第１荷重閾値Ｗｔ１よりも小さい値に設定される。別言すれば、コントローラ１２は、第１荷重閾値Ｗｔ１を含む荷重範囲（Ｗａ＞Ｗｔ１＞Ｗｂ）を記憶している。コントローラ１２は、荷重センサ３２が検知する荷重Ｗが上限値Ｗａを超えたか否かをモニタする（Ｓ２３）。コントローラ１２は、荷重Ｗが上限値Ｗａを超えた場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、その旨（即ち、荷重Ｗが過度に大きい旨）のメッセージを出力する（Ｓ２８）。このメッセージは、合成音声データとして予めコントローラ１２に記憶されており、ステップＳ２７の処理において、コントローラ１２が備えるスピーカ１２ｂから出力される。そしてコントローラ１２は、図５に示したトリガ処理を中止する（Ｓ２９）。
【００３６】
一方、荷重Ｗが上限値Ｗａよりも小さい場合（Ｓ２３：ＮＯ）、コントローラ１２は、荷重Ｗの変化速度ｄＷを算出する（Ｓ２４）。変化速度ｄＷは、今回計測された荷重Ｗから前回計測された荷重Ｗを引いた値を、前回と今回の計測タイミングの時間間隔で除して求められる。荷重Ｗの変化速度ｄＷが正値をとるときは荷重Ｗが増加していることを示し、変化速度ｄＷが負値をとるときは荷重Ｗが減少していることを示す。コントローラ１２は、前回に算出した変化速度ｄＷも記憶している。そしてコントローラ１２は、前回の変化速度ｄＷが正値をとり（Ｓ２５：ＹＥＳ）、今回の変化速度ｄＷが負値をとった場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ステップＳ２７に処理を移す。前回の変化速度ｄＷが正値をとり、今回の変化速度ｄＷが負値をとる場合とは、変化速度が増加から減少に変わるタイミング、即ち、荷重Ｗがピーク値をとるタイミングに相当する。荷重Ｗがピーク値となったとき、コントローラ１２は、そのときの荷重Ｗ（荷重ピーク値Ｗｐ）が下限値Ｗｂを下回っているか否かをモニタする（Ｓ２７）。荷重のピーク値Ｗｐが下限値Ｗｂを下回っている場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、コントローラ１２はメッセージを出力し（Ｓ２８）、トリガ処理を中止する（Ｓ２９）。
【００３７】
荷重パターンモニタリング処理の利点を説明する。荷重Ｗが上限値Ｗａを上回った場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）とは、別言すれば、荷重ピーク値Ｗｐが上限値Ｗａを上回ることである。従って上記の荷重パターンモニタリング処理は、荷重のピーク値Ｗｐが第１荷重閾値Ｗｔ１を含む範囲（Ｗａ＞Ｗｐ＞Ｗｂ）から外れるか否かをモニタする処理である。コントローラ１２は、荷重のピーク値Ｗｐが荷重範囲（Ｗａ＞Ｗｐ＞Ｗｂ）から外れた場合、その旨を示すメッセージを出力するとともに、トリガ処理を停止する。即ち、荷重のピーク値Ｗｐが荷重範囲（Ｗａ＞Ｗｐ＞Ｗｂ）から外れた場合、コントローラ１２は、次に荷重Ｗが第２荷重閾値Ｗｔ２を下回った場合でも追従制御を開始しない。
【００３８】
荷重のピーク値Ｗｐが荷重範囲（Ｗａ＞Ｗｐ＞Ｗｂ）から外れた場合とは、ユーザが荷物を持った場合、或いは、手摺に掴まった場合に相当する。そのような状況では、予め定められた目標パターンは適切ではない可能性が高いので、歩行支援装置１００は、次の追従制御をキャンセルする。なお、メッセージを受けたユーザは、歩行を中止し、そのままの荷重状況（荷物を持つ、或いは手摺を使うという荷重状況）を維持する予定の場合は、第１、第２の荷重閾値を設定し直す。
【００３９】
次に、第２実施例の歩行支援装置を説明する。この歩行支援装置は、第１実施例の歩行支援装置とは制御アルゴリズムが異なる。第２実施例の歩行支援装置のハードウエア構成は第１実施例と同じであるので説明は省略する。第２実施例の歩行支援装置も、膝角度の目標パターンを記憶しており、図５の追従制御トリガ処理を実行する。但し、第２実施例の歩行支援装置では、図５の追従制御トリガ処理のフローチャートにおいて、第１荷重閾値Ｗｔ１＝第２荷重閾値Ｗｔ２に設定されている。第２荷重閾値Ｗｔ２は、第１実施例の場合と同様に、ユーザの体重の半分よりも小さい値（正値）に設定される。
【００４０】
第２実施例のコントローラが実行する追従制御トリガ処理は、要約すれば次の通りである。コントローラは、荷重センサ３２が検知する荷重Ｗが予め定められた正値の第１荷重閾値Ｗｔ１を超えた後にその第１荷重閾値を下回ったことをトリガとして追従制御を開始する。この歩行支援装置の場合、「荷重センサが検知する荷重が既定の正値の第１荷重閾値を超えた後にその第１荷重閾値を下回ったこと」が検知された場合とは、「患脚が着地した後に離地する直前となったこと」に対応する。この歩行支援装置は、第１実施例の歩行支援装置よりもアルゴリズムが単純化されており、脚装具の動きを理解し易い利点がある。
【００４１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０：脚装具
１２：コントローラ
２０：大腿リンク
２５：膝ジョイント
２６：モータ
２７：角度センサ
３０：下腿リンク
３２：荷重センサ
１００：歩行支援装置
【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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