(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿部および下腿部を動かす駆動部と、前記大腿部および前記下腿部からの負荷を検出する力検出器と、前記力検出器からの負荷情報から前記駆動部を柔軟に制御するインピーダンス制御部とを備えた下肢駆動装置であって、
前記大腿部および前記下腿部の自重を推定する下肢自重推定部と、前記大腿部および前記下腿部のそれぞれの自重に対応するオフセット値を算出する下肢自重補償部とを備えることにより、教示時および訓練時の前記大腿部および前記下腿部の自重をキャンセルする下肢駆動装置において、
前記下肢自重推定部は、前記大腿部の自重および前記下腿部の自重を、前記大腿部および前記下腿部の各角度検出器の出力と、前記大腿部および前記下腿部の各力検出器の出力および位置と、前記大腿部の長さを基に、次の式（イ）および式（ロ）から、
Ｍ１・ｇ＝[Ｌ１（Ｓ１／Ｃ１−ａ２・Ｓ３／ｌ２・Ｃ３）ｆ２ｘ
−Ｌ１（ｌ−ａ２／ｌ２）ｆ２ｚ
−（ａ１／Ｃ１）ｆ１ｚ]／ｌ１ ・・・・・・式（イ）
Ｍ２・ｇ＝ａ２・[（Ｓ３／Ｃ３）ｆ２ｘ−ｆ２ｚ]／ｌ２・・・・式（ロ）
ここで、
α：大腿部の角度検出器により検出した水平方向となす股角度
γ：下腿部の角度検出器により検出した水平方向となす下腿角度
β：αとγから算出した膝角度（β＝γ―α）
Ｌ１：患者の大腿部の長さを測って装置に入力した大腿部の長さ
Ｍ１：大腿部の自重
Ｍ２：下腿部の自重
ｇ：重力加速度
ｌ１：股関節と大腿部の重心位置間の距離
ｌ２：膝関節と下腿部の重心位置間の距離
ｆ１ｚ：大腿部の力検出器からの値
ｆ２ｘ，ｆ２ｚ：下腿部の力検出器からの水平方向および垂直方向の値
ａ１：大腿部の力検出器の位置（既知）
ａ２：下腿部の力検出器の位置（既知）
Ｓ１＝sinα
Ｃ１＝cosα
Ｓ３＝sinγ
Ｃ３＝cosγ、
前記大腿部の自重Ｍ１を式（イ）より推定し、
下腿部の自重Ｍ２を式（ロ）より推定することを特徴とする下肢駆動装置。
【請求項２】
前記下肢自重補償部は、前記大腿部の自重推定値Ｍ１・ｇおよび前記下腿部の自重推定値Ｍ２・ｇを基に、次の式（ハ）〜（ホ）から、
f1z_offst＝−Ｃ１・Ｍ１・ｇ … （ハ）
f2x_offst≒０ … （ニ）
f2z_offst＝−Ｍ２・ｇ … （ホ）
前記大腿部および前記下腿部の各オフセット値を算出することを特徴とする請求項１記載の下肢駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，肢体の機能を回復するために用いられるリハビリテーション支援装置および、トレーニング装置等の肢体駆動装置において、特に下肢を駆動するための下肢駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の下肢駆動装置は、装置に患者を乗せた状態で、医師や理学療法士が直接患者の脚を動かして、訓練時の軌道を装置に覚え込ませる（教示する）装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、インピーダンス制御を用いて、教示を行なう際の脚の動きにアームを追従させることで教示を可能にしている。また、訓練時にインピーダンス制御を行なうことで、患者の脚に無理な負荷をかけずに訓練を行なうことができる。
教示者の負荷を軽くする（なくす）ことを目的としたリハビリ機器として、アームとモータの減速機の間に磁気式のトルクセンサを取り付けた装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
また、リハビリ機器以外のロボットの直接教示に関する技術として、ロボットの自重をキャンセルして教示者の操作力を軽減させるもの（例えば、特許文献３参照）や、教示途中でワークを把持してロボットにかかる重力が増加した場合にも重力の影響をキャンセルするもの（例えば、特許文献４参照）などが開発されている。こうした機能の実現のためにインピーダンス制御を行なう例も開示されている（例えば、特許文献５、６参照）。
図５は従来例を示す下肢駆動装置の操作フロー図である。
図５において、下肢駆動装置の操作手順は、患者の脚を装置に取り付け（ステップ１０１）、装置に脚を動かす軌道を覚え込ませる教示をして（ステップ１０２）、ステップ１０２の教示で覚え込ませた軌道に従って訓練を行なう（ステップ１０３）。
【０００３】
図６は第１の従来例を示す下肢駆動装置のブロック図である。
図６において、２０１は患者、２０２は股関節、２０３は大腿部、２０４は膝関節、２０５は下腿部である。２１０は大腿アームの駆動軸で角度検出器２０８、力検出器２０６を介して大腿部２０３を股関節２０２回りに回転させることが可能な構成になっている。２１１、２１２は下腿アームの駆動軸で角度検出器２０９、力検出器２０７を介して下腿部２０５を膝関節２０４回りに回転させることが可能な構成になっている。
大腿アームの制御装置は、力検出器２０６と角度検出器２０８の信号を入力して増幅または信号処理し、力または角度に対応する信号に変換する検出器変換器２１３と、インピーダンス制御部２１５、サーボアンプ２１７から構成されている。大腿アームは１自由度であるため、次式を用いたインピーダンス制御とすることができる。
Fe=Mαe+BVe+K(θ-θ0)    …  （１）
ここに、Feは大腿部と大腿アーム間に作用する力、Ｍ、Ｂ、Ｋは目標インピーダンス（Ｍは慣性係数、Ｂは粘性係数、Ｋはバネ係数）、θは大腿アーム駆動軸の角度、θ0は大腿アームのバネ剛性の平衡点、Veは大腿アーム駆動軸の角速度（角度θの微分値）、αeは大腿アーム駆動軸の角加速度（角度θの２階微分値）である。この式を用いた制御は公知の技術であるので詳細な説明を省略する。この制御系において、力検出器２０６と角度検出器２０８で検出された信号が検出器変換器２１３で増幅されてインピーダンス制御部２１５へ送られると、インピーダンス制御部２１５が式（１）を満足するようにモーションの指令を発生し、サーボアンプ２１７を介して駆動軸２１０のモータを駆動する。
下腿アームの制御装置は、力検出器２０７と角度検出器２０９の信号を入力して増幅または信号処理し、力または角度に対応する信号に変換する検出器変換器２１４と、インピーダンス制御部２１６、サーボアンプ２１８、２１９から構成されている。制御装置の制御は、下腿アームが２自由度であるため、次式を用いたインピーダンス制御とすることができる。
Fx=Mαx+BVx+K(x-x0)   …  （２）
ここに、Fｘは下腿部と下腿アーム間に作用する力、Ｍ、Ｂ、Ｋは目標インピーダンス（Ｍは慣性係数、Ｂは粘性係数、Ｋはバネ係数）、ｘは図６のＸＹ座標系に基づく下腿アームフリー関節の位置、ｘ0はｘのバネ剛性の平衡点、Vxはｘの微分値、αxはｘの２階微分値である。この式を用いた制御は公知の技術であるので詳細な説明を省略する。この制御系において、力検出器２０７と角度検出器２０９で検出された力信号と角度信号が検出器変換器２１４で増幅されてインピーダンス制御部２１６へ送られると、インピーダンス制御部２１６が式（２）を満足するようにモーションの指令を発生し、サーボアンプ２１８、２１９を介して駆動軸２１１、駆動軸２１２のモータを駆動する。
上記のような下肢駆動装置は、多自由度の機構部を有し、インピーダンス制御を行うことで、下肢に無理な負荷をかけずに、複雑なパターンの訓練ができるようになっている。
【０００４】
図７は第２の従来例を示す下肢駆動装置のブロック図である。
図７において、７０１はトルクセンサ、７０２はアーム、７０３はモータ、７０４は減速器、７０５は角度検出器、７０６は動特性モデル、７０７はメモリ、７０８はサーボコントローラ、７１０は対象物または肢体である。アーム７０２の動作教示時には、トルクセンサ７０１で検出された外力７２２と動特性モデル７０６をもとにした力制御系によってサーボコントローラ７０８への角度の指令値７２３を計算する。サーボコントローラ７０８は、角度検出器７０５で検出した角度７２１の角度指令値７２３に対する偏差を計算して、実際の角度が角度指令値７２３に追従するようにモータ駆動トルク７２４をモータに指令する。モータ７０３は減速器７０４を介してアーム７０２を動かす。このとき、角度指令値７２３と外力７２２の値をそれぞれ一定周期ごとにメモリ７０７に記憶することでアーム７０２の動作を教示する。本従来例の下肢駆動装置は減速器７０４とアーム７０２の間にトルクセンサ７０１を配置し、対象物または肢体７１０からの力を検出しているため、アームをつかんだ教示動作が可能となり、また、力制御系の動特性モデルであるインピーダンスの各パラメータの値を小さくとってアーム７０２が軽い操作感でもって動くようにしておく事が可能である。
【特許文献１】特開平１１−３４７０８１号公報
【特許文献２】特開平１０−２９１１８２号公報
【特許文献３】特開平９−３８８７７号公報
【特許文献４】特開平５−１９２８８５号公報
【特許文献５】特開平１０−２３１１００号公報
【特許文献６】特開平１０−２４９７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の下肢駆動装置は、インピーダンス制御の各パラメータを調整して、装置のアーム自体は、軽い操作感で動くようにしておくことが可能であったが、患者の脚の自重を考慮していないため、脚の自重は教示を行なう教示者が支える必要があり、これが教示者の負担になっていた。また、リハビリ機器以外のロボットの直接教示に関する技術として、ロボットの自重をキャンセルして教示者の操作力を軽減させるものや、教示途中でワークを把持してロボットにかかる重力が増加した場合にも重力の影響をキャンセルするもの、こうした機能の実現のためにインピーダンス制御を行なう例も開示されているが、下肢駆動装置に乗せる患者の脚は長さや重さに個人差があり、また、ベッドに寝た姿勢で脚を曲げ伸ばしするため、脚の姿勢によって装置にかかる負荷が変化するなどの問題点があり、この様に複雑な自重をキャンセルしている例は他にない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、脚の自重を推定するとともに脚の自重を補償し、教示者が教示する場合の負荷を軽減することができる下肢駆動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】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１記載の下肢駆動装置の発明は、大腿部および下腿部を動かす駆動部と、前記大腿部および前記下腿部からの負荷を検出する力検出器と、前記力検出器からの負荷情報から前記駆動部を柔軟に制御するインピーダンス制御部とを備えた下肢駆動装置であって、
前記大腿部および前記下腿部の自重を推定する下肢自重推定部と、前記大腿部および前記下腿部のそれぞれの自重に対応するオフセット値を算出する下肢自重補償部とを備えることにより、教示時および訓練時の前記大腿部および前記下腿部の自重をキャンセルする下肢駆動装置において、
前記下肢自重推定部は、前記大腿部の自重および前記下腿部の自重を、前記大腿部および前記下腿部の各角度検出器の出力と、前記大腿部および前記下腿部の各力検出器の出力および位置と、前記大腿部の長さを基に、次の式（イ）および式（ロ）から、
Ｍ１・ｇ＝[Ｌ１（Ｓ１／Ｃ１−ａ２・Ｓ３／ｌ２・Ｃ３）ｆ２ｘ
−Ｌ１（ｌ−ａ２／ｌ２）ｆ２ｚ
−（ａ１／Ｃ１）ｆ１ｚ]／ｌ１ ・・・・・・式（イ）
Ｍ２・ｇ＝ａ２・[（Ｓ３／Ｃ３）ｆ２ｘ−ｆ２ｚ]／ｌ２・・・・式（ロ）
ここで、
α：大腿部の角度検出器により検出した水平方向となす股角度
γ：下腿部の角度検出器により検出した水平方向となす下腿角度
β：αとγから算出した膝角度（β＝γ―α）
Ｌ１：患者の大腿部の長さを測って装置に入力した大腿部の長さ
Ｍ１：大腿部の自重
Ｍ２：下腿部の自重
ｇ：重力加速度
ｌ１：股関節と大腿部の重心位置間の距離
ｌ２：膝関節と下腿部の重心位置間の距離
ｆ１ｚ：大腿部の力検出器からの値
ｆ２ｘ，ｆ２ｚ：下腿部の力検出器からの水平方向および垂直方向の値
ａ１：大腿部の力検出器の位置（既知）
ａ２：下腿部の力検出器の位置（既知）
Ｓ１＝sinα
Ｃ１＝cosα
Ｓ３＝sinγ
Ｃ３＝cosγ、
前記大腿部の自重Ｍ１を式（イ）より推定し、
下腿部の自重Ｍ２を式（ロ）より推定することを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の下肢駆動装置において、前記下肢自重補償部が、前記大腿部の自重推定値Ｍ１・ｇおよび前記下腿部の自重推定値Ｍ２・ｇを基に、次の式（ハ）〜（ホ）から、
f1z_offst＝−Ｃ１・Ｍ１・ｇ … （ハ）
f2x_offst≒０ … （ニ）
f2z_offst＝−Ｍ２・ｇ … （ホ）
前記大腿部および前記下腿部の各オフセット値を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、大腿部と下腿部の自重を推定する下肢自重推定部と、大腿部と下腿部の自重に対応するオフセット値を算出する下肢自重補償部とを備えて、これを補償するようにしたので、教示者は患者の脚の自重を支える必要がなくなり、従来の負担を軽減して教示を行うことができる。
請求項２〜５記載の発明によると、予め患者の大腿部の長さを入力するだけで大腿部と下腿部の自重（下肢の自重）を推定するようになるので、きわめて使い勝手のよい下肢駆動装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の下肢駆動装置の操作フロー図である。
まず、患者の脚を装置に取り付ける（ステップ１０１）。
次に、脚の自重推定を行なうが、脚の自重推定（ステップ１０４）では、大腿部の自重と下腿部の自重の各々を患者の各データおよび装置のセンサの値から算出する。
更に、ステップ１０４の脚の自重推定で推定した大腿部および下腿部の自重データ（１０６）を用いて、脚の自重補償を行なう（ステップ１０５）。
ステップ１０５の脚の自重補償では、大腿アームと下腿アームのそれぞれの力検出器によって検出した脚の自重に対応するオフセット値（１０７）の算出を行なう。ステップ１０２の教示では、従来例と同様に装置に脚を動かす軌道を覚え込ませるが、この時、ステップ１０５の脚の自重補償で算出したオフセット値を用いて脚の自重をキャンセルすることにより教示時における教示者の負担を軽減することが可能となる。
ステップ１０２の教示で覚え込ませた軌道に従って訓練を行なう（ステップ１０３）が、この際にもステップ１０５の脚の自重補償で算出したオフセット値（１０７）を用いると、訓練中にインピーダンス制御を用いて大腿アームと下腿アームを柔軟に制御して脚を動かす場合に、脚の自重による大腿アームおよび下腿アームの沈み込みを防止することができ、インピーダンス制御のバネの平衡点で訓練を行なうことが可能となる。
なお、脚の自重推定と自重補償の具体的な手法については後述する。
【００１０】
図２は、本発明を示す下肢駆動装置のブロック図である。
図２において、２０１は患者、２０２は股関節、２０３は大腿部、２０４は膝関節、２０５は下腿部である。２１０は大腿アームの駆動軸で角度検出器２０８、力検出器２０６を介して大腿部２０３を股関節２０２回りに回転させることが可能な構成になっている。２１１、２１２は下腿アームの駆動軸で角度検出器２０９、力検出器２０７を介して下腿部２０５を膝関節２０４回りに回転させることが可能な構成になっている。
大腿アームの制御装置は、力検出器２０６と角度検出器２０８の信号を入力して増幅または信号処理し、力または角度に対応する信号に変換する検出器変換器２１３と、自重推定部２２２、自重補償部２２０、インピーダンス制御部２１５、サーボアンプ２１７から構成されている。大腿アームは１自由度であるため、次式を用いたインピーダンス制御とすることができる。
Fe=Mαe+BVe+K(θ-θ0)    …  （１）
ここに、Feは大腿部と大腿アーム間に作用する力、Ｍ、Ｂ、Ｋは目標インピーダンス（Ｍは慣性係数、Ｂは粘性係数、Ｋはバネ係数）、θは大腿アーム駆動軸の角度、θ0は大腿アームのバネ剛性の平衡点、Veは大腿アーム駆動軸の角速度（角度θの微分値）、αeは大腿アーム駆動軸の角加速度（角度θの２階微分値）である。
この式を用いた制御は公知の技術であるので詳細な説明を省略する。
【００１１】
この制御系において、力検出器２０６と角度検出器２０８で検出された信号が検出器変換器２１３で増幅されて、自重補償部２２０へ送られる。自重推定部２２２では、脚を乗せた際に大腿部の自重を推定し、図示していないメモリに保存しておく。
自重補償部２２０では、自重推定部２２２で推定した大腿部の自重データ２２３をメモリから読み込み、この大腿部の自重データ２２３を用いて、大腿部の免荷量（オフセット値）を求める。更に検出器変換器２１３の出力値から大腿部のオフセット値を引き、インピーダンス制御部２１５へ送る。インピーダンス制御部２１５へ送られると、インピーダンス制御部２１５が式（１）を満足するようにモーションの指令を発生し、サーボアンプ２１７を介して駆動軸２１０のモータを駆動する。
下腿アームの制御装置は、力検出器２０７と角度検出器２０９の信号を入力して増幅または信号処理し、力または角度に対応する信号に変換する検出器変換器２１４と、インピーダンス制御部２１６、サーボアンプ２１８、２１９から構成されている。制御装置の制御は、下腿アームが２自由度であるため、次式を用いたインピーダンス制御とすることができる。
Fx=Mαx+BVx+K(x-x0)   …  （２）
ここに、Fｘは下腿部と下腿アーム間に作用する力、Ｍ、Ｂ、Ｋは目標インピーダンス（Ｍは慣性係数、Ｂは粘性係数、Ｋはバネ係数）、ｘは図２のＸＹ座標系に基づく下腿アームフリー関節の位置、ｘ0はｘのバネ剛性の平衡点、Vxはｘの微分値、αxはｘの２階微分値である。
この式を用いた制御は公知の技術であるので詳細な説明を省略する。
【００１２】
この制御系において、力検出器２０７と角度検出器２０９で検出された力信号と角度信号が検出器変換器２１４で増幅されて、自重補償部２２１へ送られる。
自重推定部２２２では、脚を乗せた際に下腿部の自重を推定し、図示していないメモリに保存しておく。
自重補償部２２１では、自重推定部２２２で推定した下腿部の自重データ２２４をメモリから読み込み、この下腿部の自重データ２２４を用いて、下腿部の免荷量（オフセット値）を求める。更に検出器変換器２１４の出力値から下腿部のオフセット値を引き、インピーダンス制御部２１６へ送る。インピーダンス制御部２１６へ送られると、インピーダンス制御部２１６が式（２）を満足するようにモーションの指令を発生し、サーボアンプ２１８、２１９を介して駆動軸２１１、駆動軸２１２のモータを駆動する。
上記のような下肢駆動装置は、多自由度の機構部を有し、インピーダンス制御を行うことで、下肢に無理な負荷をかけずに、複雑なパターンの訓練ができるようになっている。
また、脚を装置に乗せた際に脚の自重を推定し、この推定値を用いて脚の自重を補償して大腿アームおよび下腿アームを駆動するため、教示時に脚の自重をキャンセルすることが可能となり、教示者の負担を軽減することができる。
また、訓練時には、訓練中にインピーダンス制御を用いて大腿アームと下腿アームを柔軟に制御して脚を動かす場合に、脚の自重による大腿アームおよび下腿アームの沈み込みを防止することができ、インピーダンス制御のバネの平衡点で訓練を行なうことが可能となる。
本発明が従来技術と異なる部分は、（１）脚の自重推定部２２２と、（２）脚の自重補償部２２０、２２１を備えた部分である。
【００１３】
脚の自重推定部２２２の行う脚の自重推定の具体的な手法について述べる。
図３と図４は脚の自重推定と自重補償の演算式を説明するための補助図である。
図３は脚の自重とトルクの定義を示した図であり、図４は外力とトルクの定義を示した図である。
ここで、
τ１：股関節回りに発生するトルク
τ２：膝関節回りに発生するトルク
α：角度検出器２０８（図２）により検出した水平方向（図３、４のＸ方向）となす股角度
γ：角度検出器２０９（図２）により検出した水平方向（図３、４のＸ方向）となす角度
β：αとγから算出した膝角度（β＝γ―α）
Ｌ１：大腿部の長さ（患者の大腿部の長さを測って装置に入力した値）
Ｍ１：大腿部の自重
Ｍ２：下腿部の自重
ｇ：重力加速度
ｌ１：股関節と大腿部の重心位置間の距離
１２：膝関節と下腿部の重心位置間の距離
ｆｌｚ：大腿部の力検出器２０６（図２）からの値
ｆ２ｘ，ｆ２ｚ：下腿部の力検出器２０７からの水平方向（図３、４のＸ方向）および垂直方向（図３、４のＹ方向）の値
ａ１：大腿部の力検出器２０６（図２）の図３、４のＸＹ座標系に基づく位置（既知）
ａ２：下腿部の力検出器２０７（図２）の図３、４のＸＹ座標系に基づく位置（既知）
である。
図３および図４とこれらの値から下記の式により、大腿部と下腿部の自重を推定することができる。
Ｍ１・ｇ＝｛Ｌ１（Ｓ１／Ｃ１−ａ２・Ｓ３／ｌ２・Ｃ３）ｆ２ｘ−Ｌ１（１−ａ２／ｌ２）ｆ２ｚ−（ａ１／Ｃ１）ｆ１ｚ｝／ｌ１  …  （３）
Ｍ２・ｇ＝ａ２・｛（Ｓ３／Ｃ３）ｆ２ｘ−ｆ２ｚ｝／ｌ２  …  （４）
ここで、Ｓ１＝sinα，Ｃ１＝cosα，Ｓ３＝sinγ，Ｃ３＝cosγである。
α、β、γは装置の角度検出器から求まる値、ｌ１、ｌ２はＬ１と装置を取り付けた時の装置の姿勢から求まる値、ｆ１ｚ、ｆ２ｘ、ｆ２ｚは装置の力検出器から求まる値、ａ１、ａ２は装置のリンク長さなどのパラメータから求まる値であるため、式（３）および式（４）によれば、予め患者の大腿部の長さＬ１のみを入力するだけで、大腿部の自重  Ｍ１・ｇと下腿部の自重  Ｍ２・ｇを推定することが可能である。
【００１４】
脚の自重補償部２２０、２２１の行う脚の自重補償の具体的な手法について述べる。
脚の自重推定値  Ｍ１・ｇ，Ｍ２・ｇから以下の式により脚の自重に対応するオフセット値を求めることができる。
f1z_offst＝−Ｃ１・Ｍ１・ｇ  …  （５）
f2x_offst≒０                …  （６）
f2z_offst＝−Ｍ２・ｇ        …  （７）
脚の自重を補償、すなわち脚の持ち上げ量を調整するには、絶対座標系に変換した力検出器２０６または２０７の値から式（５）または式（７）の値を引けば良い。
f1z’＝f1z−f1z_offst          …  （８）
f2z’＝f2z−f2z_offst          …  （９）
f1z_offst、f2z_offstは式（５）、式（７）から分かるように負の値となるので、f1z’＞f1z、f2z’＞f2zとなる。
式（８）、式（９）の値をそれぞれ式（１）、式（２）の左辺としてインピーダンス制御を行なえば、脚の自重を補償した制御が可能である。これにより、教示時に脚の自重がキャンセルされて、教示者の負担を軽減することが可能となる。また、訓練実行時は、脚の自重を考慮してインピーダンス制御を行なうので、脚の自重による大腿アームおよび下腿アームの沈み込みがなくなり、脚の位置をインピーダンスのバネの平衡点としてインピーダンス制御を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例を示す下肢駆動装置の操作フロー図である。
【図２】本発明の実施例を示す下肢駆動装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の演算式を説明するための補助図で、脚の自重とトルクの定義を示した図である。
【図４】本発明の演算式を説明するための補助図で、外力とトルクの定義を示した図である。
【図５】従来の下肢駆動装置の操作フロー図である。
【図６】従来の下肢駆動装置の制御ブロック図である。
【図７】従来の下肢駆動装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０１  脚の取り付け
１０２  教示
１０３  訓練
１０４  脚の自重推定
１０５  脚の自重補償
１０６  自重データ
１０７  オフセット値
２０１  患者
２０２  股関節
２０３  大腿部
２０４  膝関節
２０５  下腿部
２０６、２０７  力検出器
２０８、２０９  角度検出器
２１０  大腿アームの駆動軸
２１１  下腿アームの駆動軸
２１２  下腿アームの駆動軸
２１３、２１４  検出器変換器
２１５、２１６  インピーダンス制御部
２１７  サーボアンプ
２１８、２１９  サーボアンプ
２２０、２２１  自重補償部
２２２  自重推定部
２２３  大腿部の自重データ
２２４  下腿部の自重データ
５０１  股関節
５０２  膝関節
５０３  大腿アーム
５０４  下腿アーム
７０１  トルクセンサ
７０２  アーム
７０３  モータ
７０４  減速器
７０５  角度検出器
７０６  動特性モデル
７０７  メモリ
７０８  サーボコントローラ
７１０  対象物または肢体
７２１  検出した角度
７２２  検出された外力
７２３  角度の指令値
７２４  モータ駆動トルク
【図１】
0005045338.tif 000002
【図２】
0005045338.tif 000003
【図３】
0005045338.tif 000004
【図４】
0005045338.tif 000005
【図５】
0005045338.tif 000006
【図６】
0005045338.tif 000007
【図７】
0005045338.tif 000008