(57)【要約】  【課題】  従来型の歩行支援装置の多くにおいては、基本的には、装着者は、装置自体に下肢部分を固定したり、上半身をシートベルトなどで固定する必要があり、違和感や圧迫感を感じることや、装着に手間取ることを余儀なくされていた。また、従来型の歩行支援装置では、足首部分が不自由な人の右折・左折動作を補助することが難しかった。  【解決手段】  本件発明は、装置の上半身部分と下半身部分との間に弾性リンクを設け、前記下半身部分に対して前記上半身部分をねじり、前記ねじりをもとに装置を制御することで装着者の右折・左折動作および段差のある箇所の歩行動作を補助する歩行支援装置を提案する。【選択図】            図１０
2009195646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿部を含む下半身に装着され歩行支援のための駆動モータを有する下半身装着部と、
腰上部を含む上半身を支える上半身支持部と、
下半身装着部と、上半身支持部とを弾性連結する弾性リンク部と、
弾性リンク部でのねじり方向を検知する検知部と、
検知部で検知されたねじり方向に応じて下半身装着部の片足ごとの足運制御をするために駆動モータを制御する足運制御部と、
を有する歩行支援装置。
【請求項２】
上半身支持部は、両腕を体の前方両側で支持する支持ハンドルを有し、
支持ハンドルによって上半身支持部は下半身装着部に対して相対的にねじることが可能である請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
足運制御部は、
検知部での検知が左右ねじりである場合に進行方向を変更するための歩幅制御をする歩幅制御手段を有する請求項１または２に記載の歩行支援装置。
【請求項４】
足運制御部は、
検知部での検知が上下ねじりである場合に登下方向を変更するための足上制御をする足上制御手段を有する請求項１から３のいずれか一に記載の歩行支援装置。
【請求項５】
大腿部を含む下半身に装着され歩行支援のための駆動モータを有する下半身装着部と、
腰上部を含む上半身を支える上半身支持部と、
下半身装着部と、上半身支持部とを弾性連結する弾性リンク部と、
を有する歩行支援装置の動作方法であって、
弾性リンク部でのねじり方向を検知する検知ステップと、
検知部で検知されたねじり方向に応じて下半身装着部の片足ごとの足運制御をするために駆動モータを制御する足運制御ステップと、
を有する歩行支援装置の動作方法。
【請求項６】
上半身支持部は、両腕を体の前方両側で支持する支持ハンドルを有し、
検知ステップは、支持ハンドルによって上半身支持部が下半身装着部に対して生ずる相対的なねじれを検知する相対的ねじれ検知サブステップを有する請求項５に記載の歩行支援装置の動作方法。
【請求項７】
足運制御ステップは、
検知ステップでの検知が左右ねじりである場合に進行方向を変更するための歩幅制御をする歩幅制御サブステップを有する請求項５または６に記載の歩行支援装置の動作方法。
【請求項８】
足運制御ステップは、
検知ステップでの検知が上下ねじりである場合に登下方向を変更するための足上制御をする足上制御サブステップを有する請求項５から７のいずれか一に記載の歩行支援装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易に装着できる歩行支援装置であって、前記歩行支援装置の装着者が下半身の不自由な人であっても、前記装着者に対し、右折・左折を伴う歩行、および段差がある箇所での歩行の補助を行うことができるものである。
【背景技術】
【０００２】
外力により人の動きを補助する装置の開発がなされている。前記補助装置は、近年の制御工学の進歩や駆動源の小型化により、人の上肢や膝関節の動きなど、よりさまざまな人の動きを補助できるように進化しつつある。そして、前記補助装置は、福祉の現場などにおいて様々な効果が期待されている。一例として、歩行が困難な人の歩行動作を支援する装置すなわち歩行支援装置は、単に歩行困難な人が単独で歩行することを可能とすることで、歩行の際の介護者による助けを不要にするだけでなく、健常者と一緒に歩行ができる生活をもたらす。通常、歩行困難になってしまった人の多くは、車椅子による生活を余儀なくされ、物理的にも精神的にも苦痛を伴う生活を送らねばならなくなってしまう。例えば、歩行困難な人が健常者と一緒に旅行に出かけた場合、前記歩行困難な人は、車椅子による移動をせざるを得ず、前記健常者と同じ目線で旅先の景色を眺めることは難しい。ここで、前記歩行困難な人が前記歩行支援装置により、旅行先で歩行による移動が可能になれば、前記歩行困難な人は、前記健常者と同じ目線で旅先の景色を楽しむことができる。このように、歩行困難であっても車椅子を必要とせず健常者とほぼ同様に歩くことのできる生活は、車椅子による生活に比べ、明らかに前記歩行困難な人に精神的な潤いをもたらす。
【０００３】
前記歩行支援装置の従来例の一つとして、特許文献１などに記載のＨＡＬが挙げられる。このＨＡＬは、装着者の筋電から装着者の動作を検出し、装着者の股関節、膝関節を補助するものである。
【特許文献１】特開２００６−２０４４２６号
【特許文献２】特開２００６−０４３８７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記ＨＡＬに限らず、従来型の歩行支援装置の多くは、基本的には、装着者は装置自体に下肢部分を固定しなければならないものである。装置自体に装着者の下肢部分を固定することで、前記装着者は違和感や圧迫感を感じざるを得なくなる。
【０００５】
上記の問題点を解決するべく、本件発明にかかる発明者は、他の発明者と共同で、特許文献２に記載の歩行支援装置、および、特願２００７−０６３１４６を提案している。前記２発明は、装着者の下肢部分を前記装着者の足裏から持ち上げることで前記装着者の下肢部分の動きを補助するものである。しかし、前記２発明においては、装着時に装着者は自身の上半身をシートベルトなどで固定する必要があり、装着に手間取ることを余儀なくされていた。また、前記２発明においては、装着者が足首をひねることにより、前記２発明にかかる装置の右折・左折動作が行われていた。前記装置は足首部分が不自由な人の右折・左折動作を補助することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本件発明は、装置の上半身部分と下半身部分との間に弾性リンクを設け、前記下半身部分に対して前記上半身部分をねじり、前記ねじりから装着者の右折・左折動作および段差のある箇所での歩行動作を補助する歩行支援装置を提案する。
【０００７】
まず、第一の発明として、大腿部を含む下半身に装着され歩行支援のための駆動モータを有する下半身装着部と、腰上部を含む上半身を支える上半身支持部と、下半身装着部と、上半身支持部とを弾性連結する弾性リンク部と、弾性リンク部でのねじり方向を検知する検知部と、検知部で検知されたねじり方向に応じて下半身装着部の片足ごとの足運制御をするために駆動モータを制御する足運制御部と、を有する歩行支援装置を提供する。
【０００８】
次に、第二の発明として、上半身支持部は、両腕を体の前方両側で支持する支持ハンドルを有し、支持ハンドルによって上半身支持部は下半身装着部に対して相対的にねじることが可能である第一の発明に記載の歩行支援装置を提供する。
【０００９】
次に、第三の発明として、足運制御部は、検知部での検知が左右ねじりである場合に進行方向を変更するための歩幅制御をする歩幅制御手段を有する第一または第二の発明に記載の歩行支援装置を提供する。
【００１０】
次に、第四の発明として、足運制御部は、検知部での検知が上下ねじりである場合に登下方向を変更するための足上制御をする足上制御手段を有する第一から第三の発明のいずれか一に記載の歩行支援装置を提供する。
【００１１】
次に、第五の発明として、大腿部を含む下半身に装着され歩行支援のための駆動モータを有する下半身装着部と、腰上部を含む上半身を支える上半身支持部と、下半身装着部と、上半身支持部とを弾性連結する弾性リンク部と、を有する歩行支援装置の動作方法であって、弾性リンク部でのねじり方向を検知する検知ステップと、検知部で検知されたねじり方向に応じて下半身装着部の片足ごとの足運制御をするために駆動モータを制御する足運制御ステップと、を有する歩行支援装置の動作方法を提供する。
【００１２】
次に、第六の発明として、上半身支持部は、両腕を体の前方両側で支持する支持ハンドルを有し、検知ステップは、支持ハンドルによって上半身支持部が下半身装着部に対して生ずる相対的なねじれを検知する相対的ねじれ検知サブステップを有する第五の発明に記載の歩行支援装置の動作方法を提供する。
【００１３】
次に、第七の発明として、足運制御ステップは、相対的ねじれ検知サブステップでの検知が左右ねじりである場合に進行方向を変更するための歩幅制御をする歩幅制御サブステップを有する第五または第六の発明に記載の歩行支援装置の動作方法を提供する。
【００１４】
次に、第八の発明として、足運制御ステップは、相対的ねじれ検知サブステップでの検知が上下ねじりである場合に登下方向を変更するための足上制御をする足上制御サブステップを有する第五から第七の発明のいずれか一に記載の歩行支援装置の動作方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
第一および第五の発明により、装着者の着脱が簡易な歩行操舵装置が実現する。
【００１６】
また、第二および第六の発明により、より操作性のよい歩行操舵装置が実現する。
【００１７】
また、第三および第七の発明により、足首部分が不自由な人の右折・左折動作も補助することができる歩行操舵装置が実現する。
【００１８】
また、第四および第八の発明により、足首部分が不自由な人の段差がある箇所における歩行動作も補助することができる歩行操舵装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる様態で実施しうる。なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。
実施形態１は、主に請求項１および３および４などについて説明する。
実施形態２は、主に請求項２および３および４などについて説明する。
<<実施形態１>>
<実施形態１の概要>
【００２０】
本実施形態は、歩行操舵装置に関するものである。本実施形態にかかる歩行操舵装置においては、前記装置の上半身部分に設けられた背負子により装着者の腰部を固定する。そして、前記装着者は自身の腰部をねじることで前記装置の上半身部分と下半身部分とねじれを生じさせ、前記装置は前記ねじれにより自身の駆動を制御される。
<実施形態１の機能的構成>
【００２１】
図１は、本実施形態にかかる歩行支援装置の機能ブロックを示すものである。図１に示すように、本実施形態にかかる歩行支援装置（０１０１）は、駆動モータ（０１０２）と、下半身装着部（０１０３）と、上半身支持部（０１０４）と、弾性リンク部（０１０５）と、検知部（０１０６）と、足運制御部（０１０７）と、歩幅制御手段（０１０８）と、足上制御手段（０１０９）と、からなる。また、図１には示さないが、駆動モータ（０１０２）と、下半身装着部（０１０３）と、上半身支持部（０１０４）と、は基本的には、前記歩行支援装置の装着者の右左両足に一つずつ配置されるものとする。また、歩幅制御手段（０１０８）と、足上制御手段（０１０９）と、は本実施形態において必須の構成要件ではなく、目的に応じて付け加えられるものである。また、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構例を図２に示す。
【００２２】
（駆動モータについての説明）駆動モータ（０１０２）は、歩行支援のための動力を生じるものである。下半身装着部（０１０３）はこの駆動モータ（０１０２）により駆動制御される。図２において、駆動モータは、装着者右足の膝関節角度を制御する駆動モータＡ（０２１０）と、装着者右足の足首関節角度を制御する駆動モータＢ（０２２４）と、装着者左足の膝関節角度を制御する駆動モータＣ（０２１１）と、装着者左足の足首関節角度を制御する駆動モータＤ（０２２５）と、から構成される。なお、前記駆動モータの構成は飽くまでも一例である。本実施形態にかかる駆動モータ（０１０２）の構成は、下半身装着部（０１０３）の駆動制御を行うのに差し支えない構成であればいかなる構成をとってもかまわない。また、前記駆動モータＡ〜Ｄについては、一例としてステッピングモータなどを用いるのが好ましい。また、この駆動モータ（０１０２）は、汎用的なコネクタケーブルなどにより足運制御部（０１０７）と接続する。
【００２３】
（下半身装着部についての説明）下半身装着部（０１０３）は、大腿部を含む下半身に装着され、歩行支援のための駆動モータを有する。図２記載の、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構例において、下半身装着部は、中心リンク（０２０１）と、中心リンクに連結され装着者の膝関節を駆動する右下半身大腿部駆動機構および左下半身駆動機構と、前記右下半身大腿部駆動機構に連結され装着者の右足首関節を駆動する右下半身下腿部駆動機構と、前記左下半身大腿部駆動機構に連結され装着者の左足首関節を駆動する左下半身下腿部駆動機構と、からなる。以下に、前記右下半身大腿部駆動機構と、前記左下半身大腿部駆動機構と、前記右下半身下腿部駆動機構と、前記左下半身下腿部駆動機構と、について説明する。
【００２４】
前記右下半身大腿部駆動機構は、タイミングベルトＡ（０２１２）と、メインギアＡ（０２１４）と、固定リンクＡ（０２１６）と、回転リンクＡ（０２１８）と、並行リンクＡ（０２２２）と、右大腿部装着リンク（０２０２）と、右膝関節リンク（０２０４）と、からなる。
【００２５】
タイミングベルトＡ（０２１２）は、駆動モータＡ（０２１０）の回転をメインギアＡ（０２１４）へと伝達する。メインギアＡ（０２１４）は、タイミングベルトＡ（０２１２）とかみ合い回転する。固定リンクＡ（０２１６）は、中心リンク（０２０１）と自身の中心部で連結し、メインギアＡ（０２１４）の回転軸を自身の前端部にて固定している。回転リンクＡ（０２１８）は、メインギアＡ（０２１４）の回転軸を自身の上側の回転軸の軸中心とし、固定リンクＢ（０２２０）前端部との接続部分を自身の下側の回転軸の軸中心とし、メインギアＡ（０２１４）に固定されメインギアＡ（０２１４）とともに回転する。並行リンクＡ（０２２２）は、固定リンクＡ（０２１６）の後端部に設けられた軸を上側の回転軸とし、固定リンクＢ（０２２０）中心部との接続部分を自身の下側の回転軸の軸中心とし、自身と前記固定リンクＡ（０２１６）と回転リンクＡ（０２１８）と固定リンクＢ（０２２０）とからなる形状を平行四辺形状に維持しながら回転する。右大腿部装着リンク（０２０２）は、中心リンク（０２０１）と全方向継手により連結し、右膝関節リンク（０２０４）の左側端部と全方向継手により連結している。右膝関節リンク（０２０４）は、自身の右側端部にて固定リンクＢ（０２２０）後端部と連結し、自身の左側端部にて右下腿部装着リンク（０２０６）および前記右大腿部装着リンク（０２０２）と全方向継手により連結している。
【００２６】
前記駆動モータＡ（０２１０）の回転に伴い、タイミングベルトＡ（０２１２）が駆動し、メインギアＡ（０２１４）が回転する。前記メインギアＡ（０２１４）の回転に伴い、回転リンクＡ（０２１８）が回転する。前記回転リンクＡ（０２１８）の回転に伴い、固定リンクＡ（０２１６）と回転リンクＡ（０２１８）と固定リンクＢ（０２２０）と並行リンクＡ（０２２２）とからなる形状が平行四辺形状を維持しながら、前記各リンクが動く。前記固定リンクＢ（０２２０）の動きに伴い、前記右膝関節リンク（０２０４）も一緒に動く。前記右膝関節リンク（０２０４）の動きに伴い、前記中心リンク（０２０１）との連結部分を中心に前記右大腿部装着リンク（０２０２）が回転運動をする。ここでは、回転リンクＡ（０２１８）と、並行リンクＡ（０２２２）と、右大腿部装着リンク（０２０２）と、は常にほぼ平行を保ったまま動く。以上が右下半身大腿部駆動機構についての説明である。
【００２７】
右下半身下腿部駆動機構は、タイミングベルトＢ（０２３７）と、メインギアＢ（０２２６）と、固定リンクＢ（０２２０）と、回転リンクＢ（０２２８）と、並行リンクＢ（０２３０）と、右下腿部装着リンク（０２０６）と、右足裏支持板（０２０８）と、からなる。
【００２８】
タイミングベルトＢ（０２３７）は、駆動モータＢ（０２２４）の回転をメインギアＢ（０２２６）へと伝達する。メインギアＢ（０２２６）は、タイミングベルトＢ（０２３７）とかみ合い回転する。固定リンクＢ（０２２０）は、自身の前端部に回転リンクＡ（０２１８）下側回転軸および並行リンクＢ（０２３０）上側回転軸を有し、自身の中心部に並行リンクＡ（０２２２）下側回転軸および回転リンクＢ（０２２８）上側回転軸を有し、自身の後端部にて右膝関節リンク（０２０４）と連結している。また、前記固定リンクＢ（０２２０）中心部に位置する回転リンクＢ（０２２８）上側回転軸はメインギアＢ（０２２６）の回転軸と連結しており、メインギアＢ（０２２６）の回転とともに、回転リンクＢ（０２２８）は前記回転軸を軸中心として回転可能である。また、回転リンクＢ（０２２８）は右足裏支持板（０２０８）右辺後端部と全方向継手により連結されており、前記全方向継手を中心に回転可能である。同様に、並行リンクＢ（０２３０）は右足裏支持板（０２０８）右辺中央端部と全方向継手により連結されており、前記全方向継手を中心に回転可能である。右下腿部装着リンク（０２０６）は、自身の上端部にて右膝関節リンク（０２０４）の右側端部と、自身の下端部にて右足裏支持板（０２０８）左辺後端部と、それぞれ全方向継手により連結されている。
【００２９】
前記駆動モータＢ（０２２４）の回転に伴い、タイミングベルトＢ（０２３７）が駆動し、メインギアＢ（０２２６）が回転する。前記メインギアＢ（０２２６）の回転に伴い、回転リンクＢ（０２２８）が回転する。前記回転リンクＢ（０２２８）の回転に伴い、回転リンクＢ（０２２８）と右足裏支持板（０２０８）と固定リンクＢ（０２２０）と並行リンクＢ（０２３０）とからなる形状が平行四辺形状を維持しながら、各リンクおよび前記右足裏支持板（０２０８）が動く。前記右足裏支持板（０２０８）の動きに伴い、前記右膝関節リンク（０２０４）との連結部分を中心に前記右下腿部装着リンク（０２０６）が回転運動をする。ここでは、回転リンクＢ（０２２８）と、並行リンクＢ（０２３０）と、右下腿部装着リンク（０２０６）と、は常にほぼ平行を保ったまま動く。以上が右下半身下腿部駆動機構についての説明である。
【００３０】
左下半身大腿部駆動機構は、タイミングベルトＣ（０２１３）と、メインギアＣ（０２１５）と、固定リンクＣ（０２１７）と、回転リンクＣ（０２１９）と、並行リンクＣ（０２２３）と、左大腿部装着リンク（０２０３）と、左膝関節リンク（０２０５）と、からなる。左下半身大腿部駆動機構をなす各パーツ同士の接続様態および駆動様態は、前述した右下半身大腿部駆動機構をなす各パーツの接続様態とほぼ同様である。
左下半身下腿部駆動機構タイミングベルトＤ（０２３８）と、メインギアＤ（０２２７）と、固定リンクＤ（０２２１）と、回転リンクＤ（０２２９）と、並行リンクＤ（０２３１）と、左下腿部装着リンク（０２０７）と、左足裏支持板（０２０９）と、からなる。左下半身下腿部駆動機構をなす各パーツ同士の接続様態および駆動様態は、前述した右下半身下腿部駆動機構をなす各パーツの接続様態とほぼ同様である。
【００３１】
図２に記載の、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構例を用いる場合、装着者は右足裏支持板（０２０８）および左足裏支持板（０２０９）に両足をそれぞれ乗せ、右下腿部装着リンク（０２０６）および左下腿部装着リンク（０２０７）に両下腿部分をそれぞれ添え、右膝関節リンク（０２０４）および左膝関節リンク（０２０５）に膝裏をそれぞれ添え、右大腿部装着リンク（０２０２）および左大腿部装着リンク（０２０３）に両大腿部分をそれぞれ添える。また、図２に記載の、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構例を用いる場合には、各大腿部装着リンク（０２０２、０２０３）と並行リンクＡ、Ｃ（０２２２、０２２３）との間、および、各下腿部装着リンク（０２０６、０２０７）と回転リンクＢ、Ｄ（０２２８、０２２９）との間に、木板やコルク板などからなる保護板を設置するのも好ましい。
【００３２】
なお、図２に記載の、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構例においては、各リンクおよび各ギアおよび各足裏支持板については、一例としてアルミニウムなどからなる金属製の材料のものを用いるのが好ましい。また、前記金属製のものに代えて、強化プラスティックなどを用いることも可能である。また、各タイミングベルトについては、一例としてゴム製のものなどを用いるのが好ましい。また、全方向継手については、一例として、アルミニウムなどからなる金属製のスイベル継手やボール継手、球面すべり軸受けなどを用いるのが好ましい。
【００３３】
（上半身支持部についての説明）上半身支持部（０１０４）は、腰上部を含む上半身を支える。図２において、上半身支持部は、背負子右面板（０２３２）と、背負子左面板（０２３３）と、背負子背面板（０２３５）と、前記背負子各面板を固定する上半身リンク（０２３４）とから構成される。背負子背面板（０２３５）は自身の裏面において弾性リンク部と金属ねじなどにより固定される。この図２に示す上半身支持部を用いる場合、装着者は自らの腰部が、背負子右面板（０２３２）と、背負子左面板（０２３３）との間に挟まるように立ち、自身の背面を背負子背面板（０２３５）に添えることで前記上半身支持部を装着する。前述のように装着者が前記上半身支持部を装着することで、装着者の腰部のねじれに伴い、前記上半身支持部も弾性リンク部を軸中心として回転するからである。
【００３４】
（弾性リンク部についての説明）弾性リンク部（０１０５）は、下半身装着部（０１０２）と、上半身支持部（０１０４）とを弾性結合する。図２において、弾性リンク部は、直方体形状でありＳＵＳ板もしくはゴム板などからなり、自身の前後左右方向に弾性変形が可能な弾性リンク（０２３６）からなる。この弾性リンク（０２３６）は、中心リンク（０２０１）の中心部にて金属ねじなどにより固定され、背負子背面板（０２３５）背面において金属ねじなどにより固定されている。上述した通り、この弾性リンク（０２３６）にはゴム板などの弾性のある材料を用いる。したがって、背負子各面板（０２３２、０２３３，０２３５）が、装着者が腰部をねじるような動作を受けることで、背負子背面板（０２３５）に連結された弾性リンク（０２３６）がねじれる。したがって、背負子各面板（０２３２、０２３３，０２３５）は中心リンク（０２０１）に対しねじれの配置をとることができる。
【００３５】
（検知部についての説明）検知部（０１０６）は、弾性リンク部（０１０５）でのねじり方向を検知する。図３は、本実施形態にかかる検知部の機構例を示すものである。図３（ａ）に示す検知部の機構例は、図２記載の中心リンク（０３０１）の両端部に、自身の上端面全面が十分に背負子背面板（０３０５）と接触するように、歪ゲージ（０３０２、０３０３）を取り付けたものである。このような機構をとることにより、検知部は、装着者の左右ねじ方向への体のねじれを検知することができる。たとえば、装着者が自身の腰部を右ねじ方向にねじった場合、弾性リンク（０３０４）は右ねじ方向にねじれ、背負子背面板（０３０５）は中心リンク（０３０１）に対し右ねじ方向に回転する。背負子背面板（０３０５）右下端部は右側に配置された歪ゲージ（０３０２）に触れ、前記歪ゲージ（０３０２）は抵抗値の変化を生ずる。この抵抗値の変化を制御部（０１０７）が処理し、駆動モータＡ（０２１０）および駆動モータＢ（０２２４）の回転力が、駆動モータＣ（０２１１）および駆動モータＤ（０２２５）の回転力よりも弱くなる制御をかけることで、装着者の右折歩行動作を補助することができる。また、さらに、段差のある箇所の歩行動作を補助するためには、図３（ｂ）に示すように、図２記載の中心リンク（０３０６）前面および背面の両端部に、自身の上端面全面が十分に背負子背面板（０３１２）と接触するように、歪ゲージ（０３０７〜０３１０）を取り付けるなどする。このように歪ゲージ（０３０７〜０３１０）を配置することで、検知部は、装着者の左右ねじ方向への体のねじれのみならず、装着者上半身の前後方向へ傾きも検知することができる。たとえば、装着者が自身の上半身を前方向に倒した場合、弾性リンク（０３１１）は装着者前面方向にねじれ、背負子背面板（０３１２）は前面方向に倒れる。背負子背面板（０３１２）前面左右両下端部は中心リンク（０３０６）に対し前側に配置された歪ゲージ（０３０９、０３１０）に触れ、前記各歪ゲージ（０３０９、０３１０）は抵抗値の変化を生ずる。この抵抗値の変化を足運制御部（０１０７）が処理し、下半身装着部が階段を降りる動作をするよう制御をかけることで、装着者が階段を降りる動作を補助することができる。また、図３（ｃ）に示すように、上端部に感圧センサ（０３１５、０３１７、０３１９、０３２１）を設け、弾性リンクと同じ材料からなる感圧センサ支持体（０３１４、０３１６、０３１８、０３２０）を、歪ゲージ（０３０７〜０３１０）の代わりに配置する方法なども好ましい。このように感圧センサ（０３１５、０３１７、０３１９、０３２１）を配置することで、装着者直立時に感圧センサ（０３１５、０３１７、０３１９、０３２１）を背負子背面板前後面左右両下端に接触させることが出来、装着者の腰部のねじれをよりきめ細かに検知することができる。なお、図３に示す検知部の機構は飽くまでも例にすぎない。その他、装着者の腰部のねじれを検出するのに適切な機構であれば、本実施形態にかかる検知部の機構については、いかなる機構をとってもかまわない。
【００３６】
弾性リンク部（０１０５）でのねじり方向は、たとえば図３に例示する場合のように、前記ねじり方向を背負子背面板と各歪ゲージもしくは感圧センサとの接触により検知する場合、前記ねじり方向は各歪ゲージもしくは感圧センサの抵抗値の変化から判別できる。この場合、まず前記抵抗値の変化を、前記歪ゲージとＡ／Ｄ変換機とを接続する汎用的なコネクタケーブルによりＡ／Ｄ変換機に伝達し、前記Ａ／Ｄ変換機によりデジタル信号であるねじり信号に変換する。そして、前記ねじれ信号を、前記Ａ／Ｄ変換機と、前記ねじり信号からねじり方向を特定するための演算処理装置とを接続する汎用的なコネクタケーブルにより前記ねじり方向特定用の演算処理装置へと伝達する。そして、前記演算処理装置にて、ねじり信号をもとに、装着者の腰部がどの方向へ何度動いたかに関する情報を有するねじり方向情報を生成する。
【００３７】
前記ねじり方向情報の生成については、基本的には、弾性リンク部（０１０５）および上半身支持部（０１０４）が下半身支持部（０１０３）前面方向に対し何度ねじれたかなどのねじりに対する正確な情報を検出し、その情報をそのままねじり方向情報とするのが好ましいが、単に、右ねじ方向に少しねじれた、などの大雑把な情報を検出し、その情報を基に、ねじり方向を右ねじ方向に２０°に決定する、などの処理方法でねじり方向情報を生成してもかまわない。その処理の様子を、本実施形態にかかる検知部（０１０６）が図３（ｃ）に例示するような機構をとる場合を用いて説明する。たとえば、背負子背面板が右ねじ方向にねじれた場合、背負子背面板前面左側の感圧センサ（０３１９）もしくは背負子背面板後面右側の感圧センサ（０３１５）が圧力を感知する。ここで、背負子背面板が中心リンク（０３１３）延長方向に対して右ねじ方向に９０°ねじれた際に前記感圧センサ（０３１９）が生ずる抵抗値の変化量をＲｍａｘ、中心リンク（０３１３）前面方向を０°とした際のねじり方向情報にかかるねじり角度をθ、実際に前記感圧センサ（０３１９）が生じた抵抗値の変化量をＲとする。この場合において、前記ねじり角度θは、θ＝９０°×（Ｒ／Ｒｍａｘ）により決定する。このように決定された前記ねじり角度θを前記ねじり方向情報とする。以上が、前記ねじり方向情報の生成処理の一例である。
【００３８】
前記演算処理装置については、足運制御部（０１０７）にて用いられる演算処理装置と同じものを用いるなどする。前記ねじり方向情報は前記演算処理装置を共有して用いる足運制御部（０１０７）へ、前記演算処理装置内の記憶装置などを介するなどして伝達される。なお、ここに記した前記ねじり方向の足運制御部（０１０７）への伝達方法は飽くまでも一例である。その他、前記ねじり方向を足運制御部（０１０７）へ伝達するのに適切な機構であれば、いかなる機構をとってもかまわない。
【００３９】
（足運制御部についての説明）足運制御部（０１０７）は、検知部（０１０６）で検知されたねじり方向に応じて下半身装着部（０１０３）の片足ごとの足運制御をするために駆動モータ（０１０２）を制御する。前記足運制御とは、たとえば、装着者が自身の上半身を前方向に倒す動作を行い、検知部（０１０６）が、前記動作を検知した場合に、前記検知に基づき、制御部（０１０９）が、下半身装着部（０１０３）に対し階段を降りる動作をするよう制御をかけることなどを示す。また、足運制御部（０１０７）は、歩幅制御手段（０１０８）および足上制御手段（０１０９）を有することも可能である。なお、足運制御部（０１０７）は、コンピュータなどの演算処理装置などからなる。
【００４０】
（歩幅制御手段についての説明）歩幅制御手段（０１０８）は、検知部（０１０６）での検知が左右ねじりである場合に進行方向を変更するための歩幅制御をする。前記進行方向の変更とは、下半身装着部（０１０３）の右折・左折歩行動作のことである。前記歩幅制御については、検知部（０１０６）にて検知した、弾性リンク部（０１０５）のねじり方向により制御する。前記制御の方法に関する具体例を以下に示す。たとえば、直線方向への歩行動作をさせる際の下半身支持部（０１０３）右半身を駆動する各駆動モータ（図２における駆動モータＡ（０２１０）および駆動モータＢ（０２２４））に与える電圧値をＦＡ、ＦＢ、左半身を駆動する各駆動モータ（図２における駆動モータＣ（０２１１）および駆動モータＤ（０２２５））に与える電圧値をＦＣ、ＦＤとする。また、歩幅制御により右折・左折歩行動作をさせる際の下半身支持部（０１０３）右半身を駆動する各駆動モータ（図２における駆動モータＡ（０２１０）および駆動モータＢ（０２２４））に与える電圧値をＦ'Ａ、Ｆ'Ｂ、左半身を駆動する各駆動モータ（図２における駆動モータＣ（０２１１）および駆動モータＤ（０２２５））に与える電圧値をＦ'Ｃ、Ｆ'Ｄとする。そして、前述したねじり方向情報にかかるねじり角度θが０°<θ≦９０°である場合に、Ｆ'Ａ＝ＦＡｃｏｓθ、Ｆ'Ｂ＝ＦＢｃｏｓθ、Ｆ'Ｃ＝ＦＣ、Ｆ'Ｄ＝ＦＤ、からなる制御を加える。また、前記θが−９０°≦θ<０°である場合に、Ｆ'Ａ＝ＦＡ、Ｆ'Ｂ＝ＦＢ、Ｆ'Ｃ＝ＦＣｃｏｓθ、Ｆ'Ｄ＝ＦＤｃｏｓθ、からなる制御を加える。また、前記θがθ＝０°である場合に、Ｆ'Ａ＝ＦＡ、Ｆ'Ｂ＝ＦＢ、Ｆ'Ｃ＝ＦＣ、Ｆ'Ｄ＝ＦＤ、からなる制御を加える。
【００４１】
なお、前記ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤについては、図５に記載の、下半身装着部（０１０３）に直線方向の歩行動作をさせる際における、一つ一つの歩行動作に対して駆動モータ（０１０２）に加えるべき電圧値の例を示すデータなどを参照して行う。ここで、図５（ａ）は、前記足運制御により下半身装着部（０１０３）の右足側の膝関節部分がなすべき角度（図２における回転リンクＡ（０２１８）と並行リンクＢ（０２３０）とがなすべき角度）であり、図５（ｂ）は、前記角度を達成するために、下半身装着部（０１０３）の右足側の膝関節角度を調節する駆動モータ（図２における駆動モータＡ（０２１０）のこと）にかける電圧値を規格化したものである。すなわち、前記ＦＡは図５（ｂ）におけるＦＡ（ｔ）に相当する。また、図５（ｃ）は、前記足運制御により下半身装着部（０１０３）の右足側の足首関節部分がなすべき角度（図２における回転リンクＢ（０２２８）と右足裏支持板（０２０８）とがなすべき角度）を示し、図５（ｄ）は、前記角度を達成するために、下半身装着部（０１０３）の右足側の足首関節角度を調節する駆動モータ（図２における駆動モータＢ（０２２４）のこと）にかける電圧値を規格化した値を示す。すなわち、前記ＦＢは図５（ｄ）におけるＦＢ（ｔ）に相当する。また、図５（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）はそれぞれ、下半身装着部（０１０３）の左足側について、該各関節部分がなすべき角度、および、前記なすべき角度を達成するために該駆動モータにかけるべき電圧値を規格化した値、を示すものである。すなわち、前記ＦＣは図５（ｆ）におけるＦＣ（ｔ）に相当し、前記ＦＤは図５（ｈ）におけるＦＤ（ｔ）に相当する。図５におけるｔ０〜ｔ６、ｔ１'は、人間の歩行動作に係る一つ一つの動作の終了時間を示す。たとえば、ｔ０からｔ１の間は、歩行者が自身の右下腿部を持ちあげる動作を行う期間である。このように、ｔ１からｔ１'の期間からなる、一つ一つの動作の組み合わせを、周期的に繰り返すことが、人間の歩行動作の全体像をなす。以上が前記歩幅制御の方法の一例である。
【００４２】
なお、前記歩幅制御の方法はあくまでも一例である。本実施形態にかかる歩幅制御の方法については、前記方法以外に有効な方法があれば、その方法をとることも可能である。また、足運制御の際に駆動モータ（０１０２）に加える電圧値についても、図５に示す例以外に、適切なデータがあればそのデータを用いることも可能である。
【００４３】
（足上制御手段についての説明）足上制御手段（０１０９）は、検知部（０１０６）での検知が上下ねじりである場合に登下方向を変更するための足上制御をする。つまり、足上制御手段（０１０９）は、検知部（０１０６）で検知した装着者上半身の前後方向への傾きに基づき、階段などの段差のある箇所の上り下り動作を行うべく駆動モータ（０１０２）の駆動を制御するものである。ここで、前記足上制御の方法の一例を以下に示す。検知部（０１０６）にて装着者上半身の前方向への傾きを検知し始めると、足上制御手段（０１０９）は、図６（ａ）〜（ｈ）に記載の、下半身装着部（０１０３）に階段を上る動作をさせる際における、一つ一つの歩行動作に対して各駆動モータ（０１０２）に加えるべき電圧値の例を示すデータなどを参照して、各駆動モータ（０１０２）に加える電圧値を制御する。そして、前記上半身の傾きの検知が終わると、足上制御手段（０１０９）は、図６（ｉ）〜（ｐ）に記載の、下半身装着部（０１０３）に階段を上る動作を終わらせる際における、一つ一つの歩行動作に対して各駆動モータ（０１０２）に加えるべき電圧値の例を示すデータなどを参照して、各駆動モータ（０１０２）に加える電圧値を制御する。ここで、図６（ａ）は、前記足上制御により、下半身装着部（０１０３）の、最初に段差箇所を上る側の膝関節部分がなすべき角度（図２における回転リンクＡ（０２１８）と並行リンクＢ（０２３０）とがなすべき角度）であり、図６（ｂ）は、前記角度を達成するために、下半身装着部（０１０３）の前記上る側の膝関節角度を調節する駆動モータ（図２における駆動モータＡ（０２１０）のこと）にかける電圧値を規格化したものである。また、図６（ｃ）は、前記足上制御により、下半身装着部（０１０３）の、前記踏み出した側の足首関節部分がなすべき角度（図２における回転リンクＢ（０２２８）と右足裏支持板（０２０８）とがなすべき角度）を示し、図６（ｄ）は、前記角度を達成するために、下半身装着部（０１０３）の前記踏み出した側の足首関節角度を調節する駆動モータ（図２における駆動モータＢ（０２２４）のこと）にかける電圧値を規格化した値を示す。また、図６（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）はそれぞれ、下半身装着部（０１０３）の、段差開始箇所に最初に踏み出した側について、該各関節部分がなすべき角度、および、前記なすべき角度を達成するために該駆動モータにかけるべき電圧値を規格化した値、を示すものである。また、図６（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）はそれぞれ、下半身装着部（０１０３）のうち、あとに段差部分を上り切る側について、該各関節部分がなすべき角度、および、前記なすべき角度を達成するために該駆動モータにかけるべき電圧値を規格化した値、を示すものである。そして、図６（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）はそれぞれ、下半身装着部（０１０３）のうち、先に段差部分を上り切る側について、該各関節部分がなすべき角度、および、前記なすべき角度を達成するために該駆動モータにかけるべき電圧値を規格化した値、を示すものである。図６におけるｔ０〜ｔ６、ｔ１'〜ｔ４'、ｔ１"〜ｔ３"は、人間の階段を上る動作に係る一つ一つの動作の終了時間を示す。たとえば、ｔ０から��１の間は、歩行者が自身の最初に段差箇所を上る側の膝部分を持ちあげる動作を行う期間である。このように、ｔ１からｔ１'の期間からなる、一つ一つの動作の組み合わせを周期的に繰り返し、それら動作の最後にｔ１"〜ｔ３"の期間からなる動作を行うことが、人間の階段を上る動作の全体像をなす。
【００４４】
また、検知部（０１０６）にて装着者上半身の後ろ方向への傾きを検知し始めると、足上制御手段（０１０９）は、図７（ａ）〜（ｈ）に記載の、下半身装着部（０１０３）に階段を降りる動作をさせる際における、一つ一つの歩行動作に対して各駆動モータ（０１０２）に加えるべき電圧値の例を示すデータなどを参照して、各駆動モータ（０１０２）に加える電圧値を制御する。そして、前記上半身の傾きの検知が終わると、足上制御手段（０１０９）は、図７（ｉ）〜（ｐ）に記載の、下半身装着部（０１０３）に階段を降りる動作を終わらせる際における、一つ一つの歩行動作に対して各駆動モータ（０１０２）に加えるべき電圧値の例を示すデータなどを参照して、各駆動モータ（０１０２）に加える電圧値を制御する。図７（ａ）〜（ｐ）は、それぞれ図６（ａ）〜（ｐ）の各値を、階段を降りる動作によるものに書き換えたものである。以上が前記足上制御の方法の一例である。
【００４５】
なお、前記足上制御の方法はあくまでも一例である。本実施形態にかかる足上制御の方法については、前記方法以外に有効な方法があれば、その方法をとることも可能である。また、足上制御の際に駆動モータ（０１０２）に加える電圧値についても、図５に示す例以外に、適切なデータがあればそのデータを用いることも可能である。
<実施形態１にかかるハードウエア的構成>
【００４６】
図４は、本実施形態にかかる足運制御部（０１０７）を演算処理装置などで構成した場合の構成例である。本実施形態にかかる演算処理装置は主に、ＣＰＵ（０４０１）、ＨＤＤ（０４０２）、メインメモリ（０４０３）、Ｉ／Ｏ（０４０４）から構成される。その他モニタなど必要なものがあれば設けることができる。
【００４７】
前記メインメモリ（０４０３）のワーク領域には歩幅制御プログラム（０４０５）、足上制御プログラム（０４１３）、駆動モータ制御プログラム（０４０８）が展開される。また、データ領域には歩幅制御テーブル（０４１４）および足上制御テーブル（０４１５）が格納されている。
【００４８】
歩幅制御プログラム（０４０５）は、ねじれ信号（０４０７）をもとに、歩幅制御テーブル（０４１５）に基づいて、前述の歩幅制御手段にかかる処理を行い、歩幅制御情報（０４０６）を生成し、前記歩幅制御情報（０４０６）をメインメモリのデータ領域に格納する。ここで、歩幅制御テーブルとは、図５に示す、歩幅制御のあいだ各駆動モータ（０１０２）に与える電圧値についての情報を有するものである。
【００４９】
足上制御プログラム（０４１３）は、ねじれ信号（０４０７）をもとに、足上制御テーブル（０４１６）に基づいて、前述の足上制御手段にかかる処理を行い、足上制御情報（０４１４）を生成し、前記足上制御情報（０４１４）をメインメモリのデータ領域に格納する。ここで、歩幅制御テーブルとは、図６、７に示す、足上制御の間各駆動モータ（０１０２）に与える電圧値についての情報を有するものである。
【００５０】
そして、駆動モータ制御プログラム（０４０８）は、前記歩幅制御情報（０４０６）および前記足上制御情報（０４１４）をもとに、各駆動モータ（０１０２）の駆動を制御する駆動モータＡ制御信号（０４０９）、駆動モータＢ制御信号（０４１０）、駆動モータＣ制御信号（０４１１）、駆動モータＤ制御信号（０４１２）を生成する。
<実施形態１における処理の流れ>
【００５１】
図８は、本実施形態にかかる歩行操舵装置の動作方法（Ｓ０８０１）における処理の流れを示すものである。
【００５２】
検知ステップ（Ｓ０８０２）は、弾性リンク部（０１０５）でのねじり方向を検知するステップである。すなわち、図１における検知部（０１０６）における処理と同様の処理を行うステップである。
【００５３】
足運制御ステップ（Ｓ０８０３）は、検知ステップ（Ｓ０８０２）で検知されたねじり方向に応じて下半身装着部（０１０３）の片足ごとの足運制御をするために駆動モータ（０１０２）を制御するステップである。すなわち、図１における足運制御部（０１０７）における処理と同様の処理を行うステップである。また、この足運制御ステップ（Ｓ０８０３）は、歩幅制御サブステップ（Ｓ０８０４）および足上制御サブステップ（Ｓ０８０５）を有することも可能である
【００５４】
歩幅制御サブステップ（Ｓ０８０４）は、検知ステップ（Ｓ０８０２）での検知が左右ねじりである場合に進行方向を変更するための歩幅制御をするステップである。すなわち、図１における歩幅制御手段（０１０８）における処理と同様の処理を行うステップである。
【００５５】
足上制御サブステップ（Ｓ０８０５）は、検知ステップ（Ｓ０８０２）での検知が上下ねじりである場合に登下方向を変更するための足上制御をするステップである。すなわち、図１における足上制御手段（０１０９）における処理と同様の処理を行うステップである。
<実施形態１の効果>
【００５６】
本実施形態にかかる歩行操舵装置により、装着者の着脱が簡易であり、足首部分が不自由な人の右折・左折動作および段差がある箇所における歩行動作も補助することができる歩行操舵装置が実現する。
<<実施形態２>>
<実施形態２の概要>
【００５７】
本実施形態は、より操作性の良い歩行操舵装置に関するものである。
<実施形態２の機能的構成>
【００５８】
図９は、本実施形態にかかる歩行支援装置の機能ブロックを示すものである。図９に示すように、本実施形態にかかる歩行操舵装置（０９０３）は、基本的には実施形態１にかかる歩行操舵装置の機能的構成と同様である。ただし、本実施形態にかかる歩行操舵装置（０９０３）は、上半身支持部（０９０１）が支持ハンドル（０９０２）を有する点において実施形態１にかかる該装置と異なる。
【００５９】
（支持ハンドルについての説明）支持ハンドル（０９０２）は、両腕を体の前方両側で支持する。そして、支持ハンドル（０９０２）によって上半身支持部（０９０１）は下半身装着部（０９０４）にたいして相対的にねじることが可能である。図１０に、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構例を示す。図１０からもわかるように、本実施形態にかかる歩行操舵装置の機械的機構は、基本的には実施形態１にかかる該機械的機構と同様である。ただし、図１０において上半身支持部は上半身リンク（１００１）と、右腕ハンドル（１００２）と、左腕ハンドル（１００３）と、右腕置き（１００４）、左腕置き（１００５）と、背負子背面板（１００６）とからなる。図１０にかかる歩行操舵装置を用いる際、装着者は自身の右腕を右腕置き（１００４）に、左腕を左腕置き（１００５）に添え、右手・左手でそれぞれ右腕ハンドル（１００２）および左腕ハンドル（１００３）の先端をつかむ。このような機構をとることで、腰部が回らない人が装着しても、腕の動きにより上半身支持部を下半身支持部に対してねじることができ、ひいては該歩行操舵装置の操作を行うことができる。
<実施形態２における処理の流れ>
【００６０】
図１１は、本実施形態にかかる歩行操舵装置の動作方法（Ｓ１１０１）における処理の流れを示すものである。本実施形態にかかる歩行操舵装置の動作方法（Ｓ１１０１）における処理の流れは、基本的には実施形態１にかかる該処理の流れとほぼ同様であるが、検知ステップ（Ｓ１１０２）が相対的なねじれ検知サブステップ（Ｓ１１０３）を有する点において異なる。
【００６１】
相対的なねじれ検知サブステップ（Ｓ１１０３）は、支持ハンドル（０９０２）によって上半身支持部（０９０１）が下半身装着部（０９０４）にたいして生ずる相対的なねじれを検知する。前記相対的なねじれとは、支持ハンドルにより上半身支持部（０９０１）が下半身装着部（０９０４）にたいして生ずるねじれのことであり、支持ハンドルを用いて生じている点を除けば、基本的には実施形態１にかかる弾性リンク部でのねじりと同様である。
<実施形態２の効果>
【００６２】
本実施形態にかかる歩行操舵装置により、腰部が不自由な人でも使うことのできる、より操作性のよい歩行操舵装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施形態１にかかる歩行支援装置の機能ブロック図
【図２】実施形態１にかかる歩行操舵装置の機械的機構例
【図３】実施形態１にかかる検知部の機構例
【図４】実施形態１にかかる足運制御部を演算処理装置などで構成した場合の構成例
【図５】下半身装着部に直線方向の歩行動作をさせる際における、一つ一つの歩行動作に対して駆動モータに加えるべき電圧値の例
【図６】下半身装着部に階段を上る動作をさせる際における、一つ一つの歩行動作に対して各駆動モータに加えるべき電圧値の例
【図７】下半身装着部に階段を降りる動作をさせる際における、一つ一つの歩行動作に対して各駆動モータに加えるべき電圧値の例
【図８】実施形態１にかかる歩行操舵装置の動作方法における処理の流れ
【図９】実施形態２にかかる歩行支援装置の機能ブロックを示す図
【図１０】実施形態２にかかる歩行操舵装置の機械的機構例
【図１１】実施形態２にかかる歩行操舵装置の動作方法における処理の流れ
【符号の説明】
【００６４】
１００１  上半身リンク
１００２  右腕ハンドル
１００３  左腕ハンドル
１００４  右腕置き
１００５  左腕置き
１００６  背負子背面板
【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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