"歩行中の人間の左右の股関節角度又は肩関節角度の差分の指定期間にわたるサンプリングにより得られる波形信号である差分振動子に窓を掛ける窓処理を実行するように構成されている窓処理要素と、前記窓が掛けられた前記差分振動子を周波数解析することによりパワースペクトルを取得するように構成されている周波数解析処理要素と、前記パワースペクトルにおいて閾値以上の高さを有するとともに、最低の周波数帯域に位置するピークを示す基本周波数を決定するように構成されているスペクトル解析処理要素とを備え、前記窓処理要素は、前記スペクトル解析処理要素により決定された前回基本周波数に基づき、当該基本周波数を変数とする減少関数にしたがって、今回の前記窓の幅を設定するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。請求項1記載の歩行状態推定装置において、前記窓処理要素が、前記差分振動子をダウンサンプリングすることによって、前記差分振動子から第1指定周波数を超える高周波数成分を除去した上で、前記窓処理を実行するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。請求項1又は2記載の歩行状態推定装置において、前記窓処理要素が、前記差分振動子をハイパスフィルタに通すことにより、前記差分振動子から第2指定周波数以下の低周波成分を除去した上で、前記窓処理を実行するように構成されていることを特徴とする歩行状態推定装置。人間の上体に取り付けられる第1装具と、前記人間の左右の大腿のそれぞれに対して取り付けられる一対の第2装具と、一対のアクチュエータと、前記人間の左右の股関節角度のそれぞれに応じた信号を出力するように構成されている左股関節角度センサ及び右股関節角度センサと、少なくとも前記左股関節角度センサ及び前記右股関節角度センサの出力信号に基づいて前記一対のアクチュエータのそれぞれの動作を制御するように構成されている制御装置とを備え、前記一対のアクチュエータのそれぞれの動作によって前記第1装具に対して前記一対の第2装具のそれぞれを動かすことにより、前記上体に対する前記左右の大腿の相対的な周期的運動を伴う前記人間の歩行運動を補助する装置であって、前記左関節角度センサ及び前記右股関節角度センサを通じた前記人間の左右の股関節角度又は肩関節角度の差分の指定期間にわたるサンプリングにより得られる波形信号である前記差分振動子を用いて、前記基本周波数を決定する請求項1~3のうちいずれか1つに記載の歩行状態推定装置をさらに備え、前記制御装置が、前記歩行状態推定装置により決定された前記基本周波数に応じて定まる周期にしたがって前記アクチュエータの周期的な動作を制御するように構成されていることを特徴とする歩行補助装置。しかし、人間の左右の脚の動作が非対称になっている場合、パワースペクトルに出現する複数のピーク位置を示す周波数に基づき、当該ピークの数に応じた複数の基準にしたがって人間の歩行周期が算定される。このため、人間の脚動作の非対称度によっては、当該複数の基準のうち当該人間の歩行周期を推定するために最適な基準が選択されず、その結果として歩行周期の推定精度が低下する可能性がある。そこで、本発明は、人間の左右の身体動作の非対称性の程度によらず、当該人間の歩行状態を高精度で推定しうる装置等を提供することを解決課題とする。本発明の歩行状態推定装置は、歩行中の人間の左右の股関節角度又は肩関節角度の差分の指定期間にわたるサンプリングにより得られる波形信号である差分振動子に窓を掛ける窓処理を実行するように構成されている窓処理要素と、前記窓が掛けられた前記差分振動子を周波数解析することによりパワースペクトルを取得するように構成されている周波数解析処理要素と、前記パワースペクトルにおいて閾値以上の高さを有するとともに、最低の周波数帯域に位置するピークを示す基本周波数を決定するように構成されているスペクトル解析処理要素とを備え、前記窓処理要素は、前記スペクトル解析処理要素により決定された前回基本周波数に基づき、当該基本周波数を変数とする減少関数にしたがって、今回の前記窓の幅を設定するように構成されていることを特徴とする。本発明の歩行状態推定装置によれば、人間の左右の股関節角度又は肩関節角度の差分がサンプリングされることにより波形信号としての差分振動子が得られ、この差分振動子からパワースペクトルが得られる。このため、人間の左右の身体動作の非対称度の高低によらず、パワースペクトルにおける閾値以上の高さを有する、最低周波数帯域に位置する単一のピークの位置を表わす基本周波数を参照するという一定の基準にしたがって、当該人間の歩行状態が高精度で推定されうる。前回の基本周波数が高いほど今回の指定期間における差分振動子に掛けられる今回窓の幅が狭く設定される一方、前回の基本周波数が低いほど今回窓の幅が広く設定される。このため、今回の基本周波数を推定する観点から、周波数解析の対象として過不足のない適当な幅の差分振動子が抽出されうる。前記窓処理要素が、前記差分振動子をダウンサンプリングすることによって、前記差分振動子から第1指定周波数を超える高周波数成分を除去した上で、前記窓処理を実行するように構成されていることが好ましい。前記窓処理要素が、前記差分振動子をハイパスフィルタに通すことにより、前記差分振動子から第2指定周波数以下の低周波成分を除去した上で、前記窓処理を実行するように構成されていることが好ましい。本発明は、人間の上体に取り付けられる第1装具と、前記人間の左右の大腿のそれぞれに対して取り付けられる一対の第2装具と、一対のアクチュエータと、前記人間の左右の股関節角度のそれぞれに応じた信号を出力するように構成されている左股関節角度センサ及び右股関節角度センサと、少なくとも前記左股関節角度センサ及び前記右股関節角度センサの出力信号に基づいて前記一対のアクチュエータのそれぞれの動作を制御するように構成されている制御装置とを備え、前記一対のアクチュエータのそれぞれの動作によって前記第1装具に対して前記一対の第2装具のそれぞれを動かすことにより、前記上体に対する前記左右の大腿の相対的な周期的運動を伴う前記人間の歩行運動を補助する装置に関する。本発明の歩行補助装置は、前記左関節角度センサ及び前記右股関節角度センサを通じた前記人間の左右の股関節角度又は肩関節角度の差分の指定期間にわたるサンプリングにより得られる波形信号である前記差分振動子を用いて、前記基本周波数を決定する前記歩行状態推定装置をさらに備え、前記制御装置が、前記歩行状態推定装置により決定された前記基本周波数に応じて定まる周期にしたがって前記アクチュエータの周期的な動作を制御するように構成されていることを特徴とする。本発明の歩行補助装置によれば、アクチュエータの周期的な動作により、人間の各脚の周期的動作が補助される。この際、本発明の歩行状態推定装置による、人間の推定歩行状態を表わす基本周波数に基づき、アクチュエータの動作周期が定められる。このため、前記のように基本周波数に基づいて高精度で推定される人間の歩行状態に鑑みて適当な周期で当該人間の歩行運動が補助されうる。歩行補助装置の構成以下、脚体等の左右を区別するために符号L及びRを用いるが、左右を区別する必要がない場合や左右成分を有するベクトルを表現する場合には当該符号を省略する。また、上体に対する各大腿の屈曲運動前方運動及び伸展運動後方運動を区別するために符号及び-を用いる。図1に示されている歩行補助装置10は、第1装具11と、左右一対の第2装具12と、左右一対のアクチュエータ14と、バッテリ16と、制御装置20と、股関節角度センサ202とを備えている。第1装具11は、人間又は利用者の上体又は腰部第1身体部分に巻き付けられるように装着される。第1装具11のうち少なくとも人間の背中に当接する背後部は、軽量合金、硬質樹脂又はカーボンファイバ等の剛性素材により構成され、その他の部分は繊維等の柔軟性素材により構成されている。第2装具12は、繊維等の柔軟性素材により構成され、人間の大腿第2身体部分に巻き付けられるように装着される。第2装具12は左右両側ではなく左右片側のみに設けられてもよい。アクチュエータ14は電動モータにより構成され、必要に応じてモータに加え減速機及びコンプライアンス機構のうち一方又は両方により構成される。アクチュエータ14は第1装具11が上体に取り付けられたとき、上体の左右両側に配置されるように第1装具11に連結されている。アクチュエータ14は、軽量の軽量合金、硬質樹脂又はカーボンファイバ等の剛性素材により形成されている連結部材15を介して大腿に装着される第2装具12に連結される。これにより、アクチュエータ14が動作することで、上体及び各大腿の相対運動が補助されるように上体及び各大腿に力が作用する。上体及び各大腿の相対運動には、離床している脚体の大腿の上体に対する前後運動が含まれ、着床している脚体に対する上体の前後運動が含まれる。バッテリ16は制御装置20とともに第1装具11の背後部に取り付けられるケース13に収納されており、アクチュエータ14及び制御装置20等に対して電力を供給する。なお、バッテリ16及び制御装置20のそれぞれ又はこれらを収納するケース13の配置箇所は適宜変更されてもよい。股関節角度センサ202は人間の腰部左右両側に配置されるロータリーエンコーダにより構成され、股関節角度に応じた信号を出力する。股関節角度は、大腿が基本前額面の前方にある場合には正値になり、大腿が基本前額面の後方にある場合には負値になるように定義される。制御装置20はコンピュータCPU、ROM、RAM、信号入力回路、信号出力回路等により構成される。と、このコンピュータのメモリ又は記憶装置に格納されているソフトウェアとにより構成されている。制御装置20は、バッテリ16からアクチュエータ14に対する供給電力を調節するほか、アクチュエータ14の動作を制御する。図2に示されているように、制御装置20は、後述の演算処理を実行する又は機能を発揮する運動振動子出力要素21と、基本周波数推定要素23と、状態振動子生成要素24と、制御振動子生成要素25とを備えている。基本周波数推定要素23は、本発明の歩行状態推定装置を構成し、差分振動子出力要素231と、窓処理要素232と、周波数解析処理要素233と、スペクトル解析処理要素234とを備えている。制御装置20の各構成要素は、記憶装置に格納されているプログラムを読み取り、当該プログラムにしたがって担当する演算処理を実行する演算処理装置により構成されている。各構成要素は、共通の演算処理装置により構成されていてもよく、物理的に別個の演算処理装置により構成されていてもよい。たとえば、基本周波数推定要素23が、その他の構成要素とは別個の演算処理装置により構成されていてもよい。運転スイッチ図示略が操作され、バッテリ16から制御装置20に対して電力が供給されることにより、制御装置20は諸機能を発揮しうる。歩行補助装置及び歩行状態推定装置の機能運動振動子出力要素21が、股関節角度センサ202の出力に基づき、人間の左右の股関節角度の時間変化を表わす波形信号を運動振動子φ=φL,φRとして生成する図3/STEP1。φLは左運動振動子を表わし、φRは右運動振動子を表わしている。また、基本周波数推定要素23が後述する演算処理を実行することにより、人間の歩行周期の逆数に相当する基本周波数f0を推定する図3/STEP3。続いて、状態振動子生成要素24が、連立微分方程式010により定義される状態振動子モデルに対して、入力波形信号として運動振動子出力要素21から出力される運動振動子を入力することにより、出力波形信号として状態振動子ξを生成する図3/STEP5。状態振動子ξには、左屈曲振動子ξL、左伸展振動子ξL、右屈曲振動子ξR及び右伸展振動子ξRが含まれる。状態振動子モデルは、各大腿の屈曲運動状態及び伸展運動状態のそれぞれを表わす複数の状態変数uii=L,L-,R,R-及び各大腿の屈曲運動状態及び伸展運動状態のそれぞれの順応性を表現するための自己抑制因子viの連立微分方程式010により定義されている。τ1L=cL-uLwLLξLwLRξR-λLvLf1f2KφLτ1L=cL-uLwLLξLwLRξR-λLvLf1f2KφLτ1R=cR-uRwRLξLwRRξR-λRvRf1f2KφRτ1R=cR-uRwRLξLwRRξR-λRvRf1f2KφRτ2i=-viξiξi=H=0。cLは、左大腿の屈曲運転状態を表わす状態変数uLの振幅の大小を定める左屈曲係数である。cLは、左大腿の伸展運転状態を表わす状態変数uLの振幅の大小を定める左伸展係数である。cRは、右大腿の屈曲運転状態を表わす状態変数uRの振幅の大小を定める右屈曲係数である。cRは、右大腿の伸展運転状態を表わす状態変数uRの振幅の大小を定める右伸展係数である。τ1Lは状態変数uL及びuLの周波数の高低を定める第1左時定数である。τ1Rは状態変数uR及びuRの周波数の高低を定める第1右時定数である。第1左時定数τ1L及び第1右時定数τ1Rは同値であってもことなる値であってもよい。τ2iは抑制因子viの周波数の高低を定める第2時定数である。第2時定数τ2iは同値であってもよく、異なる値であってもよい。たとえば、第2左屈曲時定数τ2Lと第2左伸展時定数τ2Lとが同値であり、第2右屈曲時定数τ2Rと第2右伸展時定数τ2Rとが同値である一方、第2左屈曲時定数τ2Lと第2右屈曲時定数τ2Rとが異なる値であってもよい。wijは状態変数ui及びujの相関関係を表わす負値の相関係数である。λLおよびλRは慣れ係数である。Kは運動振動子φに応じたフィードバック係数である。ωは人間の歩行周期の長短に応じて定まる固有角速度である。固有角速度ωは、たとえば基本周波数f0又は補正後基本周波数f0dに2πを乗じた値に設定される。固有角速度ωには左成分ωL及び右成分ωRが含まれるが、基本周波数f0には左右の別がないので、ωL及びωRは同値である。f1は正係数cを用いて式011により定義される固有角速度ωの1次関数である。f1=cω。f2は係数c0,c1およびc2を用いて式012により定義される固有角速度ωの2次関数である。f2=c0c1ωc2ω2。状態振動子生成要素24は、補正後基本周波数f0dと、係数α0>0及びβ0>0とに基づき、関係式023にしたがって第1時定数τ1の値を調節又は設定する。τ1=α0f0dβ0。状態振動子生成要素24は、第1時定数τ1と、係数γ0>0。たとえば2とに基づき、関係式024にしたがって第2時定数τ2の値を調節又は設定する。τ2=γ0τ1。関係式023により定義される関数は、図4に示されているような変化特性を示す。このため、補正後基本周波数f0dが高くなる歩行周期が短くなるにつれて、第1時定数τ1及び第2時定数τ2の値が減少するように調節される。また、補正後基本周波数f0dが低くなる歩行周期が長くなるにつれて、第1時定数τ1及び第2時定数τ2の値が増加するように調節される。歩行補助装置10の動作開始から、非対称度sの評価に必要な運動振動子が得られるまでの期間において、各係数cii=L,L-,R,R-は予め定められている初期値に設定される。同様に、歩行補助装置10の動作開始から、基本周波数f0の推定に必要な差分振動子後述が得られるまでの期間において、固有角速度ωは予め定められている初期値に設定される。状態振動子モデルに入力される運動振動子φとして、人間の左右の股関節角度の時間変化態様を表わす波形信号に代えて、左右の股関節角速度、左右の肩関節角度又は左右の肩関節角速度等、人間の歩行周期と緊密に関連した周期で変化する左右一対の変数の時間変化態様を表わす波形信号が採用されてもよい。肩関節角度は、股関節角度と同様に、ロータリーエンコーダにより構成されている一対の肩関節角度センサが人間の左右の肩の外側に配置され、当該肩関節角度センサの出力に基づいて測定されうる。状態振動子ξiは、状態変数uiの値が閾値uth未満である場合は0、状態変数uiの値が閾値uth以上である場合はこのuiの値をとる連立微分方程式010参照。これにより、左大腿の屈曲運動状態を表わす状態変数uLが大きくなると左屈曲振動子ξLの振幅が左伸展振動子ξLよりも大きくなる。また、右大腿の屈曲運動状態を表わす状態変数uRが大きくなると右屈曲振動子ξRの振幅が右伸展振動子ξRの振幅よりも大きくなる。さらに、左大腿の伸展運動状態を表わす状態変数uLが大きくなると左伸展振動子ξLの振幅が左屈曲振動子ξLよりも大きくなる。また、右大腿の伸展運動状態を表わす状態変数uRが大きくなると右伸展振動子ξRの振幅が右屈曲振動子ξRの振幅よりも大きくなる。結果として、連立微分方程式010に含まれる左屈曲係数cL及び左伸展係数cLのそれぞれの値に応じた振幅と、第1左時定数τ1Lの値に応じた周波数とにしたがって変化する左屈曲振動子ξL及び左伸展振動子ξLが生成される。また、連立微分方程式010に含まれる右屈曲係数cR及び右伸展係数cRのそれぞれの値に応じた振幅と、第1右時定数τ1Rの値に応じた周波数とにしたがって変化する右屈曲振動子ξR及び右伸展振動子ξRが生成される。そして、制御振動子生成要素25が状態振動子ξに基づき、関係式040にしたがって制御振動子η=ηL,ηRを設定する図3/STEP6。ηL=χLξL-χLξL,ηR=χRξR-χRξR。左制御振動子ηLは、左屈曲振動子ξL及び係数χLの積と、左伸展振動子ξL及び係数χLの積との差として算定される。右制御振動子ηRは、右屈曲振動子ξR及び係数χRの積と、右伸展振動子ξR及び係数χRの積との差として算定される。当該4つの係数χiは同じ値に設定されてもよい。そして、制御装置20により制御振動子ηに基づいてバッテリ16から左右のアクチュエータ14L,14Rにそれぞれ供給される電流I=IL,IRが調節される。これにより、第1装具11及び第2装具12を介して上体に対する左右の大腿の屈曲運動及び伸展運動を補助する力又は股関節回りの回転力F=FL,FRが調節される。補助力Fは電流Iに基づき、たとえばFt=GIG:比例係数と表現される。エージェントの歩行運動はトレッドミルの上で実施されてもよい。その後、運転スイッチがONからOFFに切り替えられたこと、又は、動作異常が検知されたこと等の動作終了条件が満たされたか否かが判定される図3/STEP7。そして、当該判定結果が否定的である場合図3/STEP7..NO、前記一連の処理が繰り返される一方、当該判定結果が肯定的である場合図3/STEP7..YES、前記一連の処理が終了する。基本周波数の推定基本周波数推定要素23による基本周波数f0の推定処理図3/STEP3参照について説明する。まず、差分振動子出力要素231が、左右の股関節角度センサ202R,202Lの出力に基づき、股関節角度の差分の時間変化を表わす波形信号を差分振動子として出力する図5/STEP31。これにより、図6aに示されているような波形信号が差分振動子として得られる。なお、股関節角度の差分に代えて肩関節角度の差分の時間変化を表わす波形信号が差分振動子として出力されてもよい。続いて、窓処理要素232が、指定期間にわたる差分振動子に窓を掛ける図5/STEP32。窓関数としてはハン窓が用いられ、これにより図6bに破線で示されている指定期間にわたる差分振動子が、実線で示されているように変形される。窓関数としては、ハン窓のほか、矩形窓、ガウス窓、ハミング窓、ブラックマン窓、カイザー窓、バートレット窓又は指数窓などのさまざまな窓関数が用いられうる。窓処理要素232は、スペクトル解析処理要素234により決定された前回基本周波数f0に基づき、当該基本周波数f0を変数とする減少関数にしたがって、今回の窓の幅wを設定する。この減少関数はたとえば関係式050により定義される。係数w01及びw02は歩行周期が少なくとも2周期だけ含まれるように設定されている。なお、窓処理要素232は、初回の窓幅wとして、歩行周期が少なくとも2周期含まれるような定数を採用する。w=w01f0w02。窓処理要素232は、差分振動子波形信号をダウンサンプリングすることによって、差分振動子から第1指定周波数を超える高周波数成分を除去した上で、窓処理を実行してもよい。窓処理要素232は、差分振動子波形信号をハイパスフィルタに通すことにより、差分振動子から第2指定周波数以下の低周波成分を除去した上で、窓処理を実行してもよい。周波数解析処理要素233は、窓処理された今回指定期間における差分振動子をFFT等、周波数解析処理することにより、パワースペクトルを作成する図5/STEP33。これにより、図6cに示されているように周波数fが横軸で表わされ、周波数解析結果としてのパワーが縦軸で表わされているパワースペクトルが生成される。スペクトル解析処理要素234は、閾値以上の高さを有するとともに、最低の周波数帯域にあるピークの位置を表わす周波数を基本周波数f0として決定又は推定する図5/STEP34。閾値は、ノイズを除去する観点から、パワースペクトルにおけるピーク最高値の0.05~0.20倍の範囲の値に設定される。これにより、図6cに示されているように、閾値pth以上の高さを有するピークP1及びP2のうち、最低の周波数帯域にあるピークP1の位置を表わす周波数が基本周波数f0として決定される。さらに、図6dに示されている曲線を表わす関係式060にしたがって基本周波数f0が補正されることにより、補正後基本周波数f0dが決定される。f0d=f0fth。歩行補助装置及び歩行状態推定装置の作用効果前記機能を発揮する基本周波数推定要素23によれば、人間の左右の股関節角度又は肩関節角度の差分がサンプリングされることにより波形信号差分振動子が得られる図5/STEP31、図6a参照。また、この波形信号からパワースペクトルが得られる図5/STEP33、図6c参照。このため、人間の左右の身体動作の非対称度の高低によらず、パワースペクトルにおける閾値以上の高さを有する、最低周波数帯域に位置する単一のピークの位置を表わす基本周波数f0を参照するという一定の基準にしたがって、当該人間の歩行状態が高精度で推定されうる。歩行状態は、基本周波数f0の逆数である推定歩行周期のほか、歩幅又は歩行率など、基本周波数f0に基づいて算定されうるあらゆる状態値によって表現される。また、前回の基本周波数f0が高いほど今回の指定期間における波形信号に掛けられる今回窓の幅wが狭く設定される一方、前回の基本周波数f0が低いほど今回窓の幅wが広く設定される。このため、今回の基本周波数f0を推定する観点から、周波数解析の対象として過不足のない適当な幅の波形信号が抽出されうる図5/STEP32、図6b参照。さらに、歩行補助装置10によれば、アクチュエータ14の周期的な動作により、人間の各脚の周期的動作が補助される図3/STEP6参照。この際、人間の推定歩行状態を表わす基本周波数f0に基づき、アクチュエータ14の動作周期が定められる関係式023及び024参照。このため、前記のように基本周波数f0に基づいて高精度で推定される人間の歩行状態に鑑みて適当な周期で当該人間の歩行運動が補助されうる。本発明の他の実施形態制御装置20は、左屈曲係数cL、左伸展係数cL、右屈曲係数cR及び右伸展係数cRのそれぞれの値の大小に応じて、人間の左大腿の屈曲運動及び伸展運動並びに右大腿の屈曲運動及び伸展運動のそれぞれを補助するためのアクチュエータ14の動作振幅の大小を制御するように構成されていれば、その構成は前記実施形態の構成に限定されない。アクチュエータ14L,14Rの動作周期は、固有角速度ωL、ωRに応じて2π/ωL、2π/ωRに一致するように制御されてもよい。たとえば、制御装置20は、左屈曲係数cL、左伸展係数cL、右屈曲係数cR及び右伸展係数cRのそれぞれの値を、左股関節角度の屈曲側目標値、左股関節角度の伸展側目標値、右股関節角度の屈曲側目標値及び右股関節角度の伸展側目標値のそれぞれとして、PID制御等のフィードバック制御則にしたがって、左右の股関節角度を制御するように構成されていてもよい。この場合、運動振動子出力要素21、状態振動子生成要素24及び制御振動子生成要素25は省略されてもよい。特許第3930399号、特許第3950149号、特許第4008464号又は特許第4271711号等の公報に記載されているように、ファンデルポル方程式等により定義される第1モデルにしたがって第1振動子が生成され、かつ、当該第1振動子に基づいて固有角速度ω連立微分方程式010参照が設定された上で、当該固有角速度ωの逆数に比例するように時定数τ1が設定されてもよい。当該公報における第2振動子が本願発明における状態振動子に相当する。制御振動子ηは特許第4271711号等の公報に記載されているように、仮想的な弾性要素による弾性力及び仮想的な減衰要素による減衰力のうち一方又は両方を表わすように生成されてもよい。"