[发明专利]运动引导装置及其控制系统与控制程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于引导使用者运动的装置、控制该装置的系统及控制该装置的方法。 

背景技术

提案有一种装置，其通过对使用者的身体赋予绕腿部关节(髋关节、膝关节、踝关节)的转矩来辅助该使用者的步行运动(例如，参照日本专利文献特开2003-135543号公报)。另外，还提案有一种系统，变化追踪使用者的步行运动节奏，同时，以使步行辅助装置的步行辅助节奏保持自律性的方式来控制该步行辅助装置(例如，参照日本专利文献特开2004-073649号公报)。 

但是，即使步行辅助装置的步行辅助节奏为合适，辅助力及其作用距离出现过或不足会导致步幅和腿部关节角度过大或过小，从而也可能会使使用者感到不适和不安等。例如，当使用者希望缓慢地小步幅行走时，即使每步的时间间隔长，但步幅一旦变大也会导致使用者感到不适等。另外，当使用者希望快速地大步幅行走时，即使每步的时间间隔短，但步幅一旦变小也会导致使用者感到不适等。如此一来，一方面，引导使用者运动的节奏使其运动节奏与目标节奏一致，另一方面，用于引导使用者运动的作用力及其作用距离使使用者的运动幅度背离目标幅度，从而可能导致使用者感到不适等。 

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种引导使用者运动的装置、可控制该装置的系统以及对运动引导装置附属的计算机赋予该装置的控制功能的程序，其中该装置能以使使用者的运动节奏及幅度分别与其作为目标的节奏及幅度相一致的方式引导使用者的运动。 

用于解决上述课题的本发明的运动引导装置，其是用于根据引导振子引导使用者运动的装置，其特征在于，所述运动引导装置具有： 

运动振子测定装置，其测定使用者的运动振子； 

第一振子生成装置，其生成以反映在不较大地超出运动引导装置的实际运动引导节奏的范围内被任意设定的固有角速度的形式与由运动振子测定装置测定的运动振子协调的第一振子； 

固有角速度设定装置，其基于由运动振子测定装置测定的运动振子和由第一振子生成装置生成的第一振子间的相位差来设定新的固有角速度； 

第二振子生成装置，其生成以反映由固有角速度设定装置设定的固有角速度的节奏而振动的第二振子；和 

引导振子生成装置，其生成包含第一引导振子的引导振子，其中，所述第一引导振子包含所述第二振子生成装置生成的第二振子和第一位势，所述第一位势与所述固有角速度设定装置设定的固有角速度对应，并使所述运动振子测定装置测定的与使用者的运动幅度对应的运动振子接近与使用者的目标运动幅度对应的目标值， 

其中，上述的所谓振子是指一个定义为值随时间变化的电信号及在软件中值随时间变化的信号的函数。 

利用本发明的运动引导装置，主要基于下述理由，能以使使用者的运动节奏与其作为目标的节奏相一致的方式引导使用者的运动。 

即，利用“相互牵引”的效果，“第一振子”与使用者的运动振子的节奏谐调，同时以反映固有角速度的自律性节奏振动。此处，所谓的“振动”，是一个现实的或假想的定义，是除按大致一定的周期摆动之外还包含广义的时间性变化的概念。而所谓的“振子”，是一个含有定义为值随时间变化的电信号及在软件中值随时间变化的信号的函数等的概念。但是，第一振子实现使用者的运动节奏与运动引导装置的引导节奏之间的谐调，同时从使使用者的运动节奏和目标节奏相一致的观点来看，其可能与使用者的运动振子之间存在不合适的相位差。因此，在从第一振子直接生成引导振子的情况下，由该引导振子所引导的使用者的运动节奏有可能背离目标节奏。 

于是，根据使用者的运动振子和第一振子之间的相位差设定“新的固有角速度”。由此，新的固有角速度能相当于如下角速度，即从实现与运动振子所确定的使用者的运动节奏之间的对应了目标相位差的谐调、同时以使使用者的运动节奏和目标节奏相一致的方式引导使用者的运动这一观点来看为合适的振子的角速度。而其后，通过重复以反映了新的固有角速度的形式生成新的第一振子，可以实现第一振子的节奏和运动振子的节奏之间的谐调，同时能够逐渐缩小运动振子和第一振子之间的相位差对于 目标相位差的偏差。由此，即使在使用者的运动节奏发生突然变化时，引导振子对于该变化的追踪性从不带给使用者不适感的观点来看也为合适，并能够使使用者的运动节奏以适度的步调逐渐与目标节奏相一致。