[发明专利]行走辅助装置

说明书

技术领域

本发明涉及辅助使用者的行走动作的行走辅助装置。

背景技术

正在研究对使用者的腿关节施加转矩从而辅助行走动作的行走辅助装置。例如，专利文献1中公开了辅助一条腿不能自由活动的使用者的行走的行走辅助装置。以下，在本说明书中，将使用者能够自由活动的腿称作“健康腿”(Sound Leg)，将至少一个关节不能自由活动的腿称作“病腿”(Affected Leg)。另外，在本说明书中，膝和脚踝之间的部分称作“下肢”。专利文献1中公开的行走辅助装置使用传感器测量健康腿的动作模式，并且以使病腿的动作模式与健康腿的动作模式一致的方式对病腿的关节施加转矩。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-314670号公報

发明内容

本发明所要解决的技术问题

如果使用者所期望的腿的动作与通过行走辅助装置对关节施加的转矩引导的动作不一致，则使用者将感到不适。根据多个发明人的研究发现：如果在从支承腿向自由腿的转变期下肢开始向后摆动的时刻与开始施加转矩的时刻不一致，则使用者会明显感到不适。

如专利文献1的技术，如果在健康腿上安装传感器，则能够测量健康腿的动作模式。通过对病腿的膝关节施加转矩以使病腿与健康腿的动作模式相同，能够在不引起使用者的明显不适的情况下辅助行走动作。然而，如果在两腿上安装传感器，则对使用者会造成麻烦。本发明提供了基于安装在一条腿上的传感器的输出对该一条腿的关节施加转矩从而辅助行走动作的行走辅助装置。该行走辅助装置能够在不使用另一条腿的信息的情况下，在从一条腿的支承腿期间向自由腿期间的转变期中在适当的时刻对一条腿的膝关节施加转矩。即，该行走辅助装置能够在不引起使用者的明显不适的情况下辅助行走动作。本说明书公开的技术适合用于具有一个病腿的使用者的行走辅助装置。该行走辅助装置能够适当地辅助病腿的动作，而不需要在健康腿上安装传感器。

用于解决问题的技术手段

本说明书所公开的新技术之一是：在使用者的一条腿上安装检测关节角的角度传感器和检测地面反力的反力传感器，并基于这些传感器的检测数据确定对膝关节开始施加使该一条腿的下肢(lower leg)向后摆动的方向的转矩的时刻。角度传感器检测至少髋关节绕俯仰轴的角度。以下，将髋关节绕俯仰轴的角度称作“髋关节角”。本说明书所公开的新行走辅助装置根据所检测出的髋关节角，来检测该一条腿的脚位于比另一条腿的脚靠后的位置，即检测该一条腿处于从支承腿向自由腿的转变期。同时，该行走辅助装置根据所检测出的地面反力的大小确定在该转变期中下肢开始向后摆动的时刻。该行走辅助装置不需要在另一腿上安装传感器，而能够在适当的时刻对膝关节开始施加转矩。本说明书所公开的新技术仅使用安装在病腿上的装置就能够实现辅助使用者的行走的行走辅助装置。

对使用者的膝关节施加转矩的机构典型地可以是具有被固定在大腿(upper leg)上的上连结体、被固定在下肢上的下连结体、以及连结这两个连结体的机械接头的安装型装置。在本说明书中，有时将安装在腿上的装置称作腿装备(或腿配件)。机械接头包括马达，并且使下连结体摆动。该腿装备被安装在使用者上时，机械接头位于与使用者的膝关节大致相同的轴上。

以下，为了简化说明，将使用者的一条腿称作第一腿，将另一条腿称作第二腿。

在本说明书所公开的技术的优选实施方式中，行走辅助装置基于所检测出的髋关节角估计第一腿的脚相对于腰位置的水平方向上的相对位置。并且，优选地，行走辅助装置在第一腿的脚位于比腰靠后预先确定的距离以上的位置的期间在检测出的地面反力小于预先确定的反力的时刻，对膝关节开始施加使下肢向后旋转的方向的转矩。另外，以下，有时将“预先确定的距离”称作“既定距离”，有时将“预先确定的反力”称作“既定反力”。“所检测出的地面反力小于既定反力的时刻”相当于所检测出的地面反力从大于既定反力的值变到既定反力以下的值的时刻。既定距离取决于各个使用者的体型和步幅等，既定反力取决于使用者的体重和行走速度等。因此，既定距离和既定反力通过实验或测试被提前确定。但是，“既定距离”是大于零的值。通过如上所述地确定开始施加转矩的时刻，该行走辅助装置能够在适于使用者的一连串的行走动作的时刻开始施加转矩。