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JP2020137543A - Walking state detector - Google Patents

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Publication number
JP2020137543A
JP2020137543A JP2019033009A JP2019033009A JP2020137543A JP 2020137543 A JP2020137543 A JP 2020137543A JP 2019033009 A JP2019033009 A JP 2019033009A JP 2019033009 A JP2019033009 A JP 2019033009A JP 2020137543 A JP2020137543 A JP 2020137543A
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JP
Japan
Prior art keywords
knee joint
state
knee
threshold value
walking
Prior art date
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Pending
Application number
JP2019033009A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄哉 安井
Yuya Yasui
雄哉 安井
真倫 田中
Masatomo Tanaka
真倫 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JP2020137543A publication Critical patent/JP2020137543A/en
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Abstract

To detect knee bending motion while suppressing cost rise and logic complication.SOLUTION: The walking state detector is provided with a rotary part that rotates at the knee joint part, and is fitted at least to the knee joint part in the leg. The detector includes: a first detecting means 11 that detects knee joint torque which works on the knee joint part in the rotary part; a second detecting means 12 that detects a value corresponding to a leg posture; and an operation part 14 for detecting a walking state and a knee bending state that are contained in one walking cycle period, in accordance with the combination of a plurality of results including at least a result of comparison of the knee joint torque detected by the first detecting means 11 with a threshold value for the preliminarily set first detecting means 11, and a result of comparison of the value corresponding to the leg posture detected by the second detecting means 12 with a threshold value for the preliminarily set second detecting means 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、歩行状態検出装置に関する。 The present invention relates to a walking state detection device.

近年、歩行訓練を行う際に、歩行訓練装置を用いて患者の歩行をアシストすることが行われている。歩行訓練装置は、脚に体重が乗っているときには膝折れを支え、脚を振り上げるときにはその動作を阻害しないようにアクチュエータを起動することができる。なお、この膝折れを支える間を補助期、動作を阻害しない状態の間をフリー期とする。 In recent years, when performing walking training, a walking training device is used to assist the walking of a patient. The gait training device can support the knee break when the weight is on the leg, and can activate the actuator so as not to interfere with the movement when the leg is swung up. The period during which the knee break is supported is defined as the auxiliary period, and the period during which the movement is not hindered is defined as the free period.

このアシストの補助期とフリー期の切替期は、足裏の接地期と微妙に異なることが知られている。そのため、足裏センサではなく、脚の姿勢信号を複数検出し、この検出結果をあらかじめ設定した閾値と比較することによって、切替期を設定する手法が知られている。 It is known that the switching period between the assist period and the free period of this assist is slightly different from the contact period of the sole of the foot. Therefore, there is known a method of setting a switching period by detecting a plurality of leg posture signals instead of a foot sensor and comparing the detection results with a preset threshold value.

このような分野の技術として、特開2013−123532号公報がある。この公報に記載された歩行状態検出装置では、脚部に取り付けられたセンサを用いて、1歩行サイクル期間に含まれる歩行状態を検出することができる。 As a technique in such a field, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-1235332. In the walking state detecting device described in this publication, the walking state included in one walking cycle period can be detected by using the sensor attached to the leg.

特開2013−123532号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-123532

しかしながら、前述した従来の方向訓練装置では、歩行訓練者に対して補助期である動作と、フリー期である動作を想定しているが、膝折れ動作を起こす状況を想定しているものではない。また、歩行訓練者の膝折れを検出するためにセンサを追加すると、コストの上昇やロジックの複雑化が想定される。
本発明は、コスト上昇やロジックの複雑化を抑制しつつ、膝折れ動作の検出が可能である歩行状態検出装置を提供するものである。
However, in the above-mentioned conventional directional training device, the movement in the auxiliary period and the movement in the free period are assumed for the walking trainer, but the situation in which the knee is broken is not assumed. .. In addition, adding a sensor to detect a knee break in a walking trainer is expected to increase costs and complicate logic.
The present invention provides a walking state detecting device capable of detecting a knee bending motion while suppressing an increase in cost and complication of logic.

本発明にかかる歩行状態検出装置は、膝関節部で回動する回動部を有し、脚部において少なくとも前記膝関節部に装着される歩行状態検出装置であって、前記回動部において前記膝関節にかかる膝関節トルクを検出する第1の検出手段と、前記脚部の姿勢に応じた値を検出する第2の検出手段と、予め設定した第1の検出手段用の閾値に対して、前記第1の検出手段により検出した前記膝関節トルクを比較した結果と、予め設定した第2の検出手段用の閾値に対して、前記第2の検出手段により検出した前記脚部の姿勢に応じた値を比較した結果と、を少なくとも含む複数の結果の組み合わせに応じて、1歩行サイクル期間に含まれる歩行状態と膝折れ状態を検出する演算部と、を備える。
これにより、第1の検出手段と第2の検出手段の検出結果の組み合わせにより、膝折れ状態を含めた歩行状態を検出することができる。
The walking state detecting device according to the present invention is a walking state detecting device having a rotating portion that rotates at the knee joint portion and is attached to at least the knee joint portion at the leg portion, and the rotating portion has the said. With respect to the first detecting means for detecting the knee joint torque applied to the knee joint, the second detecting means for detecting the value according to the posture of the leg, and the preset threshold value for the first detecting means. , The result of comparing the knee joint torque detected by the first detecting means and the posture of the leg detected by the second detecting means with respect to the preset threshold value for the second detecting means. It is provided with a calculation unit for detecting a walking state and a knee-breaking state included in one walking cycle period according to a combination of a result of comparing the corresponding values and a plurality of results including at least.
Thereby, the walking state including the knee bent state can be detected by the combination of the detection results of the first detecting means and the second detecting means.

これにより、コスト上昇やロジックの複雑化を抑制しつつ、膝折れ動作を検出することができる。 As a result, it is possible to detect knee bending motion while suppressing cost increase and logic complexity.

歩行状態検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the walking state detection device. 歩行者の歩行状態を示した図である。It is a figure which showed the walking state of a pedestrian. 第1及び第2のセンサで取得される値とアシスト状態の関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the value acquired by the 1st and 2nd sensors, and the assist state. 下腿の角度を示す図である。It is a figure which shows the angle of the lower leg. 歩行状態を判定するフローを示す図である。It is a figure which shows the flow which determines a walking state.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、歩行状態検出装置1は、膝関節のトルク(以下、膝関節トルク)を検出する第1のセンサ(第1の検出手段)11と、脚の姿勢を検出する第2のセンサ(第2の検出手段)12と、第1のセンサ11及び第2のセンサを歩行訓練者の脚部に搭載させるウェアラブル装置13と、第1のセンサ11及び第2のセンサ12のセンサデータを演算処理し、アシスト状態の切り替え判定を行う演算部14と、を備える。なお、ウェアラブル装置13は、歩行訓練者の膝関節部で回動する回動部を有し、脚部において少なくとも膝関節部に装着されるものとして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the walking state detecting device 1 has a first sensor (first detecting means) 11 for detecting the torque of the knee joint (hereinafter, knee joint torque) and a second sensor for detecting the posture of the leg. Sensor (second detection means) 12, a wearable device 13 for mounting the first sensor 11 and the second sensor on the leg of a walking trainee, and the sensors of the first sensor 11 and the second sensor 12. A calculation unit 14 that performs calculation processing of data and determines switching of an assist state is provided. It should be noted that the wearable device 13 has a rotating portion that rotates at the knee joint portion of the walking trainee, and will be described as being attached to at least the knee joint portion at the leg portion.

ここで、図2に示すように、歩行訓練者の歩行状態は、Initial Contact、Lodaing Response、Mid Stance、Terminal Stance、Pre Swing、Initial swingと変化していくものとして説明する。なお健脚を基準として、Lodaing ResponseからTerminal Stanceまでの状態では、脚の振り上げを阻害しないフリー期とし、Pre SwingとInitial Swingでは、膝折れを支える補助期とする。膝折れ期では、補助期から膝折れ状態に移行するものとする。ウェアラブル装置13を装着した患脚を基準に見た場合には、Pre SwingとInitial Swingのときがフリー期、Lodaing Resonseからterminal Stanceまでが補助期となる。 Here, as shown in FIG. 2, the walking state of the walking trainee will be described as changing to Initial Contact, Lodaing Response, Mid Stance, Terminal Stance, Pre Swing, and Initial swing. Based on healthy legs, the state from Lodaing Response to Terminal Stance is a free period that does not hinder the swinging of the legs, and Pre Swing and Initial Swing are an auxiliary period that supports knee breakage. In the knee-breaking period, the transition from the auxiliary period to the knee-breaking state shall be made. When viewed based on the affected leg equipped with the wearable device 13, the free period is the pre-swing and the initial swing, and the auxiliary period is from Lodaing Resonse to the terminal stance.

図3は、第1のセンサ11及び第2のセンサにより取得される値が、歩行訓練者の歩行状態に応じてどのような値となるかを示した一例である。なお図3では、一例として、演算部14に予め記憶されている第1のセンサ用の閾値と、第2のセンサ用の閾値と、誤判定を除去するために設定した閾値と、が設定された状態を示している。 FIG. 3 is an example showing what the values acquired by the first sensor 11 and the second sensor are according to the walking state of the walking trainee. In FIG. 3, as an example, a threshold value for the first sensor, a threshold value for the second sensor, and a threshold value set for eliminating erroneous determination are set in advance in the calculation unit 14. It shows the state.

第1のセンサ11は、例えば回動部に設けられ、膝関節にかかる膝関節トルクTを検出するトルクセンサである。第1のセンサ11は、検出した膝関節トルクの値を、演算部14に出力する。 The first sensor 11 is, for example, a torque sensor provided in the rotating portion and detecting the knee joint torque T applied to the knee joint. The first sensor 11 outputs the detected knee joint torque value to the calculation unit 14.

第2のセンサ12は、脚の姿勢を検出するセンサである。例えば図4に示すように、第2のセンサ12は、歩行訓練者の膝関節の位置から地面に向けて下ろした垂線を基準として、下腿部が傾いている角度θを検出する。なお、歩行状態検出装置1では、この角度θが脚の姿勢を示しているものとして扱う。第2のセンサ12は、検出した下腿部の姿勢を表す角度θの値を、演算部14に出力する。 The second sensor 12 is a sensor that detects the posture of the leg. For example, as shown in FIG. 4, the second sensor 12 detects the angle θ at which the lower leg is tilted with reference to the perpendicular line drawn from the position of the knee joint of the walking trainer toward the ground. In the walking state detection device 1, this angle θ is treated as indicating the posture of the leg. The second sensor 12 outputs the value of the angle θ representing the detected posture of the lower leg to the calculation unit 14.

ウェアラブル装置13は、第1のセンサ11と第2のセンサ12と、を歩行訓練者の脚部に搭載させて固定する。なお例えば、ウェアラブル装置13に搭載された回動部が膝関節部近傍に配置されており、この回動部の動作状態が、演算部14の演算結果に応じて変化することにより、歩行訓練者に対するアシスト状態を変更することができる。 The wearable device 13 mounts and fixes the first sensor 11 and the second sensor 12 on the legs of the walking trainee. For example, a rotating portion mounted on the wearable device 13 is arranged near the knee joint portion, and the operating state of the rotating portion changes according to the calculation result of the calculation unit 14, so that the walking trainee You can change the assist state for.

演算部14は、第1のセンサ11と、第2のセンサ12と、から入力された値の演算処理を行い、ウェアラブル装置13の回動部のアシスト状態の切り替え判定を行う。演算部14では、予め、第1のセンサ11で取得した値に対して比較判定を行うための第1のセンサ用の閾値と、第2のセンサ12で取得した値に対して比較判定を行うための第2のセンサ用の閾値と、が記憶されている。 The calculation unit 14 performs calculation processing of the values input from the first sensor 11 and the second sensor 12, and determines the switching of the assist state of the rotating unit of the wearable device 13. The calculation unit 14 performs a comparison determination with respect to the threshold value for the first sensor for performing a comparison determination with respect to the value acquired by the first sensor 11 and the value acquired with the second sensor 12 in advance. The threshold value for the second sensor for the purpose is stored.

ここで演算部14が記憶している第1のセンサ用の閾値は、膝折れ状態を検出するトルク閾値T_Thrである。具体的には、予め歩行者が歩容を実行する際に膝関節部のトルクをモニタし、その最大値以上の値を、膝折れ状態を検出するためのトルク閾値T_Thrとして設定する。 Here, the threshold value for the first sensor stored in the calculation unit 14 is the torque threshold value T_Thr for detecting the knee bending state. Specifically, the torque of the knee joint is monitored in advance when the pedestrian performs gait, and a value equal to or greater than the maximum value is set as the torque threshold value T_Thr for detecting the knee bending state.

さらに、演算部14が記憶している第2のセンサ用の閾値は、補助期になる閾値SW2ST_thrと、補助期になる直前の閾値SWflag_thrと、フリー期になる閾値ST2SW_thrと、フリー期になる直前の閾値SWflag_thrである。具体的には、予め歩行者が歩容を実行し、その歩容状態からフリー期及び補助期となるタイミングに応じて、これらの第2のセンサ用の閾値を設定する。さらに演算部14では、この第2のセンサ用の閾値から、チャタリングによる誤判定を除去する誤判定除去フラグ閾値を設定する。 Further, the thresholds for the second sensor stored in the calculation unit 14 are the threshold SW2ST_thr that becomes the auxiliary period, the threshold SWflag_thr immediately before the auxiliary period, the threshold ST2SW_thr that becomes the free period, and immediately before the free period. The threshold of SWflag_thr. Specifically, the pedestrian executes the gait in advance, and sets the threshold values for these second sensors according to the timing of the free period and the auxiliary period from the gait state. Further, the calculation unit 14 sets the erroneous determination removal flag threshold value for removing the erroneous determination due to chattering from the threshold value for the second sensor.

なお図3に示すように、誤判定除去フラグ閾値は、補助期に移行したと判定するための閾値が、フリー期に移行したと判定する閾値に対して近い値で設定された場合に、チャタリング等に起因して誤判定が発生することを抑制するように設定される。また、誤判定除去フラグ閾値についてはこの設定に限られるものではなく、他の誤判定を除去するために、複数の誤判定除去フラグ閾値が設定されてもよい。 As shown in FIG. 3, the erroneous judgment removal flag threshold value is chattering when the threshold value for determining that the transition to the auxiliary period has shifted is set to a value close to the threshold value for determining the transition to the free period. It is set to suppress the occurrence of erroneous determination due to such factors. Further, the erroneous determination removal flag threshold value is not limited to this setting, and a plurality of erroneous determination removal flag threshold values may be set in order to eliminate other erroneous determinations.

さらに演算部14では、歩行訓練者の歩行状態stを記憶する。言い換えると、演算部14では、歩行訓練者の歩行状態stにあわせてアシスト状態を変更する判定を行うが、現在のアシスト状態の変更を行うために、直前に判定されたアシスト状態の判定を行った際の歩行状態stを記憶しているものとする。例えば、フリー期の初期では歩行状態stを1とし、フリー期の後期では歩行状態stを2とし、補助期の初期では歩行状態stを3とし、補助期の後期では歩行状態stを4とする。なお後述するように、現在の歩行状態stが3又は4の場合に、膝折れ状態と判定される場合があるものとする。 Further, the calculation unit 14 stores the walking state st of the walking trainee. In other words, the calculation unit 14 determines to change the assist state according to the walking state st of the walking trainee, but determines the assist state determined immediately before in order to change the current assist state. It is assumed that the walking state st at that time is memorized. For example, the walking state st is set to 1 in the early stage of the free period, the walking state st is set to 2 in the latter half of the free period, the walking state st is set to 3 in the early stage of the auxiliary period, and the walking state st is set to 4 in the latter stage of the auxiliary period. .. As will be described later, when the current walking state st is 3 or 4, it may be determined that the knee is broken.

次に図5を参照して、歩行状態検出装置1が、フリー期であるか、補助期であるか、膝折れ状態であるかの判定を行い、アシスト状態を切り替える方法について説明する Next, with reference to FIG. 5, a method of determining whether the walking state detecting device 1 is in the free period, the auxiliary period, or the knee bending state and switching the assist state will be described.

第1のセンサ11及び第2のセンサ12により、歩行訓練者の状態を取得する(S1)。すなわち、第1のセンサ11により、膝関節にかかるトルクである膝関節トルクTを取得する。また、第2のセンサ12により、下腿部が傾いている角度θを取得する。膝関節トルクT及び角度θの情報は、それぞれ、演算部14に入力される。 The state of the walking trainee is acquired by the first sensor 11 and the second sensor 12 (S1). That is, the knee joint torque T, which is the torque applied to the knee joint, is acquired by the first sensor 11. Further, the second sensor 12 acquires the angle θ at which the lower leg is tilted. Information on the knee joint torque T and the angle θ is input to the calculation unit 14, respectively.

演算部14は、信号処理を行う(S2)。例えば、膝関節トルクT及び角度θには、ノイズ等により異常値が記録される場合があり、これらの取得した値を時刻に沿って連続的に並べた場合に高周波成分となってあらわれる。したがって演算部14では、高周波成分を除去する信号処理を行う。 The calculation unit 14 performs signal processing (S2). For example, abnormal values may be recorded in the knee joint torque T and the angle θ due to noise or the like, and when these acquired values are continuously arranged along the time, they appear as high frequency components. Therefore, the calculation unit 14 performs signal processing for removing high frequency components.

演算部14では、直前に判定された歩行状態stを確認する(S3)。歩行状態stが1であればS11に進み、歩行状態stが2であればS21に進み、歩行状態stが3であればS31に進み、歩行状態stが4であればS41に進む。 The calculation unit 14 confirms the walking state st determined immediately before (S3). If the walking state st is 1, the process proceeds to S11, if the walking state st is 2, the process proceeds to S21, if the walking state st is 3, the process proceeds to S31, and if the walking state st is 4, the process proceeds to S41.

直前の歩行状態stが1である場合には、角度θが、補助期になる直前の閾値STflag_thrを跨いだか否かを判定する(S11)。角度θが閾値STflag_thrを跨いでいなければ(S11でNo)、現在の歩行状態stを1のままとし(S12)、フリー期であるもの判定する(S13)。角度θが閾値STflag_thrを跨いでいれば(S11でYes)、現在の歩行状態stを2に変更し(S14)、フリー期であるものと判定する(S15)。 When the immediately preceding walking state st is 1, it is determined whether or not the angle θ crosses the threshold value STflag_thr immediately before the auxiliary period (S11). If the angle θ does not straddle the threshold STflag_thr (No in S11), the current walking state st remains 1 (S12), and it is determined that the free period is in progress (S13). If the angle θ straddles the threshold value STflag_thr (Yes in S11), the current walking state st is changed to 2 (S14), and it is determined that the free period is in effect (S15).

直前の歩行状態stが2である場合には、角度θが、フリー期になる閾値ST2SW_thrを跨いだか否かを判定する(S21)。角度θが閾値ST2SW_thrを跨いでいなければ(S21でNo)、現在の歩行状態stを2のままとし(S22)、フリー期であるもの判定する(S23)。角度θが閾値ST2SW_thrを跨いでいれば(S21でYes)、現在の歩行状態stを3に変更し(S24)、膝関節トルクTが、膝折れ状態を検出するトルク閾値T_Thrを越えるか否かを判定する(S25)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていなければ(S25でNo)、補助期であるものと判定する(S26)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていれば(S25でYes)、膝折れ状態であると判定する(S27)。 When the walking state st immediately before is 2, it is determined whether or not the angle θ crosses the threshold value ST2SW_thr in the free period (S21). If the angle θ does not straddle the threshold value ST2SW_thr (No in S21), the current walking state st remains at 2 (S22), and it is determined that the free period is in effect (S23). If the angle θ straddles the threshold value ST2SW_thr (Yes in S21), the current walking state st is changed to 3 (S24), and whether or not the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr for detecting the knee bending state. Is determined (S25). If the knee joint torque T does not exceed the torque threshold value T_Thr (No in S25), it is determined that the knee joint torque T is the auxiliary period (S26). If the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr (Yes in S25), it is determined that the knee is in a broken state (S27).

なお、S21の処理が開始する際には、直前に判定された歩行状態stは2であってフリー期であるが、S24において歩行状態stが補助期を示す3に変更された後に、S27において膝折れ状態であると判定している。したがって、補助期と判定されている状態において、膝折れ状態と判定されるものとして扱うことができる。 When the processing of S21 is started, the walking state st determined immediately before is 2 and is in the free period, but after the walking state st is changed to 3 indicating the auxiliary period in S24, in S27. It is judged that the knee is broken. Therefore, in the state determined to be the auxiliary period, it can be treated as the state determined to be the knee broken state.

直前の歩行状態stが3である場合には、角度θが、フリー期になる直前の閾値STflag_thrを跨いだか否かを判定する(S31)。角度θが閾値STflag_thrを跨いでいなければ(S31でNo)、現在の歩行状態stを3のままとし(S32)、膝関節トルクTが、膝折れ状態を検出するトルク閾値T_Thrを越えるか否かを判定する(S33)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていなければ(S33でNo)、補助期であるものと判定する(S34)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていれば(S33でYes)、膝折れ状態であると判定する(S35)。 When the walking state st immediately before is 3, it is determined whether or not the angle θ crosses the threshold value STflag_thr immediately before the free period (S31). If the angle θ does not straddle the threshold value STflag_thr (No in S31), the current walking state st remains at 3 (S32), and whether or not the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr for detecting the knee bending state. (S33). If the knee joint torque T does not exceed the torque threshold value T_Thr (No in S33), it is determined that the knee joint torque T is in the auxiliary period (S34). If the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr (Yes in S33), it is determined that the knee is in a broken state (S35).

角度θが閾値STflag_thrを跨いでいれば(S31でYes)、現在の歩行状態stを4に変更し(S36)、膝関節トルクTが、膝折れ状態を検出するトルク閾値T_Thrを越えるか否かを判定する(S37)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていなければ(S37でNo)、補助期であるものと判定する(S38)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていれば(S37でYes)、膝折れ状態であると判定する(S39)。 If the angle θ straddles the threshold value STflag_thr (Yes in S31), the current walking state st is changed to 4 (S36), and whether or not the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr for detecting the knee bending state. Is determined (S37). If the knee joint torque T does not exceed the torque threshold value T_Thr (No in S37), it is determined that the knee joint torque T is in the auxiliary period (S38). If the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr (Yes in S37), it is determined that the knee is in a broken state (S39).

直前の歩行状態stが4である場合には、角度θが、補助期になる閾値SW2ST_thrを跨いだか否かを判定する(S41)。角度θが閾値SW2ST_thrを跨いでいなければ(S41でNo)、現在の歩行状態stを4のままとし(S42)、膝関節トルクTが、膝折れ状態を検出するトルク閾値T_Thrを越えるか否かを判定する(S43)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていなければ(S43でNo)、補助期であるものと判定する(S44)。膝関節トルクTがトルク閾値T_Thrを越えていれば(S43でYes)、膝折れ状態であると判定する(S45)。 When the immediately preceding walking state st is 4, it is determined whether or not the angle θ crosses the threshold value SW2ST_thr which is the auxiliary period (S41). If the angle θ does not straddle the threshold value SW2ST_thr (No in S41), the current walking state st remains at 4 (S42), and whether or not the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr for detecting the knee bending state. (S43). If the knee joint torque T does not exceed the torque threshold value T_Thr (No in S43), it is determined that the knee joint torque T is in the auxiliary period (S44). If the knee joint torque T exceeds the torque threshold value T_Thr (Yes in S43), it is determined that the knee is in a broken state (S45).

角度θが閾値SW2ST_thrを跨いでいれば(S41でYes)、現在の歩行状態stを1に変更し(S46)、フリー期であると判定する(S47)。 If the angle θ straddles the threshold value SW2ST_thr (Yes in S41), the current walking state st is changed to 1 (S46), and it is determined that the free period is in effect (S47).

このようにして、閾値を跨いだときに歩行状態stの値を変更しながら、補助期において膝折れ状態となったか否かを判定することができる。また、第1のセンサ11により検出された膝関節トルクTが膝折れ状態を検出するための閾値を超えたか否かと、第2の検出手段12により検出された値が所定の閾値を跨いだか否かと、に基づいて、歩行状態を判定し、アシスト状態を変更することができる。 In this way, it is possible to determine whether or not the knee is broken during the auxiliary period while changing the value of the walking state st when the threshold value is crossed. Further, whether or not the knee joint torque T detected by the first sensor 11 exceeds the threshold value for detecting the knee bending state, and whether or not the value detected by the second detecting means 12 exceeds a predetermined threshold value. Based on the knee, the walking state can be determined and the assist state can be changed.

フリー期と補助期を判定するためのセンサを用い、センサを増設することなく膝折れ状態を判定することができることから、コストを低減することができる。また、フリー期と補助期の切り替え判定を角度θにより行い、膝折れ状態の判定を膝関節トルクTにより行うという2段階での判定処理であるため、アシスト状態を変更するロジックは直感的にわかりやすいものといえる。 Since the sensor for determining the free period and the auxiliary period can be used to determine the knee bending state without adding a sensor, the cost can be reduced. In addition, the logic for changing the assist state is intuitively easy to understand because it is a two-step judgment process in which the switching between the free period and the auxiliary period is determined by the angle θ and the knee joint torque T is used to determine the knee break state. It can be said that.

以上のことから、歩行状態検出装置1では、1歩行サイクル期間に含まれるだけでなく、膝折れ状態も簡易な構成で検出することができる。 From the above, the walking state detecting device 1 can detect not only one walking cycle period but also a knee bending state with a simple configuration.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.

例えば、膝関節トルクTを検出することに代えて、ウェアラブル装置13にダンパー機構を搭載しておき、ダンパー内の圧力を判定することによって、膝折れ状態を判定することとしてもよい。 For example, instead of detecting the knee joint torque T, the wearable device 13 may be equipped with a damper mechanism, and the pressure inside the damper may be determined to determine the knee bending state.

また、膝関節トルクTの検出として、第1のセンサ11を用いることに代えて、ウェアラブル装置13のフレーム歪みを検出することとしてもよい。 Further, as the detection of the knee joint torque T, instead of using the first sensor 11, the frame distortion of the wearable device 13 may be detected.

また、膝関節トルクTを検出するために、ウェアラブル装置13に、第1のセンサ11としてロードセルを搭載することとしてもよい。 Further, in order to detect the knee joint torque T, the wearable device 13 may be equipped with a load cell as the first sensor 11.

また、第2のセンサ12による脚の姿勢の検出は、下腿部の状態を検出することによって行うことに限られず、大腿部の状態を検出することによって行うこととしてもよい。 Further, the detection of the leg posture by the second sensor 12 is not limited to the detection of the state of the lower leg, but may be performed by detecting the state of the thigh.

1 歩行状態検出装置
11 第1のセンサ(第1の検出手段)
12 第2のセンサ(第2の検出手段)
13 ウェアラブル装置
14 演算部
1 Walking state detection device 11 First sensor (first detection means)
12 Second sensor (second detection means)
13 Wearable device 14 Calculation unit

Claims (1)

膝関節部で回動する回動部を有し、脚部において少なくとも前記膝関節部に装着される歩行状態検出装置であって、
前記回動部において前記膝関節部にかかる膝関節トルクを検出する第1の検出手段と、
前記脚部の姿勢に応じた値を検出する第2の検出手段と、
予め設定した第1の検出手段用の閾値に対して、前記第1の検出手段により検出した前記膝関節トルクを比較した結果と、予め設定した第2の検出手段用の閾値に対して、前記第2の検出手段により検出した前記脚部の姿勢に応じた値を比較した結果と、を少なくとも含む複数の結果の組み合わせに応じて、1歩行サイクル期間に含まれる歩行状態と膝折れ状態を検出する演算部と、を備える、
歩行状態検出装置。
A walking state detecting device having a rotating portion that rotates at the knee joint portion and being attached to at least the knee joint portion at the leg portion.
A first detecting means for detecting the knee joint torque applied to the knee joint portion in the rotating portion, and
A second detecting means for detecting a value according to the posture of the leg, and
The result of comparing the knee joint torque detected by the first detection means with respect to the preset threshold value for the first detection means and the preset threshold value for the second detection means. The walking state and the knee-bending state included in one walking cycle period are detected according to the combination of the result of comparing the values according to the posture of the leg detected by the second detection means and a plurality of results including at least. It has a calculation unit and
Walking state detection device.
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