JP5737191B2 - Biological motion assist device, control method thereof, and control program - Google Patents
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Description
本発明は、人などの生体の関節部の動作を補助する生体動作補助装置、その制御方法及び制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to a biological operation assisting device that assists the operation of a joint portion of a living body such as a human, a control method thereof, and a control program.
近年、人などの動作を軽減する目的で様々な装置の開発が行われている。例えば、人体の関節部に副子を取付け、その副子の回転範囲を調整可能に構成した機構が知られている(特許文献1参照)。 In recent years, various devices have been developed for the purpose of reducing human movements. For example, a mechanism is known in which a splint is attached to a joint part of a human body and the rotation range of the splint is adjustable (see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に示す機構においては、例えば、副子が動かなくなった場合、その可動範囲を超えて動かないのか、あるいは、引掛りなどに起因して動かないのか、ユーザは判別できないため、その可動範囲を明確に認識することが困難となっている。
However, in the mechanism shown in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、関節部の可動範囲を明確に認識できる生体動作補助装置、その制御方法及び制御プログラムを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide a biological movement assist device that can clearly recognize the movable range of the joint, a control method thereof, and a control program. .
上記目的を達成するための本発明の一態様は、生体の関節部を回転可能に支持するリンク機構と、前記リンク機構を駆動して前記生体の関節部の動作を補助する駆動手段と、前記関節部の回転角度を検出する角度検出手段と、前記角度検出手段により検出された前記関節部の回転角度に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える生体動作補助装置であって、前記制御手段は、前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを変動させるように制御する、ことを特徴とする生体動作補助装置である。
この一態様において、前記制御手段は、前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを増加させ、前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲内に戻ったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを減少させてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断したとき、前記関節部が振動するように前記駆動手段の駆動トルクを制御してもよい。
この一態様において、前記所定範囲を変更する変更手段を更に備えていてもよい。
この一態様において、前記リンク機構は、前記関節部の回転角度が所定角度になったとき、該関節部の動作をロック状態にするセルフロック機構を含み、前記所定範囲は、前記所定角度近傍で該所定角度より小さい値に設定されていてもよい。
この一態様において、前記関節部は、人の膝関節部であり、前記リンク機構は、上端側が大腿部に固定された第1リンクと、前記第1リンクの下端側に上端側が回転可能に連結され、下端側が下腿部に固定された第2リンクと、前記第1リンクの下端側に上端側が回転可能に連結された第3リンクと、前記第3リンクの下端側に上端側が回転可能に連結され、前記第2リンクに下端側が回転可能に連結された第4リンクと、を有していてもよい。
この一態様において、前記制御手段は、ユーザの歩行訓練中において、前記角度検出手段により検出された膝関節角度に基づいて、前記膝関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを変動させるように制御してもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、生体の関節部を回転可能に支持するリンク機構と、前記リンク機構を駆動して前記生体の関節部の動作を補助する駆動手段と、を備える生体動作補助装置の制御方法であって、前記関節部の回転角度を検出するステップと、前記検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断されたとき、前記駆動手段の駆動トルクを変動させるように制御するステップと、を含む、ことを特徴とする生体動作補助装置の制御方法であってもよい。
この一態様において、前記検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを増加させ、前記検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲内に戻ったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを減少させてもよい。
この一態様において、前記検出された回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断したとき、前記関節部が振動するように前記駆動手段の駆動トルクを制御してもよい。
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、生体の関節部を回転可能に支持するリンク機構と、前記リンク機構を駆動して前記生体の関節部の動作を補助する駆動手段と、を備える生体動作補助装置の制御プログラムであって、前記関節部の回転角度に基づいて、前記関節部の回転角度が所定範囲を外れたと判断されたとき、前記駆動手段の駆動トルクを変動させるように制御する処理を、コンピュータに実行させる、ことを特徴とする生体動作補助装置の制御プログラムであってもよい。
In one aspect of the present invention for achieving the above object, a link mechanism that rotatably supports a joint part of a living body, a drive unit that drives the link mechanism to assist the operation of the joint part of the living body, A biological motion assisting device comprising: an angle detection unit that detects a rotation angle of a joint unit; and a control unit that controls the drive unit based on the rotation angle of the joint unit detected by the angle detection unit. The control means controls to vary the driving torque of the driving means when it is determined that the rotation angle of the joint part is out of a predetermined range based on the rotation angle detected by the angle detection means. This is a biological operation assisting device.
In this aspect, when the control unit determines that the rotation angle of the joint portion is out of a predetermined range based on the rotation angle detected by the angle detection unit, the control unit increases the driving torque of the driving unit, When it is determined that the rotation angle of the joint portion has returned within a predetermined range based on the rotation angle detected by the angle detection means, the drive torque of the drive means may be reduced.
In this aspect, when the control means determines that the rotation angle of the joint portion is out of a predetermined range based on the rotation angle detected by the angle detection means, the drive is performed so that the joint portion vibrates. The driving torque of the means may be controlled.
In this aspect, a changing unit that changes the predetermined range may be further provided.
In this aspect, the link mechanism includes a self-locking mechanism that locks the operation of the joint when the rotation angle of the joint reaches a predetermined angle, and the predetermined range is in the vicinity of the predetermined angle. It may be set to a value smaller than the predetermined angle.
In this aspect, the joint portion is a human knee joint portion, and the link mechanism has a first link whose upper end side is fixed to the thigh and an upper end side rotatable to the lower end side of the first link. A second link that is connected and has a lower end fixed to the lower leg, a third link that is rotatably connected to the lower end of the first link, and an upper end that is rotatable to the lower end of the third link And a fourth link that is rotatably connected to the second link at a lower end side.
In this one aspect, when the control unit determines that the rotation angle of the knee joint part is out of a predetermined range based on the knee joint angle detected by the angle detection unit during walking training of the user, You may control so that the drive torque of a drive means is fluctuated.
On the other hand, according to one aspect of the present invention for achieving the above object, a link mechanism that rotatably supports a joint part of a living body, and a driving unit that drives the link mechanism to assist the operation of the joint part of the living body. And a step of detecting the rotation angle of the joint part, and based on the detected rotation angle, it is determined that the rotation angle of the joint part is out of a predetermined range. And a step of controlling the driving means to vary the driving torque of the driving means.
In this one aspect, when it is determined that the rotation angle of the joint portion is out of a predetermined range based on the detected rotation angle, the driving torque of the driving unit is increased, and based on the detected rotation angle. When it is determined that the rotation angle of the joint has returned within a predetermined range, the driving torque of the driving means may be reduced.
In this aspect, when it is determined that the rotation angle of the joint portion is out of a predetermined range based on the detected rotation angle, the driving torque of the driving means is controlled so that the joint portion vibrates. Good.
Furthermore, according to one aspect of the present invention for achieving the above object, a link mechanism that rotatably supports a joint portion of a living body, and a driving unit that drives the link mechanism to assist the operation of the joint portion of the living body. A control program for a biological motion assisting device comprising: when the rotation angle of the joint portion is determined to be out of a predetermined range based on the rotation angle of the joint portion; The control program of the biological motion assisting device may be characterized by causing a computer to execute the control process as described above.
本発明によれば、関節部の可動範囲を明確に認識できる生体動作補助装置、その制御方法及び制御プログラムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biological body movement assistance apparatus which can recognize the movable range of a joint part clearly, its control method, and a control program can be provided.
実施の形態1.
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は、本発明の実施の形態1に係る生体動作補助装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態1に係る生体動作補助装置1は、例えば、肢体不自由者などの人体の関節部(膝関節部、股関節部、足首関節部、肘関節部、肩関節部、手首関節部など)に装着され、その関節部の動作を補助する機能を有しており、その装着者に関節部の可動範囲を体感させ、認識させることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic system configuration of the biological movement assist device according to the first embodiment of the present invention. The biological
本実施の形態1に係る生体動作補助装置1は、例えば、ユーザの脚部に取付けられ、脚部の膝関節部を回転可能に支持するリンク機構2と、膝関節角度を検出する角度センサ3と、リンク機構2を駆動して膝関節部の動作を補助するアクチュエータ4と、アクチュエータ4を制御する制御部5と、を備えている。
The biological
リンク機構2は、複数のリンクが相互に連結され、ユーザの大腿部及び下腿部に固定され、大腿部及び下腿部の動作に連動し、膝関節部を支持するように構成されている。
The
角度センサ3は、例えば、ポテンショメータやロータリーエンコーダなどにより構成され、リンク機構2に設けられ、各リンクの回転角度を検出することで、膝関節角度を検出することができる。角度センサ3は、制御部5に接続されており、検出した膝関節角度を制御部5に対して出力する。
The
アクチュエータ4は、例えば、サーボモータにより構成されており、リンク機構2に連結されている。アクチュエータ4は、制御部5から出力される制御信号に応じて、リンク機構2を駆動することで、膝関節部の動作を補助する。
The actuator 4 is constituted by a servo motor, for example, and is connected to the
制御部5は、角度センサ3から出力される膝関節角度に基づいて、膝関節部を駆動する膝関節トルク指令値を算出し、算出した膝関節トルク指令値に応じた制御信号を、駆動回路6を介してアクチュエータ4に対して出力する。なお、制御部5は、例えば、制御処理、演算処理等を行うCPU(Central Processing Unit)5a、CPU5aによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)5b、処理データ等を記憶するRAM5c等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。CPU5a、ROM5b、及びRAM5cは、例えば、バス5dなどを介して相互に接続されている。
The
なお、制御部5は、角度センサ3から出力される膝関節角度に加えて、例えば、ユーザの脚部の足裏に設けられた圧力センサから出力される圧力情報や、ユーザの脚部に設けられた筋電センサから出力される筋電情報、などを用いて、アクチュエータ4を制御してもよい。
In addition to the knee joint angle output from the
ところで、従来の生体動作補助装置において、関節部が動かなくなった場合、その可動範囲を超えて動かないのか、あるいは、引掛りなどに起因して動かないのか、ユーザは分からないため、その可動範囲を明確に認識することが困難となっている。 By the way, in the conventional biological motion assisting device, when the joint portion does not move, the user does not know whether the joint portion does not move beyond the movable range or does not move due to a catch or the like. It has become difficult to recognize clearly.
そこで、本実施の形態1に係る生体動作補助装置1において、制御部5は、角度センサ3から出力された膝関節角度に基づいて、膝関節角度が可動範囲制限を示す第1所定角度以上になり、所定範囲を外れたと判断したとき、アクチュエータ4の駆動トルクを変動させるように制御し、膝関節部を振動させる。これにより、ユーザは、その振動で膝関節角度が所定範囲を外れたことを体感し、確実に認識することができる。
Therefore, in the biological
図2は、本実施の形態1に係る生体動作補助装置による制御方法を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing a control method by the biological motion assisting device according to the first embodiment.
例えば、(a)制御部5は、角度センサ3からの膝関節角度φが第1所定角度φα以上になったと判断したとき(ステップS101のYES)、下記(1)式のゲインα及び/又は定数βを変化させることで(ステップS102)、膝関節トルク指令値τα(φ)を急激に増加させる(ステップS103)(図3)。
τα(φ)=α・τ(φ)+β (φ≧φα) (1)式
なお、上記(1)式において、αはゲインであり、βは定数である。
For example, (a) the
τ α (φ) = α · τ (φ) + β (φ ≧ φ α ) (1) In the above equation (1), α is a gain and β is a constant.
上記のように、膝関節トルク指令値を急激に増加させることで駆動トルクが増加し、膝関節部は押し戻されるため(ステップS104)、膝関節角度は第1所定角度φα以内に戻される(図4)。 As described above, increases the driving torque by causing rapid increase knee joint torque command value, since the knee joint is pushed back (step S104), and the knee joint angle is returned within a first predetermined angle phi alpha ( FIG. 4).
(b)制御部5は、膝関節角度φが第1所定角度φα以内に戻ったと判断したとき(ステップS105のYES)、上記(1)式のゲインα及び/又は定数βを元の値に戻すことで(ステップS106)、膝関節トルク指令値を減少させる(ステップS107)。これにより、ユーザの膝関節部に対する駆動トルクは減少し、膝関節部を押し戻す力が弱くなる。このため、ユーザが膝関節部に力を加えることにより、再び、膝関節角度φが第1所定角度φα以上となる。
(B) the
上記(a)及び(b)を繰り返すことにより、第1所定角度φαを境界にして膝関節部が振動することとなる。これにより、ユーザは、その膝関節部の可動範囲制限を示す第1所定角度φαを体感でき、その可動範囲を明確に認識することができる。 By repeating the above (a) and (b), so that the knee joint by the first predetermined angle phi alpha to the boundary vibrates. As a result, the user can experience the first predetermined angle φ α indicating the movable range limitation of the knee joint, and can clearly recognize the movable range.
なお、上記実施の形態において、制御部5が、角度センサ3からの膝関節角度φが第1所定角度φα以上になったと判断したとき、アクチュエータ4の駆動トルクを変動させる制御の一例を説明したが、これに限られない。例えば、制御部5は、角度センサ3からの膝関節角度φが第1所定角度φα以上になったと判断したとき、PID制御のゲインを急激に増加させ、意図的に発散させ不安定化させることで、膝関節部を振動させてもよい。さらに、制御部5は、膝関節角度φが第1所定角度φα以上になったと判断したとき、任意の外乱を与えることで、意図的にPID制御を発散させ不安定化させることで、膝関節部を振動させてもよく、任意の制御方法を用いて振動させてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記(1)式における、ゲインα、定数β、及び第1所定角度φαは、入力装置7(変更手段の一具体例)などを介して、ユーザが任意に設定変更できる。これにより、ユーザは、ゲインα及び定数βを最適に設定することで、膝関節部の可動範囲制限をより明確に体感し認識できる。さらに、ユーザは、入力装置7を介して、第1所定角度φαを最適に設定することで、ユーザの膝関節部に応じた可動範囲制限を設定することができる。
Further, the gain α, the constant β, and the first predetermined angle φ α in the above equation (1) can be arbitrarily set and changed by the user via the input device 7 (one specific example of the changing unit). Thereby, the user can experience and recognize the limitation of the movable range of the knee joint more clearly by setting the gain α and the constant β optimally. Furthermore, the user, via the
なお、上記実施の形態1において、生体動作補助装置1を膝関節部に適用する場合について説明したが、股関節部、足首関節部、肘関節部、肩関節部、手首関節部などの生体の他の関節部に適用する場合も、上記膝関節部と同様に適用することができる。また、制御部5は、角度センサ3から出力された膝関節角度φが第1所定角度φα以上又は第3所定角度φβ以下になり、所定範囲を外れたと判断したとき、アクチュエータ4の駆動トルクを変動させるように制御し、膝関節部を振動させてもよい。
In the first embodiment, the case where the biological
以上、本実施の形態1に係る生体動作補助装置1において、制御部5は、角度センサ3から出力された膝関節角度に基づいて、膝関節角度が可動範囲制限を示す第1所定角度以上になり、所定範囲を外れたと判断したとき、アクチュエータ4の駆動トルクを変動させるように制御し、膝関節部を振動させる。これにより、ユーザは、その振動で膝関節角度が所定範囲を外れたことを体感し、その可動範囲を認識することができる。すなわち、ユーザは関節部の可動範囲を明確に認識できる。なお、上述の如く振動させることで、生体動作補助装置1を装着したユーザのみに、膝関節角度が所定範囲を外れたことを認識させることができるが、第3者にも認識させたい場合は、上記振動と同時に警告音の出力や、警告灯の点灯などを行っても良い。
As described above, in the biological
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る生体動作補助装置1において、リンク機構2は、上端側が大腿部101に固定された第1リンク21と、第1リンク21の下端側に上端側が回転可能に連結され、下端側が下腿部102に固定された第2リンク22と、第1リンク21の下端側に上端側が回転可能に連結された第3リンク23と、第3リンク23の下端側に上端側が回転可能に連結され、第2リンク22に下端側が回転可能に連結された第4リンク24と、を有する4節リンク機構として構成されている(図5)。
In the biological motion assist
図6(a)乃至(e)は、リンク機構2の動作状態の一例を示す図である。
例えば、膝関節部103の伸展状態(a)から膝関節部103を反時計方向へ徐々に屈曲させると、下腿部102の回転に合わせて、第2リンク22も反時計方向へ徐々に回転する((b)、(c)、(d)、(e))。そして、この第2リンク22の回転に連動して、第3及び第4リンク23、24の連結部が外側に徐徐に屈曲する。
6A to 6E are diagrams illustrating an example of the operating state of the
For example, when the knee
また、リンク機構2は、膝関節角度が第2所定角度になったとき、膝関節部103の動作をロック状態するセルフロック機構を含んでいる。リンク機構2がロック状態になると、図7に示すように、第3及び第4リンク23、24は、真直ぐの状態でセルフロックされる。
The
ここで、例えば、ユーザが椅子などに座った状態で、脚部の膝関節部103を伸ばし、膝関節角度が第2所定角度になり上述のようなリンク機構2のロック状態が生じるのを可能な限り回避したい。
Here, for example, in a state where the user is sitting on a chair or the like, the knee
そこで、本実施の形態2に係る生体動作補助装置1において、第1所定角度φαは、例えば、上述のリンク機構2のロック状態を防止すべく、第2所定角度近傍で第2所定角度より小さい値に設定されている(図8)。ここで、第1所定角度φαは、例えば、リンク機構2がロック状態となるときの膝関節角度120度より少し小さい値に設定されている。そして、制御部5は、角度センサ3から出力された膝関節角度φに基づいて、膝関節角度φが第1所定角度φα以上になったと判断したとき、アクチュエータ4の駆動トルクを変動させるように制御し、膝関節部103を振動させる。
Accordingly, the living body
これにより、ユーザは、脚部を伸ばした場合でも、リンク機構2がロック状態(第2所定角度)になる手前の第1所定角度φαを境界に振動が発生し、リンク機構2がロック状態になる可能性があることを体感し確実に認識できる。従って、ユーザは、リンク機構2がロック状態になる前に、そのロック状態になるのを確実に回避することができる。
As a result, even when the user extends the leg, vibration is generated at the first predetermined angle φ α before the
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る生体動作補助装置1は、ユーザの歩行訓練に適用されている。例えば、図9に示すように、ユーザが従来の生体動作補助装置を用いて歩行訓練などを行なう場合に、タイミングが上手く取れず、膝関節部が曲った状態のまま、脚部の足平部が着地することが頻繁に発生する。この場合、ユーザは、膝折れによってバランスを崩す虞がある。
The biological
そこで、本実施の形態3に係る生体動作補助装置1において、制御部5は、ユーザの歩行訓練中において、角度センサ3から出力された膝関節角度φに基づいて、膝関節角度φが第1所定角度φα以上になり、所定範囲を外れたと判断したとき、アクチュエータ4の駆動トルクを変動させるように制御する(図10)。ここで、第1所定角度φαは、例えば、一般的に膝折れが生じる膝関節角度20〜30度より少し小さい値に設定されている。
Therefore, in the biological
これにより、ユーザは歩行訓練中において、膝折れの状態を素早く検知し、バランスを崩すのを未然に防止できる。なお、制御部5は、ユーザが歩行訓練中であることを、例えば、モードスイッチなどからの出力信号などに基づいて、判断することができる。
Accordingly, the user can quickly detect the state of the knee break during walking training and prevent the balance from being lost. In addition, the
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。
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、上記制御部5が実行する処理を、CPU5aにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiments, the present invention has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the processing executed by the
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM)を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer readable media are magnetic recording media (eg flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg magneto-optical disks), CD-ROM, CD-R, CD-R / W. Semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM).
上記プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
1 生体動作補助装置
2 リンク機構
3 角度センサ
4 アクチュエータ
5 制御部
6 駆動回路
7 入力装置
21 第1リンク
22 第2リンク
23 第3リンク
24 第4リンク
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記リンク機構を駆動して前記生体の関節部の動作を補助する駆動手段と、
前記第1リンクと第2リンクとの回転角度を検出する角度検出手段と、
前記角度検出手段により検出された前記回転角度に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える生体動作補助装置であって、
前記制御手段は、前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度以上となったと判断したとき、前記回転角度を前記第1所定角度以内に戻すように前記駆動手段の駆動トルクを増加させる制御を行う、又は、前記駆動手段の駆動トルクを振動させる制御を行う、
ことを特徴とする生体動作補助装置。 A first link having an upper end fixed to a part of the living body, and a second link having an upper end rotatably connected to the lower end side of the first link and a lower end fixed to the other part of the living body. A link mechanism for rotatably supporting the joints of
Drive means for driving the link mechanism to assist the operation of the joint portion of the living body;
An angle detection means for detecting a rotation angle between the first link and the second link ;
A biological motion assisting device comprising: control means for controlling the drive means based on the rotation angle detected by the angle detection means;
When the control means determines that the rotation angle is equal to or greater than the first predetermined angle based on the rotation angle detected by the angle detection means, the control means returns the rotation angle to the first predetermined angle or less. performs control of increasing the driving torque of the driving means, or performs control for vibrating the driving torque of said driving means,
A biological motion assisting device.
前記制御手段は、
前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度以上となったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを増加させ、
前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度より小さくなったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを減少させる、
ことを特徴とする生体動作補助装置。 The biological movement assist device according to claim 1,
The control means includes
When it is determined that the rotation angle is equal to or greater than a first predetermined angle based on the rotation angle detected by the angle detection means, the drive torque of the drive means is increased,
When it is determined that the rotation angle is smaller than a first predetermined angle based on the rotation angle detected by the angle detection unit, the driving torque of the driving unit is decreased.
A biological motion assisting device.
前記第1所定角度を変更する変更手段を更に備える、ことを特徴とする生体動作補助装置。 The biological movement assist device according to claim 1 or 2 ,
A biological movement assisting device further comprising changing means for changing the first predetermined angle .
前記リンク機構は、前記第1リンクの下端側に上端側が回転可能に連結された第3リンクと、前記第3リンクの下端側に上端側が回転可能に連結され、前記第2リンクに下端側が回転可能に連結された第4リンクと、をさらに備え、前記関節部の回転角度が第2所定角度になったとき、前記第3リンクと第4リンクとがセルフロックされることによって該関節部の動作をロック状態にするセルフロック機構を含み、
前記第1所定角度は、前記第2所定角度よりも小さい値に設定されている、ことを特徴とする生体動作補助装置。 The biological movement assist device according to any one of claims 1 to 3 ,
The link mechanism has a third link whose upper end side is rotatably connected to the lower end side of the first link, an upper end side is rotatably connected to the lower end side of the third link, and the lower end side rotates to the second link A fourth link that can be connected, and when the rotation angle of the joint portion reaches a second predetermined angle , the third link and the fourth link are self-locked, thereby Includes a self-locking mechanism that locks the operation,
The biological motion assisting device, wherein the first predetermined angle is set to a value smaller than the second predetermined angle .
前記関節部は、人の膝関節部であり、
前記リンク機構は、上端側が大腿部に固定された第1リンクと、前記第1リンクの下端側に上端側が回転可能に連結され、下端側が下腿部に固定された第2リンクと、前記第1リンクの下端側に上端側が回転可能に連結された第3リンクと、前記第3リンクの下端側に上端側が回転可能に連結され、前記第2リンクに下端側が回転可能に連結された第4リンクと、を有する、ことを特徴とする生体動作補助装置。 The biological movement assist device according to claim 4 ,
The joint is a human knee joint;
The link mechanism includes a first link whose upper end is fixed to the thigh, a second link whose upper end is rotatably connected to the lower end of the first link, and whose lower end is fixed to the lower leg, A third link whose upper end is rotatably connected to the lower end of the first link, and an upper end which is rotatably connected to the lower end of the third link, and a lower end which is rotatably connected to the second link. A living body motion assisting device comprising four links.
前記制御手段は、ユーザの歩行訓練中において、前記角度検出手段により検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度以上となったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを変動させるように制御する、
ことを特徴とする生体動作補助装置。 The biological movement assist device according to any one of claims 1 to 5 ,
When the control unit determines that the rotation angle is equal to or greater than a first predetermined angle based on the rotation angle detected by the angle detection unit during a user's walking training, the control unit calculates a drive torque of the drive unit. Control to fluctuate,
A biological motion assisting device.
前記第1リンクと第2リンクとの回転角度を検出するステップと、
前記検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度以上となったと判断されたとき、前記回転角度を前記第1所定角度以内に戻すように前記駆動手段の駆動トルクを増加させる制御を行う、又は、前記駆動手段の駆動トルクを振動させる制御を行う、
ステップと、
を含む、ことを特徴とする生体動作補助装置の制御方法。 A first link having an upper end fixed to a part of the living body, and a second link having an upper end rotatably connected to the lower end side of the first link and a lower end fixed to the other part of the living body. A biological movement assisting device comprising: a link mechanism that rotatably supports the joint part; and a driving unit that drives the link mechanism and assists the movement of the joint part of the biological body,
Detecting a rotation angle between the first link and the second link ;
Based on the detected rotation angle, when it is determined that the rotation angle is equal to or greater than a first predetermined angle, the drive torque of the driving means is increased so as to return the rotation angle to within the first predetermined angle. Or control to vibrate the driving torque of the driving means ,
Steps,
A control method for a biological motion assisting device, comprising:
前記検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度以上となったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを増加させ、
前記検出された回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度より小さくなったと判断したとき、前記駆動手段の駆動トルクを減少させる、
ことを特徴とする生体動作補助装置の制御方法。 It is a control method of the living body operation auxiliary device according to claim 7 ,
Based on the detected rotation angle, when it is determined that the rotation angle is equal to or greater than a first predetermined angle , the driving torque of the driving means is increased,
When it is determined that the rotation angle is smaller than a first predetermined angle based on the detected rotation angle, the driving torque of the driving means is decreased.
A control method for a biological movement assist device.
前記第1リンクと第2リンクとの回転角度に基づいて、前記回転角度が第1所定角度以上となったと判断したとき、前記回転角度を前記第1所定角度以内に戻すように前記駆動手段の駆動トルクを増加させる制御を行う、又は、前記駆動手段の駆動トルクを振動させる制御を行う、処理を、
コンピュータに実行させる、ことを特徴とする生体動作補助装置の制御プログラム。 A first link having an upper end fixed to a part of the living body, and a second link having an upper end rotatably connected to the lower end side of the first link and a lower end fixed to the other part of the living body. A control program for a biological motion assisting device comprising: a link mechanism that rotatably supports the joint portion; and a drive unit that drives the link mechanism to assist the operation of the joint portion of the biological body,
Based on the rotation angle between the first link and the second link, when it is determined that the rotation angle is equal to or greater than a first predetermined angle, the drive means is configured to return the rotation angle to be within the first predetermined angle. A process of increasing the driving torque of the driving means, or performing a control of vibrating the driving torque of the driving means ,
A control program for a biological operation assisting device, which is executed by a computer.
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