专利名称：行走辅助装置的控制装置以及控制程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辅助使用者(人)行走的行走辅助装置以及控制程序。
背景技术：
在现有技术中，作为这种行走辅助装置，已知有例如日本特开平5-329186号公报(以下称专利文件1)中所示的装置。记载于该专利文件1中的行走辅助装置(行走援助装置)中，在使用者各腿的大腿部、小腿部和脚部上装置有支承构件。并且，在该行走辅助装置中，通过利用驱动器驱动关节，将目标推进力从行走辅助装置加于使用者，其中，所述关节连结上述这些支承构件。
通过由所述专利文件1记载的行走辅助装置对使用者的移动方向产生目标推进力，能够减轻使用者自己所需产生的推进力。然而，参照专利文件1的图15可知使用者的体重是由使用者自身来支承的。因此，使用者负担减轻并不充分。而且，专利文件1中的装置中不具有将目标推进力适当地分配给行走辅助装置各腿的技术。所以，恐怕会有将并不与使用者各腿的动作相称的力作用于使用者各腿的可能性。进一步而言，专利文件1的装置中，在使用者各腿的大腿部、小腿部和脚部分别装置有行走辅助装置的支承构件，并由支承构件将力作用于各腿的大腿部、小腿部和脚部。因此，该装置容易带给使用者以不适感。
发明内容
本发明是在借鉴了相关背景而完成的，其目的在于提供一种以下的行走辅助装置以及控制程序，该行走辅助装置以及控制程序为能够减少安装于使用者各腿上的安装部位，同时减轻使用者自身应由腿部来支承于地面上的力，并且，可以由对应了使用者各腿的腿支架适当地分担用于减轻上述力的辅助力。
为达到上述目的，本发明申请的第一发明为这样一种行走辅助装置的控制装置，其具备落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被装置在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成，该行走辅助装置的控制装置的特征在于，具备 踩踏力测量机构，其根据设于所述各脚部安装部的第一力传感器的输出显示的力检测值来测量所述使用者各腿的踩踏力； 目标辅助比设定机构，其设定目标辅助比，所述目标辅助比是在作为所述使用者的各腿踩踏力的总和的全部踩踏力中、应由行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比例的目标值； 目标抬起承担量决定机构，其通过将该目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构所测量的使用者各腿的踩踏力来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量； 驱动器控制机构，其控制所述左侧用驱动器，以使从所述左侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为由所述目标抬起承担量决定机构所决定的左侧腿支架的目标抬起承担量，同时，其控制所述右侧用驱动器，以使从所述右侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为由所述目标抬起承担量决定机构所决定的右侧腿支架的目标抬起承担量。
根据所述第一发明，在行走辅助装置中，仅其脚部安装部装置在使用者各腿脚部上。另外，使用者只需将其体重的一部分落座于所述落座部上即可。
并且，在第一发明中，通过将由所述目标辅助比设定机构所设定的目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构测量的所述使用者各腿的踩踏力来决定自所述落座部应作用于所述使用者向上的抬起力中的、左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量。即，通过将目标辅助比乘以所述测量的使用者左腿踩踏力来决定左侧腿支架的目标抬起承担量，通过将目标辅助比乘以所述测量的使用者右腿踩踏力来决定右侧腿支架的目标抬起承担量。另外，左侧腿支架的目标抬起承担量与右侧腿支架的目标抬起承担量的总和与自落座部作用于使用者的全部的抬起力的目标值相当，该总和与使用者的全部踩踏力上乘上所述目标辅助比后的力几乎相等。
在该情况下，用所述踩踏力测量机构测量的使用者右腿踩踏力和左腿踩踏力反映了使用者如何通过各腿将自身体重支承在地面上的意思。例如，左腿的踩踏力相对右腿的踩踏力较大时，使用者主要通过右腿来支承自身的重量。因此，在第一发明中，通过将所述目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构测量的使用者各腿踩踏力，决定各腿支架的目标抬起承担量。由此，能够以符合使用者所希望的各腿动作状态的方式来将自落座部作用于使用者上的全部抬起力的目标值(各腿支架的目标抬起承担量的总和)分配至各腿支架。
而且，在第一发明中，控制所述左侧用驱动器，使从左侧腿支架实际加至所述落座部的抬起力成为如上所述那样而决定的左侧腿支架的目标抬起承担量，同时，控制所述右侧用驱动器，使从所述右侧腿支架实际加至所述落座部的抬起力成为如上所述那样而决定的右侧腿支架的目标抬起承担量。由此，能够以符合使用者所希望的各腿的动作状态的方式由左右腿支架来分担抬起力，同时，能够从落座部将下述抬起力作用于使用者，所述抬起力相当于在所述使用者的全部踩踏力上乘以所述目标辅助比的力。其结果，可以有效地减轻使用者各腿的负担。
所以，根据第一发明，在减少使用者各腿上的安装部位的同时，减轻了使用者由其腿支承于地面的力，与此同时，能够用对应于使用者各腿的腿支架适当地分担用于减轻所述力的辅助力(抬起力)。
另外，本发明申请的第二发明为这样一种行走辅助装置的控制装置，其具备落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被装置在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成，该行走辅助装置的控制装置的特征在于，具备 踩踏力测量机构，其根据设于所述各脚部安装部的第一力传感器的输出显示的力检测值来测量所述使用者各腿的踩踏力； 第二力传感器，其装于所述各腿支架的小腿架的下端部与第三关节之间、或各腿支架的第三关节与脚部安装部之间； 控制对象力测量机构，其根据所述第二力传感器的输出显示的力检测值，将实际从所述地板传递至各腿支架的小腿架上的力作为控制对象力进行测量； 目标辅助比设定机构，其设定目标辅助比，所述目标辅助比是在作为所述使用者的各腿踩踏力的总和的全部踩踏力中、应由所述行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比例的目标值； 目标抬起承担量决定机构，其通过将该目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构所测量的使用者各腿的踩踏力来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量； 分配机构，其根据由所述踩踏力测量机构测量的所述使用者的左腿的踩踏力与右腿的踩踏力的比率将支承力分配到所述各腿支架上，由此将所述支承力中的左侧腿支架的承担量和右侧腿支架的承担量分别决定为各腿支架的目标装置支承力承担量，所述支承力是指为了将从该行走辅助装置的整体重量中减去所述行走辅助装置中的各第二力传感器的下侧部分的总重量的差额重量支承于地板所需的支承力、或者是为了将该行走辅助装置的整体重量支承于地板所需的支承力； 控制对象力目标值决定机构，其将所述左侧腿支架的目标抬起承担量与所述左侧腿支架的目标装置支承力承担量的总和决定为左侧腿支架的所述控制对象力的目标值，同时，将所述右侧腿支架的目标抬起承担量与所述右侧腿支架的目标装置支承力承担量的总和决定为右侧腿支架的所述控制对象力的目标值； 驱动器控制机构，其根据左侧腿支架的所述控制对象力和左侧腿支架的所述控制对象力的目标值来控制所述左侧用驱动器，以使该左侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0，同时，其根据右侧腿支架的所述控制对象力和右侧腿支架的所述控制对象力的目标值来控制所述右侧用驱动器，以使该右侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0。
根据所述第二发明，与第一发明相同，在行走辅助装置中，仅其脚部安装部装置在使用者各腿脚部。另外，使用者只需将其体重的一部分落座于所述落座部上即可。
并且，在第二发明中，与第一发明相同，通过将由所述目标辅助比设定机构所设定的目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构测量的所述使用者各腿的踩踏力来决定自所述落座部应作用于所述使用者向上的抬起力中的、左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量。
另一方面，在第二发明中，进一步通过按照所述踩踏力测量机构测得的所述使用者左腿踩踏力与右腿踩踏力的比率将下述支承力分配到所述各腿支架，将所述支承力的目标值中的左侧腿支架的承担量和右侧腿支架的承担量分别决定为各腿支架的目标装置支承力承担量，所述支承力是指用于将该行走辅助装置的整体重量减去了所述行走辅助装置中各第二力传感器以下部分总重量的重量(以下，在本栏中称该重量为重量X)支承于地面所需的支承力、或是用于将该行走辅助装置的整体重量支承于地面所需的支承力。即，能够按照体现了使用者所希望的各腿动作的右腿踩踏力与左侧踩踏力的比率，将所述所需支承力(该力是指与行走辅助装置的重量X或是整体重量相当的重力相均衡的力)分配给各腿支架，决定右腿支架的目标装置支承力承担量，所述所需支承力是指用于将所述行走辅助装置的重量X或是整体重量支承于地面上所需的支承力。更具体而言，例如只需使所述右侧腿支架的目标装置支承力承担量相对所述支承力的目标值的比值可与右侧踩踏力相对于使用者右腿踩踏力和左腿踩踏力总和的比值相同的方式来决定右侧腿支架的目标装置支承力承担量。同样，只需使所述左侧腿支架的目标装置支承力承担量相对所述支承力的目标值的比值可与左侧踩踏力相对于使用者右腿踩踏力和左腿踩踏力总和的比值相同的方式来决定左侧腿支架的目标装置支承力承担量。补充说明以下内容行走辅助装置的重量X与整体重量通常几乎为相等。
并且，在第二发明中，将由所述目标抬起承担量决定机构决定的左侧腿支架的目标抬起承担量与由所述分配机构决定的左侧腿支架的目标装置支承力承担量的总和决定为左侧腿支架的所述控制对象力的目标值。同时，将由所述目标抬起承担量决定机构决定的右侧腿支架的目标抬起承担量与由所述分配机构决定的右侧腿支架的目标装置支承力承担量的总和决定为右侧腿支架的所述控制对象力的目标值。
由此，可以以符合体现了使用者所希望的各腿动作的右腿踩踏力与左侧踩踏力的比率的方式来决定各腿支架的控制对象力的目标值。此时，各腿支架的控制对象力的目标值即为该腿支架的目标抬起承担量与目标装置支承力承担量的和。所以，该控制对象力的目标值的两腿支架上的总和相当于自落座部应作用于使用者的抬起力与用于支承行走辅助装置的所述重量X或是整体重量的支承力的总和。
而且，在第二发明中，根据由所述控制对象力测量机构所测量的左侧腿支架的控制对象力与由所述控制对象力目标值决定机构所决定的左侧腿支架的控制对象力的目标值，以使左侧腿支架的控制对象力与目标值间的差接近于0的方式来控制所述左侧用驱动器。同时，由所述控制对象力测量机构所测量的右侧腿支架的控制对象力与由所述控制对象力目标值决定机构所决定的右侧腿支架的控制对象力的目标值，以使右侧腿支架的控制对象力与目标值间的差接近于0的方式来控制所述右侧用驱动器。
由此，能够将各腿支架的实际的控制对象力(该控制对象力相当于相对下述总支承力的各腿支架的实际的承担量，而该总支承力是用于支承使用者实际加于落座部的负荷(与从落座部实际作用于使用者向上的抬起力相均衡的力)和行走辅助装置的所述重量X或是整体重量的力)可靠地控制为目标值。而且此时，能够将从落座部作用于使用者实际的抬起力控制为下述抬起力，该抬起力相当于在使用者的全部踩踏力上乘以所述目标辅助比后的力。
由此，在第二发明中，能够在考虑了行走辅助装置的重量的同时，通过左右腿支架以符合使用者所希望的各腿的动作状态的方式一边分担下述抬起力，一边能将该抬起力适当地从落座部作用于使用者，所述抬起力相当于使用者的全部踩踏力乘以目标辅助比后的力。其结果，能够更有效地减轻使用者各腿的负担。
所以，根据第二发明，在减少使用者各腿上的安装部位的同时，减轻了使用者自身由腿本应支承于地面的力，与此同时，能够用对应了使用者各腿的腿支架适当地分担该用于减轻所述力的辅助力(抬起力)。
在所述的第一发明和第二发明中，所述各腿支架的脚部安装部具备将安装在该脚部安装部的所述使用者的脚部从其脚尖侧插入的环状构件，并且经该环状构件与该腿支架的第三关节连结。(第三发明)。
根据该第三发明，使用者作用于落座部的负荷和行走辅助装置的整体重量的大部分重量不会作用至使用者身上，能够借助于所述环状构件(更正确而言，借助于安装在站立腿上的脚部安装部的环状构件)而作用于地面。因此，使用者几乎不用感受到行走辅助装置的重量，就能进行各腿部的动作。
此外，在所述第一至第三发明中，所述各脚部安装部的第一力传感器由一个以上的力传感器构成，该力传感器设于各脚部安装部上，以使在所述使用者的各腿为站立腿时，该力传感器介于该站立腿的脚部的底面中的该脚部的中趾节关节的部位和脚踵的部位中的至少其中一处和地板之间，并且，所述踩踏力测量机构是如下机构其将构成各脚部安装部的第一力传感器的各力传感器的输出显示的力检测值的总和作为该第一力传感器的力检测值，根据该总和的力检测值来测量安装有该脚部安装部的所述使用者的腿的踩踏力。(第四发明)。
据此，能够准确测量各腿的踩踏力。特别是在使用者脚底的、该脚部中趾节关节部位和脚踵部位两处具备力传感器时(更一般而言，具备包括了该两处力传感器的多个力传感器时)，不会受使用者各脚部相对于地面的姿势的影响便能准确测量各腿的踩踏力。
另外，第四发明可以仅在中趾节关节部位和脚踵部位的其中任意一方安装力传感器。此时，第一力传感器仅由一个力传感器构成，构成该第一力传感器的各力传感器的力的测量值总和即为该单个力传感器输出显示的力的测量值。而且，在第四发明中，在如所述第二发明那样在各脚部安装部安装环状构件时，构成第一力传感器的各力传感器可以配置在环状构件的底部与脚底之间、或是配置在比环状构件底部要向前侧或向后侧的脚底部位。
此外，在所述第三发明中，在所述各脚部安装部的环状构件的内侧，以与该环状构件非接触的状态配置支承所述使用者的脚部的脚部支承构件，并且，该脚部支承构件经所述第一力传感器吊设在该环状构件上。(第五发明)。
同时，“经第一力传感器将该脚部支承构件吊设于该环状构件上”意思是指经第一力传感器将脚部支承构件吊设于环状构件，使得不会有来自下方的支承力作用于脚部支承构件。
根据第五发明，与使用者各腿为站立腿时的踩踏力大小相同的力(拉力)能够作用于所述环状构件与脚部支承构件间的所述第一力传感器。因此，根据该第一力传感器输出显示的力检测值，能够准确测量使用者站立腿的踩踏力。
另外，脚部支承构件优选具有与使用者的脚底面几乎全部相接触的板状部分(脚底部)。此时，例如可以将拱形构件的两端与脚底部的两侧部分进行连结，能够将使用者脚部从脚尖部分插入至该拱形构件内，与此同时，经第一力传感器将该拱形构件的外表面与所述环状构件的内表面连结。此外，在第五发明中，第一力传感器可以由单个力传感器构成，也可以由多个的力传感器构成。
并且，在第一至第五发明中，所述踩踏力测量机构在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第一阀值以下时，将安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值定为0。(第六发明)。
由此，当第一力传感器的力检测值较为微小时，即，使用者不希望将抬起力或重量作用于具有该第一力传感器的脚部安装部一侧的腿上时，能够防止将抬起力或重量作用于具有该脚部安装部的腿支架上，并且同时，能够排除第一力传感器的力检测值中所含的微小干扰值的影响。
而且，在第一至第六发明中，所述踩踏力测量机构在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第二阀值以上时，得到预先设定的规定的上限值作为安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值(第七发明)。
即，从所述第一力传感器的力检测值所掌握的使用者各腿的踩踏力一般不会平滑地进行变化。并且，当两腿踩踏力的比值产生频繁地变动时，各腿支架的目标承担量也对应于该变动而频繁地进行变动，因此，行走辅助装置容易失去稳定性。所以，如同第七发明，对脚部踩踏力的测量值进行了限制。由此，特别是在使用者两腿为站立腿时(所谓两腿支承期)，能够防止两腿踩踏力的比值的频繁变动。进而可以提高行走辅助装置的稳定性。另外，第七发明中的第二阀值比所述第六发明中的第一阀值要大。同时，在同时利用第六发明和第七发明的情况下，第一力传感器的力检测值为处于第一阀值与第二阀值之间的数值时，可以使踩踏力检测值对应于第一力传感器的测量值从0至所述上限值呈Linear(线性)变化。
此外，在所述第二发明中优选为具有指示是否进行所述抬起力的控制的切换开关，所述目标抬起承担量决定机构，在所述切换开关的操作状态处于指示进行所述抬起力的控制的操作状态时，通过将所述目标辅助比乘以使用者的各腿的踩踏力，来决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量，在所述切换开关的操作状态处于指示不进行所述抬起力的控制的操作状态时，使用由所述控制对象力测量机构测量的各腿支架的控制对象力和由所述踩踏力测量机构测量的使用者的各腿的踩踏力来求出实际辅助比，该实际辅助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走辅助装置实际辅助的力相对于该全部踩踏力的比，并且，使用该求得的实际辅助比代替所述目标辅助比来决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量。(第八发明)。
在上述第八发明中，当所述切换开关的操作状态处于不进行所述抬起力的控制的指示操作状态时，根据所述踩踏力测量机构测量的使用者各腿的踩踏力和所述控制对象力测量机构测量的各腿支架的控制对象力来求出实际辅助比，该实际辅助比即作为所述使用者的全部踩踏力中由所述行走辅助装置实际在辅助的力相对于该全部踩踏力的比值，随后，代替所述目标辅助比而使用上述求得的实际辅助比，所述目标抬起承担量决定机构决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量。即，通过将所述实际辅助比乘以所述测量的使用者各腿的踩踏力，决定机构决定各腿支架的目标抬起承担量。因此，实际辅助比与目标辅助比一直处于一致。所以，在该状态下，使用者作用于落座部的负荷与从落座部作用于使用者的抬起力一直都是保持均衡状态，且在该状态下，落座部在上下方向上的位置能够被保持。因此，使用者落座于落座部变的容易。另外，为求出实际辅助比，具体可以通过以下的方式通过从所述被测量的各腿支架控制对象力的两腿支架的总和减去用于支承行走辅助装置的所述重量X或整体重量的所需支承力(与相当于该重量X或是整体重量的重力相均衡的支承力)，求出从落座部作用于使用者的实际的抬起力，随后，求出该实际抬起力中的所述被测量的使用者各腿踩踏力相对于两腿的总和(全部踩踏力)的比值，将其作为所述实际辅助比。
并且，在该状态下，当所述切换开关的操作状态处于进行所述抬起力的控制的指示操作状态时，由于对应了所述设定后的目标辅助比的抬起力(与使用者全部踩踏力乘以目标辅助比后的力相当的抬起力)会从落座部作用于使用者，能够平滑地向将所希望的抬起力作用于使用者身上的模式进行过渡。另外，在该第八发明中，也可以将所述第三至第七发明的技术构成进行组合。
接着，本发明中的第九发明、第十发明为行走辅助装置的控制程序，其中，第九发明为一种行走辅助装置的控制程序，其用于控制行走辅助装置，所述行走辅助装置具备落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被装置在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；第一力传感器，其为了测量所述使用者的各腿的踩踏力而设于所述各脚部安装部，所述行走辅助装置的控制程序的特征在于，使用于控制行走辅助装置的计算机执行以下处理 读取所述第一力传感器的输出，根据该输出所显示的力检测值来测量所述使用者实际从其各腿的脚部作用于地板侧的踩踏力的处理； 将作为所述使用者的各腿的踩踏力的总和的全部踩踏力中的应由行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比的目标值作为目标辅助比的设定值读取，将该目标辅助比的设定值乘以所述已测量的使用者的各腿的踩踏力，由此来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量的处理； 生成以从所述左侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为所述已决定的左侧腿支架的目标抬起承担量的方式控制所述左侧用驱动器的控制输出，同时，生成以从所述右侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为所述已决定的右侧腿支架的目标抬起承担量的方式控制所述右侧用驱动器的控制输出的处理。
根据该第九发明的控制程序，与所述第一发明相同，由计算机来对各驱动器进行控制。因此，能够以符合使用者所希望的各腿动作状态的方式，由左右腿支架对抬起力进行分担的同时，将下述抬起力从落座部作用于使用者，所述抬起力相当于所述使用者的全部踩踏力乘以所述目标辅助比后所成的力。其结果，能够有效地减轻使用者各腿的负担。
因而，通过第九发明，与第一发明相同，能够在减少使用者各腿上的安装部位的同时，减轻使用者自身靠其腿应支承于地面的力，并且同时，能够通过对应于使用者各腿的腿支架来适当地分担用于减轻所述力的辅助力(抬起力)。
此外，第十发明为一种行走辅助装置的控制程序，其用于控制行走辅助装置，所述行走辅助装置具备落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被装置在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；第一力传感器，其为了测量所述使用者的各腿的踩踏力而设于所述各脚部安装部；第二力传感器，其设于所述各腿支架的小腿架的下端部与第三关节之间、或者各腿支架第三关节与脚部安装部之间，所述行走辅助装置的控制程序的特征在于，使用于控制行走辅助装置的计算机执行以下处理 读取所述第一力传感器的输出，根据该输出所显示的力检测值来测量所述使用者实际从其各腿的脚部作用于地板侧的踩踏力的处理； 读取所述第二力传感器的输出，根据该输出所显示的力检测值将从所述地板实际传递给各腿支架的小腿架的力作为控制对象力而测量的处理； 将作为所述使用者的各腿的踩踏力的总和的全部踩踏力中的应由行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比的目标值作为目标辅助比的设定值读取，将该目标辅助比的设定值乘以所述已测量的使用者的各腿的踩踏力，由此来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量的处理； 根据由所述已测量的使用者的左腿的踩踏力与右腿的踩踏力的比率将支承力分配到所述各腿支架上，由此将所述支承力中的左侧腿支架的承担量和右侧腿支架的承担量分别决定为各腿支架的目标装置支承力承担量的处理，其中，所述支承力是指为了将从该行走辅助装置的整体重量中减去所述行走辅助装置中的各第二力传感器的下侧部分的总重量的差额重量支承于地板所需的支承力、或者是为了将该行走辅助装置的整体重量支承于地板所需的支承力； 将所述已测定的左侧腿支架的目标抬起承担量与目标装置支承力承担量的总和决定为左侧腿支架的所述控制对象力的目标值，同时，将所述已测定的右侧腿支架的目标抬起承担量与目标装置支承力承担量的总和决定为右侧腿支架的所述控制对象力的目标值的处理； 根据所述已测量的左侧腿支架的控制对象力和所述已测定的左侧腿支架的控制对象力的目标值，生成以该左侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0的方式控制所述左侧用驱动器的控制输出，同时，根据所述已测量的右侧腿支架的控制对象力和所述已测定的右侧腿支架的控制对象力的目标值，生成以该右侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0的方式控制所述右侧用驱动器的控制输出的处理。
通过该第十发明，与所述第二发明相同，由计算机来对各驱动器进行控制。因此，能够在考虑了行走辅助装置的重量的同时，以符合使用者所希望的各腿动作状态的方式，通过左右腿支架来分担抬起力，该抬起力相当于使用者全部踩踏力乘以目标辅助比后的力，并且同时，能够适当地将该抬起力从落座部作用于使用者。其结果，更有效地减轻了使用者各腿的负担。
所以，根据第十发明，与第二发明相同，在减少使用者各腿上的安装部位的同时，减轻了使用者自身本应由其腿支承于地面的力，并且同时，能够用对应于使用者各腿的腿支架适当地分担用于减轻所述力的辅助力(抬起力)。
此外，在第九发明、第十发明中，如所述第三发明，所述行走辅助装置宜为具有环状构件的装置。此时，如第五发明那样，可以具备所述脚部支承构件，经第一力传感器将该脚部支承构件吊设于环状构件上。在该情况下，第一力传感器可以由单个的力传感器构成，也可以由多个的力传感器构成。
在第九发明、第十发明中，所述各脚部安装部的第一力传感器由一个以上的力传感器构成，该力传感器设于各脚部安装部上，以使在所述使用者的各腿为站立腿时，该力传感器介于该站立腿的脚部的底面中的该脚部的中趾节关节的部位和脚踵的部位中的至少其中一处和地板之间，并且，测量所述踩踏力的处理是将构成各脚部安装部的第一力传感器的各力传感器的输出显示的力检测值的总和作为该第一力传感器的力检测值，根据该总和的力检测值来测量安装有该脚部安装部的所述使用者的腿的踩踏力的处理。(第十一发明)。
根据该第十一发明，与第四发明相同，能够准确测量各腿的踩踏力。特别是在使用者脚底的、该脚部中趾节关节部位和脚踵部位两处具备力传感器时(更一般而言，具备包括了该两处力传感器的多个力传感器时)，不会受使用者各脚部相对于地面的姿势的影响便能准确测量各腿的踩踏力。
此外，在第九至第十一发明中，测量所述踩踏力的处理优选为在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第一阀值以下时，将装置在该脚部安装部上的脚部的踩踏力定为0(第十二发明)。
根据第十二发明，与所述第六发明相同，当第一力传感器的力检测值较为微小时，可以防止将抬起力或重量作用于腿支架上的同时，能够排除第一力传感器的力检测值中所含有的微小干扰值的影响。
再者，在第九至第十二发明中，测量所述踩踏力的处理优选为在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第二阀值以上时，将预先设定好的规定上限值作为装置在该脚部安装部上的脚部的踩踏力检测值(第十三发明)。
据此，与所述第七发明一样，特别是在使用者两腿为站立腿时(所谓两腿支承期)，能够防止两腿踩踏力的比值的频繁变动。进而可以提高行走辅助装置的稳定性。另外，第十三发明中的第二阀值比所述第十二发明中的第一阀值要大。此外，在同时利用第十二发明和第十三发明的情况下，第一力传感器的力检测值为处于第一阀值与第二阀值之间的数值时，可以使踩踏力检测值对应于第一力传感器的测量值从0至所述上限值呈Linear(线性)变化。
而且，在所述第十发明中，在所述行走辅助装置上设有指示是否进行所述抬起力的控制的切换开关，决定所述各腿支架的目标抬起承担量的处理是如下的处理在所述切换开关的操作状态处于指示进行所述抬起力的控制的操作状态时，通过将所述目标辅助比的设定值乘以所述已测量的使用者的各腿的踩踏力，来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量，在所述切换开关的操作状态处于指示不进行所述抬起力的控制的操作状态时，使用所述已测量的各腿支架的控制对象力和所述已测量的使用者的各腿的踩踏力来求出实际辅助比，该实际辅助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走辅助装置实际辅助的力相对于该全部踩踏力的比，并且，使用该求得的实际辅助比代替所述目标辅助比来决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量(第十四发明)。
由此，与所述第八发明相同，当所述切换开关的操作状态处于不进行所述抬起力的控制的指示操作状态时，由于使用者作用于落座部的负荷与从落座部作用于使用者的抬起力一直都是保持均衡状态而能处于平衡，因此，使用者落座于落座部变得容易。并且，在该状态下，当切换开关的操作状态处于进行所述抬起力的控制的指示操作状态时，由于对应了所述设定后的目标辅助比的抬起力会从落座部作用至使用者，能够平滑地向将所希望的抬起力作用于使用者身上的模式进行过渡。另外，在该第十四发明中，也可以将所述第十一至第十三发明的技术构成进行组合。
补充说明以下内容在以上所说明的第一至第十四发明中，所述落座部可以是例如使用者可挎座(使落座部位于使用者的两腿根部间而落坐于该落座部上)在该落座部上的构件(例如是鞍状的构件)。在该情况下，各腿支架的第一关节优选为设置在落座部的下方。而且，各腿支架的第一关节优选为例如如下关节该关节能够使各腿支架进行内摆、外摆动作和前后方向的摆动动作，且至少具有可绕2轴转动的自由度的关节。此外，各腿支架的第二关节例如可以是具有绕左右方向1轴转动的自由度的关节，也可以是直动型关节。另外，各腿支架的第三关节优选为具有绕3轴转动自由度的关节。
图1是表示适用于本发明第一实施方式的行走辅助装置的侧视图(从矢状面看时的图)。
图2是表示图1中沿II线的前视图。
图3是表示图1中的III-III线的剖视图。
图4是概略性地表示图1中行走辅助装置的控制装置的构成(硬件构成)的框图。
图5是表示图4中设置于控制装置的运算处理装置51的功能构成的框图。
图6是表示踩踏力测量处理机构60R、60L的处理流程的框图。
图7是表示图6中S104处理中所使用的表的图表。
图8是表示膝角度测量处理机构61R、61L的处理以及支承力测量处理机构62R、62L的处理流程的框图。
图9是表示用于说明图8中的S201和S203的处理的附图。
图10是表示左右目标承担决定机构63的处理流程的框图。
图11是表示反馈操作量决定机构64R、64L的处理流程的框图。
图12是表示前馈操作量决定机构65R、65L的处理流程的框图。
图13是表示用于说明图12中的S502的处理的附图。
图14是表示本发明第二实施方式中的脚部安装部构成的附图。
具体实施例方式 以下，参考附图对本发明的第一实施方式进行说明。
首先，参考图1至图3对本实施方式中的行走辅助装置的结构进行说明。图1是该行走辅助装置1的侧视图，图2是图1中沿II线的前视图，图3是图1中III-III线的剖视图。此外，图1至图3中的行走辅助装置1表示了将其装置在使用者A(用假想线表示)上而使其动作的状态。在该情况下，图示的使用者A几乎以直立的姿势处于站立状态。但在图2中，为便于理解行走辅助装置1的结构，使用者A采用了两腿左右分开的姿势。
参照图1及图2，行走辅助装置1是支承使用者A一部分重量(减轻使用者自身的腿(站立腿)所支承的重量，使其比自身的体重要轻)的体重减负辅助装置。该行走辅助装置1具备有使用者A落座的落座部2、连结在该落座部2的左右一对腿支架3L、3R。腿支架3L、3R为相同结构。此外，在图1中，腿支架3L、3R以相同的姿势排列于使用者A的左右方向(与图1的纸面相垂直的方向)上，该状态在图上呈重叠(左侧腿支架3L处于图的前方位置)。
这里，在本说明书的实施方式的说明中，使用符号“R”表示与使用者A的右腿或行走辅助装置1的右侧腿支架3R有关的意思，使用符号“L”表示与使用者A的左腿或行走辅助装置1的左侧的腿支架3L有关的意思。但是，在无需对左右进行区分时，通常省略符号R、L。
落座部2为鞍状构件，使用者A能够挎于(配置落座部2使其位于使用者A两腿的根部之间)落座部2并落座于该落座部2上(座位表面)。经落座，使用者A的一部分体重从上方加于落座部2上。
此外，如图1所示，落座部2的前端部2f和后端部2r朝上方突起，由此，使用者A相对于落座部2的落座位置(前后方向上的位置)可被限制在落座部2的前端部2f与后端部2r之间。同时，落座部2的前端部2f如图2所述形成为二股状。
各腿支架3分别具有大腿架11、小腿架13和脚部安装部15；其中，大腿架11经第一关节10连结于落座部2的下部，小腿架13经第二关节12连结于该大腿架11上，脚部安装部15经第三关节14连结于该小腿架13上。
各腿支架3的第一关节10相当于使用者A的髋关节，其为使该腿支架3绕左右轴进行的摆动动作(腿支架3前后方向上的摆出动作)和绕前后轴进行的摆动动作(内摆、外摆动作)成为可能的关节。第一关节10配置于落座部2的下侧。并且，该第一关节10包括一对销轴20f、20r、转动自如地被轴支承在该销轴20f、20r上的托架21f、21r、固定于托架21f、21r下端的圆弧状导向轨道22和沿该导向轨道22移动自如地被支承在该导向轨道22上的板件23，其中所述一对销轴20f、20r被配置在落座部2的下面部靠前侧部位和后端部位处，且被配置在与图1中的虚线所示前后方向上的轴心C同轴上。并且，从该板件23向斜前方及斜下方延设有所述大腿架11。该大腿架11为大致呈连杆状的构件并与板件23形成一体。
各销轴20f、20r经轴承24f、24r固定于该落座部2上，其中，所述轴承24f、24r各自的两端部(前后端部)固定于落座部2下面。并且，托架21f的上端部嵌合于销轴20f中间部的外周并由该销轴20f轴支承，由此托架21f绕该销轴20f的轴心C转动自如。同样，托架21r的上端部嵌合于销轴20r中间部的外周并由该销轴20r轴支承，由此托架21r绕该销轴20r的轴心C转动自如。因而，各第一关节10的导向轨道22与托架21f、21r一同以销轴20f、20r的轴心C为转动轴心可进行摆动。另外，在本实施方式中，腿支架3R、3L各自的第一关节10R、10L的转动轴心同为转动轴心C，在腿支架3R的第一关节10R及腿支架3L的第一关节10L处共用销轴20f、20r。即，右侧第一关节10R的托架21fR以及左侧第一关节10L的托架21fL中任意一托架都被轴支承于同一销轴20f处。此外，右侧第一关节10R的托架21rR以及左侧第一关节10L的托架21rL中任意一托架都被轴支承于同一销轴20r处。
各腿支架3的第一关节10的板件23以与包括导向轨道22圆弧的面平行的姿势靠近该导向轨道进行配置。如图1所示，具有多个(例如4个)转动自如的滚轮25的支座26固定于该板件23上。并且，该支座26的滚轮25以上下面相同个数的方式转动自如地卡和于导向轨道22的上表面(内周面)及下表面(外周面)。由此，板件23沿导向轨道22移动自如。在该情况下，导向轨道22与落座部2的位置关系以及导向轨道22圆弧半径以下述方式进行设定，所述方式为如图1所示，在矢面上看行走辅助装置1时，导向轨道22的圆弧中心点P存在于落座部2的上侧且在落座部2与使用者A的接触面前后方向上的宽度内。
根据以上说明的第一关节10的构成，与板件23成一体的大腿架11绕使用者A前后方向的转动轴心C摆动自如。并且，各腿支架3通过该摆动动作可以进行内摆和外摆动作。另外，与板件23成一体的大腿架11绕通过了所述中心点P的左右方向的轴(更正确地说是绕垂直于包含导向轨道22圆弧的面并通过中心点P的轴)摆动自如。通过该摆动动作，各腿支架3的前后摆出动作成为可能。另外，在本实施方式中，第一关节10为可绕前后方向以及左右方向2轴进行转动动作的关节。但是，除了绕前后方向以及左右方向的2轴进行转动动作之外，还可以以能绕上下方向的轴进行转动动作(各腿支架3的内摆和外摆动作)的方式(即，能绕3轴进行转动动作)来构成第一关节。
再者，如图1所示从矢状面看行走辅助装置1时，各腿支架3的第一关节10的板件23从所述支座26处向落座部2的后方延伸设置。并且，在该板件23的后端部同轴设置有电动机27和旋转编码器28，其中，该旋转编码器28作为旋转角测量机构来测量该电动机27转子旋转角(相对于规定标准位置的旋转角)。在本实施方式中，可对各腿支架3的第一至第三关节10、12、14中的第二关节12进行驱动。而所述电动机27则为驱动第二关节12的驱动器。同时，该旋转编码器28所测量的旋转角被用于测量第二关节12的旋转角(弯曲角)。另外，左侧腿支架3L的电动机27L和右侧腿支架3R的电动机28R在本发明中分别相当于左侧用操作机构和右侧用操作机构。同时，旋转编码器28相当于本发明中的位移量传感器。各驱动器也可以使用油压或空压驱动器。而且，各操作机构例如还可以经适合的托架固定于落座部2的后部。或者，还可以将各驱动器安装于各腿支架3的第二关节12处，并直接驱动该第二关节12。而且，位移传感器也可以由代替了旋转编码器的电位计等构成。
各腿支架3的第二关节12相当于使用者A的膝关节，是能够使该腿支架3进行伸展和弯曲动作的关节。该第二关节12经具有左右方向轴心(更正确地说是指与包含所述导向轨道22圆弧的面相垂直的轴心)的销轴29来连结大腿架11的下端和小腿架13的上端。并且，该第二关节12绕该销轴29的轴心使小腿架13相对于大腿架11转动自如。另外，在第二关节12上设置有未图示的、对小腿架13相对于大腿架11转动的可能范围进行限制的挡件。
各腿支架3的小腿架13为从该腿支架3的第二关节12向斜下方延伸而成的呈大致连杆状的杆状物。更详细地说，该小腿架13由下部小腿架13b、杆状上部小腿架13a、并使力传感器30(其相当于本发明中的第二力传感器)介于两者之间进行连结而构成，其中，下部小腿架13b构成了靠近于第三关节14的部分；杆状上部小腿架13a构成了位于该下部小腿架13b以上的部分。而下部小腿架13b与上部小腿架13a相比被设为很短。由此，力传感器30被配置在第三关节14的附近。该力传感器30为被称为奇石乐(Kistler)传感器(注册商标)的力传感器。更具体而言，该力传感器30是测量3轴平移力(与力传感器30的表面相垂直的轴方向的平移力和与该表面平行且相互正交的2轴方向的平移力)的3轴力感应器。然而，在本实施方式中，如后所述，只对所测量的3轴平移力中的2轴平移力的测量值进行利用。因而，也可用测量2轴平移力的2轴感应器来构成力传感器30。
此外，在小腿架13的上部的小腿架13a的上端部上固定有滑轮31，该滑轮31与该小腿架13形成一体并可绕所述第二关节12的销轴29转动自如。一对线缆32a、32b的端部固定于该滑轮31的外周部，该一对线缆作为驱动力传递机构将所述电动机27的转动驱动力传递至该滑轮31处。从滑轮31外周部的、在直径方向上呈相对位置的两处分别沿该滑轮31的切线方向引出该线缆32a、32b。并且，线缆32a、32b穿通于未图示的、沿大腿架11配设的橡胶管(线缆的防护管)中，连结于电动机27的转动驱动轴(省略图示)上。在该情况下，以下述方式将来自电动机27的拉力赋予该线缆32a、32b上，该方式为通过电动机27转动驱动轴的正转，线缆32a、32b的一方被卷入于滑轮31的同时另一方自滑轮31被引出，同时，通过电动机27的转动驱动轴的倒转，线缆32a、32b的所述另一方被卷入于滑轮31的同时所述一方自滑轮31被引出。由此，电动机27的转动驱动力经线缆32a、32b被传递至滑轮31，该滑轮31可被驱动而进行转动(固定有该滑轮31的小腿架13绕第二关节12的销轴29的轴心相对于大腿架11进行转动)。
另外，小腿架13的下部小腿架13b的下端部由如图3所示形成为二股状的二股部13bb构成。
各腿支架3的第三关节14相当于使用者A的脚腕关节部。在本实施方式中，该第三关节14如图3所示由可绕3轴转动的万向节33(参照图3)构成，该万向节33夹装于小腿夹13的下部小腿架13b的所述二股部13bb中，将该小腿架13的下端部(二股部13bb)和脚部安装部15上部的连结部34进行连结。据此，脚部安装部15可相对于小腿架13进行3自由度的转动。另外，关于脚部安装部15绕前后方向的轴转动，其转动可能范围可通过二股部13bb得到限制。
各腿支架3的脚部安装部15具有使用者A各脚部所穿的鞋体35、收纳在该鞋体子35内部且其上端部固定于所述连结部34的镫状环状构件36。环状构件36如图3所示以下述方式被收纳于鞋体35的内部，该方式为其平坦的底板部抵接于鞋体35的内部底面上，且连结该底板部两端的弯曲部沿鞋体35的横断面抵接于侧壁。此外，在鞋体35的内部插入有可覆盖鞋体35内部的底面和环状构件36的底板部的、由刚性板形成的内垫构件37(在图1中图示省略)。另外，连结部34经鞋体带系装部的开口被插入于鞋体35的内部。
将各腿支架3的脚部安装部15装置于使用者A的各脚部时，使该脚部的脚尖先端部分穿过环状构件36的内部，并使所述内垫构件37垫于该脚部的底面，使使用者A的脚部从鞋体35的穿入口插入鞋体35的内部。并且，在该状态下，进一步通过系紧鞋体带而使脚部安装部15装置于该脚部上。
而且，在脚部安装部15的内垫构件37的下面，在鞋体35的前侧位置(比环状构件36的底板部要靠前的部位)和后侧位置(比环状构件36的底板部要靠后的部位)设置有力传感器38、39。设置前侧力传感器38，使其大致位于装置有脚部安装部15的使用者A脚部的MP关节(中趾节关节)的正下方。同时，设置后侧力传感器39，使其大致位于该脚部的脚踵的正下方。在本实施方式中，这些力传感器38、39为1轴力传感器，测量与脚部安装部15的底面(触地面)相垂直的方向(使用者A的腿在直立状态下大致与地面垂直的方向)的平移力。以下分别将力传感器38、39称为MP传感器38、踵传感器39。同时，MP传感器38和踵传感器39合起来构成本发明中第一力传感器。这里，内垫构件37不一定要使用刚性板，也可由软质(可挠性的)的材料构成。用软质的材料构成内垫构件37时，通过在其下面设置多个第一力传感器，能够高精度测量使用者A脚部底面各部位的力。另一方面，当用刚性板构成内垫构件37时，由于可简单地测量使用者A脚部整体的踩踏力，因而可以减少设置在内垫构件37下面的第一力传感器的个数。
以上为本实施方式的行走辅助装置1的结构构成。补充说明以下内容在将各脚部安装部15装置于使用者A的各脚部上、并如后所述在使行走辅助装置1动作(通过电动机27驱动第二关节12的同时)的同时使用者A落座于落座部2上的状态时，从前额面看该使用者A及行走辅助装置1时(从正面看使用者A)，例如左侧腿支架3L的大腿架11L沿使用者A的左腿内侧面延伸设置(参照图2)，该第二支架11L下端部的第二关节12L也位于该左腿的内侧。并且，虽省略了图示，从前额面看连结在该第二关节12L处的小腿架13L时，其上部(上部小腿架13L的上部)自第二关节12L沿使用者A左腿内侧面延伸设置，并且，小腿架13L的下侧部分形成逐渐弯曲、并在该左腿的胫部前侧处延伸至该左腿脚背正上方的方式而形成。右侧腿支架3R也属相同。
另外，一般体型的使用者A以立正姿势站立时，各腿支架3的第二关节12如图1所示会比使用者A的腿要向前方突出。即，设定大腿架11的长度和小腿架13的长度，使这两个长度的总和比一般体型的使用者A的胯下部分的腿长要略长。在如此设定大腿架11以及小腿架13的长度时，借助设置于所述第二关节12处的挡件而不会产生大腿架11以及小腿架13成为一条直线的特异点状态和与图1所示大腿架11以及小腿架13的状态呈反向弯曲的状态。其结果，可防止由各腿支架3的特异点状态和反向弯曲状态而引起的无法控制行走辅助装置1的情况。
另外，各腿支架3的第二关节也可以是直动型关节。
使用如上构成的行走辅助装置1，在将脚部安装部15装置于使用者A各腿的脚部上的状态下，通过由各电动机27而使各第二关节12产生转矩，从落座部2向使用者A作用以向上的抬起力，具体进行后述。此时，在例如将使用者A的两腿作为站立腿(支承使用者A体重的腿)而站立的状态(所谓两腿支承期的状态)下，两脚部安装部15、15触地，并分别在其触地面上作用有地面反力。作用于各脚部安装部15的触地面的地面反力其合力是与作用于使用者A的重力和作用于行走辅助装置1的重力的总和相均衡的地面反力，即其为将使用者A和行走辅助装置1的两者的总重量支承于地面的力(平移力，以下称该力为全支承力)。另外，使用者A的腿与行走辅助装置1的腿支架3同时进行行走动作时，准确地说，在全支承力上还应加上支承因使用者A和行走辅助装置1的自由腿的动作而产生的惯性力的力，但是在本实施方式的行走辅助装置1中，重量较大的电动机27(驱动器)和编码器28并不在膝盖附近而被设置在腰部附近。而且，因为在各腿支架3中被使用者A所约束(装置)的部分仅为脚部安装部15，所以装置在使用者A上的装置构件较少，各腿支架3为较轻的构件。因此，伴随行走辅助装置1动作的所述惯性力变为足够小。
这种情况下，在本实施方式的行走辅助装置1中，仅其两脚部安装部15、15被装置在使用者A上且被约束。同时，在各脚部安装部15处具备所述环状构件36。因此，作用于行走辅助装置1的重力和该行走辅助装置1通过落座部2所承受的使用者A的负荷(向下的平移力)几乎不作用至使用者A上，由两腿支架3、3经两脚部安装部15、15的环状构件36、36而作用于地面。
因而，在所述全支承力中的、以下的支承力作用于行走辅助装置1的两腿支架3、3上，所述支承力是用于支承作用于行走辅助装置1的重力和该行走辅助装置1经落座部2所承受的使用者A的负荷部分的支承力。并且，行走辅助装置1经两腿支架3、3来承担该支承力。以下，象这样行走辅助装置1所承担的支承力，称其为辅助装置承担支承力。换而言之，该辅助装置承担支承力是用于将行走辅助装置1的整体重量和相当于落座部2承受来自使用者A的负荷的重量(使用者A的一部分体重)支承于地面的支承力。另外，在使用者A两腿成为站立腿时(行走辅助装置1的两脚部安装部15触地时)，由两腿支架3、3分担承受所述辅助装置承担支承力(辅助装置承担支承力中的一部分支承力由一方的腿支架3承担，剩余的支承力由另一方的腿支架3承担)。而且，在使用者A仅一方的腿站立时(另一方的腿为自由腿时)，所述辅助装置承担支承力全部由站立腿侧的腿支架3承担。以下，辅助装置承担支承力中由各腿支架3承担的支承力(作用于各腿支架3的支承力)称之为腿支架支承力，由右侧腿支架3承担的支承力称为右侧腿支架支承力，由左侧腿支架3承担的支承力称为左侧腿支架支承力。左侧腿支架支承力和右侧腿支架支承力的总和与辅助装置承担支承力相一致。
另一方面，所述全支承力减去所述辅助装置承担支承力后的支承力自地面作用于使用者A的两腿上。并且，使用者A由其腿来承担该支承力。以下，将像这样由使用者A承担的支承力称之为使用者承担支承力。换而言之，该使用者承担支承力是用于将下述重量支承于地面上的支承力，该重量为从使用者A的体重减去了相当于使用者A作用于行走辅助装置1的落座部2的负荷的重量。另外，在使用者A两腿站立时，由使用者A的两腿分担承担所述使用者承担支承力(由一方的腿承担使用者承担支承力中的一部分支承力，由另一方的腿承担剩余部分的支承力)。同时，使用者A仅一方的腿站立时，由该一方的腿承担所述全部的使用者承担支承力。以下，在使用者承担支承力中，将各腿承担的支承力(自地面作用于各腿的支承力)称为使用者腿支承力，称右腿承担的支承力为使用者右腿支承力，称左腿承担的支承力为使用者左腿支承力。使用者左腿支承力和使用者右腿支承力的总和与使用者承担支承力相一致。另外，将使用者A为支承自身而将各腿的脚部撑于地面的力称为该腿的踩踏力。各腿的踩踏力是与所述使用者腿支承力相均衡的力。
补充说明以下内容由于各腿支架3上所具备的力传感器30被设置在第三关节14的上侧。因而，从该腿支架3的腿支架支承力减去了用于支承该腿支架3的力传感器30以下部分(脚部安装部15等)重量的支承力后的支承力作用于该力传感器30。并且，该作用于传感器30的支承力的3轴方向的成分(或是2轴方向的成分)由该力传感器30来测量。换而言之，作用于各力传感器30的力(其相当于本发明中的控制对象力)相当于下述全部的支承力中、由具备该力传感器30的腿支架3所承担的部分的力，所述全部的支承力用于支承从行走辅助装置1的整体重量减去了各力传感器30的以下部分重量的总和后的重量和相当于由使用者A作用于落座部2上的负荷的重量。同时，由两力传感器30、30分别测量的支承力的总和与下述全部的支承力相一致(以下，称力传感器30为支承力传感器30)，所述全部的支承力用于支承从行走辅助装置1的整体重量减去了各力传感器30以下部分重量的总和后的重量和相当于由使用者A作用于落座部2上的负荷的重量。另外，行走辅助装置1的各支承力传感器30的下侧部分重量的总和与行走辅助装置1的整体重量相比非常小。因此，作用于各支承力传感器30的支承力与所述腿支架支承力几乎相等。并且，各支承力传感器30接近于具备该支承力传感器30的腿支架3的第三关节14而被设置。因此，作用于该支承力传感器30的支承力与从该腿支架3的第三关节14作用于小腿架13的平移力(在腿支架支承力中，从地面经第三关节14而传递至小腿架13的支承力)几乎相等。以下，将作用于各支承力传感器30上的支承力或是从各腿支架3的第三关节14作用于小腿架13的平移力的、两腿支架3、3的总和称为总支承力。同时，将该总支承力中各腿支架3的承担量称为总上支承力承担量。
另外，作用于左侧脚部安装部15L的MP传感器38L以及脚踵传感器39L的力的总和相当于所述使用者的左腿支承力(或左腿踩踏力)。同时，作用于右侧脚部安装部15R的MP传感器38L以及脚踵传感器39R的力的总和相当于所述使用者的右腿支承力(或右腿踩踏力)。而且，在本实施方式中，虽然将MP传感器38和脚踵传感器39设定为1轴力传感器，也可使用例如可以测量与鞋体33底面平行方向上的平移力的2轴力传感器或3轴力传感器。MP传感器38以及脚踵传感器39优选为至少能够测量与鞋体33的底面或是地面相垂直方向的平移力的传感器。
接着，对如上述构成的行走辅助装置1的控制装置进行说明。
图4是概略性地表示该控制装置50构成(硬件构成)的框图。如图所示，控制装置50具备运算处理装置51、所述电动机27R、27L各自的驱动电路52R、52L、辅助比设定用钥匙开关53、抬起控制ON/OFF开关54、电源电池55、电源电路57，其中，运算处理装置51由微电脑(CPU、RAM、ROM)以及输入、输出电路(A/D转换器等)构成；辅助比设定用钥匙开关53用于设定使用者A的全部踩踏力中、由行走辅助装置1进行辅助的力的目标辅助比，其中，该目标辅助比为该辅助力相对该全部踩踏力的比值的目标值；抬起控制ON/OFF开关54选择是否产生使用者A抬起力；电源电路57经电源开关56(ON/OFF开关)被连结在所述电源电池55上，当电源开关56被进行ON操作(闭合)时，由电源电池55将电源电力提供给控制装置50的各电路51、52R、52L。另外，辅助比设定用钥匙开关53在本发明中相当于目标辅助比设定机构，抬起控制ON/OFF开关54在本发明中相当于转换开关。
该控制装置50经托架(未图示)被固定于落座部2的后端或是所述板件23R、23L等处。同时，辅助比设定用钥匙开关53、抬起控制ON/OFF开关54以及电源开关56以可操作的方式装置于控制装置50外箱(省略图示)的外部。另外，辅助比设定用钥匙开关53以下述方式由数字开关或多个选择开关构成，该方式为可直接设定所希望的辅助比目标值、或是可从预先被准备好的多种目标值中选择性地进行设定的方式。
控制装置50经省略了图示的接线连结有所述MP传感器38R、38L、脚踵传感器39R、39L、支承力传感器30R、30L、旋转编码器28R、28L。而且，这些传感器的输出信号被输入至运算处理装置51。而且，辅助比设定用钥匙开关53以及抬起控制ON/OFF开关54的操作信号(显示这些开关的操作状态的信号)也被输入至运算处理装置51。另外，在控制装置50中，自所述驱动电路52R、52L至该电动机27R、27L分别连结有未图示的与电动机27R、27L通电的接线。而且，运算处理装置51根据后述的运算处理(控制处理)来决定各电动机27R、27L的通电电流的指令值(以下称指示电流值)，通过运用该指示电流值控制各驱动电路52R、52L，运算处理装置51可以控制各电动机27R、27L产生的转矩。
另外，所述MP传感器38R、38L、脚踵传感器39R、39L、支承力传感器30R、30L的输出信号(电压信号)也可通过这些传感器附近的前置放大器增大波幅后再输入至控制装置50。同时，所述MP传感器38R、38L、脚踵传感器39R、39L、支承力传感器30R、30L的输出信号被增大波幅后，该电压值进行A/D转换后由运算处理装置51进行处理。
作为其主要功能性机构，所述运算处理装置51具备如图5的框图所示的功能性机构。该功能性机构是通过ROM中所存储的程序来实现的功能。
参照图5，运算处理装置51具备右侧踩踏力测量处理机构60R、左侧踩踏力测量处理机构60L，其中，右侧腿支架3R的MP传感器38R以及脚踵传感器39R的输出信号被输入于右侧踩踏力测量处理机构60R；左侧腿支架3L的MP传感器38R以及脚踵传感器39R的输出信号被输入于左侧踩踏力测量处理机构60L。右侧踩踏力测量处理机构60R是通过MP传感器38R以及脚踵传感器39R的输出信号的电压值对使用者A的右腿踩踏力的大小(所述使用者右腿支承力的大小)来进行测量处理的机构。同样，左侧踩踏力测量处理机构60L是通过MP传感器38L以及脚踵传感器39L的输出信号的电压值对使用者A的左腿踩踏力的大小(所述使用者左腿支承力的大小)来进行测量处理的机构。其中，这些踩踏力测量处理机构60R、60L在本发明中相当于踩踏力测量机构。
同时，运算处理装置51具备被输入旋转编码器28R、28L的输出信号(脉冲信号)的右侧膝角度测量处理机构61R以及左侧膝角度测量处理机构61L。这些膝角度测量处理机构61R、61L是通过被输入的信号来测量分别相对应的腿支架3第二关节12处的弯曲角(第二关节12的位移量)的机构。另外，由于各腿支架3的第二关节12相当于该腿支架3的膝关节，以下称第二关节处的弯曲角为膝角度。
另外，运算处理装置51具备右侧支承力测量处理机构62R和左侧支承力测量处理机构62L，其中，右侧腿支架3R的支承力传感器30R的输出信号和由所述右侧膝角度测量处理机构61R所测量的右侧腿支架3R的膝角度被输入于右侧支承力测量处理机构62R；左侧腿支架3L的支承力传感器30L的输出信号(输出电压)和由所述左侧膝角度测量处理机构61L所测量的左侧腿支架3L的膝角度被输入于左侧支承力测量处理机构62L。右侧支承力测量处理机构62R是以被输入的支承力传感器30R的输出信号和右侧腿支架3R的膝角度的测量值为根据对作用于所述右侧腿支架支承力中的支承力传感器30R上的支承力、即右侧腿支架3R的所述总抬起力承担量进行测量处理的机构。同样，左侧支承力测量处理机构62L是以被输入的支承力传感器30L的输出信号和左侧腿支架3L的膝角度的测量值为根据对作用于所述左侧腿支架支承力中的支承力传感器30L上的支承力、即左侧腿支架3L的所述总抬起力承担量进行测量处理的机构。其中，这些支承力测量处理机构62R、62L相当于本发明中的控制对象力测量机构。
另外，运算处理装置51具备左右目标承担量决定机构63，其中，所述各测量处理机构60R、60L、61R、60L、62R、62L的测量值、所述辅助比设定用钥匙开关53以及抬起控制ON/OFF开关54的操作信号被输入于该左右目标承担量决定机构63。该左右目标承担量决定机构63是以输入值为根据对各腿支架3的所述总支承力承担量的目标值(以下简称为控制目标值)进行决定处理的机构。其中，该控制目标值相当于本发明中的控制对象力的目标值。
而且，运算处理装置51具备右侧反馈操作量决定机构64R、左侧反馈操作量决定机构64L、右侧前馈操作量决定机构65R和左侧前馈操作量决定机构65L，其中，由所述右侧支承力测量处理机构62R测量的右侧腿支架3R的总支承力承担量和由所述左右目标承担量决定机构63决定的右侧腿支架3R的控制目标值被输入于该右侧反馈操作量决定机构64R；由所述左侧支承力测量处理机构62L测量的左侧腿支架3L的总支承力承担量和由所述左右目标承担量决定机构63决定的左侧腿支架3L的控制目标值被输入于该左侧反馈操作量决定机构64L；由所述右侧支承力测量处理机构62R测量的右侧腿支架3R的总支承力承担量、由所述左右目标承担量决定机构63决定的右侧腿支架3R的控制目标值和由所述右侧膝角度测量处理机构61R测量的右侧腿支架3R的膝角度被输入于该右侧前馈操作量决定机构65R；由所述左侧支承力测量处理机构62L测量的左侧腿支架3L的总支承力承担量、由所述左右目标承担量决定机构63决定的左侧腿支架3L的控制目标值和由所述左侧膝角度测量处理机构61L测量的左侧腿支架3L的膝角度被输入于该左侧前馈操作量决定机构65L。各反馈操作量决定机构64是根据被输入的总支承力承担量的测量值和其与控制目标值的偏差来计算出反馈操作量(相对各电动机27的所述指示电流值的反馈成分)以使在规定的反馈控制方式下将该偏差收敛于0的机构。同时，各前馈操作量决定机构65是根据被输入的总支承力承担量的测量值、控制目标值和膝角度测量值来计算出前馈操作量(相对各电动机27的所述指示电流值的前馈成分)以使在规定的前馈控制方式下使总支承力承担量的测量值成为控制目标值的机构。
并且，运算处理装置51具备加算处理机构66R和加算处理机构66L，其中，加算处理机构66R通过将由右侧反馈操作量决定机构64R算出的反馈操作量与由右侧前馈操作量决定机构65R算出的前馈操作量进行合计来求得右侧腿支架3R的电动机27R用指示电流值；加算处理机构66L通过将由左侧反馈操作量决定机构64L算出的反馈操作量与由左侧前馈操作量决定机构65R算出的前馈操作量进行合计来求得左侧腿支架3L的电动机27L用指示电流值。
另外，所述反馈操作量决定机构64R、64L、前馈操作量决定机构65R、65L以及加算处理机构66R、66L相当于本发明中的驱动器控制机构。
以上为运算处理装置51的大致的运算处理功能。
接着，对本实施方式的控制装置50的控制处理进行说明，其中包括对运算处理装置51的处理进行详细说明。使用本实施方式的行走辅助装置1时，将所述电源开关56设定为OFF状态下，由于驱动力不被赋予各腿支架3的第二关节12，因此，各关节10、12、14处于可自由活动的状态。在该状态下，各腿支架3因自重而被折叠。此时，将各脚部安装部15装置在使用者A的各脚部上后，该使用者A或是陪伴的辅助者将落座部2抬起配置于使用者A的胯下。
接着，一旦对电源开关56施以ON的操作，电源电力被供给于控制装置50的各个电路而启动该控制装置。并且，一旦启动该控制装置50，所述运算处理装置51则按规定的控制处理周期执行如下说明的处理。
在各控制处理周期中，运算处理装置51首先执行所述踩踏力测量处理机构60R、60L的处理。参照图6对该处理进行说明。图6是表示踩踏力测量处理机构60R、60L的处理流程的框图。另外，踩踏力测量处理机构60R、60L各自的处理方法相同。因此，图6中用括号表示左侧踩踏力测量处理机构60L。
对右侧踩踏力测量处理机构60R进行代表性说明。首先，腿支架3R的MP传感器38R的测量值(MP传感器38R的输出电压值所表示的力的测量值)和脚踵传感器39R的测量值(脚踵传感器39R的输出电压所表示的力的测量值)分别在S101、S102中被通过低通滤波器。低通滤波器可以从这些传感器38R、39R的测量值去除噪波等高频成分，该截止频率例如为100Hz。
接着，这些低通滤波器的输出值在S103中被进行加算。由此，能够得出使用者A右腿踩踏力的临时测量值FRF_p_R。在该临时测量值FRF_p_R中会包含有伴随右侧脚部安装部15R的鞋体带系紧度的误差成分。
因而，在本实施方式中，并且在S104中通过对该临时测量值FRF_p_R施以转换处理而最终得出使用者A右腿踩踏力的测量值FRF_R。S104的转换处理遵循图7所示的表而进行。即，FRF_R在规定的第一阀值FRF1以下时，测量值FRF_R取值为0。由此，可以防止伴随脚部安装部15R的鞋体带系紧度而产生的微小的误差部分被作为测量值FRF_R而被算出。并且，当临时测量值FRF_p_R比第一阀值FRF1大、比第二阀值FRF2(＞FRF1)小时，随着FRF_p_R得增加，使测量值FRF_R的值呈线性增加。而且，如FRF_p_R超过第二阀值FRF2时，将FRF_R的值保持于规定的上限值(FRF_p_R与第二阀值FRF2相同时的FRF_R的值)。另外，设定FRF_R上限值的理由如后叙述。
以上是关于右侧踩踏力测量处理机构60R的处理的说明。左侧踩踏力测量处理机构60L的处理也与之相同。
接着，运算处理装置51逐步进行所述膝角度测量处理机构61R、61L的处理和支承力测量处理机构62R、62L的处理。参照图8和图9对这些处理进行说明。图8表示膝角度测量处理机构61R、61L的处理流程和支承力测量处理机构62R、62L的处理流程的框图。另外，膝角度测量处理机构61R、61L各自的处理方法相同。同时，支承力测量处理机构62R、62L各自的处理方法也相同。因此，在图8中用括号表示左侧膝角度测量处理机构61L和左侧支承力测量处理机构62L。
以下对右侧膝角度测量处理机构61R和右侧支承力算出机构62R的处理进行代表性说明。首先，由右侧膝角度测量处理机构61R执行S201、S202处理。由此得出右侧腿支架3R的膝角度(第二关节12R处的腿支架3R的弯曲角度)的测量值θ1_R。在S201中由旋转编码器28R的输出来计算出腿支架3R的膝角度的临时测量值θ1p_R。
参照图9，在本实施方式中测量线段S1与线段S2所成的角度θ1_R并将其作为右侧腿支架3R的膝角度，其中，线段S1是连结腿支架3R的第一关节10R的所述中心点P(大腿架11R进行前后摆动动作的转动中心点P。以下称前后摆动中心点P)与第二关节12R的中心点的线段；线段S2连结该第二关节12R的中心点与第三关节14R的中心点。左侧腿支架3L的膝角度的情况也相同。另外，图9中对腿支架3的主要部分的构成进行模式化表示。
此时，在所述S201中，以腿支架3R的大腿架11R与小腿架13R成为规定姿势时的状态(例如图1中的姿势状态)、即膝角度θ1_R成为某一规定值时的状态中的第二关节12R的转动位置为标准，根据旋转编码器28R的输出信号来测量相对于该标准转动位置的转动量(转角变化量。其与电动机27R转子的转动量成比值)。并且，求出该测量的第二关节12R的转动量与所述标准转动位置上的腿支架3R的膝角度值(其被预先纪录存储在未图示的储存器里)进行加算后的值，并将求得的值作为所述临时测量值θ1p_R。
在该临时测量值θ1p_R中含有高频的噪波成分。因而，进而通过在S202中使该θ1p_R通过低通滤波器来最终求得腿支架3R的膝角度测量值θ1p_R。
以上是关于右侧膝角度测量处理机构61R处理的说明。左侧膝角度测量处理机构61L的处理也与之相同。
补充说明以下内容在本实施方式中，测量所述线段S1、S2所成的角度θ1并将其作为腿支架3的膝角度是因为在详细后述的左右目标承担量决定机构63的处理等中使用到该角度θ1。此时，在本实施方式中的行走辅助装置1中，各腿支架3的大腿架11的轴心与所述线段S1所成的角度为恒定。所以，在各膝角度测量处理机构61中，也可以例如预先求出腿支架3的大腿架11轴心线与小腿架13的所述线段S2所成的角度，并将其作为该腿支架3的膝角度，并且通过在后述的左右目标承担量决定机构63的处理等并根据该膝角度来求出所述角度θ1。
如上所述求出腿支架3R的膝角度测量值θ1_R后，在S203中执行右侧支承力测量机构62R的处理。即，根据由S202得到的膝角度测量值θ1_R和支承力传感器30R的测量值(支承力传感器30R的输出信号的电压值所表示的2轴的力检测值)计算出作用于该支承力传感器30R上的支承力(即腿支架3R的所述总抬起力承担量)的测量值Fankle_R。该处理的详细情况参照所述图9进行说明。
作用于腿支架3R的支承力传感器30R上的支承力(总支承力承担量)Fankle_R与如上所述的从腿支架3R的第三关节14R作用至小腿架13R的平移力几乎相等。并且，在本实施方式的行走辅助装置1中，该平移力的朝向、甚至Fankle_R的朝向是为与线段3平行的方向，其中，线段3连结腿支架3R的第三关节14的中心点和所述前后摆动中心点P。
另一方面，支承力传感器30R测量z轴方向上的力Fz和x轴方向上的力Fx，其中，如图所示，z轴方向与该支承力传感器30R的表面(上表面或下表面)相垂直；x轴与该z轴相垂直、与支承力传感器30R的表面平行。x轴、z轴是固定于支承力传感器30R上的坐标轴，其是与包含所述导向轨道22的圆弧面相平行的轴。此时，测量的Fz、Fx分别是Fankle_R的z轴方向分力和x轴方向分力。所以，如图所示，在将Fankle_R与z轴所成的角度设定为θk时，Fankle_R可根据Fz、Fx的测量值和θk并由算式(1)计算而得。
Fankle_R＝Fx·sinθk+Fz·cosθk……(1) 同时，角度θk由以下方法求出。即，在将线段S2与线段S3所成的角度(＝Fankle_R的朝向与线段S2所成的角度)设定为θ2时，以线段S1、S2、S3为3边的三角形中的线段S1、S2各自的长度L1、L2为恒定值(预先设定的已知数值)。并且，线段S1、S2所成的角度θ1即为如前所述的、由右侧膝角度测量处理机构61R而得的测量值θ1_R。所以，可以根据线段S1、S2各自的长度L1、L2(这些数值被预先纪录储存在储存器里)和角度θ1的测量值θ1_R并通过几何学的运算来求出角度θ2。
具体而言，在以线段S1、S2、S3为3边的三角形中，下式(2)、(3)的关系式是成立的。其中，L3为线段S3的长度。
L32＝L12+L22-2·L1·L2·cosθ1……(2) L12＝L22+L32-2·L2·L3·cosθ2……(3) 因而，根据L1、L2的数值和角度θ1的测量值并通过算式(2)可以计算出L3的值，同时，根据该算定值L3、L1和L2并通过算式(3)可以计算出角度θ2。
而且，在将z轴与线段S2所成的角度设定为θ3时，该角度θ3由于是支承力传感器30相对于小腿支架13的安装角度因而是预先决定的常数值。并且，通过将该常数值角度θ3(该数值被预先纪录存储在未图示的储存器里)减去如上计算所得的角度θ2而可求得算式(1)的运算所需的角度θk。
所以，在本实施方式中，通过右侧支承力测量处理机构62R的S203的处理，根据如上计算所得的θk和腿支架3R的支承力传感器30的测量值Fx、Fz并由所述算式(1)能够得到右腿支架3R的总支承力承担量的测量值Fankle_R。
以上是关于右侧支承力测量处理机构62R的S203处理的详细说明。左侧支承力测量处理机构62L的处理也与之相同。
另外，在本实施方式中，虽然将支承力传感器30设定为3轴力传感器或2轴力传感器，并根据所述算式(1)能够得出各腿支架的总抬起力承担量的测量值Fankle。但即使支承力传感器30采用1轴力传感器也能够得出测量值Fankle。例如，在支承力传感器30是仅测图9中x轴向上的力Fx的传感器的情况下，可以根据下式(4)来求得测量值Fankle。另外，在支承力传感器30是仅测图9中z轴向的力Fz的传感器的情况下，可以根据下式(5)来求得测量值Fankle。
Fankle＝Fx/sinθk……(4) Fankle＝Fz/cosθk……(5) 但是，在使用算式(4)或(5)时，当角度θk是接近0度或90度的角度时，Fankle的数值精度则变为不良。所以，最优选通过所述算式(1)来求得Fankle的测量值。
另外，测量值Fankle也可以通过Fx的平方与Fz的平方之和的平方根来求得。这时不需要膝角度的测量值θ1。
补充说明以下内容以上所述说明的各测量处理机构60、61、62的处理并不一定按顺序而进行。例如，也可以按时分等并列性地进行各测量处理机构60、61、62的处理。但是，在支承力测量处理机构62R、62L的处理中使用θ1时，膝角度测量处理机构61R、61L的处理有必要在支承力测量处理机构62R、62L的处理之前进行。
另外，在本实施方式中，使支承力传感器30(第二力传感器)介于第三关节14与小腿架13(更正确而言，是上部小腿架13a)之间，其中，所述支承力传感器30用于测量各腿支架3的总抬起力承担量。但是，可以使该支承力传感器介于第三关节14与脚部安装部15之间(例如是第三关节14和脚部安装部15的连结部34之间)。此时，测量第三关节14的转动角，通过将由第三关节14与脚部安装部15间的支承力传感器测量的支承力进行坐标转换，能够测量从第三关节14作用于小腿架13上的支承力。
随后，运算处理装置51执行所述左右目标承担量决定机构63的处理。以下参照图10对该处理进行详细说明。图10是表示左右目标承担决定机构63的处理流程的框图。
首先，在S301中，如上所述通过各支承力支承力测量机构62而求得的右侧腿支架3R的总支承力承担量的测量值Fankle_R和左侧腿支架3L的总支承力承担量的测量值Fankle_L进行加算。由此，计算出总支承力Fankle_t。如上所述，该总支承力Fankle_t相当于作用于各支承力传感器30上的支承力或是以下测量值的总和，所述测量值是从各腿支架3的第三关节14作用于小腿架13上的平移力的两腿支架3、3上的测量值。另外，总支承力Fankle_t与所述辅助装置承担支承力几乎相等。
接着，根据从该总抬起力Fankle_t减去后述辅助装置重量支承力后的力和通过所述各踩踏力测量处理机构60而得到的各腿踩踏力的测量值FRF_R与FRF_L的总和，在S302中求出实际辅助比，其中，测量值FRF_R与FRF_L的总和即为全部踩踏力的测量值(FRF_R+FRF_L)，实际辅助比是指在全部踩踏力中由行走辅助装置1所实际进行辅助的力相对于该全部踩踏力的比值。具体而言，将用于支承下述重量的所需支承力(与相当于该重量的重力相均衡的支承力)、或是用于支承行走辅助装置1整体重量的所需支承力(与相当于整体重量的重力相均衡的支承力)作为所述辅助装置重量支承力，并将该辅助装置重量支承力的大小事先纪录储存在未图示的储存器里，其中上述重量是指从行走辅助装置1的整体重量减去了各支承力传感器30以下部分重量总和后的重量。并且，将从总抬起力Fankle_t中减去该辅助装置重量支承力后而成的数值(其是指现在正从落座部2作用于使用者A的向上的抬起力)除以全部踩踏力的测量值(FRF_R+FRF_L)，通过上述方式来求出实际辅助比。即，通过实际辅助比＝(Fankle_t-辅助装置重量支承力)/(FRF_R+FRF_L)的算式来求出实际辅助比。
然后，在S302处，根据所述抬起控制ON/OFF开关54的操作信号(该开关54显示是ON还是OFF的信号)，该实际辅助比和由所述辅助比设定用钥匙开关53设定的目标辅助比设定值其中一方选择性地被输出。此时，在本实施方式中，使用者A希望从落座部2接受抬起力时，所述抬起控制ON/OFF开关54被操作为ON。在其他状态下，抬起控制ON/OFF开关54则被操作为OFF。并且，在S302处，抬起控制ON/OFF开关54为OFF时，选择所述S302中求得的实际辅助比并进行输出。同时，当抬起控制ON/OFF开关54为ON时，选择所述目标辅助比的设定值进行输出。
接着，在S304处，S303的输出被通过低通滤波器，并由此决定实际使用目标辅助比，其为实际当中所使用的目标辅助比。该S304的低通滤波器是在S303的输出发生激变时(在目标辅助比的设定值被更改时、或是S303的输出从实际辅助比向目标辅助比变换等时)用于防止实际目标辅助比产生激变的装置。其为进而能够用于避免从落座部2作用于使用者A上的抬起力产生激变的装置。该低通滤波器的截止频率例如为0.5Hz。
此后，在S305处将上述实用目标辅助比乘以由所述右侧踩踏力测量处理机构60R所求得的使用者A右腿踩踏力的测量值FRF_R，并由此来决定从落座部2作用于使用者A的抬起力中的右侧目标抬起承担量，其中，该右侧目标抬起承担量为右侧腿支架3R的承担量的目标值。同样，在S306处将上述实用目标辅助比乘以由所述左侧踩踏力测量处理机构60L所求得的使用者A左腿踩踏力的测量值FRF_L，并由此来决定从落座部2作用于使用者A的抬起力中的右侧目标抬起承担量，其中，该左侧目标抬起承担量为左侧腿支架3L的承担量的目标值。
另外，S301至S306的处理相当于本发明中的目标抬起承担量决定机构。
接着，如上所述，在S307处，各踩踏力测量处理机构60所求得的右腿踩踏力检测值FRF_R的大小和左腿踩踏力检测值FRF_L的大小来决定下述配比，该配比是指用于将所述辅助装置重量支承力分配至左右腿支架3上的比值。该配比由辅助装置重量支承力分配给右侧腿支架3R的右侧配比和分配给左侧腿支架3L的左侧配比构成，两配比之和为1。
此时，右侧配比是测量值FRF_R相对于测量值FRF_R大小与测量值FRF_L大小之和的比值，即被决定为FRF_R/(FRF_R+FRF_L)。同样，左侧配比是测量值FRF_L相对于测量值FRF_R大小与测量值FRF_L大小之和的比值，即被决定为FRF_L/(FRF_R+FRF_L)。在该情况下，使用者A其中一方的腿为站立腿、另一方的腿为自由腿的状态(即为单腿支承的状态)时，对应于自由腿的配比为0。而对应于站立腿的配比为1。
这里，对在所述各踩踏力测量处理机构60的S104的转换处理(参照图6)中，对各腿踩踏力检测值FRF设定上限值的理由进行说明。在使用者A两腿为站立腿的状态(即处于两腿支承时的状态)时，各腿踩踏力的所述临时测量值FRF_p一般不会进行平滑地变化，而是容易产生频繁的变动。在这种情况下，如根据临时测量值FRF_p来决定左右配比时，该配比会产生频繁变化而使目标总支承力中各腿支架3的承担比值易出现频繁地变化。其结果，易产生从落座部2作用于使用者A的抬起力的微小变动。进而，导致给使用者A有不适感的可能性。因此，在本实施方式中设定了各腿踩踏力检测值FRF的上限值，在两腿支承时的状态下防止了诸如左右配比会产生频繁变化的状况。此时，在两腿支承时的状态下，基本上除了刚开始的阶段和即将结束的阶段以外，左右配比都被维持在1/2而使左右配比处于稳定。
另外，可以在所述图7中根据所述表而得出测量值FRF_R(L)，其中，所述表仅有阀值FRF1，并设定当使用者A各腿踩踏力的临时测量值FRF_p_R(L)大于阀值FRF1时踩踏力的临时测量值FRF_p_R(L)呈线性增加。用于通过临时测量值FRF_p而得出FRF_p_R(L)的表的阀值FRF1、FRF2等可对应使用者A所喜好的抬起力感受、行走辅助装置1的重量和控制装置50的计算能力等来适当进行决定。
回到图10的说明，然后在S308处将在S307中求得的右侧配比乘以所述辅助装置重量支承力，由此求出辅助装置重量支承力中的右侧目标装置支承力承担量，其中，右侧目标装置支承力承担量为右侧腿支架3R的承担量的目标值。同样，在S311处将在S307中求得的左侧配比乘以所述辅助装置重量支承力。由此求出辅助装置重量支承力中的左侧目标装置支承力承担量，其中，左侧目标装置支承力承担量为左侧腿支架3L的承担量的目标值。另外，可以将S307、S308、S311的处理设定成与所述S301至S306的处理并列进行。
随后，执行右侧腿支架3R的S309、S310处理和左侧腿支架3L的S312、S313处理。在右侧腿支架3R的S309、S310处理中，首先在S309中将由所述S305得到的右侧目标抬起承担量与由所述S308得到的右侧目标装置支承力承担量进行加算。由此来决定作为右侧腿支架3R的所述控制目标值的临时值的临时控制目标值Tp_Fankle_R。并且，通过将该临时目标值Tp_Fankle_R通过S310的低通滤波器，最终求出右侧腿支架3R的控制目标值T_Fankle_R。S309的低通滤波器是用于除去伴随膝角度θ1的变动而产生的噪波成分的装置。该低通滤波器的截止频率例如为15Hz。
同样，在左侧腿支架3L的S312、S313处理中，首先在S312中将由所述S306得到的左侧目标抬起承担量与由所述S311得到的左侧目标装置支承力承担量进行加算。由此来决定作为左侧腿支架3L的所述控制目标值的临时值的临时控制目标值Tp_Fankle_L。并且，通过将该临时目标值Tp_Fankle_L通过S313的低通滤波器，最终求出左侧腿支架3L的控制目标值T_Fankle_L。
如上述方法决定的各腿支架3的控制目标值是指所述辅助装置重量支承力和从落座部2作用于使用者A的全体抬起力的总和(即所述总支承力)中各腿支架3的承担量的目标值。
以上为左右目标承担量决定机构63的处理。补充以下的内容S305、S306中计算左右目标抬起承担量的处理与将下述数值由所述右侧配比和左侧配比分配至左右腿支架3的方法同等，所述数值是指在使用者A左右腿踩踏力的测量值FRF_R、FRF_L的总和上乘以所述实际使用目标辅助比的数值(其相当于从落座部2作用于使用者A的全体抬起力的目标值)。
另外，S307、S308、S311的处理相当于本发明中的分配机构。并且，S309、S310、S312、S313的处理相当于第六发明中的控制对象力目标值决定机构。
按照上述做法执行了左右目标承担量决定机构63的处理后，运算处理装置51依次或并列执行反馈操作量决定机构64R、64L及前馈操作量决定机构65R、65L。
参照图11说明反馈操作量决定机构64R、64L的处理。图11是表示反馈操作量决定机构64R、64L的处理流程的框图。另外，由于反馈操作量决定机构64R、64L的工作原理相同，在图11中用括号表示左侧反馈操作量决定机构64L。
以下对右侧反馈操作量决定机构64R的处理进行代表性说明。首先，通过S401计算出由所述左右目标承担量决定机构63所决定的右侧腿支架3R的控制目标值T_Fankle_R与由所述右侧支承力测量处理机构62所测量的右侧腿支架3R的总支承力承担量的测量值Fankle_R间的偏差值(T_Fankle_R-Fankle_R)。然后，在S402、S403处分别将增益系数Kp、Kd乘以该偏差值。进一步将S403的运算结果在S404处进行微分(图中的“s”是指微分运算符)，并在S405处将该微分值与S402的运算结果进行加算。由此，通过作为反馈控制方式的PD控制方式计算出右侧电动机27的电流操作量Ifb_R以使偏差值(T_Fankle_R-Fankle_R)收敛为0。操作量Ifb_R是指右侧电动机27的指示电流值的反馈成分。
此时，在本实施方式中，设定所述增益系数Kp、Kd的值使其在S406处对应于腿支架3R膝角度的测量值θ1_R为可变。这是因为，根据腿支架3R膝角度，相对于电动机27R的电流变化(扭矩变化)落座部2抬起力变化的敏感度会产生变化。此时，膝角度θ1_R越大(腿支架3R伸得越直)相对于电动机27R的电流变化(扭矩变化)落座部2抬起力变化的敏感度会上升。因此，在S406处，根据省略了图示的数据图表，基本上是以腿支架3R的膝角度测量值θ1_R越大将增益系数Kp、Kd的值设定得越小的方式来设定该增益系数Kp、Kd的值。
以上是右侧反馈操作量决定机构64R的处理。左侧反馈操作量决定机构64L的处理也相同。另外，在本实施方式中，通过使用作为反馈控制方式的PD控制方式，使得可以高速并稳定地控制抬起力。但是，也可以使用除了PD控制方式以外的反馈控制方式。
接着，参照图12对前馈操作量决定机构65R、65L的处理进行说明。图12表示前馈操作量决定机构65R、65L的处理流程的框图。另外，由于前馈操作量决定机构65R与65L的工作原理相同，所以在图12中，用括号表示左侧前馈操作量决定机构65L。
以下对右侧前馈操作量决定机构65R的处理进行代表性说明。在S501处，对由所述膝角度测量处理机构61R测量的腿支架3R的膝角度测量值θ1_R进行微分，计算出该腿支架3R第二关节12的弯曲角度的角速度ω1_R。并且，在S502处，利用腿支架3R的膝角度测量值θ1_R和由所述支承力测量处理装置62R测量的腿支架3R的总支承力承担量测量值Fankle_R来计算出腿支架3R的线缆32a、32b实际的拉力实际拉力T1。参照图13说明该实际拉力T1的计算处理。另外，在图13中，对腿支架3进行模式化记载。同时在图13中对与图9相同的要素付以相同的参照符号。
首先，由下式(7)计算出与腿支架3R的总支承力承担量测量值Fankle_R的线段S2相垂直的成分Fankle_a。
Fankle_a＝Fankle_R·sinθ2……(7) 另外，角θ2是Fankle_R与线段S2所成的角度。正如参照所述图9而进行的说明，可利用测量值θ1_R并由几何学运算来计算出该θ2角(参照所述算式(2)、(3))。
并且，如下式(8)所示，通过将线段S2的长度L2乘以用所述方法求得的Fankle_a可计算出因Fankle_R而在第二关节12(膝关节)处产生的力矩M1。
M1＝Fankle_a·L2……(8) 由线缆32a、32b的实际拉力T1而在滑轮上产生的力矩在稳定状态下与所述力矩M1相均衡。因而，进一步如下式(9)所示那样，通过将M1除以滑轮31的有效半径r来算出实际拉力T1。
T1＝M1/r……(9) 以上为S502处理的详细内容。
返回至图12的说明，进一步在S503处算出腿支架3R的线缆32a、32b的目标拉力T2。该目标拉力T2是对应所述左右目标承担量决定机构63的处理所决定的腿支架3R的控制目标值(总支承力承担量的目标值)而应在线缆32a、32b上产生的拉力。该目标拉力T2的计算与S502的计算处理相同。更具体而言，通过将所述算式(7)右边的Fankle_R与所述左右目标承担量决定机构63的处理所决定的腿支架3R的控制目标值T_Fankle_R进行替换，算出与控制目标值T_Fankle_R的所述线段S2(参照图13)相垂直的成分。并且，通过将该算得的成分作为所述算式(8)右边的Fankle_a的替代进行使用，算出腿支架3R的第二关节12的目标力矩。而且，通过将该目标力矩作为所述算式(9)右边M1的替代进行使用，算出线缆32a、32b的目标拉力T2。
以上为S503的处理。
在执行如上所述的S501至S503的处理后，在S504处，使用由上述方法算得的第二关节12的角速度ω1_R、线缆32a、32b的实际拉力T1以及目标拉力T2并通过规定的前馈处理来决定电动机27R的电流操作量Iff_R。操作量Iff_R是指电动机27R的指示电流值的前馈成分。
在该S504的处理中，通过由下式(10)所表述的公式来计算出操作量Iff_R。
Iff_R＝B1·T2+B2·ω1_R+B3·sgn(ω1_R)……(10) 其中条件为B2＝b0+b1·T1；B3＝d0+d1·T1 此处，算式(10)中的B1为常数系数，B2、B3分别如算式(10)的条件中所述是表示实际拉力T1一次函数的系数。另外，b0、b1、d0、d1为常数。同时，sgn()表示符号函数。
该式(10)是表示电动机27的电流、线缆32a、32b的拉力和第二关节12的角速度ω1之间关系的公式。该式(10)右边第一项是拉力的比值项，第二项是对应于线缆32a、32b与滑轮31间的粘性摩擦力的项，第三项是对应于线缆32a、32b与滑轮31间的动摩擦力的项。另外也可以在算式(10)的右边再追加对应于第二关节12的角速度的项(即对应于惯性力的项)。
对以下的内容进行补充用于算式(10)的运算的各常数B1、b0、b1、d0、d1预先通过使算式(10)左边的值与右边的值之差的平方值为最小的辨识算法来进行实验上的辨识。并且，被辨识的各常数B1、b0、b1、d0、d1被纪录储存在未图示的储存器里并于行走辅助装置1动作时使用。
以上是右侧前馈操作量决定机构65R的处理。左侧前馈操作量决定机构65L的处理也相同。
参照图5，如上所述，在算出电动机27R的电流操作量Ifb_R、Iff_R和电动机27L的电流操作量Ifb_L、Iff_L后，运算处理装置51通过加算处理机构66R将操作量Ifb_R和Iff_R进行加算。由此，决定电动机27R的指示电流值。同时，运算处理装置51通过加算处理机构66L将操作量Ifb_L和Iff_L进行加算。由此，决定电动机27L的指示电流值。并且，运算装置51将这些指示电流值分别输出给电动机27的驱动电路52。此时，驱动电路52按照所给的指示电流对电动机27进行通电。
以上说明的运算处理装置51的控制处理以规定的周期而执行。据此，各腿支架3的实际总支承力承担量的测量值Fankle会与对应了该腿支架3的控制目标值T_Fankle相一致的方式(能进行收敛)，对电动机27所产生的扭矩、甚至该腿支架3的第二关节12(膝关节)的驱动力进行操作。
在以上所说明的实施方式中，在对应使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比值将从落座部2应作用于使用者A上的全抬起力的目标值分配至左右腿支架3L、3R的同时，对应使用者A右腿踩踏力和左腿踩踏力的比值将用于支承行走辅助装置1整体重量的辅助装置重量支承力分配至左右腿支架3L、3R。并且，决定作为各腿支架3的总支承力承担量目标值的控制目标值，并使该控制目标值的支承力产生于腿支架3处。因此，特别是在所述抬起力控制ON/OFF开关54被操作为ON的状态时，能够将相当于由上述钥匙开关53设定的辅助比的抬起力平滑且稳定地从落座部2作用于使用者A，并可以有效地减轻使用者A各腿的负担。
同时，在抬起控制ON/OFF开关54被操作为OFF的状态时，决定所述实际辅助比，并将其作为实用目标辅助比。因此，在该状态下，从使用者A作用于落座部2的负荷与从落座部2至使用者A的抬起力一直都是保持均衡状态。并且在该状态下，能够保持落座部2在上下方向上的位置。而且，因为该状态，在抬起控制ON/OFF开关54被操作为ON时，可以避免如急剧变化的抬起力从落座部2作用于使用者A的现象，能够平滑地将抬起力作用于使用者A上。
并且，由于是通过并用PD控制规则(反馈控制规则)和前馈控制规则来决定各电动机27的电流指示值，能够高速且稳定地控制抬起力。
另外，在所述实施方式中，由MP传感器38和脚踵传感器39构成第一力传感器，并如图3所示将这些传感器38、39设置于脚部安装部15使它们介于使用者A站立腿的脚部底面与地面之间。但是，第一力传感器的设置位置并不仅限于此。例如如图14所示那样，该第一力传感器可以设置在脚部安装部。以下对该情况的实施方式进行说明，并将其作为第二实施方式。
如图14所示，在第二实施方式中，在脚部安装部15的所述环状构件36内侧具备有脚部支承构件100。该脚部支承构件100为拖鞋体状，并由与使用者A的脚部底面几乎全部相接触的板状的足底构件101(鞋体的内垫状的构件)和连结于该足底构件101上的拱形构件102(横断面大致呈半圆状的构件)构成。拱形构件102两端的下端部与足底构件101的两侧部结合为一体。使用者A的脚尖部分可以插入至该拱形构件102内。并且在该插入状态下该脚部被支承在足底构件101上。这些脚部支承构件101和拱形构件102例如可以由金属或树脂等具有规定刚性的材料制成。
另外，介于拱形构件102上部外表面和环状构件36上部内表面之间安装有构成第一力传感器的拉力传感器103。该拉力传感器103与拱形构件102和环状构件36相接合。该拉力传感器103例如可以是张拉型的称重传感器。此时，脚部支承构件100以与环状构件36和鞋体35为非接触状态下设置于环状构件36的内部。由此，脚部支承构件100经拉力传感器103吊设于该环状构件36上以使从下方支承脚部支承构件100的力不受环状构件36和鞋体35的作用。
另外，可以在足底构件101的上面和拱形构件102的内面设置用于保护使用者A脚部的缓冲材。
以上为本实施方式中的脚部安装部15的结构。另外，本实施方式中的脚部安装部15中不具有所述MP传感器38、脚踵传感器39和内垫构件37。并且，在将本实施方式的脚部安装部15装置于使用者A各脚部上时，只需使该脚部的脚尖部分通过脚部支承构件100的拱形构件102内部，将该脚部承载于足底构件101上，并从鞋体35的鞋口将脚部插入于鞋体35的内部。
而且，在本实施方式中，左右各脚部安装部15的拉力传感器103的输出代替所述MP传感器38和脚踵传感器39的输出被输入于运算处理装置51的各踩踏力测量处理机构60内。并且，各踩踏力测量处理机构60得出以下数值，并将其作为使用者A各腿的临时测量值FRF_p，所述数值是指将拉力传感器103的输出所表示的力检测值(设拉力为正值)通过了低通滤波器后的数值，其中，该拉力传感器103对应于各踩踏力测量处理机构60。而且，各踩踏力测量处理机构60根据该临时测量值FRF_p并按照所述图7的表来求出踩踏力的测量值FRF。
除了以上所说明的构成及处理以外，其他与所述第一实施方式相同。
在本实施方式中，同样可以起到与所述第一实施方式相同的效果。另外，在本实施方式中，拉力传感器103介于环状构件36的内表面的最上部和拱形构件102外表面的最上部之间被设置。但是，拉力传感器103的设置位置不仅只限于此，也可以将其设置在拱形构件102的斜上部或侧面部并介于环状构件36之间。另外，可以在介于拱形构件102和环状构件36之间设置2个以上的拉力传感器，经这些多个拉力传感器将脚部支承构件100吊设于环状构件36上。此时，与测量踩踏力的情况时根据各拉力传感器输出表示的测量值的总和来测量踩踏力相同，这里也可以根据所述第一实施方式中的MP传感器38和脚踵传感器39的力的测量值总和来测量踩踏力。
产业上的利用性 如上所述，本发明因能适当地辅助使用者行走的装置而具有实用性。
权利要求
1.一种行走辅助装置的控制装置，所述行走辅助装置具备
落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；
左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；
左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被安装在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；
左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；
右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成，
该行走辅助装置的控制装置的特征在于，具备
踩踏力测量机构，其根据设于所述各脚部安装部的第一力传感器的输出显示的力检测值来测量所述使用者各腿的踩踏力；
目标辅助比设定机构，其设定目标辅助比，所述目标辅助比是在作为所述使用者的各腿踩踏力的总和的全部踩踏力中、应由所述行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比例的目标值；
目标抬起承担量决定机构，其通过将该目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构所测量的使用者各腿的踩踏力来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量；
驱动器控制机构，其控制所述左侧用驱动器，以使从所述左侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为由所述目标抬起承担量决定机构所决定的左侧腿支架的目标抬起承担量，同时，其控制所述右侧用驱动器，以使从所述右侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为由所述目标抬起承担量决定机构所决定的右侧腿支架的目标抬起承担量。
2.一种行走辅助装置的控制装置，其具备
落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；
左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；
左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被安装在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；
左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；
右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成，
该行走辅助装置的控制装置的特征在于，具备
踩踏力测量机构，其根据设于所述各脚部安装部的第一力传感器的输出显示的力检测值来测量所述使用者各腿的踩踏力；
第二力传感器，其装于所述各腿支架的小腿架的下端部与第三关节之间、或各腿支架的第三关节与脚部安装部之间；
控制对象力测量机构，其根据所述第二力传感器的输出显示的力检测值，将实际从所述地板传递至各腿支架的小腿架上的力作为控制对象力进行测量；
目标辅助比设定机构，其设定目标辅助比，所述目标辅助比是在作为所述使用者的各腿踩踏力的总和的全部踩踏力中、应由所述行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比例的目标值；
目标抬起承担量决定机构，其通过将该目标辅助比乘以由所述踩踏力测量机构所测量的使用者各腿的踩踏力来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的、作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量；
分配机构，其根据由所述踩踏力测量机构测量的所述使用者的左腿的踩踏力与右腿的踩踏力的比率将支承力分配到所述各腿支架上，由此将所述支承力中的左侧腿支架的承担量和右侧腿支架的承担量分别决定为各腿支架的目标装置支承力承担量，所述支承力是指为了将从该行走辅助装置的整体重量中减去所述行走辅助装置中的各第二力传感器的下侧部分的总重量的差额重量支承于地板所需的支承力、或者是为了将该行走辅助装置的整体重量支承于地板所需的支承力；
控制对象力目标值决定机构，其将所述左侧腿支架的目标抬起承担量与所述左侧腿支架的目标装置支承力承担量的总和决定为左侧腿支架的所述控制对象力的目标值，同时，将所述右侧腿支架的目标抬起承担量与所述右侧腿支架的目标装置支承力承担量的总和决定为右侧腿支架的所述控制对象力的目标值；
驱动器控制机构，其根据左侧腿支架的所述控制对象力和左侧腿支架的所述控制对象力的目标值来控制所述左侧用驱动器，以使该左侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0，同时，其根据右侧腿支架的所述控制对象力和右侧腿支架的所述控制对象力的目标值来控制所述右侧用驱动器，以使该右侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0。
3.根据权利要求1所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述各腿支架的脚部安装部具备将安装该脚部安装部的所述使用者的脚部从其脚尖侧插入的环状构件，并且经该环状构件与该腿支架的第三关节连结。
4.根据权利要求2所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述各腿支架的脚部安装部具备将安装该脚部安装部的所述使用者的脚部从其脚尖侧插入的环状构件，并且经该环状构件与该腿支架的第三关节连结。
5.根据权利要求1所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述各脚部安装部的第一力传感器由一个以上的力传感器构成，该力传感器设于各脚部安装部上，以使在所述使用者的各腿为站立腿时，该力传感器介于该站立腿的脚部的底面中的该脚部的中趾节关节的部位和脚踵的部位中的至少其中一处和地板之间，并且，所述踩踏力测量机构是如下机构其将构成各脚部安装部的第一力传感器的各力传感器的输出显示的力检测值的总和作为该第一力传感器的力检测值，根据该总和的力检测值来测量安装有该脚部安装部的所述使用者的腿的踩踏力。
6.根据权利要求2所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述各脚部安装部的第一力传感器由一个以上的力传感器构成，该力传感器设于各脚部安装部上，以使在所述使用者的各腿为站立腿时，该力传感器介于该站立腿的脚部的底面中的该脚部的中趾节关节的部位和脚踵的部位中的至少其中一处和地板之间，并且，所述踩踏力测量机构是如下机构其将构成各脚部安装部的第一力传感器的各力传感器的输出显示的力检测值的总和作为该第一力传感器的力检测值，根据该总和的力检测值来测量安装有该脚部安装部的所述使用者的腿的踩踏力。
7.根据权利要求3所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
在所述各脚部安装部的环状构件的内侧，以与该环状构件非接触的状态配置支承所述使用者的脚部的脚部支承构件，并且，该脚部支承构件经所述第一力传感器吊设在该环状构件上。
8.根据权利要求4所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
在所述各脚部安装部的环状构件的内侧，以与该环状构件非接触的状态配置支承所述使用者的脚部的脚部支承构件，并且，该脚部支承构件经所述第一力传感器吊设在该环状构件上。
9.根据权利要求1所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述踩踏力测量机构在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第一阀值以下时，将安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值定为0。
10.根据权利要求2所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述踩踏力测量机构在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第一阀值以下时，将安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值定为0。
11.根据权利要求1所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述踩踏力测量机构在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第二阀值以上时，得到预先设定的规定的上限值作为安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值。
12.根据权利要求2所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述踩踏力测量机构在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第二阀值以上时，得到预先设定的规定的上限值作为安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值。
13.根据权利要求2所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
所述行走辅助装置的控制装置具有指示是否进行所述抬起力的控制的切换开关，所述目标抬起承担量决定机构，在所述切换开关的操作状态处于指示进行所述抬起力的控制的操作状态时，通过将所述目标辅助比乘以使用者的各腿的踩踏力，来决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量，在所述切换开关的操作状态处于指示不进行所述抬起力的控制的操作状态时，使用由所述控制对象力测量机构测量的各腿支架的控制对象力和由所述踩踏力测量机构测量的使用者的各腿的踩踏力来求出实际辅助比，该实际辅助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走辅助装置实际辅助的力相对于该全部踩踏力的比，并且，使用该求得的实际辅助比代替所述目标辅助比来决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量。
14.一种行走辅助装置的控制程序，其用于控制行走辅助装置，所述行走辅助装置具备
落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；
左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；
左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被安装在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；
左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；
右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；
第一力传感器，其为了测量所述使用者的各腿的踩踏力而设于所述各脚部安装部，
所述行走辅助装置的控制程序的特征在于，使用于控制所述行走辅助装置的计算机执行以下处理
读取所述第一力传感器的输出，根据该输出所显示的力检测值来测量所述使用者实际从其各腿的脚部作用于地板侧的踩踏力的处理；
将作为所述使用者的各腿的踩踏力的总和的全部踩踏力中的应由所述行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比的目标值作为目标辅助比的设定值读取，将该目标辅助比的设定值乘以所述已测量的使用者的各腿的踩踏力，由此来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量的处理；
生成以从所述左侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为所述已决定的左侧腿支架的目标抬起承担量的方式控制所述左侧用驱动器的控制输出，同时，生成以从所述右侧腿支架实际赋予所述落座部的抬起力成为所述已决定的右侧腿支架的目标抬起承担量的方式控制所述右侧用驱动器的控制输出的处理。
15.一种行走辅助装置的控制程序，其用于控制行走辅助装置，所述行走辅助装置具备
落座部，其承受来自上方的落座的使用者的一部分重量；
左右一对大腿架，其分别经第一关节连结在该落座部上；
左右一对小腿架，其分别经第二关节连结在各大腿架上；
左右一对脚部安装部，其分别经第三关节连结在各小腿架上，并且分别被安装在所述使用者的左右各腿的脚部上，并且在所述使用者的各腿成为站立腿时接地；
左侧用驱动器，其驱动左侧腿支架关节中的第二关节，所述左侧腿支架由左侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；
右侧用驱动器，其驱动右侧腿支架关节中的第二关节，所述右侧腿支架由右侧的所述第一关节、大腿架、第二关节、小腿架、第三关节以及脚部安装部构成；
第一力传感器，其为了测量所述使用者的各腿的踩踏力而设于所述各脚部安装部；
第二力传感器，其设于所述各腿支架的小腿架的下端部与第三关节之间、或者各腿支架的第三关节与脚部安装部之间，
所述行走辅助装置的控制程序的特征在于，使用于控制所述行走辅助装置的计算机执行以下处理
读取所述第一力传感器的输出，根据该输出所显示的力检测值来测量所述使用者实际从其各腿的脚部作用于地板侧的踩踏力的处理；
读取所述第二力传感器的输出，根据该输出所显示的力检测值将从所述地板实际传递给各腿支架的小腿架的力作为控制对象力而测量的处理；
将作为所述使用者的各腿的踩踏力的总和的全部踩踏力中的应由所述行走辅助装置辅助的力相对于该全部踩踏力的比的目标值作为目标辅助比的设定值读取，将该目标辅助比的设定值乘以所述已测量的使用者的各腿的踩踏力，由此来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的作为左侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量和作为右侧腿支架的承担量的目标值的目标抬起承担量的处理；
根据由所述已测量的使用者的左腿的踩踏力与右腿的踩踏力的比率将支承力分配到所述各腿支架上，由此将所述支承力中的左侧腿支架的承担量和右侧腿支架的承担量分别决定为各腿支架的目标装置支承力承担量的处理，其中，所述支承力是指为了将从该行走辅助装置的整体重量中减去所述行走辅助装置中的各第二力传感器的下侧部分的总重量的差额重量支承于地板所需的支承力、或者是为了将该行走辅助装置的整体重量支承于地板所需的支承力；
将所述已测定的左侧腿支架的目标抬起承担量与目标装置支承力承担量的总和决定为左侧腿支架的所述控制对象力的目标值，同时，将所述已测定的右侧腿支架的目标抬起承担量与目标装置支承力承担量的总和决定为右侧腿支架的所述控制对象力的目标值的处理；
根据所述已测量的左侧腿支架的控制对象力和所述已决定的左侧腿支架的控制对象力的目标值，生成以该左侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0的方式控制所述左侧用驱动器的控制输出，同时，根据所述已测量的右侧腿支架的控制对象力和所述已决定的右侧腿支架的控制对象力的目标值，生成以该右侧腿支架的控制对象力与目标值的差接近于0的方式控制所述右侧用驱动器的控制输出的处理。
16.根据权利要求14所述的行走辅助装置的控制程序，其特征在于，
所述各脚部安装部的第一力传感器由一个以上的力传感器构成，该力传感器设于各脚部安装部上，以使在所述使用者的各腿为站立腿时，该力传感器介于该站立腿的脚部的底面中的该脚部的中趾节关节的部位和脚踵的部位中的至少其中一处和地板之间，并且，测量所述踩踏力的处理是将构成各脚部安装部的第一力传感器的各力传感器的输出显示的力检测值的总和作为该第一力传感器的力检测值，根据该总和的力检测值来测量安装有该脚部安装部的所述使用者的腿的踩踏力的处理。
17.根据权利要求15所述的行走辅助装置的控制程序，其特征在于，
所述各脚部安装部的第一力传感器由一个以上的力传感器构成，该力传感器设于各脚部安装部上，以使在所述使用者的各腿为站立腿时，该力传感器介于该站立腿的脚部的底面中的该脚部的中趾节关节的部位和脚踵的部位中的至少其中一处和地板之间，并且，测量所述踩踏力的处理是将构成各脚部安装部的第一力传感器的各力传感器的输出显示的力检测值的总和作为该第一力传感器的力检测值，根据该总和的力检测值来测量安装有该脚部安装部的所述使用者的腿的踩踏力的处理。
18.根据权利要求14所述的行走辅助装置的控制程序，其特征在于，
测量所述踩踏力的处理是在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第一阀值以下时，将安装在该脚部安装部上的脚部的踩踏力的测量值定为0的处理。
19.根据权利要求15所述的行走辅助装置的控制程序，其特征在于，
测量所述踩踏力的处理是在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第一阀值以下时，将安装在该脚部安装部上的脚部的踩踏力的测量值定为0的处理。
20.根据权利要求14所述的行走辅助装置的控制程序，其特征在于，
测量所述踩踏力的处理是在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第二阀值以上时，得到预先设定的规定的上限值作为安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值的处理。
21.根据权利要求15所述的行走辅助装置的控制程序，其特征在于，
测量所述踩踏力的处理是在所述各脚部安装部的第一力传感器的力检测值在规定的第二阀值以上时，得到预先设定的规定的上限值作为安装在该脚部安装部的脚部的踩踏力的测量值的处理。
22.根据权利要求15所述的行走辅助装置的控制装置，其特征在于，
在所述行走辅助装置上设有指示是否进行所述抬起力的控制的切换开关，决定所述各腿支架的目标抬起承担量的处理是如下的处理在所述切换开关的操作状态处于指示进行所述抬起力的控制的操作状态时，通过将所述目标辅助比的设定值乘以所述已测量的使用者的各腿的踩踏力，来决定应从所述落座部作用于所述使用者的向上的抬起力中的左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量，在所述切换开关的操作状态处于指示不进行所述抬起力的控制的操作状态时，使用所述已测量的各腿支架的控制对象力和所述已测量的使用者的各腿的踩踏力来求出实际辅助比，该实际辅助比是所述使用者的全部踩踏力中由所述行走辅助装置实际辅助的力相对于该全部踩踏力的比，并且，使用该求得的实际辅助比代替所述目标辅助比来决定所述左侧腿支架的目标抬起承担量和右侧腿支架的目标抬起承担量。
全文摘要
一种行走辅助装置以及控制程序，其对目标辅助比进行设定，该目标辅助比是使用者(A)的全部踩踏力中行走辅助装置(1)所应辅助的力相对于该全部踩踏力的比值的目标值，利用该目标辅助比和根据力传感器(38、38、39、39)的输出而测量的使用者(A)各腿的踩踏力，决定从落座部(2)应作用至使用者(A)的抬起力中的各腿支架(3L、3R)的承担量，并控制各腿支架(3L、3R)的驱动器(27、27)以使由各腿支架(3L、3R)产生被决定的承担量的抬起力。由此，能够在减少安装于使用者(A)各腿上的安装部位的同时，减轻使用者(A)自身应由其腿部来支承于地面上的力，并同时，可以由对应于使用者(A)各腿的腿支架(3L、3R)适当地分担用于减轻上述力的辅助力。
文档编号A61H3/00GK101184463SQ200680018962
公开日2008年5月21日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年5月31日
发明者井土哲也, 池内康 申请人:本田技研工业株式会社