辅助装置及辅助方法与流程

文档序号:16472011发布日期:2019-01-02 23:12阅读:161来源:国知局
辅助装置及辅助方法与流程

本公开涉及支援装戴者的步行的辅助装置及辅助方法。



背景技术:

在专利文献1中公开了考虑经过地点来决定从当前地到目的地的路径并沿该路径进行引导的步行者引导装置。另外,在专利文献2中公开了具备具有作动部件的致动器的柔性外骨格套装(softexosuit)。通过致动器的动作,产生绕装戴柔性外骨格套装的用户的关节的力矩,来辅助用户的动作。

现有技术文献

专利文献1:日本特开2009-229205号公报

专利文献2:日本特表2016-528940号公报



技术实现要素:

专利文献1所公开的现有技术中,通过显示于显示部的显示画面等来引导用户。因此,由于用户一边步行、一边观看显示画面,因此,有可能集中于观看显示画面而导致对于外部环境的注意会分散。另外,专利文献2所公开的现有技术中,通过使用致动器移动作动部件来辅助用户的动作,但是未进行用户步行的方向等的引导。

于是,本公开提供对用户的动作赋予辅助力以使用户向作为目标的方向行进的辅助装置以及辅助方法。

本公开的非限定性且例示的一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带,其装戴于用户的上半身;第一膝带,其装戴于所述用户的左膝;第二膝带,其装戴于所述用户的右膝;第一线,其在所述用户的前部将所述上半身带以及所述第一膝带连接;第二线,其将所述上半身带以及所述第一膝带连接,并且在所述用户的前部沿与所述第一线延伸的方向交叉的方向延伸;第三线,其在所述用户的后部将所述上半身带以及所述第一膝带连接;第四线,其将所述上半身带以及所述第一膝带连接,并且在所述用户的后部沿与所述第三线延伸的方向交叉的方向延伸;第五线,其在所述用户的后部将所述上半身带以及所述第二膝带连接;第六线,其将所述上半身带以及所述第二膝带连接,并且在所述用户的后部沿与所述第五线延伸的方向交叉的方向延伸;第七线,其在所述用户的前部将所述上半身带以及所述第二膝带连接;第八线,其将所述上半身带以及所述第二膝带连接,并且在所述用户的前部沿与所述第七线延伸的方向交叉的方向上延伸;以及马达,所述第一线以及所述第四线从所述第一膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第二线以及所述第三线从所述第一膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第五线以及所述第八线从所述第二膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第六线以及所述第七线从所述第二膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达在相同定时使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线分别产生第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达在相同定时使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线分别产生所述第一阈值以上的张力。

本公开的非限定性且例示的一个技术方案涉及的辅助方法,是使用安装于用户的多条线来辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线包括将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的第一膝带连接的第一线~第四线和将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的第二膝带连接的第五线~第八线,所述第一线在所述用户的前部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第二线在所述用户的前部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,并且在与所述第一线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述第三线在所述用户的后部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第四线在所述用户的后部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,并且在与所述第三线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述第五线在所述用户的后部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第六线在所述用户的后部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,并且在与所述第五线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述第七线在所述用户的前部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第八线在所述用户的前部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,并且在与所述第七线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述辅助方法包括:在辅助所述用户的向左转的移动时,在相同定时,使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线分别产生第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,在相同定时,使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线分别产生所述第一阈值以上的张力,所述第一线~第八线的张力通过至少一个控制电路控制的马达来调节。

此外,上述的总括性或者具体的技术方案既可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取的记录介质例如包括cd-rom(compactdisc-readonlymemory)等非易失性的记录介质。

根据本公开涉及的辅助装置等,能够对用户的动作赋予辅助力,以使得用户向作为目标的方向行进。从本说明书及附图中可知晓本公开的一个技术方案的附加的益处及优点。该益处和/或优点可以单独地由本说明书及附图所公开的各种实施方式及特征提供而得到,无需为了获得一个以上的益处和/或优点而实施所有的实施方式及特征。

附图说明

图1是从斜前方观察实施方式涉及的辅助装置装戴于用户的例子的立体图。

图2是图1的辅助装置以及用户的主视图。

图3是图1的辅助装置以及用户的后视图。

图4是将图1的辅助装置放大后的立体图。

图5是表示实施方式涉及的辅助装置的功能性构成的框图。

图6是示意地示出图4的辅助装置的各构成要素的配置的图。

图7是示出图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。

图8是示出图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。

图9是示出图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。

图10是示出图6的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。

图11a是示出装戴了辅助装置的用户通过辅助装置受到引导的行进方向的例子的图。

图11b是示出从用户的出发地到目的地的路径的例子的图。

图12是示出实施方式涉及的辅助装置引导用户的步行方向的处理的流程的一例的流程图。

图13a是示出辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。

图13b是示出辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。

图13c是示出辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。

图14a是示出辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的弯曲的情形的图。

图14b是示出辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的弯曲的情形的图。

图15a是示出辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的伸展的情形的图。

图15b是示出辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的伸展的情形的图。

图16a是示出辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的外展的情形的图。

图16b是示出辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的外展的情形的图。

图17a是示出辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的内收的情形的图。

图17b是示出辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的内收的情形的图。

图18a是示出辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的外旋的情形的图。

图18b是示出辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的外旋的情形的图。

图19a是示出辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的内旋的情形的图。

图19b是示出辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的内旋的情形的图。

图20a是示出辅助装置在十字路口处以用户以直角拐弯的方式引导步行方向的例子的图。

图20b是示出在图20a中辅助装置进行步行方向的引导的顺序的图。

图21是示出使用了辅助装置的情况下的多个用户的步数与距离的关系的例子的图。

图22a是示出辅助装置以在拐角处使用户多次拐弯而直角地进行方向转换的方式对步行方向进行引导的例子的图。

图22b是示出在图22a中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。

图23a是示出辅助装置沿着相互间的距离短的包含2个拐角的路径引导用户的步行方向的例子的图。

图23b是示出在图23a中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。

图24a是示出辅助装置在图23a的情形下进行路径的再设定的情况的例子的图。

图24b是示出在图24a中辅助装置进行的步行方向的引导的顺序的图。

图25是示出关于第一模式的动作使用户向左方向进行方向转换的例子的图。

图26是示出关于第一模式的动作使用户向右方向进行方向转换的例子的图。

图27是示出关于第一模式的动作使用户向右方向进行方向转换的其它例子的图。

图28是示出关于第二模式的动作使用户向左方向进行方向转换的例子的图。

图29是示出关于第二模式的动作使用户向右方向进行方向转换的例子的图。

图30a是示出辅助装置向用户的单腿赋予辅助力而向左方向引导用户的例子的图。

图30b是示出辅助装置向用户的单腿赋予辅助力而向左方向引导用户的其它例子的图。

图31a是示出辅助装置向用户的单腿赋予辅助力而向右方向引导用户的例子的图。

图31b是示出辅助装置向用户的单腿赋予辅助力而向右方向引导用户的其它例子的图。

图32a是示出在悬空腿期的右腿接受了外展的辅助力的用户的动作的例子的图。

图32b是示出在悬空腿期的右腿接受了内收的辅助力的用户的动作的例子的图。

图33a是示出在站立腿期的左腿接受了外展的辅助力的用户的动作的例子的图。

图33b是示出在站立腿期的左腿接受了内收的辅助力的用户的动作的例子的图。

图34是示出辅助装置使用外展以及内收的辅助来使用户向右方向进行方向转换的例子的图。

图35是从上方观察使用辅助装置接受了步行方向的引导的用户a的步行轨迹的图。

图36是从上方观察使用辅助装置接受了步行方向的引导的用户b的步行轨迹的图。

图37是示出图35的各步行轨迹上的各点处的步行轨迹的曲率和在各点处辅助装置对线赋予的张力的关系的图。

图38是示出图36的各步行轨迹上的各点处的步行轨迹的曲率和在各点处辅助装置对线赋予的张力的关系的图。

图39a是示出辅助装置对用户引导向左方向的方向转换的情况下的在辅助中未使用的左腿的线的例子的图。

图39b是示出辅助装置对用户引导向左方向的方向转换的情况下的在辅助中未使用的右腿的线的例子的图。

图40是示出实施方式涉及的辅助装置的变形例的功能性构成的框图。

标号说明

100辅助装置

110、110a1~110a8线

111上半身带

112a、112b膝带

114、114a1~114a8马达

120控制部

121步行方向决定部

122驱动控制部

123步行定时检测部

130目的地取得部

140当前地取得部

150存储部

151模式存储部

160位置信息检测部

200电源

500终端装置

具体实施方式

[成为本公开的基础的见解]

本公开的发明人即本发明人研究了“背景技术”中例举的专利文献1及2所记载的技术,研究了支援即辅助用户的步行的技术。专利文献1公开了决定从当前地到目的地为止的最佳的步行路径并经由显示画面将该步行路径提示给用户的技术。专利文献2公开了通过经由作动部件将致动器的动力赋予给用户来辅助用户的动作的的技术。于是,本发明人研究了对用户赋予用于使用户向作为目标的方向行进的辅助力,以使得用户能够例如沿着路径步行地行进的辅助装置等。

具体而言,本发明人研究了用户装戴的辅助装置。并且,本发明人研究了通过经由线对用户赋予马达的力而以直接感觉的方式引导步行方向的辅助装置。本发明人将该辅助装置构成为相对于用户的左右腿各自的髋关节具备延伸的方向相互交叉的多对线对。此外,本发明人研究了通过在辅助装置中根据从当前地到目的地的路径使牵拉线的方法变化而不仅辅助直行方向、还辅助用户向左右方向进行方向转换的动作的构成。此外,本发明人研究了如下构成:由于根据用户不同而用于拐弯的能力不同,因此,通过在辅助装置中与用户相匹配地变更牵拉线的力而能够以直接感觉的方式进行适合各用户的步行方向的引导。

例如,专利文献1以及2中没有公开通过使用线来赋予辅助力而引导用户的步行方向的装置。本发明人得到了如下见解:根据现有技术,不知道在辅助用户向右方向转(也称为转弯)的移动或向左方向转的移动的情况下,通过使用线向用户赋予怎样的辅助力,才能够引导用户的步行方向。作为用于辅助的具体的参数,考虑辅助的定时(timing,时机)、驱动的线的选择方法、所选择的线的张力的大小等,但是,还不知道用于引导步行方向的最佳的参数,因此,本发明人认识到确定这些参数可以说是新的技术。于是,作为对用户的动作赋予辅助力以使得向作为目标的方向行进的辅助装置等,本发明人设计出如以下那样的辅助装置等。

本公开的一个技术方案涉及的辅助装置,具备:上半身带,其装戴于用户的上半身;第一膝带,其装戴于所述用户的左膝;第二膝带,其装戴于所述用户的右膝;第一线,其在所述用户的前部将所述上半身带以及所述第一膝带连接;第二线,其将所述上半身带以及所述第一膝带连接,并且在所述用户的前部沿与所述第一线延伸的方向交叉的方向延伸;第三线,其在所述用户的后部将所述上半身带以及所述第一膝带连接;第四线,其将所述上半身带以及所述第一膝带连接,并且在所述用户的后部沿与所述第三线延伸的方向交叉的方向延伸;第五线,其在所述用户的后部将所述上半身带以及所述第二膝带连接;第六线,其将所述上半身带以及所述第二膝带连接,并且在所述用户的后部沿与所述第五线延伸的方向交叉的方向延伸;第七线,其在所述用户的前部将所述上半身带以及所述第二膝带连接;第八线,其将所述上半身带以及所述第二膝带连接,并且在所述用户的前部沿与所述第七线延伸的方向交叉的方向延伸;以及马达,所述第一线以及所述第四线从所述第一膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第二线以及所述第三线从所述第一膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第五线以及所述第八线从所述第二膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第六线以及所述第七线从所述第二膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达在相同定时使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线分别产生第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达在相同定时使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线分别产生所述第一阈值以上的张力。

在上述技术方案中,第二线以及第四线的张力以使左腿进行外旋动作的方式发挥作用。第六线以及第八线的张力以使右腿进行内旋动作的方式发挥作用。因此,辅助装置能够以经由这些4条线进行向左方向转的移动的方式辅助用户。另外,第一线以及第三线的张力以使左腿进行内旋动作的方式发挥作用。第五线以及第七线的张力以使右腿进行外旋动作的方式发挥作用。因此,辅助装置能够以经由这些4条线进行向右方向转的移动的方式辅助用户。此外,用户经由在相同定时产生张力的4条线同时使左腿以及右腿接受辅助力。因此,用户能给在感到在左腿以及右腿之间取得平衡的辅助力的同时接受辅助。因此,能够实现对用户的协调的辅助。此外,第一阈值可以是用户能够认识到通过线所产生的张力而促进用于向左方向或右方向转的移动的腿的外旋或内旋动作这样的张力,例如,也可以是40n(牛顿)。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达在所述用户的左腿的第一步行相位的65%的定时并且在相同定时使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线分别产生所述第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达在所述用户的右腿的第一步行相位的65%的定时并且在相同定时使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线分别产生所述第一阈值以上的张力。

在上述技术方案中,在左腿的第一步行相位的65%的时间点,左腿处于悬空腿期,右腿处于站立腿期。在用户的向左转的移动时,如上所述,通过对4条线产生张力,位于旋转(转身)的内侧的用户的左腿在悬空腿期受到外旋动作的辅助力。因此,用户能够容易地向左方向变更行进方向。同样地,在右腿的第一步行相位的65%的时间点,左腿处于站立腿期,右腿处于悬空腿期。在用户的向右转的移动时,如上所述,通过使4条线产生张力,位于旋转的内侧的用户的右腿在悬空腿期受到外旋动作的辅助力。因此,用户能够容易地向右方向变更行进方向。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述左腿的第一步行相位的50%的时间点与所述右腿的第一步行相位的0%的时间点对应。

本公开的一个技术方案涉及的辅助装置,也可以是,还具备控制电路以及存储器,所述存储器记录用于控制所述马达的程序,所述控制电路基于所述程序来控制所述马达。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线各自的张力为比所述第一阈值小的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达使所述第二线、所述第四线、所述第六线、以及所述第八线各自的张力为比所述第一阈值小的张力。

根据上述技术方案,辅助装置不使与作为辅助的对象的左腿以及右腿的外旋或内旋动作没有关系的线产生第一阈值以上的张力。由此,能给抑制由于该线的张力而妨碍外旋以及内旋动作的辅助。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达,在所述用户的左腿的第一步行相位的65%以上且100%以下的期间、以及所述左腿的第二步行相位的0%以上且20%以下的期间,使所述第二线以及所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的第一步行相位的15%以上且70%以下的期间,使所述第六线以及所述第八线产生所述第一阈值以上的张力,所述左腿的所述第二步行相位是所述左腿的所述第一步行相位的接下来的步行相位。

在上述技术方案中,左腿的第一步行相位的65%以上且100%以下的期间包含于左腿的悬空腿期,左腿的第二步行相位的0%以上且20%以下的期间包含于左腿的站立腿期。另外,右腿的第一步行相位的15%以上且60%以下的期间,包含于右腿的站立腿期,右腿的第一步行相位的60%以上且70%以下的期间包含于右腿的悬空腿期。辅助装置能够使悬空腿期的左腿容易地向左方向进行外旋动作,此外,能够使着地后的左脚的脚尖朝向左方向。另外,辅助装置能够使站立腿期的右腿向左方向进行内旋动作,此外,能够使离开了地面的右脚的脚尖朝向左方向。因此,接受辅助装置的辅助的用户能够容易且可靠地进行向左方向转的移动。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达,在所述用户的左腿的第一步行相位的15%以上且70%以下的期间,使所述第一线以及所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的第一步行相位的65%以上且100%以下的期间、以及所述右腿的第二步行相位的0%以上且20%以下的期间,使所述第五线以及所述第七线产生所述第一阈值以上的张力,所述右腿的所述第二步行相位是所述右腿的所述第一步行相位的接下来的步行相位。

在上述技术方案中,左腿的第一步行相位的15%以上且60%以下的期间包含于左腿的站立腿期,左腿的第一步行相位的60%以上且70%以下的期间包含于左腿的悬空腿期。另外,右腿的第一步行相位的65%以上且100%以下的期间包含于右腿的悬空腿期,右腿的第二步行相位的0%以上且20%以下的期间包含于右腿的站立腿期。因此,辅助装置能够与用户向左方向旋转的移动同样地,在向右方向转的移动中也容易且可靠地使用户移动。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线以张力相对于步行相位的增加比例为相同的方式分别产生所述第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线以张力相对于步行相位的增加比例为相同的方式分别产生所述第一阈值以上的张力。

根据上述技术方案,用户能够在使左右腿平衡良好且均匀感到经由辅助装置的线的辅助力的同时接受辅助装置的辅助。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线以张力相对于步行相位的减少比例为相同的方式分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线以张力相对于步行相位的减少比例为相同的方式分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力。

根据上述技术方案,用户能够在使左右腿平衡良好且均匀感到经由辅助装置的线的辅助力的同时接受辅助装置的辅助。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,所述马达使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线在相同定时分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,所述马达使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线在相同定时分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力。

根据上述技术方案,用户能够在使左右腿平衡良好且均匀感到经由辅助装置的线的辅助力的同时接受辅助装置的辅助。

本公开的一个技术方案涉及的辅助方法,是使用安装于用户的多条线来辅助所述用户的移动的辅助方法,在所述辅助方法中,所述多条线包括将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的第一膝带连接的第一线~第四线和将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的第二膝带连接的第五线~第八线,所述第一线在所述用户的前部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第二线在所述用户的前部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,并且在与所述第一线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述第三线在所述用户的后部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第四线在所述用户的后部从所述第一膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,并且在与所述第三线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述第五线在所述用户的后部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,所述第六线在所述用户的后部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,并且在与所述第五线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述第七线在所述用户的前部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的右方延伸,所述第八线在所述用户的前部从所述第二膝带向上方并且向所述用户的左方延伸,并且在与所述第七线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述辅助方法包括:在辅助所述用户的向左转的移动时,在相同定时使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线分别产生第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,在相同定时使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线分别产生所述第一阈值以上的张力,所述第一线~第八线的张力通过至少一个控制电路控制的马达来调节。根据上述技术方案,能够得到与本公开的一个技术方案涉及的辅助装置同样的效果。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,在所述用户的左腿的第一步行相位的65%的定时并且在相同定时,使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线分别产生所述第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,在所述用户的右腿的第一步行相位的65%的定时并且在相同定时,使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线分别产生所述第一阈值以上的张力。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,所述左腿的第一步行相位的50%的时间点与所述右腿的第一步行相位的0%的时间点对应。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线各自的张力为比所述第一阈值小的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线各自的张力为比所述第一阈值小的张力。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,在所述用户的左腿的第一步行相位的65%以上且100%以下的期间以及所述用户的左腿的第二步行相位的0%以上且20%以下的期间,使所述第二线以及所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的第一步行相位的15%以上且70%以下的期间,使所述第六线以及所述第八线产生所述第一阈值以上的张力,所述左腿的所述第二步行相位是所述左腿的所述第一步行相位的接下来的步行相位。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向右转的移动时,在所述用户的左腿的第一步行相位的15%以上且70%以下的期间,使所述第一线以及所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的第一步行相位的65%以上且100%以下的期间以及所述右腿的第二步行相位的0%以上且20%以下的期间,使所述第五线以及所述第七线产生所述第一阈值以上的张力,所述右腿的所述第二步行相位是所述右腿的所述第一步行相位的接下来的步行相位。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线以张力相对于步行相位的增加比例为相同的方式分别产生所述第一阈值以上的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线以张力相对于步行相位的增加比例为相同的方式分别产生所述第一阈值以上的张力。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线以张力相对于步行相位的减少比例为相同的方式分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线以张力相对于步行相位的减少比例为相同的方式分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力。

在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,在辅助所述用户的向左转的移动时,使所述第二线、所述第四线、所述第六线以及所述第八线在相同定时分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力,在辅助所述用户的向右转的移动时,使所述第一线、所述第三线、所述第五线以及所述第七线在相同定时分别将所述第一阈值以上的张力减少为比所述第一阈值小的张力。

本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置具备:上半身带,其装戴于用户的上半身;第一膝带,其装戴于所述用户的左膝;第二膝带,其装戴于所述用户的右膝;第一线,其在所述用户的前部将所述上半身带以及所述第一膝带连接;第二线,其将所述上半身带以及所述第一膝带连接,并且在所述用户的前部沿与所述第一线延伸的方向交叉的方向延伸;第三线,其在所述用户的后部将所述上半身带以及所述第一膝带连接;第四线,其将所述上半身带以及所述第一膝带连接,并且在所述用户的后部沿与所述第三线延伸的方向交叉的方向延伸;第五线,其在所述用户的后部将所述上半身带以及所述第二膝带连接;第六线,其将所述上半身带以及所述第二膝带连接,并且在所述用户的后部沿与所述第五线延伸的方向交叉的方向延伸;第七线,其在所述用户的前部将所述上半身带以及所述第二膝带连接;第八线,其将所述上半身带以及所述第二膝带连接,并且在所述用户的前部沿与所述第七线延伸的方向交叉的方向延伸;马达;以及决定所述用户的行进方向的步行方向决定部,在所述用户的步行方向为朝向右的情况下,所述马达对所述第一线以及所述第三线或所述第五线以及所述第七线在不同的定时施加第一阈值以上的张力,在所述用户的步行方向为朝向左的情况下,所述马达对所述第二线以及所述第四线或对所述第六线以及所述第八线在不同的定时施加第一阈值以上的张力。根据上述技术方案,辅助装置能够对用户的动作赋予辅助力,以使得用户向作为目标的方向行进。

在本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述步行方向决定部在与所述用户的右或左的步行方向相反方向的腿,在从脚后跟着地的定时到脚尖着地的定时的时间区间对所述线施加张力,以使得所述相反方向的腿向内旋方向转。根据上述技术方案,从辅助装置接受辅助的用户,在自身前进的方向上,为了朝向与该方向相反方向的腿的脚尖步行,能够向该方向进行方向转换。

在本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述马达在所述用户的右或左的步行方向相同方向的腿,在将脚后跟着地设为0%的步行相位的90%以上且小于100%的定时,对所述线施加张力以使得所述相同方向的腿向外旋方向转。根据上述技术方案,从辅助装置接受辅助的用户,在自身前进的方向上,为了朝向与该方向相同方向的腿的脚尖步行,能够向该方向进行方向转换。

本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置,也可以是,在所述上半身带具备加速度传感器、陀螺仪传感器以及地磁传感器,所述步行方向决定部从所述加速度传感器、所述陀螺仪传感器以及所述地磁传感器,算出用户进行方向转换时的步行轨迹的曲率,通过所述曲率评价在所述曲率的算出位置施加于所述线的张力。根据上述技术方案,步行方向决定部能够通过上述评价来求出用户能够进行方向转换的曲率和线的张力的关系。因此,步行方向决定部能够基于各个用户的方向转换角度以及线张力的关系,算出对各个用户恰当的步行路径。

在本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述步行方向决定部将所述曲率的变化变为缓和的张力决定为所述用户的步行方向引导中的线张力。根据上述技术方案,在曲率的变化缓和的张力的区域中,即便使线的张力变化,用户能够拐弯的方向转换角度也不变化。因此,在这样的张力的区域中,通过将小的张力决定为为了辅助用户而施加给线的张力,能够实现辅助装置的节能化。

在本公开的另一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述步行方向决定部从需要方向转换的场所的方向转换角度和到所述场所的步数,设定所述用户行进的路径。

此外,上述的总括性或者具体的技术方案既可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取的记录介质例如包括cd-rom等非易失性的记录介质。

[实施方式]

以下,参照附图对本公开的实施方式涉及的辅助装置100等进行具体的说明。此外,以下说明的实施方式都表示概括的或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、形状、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、步骤(工序)、步骤的顺序等都是一个例子,宗旨不在于限定本公开。另外,关于以下的实施方式中的构成要素中未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素,作为任意的构成要素来说明。另外,在以下的实施方式的说明中,存在使用了大致平行、大致正交那样的带有“大致”的表达的情况。例如,大致平行是指不仅意味着是完全平行,还意味着实质上平行,即也意味着包含例如几%左右的差异。关于其他的带有“大致”的表达也是同样的。另外,各图是示意图,不一定是严格地图示的图。此外,在各图中,对于实质上相同的构成要素标注同一标号,有时省略或简略化重复的说明。

在本实施方式中,设为若将辅助装置100装戴于身体的用户选择目的地则辅助装置100判定在朝向目的地的路径上用户应拐弯的方向等来进行用户沿着该路径步行的支援,对辅助装置100进行说明。具体而言,设为为了使用户向应拐弯的方向拐弯而主动地对用户的身体支援转身动作(也称为转弯动作),对实施方式涉及的辅助装置100进行说明。在本实施方式中,主动的支援不仅能够包含用户为了变更行进方向而进行转身动作时对身体辅助所需的旋转力,还能给包含赋予用于引起转身动作的力以及在物理上控制用户的身体向所希望的方向的旋转量、也即是在物理上控制用户的身体的朝向。在本说明书中,辅助装置100辅助用户也包含主动地支援用户的动作以及辅助地支援用户的动作中的任何动作。

[1.辅助装置的构成]

参照图1~图6,对实施方式涉及的辅助装置100进行说明。此外,图1是从斜前方观察用户1所装戴的辅助装置100的立体图。图2是图1的辅助装置100以及用户1的主视图。图3是图1的辅助装置100以及用户1的后视图。图4是将图1的辅助装置100放大后的立体图。图5是显示实施方式涉及的辅助装置100的功能性构成的框图。图6是示意地示出图4的辅助装置100的各构成要素的配置的图。

如图1~图5所示,辅助装置100具备:装戴于用户1的上半身的上半身带111、装戴于用户1的左右膝附近的膝带112a以及112b、将上半身带111和膝带112a以及112b相连接的多条线110。此外,辅助装置100还具备:与多条线110分别相连接的多个马达114、设置于多条线110中的各线的力传感器(forcesensor)115。控制多个马达114的动作的控制部120。另外,辅助装置100也可以具备向马达114等供给电力的电源200。电源200例如可以是一次电池或二次电池等。

上半身带111装戴于用户1的上半身。上半身带111的例子具有带状的形状。上半身带111在端部附近具备固定件。固定件的例子是维克罗(velcro)(注册商标)等的面搭扣、钩、带扣等紧固件或者带(钩环扣、维克罗((velcro)注册商标)带)。例如,上半身带111卷绕于用户1的腰部,通过固定件维持被卷绕的状态,由此,装戴于用户1的腰。通过调节固定件的固定位置,被卷绕的上半身带111的内径变化。由此,由于能够调整上半身带111的长度,因此,腰部的腰围不同的各种用户1都能够装戴。上半身带111的材料的例子是非伸缩性的材料。由此,上半身带111即便被多条线110牵拉也不易变形。在此,“上半身”是指用户的身体的从肩到腰的区域。图1~图5所示的上半身带111具有装戴于用户1的腰的腰带的结构,但是也可以是装戴于除了用户1的腰之外或者不同于用户1的腰的用户1的肩和/或胸部等的结构。

此外,上半身带111也可以具有筒状的形状,在该情况下,筒状的形状的周长比用户1的腰部的腰围长。上半身带111具有用于将上半身带111的长度调整为用户1的腰的腰围的调整机构。调整机构例如是面搭扣,也可以通过配置成具有面搭扣的钩面的部位在筒状的外周从该外周分支、在筒状的外周面配置面搭扣的绒面的结构来实现。也即是,上半身带111在面搭扣的部分折回,与折回量相应地上半身带111所形成的筒的内径变化。

膝带112a装戴于用户1的左腿,膝带112b装戴于用户1的右腿。膝带112a以及112b分别具有例如带状的形状,在端部附近具备固定件。固定件的例子是velcro(注册商标)等的面搭扣、钩、带扣等紧固件或带。膝带112a以及112b分别装戴于用户的大腿部或膝上。例如,膝带112a以及112b卷绕于用户1的大腿部等,通过固定件维持被卷绕的状态,由此装戴于用户1的大腿部等。通过调节固定件的固定位置,被卷绕的膝带112a以及112b的内径变化。由此,由于能够调整膝带112a以及112b的长度,因此,能够供腿的腿围不同的各种用户1装戴。膝带112a以及112b也可以不装戴于髋关节。人的大腿部具有从膝到臀部逐渐地变粗这一特征。因此,通过在大腿部中在膝上装戴膝带112a以及112b,膝带112a以及112b在勒紧的情况下即使从线110收到牵拉力其滑动也会较小。另外,膝带112a以及112b的材料的例子是非伸缩性材料。由此,膝带112a以及112b即便被多条线110牵拉也不易变形。在此,膝带112a是第一膝带的一例,膝带112b是第二膝带的一例。

此外,膝带112a以及112b也可以具有筒状的形状,在该情况下,筒状的形状的周长比用户的大腿部的腿围长。膝带112a以及112b具有用于将膝带112a以及112b的长度调整为用户1的大腿部等的围度的调整机构。调整机构例如也可以是面搭扣,通过配置成面搭扣的具有钩面的部位在筒状的外周从该外周分支、面搭扣的绒面配置于筒状的外周面的构成来实现。即,在面搭扣的部分,膝带112a以及112b分别折回,与折回量相应地膝带112a以及112b形成的筒的内径变化。

马达114固定地配置于上半身带111。在本实施方式中,马达114由8个马达114a1~114a8构成。例如,马达114a1~114a8也可以容纳于上半身带111所具备的中空的容纳部111a1~111a4内。容纳部111a1~111a4既可以与上半身带111一体化,也可以能够相对于上半身带111拆装。如图1~图4所示,也可以设置多个容纳部111a1~111a4。在图1~图4的例子中,容纳部111a1、111a2、111a3以及111a4分别配置于用户1的前部、左侧部、背部以及右侧部。马达114a1以及114a8容纳于容纳部111a1,马达114a2以及114a3容纳于容纳部111a2,马达114a4以及114a5容纳于容纳部111a3,马达114a6以及114a7容纳于容纳部111a4。并且,马达114a1~114a8变更上半身带111与膝带112a以及112b之间的线110的长度,调节线110的张力。

在本实施方式中,马达114a1~114a8分别具备缠绕线110的滚轮、用于使滚轮旋转的驱动轴、对驱动轴进行旋转驱动的电动马达。但是,马达114a1~114a8也可以分别仅具备电动马达。并且,上半身带111也可以具备滚轮以及驱动轴。在该情况下,电动马达的旋转轴与滚轮的驱动轴以能够传递旋转驱动力的方式连接。此外,也可以取代马达114a1~114a8,而使用例如线性致动器、或者空气压式或液压式的活塞等能够调节上半身带111与膝带112a以及112b之间的线110的长度的装置。

在本实施方式中,线110由8条线110a1~110a8构成。并且,与线110a1~110a8分别连接有马达114a1~114a8,以便独立地调节线110a1~110a8的长度。

线110a1~110a4各自的一方的端部固定于左腿用膝带112a,线110a1~110a4各自的另一方的端部与马达114a1~114a4连接。也即是,线110a1~110a4分别将左腿用膝带112a与马达114a1~114a4之间连接。线110a5~110a8各自的一方的端部固定于右腿用膝带112b,线110a5~110a8各自的另一方的端部与马达114a5~114a8连接。即,线110a5~110a8分别将右腿用膝带112b与马达114a5~114a8之间连接。在本实施方式中,马达114a1~114a8分别通过使滚轮正旋转或逆旋转而将线110a1~110a8分别缠绕于滚轮或倒卷。上述那样的线110a1~110a8通过上半身带111被固定于用户1的腰,通过膝带112a以及112b被固定于用户的左右的大腿部等。此外,也可以构成为1个马达114a1~114a8驱动2条以上的线110a1~110a8。

另外,力传感器115由8个力传感器115a1~115a8构成。力传感器115a1~115a8分别在膝带112a或112b分别设置于线110a1~110a8。力传感器115a1~115a8也可以配置于上半身带111。力传感器115a1~115a8分别检测线110a1~110a8的张力,并向控制部120输出。力传感器115a1~115a8只要是能够检测线110a1~110a8的张力的传感器即可,例如,也可以是应变仪式力传感器、压电式力传感器等。

另外,线110a1~110a8既可以是金属制的线,也可以是非金属线。非金属线的例子是纤维线或纤维带。纤维线或纤维带的材料的例子是聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯纤维、对位型芳族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、pbo(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维、聚芳酯纤维或碳纤维等。在本实施方式中设置成8条连结带111b1~111b8分别沿着线110a1~110a8并且从上半身带111跨到膝带112a或112b地延伸。连结带111b1~111b8与上半身带111以及膝带112a或112b一体化,用与上半身带111以及膝带112a或112b同样的材料形成,但不限定于此。例如,上半身带111、膝带112a及112b以及连结带111b1~111b8能够形成用户1所装戴的1个带辅助功能的套装。连结带111b1~111b8分别在内部含有线110a1~110a8,覆盖线110a1~110a8。有时将连结带111b1~111b8概括记载为连结带111b。

参照图2~图4以及图6,对线110a1~110a8的配置构成的详细情况进行说明。线110a1以及110a2配置成在用户1的前部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。线110a3以及110a4配置成在用户1的背部(也称为后部)在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。线110a5以及110a6配置成在用户1的背部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。线110a7以及110a8配置成在用户1的前部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。

此外,2条线在相互交叉的方向上延伸是指2条线延伸的方向是交叉的。进一步,2条线延伸的方向交叉是指2条线延伸的方向不平行,既可以交叉于交点,又可以没有交点而不交叉于交点。因此,2条线实际上既可以在交点处交叉,又可以不交叉。在从用户1之外观察用户1时,这样的在相互交叉的方向上延伸的2条线既可以如图2~图4所示那样相交,也可以不相交。在该2条线不相交的情况下,如后述那样,该2条线例如既可以以形成v字状的形状的方式延伸,又可以彼此分离地延伸。

在此,对线110a1~110a8附加名称来区别各线,以表示安装有线的左右腿、作为线的配置位置的用户1的前部或背部、上半身带111中的该腿的线的左右的安装位置。这些名称,以“左右腿-用户1的前后_上半身带的左右安装位置”这一顺序表示与位置相关的特征。例如,在名称“rf_right”的情况下,表示在右腿(right)的用户1的前部(front)的线中的上半身带上安装于右侧(right)的线这一意思。在名称“lr_left”的情况下,表示在左腿(left)的用户1的背部(rear)的线中的上半身带上安装于左侧(left)的线这一意思。

根据这样的方法,第一线110a1也被称为“lf_right”,第二线110a2也被称为“lf_left”。第三线110a3也被称为“lr_left”,第四线110a4也被称为“lr_right”。第五线110a5也被称为“rr_left”,第六线110a6也被称为“rr_right”。第七线110a7也被称为“rf_right”,第八线110a8也被称为“rf_left”。这样,在用户1的左右腿分别配置2组在相交即交叉的方向上延伸的线。通过独立地拉伸线110a1~110a8,能够对左右腿赋予各种方向的力。上述那样的线110a1~110a8与各自的名称的关系,总结为下述的表1。

表1:线与线名称的关系

另外,在本实施方式中,在从用户1的背部朝向前部观察时,第一线110a1以及第四线110a4与左腿的膝带112a的左边一半的区域连接,第二线110a2以及第三线110a3与膝带112a的右边一半的区域连接,但不限定于此。同样地,在从用户1的背部朝向前部观察时,第六线110a6以及第七线110a7与右腿的膝带112b的左边一半的区域连接,第五线110a5以及第八线110a8与膝带112b的右边一半的区域连接。

膝带112a的左边一半的区域以及右边一半的区域分别也可以作为关于与用户1的矢状面(sagittalplane)大致平行并且通过膝带112a的边界面的、左侧的区域以及右侧的区域。同样地,膝带112b的左边一半的区域以及右边一半的区域分别也可以作为关于与用户1的矢状面大致平行并且通过膝带112b的边界面的、左侧的区域以及右侧的区域。矢状面是相对于用户1的身体的正中平行地延伸而将身体分为左右的面。

上述边界面既可以是通过膝带112a以及112b的中央附近、使膝带112a以及112b各自的左边一半区域的面积和右边一半区域的面积为相同的面,也可以是不通过膝带112a以及112b的中央附近的面。例如,在后者的情况下,边界面也可以是通过用户1的腿进行外旋或内旋的动作的情况下的中心轴的面。腿的外旋以及内旋的动作的详细将在后面进行描述。

另外,第一线110a1以及第四线110a4从膝带112a朝向上方并且朝向用户1的右方延伸。具体而言,第一线110a1以及第四线110a4从膝带112a朝向上方延伸并且朝向用户1的右方延伸,例如,从膝带112a朝向右斜上方延伸。第二线110a2以及第三线110a3从膝带112a朝向上方并且朝向用户1的左方延伸。具体而言,第二线110a2以及第三线110a3从膝带112a超向上方延伸并且朝向用户1的左方延伸,例如,从膝带112a朝向左斜上方延伸。第五线110a5以及第八线110a8从膝带112b朝向上方并且朝向用户1的左方延伸。具体而言,第五线110a5以及第八线110a8从膝带112b朝向上方延伸并且朝向用户1的左方延伸,例如,从膝带112b朝向左斜上方延伸。第六线110a6以及第七线110a7从膝带112b朝向上方并且朝向用户1的右方延伸。具体而言,第六线110a6以及第七线110a7从膝带112b朝向上方延伸并且朝向用户1的右方延伸,例如,从膝带112b朝向右斜上方延伸。

在本实施方式中,关于在相互交叉的方向上延伸的2个线对,第一线110a1以及第二线110a2交叉为x字状,第三线110a3以及第四线110a4交叉为x字状,第五线110a5以及第六线110a6交叉为x字状,第七线110a7以及第八线110a8交叉为x字状。但是,线的配置构成不限定于此。

如图7所示,例如,第一线110a1以及第二线110a2也可以配置为v字状。在该情况下,第一线110a1以及第二线110a2可以形成从膝带112a向上方逐渐扩展的锥形形状。此外,在膝带112a上,第一线110a1以及第二线110a2既可以如图7所示那样相互接近,又可以如图8所示那样相互分离。关于其他的线对也同样。此外,图7以及图8是表示图6的辅助装置100中的线110的配置的变形例的图。

或者,如图9所示,例如,第一线110a1以及第二线110a2也可以配置成使v字形状上下颠倒的形状。在该情况下,第一线110a1以及第二线110a2可以形成从膝带112a向上方、尖端细的锥形形状。此外,在上半身带111上,第一线110a1以及第二线110a2既可以如图9所示那样相互接近,又可以如图10所示那样相互分离。关于其他的线对也同样。此外,图9以及图10是示出图6的辅助装置100中的线110的配置的变形例的图。

在图2~图4中,在上半身带111上,第一线110a1以及第八线110a8的卷绕部分、也即是滚轮集中于容纳部111a1,第二线110a2以及第三线110a3的卷绕部分集中于容纳部111a2,第四线110a4以及第五线110a5的卷绕部分集中于容纳部111a3,第六线110a6以及第七线110a7的卷绕部分集中于容纳部111a4。即,从容纳部111a1~111a4分别延伸的2条线形成将v字形状上下颠倒的形状。

但是,上半身带111上的线110a1~110a8的配置不限定于上述配置。例如,在第一线110a1以及第八线110a8之间、在第二线110a2以及第三线110a3之间、在第四线110a4以及第五线110a5之间以及在第六线110a6以及第七线110a7之间,2条线的卷绕部分既可以以该2条线不交叉的方式分离地配置,又可以以该2条线交叉为x字状的方式配置。

另外,上半身带111和膝带112a以及112b将通过马达114a1~114a8牵拉而赋予给线110a1~110a8的张力传递给用户1的左右腿。这样的上半身带111和膝带112a以及112b在线110a1~110a8产生了张力的情况下为了有效地传递张力也可以具有使得不变形的刚性,具有使得不伸长的伸缩性。形成上半身带111和膝带112a以及112b的材料的一例是非伸缩性的材料。若这样的上半身带111和膝带112a以及112b不松弛地装戴于用户1而安装于用户1的身体,则马达114a1~114a8的驱动力能经由线110a1~110a8有效地传递至用户1的腿,能有效地辅助用户1的腿的动作。

在上述那样的辅助装置100中,例如,通过驱动马达114a1以及114a2,第一线110a1以及第二线110a2的长度变短,作用于第一线110a1以及第二线110a2的张力会变大。其结果,辅助装置100能够在使膝与脚跟的距离变短的方向上对用户1的腿作用力,对步行时的用户1的脚脖子的运动进行辅助、也即是辅助以及引导。此外,在本说明书中,辅助包括为了使用户在预定的方向上动作而辅助用户的动作自身和将向预定的方向的动作强加于用户的身体而引导身体的运动。

另外,独立的马达114a1以及114a2分别对第一线110a1以及第二线110a2产生张力。例如,通过将第一线110a1以及第二线110a2的张力设定为不同的值,辅助装置100能够产生与用户1的脚跟的左右的倾斜相关的力矩力,能够辅助用户1步行时的脚脖子的移动。

接着,参照图5,对辅助装置100的控制部120及其周边的构成进行说明。如图5所示,辅助装置100除了控制部120之外,还具有取得用户1前进的目的地的位置信息的目的地取得部130、取得用户1的当前的位置信息的当前地取得部140、存储部150、位置信息检测部160。

(存储部150)

存储部150能够保存信息,并且,能够取出所保存的信息。存储部150也可以是半导体存储器或硬盘等。

(位置信息检测部160)

位置信息检测部160检测与装戴了辅助装置100的用户1的位置相关的信息。与用户1的位置相关的信息的例子包括用户1的位置以及用于确定位置的信息。用户1的位置的例子包含基于地图等以地球作为基准的坐标的位置、基于在特定的区域内设定的坐标的位置、以及相对于基准点的相对的位置等。用于确定位置的信息的例子包括用户1的朝向、行进方向、直线速度、角速度以及加速度等。通过使用上述那样的用于确定位置的信息,能够算出用户1的移动方向以及移动距离,由此,能够确定用户1的位置。

位置信息检测部160将检测结果输出给控制部120以及当前地取得部140。位置信息检测部160既可以直接输出检测结果,又可以基于检测结果,算出用户1的当前位置,并输出所算出的当前位置。例如,位置信息检测部160也可以包括加速度传感器以及陀螺仪传感器(也称为角速度传感器)。加速度传感器可以是单轴加速传感器、双轴加速度传感器以及三轴加速度传感器中的任一种。从加速度传感器以及陀螺仪传感器的计测结果,能够检测用户1的移动方向以及移动距离。另外,位置信息检测部160也可以包括gps(globalpositioningsystem)接收器和/或地磁传感器。从gps接收器以及地磁传感器各自的计测结果,能够检测用户1的当前位置。在本实施方式中,加速度传感器、陀螺仪传感器、gps接收器以及地磁传感器等配置于上半身带111,但是不限定于此。

(控制部120)

控制部120控制辅助装置100整体的动作。控制部120具有步行方向决定部121、驱动控制部122、步行定时检测部123作为构成要素。控制部120的构成要素、目的地取得部130以及当前地取得部140也可以通过由cpu(centralprocessingunit)、ram(randomaccessmemory)、rom(read-onlymemory)等构成的计算机系统(未图示)来构成。控制部120的构成要素、目的地取得部130以及当前地取得部140的一部分或全部的功能也可以通过cpu将ram作为工作用的存储器使用并执行记录于rom的程序来实现。另外,控制部120的构成要素、目的地取得部130以及当前地取得部140的一部分或全部的功能也可以通过电子电路或集成电路等专用的硬件电路来实现。程序作为应用,也可以是通过经由互联网等通信网的通信、遵循移动通信标准的通信、其它的无线网络、有线网络或广播等提供的程序。

控制部120、目的地取得部130以及当前地取得部140既可以独立地构成计算机系统或硬件电路,又可以是它们中的至少2个一起构成1个计算机系统或硬件电路。控制部120、目的地取得部130以及当前地取得部140构成的计算机系统或硬件电路例如既可以搭载于上半身带111,与马达114一起容纳于容纳部111a1~111a4内,又可以在其它的场所嵌入上半身带111中。

(目的地取得部130)

目的地取得部130取得用户1的目的地的信息。目的地的信息的例子包括目的地的位置、以及用于确定目的地的位置的信息。目的地的位置的例子包括在地图上决定的目的地的位置以及从当前位置到目的地的距离以及方位等。用于确定目的地的位置的信息的例子包括目的地的住所、位于目的地的设施的名称以及目的地的场所的地名。通过使用用于确定目的地的位置的信息和地图信息等,能够确定目的地的位置。

目的地取得部130从设置于辅助装置100的输入装置或者辅助装置100的外部的终端装置500取得由用户1等输入的目的地的信息。终端装置500可以是装戴辅助装置100的用户1携带的终端装置,例如,也可以是智能手机、智能手表、平板电脑或个人计算机。目的地取得部130从所取得的目的地的信息确定、决定目的地的位置,将目的地的位置信息向控制部120输出。如上所述,目的地的信息既可以包含目的地的位置,又可以包含用于确定目的地的位置的信息。在后者的情况下,目的地取得部130也可以参照地图信息等,基于用于确定目的地的位置的信息来确定目的地的位置。地图信息例如既可以保存于存储部150,也可以从辅助装置100的外部取得。

辅助装置100的输入装置也可以是按钮、开关、按键、触摸板或声音识别装置的麦克风等。目的地取得部130既可以与辅助装置100的输入装置进行有线通信,又可以进行无线通信。目的地取得部130既可以与终端装置500进行有线通信,又可以进行无线通信。对上述无线通信既可以适用wi-fi(注册商标)(wirelessfidelity)等无线lan(localareanetwork),也可以适用bluetooth(注册商标)、zigbee(注册商标)等近距离无线通信。这样的目的地取得部130,既可以具备有线或无线的通信电路,又可以通过辅助装置100所具备的有线或无线的通信电路进行有线通信或无线通信。

例如,在目的地取得部130从辅助装置100的输入装置取得目的地的信息的情况下,该输入装置也可以由设置于辅助装置100的目的地设定按钮以及声音识别装置的麦克风构成。并且,既可以是目的地取得部130构成声音识别装置,又可以是控制部120构成声音识别装置。在这样的情况下,通过用户1等按下目的地设定按钮,在辅助装置100中成为“声音识别模式”。并且,也可以是,通过用户1等说出目的地的名称,目的地取得部130等从声音信息确定目的地,并设定目的地。由此,在设定目的地时,用户1等无须取出辅助装置100以外的装置,会能够简易地设定目的地。另外,例如该输入装置也可以具备设置于辅助装置100的确定位置按钮。关于确定位置按钮,用户1的自己家或用户1等设定的设施等每次必定要到访的场所的位置信息也可以登记于存储部150等。在该情况下,通过用户1等按下确定位置按钮,目的地取得部130将所登记的场所决定为目的地。由此,用户1等能够简单地设定目的地,此外,用户1能够简单地选择频繁地到访的场所、例如自己家等作为目的地。

此外,在本实施方式中,目的地取得部130取得用户1或用户1以外的他人、即用户1等输入的目的地的信息,并决定了目的地,但是不限定于此。例如,目的地取得部130也可以始终将目的地设定为一个地点。在该情况下,当前地取得部140若基于取得的用户1的当前位置的信息,识别出用户1从目的地离开了预定的距离,则将该识别信息输出给目的地取得部130。并且,目的地取得部130也可以起动,并将设定的目的地的位置信息向控制部120输出。例如,在认知症患者是辅助装置100的用户的情况下,若装戴了辅助装置100的认知症患者自身徘徊,从目的地移动到超过了预定的距离的场所,则辅助装置100将认知症患者引导到收容认知症患者的设施等目的地。由此,能够防止认知症患者的去向不明等。

(当前地取得部140)

当前地取得部140取得装载有辅助装置100的用户1的当前地,并向控制部120输出。此外,当前地取得部140也可以从所取得的当前地、也即是当前位置和目的地取得部130确定的目的地的位置信息算出从当前地到目的地的路径信息,并向控制部120输出。当前地取得部140从位置信息检测部160取得用户1的当前位置的信息或者从装戴辅助装置100的用户1所携带的终端装置500取得用户1的当前位置的信息。当前地取得部140在所取得的当前位置的信息是用户1的当前位置的情况下,也可以直接使用该信息。当前地取得部140在所取得的当前位置的信息是用于用户1的当前位置的信息的情况下,也可以基于该信息算出用户1的当前位置。

当前地取得部140在从终端装置500取得当前位置的信息的情况下,也可以使用终端装置500可能具备的gps接收器、地磁传感器、加速度传感器以及陀螺仪传感器等的计测结果,取得用户1的当前位置的信息。当前地取得部140既可以与终端装置500进行有线通信,也可以进行无线通信。关于无线通信,也可以应用关于目的地取得部130在上面描述过的无线通信。这样的当前地取得部140既可以具备有线或无线的通信电路,也可以通过辅助装置100所具备的有线或无线的通信电路进行有线通信或无线通信。

在本实施方式中,当前地取得部140使用位置信息检测部160或终端装置500的gps接收器,始终取得用户1的当前位置的信息,但不限定于此。例如,当前地取得部140也可以并用从gps接收器取得的当前位置的信息和加速度传感器以及陀螺仪传感器的检测结果,取得用户1的当前位置的信息。例如,当前地取得部140也可以每当用户1进行的预定动作发生时由gps接收器取得当前位置的信息。在此外的情况下,当前地取得部140也可以使用加速度传感器以及陀螺仪传感器的检测结果,检测用户1的移动方向以及移动量。此外,当前地取得部140也可以通过对从gps接收器取得的位置信息随时加上检测出的移动方向以及移动量,算出用户1的当前位置。

辅助装置100为了也对用户1在十字路口等进行方向转换的动作等进行辅助,有时需要以用户1每行进一步的细致的精度取得用户1的当前位置、移动量以及移动方向。如上所述,辅助装置100不仅使用从gps接收器接收的当前位置的信息,还使用将从用户1的实际的移动算出的移动量以及移动方向加于gps接收器的位置信息而得到的用户1的当前位置。由此,辅助装置100能够以高精度识别用户1进行方向转换时的移动方向以及移动量,能够使该识别结果与对用户1的辅助对应。即,辅助装置100即便在沿相同路径行进的情况下也能够调整与各个用户相应的辅助的差异等。另外,当前地取得部140经由gps接收器取得当前位置的信息的定时也可以设为例如每当装戴辅助装置100的用户1止步时或者每隔5分钟等预定的时间间隔。

(控制部120)

控制部120控制辅助装置100的整体。控制部120能够与目的地取得部130以及当前地取得部140相互收发信息。例如,控制部120基于从目的地取得部130取得的目的地的位置信息和从当前地取得部140取得的用户1的当前位置和/或路径的信息,决定赋予给各线110a1~110a8的动作,进行用户1的髋关节辅助控制。赋予给各线110a1~110a8的动作是包含向各线110a1~110a8赋予张力的定时、张力的大小以及张力的赋予期间的线的动作模式。

控制部120的步行方向决定部121与到目的地的路径相应地决定引导用户1的方向即步行方向。此外,步行方向决定部121也可以基于目的地的位置信息和用户1的当前位置,决定用户1的路径。控制部120的步行定时检测部123为了决定对用户1进行辅助的定时而检测步行的定时。步行的定时可以包含对步行中的用户1开始辅助的定时以及决定1步中的站立腿期以及悬空腿期等的相(相位)的定时。例如,步行方向决定部121对十字路口等方向转换点算出当前位置是几步前的位置,基于步行定时检测部123检测的步行的定时,决定对用户1开始辅助的定时。控制部120的驱动控制部122根据步行方向决定部121决定出的步行方向和步行定时检测部123检测出的步行的定时,控制配置于上半身带111的线110的马达114的动作。关于各构成的详细情况,将在后面进行描述。

(步行方向决定部121)

步行方向决定部121从目的地取得部130取得目的地的位置信息,从当前地取得部140取得用户1的当前位置。此外,步行方向决定部121从存储部150取得包含目的地以及当前位置的地图信息。步行方向决定部121能够与目的地取得部130以及当前地取得部140进行信息收发。步行方向决定部121使用所取得的目的地的位置信息以及当前位置和地图信息,算出到目的地为止的路径,决定所算出的路径上的用户1的行进方向即步行方向。并且,步行方向决定部121向驱动控制部122输出所决定的步行方向的信息。

具体而言,步行方向决定部121在所算出的路径上找出用户1进行方向转换的场所、例如十字路口等,算出到该场所的距离以及时间和该场所处的进行方向转换的角度即方向转换角度。并且,步行方向决定部121将所算出的距离、时间以及方向转换角度的信息输出给驱动控制部122。此外,步行方向决定部121根据到进行方向转换的场所为止的距离,预测用户1到达该场所所需的步数,将所预测的步数的信息与上述的方向转换角度的信息一起输出给驱动控制部122。通过取得这样的信息,驱动控制部122能够决定为了进行预定的方向转换而需要的对用户1的辅助量和开始用于该方向转换的辅助的定时。这样一来,通过决定辅助量以及辅助定时,驱动控制部122能够在十字路口等经由线110对用户1进行没有不协调感的步行引导。此外,驱动控制部122的详细后述。

(步行定时检测部123)

步行定时检测部123推定装戴辅助装置100的用户1的步行周期,基于推定结果预测接下来的步行相位,并向驱动控制部122输出基于所预测的步行相位的辅助定时。步行周期是从一方的腿的脚后跟着地到接下来相同腿的脚后跟着地为止的动作的时间的间隔或连续动作。步行周期由站立腿期以及悬空腿期构成。

步行定时检测部123基于位置信息检测部160或终端装置500的加速度传感器的传感器值、陀螺仪传感器的传感器值、或设置在用户1的脚后跟附近的压力传感器的传感器值,检测用户1的脚后跟着地的定时,实时地推定用户1的每一步的步行相位即步行周期。此外,用户1的1步是指左右腿中的任一个腿前进1步。例如,用户1的1步是从左腿着地起到下一次左腿着地为止的期间。并且,步行定时检测部123基于推定出的步行周期,预测下1步中的步行相位、站立腿期以及悬空腿期各自的开始时期以及持续时间,并向驱动控制部122输出。

在此,步行相位(gatephase)表示用户1前进1步的过程中的步行状态的时间上的定时。在步行相位中,将用户1的一方的腿与地面接触时设为0%,并且,将接下来用户1的相同腿与地面接触时设为100%。并且,步行相位用0%~100%表示用户1的步行状态的定时。例如,步行相位的0%~100%的值也可以与从用户1的一方的腿与地面接触时到接下来的用户1的相同腿与地面接触时为止的经过时间对应。具体而言,在从用户1的一方的腿与地面接触时到接下来的用户1的相同腿与地面接触时为止的时间为1sec(秒)的情况下,从用户1的腿与地面接触时起经过了0.5sec的时刻的步行相位表示为50%。

更具体而言,步行定时检测部123基于加速度传感器的信息,决定用户1的腿与地面接触的时间点。基于加速度传感器的腿的着地时间点的推定方法,例如参照ieeetransactionsonbiomedicalengineering,vol.52,no.3,2005年,p.488,fig.1,p.489,fig.2。传感器的其它例子是角度传感器(也称为倾斜传感器)。例如,在用户1的大腿部安装角度传感器,步行定时检测部123取得用户1的髋关节的角度作为步行信息。步行定时检测部123基于用户1的髋关节的角度变化的周期,算出步行相位。

此外,在基于加速度传感器以及陀螺仪传感器的传感器值来推定步行周期的情况下,步行定时检测部123也可以从加速度传感器以及陀螺仪传感器的信号波形推定步行周期。另外,在基于用户1的脚后跟附近的压力传感器的传感器值来推定步行周期的情况下,步行定时检测部123例如也可以使用安装于用户1的鞋底的压力传感器的传感器值。在该情况下,步行定时检测部123将与压力传感器的传感器值对应的电压值成为预定值以下的时间点检测为脚后跟的着地定时。也即是,利用压力传感器计测预定值以上的压力值的期间意味着脚后跟正在着地。与取得基于配置于上半身带111等的加速度传感器以及陀螺仪传感器的定时相比,步行定时检测部123通过取得鞋本身着地的定时能够更可靠地推定步行周期。

在使用上述的传感器中的任一个的情况下,步行定时检测部123也可以从例如用户1的最近的三步的传感器值推定每一步的步行相位的0%~100%的经过时间,算出3个经过时间的平均值。并且,步行定时检测部123也可以从经过时间的平均值预测下一步的步行相位100%的时刻。此外,步行定时检测部123也可以从传感器的信号波形推定每一步的步行相位中的站立腿期以及悬空腿期的开始定时,算出三步期间的开始定时的平均值。并且,步行定时检测部123也可以基于平均值预测下一步的站立腿期以及悬空腿期的开始定时。

或者,步行定时检测部123也可以从用户1的最近的一步的传感器值推定一步的步行相位的0%~100%的经过时间,基于推定出的经过时间,预测下一步的步行相位100%的时刻。此外,步行定时检测部123也可以从传感器的信号波形推定一步的步行相位中的站立腿期以及悬空腿期的开始定时,预测下一步的站立腿期以及悬空腿期的开始定时。

(驱动控制部122)

驱动控制部122基于从步行方向决定部121取得的路径上的用户1的步行方向的信息和从步行定时检测部123取得的用户1的预测出的步行相位的信息,进行用于调节线110a1~110a8的张力的马达114a1~114a8的控制。驱动控制部122控制马达114a1~114a8的起动以及停止和马达114a1~114a8各自对线110a1~110a8的拉伸量以及拉伸力。此时,驱动控制部122控制马达114a1~114a8的起动以及停止和马达114a1~114a8的旋转量以及旋转转矩。

具体而言,驱动控制部122通过步行方向决定部121得到用户1从当前地到目的地的路径上到下一方向转换地点为止的距离以及时间和方向转换地点处的方向转换角度的信息。

步行方向决定部121算出由从当前地到方向转换地点所需的用户1的步数与距离的比率构成的系数ca,算出由方向转换地点的方向转换所需要的用户1的步数与方向转换角度的比率构成的系数cb。系数ca用(从当前地到方向转换地点的用户1直行的距离)/(从当前地到方向转换地点的用户1直行的步数)表示。系数cb用(方向转换地点处的用户1的方向转换角度)/(方向转换所需要的用户1的步数)表示。方向转换地点处的用户1的方向转换角度是方向转换地点前后之间的用户1的行进方向的方向角的差异。驱动控制部122从步行方向决定部121取得系数ca以及cb。

另外,步行定时检测部123推定用户1步行中的脚后跟着地定时,预测从用户1下一次脚后跟着地到再下一次脚后跟着地为止的时间。并且,驱动控制部122取得步行定时检测部123的预测结果。

驱动控制部122基于从步行方向决定部121以及步行定时检测部123取得的信息,决定对用户1进行的辅助的种类。辅助的种类包含后述的弯曲、伸展、外展、内收、外旋以及内旋之类的对用户1辅助的腿的动作。此外,驱动控制部122根据辅助的种类,决定线110a1~110a8中的为了对用户1进行动作的辅助而应牵拉的线、对该线赋予的张力、牵拉该线的定时。此外,辅助的种类的决定也可以由步行方向决定部121进行。

从步行方向决定部121以及步行定时检测部123取得的信息与辅助的种类的关系即辅助对应关系预先被设定,例如保存于存储部150。被牵拉的线、线的张力和牵拉线的定时的关系即线-张力关系,根据辅助的种类预先被设定,例如保存于存储部150。另外,线-张力关系也可以基于辅助装置100辅助下的控制的实际成果来更新。驱动控制部122基于保存于存储部150的辅助对应关系以及线-张力关系的信息,决定对用户1进行的辅助的种类,决定与所决定的辅助的种类对应的线的控制。

另外,驱动控制部122也可以基于从步行方向决定部121以及步行定时检测部123取得的信息、年龄、性别、体格以及体力等用户1的信息及对腿的辅助的介入程度等,变更线-张力关系来使用。线-张力关系的详细后述。另外,驱动控制部122根据对所决定的线赋予的张力以及牵拉的定时进行与该线相连的马达114a1~114a8的控制。

[2.辅助装置的动作]

[2-1.辅助装置的概略的动作]

接着,对实施方式涉及的辅助装置100的概略的动作进行说明。首先,参照图11a以及图11b来说明辅助装置100将装戴了辅助装置100的用户从出发地向目的地进行步行引导的例子。此外,图11a是示出装戴了辅助装置100的用户通过辅助装置100接受引导的行进方向的例子的图。如图11a所示,在本例中,用户例如接受使用了(i)右方向、(ii)直行方向、以及(iii)左方向这三种引导模式的行进的引导。另外,图11b是示出从用户的出发地到目的地的路径的例子的图。图11b中示出在路径上用户从辅助装置100接受的引导模式。用户根据路径上的当前位置,从辅助装置100接受使用了图11a所示那样的三种引导模式中的任一种的引导。在(i)右方向或(iii)左方向的引导模式中,辅助装置100经由线110向用户赋予使用户向右或左转弯的辅助力,以使得用户的行进方向以朝向右或朝向左的方式弯曲。(ii)在直行方向的引导模式中,辅助装置100既可以经由线110赋予使用户在直行方向上步行动作的辅助力,又可以不赋予辅助力地使用户自主地步行。在后者的情况下,辅助装置100也可以在用户的行进方向偏离了直行方向的情况下赋予用于方向修正的辅助力。这样,辅助装置100将经由线110的辅助力所产生的物理性的步行引导赋予给用户。此外,辅助力既可以是进行预定动作时的对用户的身体的移动进行辅助的力,又可以是半强制性或强制性地强迫用户的身体进行预定的动作的力。

在上述的步行引导时,例如,辅助装置100的步行方向决定部121从目的地取得部130取得目的地的位置信息,从当前地取得部140取得出发地的位置信息即用户的当前位置。另外,步行方向决定部121从存储部150取得从出发地到目的地的地图。步行方向决定部121使用出发地的位置信息、目的地的位置信息和地图,算出从出发地到目的地的路径。此外,步行方向决定部121决定在路径上适合于用户的引导模式(i)、(ii)以及(iii)。

在步行引导中,例如,如图11b所示,在地图包含十字路口的信息的情况下,需要在位于路径上的十字路口使用户进行方向转换。此时,辅助装置100在从比用户进入十字路口靠前就开始使用户向(i)右方向或(iii)左方向的所希望方向进行方向转换、也即是开始转弯的辅助力的赋予。并且,辅助装置100在用户在十字路口完成拐弯之前,一边使辅助力变化、一边继续赋予。在转弯中向用户赋予的辅助力的详细将在后面进行描述。因此,辅助装置100基于作为出发地的用户的当前位置选择在路径上设定的引导模式,根据所选择的引导模式来对用户的行进方向进行物理性引导。

[2-2.辅助装置的处理的流程]

接着,参照图12,对从上述那样的辅助装置100进行的路径的决定到沿着路径的步行引导为止的处理的流程进行说明。图12是示出实施方式涉及的辅助装置100引导用户的步行方向的处理的流程的一例的流程图。

(步骤s001)

目的地取得部130取得引导装戴了辅助装置100的用户的目的地的信息,向控制部120的步行方向决定部121输出目的地的位置信息。目的地取得部130借助用户等向设置于辅助装置100的输入装置或用户携带的终端装置500的输入来取得目的地的信息。

(步骤s002)

步行方向决定部121从当前地取得部140取得辅助装置100的当前地信息即用户的当前位置。当前地取得部140从辅助装置100的位置信息检测部160或终端装置500取得用户的当前位置。

(步骤s003)

步行方向决定部121从目的地的位置信息、用户的当前位置、保存于存储部150的目的地以及当前位置周边的地图,算出从当前位置到目的地的路径,此外,决定算出的路径中的用户的步行方向的信息。步行方向的信息包含在路径上到用户进行方向转换的场所为止的距离及时间以及方向转换场所处的方向转换角度等。并且,步行方向决定部121向控制部120的驱动控制部122输出步行方向的信息和辅助模式开启(on)的信号。辅助模式开启的信号是表示辅助装置100处于执行辅助用户的步行的控制的状态的信号。辅助模式关闭(off)的信号是表示辅助装置100处于不执行辅助用户的步行的控制的状态的信号。

(步骤s004)

驱动控制部122,若从步行方向决定部121接收辅助模式开启的信号,则控制马达114对线110赋予张力。具体而言,驱动控制部122从步行定时检测部123接收步行定时检测部123所预测的步行相位的辅助定时信息。辅助定时信息包含步行相位的站立腿期以及悬空腿期等步行状态的时间上的定时信息。驱动控制部122基于辅助定时信息和从步行方向决定部121接收到的步行方向的信息,向马达114输出以使用户直行的方式对线110的张力进行控制的辅助控制信号。

(步骤s005)

步行方向决定部121判定在从当前位置起到目的地为止的路径上是否存在需要进行方向转换的场所即方向转换点。步行方向决定部121,在存在方向转换点的情况下(步骤s005中“是”),进入步骤s006,在不存在方向转换点的情况下(步骤s005中“否”),返回步骤s004。

(步骤s006)

步行方向决定部121基于用户的当前位置和路径信息,判定在接下来用户要到达的方向转换点用户是否要进行方向转换、即拐弯的方向是否是左方向。步行方向决定部121,在拐弯的方向是左方向的情况下(步骤s006中“是”),进入步骤s007,在拐弯的方向是右方向的情况下(步骤s006中“否”),进入步骤s008。

(步骤s007)

步行方向决定部121,基于由步骤s003决定出的步行方向的信息,将用于向左方向引导用户的信号向驱动控制部122输出。驱动控制部122通过根据所接收到的信号控制马达114,来控制线110的张力,以使得用户向左方向进行方向转换。此外,步行方向的信息也包含与在步行转换点用户的左右腿每走1步进行的动作相关的信息、即左方向的方向引导模式的信息。由此,驱动控制部122按每一步控制用户的左右腿的动作。

(步骤s008)

步行方向决定部121,基于由步骤s003决定出的步行方向的信息,将用于向右方向引导用户的信号向驱动控制部122输出。驱动控制部122通过根据所接收到的信号控制马达114,来控制线110的张力,以使得用户向右方向进行方向转换。此外,步行方向的信息也包含与在步行转换点用户的左右腿每走1步进行的动作相关的信息、即右方向的方向引导模式的信息。由此,驱动控制部122按每一步控制用户的左右腿的动作。

(步骤s009)

在步骤s007以及步骤s008各步骤中,在由辅助装置100执行的在方向转换点的用户的方向转换的引导完成之后,步行方向决定部121基于当前位置以及目的地的位置信息,判定用户是否到达了目的地。步行方向决定部121,如果用户未到达目的地(步骤s009中“否”),则进入步骤s004,如果用户到达了目的地(步骤s009中“是”),则将引导用户直至目的地的处理结束。

[2-3.辅助装置辅助的基本的动作]

接着,对辅助装置100辅助的基本的动作进行说明。具体而言,对辅助装置100对装戴辅助装置100的用户赋予的辅助力和用户的动作的关系进行说明。辅助装置100通过使用8个马达114a1~114a8独立变更8条线110a1~110a8的张力,来对装戴辅助装置100的用户的左右腿赋予辅助力,使左右腿进行各种动作。

例如,图13a~图13c示出了辅助装置100辅助的用户的右腿的动作例。此外,图13a~图13c示出了辅助装置100对悬空腿期的右腿赋予辅助力的例子,但是,辅助装置100也可以对站立腿期的右腿赋予辅助力。另外,辅助装置100也能够使用户的左腿也进行与右腿同样的动作。

如图13a所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节赋予使其弯曲以及伸展的辅助力。另外,如图13b所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节赋予使其外展以及内收的辅助力。另外,如图13c所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节赋予使其外旋以及内旋的辅助力。弯曲以及伸展的辅助力能够辅助用户的直行方向的步行,由此,带来降低用户的能量代谢这一效果。外展、内收、外旋以及内旋的辅助力能够辅助用户的方向转换。

此外,髋关节的弯曲是使大腿部向前方向移动的运动,髋关节的伸展是使大腿部向后方向移动的运动。外展是使大腿部从用户的体干的中心向左右方向的外侧(如果是右腿则向右侧,如果是左腿则向左侧)移动的运动,是以打开腿的方式以髋关节为基点使腿转动的动作。内收是使大腿部朝向用户的体干的中心向左右方向的内侧(如果是右腿则向左侧,如果是左腿则向右侧)移动的运动,是以使腿合上的方式以髋关节为基点使腿转动的动作。外旋是使大腿部向用户的外侧(如果是右腿则为右转方向,如果是左腿则为左转方向)旋转的运动,是以使脚的脚尖朝向外侧的方式以髋关节为中心使大腿部朝向外旋转的动作。内旋是使大腿部向用户的内侧(如果是右腿则为左转方向,如果是左腿则为右转方向)旋转的运动,是以使脚的脚尖朝向内侧的方式以髋关节为中心使大腿部朝向内转的动作。这样一来,辅助装置100能够向左右腿赋予能够引导3个自由度6个方向的动作的辅助力。

进一步,参照图14a~图19b,对辅助装置100引导即辅助的用户的动作和经由线110a1~110a8赋予给用户的辅助力的关系进行说明。

参照图14a以及图14b,示出辅助装置100对用户的左腿以及右腿的髋关节的弯曲进行辅助的情形。在图14a中,驱动控制部122为了使左腿弯曲而驱动马达114a1以及114a2,增加线110a1以及110a2的张力。在图14b中,驱动控制部122为了使右腿弯曲而驱动马达114a7以及114a8,增加线110a7以及110a8的张力。在本实施方式中,线110a1以及110a2的张力设为相等,线110a7以及110a8的张力设为相等,但是,也可以相互不同。驱动控制部122既可以基于力传感器115a1~115a8的检测结果进行线的张力的控制,也可以基于马达114a1~114a8的驱动量进行线的张力的控制。

虽并不限定于此,但在本实施方式中,在弯曲前的平常时也向线110a1~110a8分别施加张力,该张力为线不松弛的程度例如10n(牛顿)以下,更优选5n以下,但是不限定于此。并且,为了使左腿以及右腿弯曲,线110a1及110a2的张力以及线110a7及110a8的张力分别提高至例如40n以上且100n以下的值。以左腿为例进行说明。对于作为健康的20多岁~40多岁的成人男性的用户,对线110a1以及110a2作用40n以上的张力。此时,用户能够明确地感觉到对左腿作用屈伸方向的力,并且促使了左腿的屈伸。若对线110a1以及110a2作用超过80n的张力,则用户的左腿向屈伸方向抬起。另外,在对线110a1以及110a2作用的张力为20n以下的情况下,用户几乎感受不到因线110a1以及110a2的张力而带来的阻力地继续现状的动作。此外,上述的张力的数值是一个例子,可以根据用户的年龄、性别、体格、体力、腿的动作的种类、对腿的辅助的介入程度等而适当变更。

参照图15a以及图15b,示出辅助装置100辅助用户的左腿以及右腿的髋关节的伸展的情形。在图15a中,驱动控制部122为了使左腿伸展而增加线110a3以及110a4的张力。在图15b中,驱动控制部122为了使右腿伸展而增加线110a5以及110a6的张力。该伸展时的线的张力也可以与弯曲时的线的张力同样。

图16a以及图16b示出辅助装置100辅助用户的左腿以及右腿的髋关节的外展的情形。在图16a中,驱动控制部122为了使左腿外展增加线110a2以及110a3的张力。在图16b中,驱动控制部122为了使右腿外展而增加线110a6以及110a7的张力。该外展时的线的张力也可以与弯曲时或伸展时的线的张力同样。

图17a以及图17b示出辅助装置100辅助用户的左腿以及右腿的髋关节的内收的情形。在图17a中,驱动控制部122为了使左腿内收而增加线110a1以及110a4的张力。在图17b中,驱动控制部122为了使右腿内收而增加线110a5以及110a8的张力。该内收时的线的张力也可以与弯曲时、伸展时或外展时的线的张力同样。

图18a以及图18b示出辅助装置100辅助用户的左腿以及右腿的髋关节的外旋的情形。在图18a中,驱动控制部122为了使左腿外旋增加线110a2以及110a4的张力。在图18b中,驱动控制部122为了使右腿外旋增加线110a5以及110a7的张力。该外旋时的线的张力也可以与弯曲时、伸展时、外展或内收时的线的张力同样。

图19a以及图19b示出辅助装置100辅助用户的左腿以及右腿的髋关节的内旋的情形。在图19a中,驱动控制部122为了使左腿内旋而增加线110a1以及110a3的张力。在图19b中,驱动控制部122为了使右腿内旋而增加线110a6以及110a8的张力。该内旋时的线的张力也可以与弯曲时、伸展时、外展、内收或外旋时的线的张力同样。

上述那样的对各腿的辅助动作和线110a1~110a8的张力的关系归纳为下述的表2。

表2:对各腿的辅助动作和张力产生线的关系

在上述中,驱动控制部122为了辅助1个腿的动作而使2条线的张力增加。此时,驱动控制部122既可以配合用户的动作地控制马达114来调整线的张力,以使得其它的6条线的张力维持为现状,又可以停止6条线的马达114,以使得不对6条线作用张力。

另外,在上述的例子中,驱动控制部122将为了辅助1个腿的动作而选择出的2条线的张力设为相等,但是不限定于此。例如,在外展、内收、外旋以及内旋的动作的辅助时,驱动控制部122也可以使位于腿的后部的线的张力与位于腿的前部的线的张力相比为小。这样一来,在腿转动或转弯的情况下,在腿的前部和后部,辅助力的作用线与髋关节的旋转轴的距离即髋关节的力臂不同。因此,有时在对腿的前部的线以及后部的线赋予相等的张力时,不对腿输出料想的转矩。另外,由于肌肉或赘肉的长法等,腿以及腰的形状也存在个人差异,因此,也可以与个人相应地调整前部的线以及后部的线的张力的平衡。

上述那样的辅助装置100,能够在用户的步行中配合用户在站立腿期以及悬空腿期产生的转矩以弯曲以及伸展方向的辅助力即辅助转矩为主赋予给用户,来辅助用户的步行动作。此外,辅助装置100在引导用户的步行方向的情况下,对用户赋予外展、内收、外旋或内旋方向的辅助转矩,由此,能够将用户向所希望的方向引导。

[2-4.辅助装置的步行方向引导动作]

关于辅助装置100对用户的步行方向的引导动作的详细进行说明。参照图20a以及图20b,示出辅助装置100在十字路口引导步行方向以使得用户以直角拐弯的例子。图20a中示出从用户的当前位置即计测地点到应拐弯的十字路口之间的距离以及用户的步数的例子。辅助装置100的步行方向决定部121从计测地点的位置和路径信息算出从计测地点到十字路口的距离,根据所算出的距离算出到该十字路口所需要的步数。在本例中,从计测地点到十字路口的距离为6米,从计测地点到十字路口的步数为6步。另外,步行方向决定部121根据路径信息决定在十字路口用户需要以90度向右方向拐弯。

并且,如图20b所示,步行方向决定部121决定依次实施直行方向的辅助、右方向的辅助以及直行方向的辅助,并向驱动控制部122输出。具体而言,步行方向决定部121关于各辅助,按每一步决定定时、期间、辅助的程度等。例如,在辅助用户用左右腿1步1步地前进期间拐弯45度的情况下,步行方向决定部121例如将十字路口的2步的量跟前的位置决定为右方向的辅助开始定时,以使得用左右腿各2步共计4步在十字路口拐弯。驱动控制部122根据步行方向决定部121决定出的右方向的辅助开始定时和步行定时检测部123检测的步行的定时,控制线110的张力,对用户赋予向右方向拐弯的辅助力。这样一来,用户能够通过来到十字路口前的2步和通过十字路口后的2步进行90度拐弯。

此外,关于步数和距离的关系,在用户进行直行步行时,例如也可以基于配置于上半身带111的位置信息检测部160的加速度传感器所检测的行进方向的加速度,由步行方向决定部121算出。具体而言,步行方向决定部121从行进方向的加速度波形检测用户的每1步的时间。此外,步行方向决定部121也可以从与作为对象的步数对应的时间和行进方向的加速度的变化,算出该时间的用户的移动距离。或者,步行方向决定部121也可以从gps接收器取得该时间的用户的移动距离。步行方向决定部121基于同一时间内的步数以及移动距离,算出用户的步数和距离的关系。例如,如图21所示,用户不同,步数与距离的关系不同。因此,步行方向决定部121通过上述那样的方法在直行步行中进行计算。此外,图21是示出使用了辅助装置100的情况下的多个用户的步数与距离的关系的例子的图。另外,步行方向决定部121既可以从位置信息检测部160的加速度传感器以及陀螺仪传感器的计测结果判定用户是否处于直行步行期间,又可以从gps接收器的计测结果来判定。

另外,关于步数和方向转换角度的关系,同步数和距离的关系同样。例如,步行方向决定部121从位置信息检测部160的加速度传感器以及陀螺仪传感器或者gps接收器的计测结果判定用户开始拐弯的动作的定时以及结束拐弯的动作的定时。此外,步行方向决定部121从加速度传感器以及陀螺仪传感器或者gps接收器的计测结果也算出用户进行了方向转换的角度。此外,步行方向决定部121从加速度传感器的加速度波形算出用户进行方向转换所需要的步数。并且,步行方向决定部121将步数与方向转换角度的关系相关联。上述的关联既可以从存在辅助装置100的辅助的状态下的计测结果求出,又可以从没有辅助装置100的辅助的状态下的计测结果求出。

根据不同的用户,用1步能够拐弯的方向转换角度存在差异。因此,例如,在相对于步数的方向转换角度小、例如用2步仅能够拐10度的弯的用户的情况下,步行方向决定部121为了拐90度的弯,也可以决定为从十字路口的9步跟前起开始辅助。或者,在从当前地到十字路口取不到9步的量的距离的情况下,步行方向决定部121也能够增强线110的张力即辅助力,来增大用户用1步进行方向转换的角度。

接着,参照图22a以及图22b示出了辅助装置100在拐角以用户通过多次拐弯以直角进行方向转换的方式引导步行方向的例子。在图22a中,用户与图20a同样地向右方向朝向直角的方向拐弯,但是,通过1个拐弯动作进行的方向转换角度小。如图22a所示,例如,用户最终拐弯90度,但是,在进行了45度的方向转换后,再次进行45度的方向转换的情况下,辅助装置100在与图20a的例子相比靠近方向转换地点的开始地点开始右方向的辅助。或者,辅助装置100将为了辅助而向线110赋予的张力抑制为比图20a的例子低。由此,用户能够自然地转换方向。

并且,在以使用户沿着图22a所示那样的路径行进的方式进行辅助的情况下,如图22b所示,辅助装置100依次实施直行方向的辅助、右方向的辅助、直行方向的辅助、右方向的辅助以及直行方向的辅助。例如,在辅助用户用左右腿各前进1步的期间拐45度弯的情况下,辅助装置100从第1个方向转换地点的1步前开始右方向的辅助,之后,再次进行了直行方向的辅助后,再次从下一方向转换地点的1步前开始右方向的辅助。由此,辅助装置100最终辅助用户拐90度的弯。

此外,在上述的例子中,辅助装置100由于步数和能够拐弯的角度的关系因用户而异,因此前后地调整辅助开始定时,由此能够使得各种用户进行方向转换,但是不限定于此。辅助装置100也可以不根据用户来改变辅助开始定时,而改变为了辅助向线110赋予的张力。

例如,参照图23a以及图23b,示出辅助装置100沿着相互间的距离短的包含2个拐角的路径引导用户的步行方向的例子。如图23a所示,在到目的地前的路径中,在90度的方向转换之后隔例如2步到4步的距离立即存在90度的方向转换的情况下,存在辅助装置100即便将辅助开始定时提前用户也无法进行第2次的方向转换的可能性。

例如,在辅助装置100进行辅助的情况下,用户通常能够以单腿的1步以约5~30度的方向转换角度进行拐弯。在该情况下,存在用于进行第2次的方向转换的用户的步数不足的情况。另外,在图23a中,如图23b所示,用户在接受了右方向的辅助后,马上会接受左方向的辅助。用户在刚向右方向接受了辅助后,还留有正在向右方向进行辅助的感觉,用户会保持着这样的感觉地接受左方向的辅助。在这种情况下,存在用户的自身的感觉产生混乱,无法应对左方向的辅助的情况。因此,辅助装置100也可以通过使辅助中的线110的张力比通常大,来增大用户的1步的方向转换角度。由此,辅助装置100沿着路径引导用户的步行方向。

但是,辅助装置100,在判定为即便增大用户的1步的方向转换角度,用户也不能完全拐弯的情况下,也可以变更路径。例如,也可以是,步行方向决定部121进行上述的判定,其结果,如图24a以及图24b所示的例子那样,再次设定路径以便减少方向转换的次数,增大到方向转换地点前的距离。在该例中,如图24b所示,辅助装置100依次进行直行方向的辅助、右方向的辅助以及直行方向的辅助。此外,通过减少方向转换的次数,还能够得到辅助装置100的能量消耗量降低这一效果。

[2-5.辅助装置的方向转换辅助动作的详细]

此外,对辅助装置100辅助用户的方向转换的动作的详细进行说明。具体而言,对用户的方向转换时辅助装置100使张力增加的线110与使该线110的张力增加的定时的关系进行说明。如上所述,辅助装置100的驱动控制部122基于与辅助的种类相应的线-张力关系,决定使张力增加的线110、该线110的拉伸力、使该线110的张力增加的定时,来辅助用户的动作。以下要说明的动作是基于该线-张力关系的动作的例子。

[2-5-1.方向转换辅助的第一模式的动作]

首先,对辅助装置100辅助用户的方向转换的动作的第一模式的动作进行说明。图25中,关于第一模式的动作,示出使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的定时和张力被增加的线110的组合例。图25中,以俯视图以及侧视图示出用户的各状态及其位置。此外,图25中示出张力被增加的线。此外,在图25中,关联地示出用户的左右腿的状态、上述线的张力的状态即线张力的输入曲线和步行相位。线张力的输入曲线表示线张力相对于对各线赋予的最大张力(也被称为张力增益)的比例。例如,在各线的张力增益为100n的情况下,实际上赋予的张力用输入曲线×张力增益来表示。并且,在步行相位0~100%之间,辅助装置100将最大张力设为100n,在使线张力变化的同时产生线张力。

图25中输出为了向左方向引导用户而增加线110a2、110a4、110a6以及110a8的张力的例子。即,辅助装置100进行用于使左腿外旋、并且使右腿内旋的辅助。在图25中,以左腿的步行相位作为基准,在左腿的步行相位中,设左腿的脚后跟着地为0%,设右腿的脚后跟着地为50%。即,在本实施方式中,左腿的步行相位的0%与右腿的步行相位的50%是同时期,但是不限定于此。

在左腿的步行相位中,左腿的站立腿期为0%以上且60%以下的期间,悬空腿期为超过60%且小于100%的期间。另外,在右腿的步行相位中,右腿的悬空腿期为超过60%且小于100%的期间,站立腿期为100%以上且160%以下的期间。换言之,在左腿的步行相位中,右腿的悬空腿期为超过10%且小于50%的期间,站立腿期为50%以上且110%以下的期间。

此外,在右腿的步行相位中,右腿的悬空腿期的超过60%且小于100%的期间包含于第一步行相位,站立腿期的100%以上且160%以下的期间包含于第一步行相位的接下来的第二步行相位。即,100%以上且160%以下的期间是第二步行相位的0%以上且60%以下的期间。这样一来,在以下的说明中,使用100%以上的数值表示的步行相位意味着使用0%~100%的数值表示的步行相位的接下来的步行相位。

在向左方向引导用户的情况下,辅助装置100在右腿的步行相位的115%附近的定时,对右腿赋予内旋的辅助力。上述定时是从用户的右脚的脚后跟着地后到右脚的脚尖着地的区间所包含的定时。该定时包含于右腿的站立腿期。此时,通过辅助装置100对线110a6以及110a8在相同定时施加第一阈值以上的张力。此处的线110a6以及110a8的张力的一例是100n。此外,第一阈值是用户能够认识到通过在线产生的张力促使用于向左方向转的移动的腿的动作那样的张力即可,例如,是100n的40%即40n。

进一步,辅助装置100在左腿的步行相位即将成为100%的期间对左腿施加外旋的辅助力。即将成为100%的期间的例子是65%至90%的期间所包含的任意的定时。此时,辅助装置100对线110a2以及110a4在相同定时施加例如100n的张力。辅助装置100在左腿的悬空腿期对左腿施加辅助力。

具体而言,辅助装置100在右腿的步行相位的115%以上且140%以下的期间的整体中为了辅助右腿的内旋,连续地增加线110a6以及110a8的张力,而不增加右腿的其它线110a5以及110a7的张力。此外,步行相位的115%以上且140%以下的期间是使用0~100%表示步行相位的情况下的15%以上且40%以下的期间。

此外,辅助装置100在左腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间的整体中为了辅助左腿的外旋,连续地增加线110a2以及110a4的张力,而不增加左腿的其它线110a1以及110a3的张力。在图25中,增加各线的张力时的张力的曲线形成梯形的波形。这是为了降低急剧的张力的增加以及急剧的张力的减少给用户造成的负荷。

右腿的步行相位的115%与左腿的步行相位的65%相当。因此,在图25的例子中,辅助装置100在向左方向引导用户的情况下使线110a2、110a4、110a6以及110a8中的各线,在相同定时产生第一阈值以上的张力。此外,辅助装置100将线110a1、110a3、110a5以及110a7的张力设为小于第一阈值。

此外,相同定时不仅包括多个定时为完全相同的情形,还包括多个定时存在差异即时间差的情形。以步行相位的值计,上述差异优选小于10%,也可以在5%以内。例如,差异为5%以内的情况的例子是在多个定时的步行相位的值的平均值的±5%以内的步行相位的值的范围内包含所有的定时的步行相位的值。

另外,也可以是,辅助装置100在右腿的步行相位的115%以上且140%以下的期间以及左腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间,暂时地中断张力的增加。在这样的情况下,辅助装置100对用户的腿赋予的负荷降低,用户因辅助装置100的作用而感到的负担降低。

图25所示的线张力的输入曲线被设定为,考虑到驱动控制部122对马达114输出信号起到实际上在线110产生张力的时间延迟,与所希望的时间点相比,在步行相位上提前几%提升线110的张力。例如,关于对右腿的辅助,右脚的脚尖着地的定时在右腿的步行相位中实际上是120%左右的定时。但是,考虑线110的张力的输出的延迟,以在提前约5%左右的定时提升线110的张力的方式作成与右腿相关的线张力的输入曲线。另外,关于对左腿的辅助,辅助装置100以左脚的脚后跟即将着地前使左腿的髋关节外旋的方式进行辅助。于是,考虑线的张力的输出的延迟,与左腿相关的线张力的输入曲线被作成在左腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间连续地辅助外旋,以使得辅助的结束在左腿的步行相位上成为大概100%的定时。

参照图26,与图25同样地示出在使用户向右方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的定时和张力被增加的线110的组合例。图26是为了向右方向引导用户而增加线110a1、110a3、110a5以及110a7的张力的例子。即,辅助装置100进行使左腿内旋、使右腿外旋的辅助。图26中,以右腿的步行相位作为基准,在右腿的步行相位中,将右腿的脚后跟的着地设为0%,将左腿的脚后跟的着地设为50%。在右腿的步行相位中,右腿的站立腿期是0%以上且60%以下的期间,悬空腿期是超过60%且小于100%的期间。另外,在左腿的步行相位中,左腿的悬空腿期是超过60%且小于100%的期间,左腿的站立腿期是100%以上且160%以下的期间。在向右方向引导用户的情况下,辅助装置100在左腿的步行相位的115%附近的定时,对左腿赋予内旋的辅助力。上述定时是从用户的左脚的脚后跟着地后、到左脚的脚尖着地为止的区间所包含的定时。此时,辅助装置100对线110a1以及110a3在相同定时施加例如100n的张力。

进一步,辅助装置100在右腿的步行相位即将成为100%的期间、例如从65%到90%的期间所包含的任一个定时,对右腿施加外旋的辅助力。此时,辅助装置100对线110a5以及110a7在相同定时施加例如100n的张力。

具体而言,辅助装置100在左腿的步行相位的115%以上且140%以下的期间整体,为了辅助左腿的内旋连续地增加线110a1以及110a3的张力而不增加左腿的其它线110a2以及110a4的张力。此外,步行相位的115%以上且140%以下的期间是在使用0~100%表示步行相位的情况下的15%以上且40%以下的期间。

此外,辅助装置100在右腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间整体,为了辅助右腿的外旋,连续地增加线110a5以及110a7的张力而不增加右腿的其它线110a6以及110a8的张力。在本实施方式中,图26中的与左腿以及右腿相关的线张力的输入曲线与将图25中的与左腿以及右腿相关的线张力的输入曲线左右置换后的曲线是同等的,但是不限定于此。对于图26中的线张力的输入曲线,也与图25的情况同样地考虑了辅助装置100中的张力的输出的延迟来作成该输入曲线。

左腿的步行相位的115%与右腿的步行相位的65%相当。因此,在图26的例子中,辅助装置100在向右方向引导用户的情况下使线110a1、110a3、110a5以及110a7中的各线在相同定时产生第一阈值以上的张力。此外,辅助装置100将线110a2、110a4、110a6以及110a8的张力设为小于第一阈值。

此外,在本实施方式中,进行方向转换的辅助时的线110的张力在任意线中都设为100n,但是不限定于此。由于用户不同,髋关节的力臂以及腿的长度不同,因此,在对相同线110赋予了相同张力的情况下,髋关节受到的辅助转矩也因用户不同而不同。此外,辅助转矩用线张力×力臂来求出。因此,根据用户也可以对线110赋予不同的张力。与瘦的用户相比,胖的用户的髋关节的力臂会变大。因此,例如也可以是,在腰围100cm以上那样的胖的用户的情况下,将张力设为60n,在腰围70cm以下那样的瘦的用户的情况下,将张力设为120n。由此,胖的用户以及瘦的用户接受的辅助转矩可能会变为相等。

另外,也可以根据用户的腿的长度来变更张力。例如,在上半身带111和膝带112a以及112b安装于用户的身体的相同部位的情况下,用户的腿的长度具体而言大腿部的长度越短,则用户的冠状面中的线110的倾斜会越大。因此,在对线110赋予了相同张力的情况下,大腿部的长度越短,则外旋以及内旋的方向即扭转方向的辅助转矩也会越大。因此,通过对腿长的用户增大外旋以及内旋中的线110的张力,能够使腿长的用户接受与腿短的用户相等的辅助。另外,在屈伸以及伸展方向的辅助中,由于腿长的用户接受线110的张力的纵方向即上下方向的力成分较大,因此,也可以减小针对腿长的用户的线110的张力。这样一来,通过与每个用户的体型以及腿的长度相应地调整线张力,能够对用户赋予合理的辅助转矩。

另外,在内旋以及外旋的各辅助中,将用户的腿的前后的线张力设为相同,但是不限定于此。例如,也可以使配置于腿的前侧的线的张力比配置于腿的后侧的线的张力大。由于后侧的线经由用户的臀部,因此,用户的后侧的力臂与前侧相比较大,由此,在用户的后侧作用于髋关节的辅助转矩会比用户的前侧大。因此,通过使前侧的线的张力更大,辅助装置100能够在用户的前后较平衡地进行方向引导中的内旋以及外旋的辅助。

此外,在图25以及图26中,线张力的输入曲线的波形设为简单的四边形,具体而言梯形,但是不限定于此。也可以使用三角波或高斯波形来作成输入曲线的波形。例如,在以矩形以及梯形等四边形的波形作成了输入曲线的情况下,有时引起线张力的陡然的提升或陡然的下降。这样的张力变化,存在给用户带来辅助的不协调感的可能性。于是,例如,在将输入曲线的波形设为三角波的情况下,使到最大张力之前的线张力的提升为逐渐地变化的平缓的提升。由此,辅助装置100能够谨慎地使用户的腿旋转,还能够降低因紧急的线张力的变化而导致的用户跌倒等危险性。

另外,在实际的人步行中,腿产生的弯曲以及伸展转矩和内旋以及外旋转矩平滑地且连续地变化。因此,输入曲线的波形也可以适用高斯波形。高斯波形例如也可以是通过使用下述的式1所示那样的高斯函数将多个高斯函数加在一起即叠加而作成的波形。此时,找到多个高斯函数的叠加方法中的与实际的人步行时的腿的转矩的波形最接近的叠加方法,适用于输入曲线的波形的生成。找到这样的方法也被称为高斯拟合。由此,能够以接近人的步行的形式赋予辅助转矩,因此,会能够实现更自然的辅助。

具体而言,高斯函数具有μ、σ的变量(也称为参数)对,通过这2个参数来决定高斯函数的波形。通过μ决定表示高斯函数的波峰的时间,通过σ决定高斯函数的波的宽度。因此,通过2个参数的各种组合,能够生成各种高斯函数。

将人的步行时的腿上产生的转矩的振幅乘以高斯函数而得到的函数,形成将横轴设为时间(单位:秒)、将纵轴设为转矩(单位:nm)的波形。振幅的例子是人步行时的腿的最大转矩,例如是20nm等。并且,找到了将多个高斯函数叠加而与实际的人步行时的腿的转矩以及时间的波形最接近的叠加方法。此时,使用各种具有2个参数μ、σ的n个高斯函数f1(x)、f2(x)、…、fn(x),对实际的人的步行数据进行高斯拟合,由此得到高斯函数。此外,通过将所得到的多个高斯函数叠加而得到新的高斯函数。通过调整该新的高斯函数的2个参数μ、σ,能够作成辅助的输入曲线。

另外,关于各辅助中的线张力的输入曲线的赋予期间,在使用0~100%表示各步行相位的情况下,各腿的站立腿期设为该腿的步行相位的15%以上且40%以下的期间,各腿的悬空腿期设为该腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间,但是不限定于此。例如,在向左方向引导时的左腿的外旋的辅助以及向右方向引导时的右腿的外旋的辅助中,上述的期间的输入曲线,根据用户不同存在悬空腿期结束时外旋状态的腿会返回原来的状态的情况。在该情况下,存在外旋的辅助对方向引导赋予的影响力变小的可能性。对于那样的用户,延长悬空腿期的外旋的辅助期间,例如,也可以在脚后跟着地后也继续外旋的辅助。这样一来,用户必然会以脚向外侧打开的状态着地,会更容易进行方向转换。辅助装置100既可以从针对上述用户的辅助的实际成果来判定辅助期间的延长,又可以根据预先输入的用户的信息来判定辅助期间的延长。

例如,参照图27,与图26同样地示出在使用户向右方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的定时和张力被增加的线110的组合的其它例子。图27示出右腿的外旋的辅助在脚后跟着地后也进行的情况下的线张力的输入曲线。在图27的例子中,辅助装置100对右腿赋予外旋的辅助力,此时,在右腿的步行相位中,在65%以上且110%以下的期间整体连续地增加线110a5以及110a7的张力。由此,用户超出悬空腿期地接受右腿的外旋的辅助,在右脚完全着地之前维持右腿的外旋状态,以朝向目的的方向的状态使右脚着地。因此,即便是方向转换引导的效果差的用户,由辅助装置100产生的方向转换引导的效果也能够提高。

[2-5-2.方向转换辅助的第二模式的动作]

对辅助装置100辅助用户的方向转换的动作的第二模式的动作进行说明。辅助装置100,在第二模式的动作中与第一模式的动作同样地在左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期对左腿以及右腿赋予辅助力或者在左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期对左腿以及右腿赋予辅助力。但是,在第二模式的动作中,辅助装置100以比第一模式的动作长的期间赋予辅助力。

参照图28,与图25同样地示出基于第二模式的动作使用户向左方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的定时和张力被增加的线110的组合例。辅助装置100为了向左方向引导用户而增加线110a2、110a4、110a6以及110a8的张力,来进行使左腿外旋、使右腿内旋的辅助。

在向左方向引导用户时,辅助装置100在相同定时对线110a2、110a4、110a6以及110a8分别施加第一阈值以上的张力,例如施加100n的张力。上述第一阈值与第一模式的动作的第一阈值相同。施加张力的定时,在图28的例子中是左腿的步行相位的65%的定时,是右腿的步行相位的115%的定时。此外,左腿的步行相位的65%与右腿的步行相位的115%相当。上述定时包含于左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期,也是从用户的右脚的脚后跟着地起到右脚的脚尖着地为止之间的定时。如上所述,通过对线施加张力,辅助装置100对左腿赋予外旋的辅助力,对右腿赋予内旋的辅助力。

辅助装置100在左腿的步行相位的65%以上且120%以下的期间整体对左腿连续地赋予外旋的辅助力。同时,辅助装置100在右腿的步行相位的115%以上且170%以下的期间整体对右腿连续地赋予内旋的辅助力。

此外,左腿的步行相位的65%以上且120%以下的期间中的65%以上且100%以下的期间包含于1个步行相位(称为第一步行相位),100%以上且120%以下的期间包含于第一步行相位的接下来的步行相位。在以0~100%的值表现步行相位的情况下,左腿的步行相位的65%以上且120%以下的期间是第一步行相位的65%以上且100%以下的期间以及第二步行相位的0%以上且20%以下的期间。右腿的步行相位的115%以上且170%以下的期间是15%以上且70%以下的期间。

另外,在对左腿的外旋的辅助中,线110a2以及110a4的张力在左腿的步行相位的约68%以上且110%以下的期间整体连续地取100n的最大值。并且,线110a2以及110a4的张力遍及左腿的步行相位的超过110%且120%以下的期间整体朝向赋予张力前的状态减少。

另外,在对右腿的内旋的辅助中,线110a6以及110a8的张力在右腿的步行相位的约118%以上且160%以下的期间整体连续地取100n的最大值。并且,线110a6以及110a8的张力遍及右腿的步行相位的超过160%且170%以下的期间整体朝向赋予张力前的状态减少。

因此,辅助装置100对线110a2、110a4、110a6以及110a8分别在左腿的步行相位的65%以及右腿的步行相位的115%、在相同定时施加第一阈值以上的张力。此外,辅助装置100对线110a2、110a4、110a6以及110a8分别在左腿的步行相位的110%以及右腿的步行相位的160%、在相同定时开始减少所施加的张力。上述张力的减少是从第一阈值以上的张力向小于第一阈值的张力的减少,是向张力赋予前的状态的减少。

此外,辅助装置100将线110a2、110a4、110a6以及110a8之间开始张力赋予时的张力的增加梯度设为相同,将结束张力赋予时的张力的减少梯度设为相同。此外,张力的增加梯度是每步行相位的张力的增加梯度,换言之,是张力相对于步行相位的增加比例。再换一种说法,张力的增加梯度是每单位时间的张力的增加量。同样地,张力的减少梯度是每步行相位的张力的减少梯度,换言之,是张力相对于步行相位的减少比例。再换一种说法,张力的减少梯度是每单位时间的张力的减少量。

由此,左腿的线张力的输入曲线与右腿的线张力的输入曲线相同。因此,用户在使左右腿感到取得了平衡的均匀的辅助力的同时从辅助装置100接受辅助。此外,辅助装置100与第一模式的动作同样地不使线110a1、110a3、110a5以及110a7增加其张力。因此,线110a1、110a3、110a5以及110a7的张力小于第一阈值。

此外,多个张力的增加梯度或减少梯度相同不仅包含多个张力的增加梯度或减少梯度完全相同的情形,还包含多个张力的增加梯度或减少梯度存在差异的情形。上述差异优选小于梯度的值的10%,也可以是5%以内。增加梯度的差异为5%以内的情况的例子是所有的增加梯度的值包含于多个增加梯度的值的平均值的±5%以内的梯度的值的范围内。

另外,辅助装置100对左腿赋予外旋的辅助力的期间不仅包含左腿的悬空腿期还直到站立腿期。线110a2以及110a4的张力在站立腿期也在维持最大值后减少。因此,辅助装置100能够使左方向的方向转换时的位于旋转的内侧并且处于悬空腿期的用户的左脚的脚尖容易地朝向方向转换的方向,由此,用户能够使身体的行进方向容易地朝向方向转换的方向。此外,辅助装置100在用户的左脚的脚后跟着地后也施加外旋的辅助力,因此用户以使左脚向外侧打开的状态着地。因此,用户能够将着地了的左脚的脚尖维持为朝向方向转换的方向,因此,会能够顺利地进行方向转换。

另外,辅助装置100对右腿赋予内旋的辅助力的期间不仅包含右腿的站立腿期还直到悬空腿期。线110a6以及110a6的张力在站立腿期结束时之前维持最大值,在悬空腿期减少。因此,辅助装置100遍及站立腿期结束时之前辅助用户的右脚的脚尖以使其朝向内侧。此外,辅助装置100以即便右脚从地面离开后也使脚尖朝向内侧的方式进行辅助。因此,用户能够从站立腿期到悬空腿期都使右脚的脚尖朝向方向转换的方向,因此,会能够顺利地进行方向转换。此外,若右腿的步行相位进入悬空腿期,则线110a6以及110a6的张力会减少,因此,可以抑制用户感到在右脚从地面离开后对右腿的辅助力突然地增加的感觉。例如,若右脚从地面离开后,线110a6以及110a6的张力也维持最大值,则存在用户感到对右腿的辅助力增加的感觉,有感到不协调的可能性。

另外,在图28的例子中,线110a2、110a4、110a6以及110a8的张力开始减少的定时为相同,但是也可以不同。例如,在悬空腿期结束时外旋状态的腿难以返回原来的状态的用户的情况下,也可以将减少左腿的线110a2以及110a4的张力的定时提前。例如,也可以将悬空腿期的结束时间点设为线110a2以及110a4的张力开始减少的定时。

另外,在上述,辅助装置100通过第二模式的动作使用户向左方向进行了方向转换,但是与左方向同样地,能够使用户向右方向进行方向转换。例如,与第二模式的动作的向右方向的方向转换相关联的线以及线张力的输入曲线能够如图29所示。

在该情况下,辅助装置100在左腿的步行相位的115%以及右腿的步行相位的65%、在相同定时对线110a1、110a3、110a5以及110a7施加第一阈值以上的张力。辅助装置100在左腿的步行相位的115%以上且170%以下的期间整体使线110a1以及110a3的张力增加,对左腿连续地赋予内旋的辅助力。在对左腿的内旋的辅助中,线110a1以及110a3的张力在左腿的步行相位的约118%以上且160%以下的期间整体连续地取最大值。

同时,辅助装置100在右腿的步行相位的65%以上且120%以下的期间整体使线110a5以及110a7的张力增加,对右腿连续地赋予外旋的辅助力。在对右腿的外旋的辅助中,线110a5以及110a7的张力在右腿的步行相位的约68%以上且110%以下的期间整体连续地取最大值。左腿的步行相位的115%与右腿的步行相位的65%相当。

因此,在使用户向右方向进行方向转换的情况下的左腿以及右腿的线张力的输入曲线,与将使用户向左方向进行方向转换的情况下的与左腿以及右腿相关的线张力的输入曲线左右置换后的曲线是同等的。此外,张力没有增加的线110a2、110a4、110a6以及110a8的张力小于第一阈值。

[2-5-3.方向转换辅助的变形例]

辅助装置100在引导用户的1个方向转换时对用户的左腿以及右腿分别辅助了内旋、外旋等动作,但是不限定于此。辅助装置100也可以在引导用户的1个方向转换时,辅助用户的单腿。例如,在内旋的辅助与外旋的辅助之间,用户接受的效果的大小因用户而异。因此,辅助装置100也可以根据用户选择能够期待更显著的辅助效果的腿。在该情况下,辅助装置100也可以基于用户的通知来选择能够期待更显著的辅助效果的腿。例如,也可以是,在向左方向进行引导的情况下,在用户感到左腿的外旋的辅助比右腿的内旋的辅助更有效果的情况下,用户使用辅助装置100的未图示的输入装置或者辅助装置100的外部的终端装置500,决定“左腿外旋的辅助的选择”。即,用户也可以选择对自身而言感觉效果显著的腿。

参照图30a以及图30b示出辅助装置100对用户的单腿赋予辅助力而向左方向引导用户的例子。图30a示出在使用户向左方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a2以及110a4的张力增加的例子。图30b示出在使用户向左方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a6以及110a8的张力增加的例子。此外,本例以第一模式的动作为基础。在本例的情况下,辅助装置100如图30a所示那样在左腿的悬空腿期增加线110a2以及110a4的张力,或者如图30b所示在右腿的站立腿期增加线110a6以及110a8的张力。

另外,参照图31a以及图31b示出辅助装置100对用户的单腿赋予辅助力向右方向引导用户的例子。图31a示出在使用户向右方向进行方向转换的情况下辅助装置100增加线110a1以及110a3的张力的例子。图31b示出在使用户向右方向进行方向转换的情况下辅助装置100使线110a5以及110a7的张力增加的例子。此外,本例也以第一模式的动作为基础。在本例的情况下,辅助装置100如图31a所示那样在左腿的站立腿期增加线110a1以及110a3的张力,或者如图31b所示在右腿的悬空腿期增加线110a5以及110a7的张力。

通过上述,在引导用户的方向转换时,辅助装置100赋予张力的线的数量与第一模式以及第二模式的动作相比较会成为一半。因此,辅助装置100的耗电量降低,例如,辅助装置100所具备的一次电池或二次电池等电源200会能够长时间地使用。此外,也可以是,辅助装置100对于通过对1条线赋予张力而能够进行方向转换的引导的用户,例如通过对用户的前部的线赋予张力来引导方向转换。一般地,对用户的前部的线的张力的赋予与对用户的后部的线的张力的赋予相比,用户的方向转换的引导更具效果。通过对1条线的张力的赋予,电源200的进一步的长时间的使用会成为可能。

此外,如上所述,辅助装置100即便减少赋予张力的线的数量,也能够引导用户的方向转换,但是,为了将用户向预定的方向可靠地引导,也可以增加赋予张力的线的数量。即,辅助装置100与辅助用户的单腿相比,通过对双腿进行辅助,会能够更有效地进行用户的引导。

另外,辅助装置100在通过第一模式以及第二模式的动作引导用户的方向转换时,对用户的左腿以及右腿进行辅助以使得其内旋或外旋,但是不限定于此。辅助装置100例如也可以对用户的左腿以及右腿进行辅助以使得其内收或外展。

参照图32a以及图32b,示出接受了使悬空腿期的右腿外展以及内收的辅助力的用户的动作的例子。如图32a所示,若用户从辅助装置100接受使悬空腿期的右腿外展的辅助力即转矩,则用户的重心向右方向即接受辅助力的右腿的方向移动。由此,引导用户向重心的移动方向即右方向进行方向转换。如图32b所示,若用户从辅助装置100接受使悬空腿期的右腿内收的辅助力,则用户的重心向左方向即与接受辅助力的右腿相反的方向移动。由此,引导用户向左方向进行方向转换。另外,在用户接受了使悬空腿期的左腿进行外展或内收的辅助力的情况下,向上述的右腿的情况相反方向即左方向或右方向被引导。

参照图33a以及图33b,示出接受了使站立腿期的左腿进行外展以及内收的辅助力的用户的动作的例子。如图33a所示,若用户从辅助装置100接受使站立腿期的左腿外展的辅助力,则用户的重心向右方向即与接受辅助力的左腿相反的方向移动。由此,引导用户向右方向进行方向转换。如图33b所示,若用户从辅助装置100接受使站立腿期的左腿内收的辅助力,则用户的重心向左方向即接受辅助力的左腿的方向移动。由此,引导用户向左方向进行方向转换。另外,在用户接受了使站立腿期的右腿进行外展或内收的辅助力的情况下,向与上述的左腿的情况相反方向即左方向或右方向被引导。

通过上述,辅助装置100例如在引导用户向右方向进行方向转换的情况下,对右腿在悬空腿期进行外展的辅助,在站立腿期进行内收的辅助。另外,辅助装置100对左腿在悬空腿期进行内收的辅助,在站立腿期进行外展的辅助。由此,由于在接受辅助的期间,用户的身体的重心始终向右方向移动,因此用户被引导成向右方向进行方向转换。关于向左方向的方向转换,辅助装置100对右腿在悬空腿期进行内收的辅助,在站立腿期进行外展的辅助,以使得用户的身体的重心始终向左方向移动。另外,辅助装置100对左腿在悬空腿期进行外展的辅助,在站立腿期进行内收的辅助。

例如,图34示出使用外展以及内收的辅助使用户向右方向进行方向转换的情况下的辅助装置100中的使线110的张力增加的定时。如图34所示,辅助装置100通过在右腿的站立腿期使线110a5以及110a8的张力增加,对用户的右腿赋予内收的辅助力。此外,辅助装置100通过在右腿的悬空腿期使线110a6以及110a7的张力增加而对用户的右腿赋予外展的辅助力。另外,辅助装置100通过在左腿的悬空腿期增加线110a1以及110a4的张力而对用户的左腿赋予内收的辅助力。此外,辅助装置100通过在左腿的站立腿期增加线110a2以及110a3的张力而对用户的左腿赋予外展的辅助力。由此,用户的重心向右方向移动。在图34的例子中,线110a1以及110a4和线110a5以及110a8在相同定时被赋予张力,线110a2以及110a3和线110a6以及110a7在相同定时被赋予张力,但是也可以不同。

此外,上述中,辅助装置100对各腿在站立腿期以及悬空腿期的期间向外展方向以及内收方向的相互不同的方向施加了转矩,但是不限定于此。例如,上述中,辅助装置100对左腿以及右腿施加了4个种类的辅助力、即辅助转矩,但是也可以施加4个种类的辅助转矩的一部分。例如,也可以是,如果是向右方向的方向转换的引导,则辅助装置100施加使悬空腿期的右腿外展的辅助转矩和使站立腿期的左腿外展的辅助转矩。或者,辅助装置100也可以施加使悬空腿期的右腿外展的辅助转矩和使悬空腿期的左腿内收的辅助转矩。在用户接受4个种类的辅助转矩的情况下,左腿以及右腿一起接受外展或内收的辅助转矩。由此,由于用户的身体所感受到的信号变多,因此,根据不同的用户,存在产生混乱而效果适得其反的可能性。因此,辅助装置100也可以在特定的定时或者在各腿在特定的期间施加辅助转矩。

另外,也可以将基于第一模式以及第二模式的动作的辅助用户的腿的外旋以及内旋的情形和辅助上述的用户的腿的外展以及内收的情形进行组合。在该情况下,辅助装置100也可以使用将用于腿的外旋以及内旋的线张力的输入曲线和用于腿的外展以及内收的线张力的输入曲线合在一起的线张力的输入曲线。辅助装置100通过赋予外旋以及内旋的辅助转矩来变更用户的脚尖的朝向,通过赋予外展以及内收的辅助转矩来使用户的重心移动,由此,能够有效地进行用户的方向转换的引导。

[3.实施例]

将使用实施方式涉及的辅助装置100来引导了用户的步行方向的实施例的结果示于图35~图38。在实施例1中,辅助装置100对用户a通过第一模式的动作引导了步行方向。在实施例2中,辅助装置100对用户b通过第一模式的动作引导了步行方向。参照图35以及图36,示出从上方观察使用辅助装置100接受了步行方向的引导的用户a以及b各自的步行轨迹的图。图35示出实施例1的结果,图36示出实施例2的结果。在图35以及图36中,横轴的x方向位置是沿着用户a以及b的行进方向即直行方向的位置,纵轴的y方向位置是与该直行方向垂直的方向的位置。装戴了辅助装置100的用户a以及b以蒙上眼睛的状态朝向x方向的正方向步行,在该步行过程中接受了使用了辅助装置100的步行方向的引导。在图35以及图36中,从用户到达了x的值为0的位置的时间点起,开始了辅助装置100所进行的步行方向的引导。

在图35以及图36中,用虚线表示的轨迹是图25所示那样的接受了向左方向的方向转换的引导的用户的步行轨迹。用点划线表示的轨迹是图26所示那样的接受了向右方向的方向转换的引导的用户的步行轨迹。用实线表示的轨迹是接受了向行进方向直行的引导的用户的步行轨迹。在向行进方向直行的引导中,对站立腿期的腿进行了伸展的辅助。另外,各步行轨迹是尝试多次步行而得到的步行轨迹的平均步行轨迹。通过图35以及图36示出了装戴了辅助装置100的用户向辅助装置100输入的方向即引导的方向拐弯步行。此外,在图35以及图36中示出了将用户a以及b进行比较,用户b以拐弯较大的方式步行,因此与个人相应地辅助装置100的辅助效果不同。

另外,参照图37以及图38示出了图35以及图36的各步行轨迹上的各点处的步行轨迹的曲率和在该点辅助装置100赋予给线110的张力的关系。在图37以及图38中,纵轴表示步行轨迹的曲率,横轴表示线的张力。此外,曲率1/r通过在步行轨迹上的各点用圆近似该点的步行轨迹的线形并算出该圆的半径r的倒数来求出。

在图37以及图38中,与图35以及图36同样地,虚线表示向左方向的引导的情形,点划线表示向右方向的引导的情形,实线表示向直行方向的引导的情形。根据图37以及图38,关于表示向左方向的方向转换的引导的虚线和表示向右方向的方向转换的引导的点划线,与表示向直行方向的引导的实线相比较,用户a以及b双方的曲率变大。由此,示出辅助装置100对方向转换的引导具有效果。

另外,比较图37以及图38,用户b与用户a相比曲率变大。此外,示出了在用户a以及b中的任一个中,尤其在线张力为40n以上时方向转换的引导效果显著。因此,通过将对各用户赋予的线张力和方向转换中的各用户的曲率相关联,能够决定各用户的方向转换的方向以及方向转换角度所需的线张力。因此,辅助装置100能够在路径的中途地点进行所有的方向以及方向转换角度的用户的步行方向的引导。

[4.辅助装置的动作的变形例]

关于图37以及图38,如上所述,实施方式涉及的辅助装置100也可以按各用户算出用户的步行轨迹的曲率和与该曲率对应的线张力的关系。并且,辅助装置100也可以基于所算出的关系来决定对用户赋予辅助力的定时和用于辅助力的赋予的线张力。在该情况下,辅助装置100对用户进行多次步行方向的引导。并且,辅助装置100在进行引导时从由配置于上半身带111的位置信息检测部160的加速度传感器、陀螺仪传感器以及地磁传感器等构成的惯性计测装置(也称为imu(inertialmeasurementunit))取得计测结果。此外,辅助装置100也可以从用户所携带的终端装置500取得加速度、角速度以及地磁等计测结果。并且,辅助装置100的步行方向决定部121从计测结果算出用户的步行轨迹,算出步行轨迹上的各点处的曲率。步行方向决定部121将所算出的曲率与在算出该曲率的点处赋予了张力的线110以及所赋予的张力相关联地记录于存储部150。

在辅助装置100沿着路径引导用户的情况下,步行方向决定部121基于路径数据以及地图信息,取得路径上的方向转换点处的方向转换角度即拐弯的角度和方向转换点的前后的路径长度。此外,步行方向决定部121算出用户用于在方向转换点完成拐弯所需的步数和用户行走的步行轨迹的曲率。辅助装置100的驱动控制部122通过对照存储于存储部150的线张力以及曲率的关系的数据库和所算出的曲率,来决定赋予张力的线110、向线110赋予张力的定时以及对线110赋予的张力。在该情况下,驱动控制部122也可以通过基于对照结果变更存储于存储部150的线-张力关系,来进行上述决定。

例如,参照图37以及图38,示出了在用户a的情况下在赋予的线张力为60n以上的区域中曲率的增加量小,因此,由辅助装置100产生的辅助效果几乎不变。另外,示出了在用户b的情况下在赋予的线张力为80n以上的区域中曲率减少,因此在这样的区域中即便增加线张力对由辅助装置100产生的辅助效果的提高也几乎没有效果。因此,辅助装置100在事先构建与用户相关的线张力和步行轨迹的曲率的关系的数据库时,能够决定各用户的有效的线张力的上限,例如,在用户a的情况下决定为60n,在用户b的情况下决定为80n等。因此,辅助装置100为了增强步行方向的引导中的辅助效果,不仅能够增大要赋予的线张力,还能够考虑各个用户的线张力的上限来决定线张力。由此,辅助装置100即便更省电力也能够产生与不省电力的情况相同的辅助效果。另外,辅助装置100通过记录并使用与赋予的线张力的上限对应的步行轨迹的曲率,能够算出各用户为了进行路径中的方向转换所需要的步数,能够实现最佳的步行方向的引导。

此外,在本变形例中,辅助装置100为了算出步行轨迹的曲率而使用了配置于上半身带111的位置信息检测部160的惯性计测装置的计测结果,但是不限定于此。辅助装置100为了辅助方向转换也可以从不使张力增加的线、即在辅助中不使用的线110的长度变化,推定用户的髋关节的角度变化,推动用户的方向转换角度。辅助装置100也可以从与线110连接的马达114的动作量算出线110的长度变化。此外,线110的长度是指线110中的存在于马达114与膝带112a或112b之间的部分的长度。

例如,如图39a以及图39b所示,辅助装置100在引导用户进行向左方向的方向转换的情况下,在第一模式的动作下,通过增加线110a2以及110a4的张力对悬空腿期的左腿的外旋进行辅助。此外,辅助装置100通过增加线110a6以及110a8的张力对站立腿期的右腿的内旋进行辅助。此时,绕左腿配置的其它的线、即辅助中不使用的线110a1以及110a3在用户的左腿向外旋方向拐弯时从马达114a1以及114a3拉出,线110a1以及110a3变长。另外,绕右腿配置的其它的线、即辅助中不使用的线110a5以及110a7在用户的右腿向内旋方向拐弯时从马达114a5以及114a7拉出,线110a5以及110a7变长。此外,在辅助装置100引导用户进行向右方向的方向转换的情况下,在辅助装置100辅助用户的腿的动作时在辅助中不使用的线110也会变长。

辅助装置100使用马达114以用户几乎感觉不到负荷的张力、例如5n左右的张力始终牵拉在辅助中不使用的线110。因此,若由于腿的动作而用户的髋关节的角度变化,则各线110通过被拉入马达114或从马达114拉出而使其长度变化。此时,各马达114与各线110的长度的变化同步调地动作。因此,辅助装置100能够从各马达114的动作量取得各线110的长度的变化量。

另外,若用户的髋关节旋转,则用户的步行方向变化。因此,在受到了辅助装置100的辅助的腿的辅助中未使用的线110的长度的变化与用户的方向转换的步行轨迹中的曲率之间存在相关。因此,步行轨迹中的曲率能够从在该步行轨迹上的各点受到了辅助的腿的辅助中未使用的线110的长度变化算出。由此,辅助装置100不将惯性计测装置等传感器额外地安装于上半身带111等就能够算出用户的步行轨迹的曲率。

另外,实施方式涉及的辅助装置100,如图40所示还可以具备模式存储部151。此外,图40是示出实施方式涉及的辅助装置100的变形例的功能性构成的框图。模式存储部151,既可以与存储部150同样地由半导体存储器或硬盘等构成,也可以包含于存储部150。

模式存储部151构成为能够从驱动控制部122接受信息并保存,通过驱动控制部122取出保存于模式存储部151的信息。具体而言,模式存储部151,每当用户使用辅助装置100时将用户信息和驱动控制部122输出的控制信息相关联地存储。驱动控制部122在用户使用辅助装置100的情况下,从模式存储部151取得与该用户对应的控制信息,使用所取得的控制信息来控制马达114。例如,驱动控制部122作为控制信息将引导用户的步行方向时赋予给线110的线张力与引导用户时的步行轨迹的曲率的关系式与赋予了线张力的线110相关联地存储于模式存储部151。另外,驱动控制部122作为控制信息将对于引导用户的路径上的方向转换点的方向转换进行了辅助的步数、从辅助开始地点到方向转换点的距离等与方向转换点的用户的方向转换角度相关联地存储于模式存储部151。此外,在由辅助装置100进行的步行方向的引导中,在路径上产生了不能完全拐弯的方向转换点的情况下,驱动控制部122作为控制信息将方向转换点的方向转换角度和从用于方向转换的辅助的开始地点到方向转换点的距离相关联地存储于模式存储部151。

例如设为使用了辅助装置100的用户u在前次使用时,为在需要90度的方向转换的方向转换点向右方向拐弯,用左右腿需要6步,向左方向拐弯,用左右腿需要8步。驱动控制部122使在前次使用时为了辅助用户u的方向转换而控制的线110、对该线110赋予的线张力、以及该线张力的赋预定时存储于模式存储部151。并且,步行方向决定部121在用户u的下次使用时例如图23a所示,决定用户u在第一方向转换点向右方向进行了90度方向转换后、在第二方向转换点向左方向进行90方向转换的路径。在该路径中,通过辅助装置100引导的用户u若用6步完成第一方向转换点的方向转换,则需要用紧接第一方向转换点的方向转换后的4步完成第二方向转换点的方向转换。该步数对于为了向左方向的方向转换用户u所需要的步数的8步是不足的。在这样的情况下,步行方向决定部121从位于模式存储部151的数据判定为用户u在第二方向转换点无法向左方向拐弯,而对路径进行修正。这样一来,通过将前次的数据存储于模式存储部151并进行再利用,辅助装置100能够抑制步行引导的错误,会能够使用户进行更安全的使用。

另外,辅助装置100也可以将对同一用户进行的辅助的方法不固定为一定。辅助装置100那样的积极地作用于人的身体的装置具有随着使用次数的增加,用户产生习惯从该装置接受的作用这一特征。因此,驱动控制部122也可以在使模式存储部151存储控制信息时,用新的控制信息每次对所存储的控制信息的数据进行更新,将控制信息的参数调整为处于最新的用户的状态的数据。由此,辅助装置100能够对各用户的最新的状态构建最佳的辅助方法,由此,能够更可靠地沿着路径将用户引导至目的地。

另外,模式存储部151不仅存储有用户信息以及控制信息,还存储有用户装戴了辅助装置100的时期以及此时的用户的服装。例如,在用户穿得少的夏季,与用户穿得厚的冬季相比较,用户的力臂较小。由此,辅助装置100即便对线110赋予同一张力,在夏季用户的腿受到的转矩也会比冬季小。因此,例如也可以是,与冬季比较,辅助装置100将在夏季对各线110赋予的张力增加至1.2倍等。

[5.效果]

如上所述,本公开的实施方式涉及的辅助装置100辅助用户的髋关节的动作。辅助装置100为了进行髋关节的3个方向的动作的辅助而具备多对延伸的方向相互交叉的由2条线组成的对。具体而言,对各腿配置有2对的线。并且,由于各对的线延伸的方向相互交叉,因此,辅助装置100不仅能够在弯曲以及伸展方向上、还能够在外旋以及内旋方向、外展以及内收方向上辅助腿的动作。辅助装置100通过在用户的步行中在预定的定时牵拉预定的线,能够使用户的腿产生外旋、内旋、外展或内收方向的辅助转矩,能够对用户的步行方向进行引导。并且,若装戴了辅助装置100的用户对辅助装置100设定目的地,则辅助装置100能够自动地移动用户将其引导到目的地。由此,用户以手里什么也不拿的轻便的状态利用辅助装置100向应前进的方向被引导,因此,例如即使用户是认知症患者,也不会去向不明,能够返回原来的场所。

[6.其它]

以上,关于1个或多个技术方案涉及的辅助装置等,基于实施方式以及变形例进行了说明,但是本公开不限定于实施方式以及变形例。只要不脱离本公开的主旨,将本领域技术人员所能想到的各种变形在本实施方式以及变形例中实施而得到的技术方案、和/或将不同的实施方式以及变形例中的构成要素组合而构建的技术方案也可以包含于1个或多个技术方案的范围内。

例如,在实施方式以及变形例涉及的辅助装置100中,控制部120使马达114动作而使线110产生张力的定时以及与张力的输入曲线相关的步行相位的数值,不限定于实施方式以及变形例所记载的数值。上述定时以及与张力的输入曲线相关的步行相位的数值也可以相对于实施方式以及变形例所记载的数值具有差异,例如可以具有步行相位的几%的差异。

在实施方式以及变形例涉及的辅助装置100中,对线110a1~110a8分别设置了马达114a1~114a8,但是不限定于此,也可以使1个马达与多条线连接。例如,辅助装置100在辅助右腿的内旋动作的情况下,使线110a2以及104a4产生了张力。在这样的情况下,也可以由1个马达牵拉线110a2以及104a4。即,辅助装置也可以按照对2条线设置1个马达的方式例如具备4个马达。

本公开能够适用于辅助用户的方向转换动作的装置。

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