步行训练装置及其控制方法_2

文档序号:9622781阅读:来源:国知局
大腿框架21设置有水平长的第一框架211,其在水平方向上延伸以连接后面描述的第一牵引设备35的线38。小腿框架23设置有水平长的第二框架231,其在水平方向上延伸以连接后面描述的第二牵引设备36的线39。
[0027]上述第一牵引设备35和第二牵引设备36的连接部作为示例而被说明,并且连接部不限于这些部分。例如,第一牵引设备35和第二牵引设备36的线38和39可以连接到大腿夹具212,并且第一牵引设备35和第二牵引设备36的牵引点可以设置在行走辅助设备2上的任何位置。
[0028]电机单元26根据用户的行走运动旋转地驱动膝关节部22,从而协助用户的行走。行走辅助设备2的上述结构作为示例而被说明,并且行走辅助设备2的结构不限于此。可以应用能够附接到用户的腿部以协助用户行走的任何行走辅助设备。
[0029]图3是示出根据该示例性实施例的训练设备的示意性系统配置的框图。根据该示例性实施例的训练设备3包括外围设备31、框架本体32以及控制外围设备31和行走辅助设备2的控制设备33。
[0030]框架本体32包括竖直布置在踏车34上的两对列框架321、连接到各个列框架321并且在前后方向上延伸的一对前后框架322以及连接到各个前后框架322并且在水平方向上延伸的三个左右框架323。例如,框架本体32设置有诸如触摸面板的输入设备324以操作外围设备31。输入设备324连接到控制设备33。控制设备33基于通过输入设备324输入的操作信息来控制外围设备31。框架本体32的结构不限于上述结构。任何框架结构可以用作框架本体32,只要该框架结构使得后面描述的第一牵引设备35和第二牵引设备36能够被适当地固定即可。
[0031]此外,后面描述的用于在协作控制模式和操作模式之间切换控制设备33的模式开关(切换单元的具体示例)325设置在输入设备324的触摸面板上。当用户使模式开关325将控制设备切换到协作控制模式或操作模式时,模式开关325将与所切换的模式对应的模式信号输出到控制设备33。控制设备33根据从模式开关325输出的模式信号在协作控制模式和操作模式之间切换。
[0032]外围设备31包括踏车34、第一至第三牵引设备35、36和37以及距离传感器41。踏车34通过电机等使环形带341旋转。用户站在带341上并且根据带341的移动而行走,从而执行步行训练。踏车34通过线等连接到控制设备33。踏车34根据从控制设备33输出的控制信号改变带341的速度。
[0033]第一牵引设备35设置在前侧的左右框架32上,并且向上和向前牵引线38。第二牵引设备36设置在后侧的左右框架323上,并且向上和向后牵引线39。
[0034]第一和第二牵引设备35和36是腿重支承单元的具体示例,并且由例如用于使线38和39卷绕或展开的机构以及用于驱动该机构的电机组成。分别被第一和第二牵引设备35和36牵引的线38和39中的每条线的一端连接到行走辅助设备2。第一牵引设备35通过线38向上和向前牵引行走辅助设备2。第二牵引设备36通过线39向上和向后牵引行走辅助设备2。
[0035]第一和第二牵引设备35和36的拉力的竖直向上的分量支承行走辅助设备2的重量。第一和第二牵引设备35和36的拉力的水平分量辅助用户的腿部向前摆动。该结构可以在步行训练期间减少用户行走的负担。线38从附接到用户的腿部的行走辅助设备2向上和向前延伸,并且线39从附接到用户的腿部的行走辅助设备2向上和向后延伸。因此,线38和39在行走期间不会干扰用户的步行训练。
[0036]第三牵引设备37设置在位于其他左右框架323之间的左右框架323上,并且向上牵引线40。线40的一端连接到附接到用户的腰部附近的带。第三牵引设备37是体重支承单元的具体示例,并且由例如用于使线40卷绕或展开的机构以及用于驱动该机构的电机组成。第三牵引设备37通过线40向上牵引用户的腰部。该结构可以减少由于用户的重量引起的负担。第一至第三牵引设备35、36和37均通过线等连接到控制设备33。
[0037]距离传感器41是例如相机、超声传感器或毫米波传感器,并且设置在框架本体32上。距离传感器41检测关于站在踏车34上的用户的距离信息。距离传感器41将检测到的用户距离信息输出到控制设备33。
[0038]控制设备33是控制单元的具体示例,并且控制第一至第三牵引设备35、36和37中的每个牵引设备的拉力、踏车34的驱动以及行走辅助设备2。控制设备33由例如集中在微计算机上的硬件组成,该微计算机包括执行算术处理、控制处理等的CPU(中央处理单元)331,存储要由CPU 331执行的操作程序、控制程序等的R0M(只读存储器)332,存储各种数据的RAM(随机存取存储器)333,以及从外部部分输入信号以及向外部部分输出信号的接口单元(I/F)334。CPU 331、ROM 332、RAM 333和接口单元334经由数据总线等互连。
[0039]控制设备33设置有显示单元335,其显示诸如训练指令、训练菜单和训练信息(诸如行走速度和生物信息)的信息。显示单元335被构造为例如触摸面板。用户可以通过显示单元335输入各种类型的信息。
[0040]在相关技术的步行训练装置中,行走辅助设备集成地和不可分离地与诸如踏车的外围设备连接。因此,行走辅助设备和外围设备不能被设想分离地使用。因此,例如,当控制设备处于控制设备不能从行走辅助设备获得任何信息的未连接状态时,控制设备无条件地确定在行走辅助设备中出现故障,并且为了安全起见使诸如踏车的外围设备停止。这引起了如下问题,即使在控制设备被有意地设为与行走辅助设备的未连接状态的情况下,例如在用户穿戴正常装具而非行走辅助设备时,行走辅助设备仍停止并且变得不可用。
[0041]另一方面,根据该示例性实施例的步行训练装置1包括模式开关325,其在协作控制模式和操作模式之间切换控制设备33,协作控制模式用于基于从行走辅助设备2输出的信息执行行走辅助设备2和外围设备31的协作控制,而操作模式用于基于设定的操作信息控制外围设备31。当控制设备33通过模式开关325被切换到操作模式时,即便当控制设备33处于与行走辅助设备2的未连接状态时,控制设备33仍执行外围设备31的控制。
[0042]该结构使得即使当步行训练装置处于与行走辅助设备2的未连接状态时,该步行训练装置仍可以区分行走辅助设备2被有意地设于未连接状态还是由于行走辅助设备2中的故障而被设于未连接状态。因此,能够使用外围设备31执行步行训练。
[0043]如上文所述,控制设备33具有协作控制模式和操作模式。当控制设备33被模式开关325切换到协作控制模式时,控制设备33控制第一和第二牵引设备35和36中的每个的拉力以支承行走辅助设备2的重量并且辅助用户的腿部向前摆动。控制设备33控制第三牵引设备37的拉力,从而承载用户的重量。
[0044]在协作控制模式中,控制设备33可以控制第一和第二牵引单元35和36中的每个的拉力,使得例如,第一和第二牵引单元35和36的拉力的竖直向上的分量的合力等于行走辅助设备2的重力。该结构允许用户更自然地执行步行训练
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