特許 7548150 歩行補助装置、制御方法、及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】歩行補助装置、制御方法、及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61H 3/00 20060101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

A61H3/00 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021121449

(22)【出願日】2021-07-26

(65)【公開番号】P2023017293

(43)【公開日】2023-02-07

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】小池 宇織

【審査官】村上 勝見

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０００５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１７５１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３７５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００７６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｈ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの歩行状態に応じて当該ユーザの膝関節の運動に抵抗力を与えて、当該ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置において、
前記ユーザの上腿の長手方向軸と鉛直線との成す上腿姿勢角を取得する上腿姿勢角取得部と、
前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させる補助力制御部と、
前記上腿姿勢角が上腿遊脚判定閾値以下である場合、前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知する膝折れ検知部と、を備え、
前記膝折れ検知部が前記膝折れを検知した場合、前記補助力制御部は、前記抵抗力の減少度合いを小さくする、又は前記抵抗力の減少を停止する、
歩行補助装置。

【請求項2】

前記ユーザの下腿の長手方向軸と鉛直線との成す下腿姿勢角を取得する下腿姿勢角取得部と、
前記取得した下腿姿勢角が下腿遊脚判定閾値を上回る場合、前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定する歩行状態判定部と、を備え、
前記歩行状態判定部は前記ユーザの歩行状態が立脚期から前記遊脚期に遷移すると判定した場合、前記補助力制御部が前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。

【請求項3】

ユーザの歩行状態に応じて当該ユーザの膝関節の運動に抵抗力を与えて、当該ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置において実行される制御方法において、
前記歩行補助装置は、
前記ユーザの上腿の長手方向軸と鉛直線との成す上腿姿勢角を取得する上腿姿勢角取得部と、
補助力制御部と、
膝折れ検知部と、
歩行状態判定部とを備え、
前記歩行状態判定部は、前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、前記補助力制御部は、前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させるステップと、
前記膝折れ検知部は、前記上腿姿勢角が上腿遊脚判定閾値以下である場合、前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知するステップと、を備え、
前記膝折れを検知するステップにおいて前記膝折れ検知部が前記膝折れを検知した場合、前記抵抗力を減少させるステップにおいて、前記補助力制御部が前記抵抗力の減少度合いを小さくする、又は前記抵抗力の減少を停止する、
歩行補助装置の制御方法。

【請求項4】

ユーザの歩行状態に応じて当該ユーザの膝関節の運動に抵抗力を与えて、当該ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置において演算装置として動作するコンピュータに実行される歩行補助装置の制御プログラムにおいて、
前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させるステップと、
前記ユーザの上腿の長手方向軸と鉛直線との成す上腿姿勢角が上腿遊脚判定閾値以下である場合、前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知するステップと、を実行させ、
前記膝折れを検知するステップにおいて前記膝折れを検知した場合、前記抵抗力を減少させるステップにおいて、前記抵抗力の減少度合いを小さくする、又は前記抵抗力の減少を停止すること、を実行させる、
歩行補助装置の制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は歩行補助装置、制御方法、及び制御プログラムに関し、特に、ユーザの膝周りに抵抗力を与える歩行補助装置、制御方法、及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示の体動検出装置は、上腿正面部及び下腿正面部にそれぞれ配置された２つの変位センサを用いて、ユーザの歩行動作における立脚期及び遊脚期の各期間をさらに詳細な区間に判別する。このような体動検出装置は、歩行補助装置に取り付けて利用することができる。このような歩行補助装置は、この判別した区間に基づいて、ユーザの膝周りに与える抵抗力を増減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５９２７５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者等は、以下の課題を発見した。
ユーザが歩行動作をしている間、膝折れが発生することがある。膝折れが発生すると、このような体動検出装置は、ユーザの歩行動作における立脚期及び遊脚期の各期間を誤って判別するおそれがあった。そのため、このような歩行補助装置は、ユーザの膝周りに与える抵抗力を適切に増減できず、ユーザの歩行動作を適切に補助できないおそれがあった。

【0005】

本発明は、上述の課題を鑑み、ユーザの歩行動作において、膝折れを検知することによって、当該歩行動作を適切に補助する歩行補助装置、制御方法、及び制御プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る歩行補助装置は、
ユーザの歩行状態に応じて当該ユーザの膝関節の運動に抵抗力を与えて、当該ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置において、
前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させる補助力制御部と、
前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知する膝折れ検知部と、を備え、
前記膝折れ検知部が前記膝折れを検知した場合、前記補助力制御部は、前記抵抗力の減少度合いを小さくする、又は前記抵抗力の減少を停止する。

【0007】

このような構成によれば、膝折れが発生しても、膝関節の運動に与える抵抗力の減少度合いを小さくする、又は、抵抗力の減少を停止する。そのため、膝折れが発生したユーザの膝関節の運動に、十分な抵抗力を与えることができる。よって、ユーザの歩行動作において、膝折れを検知して、ユーザの歩行動作を適切に補助することができる。

【0008】

または、前記ユーザの上腿の長手方向軸と鉛直線との成す上腿姿勢角を取得する上腿姿勢角取得部をさらに備え、
前記膝折れ検知部は、前記取得した上腿姿勢角に基づいて、前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを判定することを特徴としてもよい。

【0009】

このような構成によれば、上腿姿勢角を用いて、膝折れを検知することができる。

【0010】

または、前記ユーザの膝関節に対する腰部の位置を検出できる膝位置センサをさらに備え、
前記膝折れ検知部は、前記膝位置センサを用いて、前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを判定することを特徴としてもよい。

【0011】

このような構成によれば、ユーザの膝関節に対する腰部の位置を用いて、膝折れを検知することができる。

【0012】

本発明に係る歩行補助装置の制御方法は、
ユーザの歩行状態に応じて当該ユーザの膝関節の運動に抵抗力を与えて、当該ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置において実行される制御方法において、
前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させるステップと、
前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知するステップと、を備え、
前記膝折れを検知するステップにおいて前記膝折れを検知した場合、前記抵抗力を減少させるステップにおいて、前記抵抗力の減少度合いを小さくする、又は前記抵抗力の減少を停止する。

【0013】

このような構成によれば、膝折れが発生しても、膝関節の運動に与える抵抗力の減少度合いを小さくする、又は、抵抗力の減少を停止する。そのため、膝折れが発生したユーザの膝関節の運動に、十分な抵抗力を与えることができる。よって、ユーザの歩行動作において、膝折れを検知して、ユーザの歩行動作を適切に補助することができる。

【0014】

本発明に係る歩行補助装置の制御プログラムは、
ユーザの歩行状態に応じて当該ユーザの膝関節の運動に抵抗力を与えて、当該ユーザの歩行動作を補助する歩行補助装置において演算装置として動作するコンピュータに実行される歩行補助装置の制御プログラムにおいて、
前記ユーザの歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、前記ユーザの膝関節の運動に与える抵抗力を減少させるステップと、
前記ユーザの膝関節が前記立脚期において前記ユーザの腰部の前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知するステップと、を実行させ、
前記膝折れを検知するステップにおいて前記膝折れを検知した場合、前記抵抗力を減少させるステップにおいて、前記抵抗力の減少度合いを小さくする、又は前記抵抗力の減少を停止すること、を実行させる。

【0015】

このような構成によれば、膝折れが発生しても、膝関節の運動に与える抵抗力の減少度合いを小さくする、又は、抵抗力の減少を停止する。そのため、膝折れが発生したユーザの膝関節の運動に、十分な抵抗力を与えることができる。よって、ユーザの歩行動作において、膝折れを検知して、ユーザの歩行動作を適切に補助することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、ユーザの歩行動作において、膝折れを検知することによって、当該歩行動作を適切に補助することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施の形態１に係る歩行補助装置を示す模式図である。

【図2】実施の形態１に係る歩行補助装置の制御構成を示すブロック図である。

【図3】上腿姿勢角θｔ及び下腿姿勢角θｓを示す模式図である。

【図4】ユーザの歩行動作の一例における立脚期と遊脚期とを示す模式図である。

【図5】膝折れ状態、及び遊脚遷移状態を示す模式図である。

【図6】実施の形態１に係る歩行補助装置の制御方法のフローチャートである。

【図7】ユーザの歩行動作の一例における下腿姿勢角θｓの変化を示すグラフである。

【図8】歩行補助装置に含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

【0019】

（実施の形態１）
図１～５を参照して実施の形態１について説明する。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ＸＹ平面が水平面であり、図面間で共通である。

【0020】

図１に示すように、歩行補助装置１０は、上腿側リンク１と、下腿側リンク２とを備える。歩行補助装置１０は、ユーザＵ１の脚部に取り付けて利用される。上腿側リンク１は、ユーザＵ１の上腿Ｕ１ｂに着脱可能に取り付けられている。下腿側リンク２は、ユーザＵ１の下腿Ｕ１ｄに着脱可能に取り付けられている。上腿側リンク１と下腿側リンク２とは、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃ周りに互いに回動する。ユーザＵ１は、多くの場合、膝関節を自由に動かすことが困難な者である。ユーザＵ１は、膝関節の運動機能を回復させることを目的として、歩行補助装置１０を自己の脚部に取り付けて、トレーニングとして歩行動作を行うことが多い。歩行補助装置１０は、ユーザＵ１の歩行状態に応じてユーザＵ１の膝関節の運動に抵抗力を与えて、ユーザＵ１の歩行動作を補助する。

【0021】

図２に示すように、歩行補助装置１０は、上腿姿勢角取得部３と、下腿姿勢角取得部４と、制御部５と、アクチュエータ６とを備える。

【0022】

上腿姿勢角取得部３は、図３に示す上腿姿勢角θｔを検出するものであればよく、例えば、上腿姿勢角センサである。図３に示すユーザＵ１は、足Ｕ１ｅを歩行面Ｇ１に置いた状態である。上腿姿勢角θｔは、鉛直線Ｚ１と、上腿Ｕ１ｂの長手方向軸Ｔ１とが交差して成す角度である。鉛直線Ｚ１は、重力方向（ここでは、Ｚ軸方向）に延びる直線である。ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃが、ユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの前方（ここでは、Ｘ軸方向プラス側）に位置する場合、上腿姿勢角θｔは、負の値である。膝関節Ｕ１ｃが、腰部Ｕ１ａの後方（ここでは、Ｘ軸方向マイナス側）に位置する場合、上腿姿勢角θｔは、正の値である。上腿姿勢角取得部３は、上腿側リンク１、又は下腿側リンク２に取り付けられているとよい。上腿姿勢角取得部３は、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃに対するユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの位置を検出可能なセンサを用いて求めてもよい。上腿姿勢角取得部３は、例えば、ＩＭＵ（慣性計測ユニット）等である。

【0023】

下腿姿勢角取得部４は、図３に示す下腿姿勢角θｓを検出するものであればよく、例えば、下腿姿勢角センサである。下腿姿勢角θｓは、鉛直線Ｚ２と、下腿Ｕ１ｄの長手方向軸Ｔ２とが交差して成す角度の大きさである。鉛直線Ｚ２は、鉛直線Ｚ１と同様に、重力方向（ここでは、Ｚ軸方向）に延びる直線である。下腿姿勢角取得部４は、上腿側リンク１、又は下腿側リンク２に取り付けられているとよい。ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃが、ユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの前方（ここでは、Ｘ軸方向プラス側）に位置する場合、下腿姿勢角θｓは、負の値である。膝関節Ｕ１ｃが、腰部Ｕ１ａの後方（ここでは、Ｘ軸方向マイナス側）に位置する場合、下腿姿勢角θｓは、正の値である。

【0024】

制御部５は、上腿姿勢角θｔ、及び下腿姿勢角θｓ等を取得して、アクチュエータ６に制御信号を送信する。制御部５は、演算装置５１と、メモリ５２とを備える。

【0025】

演算装置５１は、歩行状態判定部５１ａと、膝折れ検知部５１ｂと、補助力制御部５１ｃとを備える。

【0026】

歩行状態判定部５１ａは、下腿姿勢角θｓ等に基づいて、ユーザＵ１の歩行状態を推定する。図４に示すように、ユーザＵ１の歩行状態は、立脚期及び遊脚期を含み、歩行動作中において、立脚期及び遊脚期を交互に繰り返す。具体的には、歩行状態判定部５１ａは、下腿姿勢角θｓを、下腿遊脚判定閾値ThSw_sや下腿立脚判定閾値ThSt_sと時々刻々と比較することによって、ユーザＵ１の歩行状態を推定する。より具体的には、歩行状態判定部５１ａは、下腿姿勢角θｓが下腿遊脚判定閾値ThSw_sを上回る場合、歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移したと判定する。なお、下腿遊脚判定閾値ThSw_sや下腿立脚判定閾値ThSt_sは、任意に定めることができ、例えば、ユーザＵ１の歩容に合わせて定めてもよい。歩行状態判定部５１ａは、下腿姿勢角θｓが下腿立脚判定閾値ThSt_sを下回る場合、歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移したと判定する。

【0027】

膝折れ検知部５１ｂは、歩行状態が立脚期である場合、上腿姿勢角θｔに基づいて、膝折れ状態か否かを検知する。

【0028】

具体的には、図５に示すように、腰折れ状態では、上腿Ｕ１ｂが膝関節Ｕ１ｃの後方へ傾く。言い換えると、膝関節Ｕ１ｃが立脚期において腰部Ｕ１ａの前方（ここでは、Ｘ軸方向プラス側）に位置する。膝折れ検知部５１ｂは、膝関節Ｕ１ｃが立脚期において腰部Ｕ１ａの前方に位置することを検出することによって、膝折れを検知する。

【0029】

また、立脚期から遊脚期へ遷移する遊脚遷移状態では、上腿Ｕ１ｂが膝関節Ｕ１ｃの前方へ傾く。言い換えると、膝関節Ｕ１ｃが立脚期において腰部Ｕ１ａの後方（ここでは、Ｘ軸方向プラス側）に位置する。膝折れ検知部５１ｂは、膝関節Ｕ１ｃが立脚期において腰部Ｕ１ａの後方に位置することを検出した場合、立脚期から遊脚期へ遷移する遊脚遷移状態であると検知する。

【0030】

より具体的には、膝折れ検知部５１ｂは、上腿姿勢角θｔに基づいて、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃが立脚期においてユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの前方に位置するか否かを判定する。膝折れ検知部５１ｂは、上腿姿勢角θｔが上腿遊脚判定閾値ThSw_t以下である場合、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃが立脚期においてユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの前方に位置すると判定し、膝折れを検知する。膝折れ検知部５１ｂは、上腿姿勢角θｔが上腿遊脚判定閾値ThSw_tを上回る場合、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃが立脚期においてユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの後方に位置すると判定し、膝折れを検知しない。本実施形態に係る上腿遊脚判定閾値ThSw_tは、０（零）であるが、上腿遊脚判定閾値ThSw_tは、任意に定めてもよく、例えば、ユーザＵ１の歩容に合わせて定めてもよい。

【0031】

なお、上腿姿勢角取得部３は、膝関節Ｕ１ｃに対する腰部Ｕ１ａの位置を検出可能なセンサを用いた場合、膝折れ検知部５１ｂは、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃに対するユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの位置に基づいて、膝折れを検知してもよい。例えば、上腿姿勢角取得部３が、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃが立脚期においてユーザＵ１の腰部Ｕ１ａの前方に位置すると検出した場合、膝折れ検知部５１ｂは、膝折れを検知する。

【0032】

補助力制御部５１ｃは、アクチュエータ６が上腿側リンク１と下腿側リンク２との回動に対して与える抵抗力を調節する。

【0033】

歩行状態判定部５１ａが、ユーザＵ１の歩行状態が立脚期から遊脚期に遷移すると判定した場合、補助力制御部５１ｃは、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃの運動に与える抵抗力を減じる。具体的には、補助力制御部５１ｃは、膝折れ検知部５１ｂが膝折れを検知した場合、抵抗力の減少度合いを小さくする、又は、抵抗力を維持する。

【0034】

言い換えると、補助力制御部５１ｃは、ユーザＵ１の歩行状態に応じて、アクチュエータ６の与える抵抗力を変化させる。補助力制御部５１ｃが制御する抵抗力の制御状態は、補助期と、フリー期とを含む。

【0035】

補助期は、遊脚期の中途、又は、遊脚期から立脚期に遷移した時点から開始し、立脚期から遊脚期に遷移した時点において終了するとよい。補助期は、遊脚期の中途から開始すると、遊脚期から立脚期に遷移した時点において、アクチュエータ６の与える抵抗力を確保でき、ユーザＵ１の歩行動作の適切な補助を確実に行うことができてよい。フリー期は、立脚期から遊脚期に遷移した時点から開始し、遊脚期の中途、又は、遊脚期から立脚期に遷移した時点において終了するとよい。

【0036】

補助力制御部５１ｃは、補助期において、アクチュエータ６の与える抵抗力を所定の値に設定する。これは、ユーザＵ１の歩行状態の立脚期に主に対応すべく、ユーザＵ１の歩行動作を適切に補助するためである。

【0037】

補助力制御部５１ｃは、フリー期において、アクチュエータ６の与える抵抗力を上記所定の値よりも低い値、又は、０（零）に設定するとよい。これは、ユーザＵ１の歩行状態の遊脚期に主に対応すべく、ユーザＵ１の歩行動作への補助を弱める、又は、当該補助を停止するためである。

【0038】

メモリ５２は、所定のプログラムを記録する。演算装置５１は、このプログラムを読み込んで実行して、歩行状態判定部５１ａと、膝折れ検知部５１ｂと、補助力制御部５１ｃとして機能する。

【0039】

制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、インタフェース（Ｉ／Ｆ）等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインタフェースは、データバス等を介して相互に接続されている。

【0040】

アクチュエータ６は、制御部５から受信した制御信号に基づいて、上腿側リンク１と下腿側リンク２との回動に対する抵抗力を与える。アクチュエータ６は、例えば、流体シリンダ等である。

【0041】

（制御方法）
次に、図６及び図７を参照して、実施の形態１に係る歩行補助装置の制御方法について説明する。図６は、実施の形態１に係る歩行補助装置の制御方法のフローチャートである。
図７は、ユーザの歩行動作の一例における下腿姿勢角θｓの変化を示すグラフである。

【0042】

歩行補助装置１０の制御を開始する時点において、制御状態は補助期に設定されている。現時点における下腿姿勢角θｓ及び上腿姿勢角θｔを取得する（ステップＳＴ１）。続いて、現時点における制御状態を確認する（ステップＳＴ２）。

【0043】

現時点における制御状態が補助期であれば（ステップＳＴ２：補助期）、下腿姿勢角θｓと下腿遊脚判定閾値ThSw_sとの大きさを比較する（ステップＳＴ３１）。

【0044】

下腿姿勢角θｓが下腿遊脚判定閾値ThSw_s未満である場合（ステップＳＴ３１：ＹＥＳ）、歩行状態が立脚期であると判定し、制御状態が補助期であることを維持する。さらに、ステップＳＴ６に進む。

【0045】

一方、下腿姿勢角θｓが下腿遊脚判定閾値ThSw_s以上である場合（ステップＳＴ３１：ＮＯ）、上腿姿勢角θｔと上腿遊脚判定閾値ThSw_tとの大きさを比較する（ステップＳＴ４）。

【0046】

上腿姿勢角θｔが上腿遊脚判定閾値ThSw_t以下である場合（ステップＳＴ４：ＮＯ）、歩行状態が立脚期であり、かつ、膝折れが発生したと判定し、制御状態が補助期であることを維持する（ステップＳＴ５１）。さらに、ステップＳＴ６に進む。

【0047】

一方、上腿姿勢角θｔが上腿遊脚判定閾値ThSw_tを上回る場合（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）、歩行状態が立脚期から遊脚期へ遷移したと判定し、制御状態が補助期からフリー期へ遷移する（ステップＳＴ５２）。さらに、ステップＳＴ６に進む。

【0048】

一方、現時点における制御状態がフリー期であれば（ステップＳＴ２：フリー期）、下腿姿勢角θｓと下腿立脚判定閾値ThSt_sとの大きさを比較する（ステップＳＴ３２）。

【0049】

下腿姿勢角θｓが下腿立脚判定閾値ThSt_s未満である場合（ステップＳＴ３２：ＹＥＳ）、歩行状態が遊脚期から立脚期に遷移し、又は立脚期に近くなったと判定し、制御状態がフリー期から補助期へ遷移する（ステップＳＴ５３）。さらに、ステップＳＴ６に進む。

【0050】

一方、下腿姿勢角θｓが下腿立脚判定閾値ThSt_s以上である場合（ステップＳＴ３２：ＮＯ）、歩行状態が遊脚期であると判定し、制御状態がフリー期であることを維持する。さらに、ステップＳＴ６に進む。

【0051】

最後に、歩行補助装置１０の制御を継続するか否かを確認する（ステップＳＴ６）。つまり、歩行補助装置１０の制御の継続を停止する（ステップＳＴ６：ＮＯ）まで、上記したステップＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３１、ＳＴ３２、ＳＴ４、ＳＴ５１、ＳＴ５２、ＳＴ５３を繰り返す。

【0052】

ここで、図４及び図７に示すユーザＵ１の歩行動作中の所定の時点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４において、歩行補助装置１０による制御例について説明する。

【0053】

時点Ｐ１では、下腿姿勢角θｓ及び上腿姿勢角θｔを取得した後（ステップＳＴ１）、制御状態が補助期であり（ステップＳＴ２：補助期）、下腿姿勢角θｓが下腿遊脚判定閾値ThSw_s未満である（ステップＳＴ３１：ＹＥＳ）。そのため、制御状態が補助期のままである。時点Ｐ４においても、時点Ｐ１と同様に、歩行補助装置１０の制御状態が補助期のままである。

【0054】

時点Ｐ２では、下腿姿勢角θｓ及び上腿姿勢角θｔを取得した後（ステップＳＴ１）、歩行状態が補助期であり（ステップＳＴ２：補助期）、下腿姿勢角θｓが下腿遊脚判定閾値ThSw_s以上である（ステップＳＴ３１：ＮＯ）。上腿姿勢角θｔが上腿遊脚判定閾値ThSw_tを上回る場合（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）、膝折れが発生してないと判定し、歩行状態が補助期からフリー期へ遷移する（ステップＳＴ５２）。一方、上腿姿勢角θｔが上腿遊脚判定閾値ThSw_t以下である場合（ステップＳＴ４：ＮＯ）、歩行状態が膝折れ状態にあると判定し、制御状態は補助期のままである（ステップＳＴ５１）。

【0055】

時点Ｐ３では、下腿姿勢角θｓ及び上腿姿勢角θｔを取得した後（ステップＳＴ１）、制御状態がフリー期であり（ステップＳＴ２：フリー期）、下腿姿勢角θｓが下腿立脚判定閾値ThSt_s以上である場合（ステップＳＴ３２：ＮＯ）、制御状態はフリー期のままである。

【0056】

以上より、ユーザＵ１の歩行動作において、膝折れを検知することができる。そのため、ユーザＵ１の歩行動作を適切に補助することができる。

【0057】

（他の実施の形態等）
なお、上記実施の形態に係る歩行補助装置は、次のようなハードウェア構成を備えることができる。図８は、歩行補助装置に含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。上述した様々な実施の形態において、歩行補助装置における処理の手順を説明したように、本開示は処理方法としての形態も採り得る。

【0058】

図８に示す歩行補助装置２００は、インタフェース２０３とともに、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備える。上述した実施の形態で説明した歩行補助装置１０の制御構成（図２参照）は、プロセッサ２０１がメモリ２０２に記憶された制御プログラムを読み込んで実行することにより実現される。つまり、このプログラムは、プロセッサ２０１を歩行補助装置１０、又はその一部として機能させるためのプログラムである。

【0059】

プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

【0060】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

【0061】

例えば、歩行補助装置１０は、膝角度センサをさらに備えてもよい。膝角度センサは、ユーザＵ１の膝関節Ｕ１ｃにおける膝角度θcを検出する。図３に示すように、膝角度θcは、例えば、上腿Ｕ１ｂの長手方向軸Ｔ１と下腿Ｕ１ｄの長手方向軸Ｔ２とが交差して成す角度である。歩行補助装置１０は、上腿姿勢角θｔ及び膝角度θcを用いて、下腿姿勢角θｓを算出してもよい。また、歩行補助装置１０は、下腿姿勢角θｓ及び膝角度θcを用いて、上腿姿勢角θｔを算出してもよい。

【0062】

また、歩行補助装置１０は、足裏荷重センサ、床反力計、及び関節角度センサ等を備えてもよい。歩行補助装置１０は、足裏荷重センサ、床反力計、及び関節角度センサがそれぞれ検出したデータに基づいて、歩行状態を推定してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１０ 歩行補助装置
１ 上腿側リンク ２ 下腿側リンク
３ 上腿姿勢角取得部 ４ 下腿姿勢角取得部
５ 制御部 ６ アクチュエータ
５１ 演算装置
５１ａ 歩行状態判定部 ５１ｂ 膝折れ検知部
５１ｃ 補助力制御部
５２ メモリ
Ｇ１ 歩行面 Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 時点
ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３１、ＳＴ３２、ＳＴ４、ＳＴ５１～ＳＴ５３、ＳＴ６ ステップ
ThSt_s 下腿立脚判定閾値 ThSw_s 下腿遊脚判定閾値
ThSw_t 上腿遊脚判定閾値
Ｕ１ ユーザ
Ｕ１ａ 腰部 Ｕ１ｂ 上腿
Ｕ１ｃ 膝関節 Ｕ１ｄ 下腿
Ｔ１、Ｔ２ 長手方向軸 Ｚ１、Ｚ２ 鉛直線
θｃ 膝角度 θｓ 下腿姿勢角
θｔ 上腿姿勢角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】