JP6930328B2 - Seating motion assist device - Google Patents
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Description
本発明は、着座動作補助装置に関するものであり、例えば、利用者の着座動作を補助する着座動作補助装置に関する。 The present invention relates to a seating motion assisting device, and for example, relates to a sitting motion assisting device that assists a user in a sitting motion.
特許文献１には、利用者の少なくとも一方の脚に装着され、当該利用者の着座動作を補助する着座動作補助装置が開示されている。特許文献１の着座動作補助装置は、利用者の一方の脚の大腿に装着される第１のリンクと、第１のリンクとピッチ軸周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結され、脚の下肢に装着される第２のリンクと、第１のリンクに対して第２のリンクをピッチ軸周りに相対的に回転駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部を備えている。そして、制御部は、利用者が着座動作を開始した際に、第２のリンクに対する第１のリンクのピッチ軸周りの角度が予め定めた所定の角度よりも大きい間は、当該角度が小さくなるように駆動部を制御する角度制御を実行し、ピッチ軸周りの角度が所定角度以下の間は、ダンパ制御を実行している。
角度制御期間において、例えば、利用者の体重が想定以上である場合や、利用者が勢いをつけて着座しようとした場合に、実際の角度がダンパ制御開始角度に至ったタイミングにおいて、既に勢いがつき、ダンパ制御が実行されたとしても、利用者を十分にゆっくりした速度で着座させることが困難になる場合がある。 In the angle control period, for example, when the weight of the user is more than expected, or when the user tries to sit with momentum, the momentum has already reached the timing when the actual angle reaches the damper control start angle. Even if the damper control is executed, it may be difficult to seat the user at a sufficiently slow speed.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる着座動作補助装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a seating motion assisting device capable of suppressing a decrease in the effect of damper control.
本発明の一態様に係る着座動作補助装置は、利用者の少なくとも一方の脚の大腿に装着される第１のリンクと、前記第１のリンクとピッチ軸周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結され、脚の下腿に装着される第２のリンクと、前記第１のリンクに対して、前記第２のリンクを前記ピッチ軸周りに相対的に回転駆動させる駆動部と、前記第２のリンクに対する前記第１のリンクの前記ピッチ軸周りの角度を検出する角度検出部と、検出された前記角度が小さくなるように前記駆動部を制御する角度制御を実行しつつ、前記検出された角度が所定のダンパ制御遷移角度よりも小さい角度ではダンパ制御を実行する制御部と、を備える着座動作補助装置であって、前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、目標制御角度が前記検出された角度よりも大きく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の偏差量を超える場合は、前記ダンパ制御を実行する。このような構成とすることにより、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。 The seating motion assisting device according to one aspect of the present invention can rotate from the extended state to the bent state around the pitch axis with the first link attached to the thigh of at least one leg of the user. A second link connected to the lower leg of the leg, a drive unit for driving the second link to rotate relative to the first link, and the second link. The detection was performed while executing an angle detection unit that detects the angle of the first link with respect to the link around the pitch axis and an angle control that controls the drive unit so that the detected angle becomes smaller. A seating operation assisting device including a control unit that executes damper control at an angle smaller than a predetermined damper control transition angle, wherein the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle. In this case, if the target control angle is larger than the detected angle and the deviation between the target control angle and the detected angle exceeds a predetermined deviation amount, the damper control is executed. With such a configuration, it is possible to suppress the reduction of the effect of the damper control.
また、前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、前記目標制御角度が前記検出された角度よりも小さく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の屈曲保持偏差角度を超える場合には、前記目標制御角度を保持する。このような構成により、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。 Further, when the detected angle is equal to or larger than the damper control transition angle, the control unit has the target control angle smaller than the detected angle, and the target control angle and the detected angle. When the deviation of the above exceeds a predetermined bending holding deviation angle, the target control angle is held. With such a configuration, it is possible to prevent an excessive assisting force from being applied to the user.
さらに、前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、保持された前記目標精度角度と前記検出された角度との偏差が、前記屈曲保持偏差角度よりも小さい屈曲再開偏差角度よりも小さい場合には、前記角度制御を再開する。このような構成とすることにより、利用者の着座動作を適切に補助することができる。 Further, in the control unit, when the detected angle is equal to or larger than the damper control transition angle, the deviation between the held target accuracy angle and the detected angle is smaller than the bending holding deviation angle. If it is smaller than the restart deviation angle, the angle control is restarted. With such a configuration, it is possible to appropriately assist the user's sitting motion.
本発明により、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる着座動作補助装置を提供する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a seating motion assisting device capable of suppressing a decrease in the effect of damper control.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の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。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings have been simplified as appropriate.
（実施形態１）
実施形態１に係る着座動作補助装置を説明する。まず、着座動作補助装置の構成を説明する。その後、着座動作補助装置による着座動作の制御方法を説明する。
(Embodiment 1)
The seating operation assisting device according to the first embodiment will be described. First, the configuration of the seating motion assisting device will be described. After that, a method of controlling the seating motion by the seating motion assisting device will be described.
（着座動作補助装置の構成）
図１〜３は、実施形態１に係る着座動作補助装置の構成を使用形態で例示した図であり、図１は、斜視図を示し、図２は、正面図を示し、図３は、側面図を示す。図１〜３に示すように、着座動作補助装置１は、第１のリンク１０と、第２のリンク２０と、駆動部３０と、角度検出部４０と、制御部５０と、を備えている。また、着座動作補助装置１は、足裏載置部６０、膝装着部７０、腰装着部８０を備えている。
(Configuration of seating motion assist device)
1 to 3 are views illustrating the configuration of the seating operation assisting device according to the first embodiment in a usage embodiment, FIG. 1 shows a perspective view, FIG. 2 shows a front view, and FIG. 3 shows a side surface. The figure is shown. As shown in FIGS. 1 to 3, the seating
第１のリンク１０は、利用者の少なくとも一方の脚の大腿に装着されている。例えば、第１のリンク１０は、利用者の上腿部の側部に配置される。第１のリンク１０は、利用者の上腿部の左右両側部にそれぞれ配置される。第１のリンク１０の上端部は、上腿保持部１１の側部に連結されている。第１のリンク１０の下端部は、第２のリンク２０に回転可能に連結されている。
The
ここで、上腿保持部１１は、板状部材であって、利用者の上腿部の外周形状に倣うように湾曲した形状とされている。当該湾曲した面の内側面を使用者の上腿部に接触させる。ここで、当該内側面にはスポンジ等の緩衝部材が設けられていることが好ましい。
Here, the upper
第２のリンク２０は、利用者の脚の下腿に装着されている。例えば、第２のリンク２０は、利用者の下腿部における脛部分の側部に配置される。第２のリンク２０は、利用者の脛部分の左右両側部にそれぞれ配置される。第２のリンク２０の上端部は、第１のリンク１０の下端部に、ピッチ軸Ｃ周りに回転可能に連結されている。よって、第２のリンク２０は、第１のリンク１０とピッチ軸Ｃ周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結されている。なお、ピッチ軸Ｃは、利用者の左右方向、ここでは膝の左右方向に延びた軸をいう。第２のリンク２０の下端部は、足裏載置部６０に回転可能に連結されている。
The
足裏載置部６０は、利用者の足を支持する。本実施形態の足裏載置部６０は、載置部６１、アーム６２を備えている。載置部６１は板状部材であって、利用者の足裏が載置される。アーム６２は、載置部６１を第２のリンク２０に連結する。つまり、アーム６２は利用者の下腿部における足首部分の左右両側部にそれぞれ配置される。
The
アーム６２の上端部は、第２のリンク２０の下端部に回転可能に連結されている。アーム６２の下端部は、載置部６１の側部に連結されている。これにより、利用者の体重を着座動作補助装置１に支持させることができる。
The upper end of the
膝装着部７０は、アーチ７１、図示を省略したビンディングを備えている。アーチ７１は、左右の第１のリンク１０と第２のリンク２０との連結部相互を連結する。ビンディングは、アーチ７１に設けられている。ビンディングは、アーチ７１を使用者の膝に固定する。ビンディングは、アーチ７１を使用者の膝に固定できる構成であれば特に限定しないが、例えば使用者の膝に着脱可能なバンドを含む。
The knee-mounted
駆動部３０は、第１のリンク１０と第２のリンク２０との連結部分に駆動力を伝達する。駆動部３０は、第１のリンク１０に対して、第２のリンク２０をピッチ軸Ｃ周りに相対的に回転駆動させる。駆動部３０は、駆動モータ３１、減速機３２を備えている。駆動モータ３１は、制御部５０の制御信号に基づいて駆動する。駆動モータ３１の駆動力は、減速機３２に入力される。
The driving
減速機３２は、駆動モータ３１から入力される駆動力を増減して、第１のリンク１０と第２のリンク２０との連結部分のピッチ軸Ｃ周りにおける回転軸に伝達する。これにより、第２のリンク２０が第１のリンク１０に対して利用者の前後方向に回転駆動する。
The
角度検出部４０は、第１のリンク１０と第２のリンク２０との連結部分に設けられている。角度検出部４０は、第２のリンク２０に対する第１のリンク２０のピッチ軸Ｃ周りの回転角度を検出し、検出信号を制御部５０に出力する。ここで、第１のリンク１０に対する第２のリンク２０の回転角度は、利用者の膝の屈曲角度として扱うことができる。
The
腰装着部８０は、ベルト８１、収納ボックス８２を備えている。ベルト８１は、利用者の腰に着脱可能な構成とされている。収納ボックス８２は、ベルト８１に設けられている。収納ボックス８２には、駆動モータ３１等の電源であるバッテリ、及び制御部５０等が搭載されている制御基板が格納されている。収納ボックス８２に収納されているバッテリ及び制御基板は、角度検出部４０に配線８３を介して接続されている。
The
制御部５０は、角度検出部４０からの検出信号に基づいて、駆動部３０の駆動モータ３１を制御する。
The
（着座動作の制御方法）
次に、着座動作補助装置１を用いた着座動作の制御方法を説明する。まず、着座動作の制御方法で用いられるパラメータを説明する。次に、本実施形態の着座動作の制御方法の概要を、グラフを用いて説明する。その後、フローチャート図を用いて詳細に説明する。
(Control method for seating motion)
Next, a method of controlling the seating motion using the seating
（パラメータ）
図４は、実施形態１に係る着座動作補助装置の制御方法を説明するための説明図である。図４に示すように、第１のリンク１０と第２のリンク２０とがなす角度を角度αとする。利用者が立位の場合の角度は、角度α＝１８０［°］である。ここで角度θを、角度θ＝角度α−１８０［°］と定義する。利用者が、立位の場合には、角度θ＝０［°］である。立位の場合の角度θを着座開始角度θｓｔａｒｔとする。
(Parameter)
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a control method of the seating operation assisting device according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the angle formed by the
利用者が着座を終了した場合には、第１のリンク１０と第２のリンク２０とがなす角度αは、例えば、９０［°］である。また、その場合には、角度θは、−９０［°］である。このように、利用者が立位の状態から着座の状態に変化する場合に、角度αは、１８０［°］から９０［°］まで変化し、角度θは、０［°］から−９０［°］まで変化する。よって、利用者が立位の状態から着座の状態に変化する場合に、角度αも角度θも小さくなる。着座の終了を判断する場合の角度θを着座終了角度θｅｎｄとする。したがって、角度θが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい場合に着座を終了する。なお、着座開始角度θｓｔａｒｔは、０［°］でなくてもよいし、着座終了角度θｅｎｄは、−９０［°］でなくてもよい。
When the user finishes sitting, the angle α formed by the
制御部５０は、利用者の着座動作を補助する場合には、角度が小さくなるように駆動部３０を制御する。このような、角度が小さくなるように駆動部３０を制御することを角度制御という。よって、制御部５０は、利用者の着座動作を補助する場合には、角度制御を実行する。一方、制御部５０は、角度が所定のダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さい角度では、ダンパ制御を実行する。ダンパ制御とは、着座の際の衝撃を弱めるようにする制御をいう。
The
図４に示すように、所定のダンパ制御遷移角度θｄａｍとして、着座開始角度θｓｔａｒｔと、着座終了角度θｅｎｄとの間の角度から選択する。ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さい角度、すなわち、ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも屈曲側では、制御部５０は、ダンパ制御を実行する。一方、制御部５０は、ダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の角度、すなわち、ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも伸展側では、基本的には、角度制御を実行する。角度制御では、目標制御角度θｒｅｆが設定される。
As shown in FIG. 4, the predetermined damper control transition angle θdam is selected from the angle between the seating start angle θstart and the seating end angle θend. The
（着座動作の制御方法の概要）
次に、本実施形態の着座動作の制御方法の概要を、グラフを用いて説明する。図５及び図６は、実施形態１に係る着座動作補助装置の制御方法における角度制御を例示したグラフであり、横軸は、時間を示し、縦軸は、角度θを示す。実線は、目標制御角度θｒｅｆであり、点線は、検出された角度θｃｕｒである。なお、検出された角度θｃｕｒを単に角度θｃｕｒともいう。
(Overview of seating motion control method)
Next, an outline of the seating motion control method of the present embodiment will be described with reference to a graph. 5 and 6 are graphs illustrating angle control in the control method of the seating motion assisting device according to the first embodiment, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents angle θ. The solid line is the target control angle θref, and the dotted line is the detected angle θcur. The detected angle θcur is also simply referred to as an angle θcur.
図５及び図６に示すように、制御部５０は、検出された角度θｃｕｒが小さくなるように駆動部３０を制御する角度制御を実行する。角度制御において、目標制御角度θｒｅｆを、例えば、時間に比例して小さくなるように設定する。なお、目標制御角度θｒｅｆの設定は、時間に相関して小さくなれば、比例して小さくなる設定に限らない。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
制御部５０は、目標制御角度θｒｅｆに、検出された角度θｃｕｒが追随するように、駆動部３０を制御する。角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍまで小さくなるまでは、制御部５０は、基本的には、角度制御を実行する。一方、角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さくなったときは、制御部５０は、ダンパ制御を開始する。制御部５０は、角度θｃｕｒが、着座終了角度θｅｎｄになるまで、ダンパ制御を行う。
The
図５に示すように、検出された角度θｃｕｒが、目標制御角度θｒｅｆに追随するように駆動部３０を制御する際に、屈曲動作が勝り、角度θｃｕｒが、目標制御角度θｒｅｆよりも小さくなる場合がある。そして、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜）が、所定の偏差量よりも大きくなる場合がある。所定の偏差量を、例えば、ダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍという。このような場合には、制御部５０は、ダンパ制御遷移角度θｄａｍまで屈曲していなくても、ダンパ制御に遷移する。
As shown in FIG. 5, when the driving
例えば、利用者の体重が想定以上の場合、または、利用者が勢いをつけて着座しようとした場合に、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍに至ったタイミングにおいて、既に勢いがつき、ダンパ制御が実行されたとしても、利用者を十分にゆっくりした速度で着座させることが困難な場合がある。 For example, when the weight of the user is heavier than expected, or when the user tries to sit with momentum, the detected angle θcur has already gained momentum at the timing when the damper control transition angle θdam is reached. Even if the damper control is executed, it may be difficult to seat the user at a sufficiently slow speed.
しかしながら、本実施形態では、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍに至る前のダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の場合でも、目標制御角度θｒｅｆが検出された角度θｃｕｒよりも大きく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜）が、所定の偏差量（ダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍ）を超える場合は、制御部５０は、ダンパ制御を実行する。よって、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。
However, in the present embodiment, even when the detected angle θcur is equal to or greater than the damper control transition angle θdam before reaching the damper control transition angle θdam, the target control angle θref is larger than the detected angle θcur and the target. When the deviation between the control angle θref and the detected angle θcur (| θref−θcur |) exceeds a predetermined deviation amount (damper control transition deviation angle Δθdam), the
また、図６に示すように、目標制御角度θｒｅｆに、検出された角度θｃｕｒを追随させるように駆動部３０を制御する際に、駆動部３０の追随が甘く不十分な場合がある。そして、検出された角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上において、目標制御角度θｒｅｆが検出された角度θｃｕｒよりも小さく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜）が、所定の屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄを超える場合には、目標制御角度θｒｅｆを変化させずに保持する。その間に、検出された角度θｃｕｒが、保持した目標制御角度θｒｅｆに追いつくようにする。
Further, as shown in FIG. 6, when the
そして、保持された目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜）が、所定の屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎよりも小さくなった場合には、目標制御角度θｒｅｆの変化を再開する。これにより、制御部５０は、検出された角度θｃｕｒが、目標制御角度θｒｅｆに追随するように角度制御を再開し、駆動部３０に対して屈曲動作を再開させる。
Then, when the deviation between the held target control angle θref and the detected angle θcur (| θref−θcur |) becomes smaller than the predetermined bending restart deviation angle Δθben, the change in the target control angle θref is changed. resume. As a result, the
このように、本実施形態では、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の場合に、目標制御角度θｒｅｆが角度θｃｕｒよりも小さく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が屈曲保持偏差角度を超える場合は、目標制御角度θｒｅｆを保持する。このようにして、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差を小さくするので、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when the detected angle θcur is equal to or larger than the damper control transition angle θdam, the target control angle θref is smaller than the angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is large. When the bending holding deviation angle is exceeded, the target control angle θref is held. In this way, since the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is reduced, it is possible to suppress the excessive assist force from being applied to the user.
（着座動作の制御方法の詳細）
次に、本実施形態の着座動作の制御方法を、フローチャートを用いて説明する。図７は、実施形態１に係る着座動作補助装置１を用いた着座動作の制御方法を例示したフローチャート図である。
(Details of seating motion control method)
Next, the method of controlling the seating motion of the present embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of controlling a seating motion using the seating
図７に示すように、本実施形態の着座の制御方法においては、動作状態判定部５１、着座制御部５２、ダンパ制御部５３に区分してもよい。動作状態判定部５１は、着座動作補助装置の動作状態を判定する。具体的には、角度検出器４０によって検出した角度θｃｕｒから着座動作補助装置１の動作状態を判定する。着座制御部５２は、動作状態判定部５１において判定した動作状態に応じて着座制御を切り替える。ダンパ制御部５３は、ダンパ制御を実行する。
As shown in FIG. 7, in the seating control method of the present embodiment, the operation
まず、図７のステップＳ１１に示すように、制御部５０は、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも大きいか（θｒｅｆ＞θｃｕｒ？）を判断する。また、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差、すなわち、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの差の絶対値が、所定の偏差量（ダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍ）よりも大きいか（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜＞Δθｄａｍ？）を判断する。目標制御角度θｒｅｆが、角度θｃｕｒ以下の場合、または、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差がダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍ以下の場合、または、両方の場合には、Ｎｏに進み、ステップＳ１２に進む。
First, as shown in step S11 of FIG. 7, the
次に、図７のステップＳ１２に示すように、制御部５０は、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも小さいか（θｒｅｆ＜θｃｕｒ？）を判断する。また、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、所定の屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄよりも大きいか（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜＞Δθｈｏｌｄ？）を判断する。目標制御角度θｒｅｆが、角度θｃｕｒ以上の場合、または、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄ以下の場合、または、両方の場合には、Ｎｏに進み、ステップＳ１３に進む。
Next, as shown in step S12 of FIG. 7, the
そして、図７のステップＳ１３に示すように、制御部５０は、角度制御を実行する。具体的には、図５及び図６に示すように、制御部５０は、時間とともに小さくなる目標制御角度θｒｅｆに追随するように、駆動部３０を動作させる。駆動部３０は、第１のリンク１０と第２のリンク２０とが屈曲するように角度θｃｕｒを小さくする。
Then, as shown in step S13 of FIG. 7, the
次に、図７のステップＳ１４に示すように、制御部５０は、検出された角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｄａｍ？）を判断する。角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ１１に戻る。
Next, as shown in step S14 of FIG. 7, the
一方、ステップＳ１４において、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ１５に示すように、制御部５０は、ダンパ制御を実行する。
On the other hand, in step S14, when the detected angle θcur is smaller than the damper control transition angle θdam (Yes), the
そして、ステップＳ１６に示すように、制御部５０は、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｅｎｄ？）を判断する。角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ１５に戻り、制御部５０は、ダンパ制御を継続する。
Then, as shown in step S16, the
ステップＳ１６において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S16, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
一方、ステップＳ１１において、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも大きく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、所定のダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍよりも大きい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ１７に示すように、制御部５０は、ダンパ制御を実行する。これは、図５で示した時間ｔ＝ｔａの場合である。
On the other hand, in step S11, the target control angle θref is larger than the detected angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the predetermined damper control transition deviation angle Δθdam (Yes). In this case, as shown in step S17, the
そして、ステップＳ１８に示すように、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｅｎｄ？）を判断する。角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ１７に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S18, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S17 and the damper control is continued.
ステップＳ１８において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S18, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
ステップＳ１１において、Ｎｏに進み、ステップＳ１２において、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも小さく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄよりも大きい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ１９に示すように、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎよりも小さいか（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜＜Δθｂｅｎ？）を判断する。 In step S11, the process proceeds to No. In step S12, the target control angle θref is smaller than the detected angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the bending holding deviation angle Δθhold ( In the case of Yes), as shown in step S19, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (| θref−θcur | <Δθben?).
そして、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ２０に示すように、制御部５０は、目標制御角度θｒｅｆを保持する。そして、ステップＳ１９に戻り再び判断する。
When the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is equal to or greater than the bending restart deviation angle Δθben (No), the
一方、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ１３に示すように、制御部５０は、角度制御として屈曲動作を実行する。
On the other hand, when the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (Yes), the
そして、ステップＳ１４を経て、所定の処理を繰り返し、ステップＳ１６またはステップＳ１８において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 Then, the predetermined process is repeated through step S14, and if the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes) in step S16 or step S18, the seating is completed and the process is completed. ..
本実施形態によれば、検出された角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍに至る前でも、角度θｃｕｒが目標制御角度θｒｅｆよりも小さい場合であって、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、所定の偏差量（ダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍ）よりも大きい場合には、ダンパ制御に遷移させている。よって、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。 According to the present embodiment, even before the detected angle θcur reaches the damper control transition angle θdam, the angle θcur is smaller than the target control angle θref, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is determined. When it is larger than a predetermined deviation amount (damper control transition deviation angle Δθdam), the transition is made to damper control. Therefore, it is possible to suppress the reduction of the effect of the damper control.
また、このようにすることで、角度制御からダンパ制御への切り替え時において、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差を小さくすることができる。これにより、切り替え時の振動（ハンチング）を抑制することができる。 Further, by doing so, the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur can be reduced when switching from the angle control to the damper control. As a result, vibration (hunting) at the time of switching can be suppressed.
さらに、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の場合に、目標制御角度θｒｅｆが角度θｃｕｒよりも小さく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄを超える場合は、目標制御角度θｒｅｆを保持する。よって、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差を小さくするので、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。 Further, when the detected angle θcur is equal to or greater than the damper control transition angle θdam, the target control angle θref is smaller than the angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur exceeds the bending holding deviation angle Δθhold. In the case, the target control angle θref is maintained. Therefore, since the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is reduced, it is possible to suppress the excessive assist force from being applied to the user.
（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。本実施形態は、ダンパ制御遷移角度θｄａｍに至る前でも、ダンパ制御に遷移させる制御方法である。図８は、実施形態２に係る着座動作補助装置を用いた着座動作の制御方法を例示したフローチャート図である。
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described. This embodiment is a control method for transitioning to damper control even before the damper control transition angle θdam is reached. FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of controlling a seating motion using the seating motion assisting device according to the second embodiment.
まず、図８のステップＳ２１に示すように、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも大きいか（θｒｅｆ＞θｃｕｒ？）を判断する。また、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、所定の偏差量（ダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍ）よりも大きいか（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜＞Δθｄａｍ？）を判断する。目標制御角度θｒｅｆが、角度θｃｕｒ以下の場合、または、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差がダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍ以下の場合、または、両方の場合には、Ｎｏに進み、ステップＳ２２に進む。 First, as shown in step S21 of FIG. 8, it is determined whether the target control angle θref is larger than the detected angle θcur (θref> θcur?). Further, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than a predetermined deviation amount (damper control transition deviation angle Δθdam?) (| θref−θcur |> Δθdam?). If the target control angle θref is less than or equal to the angle θcur, or if the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is less than or equal to the damper control transition deviation angle Δθdam, or both, the process proceeds to No and proceeds to step S22. move on.
次に、図８のステップＳ２２に示すように、制御部５０は、角度制御として、駆動部３０に対して屈曲動作を実行させる。制御部５０は、目標制御角度θｒｅｆに追随するように、駆動部３０を動作させる。
Next, as shown in step S22 of FIG. 8, the
次に、図８のステップＳ２３に示すように、検出された角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｄａｍ？）を判断する。角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ２１に戻る。 Next, as shown in step S23 of FIG. 8, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the damper control transition angle θdam (θcur <θdam?). If the angle θcur is equal to or greater than the damper control transition angle θdam (No), the process returns to step S21.
一方、ステップＳ２３において、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ２４に示すように、ダンパ制御を実行する。 On the other hand, if the detected angle θcur in step S23 is smaller than the damper control transition angle θdam (Yes), damper control is executed as shown in step S24.
そして、ステップＳ２５に示すように、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｅｎｄ？）を判断する。角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ２４に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S25, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S24 and the damper control is continued.
ステップＳ２５において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S25, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
一方、ステップＳ２１において、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも大きく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、所定のダンパ制御遷移偏差角度Δθｄａｍよりも大きい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ２６に示すように、ダンパ制御を実行する。 On the other hand, in step S21, the target control angle θref is larger than the detected angle θcur, and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the predetermined damper control transition deviation angle Δθdam (Yes). In that case, the damper control is executed as shown in step S26.
そして、ステップＳ２７に示すように、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｅｎｄ？）を判断する。角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ２６に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S27, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S26 and the damper control is continued.
ステップＳ２７において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S27, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
本実施形態では、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍに至る前でも、ダンパ制御に遷移させている。よって、角度θｃｕｒに勢いが付く前に、ダンパ制御による抗力を発生させることができ、ダンパ制御による効果が低減することを抑制することができる。その他の効果は、実施形態１の記載に含まれている。
In the present embodiment, the detected angle θcur is transitioned to the damper control even before the damper control transition angle θdam is reached. Therefore, it is possible to generate a drag force by the damper control before the angle θcur gains momentum, and it is possible to suppress the reduction of the effect by the damper control. Other effects are included in the description of
（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。本実施形態は、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄを超える場合は、目標制御角度θｒｅｆを保持するものである。図９は、実施形態３に係る着座動作補助装置を用いた着座動作の制御方法を例示したフローチャート図である。
(Embodiment 3)
Next, the third embodiment will be described. In the present embodiment, when the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur exceeds the bending holding deviation angle Δθhold, the target control angle θref is maintained. FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of controlling a seating motion using the seating motion assisting device according to the third embodiment.
まず、図９のステップＳ３１に示すように、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも小さいか（θｒｅｆ＜θｃｕｒ？）を判断する。また、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、所定の屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄよりも大きいか（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜＞Δθｈｏｌｄ？）を判断する。目標制御角度θｒｅｆが、角度θｃｕｒ以上の場合、または、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄ以下の場合、または、両方の場合には、Ｎｏに進み、ステップＳ３２に進む。 First, as shown in step S31 of FIG. 9, it is determined whether the target control angle θref is smaller than the detected angle θcur (θref <θcur?). Further, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the predetermined bending holding deviation angle Δθhold (| θref−θcur |> Δθhold?). If the target control angle θref is greater than or equal to the angle θcur, or if the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is less than or equal to the bending holding deviation angle Δθhold, or both, the process proceeds to No and the process proceeds to step S32. ..
そして、図９のステップＳ３２に示すように、制御部５０は、角度制御として、屈曲動作を駆動部３０に対して実行させる。制御部５０は、目標制御角度θｒｅｆに追随するように、駆動部３０を動作させる。駆動部３０は、第１のリンク１０と第２のリンク２０とが屈曲するように検出された角度θｃｕｒを小さくさせる。
Then, as shown in step S32 of FIG. 9, the
次に、図９のステップＳ３３に示すように、制御部５０は、検出された角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｄａｍ？）を判断する。角度θｃｕｒがダンパ制御遷移角度θｄａｍ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ３１に戻る。
Next, as shown in step S33 of FIG. 9, the
一方、ステップＳ３３において、検出された角度θｃｕｒが、ダンパ制御遷移角度θｄａｍよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ３４に示すように、制御部５０は、ダンパ制御を実行する。
On the other hand, when the detected angle θcur in step S33 is smaller than the damper control transition angle θdam (Yes), the
そして、ステップＳ３５に示すように、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さいか（θｃｕｒ＜θｅｎｄ？）を判断する。角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ３４に戻り、ダンパ制御を継続する。 Then, as shown in step S35, it is determined whether the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (θcur <θend?). When the angle θcur is equal to or greater than the seating end angle θend (No), the process returns to step S34 and the damper control is continued.
ステップＳ３５において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 In step S35, when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes), the seating is completed and the process is completed.
一方、ステップＳ３１において、目標制御角度θｒｅｆが、検出された角度θｃｕｒよりも小さく、且つ、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲保持偏差角度Δθｈｏｌｄよりも大きい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ３６に示すように、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎよりも小さいか（｜θｒｅｆ−θｃｕｒ｜＜Δθｄａｎ？）を判断する。 On the other hand, in step S31, when the target control angle θref is smaller than the detected angle θcur and the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is larger than the bending holding deviation angle Δθhold (Yes). , As shown in step S36, it is determined whether the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (| θref−θcur | <Δθdan?).
そして、目標制御角度θｒｅｆと角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎ以上の（Ｎｏの）場合には、ステップＳ３７に示すように、目標制御角度θｒｅｆを保持する。そして、ステップＳ３６に戻り再び判断する。 Then, when the deviation between the target control angle θref and the angle θcur is equal to or greater than the bending restart deviation angle Δθben (No), the target control angle θref is maintained as shown in step S37. Then, the process returns to step S36 and the determination is made again.
一方、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差が、屈曲再開偏差角度Δθｂｅｎよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、ステップＳ３２に示すように、制御部５０は、角度制御として、屈曲動作を駆動部３０に実行させる。
On the other hand, when the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is smaller than the bending restart deviation angle Δθben (Yes), as shown in step S32, the
そして、ステップＳ３３を経て、所定の処理を繰り返し、ステップＳ３５において、検出された角度θｃｕｒが着座終了角度θｅｎｄよりも小さい（Ｙｅｓの）場合には、着座が終了し、処理が完了する。 Then, the predetermined process is repeated through step S33, and when the detected angle θcur is smaller than the seating end angle θend (Yes) in step S35, the seating is completed and the process is completed.
本実施形態では、目標制御角度θｒｅｆと検出された角度θｃｕｒとの偏差を小さくするので、過度なアシスト力が利用者に加わることを抑制することができる。その他の効果は、実施形態１及び実施形態２の記載に含まれている。
In the present embodiment, since the deviation between the target control angle θref and the detected angle θcur is reduced, it is possible to suppress the excessive assist force from being applied to the user. Other effects are included in the description of
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。 Although the embodiment according to the present invention has been described above, the embodiment is not limited to the above configuration and can be changed without departing from the technical idea of the present invention.
例えば、実施形態１〜３において、動作状態判定に用いた角度に変えて、トルク演算値を用いた着座動作補助装置及び制御方法も、本発明の技術的思想の範囲である。 For example, in the first to third embodiments, the seating motion assisting device and the control method using the torque calculation value instead of the angle used for determining the operating state are also within the scope of the technical idea of the present invention.
１ 着座動作補助装置
１０ 第１のリンク
１１ 上腿保持部
２０ 第２のリンク
３０ 駆動部
３１ 駆動モータ
３２ 減速機
４０ 角度検出部
５０ 制御部
５１ 動作状態判定部
５２ 着座制御部
５３ ダンパ制御部
６０ 足裏載置部
６１ 載置部
６２ アーム
７０ 膝装着部
７１ アーチ
８０ 腰装着部
８１ ベルト
８２ 収納ボックス
８３ 配線
Ｃ ピッチ軸
Δθｂｅｎ 屈曲再開偏差角度
Δθｄａｍ ダンパ制御遷移偏差角度
Δθｈｏｌｄ 屈曲保持偏差角度
θｃｕｒ 角度
θｄａｍ ダンパ制御遷移角度
θｒｅｆ 目標制御角度
1 Seating
Claims (3)
前記第１のリンクとピッチ軸周りに伸展状態から屈曲状態まで回転可能に連結され、脚の下腿に装着される第２のリンクと、
前記第１のリンクに対して、前記第２のリンクを前記ピッチ軸周りに相対的に回転駆動させる駆動部と、
前記第２のリンクに対する前記第１のリンクの前記ピッチ軸周りの角度を検出する角度検出部と、
検出された前記角度が小さくなるように前記駆動部を制御する角度制御を実行しつつ、前記検出された角度が所定のダンパ制御遷移角度よりも小さい角度ではダンパ制御を実行する制御部と、
を備える着座動作補助装置であって、
前記制御部は、前記検出された角度が前記ダンパ制御遷移角度以上の場合に、
目標制御角度が前記検出された角度よりも大きく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の偏差量を超える場合は、前記ダンパ制御を実行する、
着座動作補助装置。 A first link attached to the thigh of at least one leg of the user,
A second link that is rotatably connected to the first link around the pitch axis from an extended state to a bent state and is attached to the lower leg of the leg.
A drive unit that drives the second link to rotate relative to the first link with respect to the pitch axis.
An angle detection unit that detects the angle of the first link with respect to the second link around the pitch axis, and
A control unit that executes angle control that controls the drive unit so that the detected angle becomes smaller, and executes damper control at an angle where the detected angle is smaller than a predetermined damper control transition angle.
It is a seating motion assisting device equipped with
When the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle, the control unit may use the control unit.
When the target control angle is larger than the detected angle and the deviation between the target control angle and the detected angle exceeds a predetermined deviation amount, the damper control is executed.
Seating motion assist device.
前記目標制御角度が前記検出された角度よりも小さく、且つ、前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、所定の屈曲保持偏差角度を超える場合には、前記目標制御角度を保持する、
請求項１に記載の着座動作補助装置。 When the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle, the control unit may use the control unit.
When the target control angle is smaller than the detected angle and the deviation between the target control angle and the detected angle exceeds a predetermined bending holding deviation angle, the target control angle is held. ,
The seating motion assisting device according to claim 1.
保持された前記目標制御角度と前記検出された角度との偏差が、前記屈曲保持偏差角度よりも小さい屈曲再開偏差角度よりも小さい場合には、前記角度制御を再開する、
請求項２に記載の着座動作補助装置。 When the detected angle is equal to or greater than the damper control transition angle, the control unit may use the control unit.
When the deviation between the held target control angle and the detected angle is smaller than the bending restart deviation angle smaller than the bending holding deviation angle, the angle control is restarted.
The seating motion assisting device according to claim 2.
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