JPH08229084A - Arm drive controller - Google Patents

Arm drive controller

Info

Publication number
JPH08229084A
JPH08229084A JP7040306A JP4030695A JPH08229084A JP H08229084 A JPH08229084 A JP H08229084A JP 7040306 A JP7040306 A JP 7040306A JP 4030695 A JP4030695 A JP 4030695A JP H08229084 A JPH08229084 A JP H08229084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
control device
drive control
tip
walking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7040306A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3710511B2 (en
Inventor
Shizuko Hattori
静子 服部
Masakatsu Fujie
正克 藤江
Tomoyuki Tani
知之 谷
Atsushi Koseki
篤志 小関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP04030695A priority Critical patent/JP3710511B2/en
Publication of JPH08229084A publication Critical patent/JPH08229084A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3710511B2 publication Critical patent/JP3710511B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】可動範囲外へのアームの移動を制限することに
より、使用者等の肉体的負担を軽減することができるア
ーム駆動制御装置を提供する。 【構成】比較処理器5Abには、左・右角度センサで検
出された回転軸74C,Dの回転角θ12による長従動
リンク2Adの先端位置x=l1cosθ1+l2cos
θ2及びy=l1sinθ1+l2sinθ2が入力される
一方、介助者による長従動リンク先端84とカバー3
との最小距離L1先端84と歩行面4Aとの最小距離
2先端84の歩行面4Aからの最大高さL3が入力さ
れ、この可動範囲x≧α+L1かつ−β+L2≦y≦−β
+L3内をx,yが満たしている場合は、サーボ制御処理
器5Acで正常時のサーボ処理が行われ、回転機構2B
の左・右回転指示部76A,76Bにモータ駆動指令値
を出力する。満たしていない場合は回転機構2Bの左・
右回転指示部76A,76Bへ停止指令が出力される。
(57) [Summary] [Object] To provide an arm drive control device capable of reducing a physical burden on a user or the like by restricting movement of an arm out of a movable range. [Structure] The comparison processor 5Ab is provided with a tip position x = l 1 cos θ 1 + l 2 cos of the long driven link 2Ad according to the rotation angles θ 1 and θ 2 of the rotation shafts 74C and D detected by the left and right angle sensors.
While θ 2 and y = l 1 sin θ 1 + l 2 sin θ 2 are input, the long driven link tip 84 and the cover 3 by the caregiver are input.
Minimum distance L 1 maximum height L 3 from the minimum distance walking surface 4A of L 2 tip 84 of the tip 84 and the walking surface 4A is input, the movable range x ≧ alpha + L 1 and -β + L 2 ≦ y ≦ with - β
When x and y satisfy + L 3 , servo control processor 5Ac performs normal servo processing, and rotation mechanism 2B
The motor drive command value is output to the left / right rotation instruction units 76A and 76B. If it is not satisfied, the left side of the rotating mechanism 2B
A stop command is output to the right rotation instruction units 76A and 76B.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、駆動力を有する介助ア
ームによって使用者を保持する歩行訓練装置や歩行補助
装置に係わり、特に、その介助アームの駆動を制御する
アーム駆動制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a walking training device and a walking assist device for holding a user by an assisting arm having a driving force, and more particularly to an arm drive control device for controlling the driving of the assisting arm.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高齢者の増加や社会の変化によっ
て脚力が著しく衰えた人が増えている。また、病気や事
故によって歩行機能に障害を生じた人も増えている。こ
のような人達に対するリハビリテーションの主要な方法
として、歩行訓練がある。従来、歩行訓練装置に関する
公知技術としては、例えば以下のものがある。 実開平2−42625号公報 この公知技術は、所定の吊り上げ力で吊り上げられるリ
ング状部材を使用者(この場合、被訓練者)の両側に配
置し、このリング状部材に紐を介して連結された浮き輪
状の空気袋により棒状部材の吊り上げ力を被訓練者に与
えるものである。これにより、被訓練者の疲労を抑えつ
つ長時間の訓練を可能とする。
2. Description of the Related Art In recent years, the number of people whose leg strength has significantly decreased due to an increase in the number of elderly people and changes in society is increasing. Moreover, an increasing number of people have impaired walking function due to illness or accident. Gait training is a major method of rehabilitation for these people. BACKGROUND ART Conventionally, there are, for example, the following as known techniques related to a walking training device. According to this known technique, ring-shaped members that are lifted with a predetermined lifting force are arranged on both sides of a user (in this case, a trainee), and are connected to this ring-shaped member via a string. The floating ring-shaped air bag provides the trainee with the lifting force of the rod-shaped member. This enables long-time training while suppressing fatigue of the trainee.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術においては、所定の長さの歩行路を確保する必要
があることから設置容積が大型化するという問題があっ
た。上記問題を解決するため、本件出願人は、特願平5
−277031号(出願日:平成5年11月5日)にお
いて、被訓練者の歩道をなす環状ベルト、この環状ベル
トの駆動手段及び速度検出手段、及びこの速度検出手段
で検出されたベルト速度をもとに駆動手段を制御する速
度制御手段を備えた歩行面装置と;環状ベルト上にある
被訓練者の身体を支える介助アーム、この介助アームの
姿勢を変化させる駆動手段、及び被訓練者が介助アーム
に印加している応力を測る応力測定手段を備えた介助装
置と;歩行面装置及び介助装置の制御を行う統括制御装
置とを有する歩行訓練装置を提案した。しかし、上記し
た歩行訓練装置においては、駆動手段で介助アームの姿
勢を変化させる際に、その駆動制御に関しなんら制限を
設けておらず、介助者の誤操作や装置の故障による誤動
作が発生した場合に対する配慮が十分でないという課題
があった。
However, the above-mentioned known technique has a problem that the installation volume becomes large because it is necessary to secure a walking path of a predetermined length. In order to solve the above problem, the applicant of the present application filed Japanese Patent Application No.
No. 277031 (filing date: November 5, 1993), the annular belt forming the sidewalk of the trainee, the driving means and speed detecting means of this annular belt, and the belt speed detected by this speed detecting means are described. A walking surface device originally provided with a speed control means for controlling the driving means; an assisting arm for supporting the trainee's body on an annular belt, a drive means for changing the posture of the assisting arm, and the trainee A walking training device having an assisting device equipped with a stress measuring means for measuring the stress applied to the assisting arm; and a general control device for controlling the walking surface device and the assisting device has been proposed. However, in the above-mentioned walking training device, when changing the posture of the assistance arm by the driving means, no limitation is provided regarding the drive control thereof, and a case where an erroneous operation due to an erroneous operation of an assistant or a device failure occurs There was a problem that consideration was not enough.

【0004】ここにおいて、上記歩行訓練装置と同様
に、駆動されるアームを備えたものとして産業用ロボッ
トがあり、これに関する公知技術として、例えば以下の
ものがある。 特開平3−55195号公報 この公知技術は、出力基準値生成回路が、アームを駆動
するモータ駆動部の出力基準値を全自動モード時で運転
する場合に比して低く設定し、異常検出回路がこの出力
基準値とモータ駆動部から入力された駆動出力とを比較
し、出力基準値以上の駆動力(又は速度)を検出した場
合には制御回路若しくはモータ駆動部を停止するもので
ある。これにより、使用者(この場合、作業者)がロボ
ットの可動範囲内でロボットの手先を持って直接動かし
ながら教示を行うダイレクトティーチ時において、異常
の発生を速やかに検出し作業者の安全を確保する。
Here, there is an industrial robot having an arm to be driven similarly to the above-mentioned walking training device, and known techniques relating to this are, for example, the following. In this known technique, the output reference value generation circuit sets the output reference value of the motor driving unit for driving the arm to a lower value than that in the case of operating in the fully automatic mode, and the abnormality detection circuit. Compares the output reference value with the drive output input from the motor drive section, and stops the control circuit or the motor drive section when a drive force (or speed) equal to or higher than the output reference value is detected. As a result, when the user (in this case, the worker) teaches while directly moving the robot by holding the robot's hand within the robot's movable range, the occurrence of an abnormality is quickly detected and the operator's safety is secured. To do.

【0005】特開平4−344505号公報 この公知技術は、判定手段がアーム先端における外力
(又は速度)の大きさを監視し、そのアーム先端の外力
(又は速度)が予め設定した値以上になった場合には、
制御装置が強制的にロボットの動きを抑制するものであ
る。これにより、上記同様、ダイレクトティーチ時に
おいて、異常の発生を速やかに検出し作業者の安全を確
保する。
In this known technique, the determination means monitors the magnitude of the external force (or speed) at the tip of the arm, and the external force (or speed) at the tip of the arm exceeds a preset value. If
The controller forcibly restrains the movement of the robot. As a result, similarly to the above, during the direct teaching, the occurrence of an abnormality is promptly detected to ensure the safety of the operator.

【0006】ここにおいて、歩行訓練装置における誤操
作・誤動作時に配慮する観点から、上記産業ロボットに
関する公知技術及びを歩行訓練装置における介助ア
ームの駆動に適用することが考えられる。しかしなが
ら、このような適用を行った場合、以下の問題を生じ
る。すなわち、公知技術ではアームの駆動力及び速
度、公知技術ではアーム先端の力及び速度によって異
常を検知しており、アーム先端の位置そのものには特に
配慮がなされていない。
[0006] Here, from the viewpoint of consideration for erroneous operation / malfunction in the walking training device, it is conceivable to apply the known technology relating to the industrial robot and the driving of the assistance arm in the walking training device. However, when such an application is performed, the following problems occur. That is, in the known art, an abnormality is detected by the driving force and speed of the arm and in the known art by the force and speed of the arm tip, no particular consideration is given to the position itself of the arm tip.

【0007】したがって、公知技術を歩行訓練装置
に適用した場合、介助者の誤操作時や装置故障により介
助アームが誤動作した時に、被訓練者や介助者等が、介
助アームと装置の介助アーム以外の部位の間、若しく
は、介助アームと装置周辺物の間の狭い空間で無理な体
勢や不自然な姿勢を強いられる場合がある。また、介助
者の誤操作や装置の故障によって介助アームが上方へ誤
動作し、介助アームに保持されている被訓練者の身体が
浮き上がって不自然な体勢となる場合がある。そして、
それらの人がその体勢・姿勢でいるまま、介助アームの
力・速度等の異常が検知されて介助アームの動作が停止
すると、その体勢・姿勢が長時間続いて疲労し肉体的負
担が大きくなる。特に、歩行訓練装置の被訓練者は、自
らが介助アームに保持されていて容易に介助アームから
離れることができないので、その負担は大きい。
Therefore, when the publicly known technique is applied to the walking training device, the trainee, the caregiver, or the like, except for the assisting arm and the assisting arm of the device, when the assisting arm malfunctions due to an erroneous operation of the assisting person or a device failure. There is a case where an unnatural posture or an unnatural posture is forced between the parts or in a narrow space between the assisting arm and the device surrounding object. Further, there is a case where the assisting arm malfunctions upward due to an erroneous operation of the caregiver or a failure of the device, and the body of the trainee held by the assisting arm floats up and becomes an unnatural posture. And
If an abnormality in the force or speed of the assistance arm is detected while the person is still in that posture / posture and the operation of the assistance arm is stopped, the posture / posture continues for a long time, resulting in fatigue and increased physical burden. . In particular, the trainee of the walking training device has a heavy burden because he / she is held by the assistance arm and cannot easily separate from the assistance arm.

【0008】また、比較的軽微な歩行障害を生じた者の
自力歩行を補助するための歩行補助装置に備えられる介
助アームに関しても、同様の問題がある。
[0008] Further, there is a similar problem with the assisting arm provided in the walking assisting device for assisting the self-assisted walking of the person having the relatively slight walking disorder.

【0009】本発明の目的は、アームの位置に関して一
定の可動範囲を設定しその範囲外へのアームの移動を制
限することにより、使用者等の肉体的負担を軽減するこ
とができるアーム駆動制御装置を提供することである。
An object of the present invention is to set a certain movable range with respect to the position of the arm and limit the movement of the arm to the outside of the range so that the physical drive of the user can be reduced. It is to provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、使用者の身体を支えるアームを駆
動する駆動手段を制御するアーム駆動制御装置におい
て、前記アームの先端の位置を検出する検出手段と、該
アームが動き得る制限領域を設定する領域設定手段と、
前記検出手段による検出結果と前記領域設定手段による
制限領域設定とに従って前記駆動手段の動作を制限し、
前記制限領域内でのみ前記アームの動作を可能とする制
限制御手段と、を有することを特徴とするアーム駆動制
御装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in an arm drive control device for controlling drive means for driving an arm supporting a user's body, the position of the tip of the arm is controlled. A detection means for detecting the following, and an area setting means for setting a restriction area in which the arm can move,
Limiting the operation of the drive means according to the detection result by the detection means and the restricted area setting by the area setting means,
An arm drive control device is provided, comprising: a limit control unit that enables the operation of the arm only within the limit region.

【0011】好ましくは、前記アーム駆動制御装置にお
いて、前記アームは、被訓練者の歩道をなす環状ベルト
を有する歩行訓練装置に備えられた被訓練者介助用の介
助アームであり、前記領域設定手段は、前記介助アーム
の先端と該介助アームを支持するアーム支持手段との距
離が第1の所定値以上となるように制限領域を設定する
ことを特徴とするアーム駆動制御装置が提供される。
[0011] Preferably, in the arm drive control device, the arm is an assisting arm for assisting a trainee provided in a walking training device having an annular belt forming a sidewalk of the trainee, and the area setting means. The arm drive control device is characterized in that the limit area is set so that the distance between the tip of the assistance arm and the arm support means that supports the assistance arm is equal to or greater than a first predetermined value.

【0012】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記アームは、被訓練者の歩道をなす環状ベ
ルトを備えた歩行訓練装置に備えられた被訓練者介助用
の介助アームであり、前記領域設定手段は、前記介助ア
ームの先端と前記環状ベルトとの距離が第2の所定値以
上となるように制限領域を設定することを特徴とするア
ーム駆動制御装置が提供される。
Further preferably, in the arm drive control device, the arm is an assisting arm for assisting a trainee provided in a walking training device having an annular belt forming a sidewalk of the trainee, and the region An arm drive control device is provided, wherein the setting means sets the restriction region such that the distance between the tip of the assistance arm and the annular belt is equal to or greater than a second predetermined value.

【0013】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記第1及び第2の所定値は、それぞれ、
前記被訓練者及び介助者の身体が占める空間の厚みより
大きい値であることを特徴とするアーム駆動制御装置が
提供される。
More preferably, in the arm drive controller, the first and second predetermined values are respectively
There is provided an arm drive control device characterized in that the value is larger than the thickness of the space occupied by the bodies of the trainee and the caregiver.

【0014】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記アームは、被訓練者の歩道をなす環状ベ
ルトを備えた歩行訓練装置に備えられた被訓練者介助用
の介助アームであり、前記領域設定手段は、前記介助ア
ームの先端の前記環状ベルトからの高さが、第3の所定
値以下となるように制限領域を設定することを特徴とす
るアーム駆動制御装置が提供される。
Further preferably, in the arm drive control device, the arm is an assisting arm for assisting a trainee provided in a walking training device provided with an annular belt forming a sidewalk of the trainee, and the region An arm drive control device is provided, wherein the setting means sets the restriction region such that the height of the tip of the assistance arm from the annular belt is equal to or less than a third predetermined value.

【0015】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記第3の所定値は、前記被訓練者の身長
に応じて決定される固有値であることを特徴とするアー
ム駆動制御装置が提供される。
More preferably, in the arm drive control device, the arm drive control device is provided, wherein the third predetermined value is an eigenvalue determined according to the height of the trainee. .

【0016】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、複数の前記被訓練者に関する前記固有値を、
書き込み・読み出し可能に管理保管する情報バンクをさ
らに有することを特徴とするアーム駆動制御装置が提供
される。
Further preferably, in the arm drive control device, the eigenvalues relating to the plurality of trainees are
There is provided an arm drive control device characterized by further comprising an information bank that manages and stores data in a writable and readable manner.

【0017】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記アームは、被補助者の歩行を補助しつ
つ走行する歩行補助装置に備えられた被補助者保持用の
保持アームであり、前記領域設定手段は、前記保持アー
ムの先端と前記歩行補助装置が設置されている部屋の壁
面との距離が第4の所定値以下となるように制限領域を
設定することを特徴とするアーム駆動制御装置が提供さ
れる。
More preferably, in the arm drive control device, the arm is a holding arm for holding the person being assisted, which is provided in a walking assisting device that travels while assisting the person walking. The means sets the restricted area such that the distance between the tip of the holding arm and the wall surface of the room in which the walking assist device is installed is equal to or less than a fourth predetermined value. Provided.

【0018】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記移動体の移動に合わせて該移動体と前記
壁面との距離をリアルタイムで計測し、対応する信号を
出力するセンサをさらに有し、前記領域設定手段は、前
記センサからの信号が入力されこの信号の値に応じて制
限領域を設定することを特徴とするアーム駆動制御装置
が提供される。
Further preferably, the arm drive control device further includes a sensor for measuring a distance between the moving body and the wall surface in real time according to the movement of the moving body and outputting a corresponding signal, There is provided an arm drive control device characterized in that the area setting means receives a signal from the sensor and sets a restricted area according to the value of the signal.

【0019】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記アームは、被補助者が押すことで走行
する移動体を備えた歩行補助装置に備えられた被補助者
保持用の保持アームであり、前記領域設定手段は、前記
保持アームの先端と前記歩行補助装置が設置されている
部屋の床面との距離が第5の所定値以上となるように制
限領域を設定することを特徴とするアーム駆動制御装置
が提供される。
More preferably, in the arm drive control device, the arm is a holding arm for holding the person being assisted, which is provided in a walking assisting device provided with a moving body which is pushed by the person being assisted to travel. The area setting means sets the restricted area such that the distance between the tip of the holding arm and the floor surface of the room in which the walking assist device is installed is a fifth predetermined value or more. A drive controller is provided.

【0020】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記第4及び第5の所定値は、それぞれ、前
記被補助者の身体が占める空間の厚みより大きい値であ
ることを特徴とするアーム駆動制御装置が提供される。
Further preferably, in the arm drive control device, each of the fourth and fifth predetermined values is a value larger than a thickness of a space occupied by the body of the person being assisted. A controller is provided.

【0021】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記アームは、被補助者の歩行を補助しつ
つ走行する歩行補助装置に備えられた被補助者保持用の
保持アームであり、前記領域設定手段は、前記保持アー
ムの先端の該歩行補助装置が設置されている部屋の床面
からの高さが、第6の所定値以下となるように制限領域
を設定することを特徴とするアーム駆動制御装置が提供
される。
More preferably, in the arm drive control device, the arm is a holding arm for holding the person being assisted, which is provided in a walking assisting device that runs while assisting the person walking. The means sets the restricted area such that the height of the tip of the holding arm from the floor of the room in which the walking assist device is installed is equal to or less than a sixth predetermined value. A controller is provided.

【0022】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記第6の所定値は、前記被補助者の身長に
応じて決定される値であることを特徴とするアーム駆動
制御装置が提供される。
Further preferably, in the arm drive control device, the arm drive control device is provided, wherein the sixth predetermined value is a value determined according to the height of the person being assisted. .

【0023】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、複数の前記被補助者に関する前記固有値
を、書き込み・読み出し可能に管理保管する情報バンク
をさらに有することを特徴とするアーム駆動制御装置が
提供される。
More preferably, in the arm drive control device, there is provided an arm drive control device characterized by further comprising an information bank that manages and stores the eigenvalues of a plurality of the assistees in a writable / readable manner. It

【0024】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記制限制御手段は、前記アームが前記制限
領域内にあるかどうかを判定する判定手段と、この判定
手段でアームが制限領域外にあると判定されたときに
は、前記駆動手段の動作を停止する駆動停止手段と、を
備えていることを特徴とするアーム駆動制御装置が提供
される。
Further preferably, in the arm drive control device, the restriction control means determines that the arm is within the restriction area, and the determination means determines that the arm is outside the restriction area. An arm drive control device is provided which is provided with a drive stop means for stopping the operation of the drive means when the determination is made.

【0025】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記駆動停止手段は、前記駆動手段の電力
供給を遮断する遮断手段であることを特徴とするアーム
駆動制御装置が提供される。
More preferably, in the arm drive control device, the arm drive control device is provided, wherein the drive stopping means is a cutoff means for cutting off the power supply of the drive means.

【0026】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記制限制御手段は、前記アームが前記制限
領域内にあるかどうかを判定する判定手段と、この判定
手段でアームが制限領域外にあると判定されたときに
は、アームを制限領域内に戻す方向へ駆動するための復
帰駆動信号を前記駆動手段に出力する復帰駆動手段と、
を備えていることを特徴とする制御装置が提供される。
Further preferably, in the arm drive control device, the restriction control means determines whether the arm is within the restriction area, and the determination means determines that the arm is outside the restriction area. When it is determined, a return drive unit that outputs a return drive signal for driving the arm in the direction of returning to the restricted area to the drive unit,
There is provided a control device comprising:

【0027】さらに好ましくは、前記アーム駆動制御装
置において、前記制限制御手段は、前記アームが前記制
限領域内にあるかどうかを判定する判定手段と、この判
定手段でアームが制限領域外にあると判定されたときに
は、アームをその位置で停止させるための停止位置信号
を前記駆動手段に出力する停止位置指令手段とを備えて
いることを特徴とする制御装置が提供される。
More preferably, in the arm drive control device, the restriction control means determines whether the arm is within the restriction area, and the determination means determines that the arm is outside the restriction area. When the determination is made, there is provided a control device comprising: a stop position command means for outputting a stop position signal for stopping the arm at that position to the drive means.

【0028】また好ましくは、前記アーム駆動制御装置
において、前記判定手段でアームが制限領域外にあると
判定されたときには、前記使用者に警告を行う警告手段
をさらに有することを特徴とするアーム駆動制御装置が
提供される。
Further, preferably, the arm drive control device further comprises warning means for warning the user when the judging means judges that the arm is out of the restricted area. A controller is provided.

【0029】[0029]

【作用】以上のように構成した本発明においては、例え
ば歩行訓練装置に適用した場合を考えると、まず、訓練
の介助を行う介助者が、訓練メニューや介助方法等を選
択するときに同時に領域設定手段で介助アームが動き得
る制限領域を設定する。このときの領域設定方法として
は、介助アーム先端が、歩行訓練装置の介助アーム以外
の部分(例えば、介助アームを支持するアーム支持手
段、被訓練者の歩道をなす環状ベルト等)と所定距離以
上離れるように設定する方法、あるいは介助アーム先端
の高さ(例えば、環状ベルトからの高さ)を被訓練者の
身長に対応した所定値以下となるように設定する方法、
等がある。このような領域設定が終了した後、車椅子中
の被訓練者に介助アーム先端を近づけて介助アームと被
訓練者とを一体化させる。その後、介助アームを上方へ
動かし被訓練者を車椅子から引き上げて訓練位置まで誘
導し、歩行訓練を開始する。訓練中の介助アームは、鉛
直上方への一定の力と歩行方向への力とを被訓練者に対
して作用させ、これによって被訓練者は適正な抵抗を受
けつつ歩行訓練を行うことができる。この訓練前〜訓練
中における一連の介助アームの全動作中を通じ、介助ア
ーム先端の位置が検出手段によって検出されており、こ
の検出手段による検出結果と領域設定手段による制限領
域設定とに従い、制限制御手段によって上記した制限領
域内でのみ介助アームの動作を可能とする領域制限制御
が行われている。これにより、たとえ介助者が誤操作し
たり、あるいは故障により介助アームが誤動作した場合
であっても、介助アームは制限領域外において動作する
ことはない。よって例えば、介助アーム先端がアーム支
持手段や環状ベルトに接近し過ぎて、被訓練者や介助者
が介助アーム先端とアーム支持手段・環状ベルトとの間
の狭い空間で無理な体勢・不自然な姿勢となったり、介
助アーム先端が上方へ移動し過ぎて、被訓練者の身体が
浮いて不自然な体勢となったりすることが防止され、被
訓練者・介助者の肉体的な負担を軽減することができ
る。
In the present invention configured as described above, considering the case of being applied to a walking training device, for example, first, a caregiver who assists in training selects a training menu, a training method, etc. at the same time. The setting means sets a restricted area in which the assistance arm can move. At this time, as a region setting method, the tip of the assisting arm is a predetermined distance or more from a portion other than the assisting arm of the walking training device (for example, an arm supporting means for supporting the assisting arm, an annular belt forming a sidewalk of the trainee, etc.). A method of setting them apart from each other, or a method of setting the height of the assistance arm tip (for example, the height from the annular belt) to be a predetermined value or less corresponding to the height of the trainee,
Etc. After such area setting is completed, the tip of the assistance arm is brought close to the trainee in the wheelchair to integrate the assistance arm and the trainee. After that, the assisting arm is moved upward to lift the trainee from the wheelchair to guide the trainee to the training position, and the walking training is started. The assisting arm during training exerts a constant force in the vertically upward direction and a force in the walking direction on the trainee, which allows the trainee to perform walking training while receiving appropriate resistance. . The position of the tip of the assisting arm is detected by the detecting means throughout the series of operations of the assisting arm before the training and during the training, and the limit control is performed according to the detection result by the detecting means and the restricted area setting by the area setting means. By means of the means, area restriction control is performed so that the assisting arm can operate only within the above-mentioned restricted area. As a result, even if the caregiver makes a mistake or the caretaker arm malfunctions due to a failure, the caretaker arm does not operate outside the restricted area. Therefore, for example, the tip of the assistance arm comes too close to the arm support means or the annular belt, and the trainee or the caregiver does not have an unnatural posture or unnatural posture in the narrow space between the tip of the assistance arm and the arm support means / annular belt. It prevents the trainee's body from floating and becoming unnatural due to the posture or the tip of the assist arm moving too high, reducing the physical burden on the trainee and the caregiver. can do.

【0030】一方例えば、歩行補助装置に適用した場合
を考えると、まず、補助されつつ歩行を行おうとする被
補助者が、動作モード等を選択するときに領域設定手段
で保持アームが動き得る制限領域を設定する。このとき
の領域設定方法としては、保持アーム先端が歩行補助装
置外の周辺部材(例えば、歩行補助装置が設置してある
部屋の床面・壁面等)と所定距離以上離れるように設定
する方法、あるいは保持アーム先端の高さ(例えば、歩
行補助装置が設置してある部屋の床面からの高さ)を被
補助者の身長に対応した所定値以下となるように設定す
る方法、等がある。このような領域設定が終了した後、
被補助者は保持アーム先端を把持しつつ歩行を開始す
る。歩行中の保持アームは、鉛直上方への一定の力と歩
行方向への力とを被補助者に対して作用させており、こ
れによって被補助者は体重のうちの一部を適正な割合で
補助されつつ自身の脚力で歩行することができる。この
補助前〜補助中における一連の保持アームの全動作中を
通じ、保持アーム先端の位置が検出手段によって検出さ
れており、この検出手段による検出結果と領域設定手段
による制限領域設定とに従い、制限制御手段によって上
記した制限領域内でのみ保持アームの動作を可能とする
領域制限制御が行われている。これにより、たとえ被補
助者が誤操作したり、あるいは故障により保持アームが
誤動作した場合であっても、保持アームは制限領域外に
おいて動作することはない。よって例えば、保持アーム
先端が部屋の壁面や床面に接近し過ぎて、被補助者が保
持アーム先端と壁面・床面との間の狭い空間で無理な体
勢・不自然な姿勢となったり、保持アーム先端が上方へ
移動し過ぎて、被補助者の身体が浮いて不自然な体勢と
なることが防止され、被補助者の肉体的な負担を軽減す
ることができる。
On the other hand, considering the case of application to, for example, a walking assist device, first, a restriction that the assisting person who intends to walk while being assisted can move the holding arm by the area setting means when selecting an operation mode or the like. Set the area. As a region setting method at this time, a method of setting the holding arm tip to be separated from a peripheral member outside the walking assistance device (for example, the floor surface / wall surface of the room where the walking assistance device is installed) by a predetermined distance or more, Alternatively, there is a method of setting the height of the tip of the holding arm (for example, the height from the floor of the room where the walking assist device is installed) to be a predetermined value or less corresponding to the height of the person being assisted. . After setting the area like this,
The person being assisted starts walking while holding the tip of the holding arm. While walking, the holding arm exerts a constant force in the vertically upward direction and a force in the walking direction on the person being assisted, which allows the person being assisted to take part of the weight at an appropriate ratio. You can walk with your own leg strength while being assisted. The position of the tip of the holding arm is detected by the detecting means throughout the entire operation of the holding arm before and during the auxiliary operation, and the limit control is performed according to the detection result of the detecting means and the limited area setting by the area setting means. By means of the means, area restriction control is performed so that the holding arm can operate only within the above-mentioned restricted area. As a result, even if the assisting person makes a mistaken operation or the holding arm malfunctions due to a failure, the holding arm does not operate outside the restricted area. Therefore, for example, the tip of the holding arm is too close to the wall surface or floor surface of the room, and the person being assisted has an unnatural posture / unnatural posture in a narrow space between the holding arm tip and the wall surface / floor surface, It is prevented that the tip of the holding arm moves excessively upward and the body of the person being assisted floats and becomes an unnatural posture, and the physical burden on the person being assisted can be reduced.

【0031】また、歩行訓練装置に適用する場合、領域
設定手段で、介助アームの先端とアーム支持手段との距
離が第1の所定値以上となるように制限領域を設定する
ことにより、たとえ介助者が誤操作したり、あるいは故
障により介助アームが誤動作した場合であっても、介助
アーム先端がアーム支持手段に接近し過ぎて被訓練者や
介助者が介助アーム先端とアーム支持手段との間の狭い
空間で無理な体勢・不自然な姿勢となることが防止され
る。さらに、歩行訓練装置に適用する場合、領域設定手
段で、介助アームの先端と環状ベルトとの距離が第2の
所定値以上となるように制限領域を設定することによ
り、たとえ介助者が誤操作したり、あるいは故障により
介助アームが誤動作した場合であっても、介助アーム先
端が環状ベルトに接近し過ぎて被訓練者や介助者が介助
アーム先端と環状ベルトとの間の狭い空間で無理な体勢
・不自然な姿勢となることが防止される。また、第1及
び第2の所定値は、それぞれ、被訓練者及び介助者の身
体が占める空間の厚みより大きい値であることにより、
狭小空間による肉体的な負担を確実に軽減することがで
きる。さらに、歩行訓練装置に適用する場合、領域設定
手段で、介助アームの先端の環状ベルトからの高さが、
第3の所定値以下となるように制限領域を設定すること
により、たとえ介助者が誤操作したり、あるいは故障に
より介助アームが誤動作した場合であっても、介助アー
ム先端が上方へ移動し過ぎて被訓練者の身体が浮き不自
然な体勢となることが防止される。また、歩行訓練装置
に適用する場合、第3の所定値を、被訓練者の身長に応
じて決定される固有値とすることにより、被訓練者の体
型に応じて、適切に肉体的な負担を軽減することができ
る。さらに、複数の被訓練者に関する固有値を、情報バ
ンクに書き込み・読み出し可能に管理保管することによ
り、被訓練者の体型に応じたアーム駆動制御が容易に行
える。また、歩行補助装置に適用する場合、領域設定手
段で、保持アームの先端と歩行補助装置が設置されてい
る部屋の壁面との距離が第4の所定値以下となるように
制限領域を設定することにより、たとえ被補助者が誤操
作したり、あるいは故障により保持アームが誤動作した
場合であっても、保持アーム先端が壁面に接近し過ぎて
被補助者が保持アーム先端と壁面との間の狭い空間で無
理な体勢・不自然な姿勢となることが防止される。さら
に、歩行補助装置に適用する場合、センサによって移動
体の移動に合わせて移動体と壁面との距離をリアルタイ
ムで計測するとともに対応する信号を出力し、領域設定
手段が、このセンサからの信号の値に応じて制限領域を
設定することにより、被補助者が歩行するに伴って動く
移動体の位置に応じ、リアルタイムで制限領域を随時修
正することができる。また、歩行補助装置に適用する場
合、領域設定手段で、保持アームの先端と歩行補助装置
が設置されている部屋の床面との距離が第5の所定値以
上となるように制限領域を設定することにより、たとえ
被補助者が誤操作したり、あるいは故障により保持アー
ムが誤動作した場合であっても、保持アーム先端が床面
に接近し過ぎて被補助者が保持アーム先端と床面との間
の狭い空間で無理な体勢・不自然な姿勢となることが防
止される。さらに、第4及び第5の所定値を、それぞ
れ、被補助者の身体が占める空間の厚みより大きい値と
することにより、狭小空間による肉体的な負担を確実に
軽減することができる。また、歩行補助装置に適用する
場合、領域設定手段で、保持アームの先端の歩行補助装
置が設置されている部屋の床面からの高さが、第6の所
定値以下となるように制限領域を設定することにより、
たとえ被補助者が誤操作したり、あるいは故障により保
持アームが誤動作した場合であっても、保持アーム先端
が上方へ移動し過ぎて被補助者の身体が浮き不自然な体
勢となることが防止される。さらに、第6の所定値が、
被補助者の身長に応じて決定される値であることによ
り、被補助者の体型に応じて、適切に肉体的な負担を軽
減することができる。また、複数の被補助者に関する固
有値を、情報バンクに書き込み・読み出し可能に管理保
管することにより、被補助者の体型に応じたアーム駆動
制御が容易に行える。さらに、制限制御手段において、
判定手段でアームが制限領域内にあるかどうかを判定
し、この判定手段でアームが制限領域外にあると判定さ
れたときには、駆動停止手段で駆動手段の動作を停止す
る、すなわち例えば、駆動手段に駆動停止信号を出力す
るか、あるいは駆動手段の電力供給を遮断する等によ
り、制限領域内でのみアームの動作を可能とする手段を
実現することができる。また、判定手段でアームが制限
領域外にあると判定されたときには、復帰駆動手段で、
アームを制限領域内に戻す方向へ駆動するための復帰駆
動信号を駆動手段に出力することにより、制限領域内で
のみアームの動作を可能とする手段を実現することがで
きる。さらに、判定手段でアームが制限領域外にあると
判定されたときには、停止位置指令手段で、アームをそ
の位置で停止させるための停止位置信号を駆動手段に出
力することにより、制限領域内でのみアームの動作を可
能とする手段を実現することができる。また、判定手段
でアームが制限領域外にあると判定されたときには、警
告手段で使用者に警告を行うことにより、使用者に注意
を喚起することができる。
Further, when applied to a walking training device, even if the area setting means sets the restriction area so that the distance between the tip of the assistance arm and the arm supporting means becomes equal to or more than the first predetermined value Even if the person makes a mistake or the assist arm malfunctions due to a failure, the tip of the assist arm comes too close to the arm supporting means, and the trainee or the caregiver does not contact the tip of the assist arm and the arm supporting means. It is possible to prevent an unnatural posture and unnatural posture in a narrow space. Further, when applied to a walking training device, even if the caregiver makes an erroneous operation, the area setting means sets the restricted area so that the distance between the tip of the assistance arm and the annular belt becomes equal to or greater than the second predetermined value. Even if the assisting arm malfunctions due to a failure or malfunction, the tip of the assisting arm comes too close to the annular belt, and the trainee or caregiver does not have an unnatural posture in a narrow space between the assisting arm tip and the annular belt.・ Preventing an unnatural posture. In addition, the first and second predetermined values are larger than the thickness of the space occupied by the trainee and the caregiver, respectively,
The physical burden due to the small space can be reliably reduced. Furthermore, when applied to a walking training device, the height from the annular belt at the tip of the assistance arm is set by the area setting means,
By setting the restriction area to be equal to or less than the third predetermined value, the tip of the assistance arm moves too much upward even if the assistance person makes an erroneous operation or the assistance arm malfunctions due to a failure. The trainee's body is prevented from floating and becoming an unnatural posture. In addition, when applied to a walking training device, the third predetermined value is set to an eigenvalue determined according to the height of the trainee, so that the physical load is appropriately applied according to the body shape of the trainee. Can be reduced. Furthermore, by storing and storing the eigenvalues relating to a plurality of trainees in the information bank so that they can be written and read, arm drive control according to the body shape of the trainee can be easily performed. When applied to a walking assist device, the region setting means sets the restricted region such that the distance between the tip of the holding arm and the wall surface of the room in which the walking assist device is installed is equal to or less than the fourth predetermined value. Therefore, even if the assisting person makes an erroneous operation or the holding arm malfunctions due to a failure, the tip of the holding arm comes too close to the wall surface, and the person being assisted has a narrow space between the holding arm tip and the wall surface. It is possible to prevent unreasonable postures and unnatural postures in space. Further, when applied to a walking assist device, the sensor measures the distance between the moving body and the wall surface in real time according to the movement of the moving body and outputs a corresponding signal, and the area setting means outputs the signal from the sensor. By setting the restricted area according to the value, the restricted area can be corrected at any time in real time according to the position of the moving body that moves as the person being assisted walks. When applied to a walking assist device, the region setting means sets the restricted region such that the distance between the tip of the holding arm and the floor surface of the room in which the walking assist device is installed is equal to or greater than a fifth predetermined value. By doing so, even if the assisted person misoperates or the holding arm malfunctions due to a failure, the holding arm tip comes too close to the floor surface, and It is possible to prevent unnatural posture and unnatural posture in a narrow space. Furthermore, by making the fourth and fifth predetermined values larger than the thickness of the space occupied by the body of the person being assisted, it is possible to reliably reduce the physical burden due to the narrow space. When applied to a walking assist device, the region setting means limits the height of the tip of the holding arm from the floor of the room in which the walking assist device is installed to a sixth predetermined value or less. By setting
Even if the assisting person misoperates or the holding arm malfunctions due to a failure, it is prevented that the tip of the holding arm moves excessively upward and the assisting person's body floats and becomes an unnatural posture. It Furthermore, the sixth predetermined value is
Since the value is determined according to the height of the person being assisted, the physical burden can be appropriately reduced depending on the body shape of the person being assisted. Further, by managing and storing the unique values of a plurality of persons to be assisted in the information bank in a writable and readable manner, arm drive control according to the body type of the person to be assisted can be easily performed. Furthermore, in the limit control means,
The determination means determines whether or not the arm is within the restricted area, and when the determination means determines that the arm is out of the restricted area, the drive stopping means stops the operation of the driving means, that is, for example, the driving means. By outputting a drive stop signal to the device or cutting off the power supply to the driving device, it is possible to realize a device that enables the operation of the arm only within the restricted area. When the determination means determines that the arm is out of the restricted area, the return drive means
By outputting a return drive signal for driving the arm in the direction of returning it into the restricted area to the drive means, it is possible to realize a means that enables the operation of the arm only in the restricted area. Further, when the determination means determines that the arm is out of the restricted area, the stop position command means outputs a stop position signal for stopping the arm at that position to the driving means, so that only within the restricted area. It is possible to realize a means that enables the operation of the arm. Further, when the determination unit determines that the arm is out of the restricted area, the warning unit warns the user, so that the user can be alerted.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図17により
説明する。本発明の第1の実施例を図2〜図11により
説明する。本実施例は、本発明を、歩行機能障害者の歩
行訓練を行う歩行訓練装置に適用した場合の実施例であ
る。本実施例の対象となる歩行訓練装置1の全体構成を
示す概念図を図2に示す。図2において、歩行訓練装置
1は、可動リンク機構2A、回転機構2B、保持機構2
F(後述)を備え、被訓練者Uの身体を支えて被訓練者
の姿勢の矯正と負荷軽減を図る介助アーム装置2と、回
転機構2Bを被うとともに介助アーム装置2を支持する
カバー3と、床面または地上に固定され、例えば環状ベ
ルトから構成される歩行面4Aを備えた歩行面装置4
と、CRT50、計算機51、及びキーボード(マウス
含む)52によって構成され、介助アーム装置2及び歩
行面装置4を制御する制御装置5とを有する。なお、こ
の歩行訓練装置1の操作は主として図示しない介助者が
行い、またこの介助者は必要に応じて被訓練者Uの訓練
の介助を行う。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a walking training device for carrying out walking training for a person with walking impairment. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration of the walking training device 1 which is the target of the present embodiment. In FIG. 2, the walking training device 1 includes a movable link mechanism 2A, a rotation mechanism 2B, and a holding mechanism 2.
F (described later), which assists the body of the trainee U to correct the posture of the trainee and reduces the load, and a cover 3 which covers the rotating mechanism 2B and supports the assisting arm device 2. And a walking surface device 4 including a walking surface 4A that is fixed to the floor surface or the ground and is formed of, for example, an annular belt.
And a control device 5 configured by a CRT 50, a calculator 51, and a keyboard (including a mouse) 52, and controlling the assistance arm device 2 and the walking surface device 4. In addition, the operation of the walking training apparatus 1 is mainly performed by a caregiver (not shown), and the caregiver assists the trainee U in training as necessary.

【0033】歩行面装置4の詳細構造を示す概念図を図
3に示す。図3において、歩行面装置4は、被訓練者U
の左・右の足に対応した2本の歩行面4A(すなわち左
歩行面4AL及び右歩行面4AR)と、これら左・右歩行
面4AL,4ARの回転にともない、これら左・右歩行面
4AL,4ARの速度を検出する左歩行面速度検出手段7
0A及び右歩行面速度検出手段70Bと、これら左・右
歩行面4AL,4ARの移動距離を検出する左歩行面距離
検出手段及び71A及び右歩行面距離検出手段71B
と、左歩行面4AL及び右歩行面4ARをそれぞれ駆動す
る左歩行面駆動手段69A及び右歩行面駆動手段69B
とを有する。
A conceptual diagram showing the detailed structure of the walking surface apparatus 4 is shown in FIG. In FIG. 3, the walking surface device 4 is a trainee U.
And two walking surfaces 4A corresponding to the left and right foot (i.e. left walking surface 4A L and right walking surface 4A R), along with these left and right walking surface 4A L, the rotation of 4A R, these left- Left walking surface speed detecting means 7 for detecting the speed of the right walking surfaces 4A L and 4A R
And 0A and right walking surface speed detection means 70B, these left and right walking surface 4A L, left walking surface distance detecting means and 71A and the right walking surface distance detecting means for detecting a moving distance of 4A R 71B
And left walking surface driving means 69A and right walking surface driving means 69B for driving the left walking surface 4A L and the right walking surface 4A R , respectively.
Have and.

【0034】左・右歩行面駆動手段69A,Bは、制御
装置5の歩行面制御部5Bによって制御される。すなわ
ち、歩行面制御部5Bは、被訓練者Uが左・右歩行面4
L,4ARを後方に蹴って歩行する際に左・右歩行面速
度検出手段70A,70Bによって検出される速度を基
にして、被訓練者Uの両足に適正な粘性抵抗を与えるよ
うにして駆動速度を計算し、この駆動速度を左・右歩行
面4AL,4ARに与える。このような歩行面制御部5B
による制御内容を表すブロック図を図4に示す。図4に
おいて、歩行面制御部5Bによる制御は左・右両側で同
一のシステム構成となっており、あらかじめ歩行面制御
部5B内に設定された速度目標Voと歩行面速度検出手
段70A(又は70B)から検出された速度情報V
A(又はVB)との差に、あらかじめ歩行面制御部5Bに
設定された速度ゲインKを乗算し、この結果すなわちK
(VA−V)(又はK(VB−V))を最終的な指令値として
左・右歩行面駆動手段69A,Bに出力する。なお、速
度目標VA,VB及び速度ゲインKは、図示しない入力手
段や制御装置5の他の部分からの指示によって変更可能
に構成してもよい。これにより、被訓練者Uの速度に応
じた適正な粘性抵抗力を被訓練者Uの足に加えることに
なる。
The left and right walking surface drive means 69A, B are controlled by the walking surface control section 5B of the control device 5. That is, the walking surface control unit 5B controls the trainee U to move to the left / right walking surface 4
A L, left and right walking surface speed detecting means 70A when walking kicking 4A R backwards, based on the speed detected by 70B, so as to provide the proper viscosity resistance on both feet of the trainee U The driving speed is calculated by applying the driving speed to the left and right walking surfaces 4A L and 4A R. Such a walking surface control unit 5B
FIG. 4 is a block diagram showing the control contents by the. In FIG. 4, the control by the walking surface control unit 5B has the same system configuration on both the left and right sides, and the speed target V o and the walking surface speed detection means 70A (or the speed target V0 set in the walking surface control unit 5B in advance are used. 70B) speed information V detected from
The difference from A (or V B ) is multiplied by the velocity gain K preset in the walking surface control unit 5B, and the result, that is, K
(V A -V) (or K (V B -V)) The final command value as the left and right walking surface driving means 69A, and outputs the B. The speed targets V A and V B and the speed gain K may be configured to be changeable by an instruction from an input means (not shown) or another part of the control device 5. As a result, an appropriate viscous resistance force according to the speed of the trainee U is applied to the foot of the trainee U.

【0035】なお左・右歩行面4AL,4ARは互いに接
していてもよい。
The left and right walking surfaces 4AL and 4A R may be in contact with each other.

【0036】介助アーム装置2の詳細構造を表す側面図
を図1に示す。介助アーム装置2を支持するカバー3
は、歩行面装置4の歩行面4Aの前方上面に据え付け固
定されている。可動リンク機構2Aを動かす回転機構2
Bは、このカバー3の上部に収納され、かつ被訓練者U
の歩行方向(図1中右方向)と鉛直方向とがなす平面
(以下適宜、矢状面という)に関し、左右対象の構造と
なっている。ここで、右とは図1の紙面手前側、左とは
図1の紙面奥側を指す。
FIG. 1 is a side view showing the detailed structure of the assistance arm device 2. A cover 3 for supporting the assistance arm device 2
Is fixedly installed on the front upper surface of the walking surface 4A of the walking surface device 4. Rotation mechanism 2 for moving movable link mechanism 2A
B is stored in the upper part of the cover 3 and the trainee U
Regarding the plane (hereinafter, appropriately referred to as sagittal plane) formed by the walking direction (right direction in FIG. 1) and the vertical direction, the structures are symmetrical. Here, the right side means the front side of the paper surface of FIG. 1, and the left means the back side of the paper surface of FIG.

【0037】回転機構2Bの詳細構造を図1中P−Q断
面図である図5に示す。図5において、回転機構2B
は、互いに独立して回転する右側回転軸74C及び左側
回転軸74Dとを有する。右側回転軸74Cの右側端部
には回転駆動軸74A、左側回転軸74Dの左側端部に
は回転駆動軸74Bが設けられている。この回転駆動軸
74A,74Bは例えばプーリであり、回転指示部76
A,76Bの指令に応じて回転する。すなわち回転指示
部76A,76Bがクラッチ機構である場合には、プー
リである回転駆動軸74A,74Bは例えばベルトを介
して駆動される。
The detailed structure of the rotating mechanism 2B is shown in FIG. 5, which is a sectional view taken along the line PQ in FIG. In FIG. 5, the rotation mechanism 2B
Has a right rotation shaft 74C and a left rotation shaft 74D that rotate independently of each other. A rotary drive shaft 74A is provided at the right end of the right rotary shaft 74C, and a rotary drive shaft 74B is provided at the left end of the left rotary shaft 74D. The rotation drive shafts 74A and 74B are, for example, pulleys, and the rotation instruction unit 76
It rotates according to the commands of A and 76B. That is, when the rotation instruction units 76A and 76B are clutch mechanisms, the rotation drive shafts 74A and 74B, which are pulleys, are driven via belts, for example.

【0038】なお、回転機構2Bには、アーム制御部5
A(後述)の一部を構成する、図示しない左・右角度セ
ンサ、左・右角速度センサ、及び左・右トルクセンサが
設けられている。これらの取り付け部位は、回転軸74
C,D、回転駆動軸74A,Bのいずれでもよい。
The rotating mechanism 2B includes an arm control unit 5
A left / right angle sensor, a left / right angular velocity sensor, and a left / right torque sensor, which are not shown in the figure and which form part of A (described later), are provided. These attachment parts are the rotary shaft 74.
Any of C, D and rotary drive shafts 74A, B may be used.

【0039】また、可動リンク機構2Aは金属性の素材
から構成されており、縦駆動リンク2Aa、横駆動リン
ク2Ab、短従動リンク2Ac、長従動リンク2Adを
備えている。これら各リンク2Aa〜dは形状的・構造
的に類似したものであり、それぞれ略平行面辺形をな
す。これらのうち、長従動リンク2Adを例にとってさ
らなる詳細構造を図6に示す。図6において、長従動リ
ンク2Adは、互いに対向する「へ」の字型の2つの腕
79a,79bを有し、その端部は部材79c,79dで
固定されている。さらに腕79aと腕79bは、中間部
どうしが部材79eで溶接連結されている。なお、他の
リンク、すなわち縦駆動リンク2Aa、横駆動リンク2
Ab、短従動リンク2Acも、構造はほぼ同様である。
The movable link mechanism 2A is made of a metallic material and has a vertical drive link 2Aa, a horizontal drive link 2Ab, a short driven link 2Ac, and a long driven link 2Ad. These links 2Aa-d are similar in shape and structure, and each form a substantially parallelepiped. Of these, the detailed structure is shown in FIG. 6 by taking the long driven link 2Ad as an example. In FIG. 6, the long follower link 2Ad has two arms 79a and 79b of "V" shape facing each other, and the ends thereof are fixed by members 79c and 79d. Further, the arm 79a and the arm 79b are welded to each other at their intermediate portions by a member 79e. Other links, that is, the vertical drive link 2Aa, the horizontal drive link 2
The structure of Ab and the short driven link 2Ac is almost the same.

【0040】図1に戻り、縦駆動リンク2Aa及び横駆
動リンク2Abは、それぞれ右側回転軸74C及び左側
回転軸74Dに連結しており、右側回転軸74Cの回転
にしたがって縦駆動リンク2Aaは図1中の矢印のよう
に上下動し、左側回転軸74Dの回転にしたがって横駆
動リンク2Abは図1中の矢印のように横移動する。す
なわち、回転駆動軸74A,74Bの回転可能角度は、
縦駆動リンク2Aa及び横駆動リンク2Abを矢印のよ
うに動かすような限定された角度範囲である。縦駆動リ
ンク2Aaの回転軸74Cから反対側(図示右側)の端
部と短従動リンク2Acの下側の端部とは回転可能な節
2Cで連結され、短従動リンク2Acの上側の端部と長
従動リンク2Adの被訓練者Uから反対側(図示右側)
の端部とは回転可能な節2Dで連結されている。また、
長従動リンク2Adの部材79eの中央部分は、回転可
能な節2Eを介し横駆動リンク2Abの回転軸74dか
ら反対側の端部に連結され、長従動リンク2Adの被訓
練者U側の端部には保持機構2Fが設けられている。
Returning to FIG. 1, the vertical drive link 2Aa and the horizontal drive link 2Ab are connected to the right rotary shaft 74C and the left rotary shaft 74D, respectively, and the vertical drive link 2Aa is connected to the right rotary shaft 74C as shown in FIG. It moves up and down as shown by the arrow in the middle, and the lateral drive link 2Ab moves laterally as shown by the arrow in FIG. 1 in accordance with the rotation of the left rotary shaft 74D. That is, the rotatable angles of the rotary drive shafts 74A and 74B are
This is a limited angular range in which the vertical drive link 2Aa and the horizontal drive link 2Ab are moved as shown by arrows. The end of the vertical drive link 2Aa on the opposite side (right side in the figure) from the rotary shaft 74C and the lower end of the short driven link 2Ac are connected by a rotatable node 2C, and are connected to the upper end of the short driven link 2Ac. Opposite side of trainee U of long driven link 2Ad (right side in the figure)
Is connected to the end of the shaft by a rotatable node 2D. Also,
The central portion of the member 79e of the long follower link 2Ad is connected to the opposite end of the lateral drive link 2Ab from the rotation shaft 74d via the rotatable joint 2E, and the end of the long follower link 2Ad on the trainee U side. Is provided with a holding mechanism 2F.

【0041】保持機構2Fは、被訓練者Uを直接把持す
る把持部82と、把持部82と長従動リンク2Adとを
連結する支持部81と、支持部81に設けられた応力セ
ンサ81Aとを備えている。応力センサ81Aは、X軸
方向(図1中左方向)、Y軸方向(図1中上方向)、Z
軸方向(図1において紙面に向かって手前から奥方向)
の応力と各軸まわりのモーメントを測定する機能を有
し、把持部82を介し被訓練者Uと介助アーム装置2と
の間に作用する力を測定する。また、把持部82はアタ
ッチメント型であって種々の形式が準備されており、支
持部81に自在に取り付けて用いられる。この把持部8
2近傍の詳細構造を表す側面図を図7に示す。図7にお
いて、把持部82は、被訓練者Uの肩部を支えるための
肩部保持部材82Aと、肩部保持部材82Aの位置を被
訓練者Uの身長・肩幅に合わせるための調整機構82B
とからなる。把持部82の動作領域は矢状面内にあるの
で、介助アーム装置2は把持部82を介して被訓練者U
に矢状面内で力を及ぼすことになる。よって回転軸74
C及び74Dを回転させ被訓練者Uが把持部82へ加え
る力(外力)の反力となるように介助アーム装置2を動
作させることにより、把持部82において被訓練者Uか
らの力と可動リンク機構2Aからの力とが平衡すること
となる。
The holding mechanism 2F includes a grip portion 82 that directly grips the trainee U, a support portion 81 that connects the grip portion 82 and the long driven link 2Ad, and a stress sensor 81A provided on the support portion 81. I have it. The stress sensor 81A has an X-axis direction (left direction in FIG. 1), a Y-axis direction (upward direction in FIG. 1), and Z.
Axial direction (from front to back toward the page in Figure 1)
Has a function of measuring the stress and the moment around each axis, and measures the force acting between the trainee U and the assisting arm device 2 via the grip portion 82. The grip portion 82 is an attachment type and various types are prepared, and the grip portion 82 is freely attached to the support portion 81 for use. This grip 8
FIG. 7 is a side view showing the detailed structure in the vicinity of 2. In FIG. 7, the grip 82 includes a shoulder holding member 82A for supporting the shoulder of the trainee U and an adjusting mechanism 82B for adjusting the position of the shoulder holding member 82A to the height / shoulder width of the trainee U.
Consists of Since the operation area of the gripping portion 82 is within the sagittal plane, the assisting arm device 2 causes the trainee U to receive the gripping portion 82 via the gripping portion 82.
Force will be exerted on the sagittal plane. Therefore, the rotating shaft 74
By rotating C and 74D and operating the assisting arm device 2 so as to be a reaction force of the force (external force) applied to the gripper 82 by the trainee U, the gripper 82 is movable with the force from the trainee U. The force from the link mechanism 2A is in equilibrium.

【0042】介助アーム装置2の動作は、制御装置5内
のアーム制御部5Aによって制御される。本実施例の要
部であるこのアーム制御部5Aによる制御内容を表すブ
ロック図を図8に示す。図8に示すアーム制御部5A内
において、まず、前述した左・右角度センサによって検
出された回転機構2Bの回転軸74C,D(又は回転駆
動軸74A,B)の回転角度θ12が、先端位置算出器
5Aaに入力される。先端位置算出器5Aaは、入力さ
れた回転角度θ12から、保持機構2Fが取り付けら
れる長従動リンク2Adの先端位置を算出する。この算
出方法を図9により説明する。図9は、介助アーム装置
2の可動リンク機構2Aと、回転機構2Bの回転軸位置
を原点とする基準座標系との関係を簡略化して示したも
のである。図9において、長従動リンク2Aaの節2E
から先端側の長さをl1、横駆動リンク2Abの長さを
2とすると、長従動リンク2Adの先端位置84のx
座標及びy座標は、以下のように表されることになる。
The operation of the assistance arm device 2 is controlled by the arm controller 5A in the controller 5. FIG. 8 is a block diagram showing the control contents of this arm control unit 5A, which is the main part of this embodiment. In the arm control unit 5A shown in FIG. 8, first, the rotation angles θ 1 and θ 2 of the rotation shafts 74C and D (or the rotation drive shafts 74A and B) of the rotation mechanism 2B detected by the left and right angle sensors described above. Is input to the tip position calculator 5Aa. The tip position calculator 5Aa calculates the tip position of the long driven link 2Ad to which the holding mechanism 2F is attached, from the input rotation angles θ 1 and θ 2 . This calculation method will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a simplified relationship between the movable link mechanism 2A of the assistance arm device 2 and the reference coordinate system having the rotation axis position of the rotation mechanism 2B as the origin. In FIG. 9, the node 2E of the long driven link 2Aa
From the above, if the length on the tip side is l 1 and the length of the lateral drive link 2Ab is l 2 , x of the tip position 84 of the long driven link 2Ad is assumed.
The coordinates and y-coordinates will be represented as follows:

【0043】 x = l1cosθ1+l2cosθ2 …(1) y = l1sinθ1+l2sinθ2 …(2) このようにして算出したx,y座標は、比較処理器5A
bへ送られる。
X = l 1 cos θ 1 + l 2 cos θ 2 (1) y = l 1 sin θ 1 + l 2 sin θ 2 (2) The x and y coordinates calculated in this way are the comparison processor 5A.
sent to b.

【0044】このとき一方、比較処理器5Abには、介
助者によって介助アーム装置2の可動範囲の設定値がキ
ーボード52を介して入力される。この設定入力方法を
図1により説明する。すなわち、介助者は、介助アーム
装置2の可動範囲の設定値として、 長従動リンク2Adの先端84とカバー3との間の距
離の最小値L1(被訓練者及び介助者の身体が占める空
間の厚みより大きい値、例えばL1=300mm) 長従動リンク2Adの先端84と歩行面4Aとの間の
距離の最小値L2(被訓練者及び介助者の身体が占める
空間の厚みより大きい値、例えばL2=300mm) 長従動リンク2Adの先端84の歩行面4Aからの高
さの最大値L3(被訓練者Uの身長に応じて決定する
値、例えばL3=1100mm) の3つを設定する。なお、これらの操作は、装置を使用
する毎に行っても良いし、一度設定した値を記憶してお
き、操作者が変更しないかぎりその値を使用しても良
い。
At this time, on the other hand, the set value of the movable range of the assistance arm device 2 is input to the comparison processor 5Ab by the assistant through the keyboard 52. This setting input method will be described with reference to FIG. That is, the caregiver uses the minimum value L 1 (the space occupied by the body of the trainee and the caregiver) of the distance between the tip 84 of the long follower link 2Ad and the cover 3 as the set value of the movable range of the care arm device 2. the thickness greater than, for example L 1 = 300 mm) minimum L 2 (the trainee and assistant thickness greater than the body occupies the space distance between the walking surface 4A and the distal end 84 of length driven link 2Ad , For example L 2 = 300 mm) The maximum value L 3 of the height of the tip 84 of the long driven link 2Ad from the walking surface 4A (a value determined according to the height of the trainee U, for example L 3 = 1100 mm) To set. It should be noted that these operations may be performed each time the apparatus is used, or the set value may be stored and used unless the operator changes it.

【0045】ここにおいて、上記〜の設定条件は、
前述した基準座標系で表すと、以下のようになる。
は、基準座標原点からカバー3までのx軸方向の距離を
αとして、 xmin = α+L1 = α+300 は、基準座標原点から歩行面4Aまでのy軸方向の距
離をβとして、 ymin = −β+L2 = −β+300 は、基準座標原点から歩行面4Aまでのy軸方向の距
離をβとして、 ymax = −β+L3 = −β+1100 なおこのymaxは被訓練者Uによって変化する値なの
で、操作者が訓練を行う毎に入力するか、情報バンクを
設け、被訓練者個人情報として書き込み・読み出し可能
に管理保管しても良い。これにより、被訓練者の体型に
応じた介助アーム装置2の駆動制御を容易に行うことが
できる。
Here, the above-mentioned setting conditions are
When expressed in the reference coordinate system described above, it is as follows.
Is the distance in the x-axis direction from the reference coordinate origin to the cover 3, and x min = α + L 1 = α + 300 is y min = −, where β is the distance in the y-axis direction from the reference coordinate origin to the walking surface 4A. β + L 2 = -β + 300 is a y-axis direction distance from the reference coordinate origin to the walking surface 4A as β, y max = -β + L 3 = -β + 1100 Note the y max because values that vary by a trainee U, operation The information may be input each time the trainee conducts the training, or an information bank may be provided to manage and store the trainee's personal information in a writable / readable manner. As a result, drive control of the assistance arm device 2 according to the body shape of the trainee can be easily performed.

【0046】上記〜の設定により、長従動リンク2
Adの先端84の可動範囲は、 x ≧ α+300 …(3) かつ、 −β+300 ≦ y ≦ −β+1100 …(4) となり、図1中斜線で示した領域が設定した可動範囲と
なる。
With the above settings, the long driven link 2
The movable range of the tip 84 of Ad is x ≧ α + 300 (3) and −β + 300 ≦ y ≦ −β + 1100 (4), and the shaded region in FIG. 1 is the set movable range.

【0047】そして、比較処理器5Abは、(1)式に
より算出されたxが(3)式の条件を満たしているかど
うか、及び(2)式により算出されたyが(4)式の条
件を満たしているかどうか比較を行う。
Then, the comparison processor 5Ab determines whether x calculated by the equation (1) satisfies the condition of the equation (3), and y calculated by the equation (2) satisfies the condition of the equation (4). Compares whether or not

【0048】図8に戻り、x及びyが(3)式(4)式
の条件をすべて満たしている場合は、比較処理器5Ab
はサーボ制御処理器5Acへ正常状態を通知する。サー
ボ制御処理器5Acでは、正常時のサーボ処理を行い、
回転機構2Bの左・右回転指示部76A,76Bにモー
タ駆動指令値を出力する。
Returning to FIG. 8, when x and y satisfy all the conditions of the expressions (3) and (4), the comparison processor 5Ab.
Notifies the servo control processor 5Ac of the normal state. The servo control processor 5Ac performs the servo processing under normal conditions,
The motor drive command value is output to the left / right rotation instruction units 76A and 76B of the rotation mechanism 2B.

【0049】サーボ制御処理器5Acにおけるサーボ制
御の詳細を表すブロック図を図10に示す。図10にお
いて、まず、長従動リンク2Adの先端に発生させる力
Fを、応力目標値とする。そして、この目標値Fを基に
して変換行列乗算器101で左・右回転駆動軸74A,
74Bへのトルク目標値Toを算出する。すなわち、変
換行列乗算器101において、左・右回転駆動軸74
A,74Bの角度と各リンク2Aa〜dの長さから求め
られるヤコビアン行列の転置Tf(変換行列)を応力目
標値Fに乗じてトルク目標値Toとする。求められたト
ルク目標値Toは減算器102及び加算器104へと送
られる。この加算器104へ向かう流れは、いわゆるフ
ィードフォワード制御に該当する。減算器102は、ト
ルク目標値Toと前述した左・右トルクセンサとの応答
Tとの偏差To−Tを求め、トルクフィードバックゲイ
ン乗算器103へと送る。トルクフィードバックゲイン
乗算器103は、予め設定されたトルクフィードバック
ゲインKtを偏差To−Tに乗じて操作量X1を算出し、
加算器104へ送る。このときの減算器102及びフィ
ードバックゲイン乗算器103がいわゆるフィードバッ
ク制御系を構成する。加算器104は、変換行列乗算器
101からのトルク目標値Toと、フィードバックゲイ
ン乗算器103の操作量X1との和を求め、結果を減算
器106へ送る。
FIG. 10 is a block diagram showing details of servo control in the servo control processor 5Ac. In FIG. 10, first, the force F generated at the tip of the long driven link 2Ad is set as a stress target value. Then, based on the target value F, the conversion matrix multiplier 101 uses the left / right rotation drive shafts 74A,
The torque target value T o for 74B is calculated. That is, in the conversion matrix multiplier 101, the left / right rotation drive shaft 74
A, the torque target value T o is multiplied by the transpose T f (transformation matrix) of the sought Jacobian matrix from the length of 74B angle and each link 2Aa~d stress target value F. Torque target value T o obtained is sent to the subtractor 102 and the adder 104. The flow toward the adder 104 corresponds to so-called feedforward control. The subtractor 102 obtains a deviation T o −T between the target torque value T o and the response T between the left and right torque sensors described above, and sends it to the torque feedback gain multiplier 103. Torque feedback gain multiplier 103 calculates the multiplied with the operation amount X 1 of the preset torque feedback gain K t the deviation T o -T,
Send to adder 104. The subtractor 102 and the feedback gain multiplier 103 at this time constitute a so-called feedback control system. The adder 104 calculates a torque target value T o from the conversion matrix multiplier 101, the sum of the operation amount X 1 of the feedback gain multiplier 103, and sends the result to the subtractor 106.

【0050】一方このとき、前述した左・右角速度セン
サからの応答ωに対して、速度ゲイン105において予
め設定された速度フィードバックゲインKvが乗じられ
ており、その結果が操作量X2として減算器106へ送
られている。そして、減算器106では、加算器104
からのTo+X1と、速度ゲイン105からのX2との差
を操作量信号X3として回転機構2Bの左・右回転指示
部76A,76Bに送信する。回転指示部76A,Bは、
この操作量信号X3に基づき左・右回転駆動軸74A,7
4Bを回転制御し、これによって、保持機構2Fには、
被訓練者Uに作用する力が与えられる。
On the other hand, at this time, the response ω from the left and right angular velocity sensors described above is multiplied by the velocity feedback gain K v preset in the velocity gain 105, and the result is subtracted as the manipulated variable X 2. To the container 106. Then, in the subtractor 106, the adder 104
From T o + X 1 to X 2 from the velocity gain 105 is transmitted to the left / right rotation instruction units 76A and 76B of the rotation mechanism 2B as an operation amount signal X 3 . The rotation instruction units 76A and B are
Based on this manipulated variable signal X 3 , left / right rotation drive shafts 74A, 7
4B is rotationally controlled, whereby the holding mechanism 2F is
A force acting on the trainee U is given.

【0051】以上のようなアーム制御部5Aにおける介
助アーム装置2の動作の制御により回転軸74Cが回転
し、この回転軸74Cの回転角度にしたがって縦駆動リ
ンク2Aaが上下動し、そしてこの動きに連動して短従
動リンク2Acが上下動する。同様に介助アーム装置2
の動作の制御により回転軸74Dが回転し、回転軸74
Dの回転角度にしたがって横駆動リンク2Abが横移動
する。この結果、長従動リンク2Adは、横駆動リンク
2Ab及び短従動リンク2Acの動きに追従して動く。
このような動作挙動の例を図11(a)〜(d)に示
す。図11(a)は初期姿勢を表している。この状態か
ら、右側回転軸74Cに固定された横駆動リンク2Aa
が回転せず、左側回転軸74Dに固定された縦駆動リン
ク2Abのみが回転すると、図11(b)に示すように
主として長従動リンク2Adが横方向へスライドする動
きのみを示す。なお図では長従動リンク2Adに取り付
けられた保持機構2Fの支持部81が被訓練者U側(図
中左側)へ突き出る動きを示しているが、逆方向へもス
ライド可能であることはいうまでもない。一方、図11
(a)の初期姿勢状態から、左側回転軸74Dに固定さ
れた縦駆動リンク2Abが回転せず、右側回転軸74C
に固定された横駆動リンク2Aaのみが回転すると、図
11(c)に示すように支持部81が主として上下方向
へ動く。そしてさらに、図11(d)に示すように、縦
駆動リンク2Ab及び横駆動リンク2Acを同時に動か
すと、矢状面内のかなり広い範囲で支持部81を動かす
ことができる。よって、保持機構2Fを広範囲に動かす
ことができる。
By controlling the operation of the assisting arm device 2 in the arm control section 5A as described above, the rotary shaft 74C rotates, the vertical drive link 2Aa moves up and down in accordance with the rotation angle of the rotary shaft 74C, and this movement is performed. The short driven link 2Ac moves up and down in conjunction with each other. Similarly, the assistance arm device 2
The rotating shaft 74D is rotated by the control of the operation of
The lateral drive link 2Ab laterally moves according to the rotation angle of D. As a result, the long driven link 2Ad moves following the movements of the lateral drive link 2Ab and the short driven link 2Ac.
Examples of such operation behavior are shown in FIGS. 11 (a) to 11 (d). FIG. 11A shows the initial posture. From this state, the lateral drive link 2Aa fixed to the right rotation shaft 74C
Does not rotate, and only the vertical drive link 2Ab fixed to the left rotary shaft 74D rotates, only the long driven link 2Ad mainly slides horizontally as shown in FIG. 11B. In the figure, the support portion 81 of the holding mechanism 2F attached to the long driven link 2Ad projects out toward the trainee U (left side in the figure), but it goes without saying that it can slide in the opposite direction. Nor. On the other hand, FIG.
From the initial posture state of (a), the vertical drive link 2Ab fixed to the left rotary shaft 74D does not rotate, and the right rotary shaft 74C
When only the lateral drive link 2Aa fixed to is rotated, the support portion 81 mainly moves in the vertical direction as shown in FIG. 11 (c). Further, as shown in FIG. 11D, when the vertical drive link 2Ab and the horizontal drive link 2Ac are moved at the same time, the support portion 81 can be moved within a considerably wide range within the sagittal plane. Therefore, the holding mechanism 2F can be moved over a wide range.

【0052】図8に戻り、一方、比較処理器5Abにお
いて、x及びyが、(3)式(4)式の3つの条件のう
ちいずれか1つでも満たしていないことが判明した場合
は、比較処理器5Abは、サーボ制御処理器5Acへ異
常状態を通知すると共に、回転機構2Bの左・右回転指
示部76A,76Bへ停止指令を出力する。この結果サ
ーボ制御処理器5Acは比較処理器5Abから正常状態
の通知が来るまで待機し、また左・右回転指示部76
A,76Bは、それぞれ左・右回転駆動軸74A,Bの駆
動を停止する。なおこの時、比較処理器5Abが左・右
回転駆動軸74A,Bへの電力供給を遮断する構成にし
ても良い。この場合、比較処理器5Abは、駆動手段の
電力供給を遮断する遮断手段をも構成する。
Returning to FIG. 8, on the other hand, in the comparison processor 5Ab, when it is found that x and y do not satisfy any one of the three conditions of the expressions (3) and (4), The comparison processor 5Ab notifies the servo control processor 5Ac of the abnormal state and outputs a stop command to the left / right rotation instruction units 76A and 76B of the rotation mechanism 2B. As a result, the servo control processor 5Ac waits until the comparison processor 5Ab notifies the normal state, and also the left / right rotation instruction unit 76.
A and 76B stop driving the left and right rotation drive shafts 74A and 74B, respectively. At this time, the comparison processor 5Ab may be configured to cut off the power supply to the left / right rotation drive shafts 74A, B. In this case, the comparison processor 5Ab also constitutes a cutoff unit that cuts off the power supply to the drive unit.

【0053】上記一連の制御処理は、歩行訓練装置の駆
動開始から終了まで一定時間間隔で繰返し行う。
The series of control processes described above are repeatedly performed at fixed time intervals from the start to the end of driving the walking training device.

【0054】なお、上記したアーム制御部5Aにおい
て、回転機構2Bに設けられた図示しない角度センサと
先端位置算出器5Aaとが、アームの先端の位置を検出
する検出手段を構成し、キーボード52がアームが動き
得る制御領域を設定する領域設定手段を構成し、比較処
理器5Abがアームが制限領域内にあるかどうかを判定
する判定手段を構成し、左・右回転指示部76A,76
Bが駆動手段の動作を停止する駆動停止手段を構成す
る。
In the arm control section 5A described above, an angle sensor (not shown) provided in the rotation mechanism 2B and the tip position calculator 5Aa constitute detection means for detecting the position of the tip of the arm, and the keyboard 52 is An area setting means for setting a control area in which the arm can move is configured, a comparison means 5Ab constitutes a determination means for determining whether or not the arm is within the restricted area, and left / right rotation instructing portions 76A, 76
B constitutes drive stopping means for stopping the operation of the driving means.

【0055】以上のように構成した本実施例において
は、まず、訓練の介助を行う介助者が、訓練メニューや
介助方法等を選択するときに同時にアーム制御部5Aの
キーボード52を介して介助アーム装置2の長従動リン
ク2Adの先端84が動き得る可動範囲を、例えばx≧
α+300かつ−β+300≦y≦−β+1100と設
定する。このような範囲設定が終了した後、(a)車椅子
中の被訓練者Uに介助アーム装置2の長従動リンク2A
d先端を近づけて被訓練者Uを保持機構2Fと一体化さ
せる。その後、(b)長従動リンク2Adを上方へ動かし
被訓練者Uを車椅子から引き上げて訓練位置まで誘導
し、(c)歩行面4Aを駆動させるとともに長従動リンク
2Adに所定の反力を与え歩行訓練を開始する。なおこ
れら(a)(b)(c)の手順における長従動リンク2Adの移
動は、被訓練者U又は介助者が手で軽く動かすとこれに
回転機構2Bによる長従動リンク2Ad等の動きが追従
する構成でもよいし、介助者が制御装置5のキーボード
52等によって長従動リンク2Ad等の動きを操作して
もよい。そして訓練中の介助アーム装置2は、鉛直上方
への一定の力と歩行方向への力とを被訓練者Uに対して
作用させ、これによって被訓練者Uは適正な抵抗を受け
つつ歩行訓練を行う。この訓練前〜訓練中における一連
の介助アーム装置2の全動作中を通じて、角度センサか
らの入力信号に基づき、アーム制御部5Aの先端位置算
出器5Aaにおいて長従動リンク2Adの先端84の位
置が検出されており、この先端位置算出器5Aaによる
算出結果と、可動範囲であるx≧α+300かつ−β+
300≦y≦−β+1100とが比較処理器5Abで比
較され、この範囲内にあればサーボ制御処理器5Acで
通常の制御を行い、範囲内になければ左・右回転指示部
76A,76Bを介して、右回転駆動軸74A,Bの駆動
を停止する。すなわち、上記した可動範囲内でのみ動作
可能とする制限制御が行われる。これにより、たとえ介
助者が誤操作したり、あるいは故障により介助アームが
誤動作し、被訓練者Uを保持する保持機構2Fがカバー
3や歩行面4Aに接近し過ぎて、被訓練者Uや介助者が
保持機構2F・長従動リンク2Adとカバー3・歩行面
4Aとの間の狭い空間で無理な体勢・不自然な姿勢とな
ったり、保持機構2Fが上方へ移動し過ぎて、被訓練者
Uの身体が浮いて不自然な体勢となったりすることが防
止され、被訓練者U・介助者の肉体的な負担を軽減する
ことができる。
In the present embodiment configured as described above, first, the assisting arm who assists the training selects the training menu and the assisting method at the same time via the keyboard 52 of the arm control section 5A. The movable range in which the tip 84 of the long driven link 2Ad of the device 2 can move is defined as x ≧, for example.
Set α + 300 and −β + 300 ≦ y ≦ −β + 1100. After such range setting is completed, (a) the trainee U in the wheelchair, the long driven link 2A of the assistance arm device 2
d) The trainee U is integrated with the holding mechanism 2F by bringing the tip end closer. After that, (b) the long driven link 2Ad is moved upward to lift the trainee U from the wheelchair to the training position, and (c) the walking surface 4A is driven and a predetermined reaction force is applied to the long driven link 2Ad to walk. Start training. The movement of the long driven link 2Ad in the steps (a), (b), and (c) follows that when the trainee U or the caregiver slightly moves it by hand, the movement of the long driven link 2Ad or the like by the rotating mechanism 2B follows. Alternatively, the assistant may operate the long driven link 2Ad or the like by the keyboard 52 or the like of the control device 5. Then, the assisting arm device 2 during the training causes the trainee U to exert a constant force in the vertically upward direction and a force in the walking direction, whereby the trainee U receives the proper resistance and performs the walking training. I do. The position of the tip 84 of the long driven link 2Ad is detected by the tip position calculator 5Aa of the arm control section 5A based on the input signal from the angle sensor during the whole operation of the assistance arm device 2 from before the training to during the training. The calculation result by the tip position calculator 5Aa and the movable range x ≧ α + 300 and −β +
300 ≦ y ≦ −β + 1100 is compared by the comparison processor 5Ab, and if within this range, normal control is performed by the servo control processor 5Ac, and if not within this range, the left / right rotation instructing units 76A, 76B are used. Then, the driving of the right rotation drive shafts 74A and 74B is stopped. That is, the restriction control is performed so that the operation is possible only within the movable range described above. As a result, the assisting arm malfunctions due to an erroneous operation of the caregiver or a failure, and the holding mechanism 2F that holds the trainee U approaches the cover 3 and the walking surface 4A too much, and the trainee U and the caregiver U Is in an unnatural posture / unnatural posture in a narrow space between the holding mechanism 2F / long follower link 2Ad and the cover 3 / walking surface 4A, or the holding mechanism 2F moves excessively upward, and the trainee U It is possible to prevent the body of the person from floating and become unnatural and to reduce the physical burden on the trainee U and the caregiver.

【0056】なお、上記第1の実施例においては、比較
処理器5Abにおいて、x及びyが、(3)式(4)式
の3つの条件のうちいずれか1つでも満たしていないこ
とが判明した場合は、回転機構2Bの左・右回転指示部
76A,76Bへ停止指令を出力したが、これに限られ
ず、例えば下記の2つの変形例が考えられる。 (i)復帰指令を出す構成 例えば、比較処理器5Abからの指令を受け復帰制御を
行う復帰制御処理器を別途設けるものである。すなわ
ち、比較処理器5Abにおいて、x及びyが、(3)式
(4)式の3つの条件のうちいずれか1つでも満たして
いないことが判明した場合は、比較処理器5Abは、長
従動リンク2Adの先端84の位置指令値xref,yref
として、 x<xminの場合、 xref=xmin+a,yref=y
(例えばa=5mm) y<yminの場合、 xref=x,yref=ymin+b
(例えばb=5mm) y>ymaxの場合、 xref=x,yref=ymax−c
(例えばc=5mm) を復帰制御処理器に出力する。復帰制御処理器では、上
記の位置指令値xref,yrefに基づき、下記の2つの
式、すなわち、 θ2ref=tan-1{(√(r2−d2))/d}+tan-1(yref/xref}…( I) 但し、r=√(xref 2+yref 2) d=(xref 2+yref 2−l1 2+l2 2)/2l2 θ1ref=tan-1((yref−l2sinθ2ref)/(xref−l2cosθ2ref)) …(II) によって回転機構2Bの左・右回転駆動74A,Bの回
転角度θ1ref2refを算出し、左・右回転指示部76
A,76Bにこの角度θ1ref2refに対応するモータ駆
動指令値を出力する。これに応じて左・右回転指示部7
6A,76Bが左・右回転駆動軸74A,74Bを駆動さ
せるので、長従動リンク2Adの先端84が可動範囲内
に復帰する。なお、このとき復帰制御処理器は、復帰駆
動信号を駆動信号に出力する復帰駆動手段を構成する。
また、復帰制御処理器を新たに設けず、サーボ制御処理
器5Acにこの機能を持たせてもよい。
In the first embodiment, it is found that x and y in the comparison processor 5Ab do not satisfy any one of the three conditions of the expressions (3) and (4). In this case, the stop command is output to the left / right rotation instruction units 76A and 76B of the rotation mechanism 2B, but the present invention is not limited to this, and the following two modified examples can be considered. (I) Configuration for issuing a return command For example, a return control processor that receives a command from the comparison processor 5Ab and performs a return control is separately provided. That is, in the comparison processor 5Ab, when it is found that x and y do not satisfy any one of the three conditions of the expressions (3) and (4), the comparison processor 5Ab is driven by the long driven device. Position command values x ref , y ref of the tip 84 of the link 2Ad
When x <x min , x ref = x min + a, y ref = y
(For example, a = 5 mm) When y <y min , x ref = x, y ref = y min + b
(For example, b = 5 mm) When y> y max , x ref = x, y ref = y max −c
(For example, c = 5 mm) is output to the return control processor. In the return control processor, based on the above-mentioned position command values x ref and y ref , the following two expressions, that is, θ 2ref = tan −1 {(√ (r 2 −d 2 )) / d} + tan −1. (Y ref / x ref } ... (I) However, r = √ (x ref 2 + y ref 2 ) d = (x ref 2 + y ref 2 −l 1 2 + l 2 2 ) / 2l 2 θ 1ref = tan −1 ((Y ref −l 2 sin θ 2ref ) / (x ref −l 2 cos θ 2ref )) (II) calculates the rotation angles θ 1ref and θ 2ref of the left and right rotation drives 74A and B of the rotation mechanism 2B, Left / right rotation instruction unit 76
The motor drive command values corresponding to the angles θ 1ref and θ 2ref are output to A and 76B. In response to this, the left / right rotation instruction unit 7
6A and 76B drive the left and right rotation drive shafts 74A and 74B, so that the tip 84 of the long driven link 2Ad returns to the movable range. At this time, the recovery control processor constitutes recovery drive means for outputting a recovery drive signal to the drive signal.
Further, the servo control processor 5Ac may be provided with this function without newly providing the return control processor.

【0057】(ii)停止指令を出す構成 例えば、比較処理器5Abからの指令を受け停止制御を
行う停止制御処理器を別途設けるものである。すなわ
ち、比較処理器5Abにおいて、x及びyが、(3)式
(4)式の3つの条件のうちいずれか1つでも満たして
いないことが判明した場合は、比較処理器5Abは、左
・右回転駆動軸74A,Bの回転角度位置指令値
θ1ref,θ2refとして、左・右角度センサによって検出
された回転角度θ12を停止制御処理器に出力する。
(Ii) Configuration for issuing a stop command For example, a stop control processor for receiving a command from the comparison processor 5Ab and performing stop control is separately provided. That is, in the comparison processor 5Ab, when it is found that x and y do not satisfy any one of the three conditions of the expressions (3) and (4), the comparison processor 5Ab outputs The rotation angles θ 1 and θ 2 detected by the left and right angle sensors are output to the stop control processor as the rotation angle position command values θ 1ref and θ 2ref of the right rotation drive shafts 74A and B.

【0058】停止制御処理器では、上記の位置指令値θ
1ref,θ2refに基づき、左・右回転指示部76A,76
Bにこの角度θ1ref2refに対応するモータ駆動指令
値を出力する。これに応じて左・右回転指示部76A,
76Bは左・右回転駆動軸74A,74Bの駆動を現在
位置に停止させる。
In the stop control processor, the above position command value θ
Based on 1ref and θ 2ref , left / right rotation instruction units 76A, 76
The motor drive command values corresponding to the angles θ 1ref and θ 2ref are output to B. In response to this, the left / right rotation instruction section 76A,
76B stops the driving of the left / right rotation drive shafts 74A, 74B at the current position.

【0059】なお、このとき、停止制御処理器は、アー
ムを停止させるための停止位置信号を出力する停止位置
指令手段を構成する。また、停止制御処理器を新たに設
けず、サーボ制御処理器5Acにこの機能を持たせても
よい。
At this time, the stop control processor constitutes stop position command means for outputting a stop position signal for stopping the arm. Further, the servo control processor 5Ac may be provided with this function without newly providing the stop control processor.

【0060】本発明の第2の実施例を図12により説明
する。本実施例も、本発明を歩行訓練装置に適用した場
合の実施例である。本実施例の対象となる歩行訓練装置
が第1の実施例の歩行訓練装置1と異なる点は、制御装
置5のアーム制御部5Aに、長従動リンク2Adの先端
84が可動範囲外にあると判定された場合にそのことを
被訓練者U・介助者に警告する介助アーム状態警告器1
5を設けたことである。介助アーム状態警告器15は、
ランプまたはブザーまたは、ディスプレイの表示など、
被訓練者U・介助者に可動範囲を超えたことを知らせる
ことができる機器によって構成されており、この介助ア
ーム状態警告器15の動作中には、介助者等が長従動リ
ンク2Adの先端84を可動範囲内に戻す方向へ操作を
行うまで、介助アーム装置2は待機状態となるように構
成される。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is also an embodiment when the present invention is applied to a walking training device. The gait training device of the present embodiment is different from the gait training device 1 of the first embodiment in that the arm control unit 5A of the control device 5 has the tip 84 of the long driven link 2Ad outside the movable range. When judged, the assisting arm state warning device 1 which warns the trainee U / assistant of the judgment 1
5 is provided. The assistance arm state warning device 15 is
Lamp or buzzer or display, etc.
The trainee U / assistant is configured by a device capable of notifying that the movable range has been exceeded. While the assisting arm state warning device 15 is operating, the assisting person or the like uses the tip 84 of the long follower link 2Ad. The assistance arm device 2 is configured to be in a standby state until an operation is performed in a direction to return the to within the movable range.

【0061】その他の構成は、上記第1の実施例とほぼ
同様である。
The other structure is almost the same as that of the first embodiment.

【0062】本実施例によっても、第1の実施例と同様
の効果を得る。
Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0063】本発明の第3の実施例を図13〜図17に
より説明する。本実施例は、本発明を、比較的軽微な歩
行障害を生じた者の自力歩行を補助する歩行補助装置に
適用した場合の実施例である。本実施例の対象となる歩
行補助装置320の全体構成を示す概念図を図13に示
す。図13において、歩行補助装置320は、移動機構
327と、この移動機構327に設けられた支柱354
と、この支柱354の上端に設けられた保持アーム装置
306とを有する。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a walking assist device that assists a person with a relatively slight walking disorder in assisting himself / herself in walking. FIG. 13 is a conceptual diagram showing the overall configuration of the walking assistance device 320 that is the target of this embodiment. In FIG. 13, the walking assist device 320 includes a moving mechanism 327 and a support 354 provided on the moving mechanism 327.
And a holding arm device 306 provided on the upper end of the column 354.

【0064】移動機構327は、その後方に左右に設け
た駆動輪328と、駆動輪328の近傍に設けられそれ
らを駆動する駆動モータ362と、前方に設けられた従
動輪329と、これらの動作を制御する移動機構制御装
置365と、後述する距離センサ336Aとを有してい
る。また、この移動機構制御装置365の近傍には、後
述する距離センサ366aを備え、保持アーム装置30
6を制御する保持アーム制御装置366と、距離センサ
366A及び後述する角度センサ・角速度センサを制御
するセンサ制御装置367と、電源装置368等が設け
られており、これらはいずれも移動機構327、支柱3
54等ともにカバー369によって被われている。移動
機構327の駆動輪328及び従動輪329は、車輪と
して図示してあるが、脚・キャタピラ・その他の方式で
もよい。駆動輪328は、駆動モータ362から図示し
ない変速機構・ベルト等によって動力が伝達されてお
り、左・右2つの駆動輪328の駆動速度の差や駆動方
向の違いによって操舵方向を決定する方式で信地旋回な
ど小さな回転半径を実現する構成としている。また従動
輪329はキャスタータイプのものが1つ設けられてお
り車輪の向きは駆動輪328によって操舵方向に自由に
向く構成である。また移動機構制御装置365による移
動機構327の制御は、保持アーム321の根元に配置
された作用力検出器374により検出された前方向の力
が利用される。すなわち、並進用駆動モータ324及び
回転用駆動モータ325,364により可動アーム32
2の姿勢が変化すると、これによって保持アーム321
の位置が(図13の紙面内で)2次元的に変化する。保
持アーム321の位置変化は被補助者Vとの相対位置変
化となり、それにより被補助者Vから保持アーム321
への作用力が変化し、作用力検出器374により検出さ
れる。検出された移動方向への作用力は移動機構制御装
置365に入力され、移動機構制御装置365は被補助
者Vが進みたいとしている方向と作用力とを演算し、そ
の作用力があらかじめ図示しない記憶装置に記憶されて
いる目標値と常に等しくなるように駆動輪328の駆動
力を制御する。この目標値は、例えば作用力の20%と
設定し記憶しておけば、常に前方向移動力の20%が歩
行補助装置320により補助される一方、残りの移動力
は被補助者V自らの力で発生させて移動を行うことで、
移動補助が実現される。
The moving mechanism 327 has drive wheels 328 provided on the left and right behind the drive mechanism 327, a drive motor 362 provided near the drive wheel 328 for driving them, a driven wheel 329 provided on the front side, and their operations. And a distance sensor 336A described later. Further, a distance sensor 366a, which will be described later, is provided near the moving mechanism control device 365, and the holding arm device 30 is provided.
6, a holding arm control device 366 for controlling 6, a distance sensor 366A, a sensor control device 367 for controlling an angle sensor and an angular velocity sensor described later, a power supply device 368, and the like are provided. Three
Both 54 and the like are covered with a cover 369. Although the drive wheel 328 and the driven wheel 329 of the moving mechanism 327 are shown as wheels, they may be legs, tracks, or any other type. Power is transmitted to the drive wheels 328 from a drive motor 362 by a transmission mechanism, a belt, or the like (not shown), and the steering direction is determined by the difference in the drive speed and the difference in the drive directions of the left and right drive wheels 328. It is configured to realize a small turning radius such as turning to a turning point. Further, one driven wheel 329 is provided as a caster type, and the direction of the wheel is configured to be freely oriented in the steering direction by the drive wheel 328. Further, the control of the moving mechanism 327 by the moving mechanism control device 365 uses the forward force detected by the acting force detector 374 arranged at the base of the holding arm 321. That is, the movable arm 32 is moved by the translational drive motor 324 and the rotational drive motors 325 and 364.
When the posture of No. 2 changes, this causes the holding arm 321.
Position changes two-dimensionally (within the plane of FIG. 13). The change in position of the holding arm 321 results in a change in relative position with respect to the person V to be assisted.
The acting force on is changed and is detected by the acting force detector 374. The detected acting force in the moving direction is input to the moving mechanism control device 365, and the moving mechanism control device 365 calculates the direction and the acting force of the person V to be advanced, and the acting force is not shown in advance. The driving force of the drive wheels 328 is controlled so that it is always equal to the target value stored in the storage device. If this target value is set and stored as, for example, 20% of the acting force, 20% of the forward moving force is always assisted by the walking assist device 320, while the remaining moving force of the assisted person V himself. By generating with force and moving,
Mobility assistance is realized.

【0065】保持アーム装置306は、可動アームホル
ダ307と、可動アームホルダ307の内部に内蔵され
た並進用駆動モータ324と、両端にストッパ310及
び使用者である被補助者Vの身体を支える保持アーム3
21を備えた可動アーム322と、保持アーム321の
付け根部分に設けられた作用力検出器324と、保持ア
ーム321の近傍で被補助者Vが腕をかけたときに手が
届く範囲に設けられ、被補助者Vの意思を伝えるととも
に装置の状態を被補助者Vに示す操作盤312と、回転
軸323を中心に可動アーム322を回転するために設
けられ、支柱354の上部と可動アームホルダ307を
斜めに支持する回転用駆動モータ325,364とを有
している。また各駆動モータ324,325,364に
は、保持アーム制御装置の一部を構成し、各駆動モータ
324,325,364による角度及び角速度を検出する
図示しない角度センサ及び角速度センサがそれぞれ設け
られている。
The holding arm device 306 holds the movable arm holder 307, the translational drive motor 324 built in the movable arm holder 307, the stoppers 310 at both ends and the body of the person V to be assisted. Arm 3
21, a movable arm 322 provided with 21, an action force detector 324 provided at the base portion of the holding arm 321, and a range within reach of the person to be assisted V when holding the arm in the vicinity of the holding arm 321. , An operation panel 312 that conveys the intent of the person to be assisted V and shows the state of the apparatus to the person to be assisted V, and an upper portion of a support column 354 and a movable arm holder that are provided to rotate the movable arm 322 around a rotation shaft 323. It has rotation drive motors 325 and 364 for obliquely supporting 307. Further, each drive motor 324, 325, 364 is provided with an angle sensor and an angular velocity sensor (not shown) that form a part of the holding arm control device and detect the angle and angular velocity by each drive motor 324, 325, 364. There is.

【0066】保持アーム装置306の動作は、保持アー
ム制御装置366によって制御される。本実施例の要部
であるこの保持アーム制御装置366による制御内容を
表すブロック図を図14に示す。図14に示す保持アー
ム制御装置366内において、まず、前述した角度セン
サによって検出された各駆動モータ324,325,36
4の回転軸の回転角度が、先端位置算出器366aに入
力される。先端位置算出器366aは、入力された回転
角度から、保持アーム321が取り付けられる可動アー
ム322の先端位置を算出する。この算出方法を図15
により説明する。図15は、保持アーム装置306の可
動アーム322と、回転軸323の位置を原点とする基
準座標系との関係を簡略化して示したものである。図1
5において、可動アーム322の回転軸323から先端
側の長さをd、水平方向となす角をθ3とすると、可動
アーム322の先端位置314のx座標及びy座標は、
以下のように表されることになる。
The operation of the holding arm device 306 is controlled by the holding arm control device 366. FIG. 14 is a block diagram showing the control contents of this holding arm control device 366, which is the main part of this embodiment. In the holding arm control device 366 shown in FIG. 14, first, the drive motors 324, 325, 36 detected by the angle sensor described above are first.
The rotation angle of the rotation axis of No. 4 is input to the tip position calculator 366a. The tip position calculator 366a calculates the tip position of the movable arm 322 to which the holding arm 321 is attached, from the input rotation angle. This calculation method is shown in FIG.
This will be described below. FIG. 15 shows a simplified relationship between the movable arm 322 of the holding arm device 306 and a reference coordinate system whose origin is the position of the rotating shaft 323. FIG.
5, when the length of the movable arm 322 from the rotation shaft 323 to the tip side is d and the angle formed with the horizontal direction is θ 3 , the x coordinate and the y coordinate of the tip position 314 of the movable arm 322 are
It will be expressed as follows.

【0067】x = d×cosθ3 …(11) y = d×sinθ3 …(12) すなわち、先端位置算出器366aは、角度センサから
の各駆動モータ324,325,364の3つの回転角度
から角度θ3及び並進距離dを算出し、このθ3及びdを
用いて上記(11)(12)式からx,y座標を算出し
て、比較処理器366bへ送る。
X = d × cos θ 3 (11) y = d × sin θ 3 (12) That is, the tip position calculator 366a calculates three rotation angles of the drive motors 324, 325, 364 from the angle sensors. The angle θ 3 and the translational distance d are calculated, the x and y coordinates are calculated from the equations (11) and (12) using the θ 3 and d, and the calculated coordinates are sent to the comparison processor 366b.

【0068】図14に戻り、このとき、比較処理器36
6bには、保持アーム制御装置366に備えられた入力
手段(例えば操作盤312に設けられていてもよい)を
介し、被補助者によって可動アーム322の可動範囲の
設定値が入力されている。この設定入力方法を図16に
より説明する。図16は、図15で示した基準座標上に
おける歩行補助装置320と可動範囲の設定値との関係
を示した概念図である。図16において、被補助者は、
保持アーム装置306の可動範囲の設定値として、 可動アーム322の先端314と障害物(例えば歩行
補助装置320が設置される壁面341)との間の距離
の最大値T1(被訓練者及び介助者の身体が占める空間
の厚みより大きい値、例えばT1=300mm) 可動アーム322の先端314と歩行補助装置320
が設置される床面340との間の距離の最小値T2(被
補助者の身体が占める空間の厚みより大きい値、例えば
2=300mm) 可動アーム322の先端314の床面340からの高
さの最大値T3(被補助者Vの身長に応じて決定する
値、例えばT3=1100mm) の3つを設定する。なお、これらの操作は、装置を使用
する毎に行っても良いし、一度設定した値を記憶してお
き、操作者が変更しないかぎりその値を使用しても良
い。
Returning to FIG. 14, at this time, the comparison processor 36
A set value of the movable range of the movable arm 322 is input to 6b by an assistee via an input unit (for example, may be provided on the operation panel 312) included in the holding arm control device 366. This setting input method will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a conceptual diagram showing the relationship between the walking auxiliary equipment 320 on the reference coordinates shown in FIG. 15 and the set value of the movable range. In FIG. 16, the person being assisted is
As the set value of the movable range of the holding arm device 306, the maximum value T 1 of the distance between the tip 314 of the movable arm 322 and an obstacle (for example, the wall surface 341 on which the walking assist device 320 is installed) (trainee and assistance) A value larger than the thickness of the space occupied by the human body, for example, T 1 = 300 mm) The tip 314 of the movable arm 322 and the walking assist device 320
The minimum value of the distance from the floor surface 340 to the floor surface 340 on which is installed T 2 (a value greater than the thickness of the space occupied by the body of the person being assisted, for example T 2 = 300 mm) from the floor surface 340 of the tip 314 of the movable arm 322. Three maximum values of height T 3 (value determined according to the height of the person to be assisted V, for example, T 3 = 1100 mm) are set. It should be noted that these operations may be performed each time the apparatus is used, or the set value may be stored and used unless the operator changes it.

【0069】ここにおいて、上記〜の設定条件は、
前述した基準座標系で表すと、以下のようになる。
は、基準座標原点から距離センサ336Aまでのx軸方
向の距離をγ、距離センサ336Aが検出した障害物ま
での距離をxsensorとして、 xmax = γ+xsensor−T1 = γ+xsensor−3
00 なお、xsensorの値は時々刻々変化するものであり、図
14に示すように、距離センサ336Aがリアルタイム
で計測して比較処理器366bに入力する。
Here, the above-mentioned setting conditions 1 to 4 are as follows:
When expressed in the reference coordinate system described above, it is as follows.
Is the distance in the x-axis direction from the reference coordinate origin to the distance sensor 336A, and the distance to the obstacle detected by the distance sensor 336A is x sensor , x max = γ + x sensor −T 1 = γ + x sensor −3
The value of x sensor changes from moment to moment, and as shown in FIG. 14, the distance sensor 336A measures in real time and inputs it to the comparison processor 366b.

【0070】は、基準座標原点から床面340までの
y軸方向の距離をβとして、 ymin = −β+T2 = −β+300 は、基準座標原点から床面4Aまでのy軸方向の距離
をβとして、 ymax = −β+T3 = −β+1100 なおこのymaxは被補助者Vによって変化する値なの
で、歩行補助を行う毎に入力するか、情報バンクを設
け、被補助者個人情報として書き込み・読み出し可能に
管理保管しても良い。これにより、被補助者の体型に応
じた保持アーム装置306の駆動制御を容易に行うこと
ができる。
Is a distance from the reference coordinate origin to the floor surface 340 in the y-axis direction, and y min = -β + T 2 = -β + 300 is a distance from the reference coordinate origin to the floor surface 4A in the y-axis direction. Y max = −β + T 3 = −β + 1100 Since this y max is a value that changes depending on the person being assisted V, it is input each time walking assistance is performed, or an information bank is provided to write / read as personal information of the person being assisted. It may be managed and stored as much as possible. This makes it possible to easily control the drive of the holding arm device 306 according to the body type of the person being assisted.

【0071】上記〜の設定により、可動アーム32
2の先端314の可動範囲は、 x ≧ γ+xsensor−300 …(13) かつ、 −β+300 ≦ y ≦ −β+1100 …(14) となり、図16中斜線で示した領域が設定した可動範囲
となる。
The movable arm 32 is set according to the above settings.
The movable range of the distal end 314 of No. 2 is x ≧ γ + x sensor −300 (13) and −β + 300 ≦ y ≦ −β + 1100 (14), and the shaded area in FIG. 16 is the set movable range.

【0072】図14に戻り、比較処理器366bは、
(11)式により算出されたxが(13)式の条件を満
たしているかどうか、及び(12)式により算出された
yが(14)式の条件を満たしているかどうか比較を行
う。
Returning to FIG. 14, the comparison processor 366b is
A comparison is made as to whether x calculated by the equation (11) satisfies the condition of the equation (13) and whether y calculated by the equation (12) satisfies the condition of the equation (14).

【0073】x及びyが(13)式(14)式の条件を
すべて満たしている場合は、比較処理器366bはサー
ボ制御処理器366cへ正常状態を通知する。サーボ制
御処理器366cでは、正常時のサーボ処理を行い、駆
動モータ324,325,364に対応するモータ駆動指
令値を出力する。
When x and y satisfy all the conditions of the expressions (13) and (14), the comparison processor 366b notifies the servo control processor 366c of the normal state. The servo control processor 366c performs a servo process under normal conditions and outputs a motor drive command value corresponding to the drive motors 324, 325, 364.

【0074】サーボ制御処理器366cにおけるサーボ
制御の詳細を表すブロック図を図17に示す。サーボ制
御処理器366cにおける駆動モータ324,325,3
64の制御は、保持アーム321の付け根に設けた作用
力検出器374で検出された下方向の力を利用して行わ
れ、3つの駆動モータ324,325,364に関し互い
にほぼ同様に以下のようにして行われる。すなわち、図
17において、保持アーム321への作用力は、作用力
検出器374で検出され、変換器345に入力される。
変換器345では、入力された作用力を、駆動モータ3
24,325,364への指令値と同じ物理量(例えば駆
動トルク)をもつ制御量346に変換する。変換された
制御量346は、減算器355へと送られる。一方この
とき、被保持者Vを支持する支持力の目標値があらかじ
め図示しない記憶装置に記憶されており、この目標値が
同様に変換器342に入力され、駆動モータ324,3
25,364への指令値343となる。そしてこの指令
値343は、減算器355及び加算器357へ送られ
る。なお加算器357へと向かう流れがいわゆるフィー
ドフォワード制御である。減算器355においては、変
換器342から入力された指令値343と変換器345
から入力された制御量346との偏差347が求めら
れ、この偏差347が制御ゲイン348へと送られる。
制御ゲイン乗算器348においては、入力された偏差3
47にフィードバックゲインKtを乗じて操作量が求め
られ、この操作量が加算器357に送られる。なお減算
器355及び制御ゲイン乗算器348がいわゆるフィー
ドバック制御系を構成する。
FIG. 17 is a block diagram showing details of servo control in the servo control processor 366c. Drive motors 324, 325, 3 in the servo control processor 366c
The control of 64 is performed by utilizing the downward force detected by the acting force detector 374 provided at the base of the holding arm 321, and the three drive motors 324, 325, 364 are substantially similar to each other as follows. Is done. That is, in FIG. 17, the acting force on the holding arm 321 is detected by the acting force detector 374 and input to the converter 345.
The converter 345 converts the input acting force into the drive motor 3
The control value 346 having the same physical quantity (for example, driving torque) as the command value to 24, 325, 364 is converted. The converted control amount 346 is sent to the subtractor 355. On the other hand, at this time, the target value of the supporting force for supporting the person to be held V is stored in advance in the storage device (not shown), and this target value is similarly input to the converter 342, and the drive motors 324, 3
It becomes the command value 343 to 25,364. Then, this command value 343 is sent to the subtractor 355 and the adder 357. The flow toward the adder 357 is so-called feedforward control. In the subtractor 355, the command value 343 input from the converter 342 and the converter 345 are input.
The deviation 347 from the control amount 346 input from is obtained, and this deviation 347 is sent to the control gain 348.
In the control gain multiplier 348, the input deviation 3
The manipulated variable is obtained by multiplying 47 by the feedback gain K t , and this manipulated variable is sent to the adder 357. The subtractor 355 and the control gain multiplier 348 form a so-called feedback control system.

【0075】加算器357においては、変換器342か
らの指令値343と制御ゲイン乗算器348からの操作
量とが加算されて駆動モータ目標値349となり、減算
器356へ送られる。
In the adder 357, the command value 343 from the converter 342 and the operation amount from the control gain multiplier 348 are added to obtain a drive motor target value 349, which is sent to the subtractor 356.

【0076】また一方、角速度検出手段で検出された各
駆動モータ324,325,364で検出された角速度3
50は、速度ゲイン乗算器351に入力され、あらかじ
め設定されている速度フィードバックゲインKvが乗じ
られる。そしてこのKvを乗じた結果が操作量として減
算器356へ送られる。
On the other hand, the angular velocity 3 detected by each drive motor 324, 325, 364 detected by the angular velocity detecting means.
50 is input to the velocity gain multiplier 351, and is multiplied by the velocity feedback gain K v set in advance. Then, the result obtained by multiplying this K v is sent to the subtractor 356 as the manipulated variable.

【0077】減算器356においては、加算器357か
らの駆動モータ目標値349と速度ゲイン乗算器351
からの操作量との偏差を求め、これを駆動モータ制御量
偏差352として各駆動モータ324,325,364へ
送られる。
In the subtractor 356, the drive motor target value 349 from the adder 357 and the speed gain multiplier 351 are used.
The deviation from the manipulated variable from is calculated, and this is sent to each drive motor 324, 325, 364 as a drive motor control amount deviation 352.

【0078】上記一連の制御により、保持アーム装置3
06からの作用力が常に一定に被補助者Vに作用し、常
に一定の支持力で被補助者Vを保持する制御が実現でき
る。また、記憶装置内の目標値を適宜変更することで、
被補助者Vの障害の度合いに応じた適切な補助を実現す
ることができる。
By the above series of control, the holding arm device 3
It is possible to realize the control in which the acting force from 06 always acts on the assisting person V constantly and the assisting person V is always held with a constant supporting force. Also, by appropriately changing the target value in the storage device,
Appropriate assistance depending on the degree of the obstacle of the person being assisted V can be realized.

【0079】図14に戻り、一方、比較処理器366b
において、x及びyが、(13)式(14)式の3つの
条件のうちいずれか1つでも満たしていないことが判明
した場合は、第1の実施例同様、比較処理器366b
は、サーボ制御処理器366cへ異常状態を通知すると
共に、駆動モータ324,325,364へ停止指令を出
力する。この結果サーボ制御処理器366cは比較処理
器366bから正常状態の通知が来るまで待機し、また
駆動モータ324,325,364は駆動を停止する。な
おこの時、比較処理器366bが駆動モータ324,3
25,364への電力供給を遮断する構成にしても良
い。
Returning to FIG. 14, meanwhile, the comparison processor 366b.
When it is found that x and y do not satisfy any one of the three conditions of the equations (13) and (14), the comparison processor 366b as in the first embodiment.
Notifies the servo control processor 366c of the abnormal state and outputs a stop command to the drive motors 324, 325, 364. As a result, the servo control processor 366c waits until the comparison processor 366b notifies the normal state, and the drive motors 324, 325, 364 stop driving. At this time, the comparison processor 366b causes the drive motors 324,3
The power supply to 25,364 may be cut off.

【0080】上記一連の制御処理は、歩行訓練装置の駆
動開始から終了まで一定時間間隔で繰返し行う。
The above series of control processes are repeatedly performed at a constant time interval from the start to the end of driving the walking training device.

【0081】なお、上記した保持アーム制御装置366
において、駆動モータ324,325,364に設けられ
た図示しない角度センサと、先端位置算出器366aと
が、アームの先端の位置を検出する検出手段を構成し、
1,T2,T3を設定入力する入力手段が、アームが動き
得る制御領域を設定する領域設定手段を構成し、比較処
理器366bが制限領域内でのみアームの動作を可能と
する制限制御手段を構成する。
The holding arm control device 366 described above is used.
In, the angle sensor (not shown) provided in the drive motors 324, 325, 364 and the tip position calculator 366a constitute a detecting means for detecting the position of the tip of the arm,
The input means for setting and inputting T 1 , T 2 , and T 3 constitutes area setting means for setting a control area in which the arm can move, and the comparison processor 366b limits the movement of the arm only within the limit area. It constitutes a control means.

【0082】以上のように構成した本実施例において
は、まず、補助されつつ歩行を行うことする被補助者V
が、動作モード等を選択するときに同時に入力手段を介
して可動アーム322の先端314が動き得る可動範囲
を、例えばx≧γ+xsensor−300かつ−β+300
≦y≦−β+1100と設定する。このような範囲設定
が終了した後、被補助者Vは保持アーム321を把持し
つつ歩行を開始する。なお可動アーム322の姿勢変更
動作は、被補助者Vが手で軽く動かすとこれに駆動モー
タ324,325,364による動きが追従する構成でも
よいし、保持アーム制御装置366に備えられた図示し
ない入力手段等によって可動アーム322が操作される
構成でもよい。そして歩行補助中の保持アーム装置30
6は、鉛直上方への一定の力と歩行方向への力を被補助
者Vに対して作用させており、これによって被補助者V
は体重のうちの一部を適正な割合で補助されつつ自身の
脚力で歩行することができる。この補助前〜補助中にお
ける一連の保持アーム装置306の全動作中を通じて、
角度センサからの入力信号に基づき、保持アーム制御装
置366の先端位置算出器366aにおいて可動アーム
322の先端314の位置が検出されており、この先端
位置算出器366aによる算出結果と、可動範囲である
x≦γ+xsensor−300かつ−β+300≦y≦−β
+1100とが比較処理器366bで比較され、この範
囲内にあればサーボ制御処理器366cで通常の制御を
行い、範囲内になければ駆動モータ324,325,36
4の駆動を停止する。すなわち、上記した可動範囲内で
のみ動作可能とする制限制御が行われている。これによ
り、たとえ被補助者が誤操作したり、あるいは故障によ
り可動アーム322が誤動作し、被補助者Vを保持する
保持アーム321が床面340や壁面341に接近し過
ぎて、被補助者Vが保持アーム321と床面340・壁
面341との間の狭い空間で無理な体勢・不自然な姿勢
となったり、保持アーム321が上方へ移動し過ぎて、
被補助者Vの身体が浮いて不自然な体勢となったりする
ことが防止され、被補助者Vの肉体的な負担を軽減する
ことができる。
In the present embodiment constructed as described above, first, the person V to be assisted who walks while being assisted.
However, at the same time when the operation mode or the like is selected, the movable range in which the tip 314 of the movable arm 322 can move via the input means is set to, for example, x ≧ γ + x sensor −300 and −β + 300.
≦ y ≦ −β + 1100 is set. After such range setting is completed, the person to be assisted V starts walking while holding the holding arm 321. In addition, the posture changing operation of the movable arm 322 may be configured such that the movement by the drive motors 324, 325, 364 follows the movement of the person to be assisted V lightly by the hand, and is not shown in the holding arm control device 366. The movable arm 322 may be operated by an input means or the like. And the holding arm device 30 during walking assistance
6 applies a constant force in the vertically upward direction and a force in the walking direction to the assisting person V, whereby the assisting person V
Can walk with his or her own leg strength while being assisted with a portion of his weight at an appropriate rate. Throughout the entire operation of the series of holding arm devices 306 between before and during this assistance,
The position of the tip 314 of the movable arm 322 is detected by the tip position calculator 366a of the holding arm controller 366 based on the input signal from the angle sensor. The calculation result by the tip position calculator 366a and the movable range are shown. x ≦ γ + x sensor −300 and −β + 300 ≦ y ≦ −β
+1100 is compared by the comparison processor 366b, and if it is within this range, the servo control processor 366c performs normal control, and if it is not within this range, the drive motors 324, 325, 36
The drive of 4 is stopped. That is, the restriction control is performed so that the operation is possible only within the movable range described above. As a result, the movable arm 322 malfunctions due to an erroneous operation by the person being assisted or a malfunction, and the holding arm 321 holding the person being assisted V approaches the floor surface 340 or the wall surface 341 too much, so that the person being assisted V In a narrow space between the holding arm 321 and the floor surface 340 or the wall surface 341, an unnatural posture or an unnatural posture occurs, or the holding arm 321 moves too much upward,
It is possible to prevent the body of the person to be assisted V from floating and become unnatural, and it is possible to reduce the physical burden on the person to be assisted V.

【0083】なお、上記第3の実施例においては、比較
処理器366bにおいて、x及びyが、(13)式(1
4)式の3つの条件のうちいずれか1つでも満たしてい
ないことが判明した場合は、駆動モータ324,325,
364へ停止指令を出力したが、これに限られず、第1
の実施例同様、例えば下記の2つの変形例が考えられ
る。 (i)復帰指令を出す構成 例えば、比較処理器366bからの指令を受け復帰制御
を行う復帰制御処理器を別途設けるものである。すなわ
ち、比較処理器366bにおいて、x及びyが、(1
3)式(14)式の3つの条件のうちいずれか1つでも
満たしていないことが判明した場合は、比較処理器36
6bは、可動アーム322の先端314の位置指令値x
ref,yrefとして、 x>xmaxの場合、 xref=xmax−a,yref=y
(例えばa=5mm) y<yminの場合、 xref=x,yref=ymin+b
(例えばb=5mm) y>ymaxの場合、 xref=x,yref=ymax−c
(例えばc=5mm) を復帰制御処理器に出力する。復帰制御処理器では、上
記の位置指令値xref,yrefに基づき、対応する可動ア
ーム322の回転角度の指令値θref及び並進距離の指
令値drefを算出し、各駆動モータ324,325,36
4にこのθref及びdrefに対応するモータ駆動指令値を
出力する。これにより、可動アーム322の先端314
が可動範囲内に復帰する。なお、この場合、比較処理器
366bは制限制御手段のうち、アームが制限領域内に
あるかどうかを判定する判定手段のみを構成し、復帰制
御処理器が復帰駆動信号を出力する復帰駆動手段を構成
することとなる。また、復帰制御処理器を設けず、サー
ボ制御処理器366cにこの機能を持たせてもよい。
In the third embodiment, x and y in the comparison processor 366b are expressed by equation (13) (1)
If it is found that any one of the three conditions of equation 4) is not satisfied, the drive motors 324, 325,
Although the stop command was output to 364, it is not limited to this, and
Similar to the above embodiment, the following two modified examples can be considered. (I) Configuration for issuing a return command For example, a return control processor that receives a command from the comparison processor 366b and performs a return control is separately provided. That is, in the comparison processor 366b, x and y are (1
3) If it is found that any one of the three conditions of Expression (14) is not satisfied, the comparison processor 36
6b is a position command value x of the tip 314 of the movable arm 322.
As ref and y ref , when x> x max , x ref = x max −a, y ref = y
(For example, a = 5 mm) When y <y min , x ref = x, y ref = y min + b
(For example, b = 5 mm) When y> y max , x ref = x, y ref = y max −c
(For example, c = 5 mm) is output to the return control processor. The return control processor calculates the command value θ ref of the rotation angle and the command value d ref of the translational distance of the corresponding movable arm 322 based on the above-mentioned position command values x ref and y ref , and each drive motor 324, 325. , 36
The motor drive command values corresponding to the θ ref and d ref are output to 4. As a result, the tip 314 of the movable arm 322 is
Returns to the movable range. In this case, the comparison processor 366b constitutes only a judgment means for judging whether or not the arm is within the restriction area among the restriction control means, and the recovery control processor outputs a recovery drive signal for outputting a recovery drive signal. Will be configured. Further, the servo control processor 366c may be provided with this function without providing the return control processor.

【0084】(ii)停止指令を出す構成 例えば、比較処理器366bからの指令を受け停止制御
を行う停止制御処理器を別途設けるものである。すなわ
ち、比較処理器366bにおいて、x及びyが、(1
3)式(14)式の3つの条件のうちいずれか1つでも
満たしていないことが判明した場合は、比較処理器36
6bは、各駆動モータ324,325,364の位置指令
値θref,drefとして、角度センサによって検出された
回転角度θ,dを出力する。
(Ii) Structure for issuing a stop command For example, a stop control processor for receiving a command from the comparison processor 366b and performing stop control is separately provided. That is, in the comparison processor 366b, x and y are (1
3) If it is found that any one of the three conditions of Expression (14) is not satisfied, the comparison processor 36
6b outputs the rotation angles θ, d detected by the angle sensor as the position command values θ ref , d ref of the drive motors 324, 325, 364.

【0085】停止制御処理器では、上記の位置指令値θ
ref,drefに基づき、各駆動モータ324,325,36
4にこのθref及びdrefに対応するモータ駆動指令値を
出力する。これに応じて各駆動モータ324,325,3
64は現在位置に停止する。なお、この場合、比較処理
器366bは制限制御手段のうち、アームが制限領域内
にあるかどうかを判定する判定手段のみを構成し、停止
制御処理器がアームを停止させる信号を出力する停止位
置指令手段を構成することとなる。また、停止制御処理
器を設けず、サーボ制御処理器366cにこの機能を持
たせてもよい。
In the stop control processor, the above position command value θ
Based on ref and d ref , each drive motor 324, 325, 36
The motor drive command values corresponding to the θ ref and d ref are output to 4. According to this, each drive motor 324, 325, 3
64 stops at the current position. In this case, the comparison processor 366b constitutes only the judgment means of the restriction control means for judging whether the arm is within the restriction region, and the stop control processor outputs a signal for stopping the arm. It constitutes the command means. Further, the servo control processor 366c may be provided with this function without providing the stop control processor.

【0086】また、上記第3の実施例においても、第2
の実施例と同様、可動アーム322の先端314が可動
範囲外にあると判定された場合、そのことを被訓練者V
に警告する保持アーム状態警告器を設けてもよく、この
場合も同様の効果を得る。
Also in the third embodiment, the second
If it is determined that the tip 314 of the movable arm 322 is out of the movable range, the trainee V
A holding arm state warning device for warning the above may be provided, and in this case, the same effect is obtained.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば、一連のアームの全動作
中を通じ、検出手段による検出結果と領域設定手段によ
る制限領域設定とに従って、制限制御手段で領域制限制
御が行われるので、たとえ使用者等が誤操作したり、あ
るいは故障によりアームが誤動作した場合であっても、
アームは制限領域外において動作することはない。よっ
て、アーム先端が例えばアーム支持手段・環状ベルト・
設置された部屋の壁面・床面に接近し過ぎて使用者等が
狭い空間で無理な体勢・不自然な姿勢となったり、アー
ム先端が上方へ移動し過ぎて使用者の身体が浮いて不自
然な体勢となったりすることが防止される。よって、使
用者等の肉体的な負担を軽減することができる。
According to the present invention, during the entire operation of a series of arms, the area limit control is performed by the area limit control means according to the detection result by the area detector and the area limit setting by the area setting means. Even if a person malfunctions or the arm malfunctions due to a failure,
The arm does not move outside the restricted area. Therefore, the tip of the arm is, for example, an arm support means
The user is in an unnatural posture / unnatural posture in a narrow space because the wall and floor of the installed room are too close to each other, or the arm tip moves too high and the user's body floats A natural posture is prevented. Therefore, the physical burden on the user or the like can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の対象となる歩行訓練装
置の介助アーム装置の詳細構造を表す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a detailed structure of an assistance arm device of a walking training device which is a target of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に一部を示した歩行訓練装置の全体構成を
示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an overall configuration of a walking training device, a part of which is shown in FIG.

【図3】図2に示した歩行訓練装置に備えられた歩行面
装置の詳細構造を示す概念図である。
3 is a conceptual diagram showing a detailed structure of a walking surface device provided in the walking training device shown in FIG.

【図4】図3に示した歩行面装置を制御する歩行面制御
部による制御内容を表すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing control contents by a walking surface control unit that controls the walking surface device shown in FIG.

【図5】図1に示した回転機構の詳細構造を示す断面図
である。
5 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the rotating mechanism shown in FIG.

【図6】図1に示した長従動リンクの詳細構造を示す側
面図である。
FIG. 6 is a side view showing a detailed structure of the long driven link shown in FIG.

【図7】図1に示された保持機構に備えられた把持部近
傍の詳細構造を表す側面図である。
7 is a side view showing a detailed structure in the vicinity of a grip portion provided in the holding mechanism shown in FIG.

【図8】アーム制御部による制御内容を表すブロック図
である。
FIG. 8 is a block diagram showing the contents of control by an arm control unit.

【図9】介助アーム装置の可動リンク機構と、回転機構
の回転軸位置を原点とする基準座標系との関係を簡略化
して示した説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simplified relationship between a movable link mechanism of the assistance arm device and a reference coordinate system whose origin is a rotation axis position of a rotation mechanism.

【図10】図8に示されたサーボ制御処理器におけるサ
ーボ制御の詳細を表すブロック図である。
10 is a block diagram showing details of servo control in the servo control processor shown in FIG.

【図11】介助アーム装置の動作挙動の例を示す概念図
である。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the operation behavior of the assistance arm device.

【図12】本発明の第2の実施例によるアーム制御部に
よる制御内容を表すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing control contents by an arm control unit according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施例の対象となる歩行補助
装置の全体構成を示す概念図である。
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an overall configuration of a walking assistance device which is a target of a third embodiment of the present invention.

【図14】図13に示された歩行補助装置に備えられた
保持アーム制御装置による制御内容を表すブロック図で
ある。
14 is a block diagram showing the control content of a holding arm control device provided in the walking assist device shown in FIG.

【図15】保持アーム装置の可動アームと、回転軸の位
置を原点とする基準座標系との関係を簡略化して示した
説明図である。
FIG. 15 is an explanatory view showing a simplified relationship between a movable arm of a holding arm device and a reference coordinate system having a position of a rotation axis as an origin.

【図16】図15で示した基準座標上における歩行補助
装置と可動範囲の設定値との関係を示した概念図であ
る。
16 is a conceptual diagram showing the relationship between the walking assist device and the set value of the movable range on the reference coordinates shown in FIG.

【図17】図14に示されたサーボ制御処理器における
サーボ制御の詳細を表すブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram showing details of servo control in the servo control processor shown in FIG. 14.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 歩行訓練装置 2 介助アーム装置 2A 可動リンク機構 2B 回転機構部 2Aa 縦駆動リンク 2Ab 横駆動リンク 2Ac 短従動リンク 2Ad 長従動リンク 2C 回転可能な節 2D 回転可能な節 2E 回転可能な節 2F 保持機構 3 カバー(アーム支持手段) 4 歩行面装置 4A 歩行面(環状ベルト) 5 制御装置 5A アーム制御部(アーム駆動制御装置) 5Aa 先端位置算出器 5Ab 比較処理器(判定手段) 15 アーム状態警告器(警告手段) 50 CRT 51 計算機 52 キーボード(領域設定手段) 76A 左回転指示部(駆動停止手段) 76B 右回転指示部(駆動停止手段) 84 長従動リンクの先端 320 歩行補助装置 321 保持アーム 322 可動アーム 324 並進用駆動モータ 325 回転用駆動モータ 364 回転用駆動モータ 366 保持アーム制御装置(アーム駆動制御装
置) 366A 距離センサ(センサ) 366a 先端位置算出器 366b 比較処理器(制限制御手段) 369 カバー L1 長従動リンクの先端とカバーとの間の距離
の最小値(第1の所定値) L2 長従動リンクの先端と歩行面との間の距離
の最小値(第2の所定値) L3 長従動リンクの先端の歩行面からの高さの
最大値(第3の所定値) T1 可動アームの先端と壁面との間の距離の最
大値(第4の所定値) T2 可動アームの先端と歩行補助装置が設置さ
れる床面との間の距離の最小値(第5の所定値) T3 可動アームの先端の床面からの高さの最大
値(第6の所定値) U 被訓練者 V 被補助者
1 Walking Training Device 2 Assist Arm Device 2A Movable Link Mechanism 2B Rotation Mechanism Section 2Aa Vertical Drive Link 2Ab Horizontal Drive Link 2Ac Short Driven Link 2Ad Long Driven Link 2C Rotatable Node 2D Rotatable Node 2E Rotatable Node 2F Holding Mechanism 3 cover (arm support means) 4 walking surface device 4A walking surface (annular belt) 5 control device 5A arm control unit (arm drive control device) 5Aa tip position calculator 5Ab comparison processor (determination device) 15 arm state warning device ( Warning means) 50 CRT 51 Calculator 52 Keyboard (area setting means) 76A Left rotation instruction section (drive stopping means) 76B Right rotation instruction section (drive stopping means) 84 Tip of long driven link 320 Walking assist device 321 Holding arm 322 Movable arm 324 Translational drive motor 325 Rotational drive motor 364 The distance between the diversion drive motor 366 holding arm control device (arm drive control device) 366A distance sensor (sensor) 366a tip position calculator 366b comparator processor (restriction control means) 369 tip and the cover of the cover L 1 length driven link Minimum value (first predetermined value) of L 2 minimum distance between the tip of the follower link and the walking surface (second predetermined value) L 3 length of the tip of the follower link from the walking surface Maximum value (third predetermined value) T 1 Maximum value of the distance between the tip of the movable arm and the wall surface (fourth predetermined value) T 2 Between the tip of the movable arm and the floor surface on which the walking assist device is installed Minimum value of distance (fifth predetermined value) T 3 Maximum value of height of tip of movable arm from floor surface (sixth predetermined value) U Trainee V Assistee

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小関 篤志 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Ozeki 502 Jinritsucho, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Inside the Institute for Mechanical Research, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 使用者の身体を支えるアームを駆動する
駆動手段を制御するアーム駆動制御装置において、 前記アームの先端の位置を検出する検出手段と、 該アームが動き得る制限領域を設定する領域設定手段
と、 前記検出手段による検出結果と前記領域設定手段による
制限領域設定とに従って前記駆動手段の動作を制限し、
前記制限領域内でのみ前記アームの動作を可能とする制
限制御手段と、 を有することを特徴とするアーム駆動制御装置。
1. An arm drive control device for controlling a drive means for driving an arm that supports a user's body, a detection means for detecting a position of a tip of the arm, and an area for setting a restricted area in which the arm can move. Setting means, limiting the operation of the driving means according to the detection result by the detecting means and the restricted area setting by the area setting means,
An arm drive control device, comprising: a limit control unit that enables the operation of the arm only within the limit region.
【請求項2】 請求項1記載のアーム駆動制御装置にお
いて、前記アームは、被訓練者の歩道をなす環状ベルト
を有する歩行訓練装置に備えられた被訓練者介助用の介
助アームであり、前記領域設定手段は、前記介助アーム
の先端と該介助アームを支持するアーム支持手段との距
離が第1の所定値以上となるように制限領域を設定する
ことを特徴とするアーム駆動制御装置。
2. The arm drive control device according to claim 1, wherein the arm is an assisting arm for assisting a trainee provided in a walking training device having an annular belt forming a sidewalk of the trainee, The arm drive control device, wherein the area setting means sets the restricted area such that the distance between the tip of the assistance arm and the arm support means that supports the assistance arm is equal to or greater than a first predetermined value.
【請求項3】 請求項1記載のアーム駆動制御装置にお
いて、前記アームは、被訓練者の歩道をなす環状ベルト
を備えた歩行訓練装置に備えられた被訓練者介助用の介
助アームであり、前記領域設定手段は、前記介助アーム
の先端と前記環状ベルトとの距離が第2の所定値以上と
なるように制限領域を設定することを特徴とするアーム
駆動制御装置。
3. The arm drive control device according to claim 1, wherein the arm is an assisting arm for assisting a trainee provided in a walking training device including an annular belt forming a sidewalk of the trainee, The arm drive control device, wherein the area setting means sets a restriction area such that a distance between the tip of the assistance arm and the annular belt is equal to or greater than a second predetermined value.
【請求項4】 請求項2又は3記載のアーム駆動制御装
置において、前記第1及び第2の所定値は、それぞれ、
前記被訓練者及び介助者の身体が占める空間の厚みより
大きい値であることを特徴とするアーム駆動制御装置。
4. The arm drive control device according to claim 2, wherein the first and second predetermined values are respectively
An arm drive control device having a value larger than the thickness of the space occupied by the bodies of the trainee and the caregiver.
【請求項5】 請求項1記載のアーム駆動制御装置にお
いて、前記アームは、被訓練者の歩道をなす環状ベルト
を備えた歩行訓練装置に備えられた被訓練者介助用の介
助アームであり、前記領域設定手段は、前記介助アーム
の先端の前記環状ベルトからの高さが、第3の所定値以
下となるように制限領域を設定することを特徴とするア
ーム駆動制御装置。
5. The arm drive control device according to claim 1, wherein the arm is an assistance arm for assisting a trainee provided in a walking training device including an annular belt forming a sidewalk of the trainee, The arm drive control device, wherein the area setting means sets the restriction area such that the height of the tip of the assistance arm from the annular belt is equal to or less than a third predetermined value.
【請求項6】 請求項5記載のアーム駆動制御装置にお
いて、前記第3の所定値は、前記被訓練者の身長に応じ
て決定される固有値であることを特徴とするアーム駆動
制御装置。
6. The arm drive control device according to claim 5, wherein the third predetermined value is an eigenvalue determined according to the height of the trainee.
【請求項7】 請求項6記載のアーム駆動制御装置にお
いて、複数の前記被訓練者に関する前記固有値を、書き
込み・読み出し可能に管理保管する情報バンクをさらに
有することを特徴とするアーム駆動制御装置。
7. The arm drive control device according to claim 6, further comprising an information bank that manages and stores the eigenvalues of the plurality of trainees in a writable / readable manner.
【請求項8】 請求項1記載のアーム駆動制御装置にお
いて、前記アームは、被補助者の歩行を補助しつつ走行
する歩行補助装置に備えられた被補助者保持用の保持ア
ームであり、前記領域設定手段は、前記保持アームの先
端と前記歩行補助装置が設置されている部屋の壁面との
距離が第4の所定値以下となるように制限領域を設定す
ることを特徴とするアーム駆動制御装置。
8. The arm drive control device according to claim 1, wherein the arm is a holding arm for holding the person being assisted, which is provided in a walking assist device that travels while assisting the person walking. The area setting means sets the restricted area such that the distance between the tip of the holding arm and the wall surface of the room in which the walking assist device is installed is equal to or less than a fourth predetermined value. apparatus.
【請求項9】 請求項8記載のアーム駆動制御装置にお
いて、前記移動体の移動に合わせて該移動体と前記壁面
との距離をリアルタイムで計測し、対応する信号を出力
するセンサをさらに有し、前記領域設定手段は、前記セ
ンサからの信号が入力されこの信号の値に応じて制限領
域を設定することを特徴とするアーム駆動制御装置。
9. The arm drive control device according to claim 8, further comprising a sensor that measures a distance between the moving body and the wall surface in real time according to the movement of the moving body and outputs a corresponding signal. The arm drive controller is characterized in that the area setting means inputs a signal from the sensor and sets a restricted area according to a value of the signal.
【請求項10】 請求項1記載のアーム駆動制御装置に
おいて、前記アームは、被補助者が押すことで走行する
移動体を備えた歩行補助装置に備えられた被補助者保持
用の保持アームであり、前記領域設定手段は、前記保持
アームの先端と前記歩行補助装置が設置されている部屋
の床面との距離が第5の所定値以上となるように制限領
域を設定することを特徴とするアーム駆動制御装置。
10. The arm drive control device according to claim 1, wherein the arm is a holding arm for holding the person being assisted, which is provided in a walking assisting device provided with a moving body that is moved by being pushed by the person being assisted. The area setting means sets the restricted area such that the distance between the tip of the holding arm and the floor surface of the room in which the walking assist device is installed is equal to or greater than a fifth predetermined value. Arm drive control device.
【請求項11】 請求項8又は10記載のアーム駆動制
御装置において、前記第4及び第5の所定値は、それぞ
れ、前記被補助者の身体が占める空間の厚みより大きい
値であることを特徴とするアーム駆動制御装置。
11. The arm drive control device according to claim 8 or 10, wherein each of the fourth and fifth predetermined values is larger than a thickness of a space occupied by the body of the person being assisted. And arm drive control device.
【請求項12】 請求項1記載のアーム駆動制御装置に
おいて、前記アームは、被補助者の歩行を補助しつつ走
行する歩行補助装置に備えられた被補助者保持用の保持
アームであり、前記領域設定手段は、前記保持アームの
先端の該歩行補助装置が設置されている部屋の床面から
の高さが、第6の所定値以下となるように制限領域を設
定することを特徴とするアーム駆動制御装置。
12. The arm drive control device according to claim 1, wherein the arm is a holding arm for holding the person being assisted, which is provided in a walking assist device that travels while assisting the person walking. The area setting means sets the restricted area such that the height of the tip of the holding arm from the floor of the room in which the walking assist device is installed is equal to or less than a sixth predetermined value. Arm drive controller.
【請求項13】 請求項12記載のアーム駆動制御装置
において、前記第6の所定値は、前記被補助者の身長に
応じて決定される値であることを特徴とするアーム駆動
制御装置。
13. The arm drive control device according to claim 12, wherein the sixth predetermined value is a value determined according to the height of the person being assisted.
【請求項14】 請求項13記載のアーム駆動制御装置
において、複数の前記被補助者に関する前記固有値を、
書き込み・読み出し可能に管理保管する情報バンクをさ
らに有することを特徴とするアーム駆動制御装置。
14. The arm drive control device according to claim 13, wherein the eigenvalues relating to the plurality of persons to be assisted are:
An arm drive control device further comprising an information bank that manages and stores data in a writable and readable manner.
【請求項15】 請求項1記載のアーム駆動制御装置に
おいて、前記制限制御手段は、前記アームが前記制限領
域内にあるかどうかを判定する判定手段と、この判定手
段でアームが制限領域外にあると判定されたときには、
前記駆動手段の動作を停止する駆動停止手段と、を備え
ていることを特徴とするアーム駆動制御装置。
15. The arm drive control device according to claim 1, wherein the restriction control means determines whether the arm is within the restriction area, and the determination means causes the arm to move out of the restriction area. When it is determined that there is,
An arm drive control device, comprising: a drive stop means for stopping the operation of the drive means.
【請求項16】 請求項15記載のアーム駆動制御装置
において、前記駆動停止手段は、前記駆動手段の電力供
給を遮断する遮断手段であることを特徴とするアーム駆
動制御装置。
16. The arm drive control device according to claim 15, wherein the drive stop means is a cutoff means for cutting off power supply to the drive means.
【請求項17】 請求項1記載のアーム駆動制御装置に
おいて、前記制限制御手段は、前記アームが前記制限領
域内にあるかどうかを判定する判定手段と、この判定手
段でアームが制限領域外にあると判定されたときには、
アームを制限領域内に戻す方向へ駆動するための復帰駆
動信号を前記駆動手段に出力する復帰駆動手段と、を備
えていることを特徴とする制御装置。
17. The arm drive control device according to claim 1, wherein the limit control unit determines whether the arm is within the limit region, and the determination unit causes the arm to move outside the limit region. When it is determined that there is,
A return drive means for outputting a return drive signal for driving the arm in a direction to return the arm into the restricted area, to the drive means.
【請求項18】 請求項1記載のアーム駆動制御装置に
おいて、前記制限制御手段は、前記アームが前記制限領
域内にあるかどうかを判定する判定手段と、この判定手
段でアームが制限領域外にあると判定されたときには、
アームをその位置で停止させるための停止位置信号を前
記駆動手段に出力する停止位置指令手段とを備えている
ことを特徴とする制御装置。
18. The arm drive control device according to claim 1, wherein the restriction control means determines whether the arm is within the restriction area, and the determination means causes the arm to move out of the restriction area. When it is determined that there is,
And a stop position command means for outputting a stop position signal for stopping the arm at that position to the drive means.
【請求項19】 請求項15,17,18のいずれか1
項記載のアーム駆動制御装置において、前記判定手段で
アームが制限領域外にあると判定されたときには、前記
使用者に警告を行う警告手段をさらに有することを特徴
とするアーム駆動制御装置。
19. Any one of claims 15, 17 and 18
The arm drive control device according to the paragraph (4), further comprising warning means for warning the user when the determination means determines that the arm is out of the restricted area.
JP04030695A 1995-02-28 1995-02-28 Arm drive control device Expired - Fee Related JP3710511B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04030695A JP3710511B2 (en) 1995-02-28 1995-02-28 Arm drive control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04030695A JP3710511B2 (en) 1995-02-28 1995-02-28 Arm drive control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08229084A true JPH08229084A (en) 1996-09-10
JP3710511B2 JP3710511B2 (en) 2005-10-26

Family

ID=12576942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04030695A Expired - Fee Related JP3710511B2 (en) 1995-02-28 1995-02-28 Arm drive control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3710511B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008067849A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Univ Of Electro-Communications Walker and walker control method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59111125U (en) * 1983-01-17 1984-07-26 三浦 鉄生 Walking aid for the blind
JPH0245053A (en) * 1988-08-05 1990-02-15 Kenji Iijima Walk training device
JPH0356458U (en) * 1989-10-05 1991-05-30
JPH0455336U (en) * 1990-09-20 1992-05-12
JPH05115518A (en) * 1991-10-29 1993-05-14 C C S:Kk Walking exercise device
JPH0615658U (en) * 1992-08-04 1994-03-01 オージー技研株式会社 Free-load walking training device
JPH06210024A (en) * 1993-01-21 1994-08-02 Hitachi Ltd Walking training machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59111125U (en) * 1983-01-17 1984-07-26 三浦 鉄生 Walking aid for the blind
JPH0245053A (en) * 1988-08-05 1990-02-15 Kenji Iijima Walk training device
JPH0356458U (en) * 1989-10-05 1991-05-30
JPH0455336U (en) * 1990-09-20 1992-05-12
JPH05115518A (en) * 1991-10-29 1993-05-14 C C S:Kk Walking exercise device
JPH0615658U (en) * 1992-08-04 1994-03-01 オージー技研株式会社 Free-load walking training device
JPH06210024A (en) * 1993-01-21 1994-08-02 Hitachi Ltd Walking training machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008067849A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Univ Of Electro-Communications Walker and walker control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3710511B2 (en) 2005-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10251805B2 (en) Control system and device for patient assist
JP3188953B2 (en) Power assist device and control method thereof
JP3667914B2 (en) Remote control system for legged mobile robot
JP5633779B2 (en) Self-supporting walking support device
JPH05329186A (en) Walking aid
KR20020035617A (en) Prosthesis for the balance impaired
JP3999888B2 (en) Lifting assist device and control method thereof
KR20150049856A (en) Wearable robot and control method for the same
Ikeda et al. Cooperative step-climbing strategy using an autonomous wheelchair and a robot
Min et al. Human-friendly interfaces of wheelchair robotic system for handicapped persons
KR101668711B1 (en) Walking-assistant device
JP3628826B2 (en) Remote control system for legged mobile robot
JP5901083B2 (en) Self-supporting walking support device
JP2015024160A5 (en)
KR101815989B1 (en) Front wearing stand-up assistance robot
JP2002263151A (en) Omnidirectional walking aid
JP3710511B2 (en) Arm drive control device
JP2005000501A (en) Guidance device for the visually impaired
EP3957510B1 (en) Device and system for controlling a transport vehicle
JPH07205070A (en) Walking control device for legged mobile robot
JP3584505B2 (en) Walking training machine
KR101816774B1 (en) Front wearing stand-up assistance robot
JP7028104B2 (en) Control program for walking assist device and walking assist device
CN113456434B (en) Force application auxiliary equipment and control method thereof
JPH07124208A (en) Walking training machine

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040907

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050810

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080819

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090819

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100819

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100819

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110819

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120819

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130819

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees