歩行支援装置、及び歩行支援プログラム
【課題】歩行アシストにおいて、より適切な省エネ制御を行う。
【解決手段】歩行アシスト装置１は、目的地までの全歩行経路を取得し、歩行距離を元に通常のアシストを行った場合に必要な電力量を求める。そして、バッテリ１８の残量が目的地に到達するまでの歩行アシストに足りない場合、地面から離れている遊脚のアシスト力を低減してバッテリの消費を低減し、目的地までアシストを継続する。装着者Ｍの負担が小さいのは、坂道を下るときであり、また、遊脚と立脚では、遊脚のアシスト力を低減した場合の方が装着者Ｍの負担が小さいと考えられる。そこで、下り遊脚、平地遊脚、下り立脚、平地立脚の順にアシスト力の低減を行うことで、目的地までバッテリが足りるアシスト方法を選択し、実行する。
【解決手段】歩行アシスト装置１は、目的地までの全歩行経路を取得し、歩行距離を元に通常のアシストを行った場合に必要な電力量を求める。そして、バッテリ１８の残量が目的地に到達するまでの歩行アシストに足りない場合、地面から離れている遊脚のアシスト力を低減してバッテリの消費を低減し、目的地までアシストを継続する。装着者Ｍの負担が小さいのは、坂道を下るときであり、また、遊脚と立脚では、遊脚のアシスト力を低減した場合の方が装着者Ｍの負担が小さいと考えられる。そこで、下り遊脚、平地遊脚、下り立脚、平地立脚の順にアシスト力の低減を行うことで、目的地までバッテリが足りるアシスト方法を選択し、実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行支援装置、及び歩行支援プログラムに関し、例えば、装着者の歩行運動をアシストするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢者などの歩行を支援する歩行用のアシスト装置が注目を集めている。
歩行用のアシスト装置は、装着者の腰部や下肢などに装着され、センサなどで装着者の体の動きを検知し、モータによって装着者の歩行運動を支援する。
歩行用のアシスト装置では、バッテリの重量をなるべく小さくするために、なるべく効率よく電力を使用したいとの要望がある。
【０００３】
特許文献１の歩行用のアシスト装置は、バッテリの残量が閾値以下となった場合に、バッテリの残量が少なくなるにつれてアシスト割合を下げていく。これにより、装着者に違和感を感じさせずにバッテリを長持ちさせることができ、効率よく電力を使用することができる。
【０００４】
しかし、この技術は、アシスト割合を一律に下げるため、例えば、アシストが必要な場面でもアシスト力が低下してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７５６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、歩行アシストにおいて、より適切な省エネ制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）請求項１に記載の発明では、蓄電手段と、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段と、前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御手段と、を具備し、前記制御手段は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援装置を提供する。
（２）請求項２記載の発明では、前記制御手段は、所定の場合に、更に、前記両脚部のうちの立脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置を提供する。
（３）請求項３記載の発明では、前記所定の場合は、歩行面が下り坂の場合であることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置を提供する。
（４）請求項４記載の発明では、前記所定の場合は、歩行面が平地の場合であることを特徴とする請求項３に記載の歩行支援装置を提供する。
（５）請求項５記載の発明では、現在地から目的地までの経路を取得する経路取得手段と、前記蓄電手段が供給できる供給電力量を取得する供給電力量取得手段と、前記駆動手段が発揮する力を低減せずに、前記取得した経路を歩行するのに要する消費電力量を取得する消費電力量取得手段と、を具備し、前記所定の場合は、前記取得した消費電力量の方が前記取得した供給電力量よりも大きい場合であることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置を提供する。
（６）請求項６記載の発明では、前記取得した経路の下り坂と平地の区間に対して、前記消費電力量が前記供給電力量以下となるように、前記駆動手段に発揮させる力の低減を計画する計画手段を具備し、前記制御手段は、当該計画に従って前記駆動手段に発揮させる力を制御することを特徴とする請求項５に記載の歩行支援装置を提供する。
（７）請求項７記載の発明では、前記計画によって、前記消費電力量が前記供給電力量以下とならない場合に、前記制御手段は、前記蓄電手段が供給する供給電力量によって前記経路を歩行できるように、前記駆動手段に発揮させる力を所定の割合で低減することを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置を提供する。
（８）請求項８記載の発明では、蓄電手段と、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段とを備えた歩行支援装置が有するコンピュータで用いられる歩行支援プログラムであって、前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動機能と、前記駆動機能が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御機能と、をコンピュータに実現させ、前記制御機能は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動機能が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援プログラムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、歩行状態に応じてアシスト力を低減することで、より適切な省エネ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】装着型ロボットの装着状態や装着ロボットシステムについての説明図である。
【図２】歩行アシスト装置１が行う歩行アシストの態様についての説明図である。
【図３】歩行アシスト装置１が行う歩行支援動作についてのフローチャートである。
【図４】ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合の処理手順を説明するフローチャートである。
【図５】ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合の処理を説明する他のフローチャートである。
【図６】ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合の処理を説明する他のフローチャートである。
【図７】最小限アシスト制御の手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１）実施形態の概要
（ａ）歩行アシスト装置１は、目的地までの全歩行経路を取得し、歩行距離を元に通常のアシストを行った場合に必要な電力量を求める。そして、バッテリ１８の残量が目的地に到達するまでの歩行アシストに足りない場合、地面から離れている遊脚のアシスト力を低減してバッテリの消費を低減し、目的地までアシストを継続する。装着者Ｍの負担が小さいのは、坂道を下るときであり、また、遊脚と立脚では、遊脚のアシスト力を低減した場合の方が装着者Ｍの負担が小さいと考えられる。そこで、下り遊脚、平地遊脚、下り立脚、平地立脚の順にアシスト力の低減を行うことで、目的地までバッテリが足りるアシスト方法を選択し、実行する。
【００１１】
（ｂ）具体的には、歩行アシスト装置１（図１）は、装着者Ｍの両脚の各関節に設置した歩行アクチュエータ１７を駆動して、装着者Ｍの歩行を支援する。
歩行アシスト装置１は、目的地までの全歩行経路を、自装置での算出や外部からの通信により取得し、歩行距離を元に通常のアシストを行った場合に必要な電力量を求める。全歩行経路を自装置で算出する場合には、スケジュールから取得したり入力された目的地までの走行経路を地図データを使用して探索する。
そして、歩行アシスト装置１は、バッテリ１８の残量が目的地に到達するまでの歩行アシストに足りない場合、遊脚（地面から離れている側の脚、但し床反力ゼロの状態の脚としてもよい）のアシスト力を低減してバッテリの消費を低減し、目的地までアシストを継続する。
なお、本実施の形態では、一例として、アシスト力ゼロまで低減するが、後述する各段階の節約アシストに対して、通常アシスト力に対する所定割合までアシスト力を低減し、それでも低減量が充分でない場合に、アシスト力をゼロまで低減するようにしてもよい。
【００１２】
アシスト力をゼロとしても装着者Ｍの負担が最も小さいのは、坂道や階段を下るときであると考えられ、また、遊脚と立脚（地面に着いていて体（体重）の少なくとも一部を支えている脚）では、遊脚のアシスト力を低減した場合の方が装着者Ｍの負担が小さいと考えられる。
そこで歩行アシスト装置１は、通常のアシストを行うとバッテリ１８の残量では目的地に到達するまでの歩行アシストを行うことができない場合、第１段階の節約アシストとして、まず坂道や階段を下る場合（以下単に「下り」という）における遊脚のアシスト力を低減することでバッテリ１８を節約する。
この第１段階の節約アシストでは、全ての場合の立脚、及び、坂道や階段を上る場合（以下単に「上り」という）と平地における遊脚に対して通常のアシストをする。
【００１３】
目的地まで第１段階の節約アシストを行ったとしても、まだバッテリの節約が足りない（バッテリが不足する）と判断される場合、歩行アシスト装置１は、目的地までの歩行（全行程）に対して第２段階の節約アシストを行う。
そして、それでも不足すると判断される場合には第３段階の節約アシストを、それでも不足すると判断される場合には第４段階の節約アシスト、更に第５段階の節約アシストを行う。
【００１４】
歩行アシスト装置１は、第２段階の節約アシストにおいて、全ての場合の立脚と上りにおける遊脚に対して通常のアシストを行い、下りと平地における遊脚に対してアシスト力を低減する。
歩行アシスト装置１は、第３段階の節約アシストにおいて、平地と上りにおける立脚、及び、上りにおける遊脚に対して通常のアシストを行う。また、下りにおける立脚と遊脚、及び平地における遊脚に対してアシスト力を低減する。
歩行アシスト装置１は、第４段階の節約アシストにおいて、上りにおける立脚と遊脚に対して通常のアシストを行い、下りと平地における立脚と遊脚に対してアシスト力を低減する。
第５段階の節約アシストでは、現在のバッテリ量で目的地に到着できるレベルまで通常のアシスト量を一様に低減する。
【００１５】
このように、装着者Ｍが、最もアシスト力を必要とするのは、上り坂であるため、本実施形態では、上り坂を歩行する場合には、遊脚、立脚共にアシスト力を低減しないようにしている。
【００１６】
（２）実施形態の詳細
図１（ａ）は、歩行アシスト装置１の装着状態を示した図である。
歩行アシスト装置１は、装着者Ｍの腰部及び下肢に装着し、装着者Ｍの歩行を支援（アシスト）する歩行支援装置である。なお、例えば、上半身、下半身に装着して全身の動作をアシストするものであってもよい。
【００１７】
歩行アシスト装置１は、腰部装着部７、歩行アシスト部２、連結部８、３軸センサ３、３軸アクチュエータ６、撮像カメラ５、光源装置４、撮像カメラ５と光源装置４を保持する撮像ユニット９、無線通信装置１０、ナビゲーション装置１２、着地センサ１３などを備えている。
腰部装着部７は、歩行アシスト装置１を装着者Ｍの腰部に固定する固定装置である。腰部装着部７は、装着者Ｍの腰部と一体となって移動する。
また、腰部装着部７は、歩行アクチュエータ１７（図１（ｂ））を備えており、装着者Ｍの歩行動作に従って連結部８を前後方向などに駆動する。
【００１８】
連結部８は、腰部装着部７と歩行アシスト部２を連結している。
歩行アシスト部２は、装着者Ｍの下肢に装着され、歩行アクチュエータ１７により前後方向などに駆動されて装着者Ｍの歩行運動を支援する。
なお、図１で、歩行アクチュエータ１７が連結部８を解して歩行アシスト部２を駆動する構成としたが、これは、図と説明を簡略化するためであり、歩行アシスト部２は、装着者Ｍの股関節、膝関節、足首関節に対応した多関節構造を有しており、各関節は、それぞれの関節に設置されたエンコーダによって回転角度が検出され、それぞれの関節に設置された歩行アクチュエータ１７の動力によって駆動されるようになっている。
【００１９】
３軸センサ３は、腰部装着部７に設置され、腰部装着部７の姿勢などを検知する。３軸センサ３は、例えば、３次元ジャイロによる３軸角速度検出機能や３軸角加速度検出機能などを備えており、前進方向、鉛直方向、体側方向の軸の周りの回転角度、角速度、角加速度などを検知することができる。
なお、前進方向の軸の周りの角度をロール角、鉛直方向の軸の周りの角度をヨー角、体側方向の軸の周りの角度をピッチ角とする。
【００２０】
３軸アクチュエータ６は、例えば、球体モータで構成されており、撮像カメラ５と光源装置４が設置された撮像ユニット９のロール角、ヨー角、ピッチ角を変化させる。
撮像ユニット９には、光源装置４と撮像カメラ５が固定されており、３軸アクチュエータ６を駆動すると、光源装置４の照射方向（光源装置４の光軸の方向）と撮像カメラ５の撮像方向（撮像カメラ５の光軸の方向）は、相対角度を保ったまま、腰部装着部７に対するロール角、ヨー角、ピッチ角を変化させる。
【００２１】
撮像ユニット９で適切な画像を撮像するためには、撮像ユニット９を所定の角度で歩行基準面（歩行面）に向ける必要があるが、装着者Ｍが歩行アシスト装置１を装着した場合に、装着状態によって撮像ユニット９が傾くため、３軸アクチュエータ６によってこれを補正する。
【００２２】
光源装置４は、例えば、レーザ、赤外光、可視光などの光を所定の形状パターンで照射する。本実施の形態では、光源装置４は、照射方向に垂直な面に対して円形となる形状パターンで光を照射するものとするが、矩形形状、十字、点など各種の形状が可能である。
【００２３】
撮像カメラ５は、被写体を結像するための光学系と、結像した被写体を電気信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を備えた、赤外光カメラ、可視光カメラなどで構成され、光源装置４が歩行基準面に照射した投影像を撮像（撮影）する。
光源装置４が所定の形状パターンで照射した光による投影像は、照射方向と歩行面の成す角度や、歩行面に存在する障害物（段差など）により円形から変形した（歪んだ）形状となるが、この形状を解析することにより前方の状態（例えば、下り坂の存在、平地の存在など）を検知することができる。
【００２４】
無線通信装置１０は、照明１００が発光する光に含まれる踏板情報などの各種情報を検出する。
当該光に下り坂の始点や終点、平地の始点や終点を示す情報が含まれている場合、これによって、歩行アシスト装置１は、下り坂の始点や終点、平地の始点や終点を認識することができる。
【００２５】
ナビゲーション装置１２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信したり、所定のサーバと通信したりして装着者Ｍの現在位置を特定したり、現在位置から目的地までの経路を探索したりなどのナビゲーション機能を有している。
探索した経路には、下り坂の区間、平地の区間などの歩行面の状態に関する情報も含まれている。
【００２６】
着地センサ１３は、両脚のそれぞれの足裏に設置されており、足裏が接地したことを検出する。着地センサ１３は、両脚部のうち歩行面から離れている脚部を遊脚部として検出する遊脚部検出手段として機能する。また着地センサ１３は、両脚部のうち歩行面に接地している脚部を立脚部として検出する立脚部検出手段としても機能する。
歩行アシスト装置１は、着地センサ１３により、左脚、右脚の接地を個別に検出することにより、何れの脚が遊脚（次の一歩を踏み出すために移動させているほうの脚）で何れの脚が立脚（主に体重を支えている脚）であるかを判断する。
なお、本実施形態では、着地センサ１３により足裏が地面に接地していない状態を検出している脚を遊脚としているが、床からの反力を検出する圧力センサを足裏に接地し、床反力ゼロの状態の脚を遊脚とし、床反力がゼロでない脚を立脚とするようにしてもよい。
【００２７】
図１（ｂ）は、歩行アシスト装置１に設置された装着ロボットシステム１５を説明するための図である。
装着ロボットシステム１５は、歩行支援機能を発揮するように歩行アシスト装置１を制御する電子制御システムである。
【００２８】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１６は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置、各種インターフェースなどを備えた電子制御ユニットであり、歩行アシスト装置１の各部を電子制御する。
【００２９】
ＣＰＵは、記憶媒体に記憶された各種コンピュータプログラムを実行し、バッテリ残量から歩行経路におけるアシスト力を低減する区間、および、何れの脚についてアシスト力を低減するかといった、アシスト計画を設定したり、当該計画に基づいて歩行アクチュエータ１７を駆動し、歩行支援を行ったりする。
ＣＰＵは、光源装置４、撮像カメラ５、３軸アクチュエータ６、３軸センサ３、無線通信装置１０、及びナビゲーション装置１２、着地センサ１３とインターフェースを介して接続しており、光源装置４からの照射をオンオフしたり、撮像カメラ５から撮像データを取得したり、３軸アクチュエータ６を駆動したり、３軸センサ３から検出値を取得したり、無線通信装置１０から下り坂や平地の始点、終点を取得したり、ナビゲーション装置１２から装着者Ｍの現在位置を取得したりする。
【００３０】
ＲＯＭは、読み取り専用のメモリであって、ＣＰＵが使用する基本的なプログラムやパラメータなどを記憶している。
ＲＡＭは、読み書きが可能なメモリであって、ＣＰＵが演算処理などを行う際のワーキングメモリを提供する。
【００３１】
記憶装置は、例えば、ハードディスクやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）などで構成された大容量の記憶媒体を備えており、歩行支援を行うためのプログラムなどの各種プログラムや、歩行アシスト装置１の歩行情報をサンプリングにより検出して記憶するためのアーカイブなどを記憶している。
【００３２】
歩行アクチュエータ１７は、ＥＣＵ１６からの指令に基づいて歩行アシスト部２を駆動する。
ＥＣＵ１６は、股関節、膝関節、足首関節の各関節に備えた歩行アクチュエータ１７を個別に制御することにより、歩行アシスト装置１に一体として歩行支援動作を行わせる。
バッテリ１８は、例えば、リチウムイオン電池などで構成された蓄電装置である。バッテリ１８の供給する電力により歩行アクチュエータ１７を駆動したり、ＥＣＵ１６を動作させることができる。
ＳＯＣ検出装置１９は、バッテリ残量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、即ち、供給可能電力量を検出する。
【００３３】
図２の各図は、歩行アシスト装置１が行う歩行アシストの態様を説明するための図である。
図２（ａ）は、歩行アシスト装置１によるアシスト箇所を説明するための図である。
歩行アシスト装置１は、右脚部２０Ｒの股関節３０Ｒ、膝関節４０Ｒ、足首関節５０Ｒと、左脚部２０Ｌの股関節３０Ｌ、膝関節４０Ｌ、足首関節５０Ｌの回転動作を、これら各関節に配置した歩行アクチュエータ１７によって支援する。
【００３４】
図２（ｂ）は、下り坂での最小限アシストを説明するための図である。
歩行アシスト装置１は、下り坂で最小限アシストを行う場合、遊脚の股関節、膝関節、足首関節の動力をゼロにする。
これは、下り坂では、上り坂に比べてアシストの必要性が低く、また、立脚に比べて遊脚をアシストする必要性が低いと考えられるためである。動力をゼロとするのは、一例であって、所定の程度減じた値とすることもできる。
【００３５】
図２（ｂ）の例では、右脚部２０Ｒが遊脚、左脚部２０Ｌが立脚となっている。最小限アシストでは、歩行アシスト装置１は、遊脚側である、右脚部２０Ｒの股関節３０Ｒ、膝関節４０Ｒ、足首関節５０Ｒについては、アシスト力をゼロとし（即ち、アシスト機能をオフとし）、立脚側である、左脚部２０Ｌの股関節３０Ｌ、膝関節４０Ｌ、足首関節５０Ｌについては通常のアシストを行う。
遊脚と立脚は一歩ごとに交代するため、アシスト力をゼロとする脚も交互する。
【００３６】
図２（ｃ）は、平地での最小限アシストを説明するための図である。
歩行アシスト装置１は、平地で最小限アシストを行う場合、遊脚の股関節、膝関節、足首関節の動力をゼロにする。
図２（ｃ）の例では、右脚部２０Ｒが遊脚、左脚部２０Ｌが立脚となっている。最小限アシストでは、歩行アシスト装置１は、右脚部２０Ｒの股関節３０Ｒ、膝関節４０Ｒ、足首関節５０Ｒについては、アシスト力をゼロとし、左脚部２０Ｌの股関節３０Ｌ、膝関節４０Ｌ、足首関節５０Ｌについては通常のアシストを行う。
【００３７】
図３（ａ）は、歩行アシスト装置１が行う歩行支援動作を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、ＥＣＵ１６のＣＰＵから歩行支援プログラムに従って行うものである。
まず、ＥＣＵ１６は、ＳＯＣ検出装置１９を用いてＳＯＣを取得する（ステップ５）。
【００３８】
次に、ＥＣＵ１６は、ナビゲーション装置１２から、現在位置から目的地に至る経路を取得（算出）する（ステップ１０）。
なお、ナビゲーション装置１２は、ＧＰＳなどによって現在位置を検出すると共に装着者Ｍが入力した目的地を取得し、現在位置から目的地に至る経路を探索することにより経路の取得を行う。
【００３９】
次に、ＥＣＵ１６は、当該経路における総エネルギー量を取得する（ステップ１５）。 この計算は、過去のアーカイブから取得しても良いし、経路から計算しても良い。
次に、ＥＣＵ１６は、当該総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ２０）。
ＳＯＣが総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ２０；Ｙ）、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、通常の手法によってアシスト制御する（ステップ２５）。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下の場合（ステップ２０；Ｎ）、図３（ｂ）のフローチャートで示した処理に移行する。
【００４０】
図３（ｂ）は、ＳＯＣが総エネルギー量以下の場合（ステップ２０；Ｎ）の処理手順を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、経路から下り坂の比率を取得する（ステップ３０）。例えば、経路の長さが１Ｋｍで、そのうち、下り坂が２００ｍであった場合、下り坂の比率は２０％となる。
【００４１】
次に、ＥＣＵ１６は、下り坂の比率に省エネ稼働分α％を積算する（ステップ３５）。
ここで、省エネ稼働分α％は、下り坂において通常の手法でアシストした場合（フルアシストの場合）に必要なエネルギーに対する、下り坂において最小限アシストした場合に必要なエネルギーの比率である。
すると、下り坂で最小限アシストするのに必要なエネルギーは、次の式（１）により算出できる。
（下り坂で最小限アシストするのに必要なエネルギー）＝（下り坂の長さ）×（下り坂において通常の手法でアシストした場合に必要なエネルギー）×α・・・（１）
【００４２】
次に、ＥＣＵ１６は、下り坂を最小限アシストし、下り坂以外を通常の手法でアシストした場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ４０）。
これは、式（１）により下り坂を最小限アシストするのに必要なエネルギーを計算し、下り坂以外の経路を通常の手法でアシストするのに必要なエネルギーを計算、又はアーカイブから取得し、これらを加算することにより得ることができる。
【００４３】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ４５）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ４５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第１段階の節約アシストを行う。即ち、下り坂の歩行に対してだけ最小限アシストすれば、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂では、最小限アシストを行いその他の区間では、通常の手法でアシストする。なお、最小限アシストの具体的内用については後述（図７）する。
【００４４】
まず第１段階の節約アシストにおいて、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ５０）。
これは、ナビゲーション装置１２による現在位置、無線通信装置１０によって受信した情報、撮像カメラ５で撮影した投影像などを用いて判断する。
下り坂を歩行中である場合（ステップ５０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂での最小限アシスト制御を行う（ステップ５５）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ５０；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ６０）。
【００４５】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ５０にて、下り坂を歩行中であるか否かを判断し、下り坂を歩行中である場合には、最小限アシストでアシストする。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ４５；Ｎ）、図４のフローチャートで示した処理に移行する。
【００４６】
図４は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ４５；Ｎ）の処理手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ＥＣＵ１６は、経路から平地の比率を取得する（ステップ６５）。
次に、ＥＣＵ１６は、平地の比率に省エネ稼働分β％を積算する（ステップ７０）。
ここで、省エネ稼働分β％は、平地において通常の手法でアシストした場合に必要なエネルギーに対する、平地において最小限アシストした場合に必要なエネルギーの比率である。
すると、平地で最小限アシストするのに必要なエネルギーは、次の式（２）により算出できる。
（平地で最小限アシストするのに必要なエネルギー）＝（下り坂の長さ）×（通常の手法でアシストした場合に必要なエネルギー）×β・・・（２）
【００４７】
次に、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地で最小限アシストし、下り坂と平地以外において通常の手法でアシストした場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ７５）。
これは、式（１）、（２）により下り坂と平地において最小限アシストするのに必要なエネルギーを計算し、下り坂と平地以外の経路を通常の手法でアシストするのに必要なエネルギーを計算、又はアーカイブから取得し、これらを加算することにより得ることができる。
【００４８】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ８０）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ８０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第２段階の節約アシストを行う。
即ち、下り坂と平地で最小限アシストすれば、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地では、最小限アシストを行いその他の区間では、通常の手法でアシストする。
【００４９】
まず、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ８５）。
下り坂を歩行中である場合（ステップ８５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂での最小限アシスト制御を行う（ステップ９０）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ８５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、平地を歩行中であるか否かを判断する（ステップ９５）。
これは、ナビゲーション装置１２による現在位置、無線通信装置１０によって受信した情報、撮像カメラ５で撮影した投影像などを用いて判断する。
【００５０】
平地を歩行中である場合（ステップ９５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、平地での最小限アシスト制御を行う（ステップ１００）。
平地を歩行中でない場合（ステップ９５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ１０５）。
【００５１】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ８５における下り坂を歩行中であるか否かの判断、ステップ９５における平地を歩行中であるか否かの判断を行い、下り坂を歩行中、あるいは、平地を歩行中である場合には、最小限アシストでアシストする。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ８０；Ｎ）、図５のフローチャートで示した処理に移行する。
【００５２】
図５は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ８０；Ｎ）の処理を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地以外の区間を通常の手法でアシストし、平地を最小限アシストする場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ１１０）。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ１１５）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ１１５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第３段階の節約アシストを行う。
即ち、下り坂でアシストを行わず、平地で最小限アシストすれば、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂ではアシストを行わず、平地では最小限アシストを行い、その他の区間では、通常の手法でアシストする。
【００５４】
まず、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ１２０）。
下り坂を歩行中である場合（ステップ１２０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂でのアシストをゼロにする（ステップ１２５）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ１２０；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、平地を歩行中であるか否かを判断する（ステップ１３０）。
【００５５】
平地を歩行中である場合（ステップ１３０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、平地での最小限アシストを行う（ステップ１３５）。
平地を歩行中でない場合（ステップ１３０；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ１４０）。
【００５６】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ１２０における下り坂を歩行中であるか否かの判断、ステップ１３０における平地を歩行中であるか否かの判断を行い、下り坂を歩行中の場合には、アシストをゼロにし、平地を歩行中である場合には、最小限アシストを行う。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ１１５；Ｎ）、図６のフローチャートで示した処理に移行する。
【００５７】
図６（ａ）は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ１１５；Ｎ）の処理を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地以外の区間を通常の手法でアシストする場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ１４５）。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ１５０）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ１５０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第４段階の節約アシストを行う。
即ち、下り坂と平地でのアシストを行わなければ、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地では、アシストを行わず、その他の区間では、通常の手法でアシストする。
【００５９】
まず、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ１５５）。
下り坂を歩行中である場合（ステップ１５５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂でのアシストをゼロにする（ステップ１６０）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ１５５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、平地を歩行中であるか否かを判断する（ステップ１６５）。
【００６０】
平地を歩行中である場合（ステップ１６５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、平地でのアシストをゼロにする（ステップ１７０）。
平地を歩行中でない場合（ステップ１６５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ１７５）。
【００６１】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ１５５における下り坂を歩行中であるか否かの判断、ステップ１６５における平地を歩行中であるか否かの判断を行い、下り坂を歩行中、あるいは、平地を歩行中である場合には、アシストをゼロにする。
【００６２】
一方、ＳＯＣが再算出した総エネルギー量以下である場合（ステップ１５０；Ｎ）、図６（ｂ）のフローチャートに従い第５段階の節約アシストを行う。
図６（ｂ）は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ１５０；Ｎ）の、第５段階の節約アシストの処理を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、ＳＯＣを目的地まで通常の手法でアシストする場合に必要なエネルギーで除することによりエネルギー削減割合を算出する（ステップ１８０）。
次に、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト量にエネルギー削減割合を乗じてアシスト量を算出する（ステップ１８５）。
【００６３】
そして、ＥＣＵ１６は、新たに算出したアシスト量にてアシスト制御を行う（ステップ１９０）。
このように、ＥＣＵ１６は、バッテリ１８のＳＯＣで目的地に到着できるレベルまで通常のアシスト量を一様に低減する。
【００６４】
図７は、最小限アシスト制御の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ＥＣＵ１６は、着地センサ１３の検出値から、装着者Ｍの右脚、左脚の両脚が着地しているか否かを判断する（ステップ５０５）。
両脚が着地している場合（ステップ５０５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、全ての歩行アクチュエータ１７の動力をオンする（ステップ５１０）。即ち、ＥＣＵ１６は、両足に対するアシストを行う。
【００６５】
両脚のうち着地していない脚がある場合（ステップ５０５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、着地センサ１３の検出値から右脚のみ着地しているか否かを判断する（ステップ５１５）。
右脚のみ着地している場合（ステップ５１５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、左脚が遊脚であると判断して、左脚の全ての歩行アクチュエータ１７の動力をオフにする（ステップ５２０）。即ち、ＥＣＵ１６は、左脚に対するアシストをゼロにする。
一方、左脚のみ着地している場合（ステップ５１５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、右脚が遊脚であると判断して、右脚の全ての歩行アクチュエータ１７の動力をオフにする（ステップ５２５）。即ち、右脚のアシストをゼロにする。
【００６６】
以上に説明した実施の形態では、目的地までバッテリを持たせるという観点から最小限アシストや両脚のアシスト力を低減したが、例えば、モード選択ボタンを供えて装着者Ｍに選択させるように構成することもできる。
【００６７】
以上に説明した実施の形態により、次の効果を得ることができる。
（１）連続使用時間／距離を経路情報から割り出し、バッテリ１８で保有している電力が足りない場合は積極的に省エネでのアシスト制御を行うものとする。具体的には、経路情報から得られた下り坂のような大きなアシスト力が不要の場所では積極的に電力を絞り込む。
（２）従来の歩行アシスト装置は、歩行する経路などが不明のため、必要とする連続使用時間（あるいは距離）が分からず、経路の途中で電力が無くなってしまう虞があったが、歩行アシスト装置１は、目的地までのバッテリを持たせるようにアシスト計画を立てるため、目的地までバッテリを持たせることができる。
（３）目的地までバッテリが持つため、目的地に到着するまでにバッテリが切れて自重を引きずって歩くことがない。
（４）例えば、下り坂の遊脚からアシスト力を低減するなど、目的地までバッテリを持たせつつ、装着者Ｍにとって違和感を感じさせずに省エネ制御を行うことができる。
（５）歩行アシスト装置１に搭載したバッテリ１８の電力が予行されている歩行のアシストで必要とされる電力を下回る場合、上りのみのアシスト制御を行い、下り、若しくは平地歩行の場合アシスト制御を絞り込む、又は行わない。
【００６８】
以上に説明した実施形態では次の機能構成をとることができる。
バッテリ１８は、蓄電手段として機能している。
歩行アシスト部２は、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段として機能している。
歩行アクチュエータ１７は、前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動手段として機能している。
ＥＣＵ１６は、前記駆動手段が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御手段として機能している。
そして、ＥＣＵ１６は、遊脚部に対するアシスト力を、例えば、ゼロとするなど低減するため、所定の場合に、次の一歩のために移動する遊脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とすることを特徴とする歩行支援装置。
【００６９】
また、ＥＣＵ１６は、立脚部に対してもアシスト力を低減するため、所定の場合に、更に、現在体重を主に支持している立脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減する。
【符号の説明】
【００７０】
１ 装着型ロボット
２ 歩行アシスト部
３ ３軸センサ
４ 光源装置
５ 撮像カメラ
６ ３軸アクチュエータ
７ 腰部装着部
８ 連結部
９ 撮像ユニット
１０ 無線通信装置
１２ ナビゲーション装置
１３ 着地センサ
１５ 装着ロボットシステム
１６ ＥＣＵ
１７ 歩行アクチュエータ
１８ バッテリ
１９ ＳＯＣ検出装置
２０Ｌ 左脚部
２０Ｒ 右脚部
３０Ｌ、３０Ｒ 股関節
４０Ｌ、４０Ｒ 膝関節
５０Ｌ、５０Ｒ 足首関節
１００ 照明
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行支援装置、及び歩行支援プログラムに関し、例えば、装着者の歩行運動をアシストするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢者などの歩行を支援する歩行用のアシスト装置が注目を集めている。
歩行用のアシスト装置は、装着者の腰部や下肢などに装着され、センサなどで装着者の体の動きを検知し、モータによって装着者の歩行運動を支援する。
歩行用のアシスト装置では、バッテリの重量をなるべく小さくするために、なるべく効率よく電力を使用したいとの要望がある。
【０００３】
特許文献１の歩行用のアシスト装置は、バッテリの残量が閾値以下となった場合に、バッテリの残量が少なくなるにつれてアシスト割合を下げていく。これにより、装着者に違和感を感じさせずにバッテリを長持ちさせることができ、効率よく電力を使用することができる。
【０００４】
しかし、この技術は、アシスト割合を一律に下げるため、例えば、アシストが必要な場面でもアシスト力が低下してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７５６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、歩行アシストにおいて、より適切な省エネ制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）請求項１に記載の発明では、蓄電手段と、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段と、前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御手段と、を具備し、前記制御手段は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援装置を提供する。
（２）請求項２記載の発明では、前記制御手段は、所定の場合に、更に、前記両脚部のうちの立脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置を提供する。
（３）請求項３記載の発明では、前記所定の場合は、歩行面が下り坂の場合であることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置を提供する。
（４）請求項４記載の発明では、前記所定の場合は、歩行面が平地の場合であることを特徴とする請求項３に記載の歩行支援装置を提供する。
（５）請求項５記載の発明では、現在地から目的地までの経路を取得する経路取得手段と、前記蓄電手段が供給できる供給電力量を取得する供給電力量取得手段と、前記駆動手段が発揮する力を低減せずに、前記取得した経路を歩行するのに要する消費電力量を取得する消費電力量取得手段と、を具備し、前記所定の場合は、前記取得した消費電力量の方が前記取得した供給電力量よりも大きい場合であることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置を提供する。
（６）請求項６記載の発明では、前記取得した経路の下り坂と平地の区間に対して、前記消費電力量が前記供給電力量以下となるように、前記駆動手段に発揮させる力の低減を計画する計画手段を具備し、前記制御手段は、当該計画に従って前記駆動手段に発揮させる力を制御することを特徴とする請求項５に記載の歩行支援装置を提供する。
（７）請求項７記載の発明では、前記計画によって、前記消費電力量が前記供給電力量以下とならない場合に、前記制御手段は、前記蓄電手段が供給する供給電力量によって前記経路を歩行できるように、前記駆動手段に発揮させる力を所定の割合で低減することを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置を提供する。
（８）請求項８記載の発明では、蓄電手段と、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段とを備えた歩行支援装置が有するコンピュータで用いられる歩行支援プログラムであって、前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動機能と、前記駆動機能が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御機能と、をコンピュータに実現させ、前記制御機能は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動機能が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援プログラムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、歩行状態に応じてアシスト力を低減することで、より適切な省エネ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】装着型ロボットの装着状態や装着ロボットシステムについての説明図である。
【図２】歩行アシスト装置１が行う歩行アシストの態様についての説明図である。
【図３】歩行アシスト装置１が行う歩行支援動作についてのフローチャートである。
【図４】ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合の処理手順を説明するフローチャートである。
【図５】ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合の処理を説明する他のフローチャートである。
【図６】ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合の処理を説明する他のフローチャートである。
【図７】最小限アシスト制御の手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１）実施形態の概要
（ａ）歩行アシスト装置１は、目的地までの全歩行経路を取得し、歩行距離を元に通常のアシストを行った場合に必要な電力量を求める。そして、バッテリ１８の残量が目的地に到達するまでの歩行アシストに足りない場合、地面から離れている遊脚のアシスト力を低減してバッテリの消費を低減し、目的地までアシストを継続する。装着者Ｍの負担が小さいのは、坂道を下るときであり、また、遊脚と立脚では、遊脚のアシスト力を低減した場合の方が装着者Ｍの負担が小さいと考えられる。そこで、下り遊脚、平地遊脚、下り立脚、平地立脚の順にアシスト力の低減を行うことで、目的地までバッテリが足りるアシスト方法を選択し、実行する。
【００１１】
（ｂ）具体的には、歩行アシスト装置１（図１）は、装着者Ｍの両脚の各関節に設置した歩行アクチュエータ１７を駆動して、装着者Ｍの歩行を支援する。
歩行アシスト装置１は、目的地までの全歩行経路を、自装置での算出や外部からの通信により取得し、歩行距離を元に通常のアシストを行った場合に必要な電力量を求める。全歩行経路を自装置で算出する場合には、スケジュールから取得したり入力された目的地までの走行経路を地図データを使用して探索する。
そして、歩行アシスト装置１は、バッテリ１８の残量が目的地に到達するまでの歩行アシストに足りない場合、遊脚（地面から離れている側の脚、但し床反力ゼロの状態の脚としてもよい）のアシスト力を低減してバッテリの消費を低減し、目的地までアシストを継続する。
なお、本実施の形態では、一例として、アシスト力ゼロまで低減するが、後述する各段階の節約アシストに対して、通常アシスト力に対する所定割合までアシスト力を低減し、それでも低減量が充分でない場合に、アシスト力をゼロまで低減するようにしてもよい。
【００１２】
アシスト力をゼロとしても装着者Ｍの負担が最も小さいのは、坂道や階段を下るときであると考えられ、また、遊脚と立脚（地面に着いていて体（体重）の少なくとも一部を支えている脚）では、遊脚のアシスト力を低減した場合の方が装着者Ｍの負担が小さいと考えられる。
そこで歩行アシスト装置１は、通常のアシストを行うとバッテリ１８の残量では目的地に到達するまでの歩行アシストを行うことができない場合、第１段階の節約アシストとして、まず坂道や階段を下る場合（以下単に「下り」という）における遊脚のアシスト力を低減することでバッテリ１８を節約する。
この第１段階の節約アシストでは、全ての場合の立脚、及び、坂道や階段を上る場合（以下単に「上り」という）と平地における遊脚に対して通常のアシストをする。
【００１３】
目的地まで第１段階の節約アシストを行ったとしても、まだバッテリの節約が足りない（バッテリが不足する）と判断される場合、歩行アシスト装置１は、目的地までの歩行（全行程）に対して第２段階の節約アシストを行う。
そして、それでも不足すると判断される場合には第３段階の節約アシストを、それでも不足すると判断される場合には第４段階の節約アシスト、更に第５段階の節約アシストを行う。
【００１４】
歩行アシスト装置１は、第２段階の節約アシストにおいて、全ての場合の立脚と上りにおける遊脚に対して通常のアシストを行い、下りと平地における遊脚に対してアシスト力を低減する。
歩行アシスト装置１は、第３段階の節約アシストにおいて、平地と上りにおける立脚、及び、上りにおける遊脚に対して通常のアシストを行う。また、下りにおける立脚と遊脚、及び平地における遊脚に対してアシスト力を低減する。
歩行アシスト装置１は、第４段階の節約アシストにおいて、上りにおける立脚と遊脚に対して通常のアシストを行い、下りと平地における立脚と遊脚に対してアシスト力を低減する。
第５段階の節約アシストでは、現在のバッテリ量で目的地に到着できるレベルまで通常のアシスト量を一様に低減する。
【００１５】
このように、装着者Ｍが、最もアシスト力を必要とするのは、上り坂であるため、本実施形態では、上り坂を歩行する場合には、遊脚、立脚共にアシスト力を低減しないようにしている。
【００１６】
（２）実施形態の詳細
図１（ａ）は、歩行アシスト装置１の装着状態を示した図である。
歩行アシスト装置１は、装着者Ｍの腰部及び下肢に装着し、装着者Ｍの歩行を支援（アシスト）する歩行支援装置である。なお、例えば、上半身、下半身に装着して全身の動作をアシストするものであってもよい。
【００１７】
歩行アシスト装置１は、腰部装着部７、歩行アシスト部２、連結部８、３軸センサ３、３軸アクチュエータ６、撮像カメラ５、光源装置４、撮像カメラ５と光源装置４を保持する撮像ユニット９、無線通信装置１０、ナビゲーション装置１２、着地センサ１３などを備えている。
腰部装着部７は、歩行アシスト装置１を装着者Ｍの腰部に固定する固定装置である。腰部装着部７は、装着者Ｍの腰部と一体となって移動する。
また、腰部装着部７は、歩行アクチュエータ１７（図１（ｂ））を備えており、装着者Ｍの歩行動作に従って連結部８を前後方向などに駆動する。
【００１８】
連結部８は、腰部装着部７と歩行アシスト部２を連結している。
歩行アシスト部２は、装着者Ｍの下肢に装着され、歩行アクチュエータ１７により前後方向などに駆動されて装着者Ｍの歩行運動を支援する。
なお、図１で、歩行アクチュエータ１７が連結部８を解して歩行アシスト部２を駆動する構成としたが、これは、図と説明を簡略化するためであり、歩行アシスト部２は、装着者Ｍの股関節、膝関節、足首関節に対応した多関節構造を有しており、各関節は、それぞれの関節に設置されたエンコーダによって回転角度が検出され、それぞれの関節に設置された歩行アクチュエータ１７の動力によって駆動されるようになっている。
【００１９】
３軸センサ３は、腰部装着部７に設置され、腰部装着部７の姿勢などを検知する。３軸センサ３は、例えば、３次元ジャイロによる３軸角速度検出機能や３軸角加速度検出機能などを備えており、前進方向、鉛直方向、体側方向の軸の周りの回転角度、角速度、角加速度などを検知することができる。
なお、前進方向の軸の周りの角度をロール角、鉛直方向の軸の周りの角度をヨー角、体側方向の軸の周りの角度をピッチ角とする。
【００２０】
３軸アクチュエータ６は、例えば、球体モータで構成されており、撮像カメラ５と光源装置４が設置された撮像ユニット９のロール角、ヨー角、ピッチ角を変化させる。
撮像ユニット９には、光源装置４と撮像カメラ５が固定されており、３軸アクチュエータ６を駆動すると、光源装置４の照射方向（光源装置４の光軸の方向）と撮像カメラ５の撮像方向（撮像カメラ５の光軸の方向）は、相対角度を保ったまま、腰部装着部７に対するロール角、ヨー角、ピッチ角を変化させる。
【００２１】
撮像ユニット９で適切な画像を撮像するためには、撮像ユニット９を所定の角度で歩行基準面（歩行面）に向ける必要があるが、装着者Ｍが歩行アシスト装置１を装着した場合に、装着状態によって撮像ユニット９が傾くため、３軸アクチュエータ６によってこれを補正する。
【００２２】
光源装置４は、例えば、レーザ、赤外光、可視光などの光を所定の形状パターンで照射する。本実施の形態では、光源装置４は、照射方向に垂直な面に対して円形となる形状パターンで光を照射するものとするが、矩形形状、十字、点など各種の形状が可能である。
【００２３】
撮像カメラ５は、被写体を結像するための光学系と、結像した被写体を電気信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を備えた、赤外光カメラ、可視光カメラなどで構成され、光源装置４が歩行基準面に照射した投影像を撮像（撮影）する。
光源装置４が所定の形状パターンで照射した光による投影像は、照射方向と歩行面の成す角度や、歩行面に存在する障害物（段差など）により円形から変形した（歪んだ）形状となるが、この形状を解析することにより前方の状態（例えば、下り坂の存在、平地の存在など）を検知することができる。
【００２４】
無線通信装置１０は、照明１００が発光する光に含まれる踏板情報などの各種情報を検出する。
当該光に下り坂の始点や終点、平地の始点や終点を示す情報が含まれている場合、これによって、歩行アシスト装置１は、下り坂の始点や終点、平地の始点や終点を認識することができる。
【００２５】
ナビゲーション装置１２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信したり、所定のサーバと通信したりして装着者Ｍの現在位置を特定したり、現在位置から目的地までの経路を探索したりなどのナビゲーション機能を有している。
探索した経路には、下り坂の区間、平地の区間などの歩行面の状態に関する情報も含まれている。
【００２６】
着地センサ１３は、両脚のそれぞれの足裏に設置されており、足裏が接地したことを検出する。着地センサ１３は、両脚部のうち歩行面から離れている脚部を遊脚部として検出する遊脚部検出手段として機能する。また着地センサ１３は、両脚部のうち歩行面に接地している脚部を立脚部として検出する立脚部検出手段としても機能する。
歩行アシスト装置１は、着地センサ１３により、左脚、右脚の接地を個別に検出することにより、何れの脚が遊脚（次の一歩を踏み出すために移動させているほうの脚）で何れの脚が立脚（主に体重を支えている脚）であるかを判断する。
なお、本実施形態では、着地センサ１３により足裏が地面に接地していない状態を検出している脚を遊脚としているが、床からの反力を検出する圧力センサを足裏に接地し、床反力ゼロの状態の脚を遊脚とし、床反力がゼロでない脚を立脚とするようにしてもよい。
【００２７】
図１（ｂ）は、歩行アシスト装置１に設置された装着ロボットシステム１５を説明するための図である。
装着ロボットシステム１５は、歩行支援機能を発揮するように歩行アシスト装置１を制御する電子制御システムである。
【００２８】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１６は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置、各種インターフェースなどを備えた電子制御ユニットであり、歩行アシスト装置１の各部を電子制御する。
【００２９】
ＣＰＵは、記憶媒体に記憶された各種コンピュータプログラムを実行し、バッテリ残量から歩行経路におけるアシスト力を低減する区間、および、何れの脚についてアシスト力を低減するかといった、アシスト計画を設定したり、当該計画に基づいて歩行アクチュエータ１７を駆動し、歩行支援を行ったりする。
ＣＰＵは、光源装置４、撮像カメラ５、３軸アクチュエータ６、３軸センサ３、無線通信装置１０、及びナビゲーション装置１２、着地センサ１３とインターフェースを介して接続しており、光源装置４からの照射をオンオフしたり、撮像カメラ５から撮像データを取得したり、３軸アクチュエータ６を駆動したり、３軸センサ３から検出値を取得したり、無線通信装置１０から下り坂や平地の始点、終点を取得したり、ナビゲーション装置１２から装着者Ｍの現在位置を取得したりする。
【００３０】
ＲＯＭは、読み取り専用のメモリであって、ＣＰＵが使用する基本的なプログラムやパラメータなどを記憶している。
ＲＡＭは、読み書きが可能なメモリであって、ＣＰＵが演算処理などを行う際のワーキングメモリを提供する。
【００３１】
記憶装置は、例えば、ハードディスクやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）などで構成された大容量の記憶媒体を備えており、歩行支援を行うためのプログラムなどの各種プログラムや、歩行アシスト装置１の歩行情報をサンプリングにより検出して記憶するためのアーカイブなどを記憶している。
【００３２】
歩行アクチュエータ１７は、ＥＣＵ１６からの指令に基づいて歩行アシスト部２を駆動する。
ＥＣＵ１６は、股関節、膝関節、足首関節の各関節に備えた歩行アクチュエータ１７を個別に制御することにより、歩行アシスト装置１に一体として歩行支援動作を行わせる。
バッテリ１８は、例えば、リチウムイオン電池などで構成された蓄電装置である。バッテリ１８の供給する電力により歩行アクチュエータ１７を駆動したり、ＥＣＵ１６を動作させることができる。
ＳＯＣ検出装置１９は、バッテリ残量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、即ち、供給可能電力量を検出する。
【００３３】
図２の各図は、歩行アシスト装置１が行う歩行アシストの態様を説明するための図である。
図２（ａ）は、歩行アシスト装置１によるアシスト箇所を説明するための図である。
歩行アシスト装置１は、右脚部２０Ｒの股関節３０Ｒ、膝関節４０Ｒ、足首関節５０Ｒと、左脚部２０Ｌの股関節３０Ｌ、膝関節４０Ｌ、足首関節５０Ｌの回転動作を、これら各関節に配置した歩行アクチュエータ１７によって支援する。
【００３４】
図２（ｂ）は、下り坂での最小限アシストを説明するための図である。
歩行アシスト装置１は、下り坂で最小限アシストを行う場合、遊脚の股関節、膝関節、足首関節の動力をゼロにする。
これは、下り坂では、上り坂に比べてアシストの必要性が低く、また、立脚に比べて遊脚をアシストする必要性が低いと考えられるためである。動力をゼロとするのは、一例であって、所定の程度減じた値とすることもできる。
【００３５】
図２（ｂ）の例では、右脚部２０Ｒが遊脚、左脚部２０Ｌが立脚となっている。最小限アシストでは、歩行アシスト装置１は、遊脚側である、右脚部２０Ｒの股関節３０Ｒ、膝関節４０Ｒ、足首関節５０Ｒについては、アシスト力をゼロとし（即ち、アシスト機能をオフとし）、立脚側である、左脚部２０Ｌの股関節３０Ｌ、膝関節４０Ｌ、足首関節５０Ｌについては通常のアシストを行う。
遊脚と立脚は一歩ごとに交代するため、アシスト力をゼロとする脚も交互する。
【００３６】
図２（ｃ）は、平地での最小限アシストを説明するための図である。
歩行アシスト装置１は、平地で最小限アシストを行う場合、遊脚の股関節、膝関節、足首関節の動力をゼロにする。
図２（ｃ）の例では、右脚部２０Ｒが遊脚、左脚部２０Ｌが立脚となっている。最小限アシストでは、歩行アシスト装置１は、右脚部２０Ｒの股関節３０Ｒ、膝関節４０Ｒ、足首関節５０Ｒについては、アシスト力をゼロとし、左脚部２０Ｌの股関節３０Ｌ、膝関節４０Ｌ、足首関節５０Ｌについては通常のアシストを行う。
【００３７】
図３（ａ）は、歩行アシスト装置１が行う歩行支援動作を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、ＥＣＵ１６のＣＰＵから歩行支援プログラムに従って行うものである。
まず、ＥＣＵ１６は、ＳＯＣ検出装置１９を用いてＳＯＣを取得する（ステップ５）。
【００３８】
次に、ＥＣＵ１６は、ナビゲーション装置１２から、現在位置から目的地に至る経路を取得（算出）する（ステップ１０）。
なお、ナビゲーション装置１２は、ＧＰＳなどによって現在位置を検出すると共に装着者Ｍが入力した目的地を取得し、現在位置から目的地に至る経路を探索することにより経路の取得を行う。
【００３９】
次に、ＥＣＵ１６は、当該経路における総エネルギー量を取得する（ステップ１５）。 この計算は、過去のアーカイブから取得しても良いし、経路から計算しても良い。
次に、ＥＣＵ１６は、当該総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ２０）。
ＳＯＣが総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ２０；Ｙ）、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、通常の手法によってアシスト制御する（ステップ２５）。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下の場合（ステップ２０；Ｎ）、図３（ｂ）のフローチャートで示した処理に移行する。
【００４０】
図３（ｂ）は、ＳＯＣが総エネルギー量以下の場合（ステップ２０；Ｎ）の処理手順を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、経路から下り坂の比率を取得する（ステップ３０）。例えば、経路の長さが１Ｋｍで、そのうち、下り坂が２００ｍであった場合、下り坂の比率は２０％となる。
【００４１】
次に、ＥＣＵ１６は、下り坂の比率に省エネ稼働分α％を積算する（ステップ３５）。
ここで、省エネ稼働分α％は、下り坂において通常の手法でアシストした場合（フルアシストの場合）に必要なエネルギーに対する、下り坂において最小限アシストした場合に必要なエネルギーの比率である。
すると、下り坂で最小限アシストするのに必要なエネルギーは、次の式（１）により算出できる。
（下り坂で最小限アシストするのに必要なエネルギー）＝（下り坂の長さ）×（下り坂において通常の手法でアシストした場合に必要なエネルギー）×α・・・（１）
【００４２】
次に、ＥＣＵ１６は、下り坂を最小限アシストし、下り坂以外を通常の手法でアシストした場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ４０）。
これは、式（１）により下り坂を最小限アシストするのに必要なエネルギーを計算し、下り坂以外の経路を通常の手法でアシストするのに必要なエネルギーを計算、又はアーカイブから取得し、これらを加算することにより得ることができる。
【００４３】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ４５）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ４５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第１段階の節約アシストを行う。即ち、下り坂の歩行に対してだけ最小限アシストすれば、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂では、最小限アシストを行いその他の区間では、通常の手法でアシストする。なお、最小限アシストの具体的内用については後述（図７）する。
【００４４】
まず第１段階の節約アシストにおいて、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ５０）。
これは、ナビゲーション装置１２による現在位置、無線通信装置１０によって受信した情報、撮像カメラ５で撮影した投影像などを用いて判断する。
下り坂を歩行中である場合（ステップ５０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂での最小限アシスト制御を行う（ステップ５５）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ５０；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ６０）。
【００４５】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ５０にて、下り坂を歩行中であるか否かを判断し、下り坂を歩行中である場合には、最小限アシストでアシストする。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ４５；Ｎ）、図４のフローチャートで示した処理に移行する。
【００４６】
図４は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ４５；Ｎ）の処理手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ＥＣＵ１６は、経路から平地の比率を取得する（ステップ６５）。
次に、ＥＣＵ１６は、平地の比率に省エネ稼働分β％を積算する（ステップ７０）。
ここで、省エネ稼働分β％は、平地において通常の手法でアシストした場合に必要なエネルギーに対する、平地において最小限アシストした場合に必要なエネルギーの比率である。
すると、平地で最小限アシストするのに必要なエネルギーは、次の式（２）により算出できる。
（平地で最小限アシストするのに必要なエネルギー）＝（下り坂の長さ）×（通常の手法でアシストした場合に必要なエネルギー）×β・・・（２）
【００４７】
次に、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地で最小限アシストし、下り坂と平地以外において通常の手法でアシストした場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ７５）。
これは、式（１）、（２）により下り坂と平地において最小限アシストするのに必要なエネルギーを計算し、下り坂と平地以外の経路を通常の手法でアシストするのに必要なエネルギーを計算、又はアーカイブから取得し、これらを加算することにより得ることができる。
【００４８】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ８０）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ８０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第２段階の節約アシストを行う。
即ち、下り坂と平地で最小限アシストすれば、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地では、最小限アシストを行いその他の区間では、通常の手法でアシストする。
【００４９】
まず、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ８５）。
下り坂を歩行中である場合（ステップ８５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂での最小限アシスト制御を行う（ステップ９０）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ８５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、平地を歩行中であるか否かを判断する（ステップ９５）。
これは、ナビゲーション装置１２による現在位置、無線通信装置１０によって受信した情報、撮像カメラ５で撮影した投影像などを用いて判断する。
【００５０】
平地を歩行中である場合（ステップ９５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、平地での最小限アシスト制御を行う（ステップ１００）。
平地を歩行中でない場合（ステップ９５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ１０５）。
【００５１】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ８５における下り坂を歩行中であるか否かの判断、ステップ９５における平地を歩行中であるか否かの判断を行い、下り坂を歩行中、あるいは、平地を歩行中である場合には、最小限アシストでアシストする。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ８０；Ｎ）、図５のフローチャートで示した処理に移行する。
【００５２】
図５は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ８０；Ｎ）の処理を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地以外の区間を通常の手法でアシストし、平地を最小限アシストする場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ１１０）。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ１１５）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ１１５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第３段階の節約アシストを行う。
即ち、下り坂でアシストを行わず、平地で最小限アシストすれば、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂ではアシストを行わず、平地では最小限アシストを行い、その他の区間では、通常の手法でアシストする。
【００５４】
まず、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ１２０）。
下り坂を歩行中である場合（ステップ１２０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂でのアシストをゼロにする（ステップ１２５）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ１２０；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、平地を歩行中であるか否かを判断する（ステップ１３０）。
【００５５】
平地を歩行中である場合（ステップ１３０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、平地での最小限アシストを行う（ステップ１３５）。
平地を歩行中でない場合（ステップ１３０；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ１４０）。
【００５６】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ１２０における下り坂を歩行中であるか否かの判断、ステップ１３０における平地を歩行中であるか否かの判断を行い、下り坂を歩行中の場合には、アシストをゼロにし、平地を歩行中である場合には、最小限アシストを行う。
一方、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ１１５；Ｎ）、図６のフローチャートで示した処理に移行する。
【００５７】
図６（ａ）は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ１１５；Ｎ）の処理を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地以外の区間を通常の手法でアシストする場合に必要な総エネルギー量を再算出する（ステップ１４５）。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１６は、再算出した総エネルギー量とＳＯＣの大小を比較する（ステップ１５０）。
ＳＯＣが再算出した総エネルギー量よりも大きい場合（ステップ１５０；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、第４段階の節約アシストを行う。
即ち、下り坂と平地でのアシストを行わなければ、バッテリ１８は、装着者Ｍが目的地に到着するまでに必要な電力を供給できるため、ＥＣＵ１６は、下り坂と平地では、アシストを行わず、その他の区間では、通常の手法でアシストする。
【００５９】
まず、ＥＣＵ１６は、下り坂を歩行中か否かを判断する（ステップ１５５）。
下り坂を歩行中である場合（ステップ１５５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、下り坂でのアシストをゼロにする（ステップ１６０）。
下り坂を歩行中でない場合（ステップ１５５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、平地を歩行中であるか否かを判断する（ステップ１６５）。
【００６０】
平地を歩行中である場合（ステップ１６５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、平地でのアシストをゼロにする（ステップ１７０）。
平地を歩行中でない場合（ステップ１６５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト制御を行う（ステップ１７５）。
【００６１】
以降、ＥＣＵ１６は、目的地に到着するまで、ステップ１５５における下り坂を歩行中であるか否かの判断、ステップ１６５における平地を歩行中であるか否かの判断を行い、下り坂を歩行中、あるいは、平地を歩行中である場合には、アシストをゼロにする。
【００６２】
一方、ＳＯＣが再算出した総エネルギー量以下である場合（ステップ１５０；Ｎ）、図６（ｂ）のフローチャートに従い第５段階の節約アシストを行う。
図６（ｂ）は、ＳＯＣが総エネルギー量以下である場合（ステップ１５０；Ｎ）の、第５段階の節約アシストの処理を説明するためのフローチャートである。
この場合、ＥＣＵ１６は、ＳＯＣを目的地まで通常の手法でアシストする場合に必要なエネルギーで除することによりエネルギー削減割合を算出する（ステップ１８０）。
次に、ＥＣＵ１６は、通常の手法によるアシスト量にエネルギー削減割合を乗じてアシスト量を算出する（ステップ１８５）。
【００６３】
そして、ＥＣＵ１６は、新たに算出したアシスト量にてアシスト制御を行う（ステップ１９０）。
このように、ＥＣＵ１６は、バッテリ１８のＳＯＣで目的地に到着できるレベルまで通常のアシスト量を一様に低減する。
【００６４】
図７は、最小限アシスト制御の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ＥＣＵ１６は、着地センサ１３の検出値から、装着者Ｍの右脚、左脚の両脚が着地しているか否かを判断する（ステップ５０５）。
両脚が着地している場合（ステップ５０５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、全ての歩行アクチュエータ１７の動力をオンする（ステップ５１０）。即ち、ＥＣＵ１６は、両足に対するアシストを行う。
【００６５】
両脚のうち着地していない脚がある場合（ステップ５０５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、着地センサ１３の検出値から右脚のみ着地しているか否かを判断する（ステップ５１５）。
右脚のみ着地している場合（ステップ５１５；Ｙ）、ＥＣＵ１６は、左脚が遊脚であると判断して、左脚の全ての歩行アクチュエータ１７の動力をオフにする（ステップ５２０）。即ち、ＥＣＵ１６は、左脚に対するアシストをゼロにする。
一方、左脚のみ着地している場合（ステップ５１５；Ｎ）、ＥＣＵ１６は、右脚が遊脚であると判断して、右脚の全ての歩行アクチュエータ１７の動力をオフにする（ステップ５２５）。即ち、右脚のアシストをゼロにする。
【００６６】
以上に説明した実施の形態では、目的地までバッテリを持たせるという観点から最小限アシストや両脚のアシスト力を低減したが、例えば、モード選択ボタンを供えて装着者Ｍに選択させるように構成することもできる。
【００６７】
以上に説明した実施の形態により、次の効果を得ることができる。
（１）連続使用時間／距離を経路情報から割り出し、バッテリ１８で保有している電力が足りない場合は積極的に省エネでのアシスト制御を行うものとする。具体的には、経路情報から得られた下り坂のような大きなアシスト力が不要の場所では積極的に電力を絞り込む。
（２）従来の歩行アシスト装置は、歩行する経路などが不明のため、必要とする連続使用時間（あるいは距離）が分からず、経路の途中で電力が無くなってしまう虞があったが、歩行アシスト装置１は、目的地までのバッテリを持たせるようにアシスト計画を立てるため、目的地までバッテリを持たせることができる。
（３）目的地までバッテリが持つため、目的地に到着するまでにバッテリが切れて自重を引きずって歩くことがない。
（４）例えば、下り坂の遊脚からアシスト力を低減するなど、目的地までバッテリを持たせつつ、装着者Ｍにとって違和感を感じさせずに省エネ制御を行うことができる。
（５）歩行アシスト装置１に搭載したバッテリ１８の電力が予行されている歩行のアシストで必要とされる電力を下回る場合、上りのみのアシスト制御を行い、下り、若しくは平地歩行の場合アシスト制御を絞り込む、又は行わない。
【００６８】
以上に説明した実施形態では次の機能構成をとることができる。
バッテリ１８は、蓄電手段として機能している。
歩行アシスト部２は、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段として機能している。
歩行アクチュエータ１７は、前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動手段として機能している。
ＥＣＵ１６は、前記駆動手段が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御手段として機能している。
そして、ＥＣＵ１６は、遊脚部に対するアシスト力を、例えば、ゼロとするなど低減するため、所定の場合に、次の一歩のために移動する遊脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とすることを特徴とする歩行支援装置。
【００６９】
また、ＥＣＵ１６は、立脚部に対してもアシスト力を低減するため、所定の場合に、更に、現在体重を主に支持している立脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減する。
【符号の説明】
【００７０】
１ 装着型ロボット
２ 歩行アシスト部
３ ３軸センサ
４ 光源装置
５ 撮像カメラ
６ ３軸アクチュエータ
７ 腰部装着部
８ 連結部
９ 撮像ユニット
１０ 無線通信装置
１２ ナビゲーション装置
１３ 着地センサ
１５ 装着ロボットシステム
１６ ＥＣＵ
１７ 歩行アクチュエータ
１８ バッテリ
１９ ＳＯＣ検出装置
２０Ｌ 左脚部
２０Ｒ 右脚部
３０Ｌ、３０Ｒ 股関節
４０Ｌ、４０Ｒ 膝関節
５０Ｌ、５０Ｒ 足首関節
１００ 照明
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電手段と、
歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段と、
前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援装置。
【請求項２】
前記制御手段は、所定の場合に、更に、前記両脚部のうちの立脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
前記所定の場合は、歩行面が下り坂の場合であることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置。
【請求項４】
前記所定の場合は、歩行面が平地の場合であることを特徴とする請求項３に記載の歩行支援装置。
【請求項５】
現在地から目的地までの経路を取得する経路取得手段と、
前記蓄電手段が供給できる供給電力量を取得する供給電力量取得手段と、
前記駆動手段が発揮する力を低減せずに、前記取得した経路を歩行するのに要する消費電力量を取得する消費電力量取得手段と、
を具備し、
前記所定の場合は、前記取得した消費電力量の方が前記取得した供給電力量よりも大きい場合であることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置。
【請求項６】
前記取得した経路の下り坂と平地の区間に対して、前記消費電力量が前記供給電力量以下となるように、前記駆動手段に発揮させる力の低減を計画する計画手段を具備し、
前記制御手段は、当該計画に従って前記駆動手段に発揮させる力を制御することを特徴とする請求項５に記載の歩行支援装置。
【請求項７】
前記計画によって、前記消費電力量が前記供給電力量以下とならない場合に、
前記制御手段は、前記蓄電手段が供給する供給電力量によって前記経路を歩行できるように、前記駆動手段に発揮させる力を所定の割合で低減することを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置。
【請求項８】
蓄電手段と、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段とを備えた歩行支援装置が有するコンピュータで用いられる歩行支援プログラムであって、
前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動機能と、
前記駆動機能が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記制御機能は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動機能が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援プログラム。
【請求項１】
蓄電手段と、
歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段と、
前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援装置。
【請求項２】
前記制御手段は、所定の場合に、更に、前記両脚部のうちの立脚部に対して前記駆動手段が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
前記所定の場合は、歩行面が下り坂の場合であることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置。
【請求項４】
前記所定の場合は、歩行面が平地の場合であることを特徴とする請求項３に記載の歩行支援装置。
【請求項５】
現在地から目的地までの経路を取得する経路取得手段と、
前記蓄電手段が供給できる供給電力量を取得する供給電力量取得手段と、
前記駆動手段が発揮する力を低減せずに、前記取得した経路を歩行するのに要する消費電力量を取得する消費電力量取得手段と、
を具備し、
前記所定の場合は、前記取得した消費電力量の方が前記取得した供給電力量よりも大きい場合であることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置。
【請求項６】
前記取得した経路の下り坂と平地の区間に対して、前記消費電力量が前記供給電力量以下となるように、前記駆動手段に発揮させる力の低減を計画する計画手段を具備し、
前記制御手段は、当該計画に従って前記駆動手段に発揮させる力を制御することを特徴とする請求項５に記載の歩行支援装置。
【請求項７】
前記計画によって、前記消費電力量が前記供給電力量以下とならない場合に、
前記制御手段は、前記蓄電手段が供給する供給電力量によって前記経路を歩行できるように、前記駆動手段に発揮させる力を所定の割合で低減することを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１つの請求項に記載の歩行支援装置。
【請求項８】
蓄電手段と、歩行支援対象者の脚部を保持する保持手段とを備えた歩行支援装置が有するコンピュータで用いられる歩行支援プログラムであって、
前記蓄電手段が供給する電力によって前記保持手段を駆動する駆動機能と、
前記駆動機能が発揮する力を制御して前記脚部の移動に要する力をアシストする制御機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記制御機能は、所定の場合に、前記両脚部のうちの遊脚部に対して前記駆動機能が発揮する力を通常の力よりも低減することを特徴とする歩行支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２００３１８（Ｐ２０１２−２００３１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５５２２（Ｐ２０１１−６５５２２）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]