[发明专利]行走辅助装置

权利要求书

1.一种行走辅助装置，其具有：

身体安装部，其安装于使用者的腰部或是躯体或是大腿部；

一对脚部安装部，其分别安装于使用者各腿的脚部；

一对腿支架，其分别连结各脚部安装部和身体安装部；

第一关节，其构成各腿支架与身体安装部的连结部；

第二关节，其设置于各腿支架的中间部；

第三关节，其构成各腿支架与脚部安装部的连结部；和

一对驱动器，其分别驱动各腿支架的第二关节，

所述行走辅助装置的特征在于，

在所述各脚部安装部上设置有着地部，该着地部在所述使用者的腿为站立腿的状态下着地，以作用将该使用者以及所述行走辅助装置支承于地面的地面反作用力，

还具备：地面反作用力检测机构，其检测作用于各脚部安装部的着地部的地面反作用力作为三维地面反作用力向量；

驱动器控制机构，其以下述方式控制所述各驱动器，即，将所述检测出的各脚部安装部的地面反作用力向量的绝对值与预先设定的比率相乘得到的值设定为该地面反作用力向量中应传递给各腿支架的支承力的大小的目标值，并使该目标值大小的支承力从脚部安装部侧传递给该腿支架。

2.根据权利要求1所述的行走辅助装置，其特征在于，

所述各腿支架的第二关节是能够使该腿支架屈伸的关节，并且，所述各驱动器是通过对该第二关节施加转矩来驱动该第二关节的驱动器，

所述驱动器控制机构利用所述支承力、所述第二关节的产生转矩和该第二关节处的腿支架的弯曲角的相关关系，确定为了将所述目标值大小的支承力从脚部安装部侧传递给各腿支架所需要的各驱动器的转矩指令值，并根据所确定的转矩指令值来控制该驱动器，其中，所述支承力通过被看做是以连结各腿支架的第一关节和第三关节的直线为作用线的平移力向量来确定。

3.根据权利要求2所述的行走辅助装置，其特征在于，具有：

支承力检测机构，其检测从脚部安装部侧实际传递给所述各腿支架的支承力；和

弯曲角检测机构，其检测所述各腿支架的弯曲角，

所述驱动器控制机构包括：

通过在所述检测出的地面反作用力向量的绝对值上乘以所述比率来算出各腿支架的所述目标值的机构；

通过反馈控制律确定各腿支架的要求支承力以使所述检测出的支承力大小接近于所算出的目标值的机构；

根据所确定的要求支承力、所述检测出的各腿支架的弯曲角和所述相关关系来确定各驱动器的转矩指令值的机构；和

根据所确定的转矩指令值来控制各驱动器的机构。

4.根据权利要求3所述的行走辅助装置，其特征在于，

所述支承力检测机构具有安装于所述第三关节和脚部安装部之间、或安装于该第三关节和腿支架之间的三轴力传感器，并根据该三轴力传感器的输出检测所述支承力。

5.根据权利要求3所述的行走辅助装置，其特征在于，

所述驱动器控制机构具备将对应于所述使用者自由腿侧的腿支架的所述目标值设定为0的机构。

6.根据权利要求2所述的行走辅助装置，其特征在于，具有：

转矩检测机构，其检测在所述各腿支架的第二关节上实际产生的转矩；和

弯曲角检测机构，其检测所述各腿支架的弯曲角，

所述驱动器控制机构包括：

根据所述检测出的地面反作用力向量的绝对值、所述比率、所述检测出的各腿支架的弯曲角和所述相关关系，确定用于将所述目标值大小的支承力传递给各腿支架的该腿支架的第二关节的目标转矩的机构；

通过反馈控制律确定各驱动器的转矩指令值以使所述检测出的第二关节的转矩接近于所确定的目标转矩的机构；和

根据所确定的转矩指令值来控制各驱动器的机构。

7.根据权利要求6所述的行走辅助装置，其特征在于，

所述驱动器控制机构具备将对应于所述使用者自由腿侧的腿支架的所述目标转矩设定为0的机构。

8.根据权利要求1所述的行走辅助装置，其特征在于，

所述地面反作用力检测机构具有在所述使用者脚部的中趾节关节的正下方部位设置于所述各脚部安装部的三轴力传感器，并根据该三轴力传感器的输出来检测所述地面反作用力向量。

9.根据权利要求1所述的行走辅助装置，其特征在于，

所述各脚部安装部具有插入所述使用者各腿的脚部的脚尖部的环状刚体构件，该刚体构件经所述第三关节与腿支架连结，并且在该刚体构件的下表面侧具有所述着地部。