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ロボティックウエア及びその制御方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P170014748
整理番号 N17002
掲載日 2017年12月25日
出願番号 特願2017-123861
公開番号 特開2019-005250
出願日 平成29年6月26日(2017.6.26)
公開日 平成31年1月17日(2019.1.17)
発明者
  • 橋本 稔
  • 塚原 淳
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 ロボティックウエア及びその制御方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】 階段歩行時に的確に歩行をアシストすることができるロボティックウェアの制御方法及びロボティックウェアを提供することを目的とする。
【解決手段】 ロボティックウェアを制御する同調制御装置は、左右の股関節アクチュエータを制御する股関節神経振動子と、左右の膝関節アクチュエータを制御する膝関節神経振動子とを備え、左右の前記股関節神経振動子については相互に抑制結合され、左右の膝関節神経振動子については相互に抑制結合され、左の股関節神経振動子と左の膝関節神経振動子については、いずれか一方とのみ抑制結合され、右の股関節振動子と右の膝関節振動子については、いずれか一方とのみ抑制結合されている。
【選択図】図12
従来技術、競合技術の概要

高齢者支援、介護支援などの様々な動作を補助するロボットの開発が進められている(非特許文献1)。本発明者等は、これまで神経振動子モデル(非特許文献2)を用いて装着者の歩行動作に同調した補助動作を行うことのできるロボティックウエアを開発してきた(非特許文献2、3、特許文献1、2、3、4)。

産業上の利用分野

本発明は、同調制御方法を利用して歩行をアシストするロボティックウエア及びその制御方法に関し、より詳細には階段歩行を好適にアシストすることができるロボティックウェア及びその制御方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ヒトの歩行運動を補助するアシスト力を股関節と膝関節にそれぞれ伝える股関節アクチュエータ及び膝関節アクチュエータを備える人体装着型のロボティックウエアの制御を、神経振動子を用いて行う同調制御方法であって、
ヒトの階段昇行時に、
股関節と股関節アクチュエータの間に生じる相互作用力に基づき、股関節神経振動子を用いた同調制御により、股関節アクチュエータを所定の股関節制御軌道を描くように駆動制御するとともに、
膝関節と膝関節アクチュエータの間に生じる相互作用力に基づき、膝関節神経振動子を用いた同調制御により、膝関節アクチュエータを所定の膝関節制御軌道を描くように駆動制御し、
前記股関節制御軌道の1周期をヒトの階段昇行時の一足一段歩行の1周期に対応するように設定し、
左右の前記膝関節制御軌道を、左右の前記股関節制御軌道にそれぞれ対応して、股関節制御軌道と同一周期、かつ同一位相となるように設定することを特徴とするロボティックウエアの同調制御方法。

【請求項2】
前記ロボティックウエアは、
前記股関節アクチュエータとしてヒトの左右の股関節にそれぞれアシスト力を付与する左股関節アクチュエータ及び右股関節アクチュエータと、
前記膝関節アクチュエータとしてヒトの左右の膝関節にそれぞれアシスト力を付与する左膝関節アクチュエータ及び右膝関節アクチュエータとを備え、
前記左股関節アクチュエータ及び前記右股関節アクチュエータを、相互に逆位相の前記股関節制御軌道を描くように駆動制御し、
前記左膝関節アクチュエータ及び前記右膝関節アクチュエータを、相互に逆位相の前記膝関節制御軌道を描くように駆動制御し、
前記左股関節アクチュエータ及び前記左膝関節アクチュエータを、前記膝関節制御軌道が前記股関節制御軌道と同一周期、かつ同一位相となるように駆動制御し、
前記右股関節アクチュエータ及び前記右膝関節アクチュエータを、前記膝関節制御軌道が前記股関節制御軌道と同一周期、かつ同一位相となるように駆動制御することを特徴とする請求項1記載のロボティックウエアの同調制御方法。

【請求項3】
ヒトの階段昇行運動を補助するアシスト力を股関節に与える股関節アクチュエータと、
ヒトの階段昇行運動を補助するアシスト力を膝関節に伝える膝関節アクチュエータと、
前記股関節アクチュエータ及び前記膝関節アクチュエータを制御する同調制御装置とを備えるロボティックウェアであって、
前記同調制御装置は、
ヒトの階段昇行時に股関節と股関節アクチュエータの間に生じる相互作用力に基づき、股関節神経振動子を用いた同調制御により、股関節アクチュエータを所定の股関節制御軌道を描くように駆動制御する股関節制御部と、
前記階段昇行時に膝関節と膝関節アクチュエータの間に生じる相互作用力に基づき、膝関節神経振動子を用いた同調制御により、膝関節アクチュエータを所定の膝関節制御軌道を描くように駆動制御する膝関節制御部とを備えるとともに、
前記股関節制御軌道の周期が、ヒトの階段昇行時の一足一段歩行の周期に対応して設定され、
左右の前記膝関節制御軌道が、左右の前記股関節制御軌道と同一周期、かつ同一位相となるように設定されていることを特徴とするロボティックウエア。

【請求項4】
前記同調制御装置は、
前記左右の股関節アクチュエータを制御する前記股関節神経振動子と、前記左右の膝関節アクチュエータを制御する膝関節神経振動子とを備え、
前記左右の前記股関節神経振動子については相互に抑制結合され、
前記左右の膝関節神経振動子については相互に抑制結合され、
前記左の股関節神経振動子と前記左の膝関節神経振動子については、いずれか一方とのみ抑制結合され、
前記右の股関節振動子と前記右の膝関節振動子については、いずれか一方とのみ抑制結合されていることを特徴とする請求項3記載のロボティックウェア。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017123861thum.jpg
出願権利状態 公開
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