步行训练系统、其控制方法和存储介质与流程

1.本发明涉及步行训练系统、其控制方法和存储介质。


背景技术：

2.日本未审查专利申请公开第2016-73525号(jp 2016-73525a)公开了一种步行训练系统，包括：动态平衡能力评估装置，其用于基于由于用户步行引起的预定身体部位随时间的变化来评估用户的动态平衡能力；以及跑台，其用于用户执行步行训练。例如，该步行训练系统包括位于跑台的带上的压力传感器，并且从压力传感器的测量值检测用户踢带的力(地板反作用力)。
3.压力传感器未加载时压力传感器的响应性能通常低于压力传感器加载时的响应性能。因此，在现有技术中，即使当执行步行训练的用户的一条腿从站立状态切换至摆动状态时，从该一条腿接收的负荷不被移除并被无意地检测到。因此，不能精确检测一条腿从站立状态切换至摆动状态的定时。也即，利用现有技术，不能精确判定用户(受训者)的步行状态。结果，存在现有技术不能向用户提供有效的步行训练的问题。


技术实现要素：

4.已经鉴于上述背景提出了本发明，本发明的目的是提供一种能够通过提高判定受训者的步行状态的精确度对受训者提供有效训练的步行训练系统、其控制方法和存储介质。
5.根据本发明的实施例的一种步行训练系统包括：机器人腿，其附接至受训者的一条腿；跑台；负荷分布传感器，其附接至所述跑台，并且检测从搭乘在所述跑台的带上的所述受训者的脚底接收的负荷的分布；步行状态判定单元，其基于由所述负荷分布传感器检测的并且从执行步行训练的所述受训者的另一条腿接收的负荷的增加的状态，判定所述一条腿是否已经从站立状态切换至摆动状态；以及控制单元，当所述步行状态判定单元判定出所述一条腿已经从所述站立状态切换至所述摆动状态时，所述控制单元开始由所述机器人腿对所述一条腿的所述摆动状态的弯曲控制。该步行训练系统能够精确地检测执行步行训练的受训者的腿从站立状态切换至摆动状态的定时。因此，可以提高判定受训者的步行状态的精确度，结果，可以为受训者提供有效的步行训练。例如，该步行训练系统能够精确地检测机器人腿所附接的腿从站立状态切换至摆动状态的定时。因此，机器人腿能够在适当的定时弯曲和伸展，结果，可以为受训者提供有效的步行训练。
6.当从所述另一条腿接收的所述负荷变得等于或大于预定负荷时，所述步行状态判定单元判定出所述一条腿已经从所述站立状态切换至所述摆动状态。
7.当从所述另一条腿接收的所述负荷变得等于或大于从所述一条腿接收的负荷的最大值的预定比率时，所述步行状态判定单元判定出所述一条腿已经从所述站立状态切换至所述摆动状态。
8.当由所述负荷分布传感器检测到的所述负荷的重心位置进入包括另一条腿的位
置的预定区域中时，所述步行状态判定单元判定出所述一条腿已经从所述站立状态切换至所述摆动状态。
9.根据本发明的实施例的一种用于控制步行训练系统的方法包括：使用附接至跑台的负荷分布传感器检测从搭乘在所述跑台的带上的受训者的脚底接收的负荷的分布的步骤；基于从与一条腿不同的另一条腿接收的负荷的增加的状态，判定机器人腿所附接的所述一条腿是否已经从站立状态切换至摆动状态的步骤；以及当判定出所述一条腿已经从所述站立状态切换至所述摆动状态时，开始由所述机器人腿对所述一条腿的所述摆动状态的弯曲控制的步骤。该用于控制步行训练系统的方法能够精确地检测执行步行训练的受训者的腿从站立状态切换至摆动状态的定时。因此，可以提高判定受训者的步行状态的精确度，结果，可以为受训者提供有效的步行训练。例如，该用于控制步行训练系统的方法能够精确地检测机器人腿所附接的腿从站立状态切换至摆动状态的定时。因此，机器人腿能够在适当的定时弯曲和伸展，结果，可以为受训者提供有效的步行训练。
10.根据本发明的实施例的一种存储介质，其存储控制程序，所述控制程序使计算机执行：使用附接至跑台的负荷分布传感器检测从搭乘在所述跑台的带上的受训者的脚底接收的负荷的分布的处理；基于从与一条腿不同的另一条腿接收的负荷的增加的状态，判定机器人腿所附接的所述一条腿是否已经从站立状态切换至摆动状态的处理；以及当判定出所述一条腿已经从所述站立状态切换至所述摆动状态时，开始由所述机器人腿对所述一条腿的所述摆动状态的弯曲控制的处理。该控制程序能够精确地检测执行步行训练的受训者的腿从站立状态切换至摆动状态的定时。因此，可以提高判定受训者的步行状态的精确度，结果，可以为受训者提供有效的步行训练。例如，该控制程序能够精确地检测机器人腿所附接的腿从站立状态切换至摆动状态的定时。因此，机器人腿能够在适当的定时弯曲和伸展，结果，可以为受训者提供有效的步行训练。
11.根据本发明，可以提供能够通过提高判定受训者的步行状态的精确度对受训者提供有效训练的步行训练系统、其控制方法和存储介质。
附图说明
12.下面将参考附图描述本发明的示范性实施例的特征、优点、和技术和工业意义，在附图中相同的标记表示相同元件，其中：
13.图1是示出根据第一实施例的步行训练装置的配置示例的整体概念图；
14.图2是设置在图1所示的步行训练装置中的跑台的一部分的示意侧视图；
15.图3是示出设置在图1所示的步行训练装置中的步行辅助装置的构造示例的示意立体图；
16.图4是示出图1所示的步行训练装置的系统配置示例的框图；
17.图5是示出当负荷分布传感器未加载时低响应性能的影响的时序图；
18.图6是通过放大图5的一部分而获得的时序图；
19.图7是示出通过图1所示的步行训练装置判定受训者的步行状态的方法的示例的时序图；
20.图8是通过放大图7的一部分而获得的时序图；
21.图9是示出通过图1所示的步行训练装置判定受训者的步行状态的方法的另一示
例的示意性平面图；以及
22.图10是示出通过图1所示的步行训练装置判定受训者的步行状态的方法的另一示例的时序图。
具体实施方式
23.在下文中，将通过本发明的实施例描述本发明，但是根据权利要求的范围的本发明不限于以下实施例。此外，并不是实施例中所述的所有配置都是解决所述问题的手段所必不可少的。为了清楚起见，已经适当地省略和简化以下描述和附图。在附图中，对相同的元件标注相同的附图标记，根据需要省略重复的说明。
24.第一实施例
25.图1是示出根据第一实施例的步行训练装置的配置示例的整体概念图。根据本实施例的步行训练装置100是支持受训者(用户)900的康复的康复支持装置的特定示例，尤其是支持步行训练的步行训练装置的特定示例。步行训练装置100是用于受训者900根据训练人员901的指导执行步行训练的装置，受训者900是一条腿遭受瘫痪的偏瘫患者。这里，训练人员901可以是例如治疗师(理疗师)或医生，通过指导或护理来辅助受训者的训练。因此，训练人员901可以称为训练教员、训练护理者或训练助手。步行训练装置100也可称为步行训练系统。以下描述中的上下方向、左右方向和前后方向是基于受训者900的方向的方向。
26.步行训练装置100主要包括：控制面板133，其附接至构成整个骨架的框架130；跑台131，受训者900在其上步行；以及步行辅助装置(机器人腿)120，其附接至患腿，即受训者900的瘫痪侧的腿。
27.跑台131是促使受训者900步行的装置，并且执行步行训练的受训者900搭乘在带1311上并且根据带1311的运动尝试步行运动。例如，如图1所示，训练人员901可以站在受训者900后面的带1311上并与受训者900一起执行步行运动。然而，通常优选的是，训练人员901处于容易对受训者900执行护理的状态，也即跨立在带1311上方。
28.图2是跑台131的一部分的示意侧视图。如图2所示，跑台131至少包括环形带1311、滑轮1312以及电机(未示出)。此外，负荷分布传感器222安装在带1311的内侧(在受训者900搭乘的表面上的带1311的下侧)上，以便不与带13111一起移动。然而，负荷分布传感器222可以设置在带1311的上侧以便与带1311一起移动。
29.负荷分布传感器222由多个传感器组成，并且这些传感器以矩阵形式布置在支撑受训者900的脚底的带1311的下侧。通过使用这些传感器，负荷分布传感器222可以检测从受训者900的脚底接收的表面压力(负荷)的大小和分布。例如，负荷分布传感器222是电阻变化检测型负荷检测片，其中多个电极以矩阵形式布置。根据负荷分布传感器222的检测结果，可以判定受训者900的步行状态(每条腿是处于站立状态还是摆动状态等)。稍后将描述基于负荷分布传感器222的检测结果判定受训者900的步行状态的方法的细节。
30.在跑台131中，例如，后面将描述的整体控制单元210基于负荷分布传感器222的检测结果来判定受训者900的步行状态，并且使用电机(未示出)根据步行状态旋转滑轮1312，从而旋转(移动)环形带1311。因此，受训者900可以在不从带1311踏出的情况下执行步行训练。
31.框架130竖立在安装于地板表面上的跑台131上，支撑控制面板133并且支撑训练
监视器138，控制面板133容纳控制电机和传感器的整体控制单元210，训练监视器138例如是将训练进度等呈现给受训者900的液晶面板。此外，框架130支撑受训者900的头上方部的前方处的前张紧单元135、头上方部处的护具张紧单元112、以及头上方部的后方处的后张紧单元137。框架130还包括用于受训者900抓握的扶手130a。
32.扶手130a布置在受训者900的左侧和右侧。每个扶手130a布置成沿平行于受训者900的步行方向的方向延伸。扶手130a在上下方向和左右方向上的位置可以调整。也就是说，扶手130a可以包括用于改变其高度和宽度的机构。此外，扶手130a可以构造成使得调节扶手130a的高度以使步行方向上的前侧的高度和后侧的高度不同以便改变其倾斜角。例如，扶手130a可以设置有沿步行方向逐渐增加的倾斜角。
33.此外，扶手130a设置有用于检测从受训者900接收的负荷的扶手传感器218。例如，扶手传感器218可以是电阻变化检测型负荷检测片，其中电极以矩阵方式布置。此外，扶手传感器218可以是六轴传感器，其中三轴加速度传感器(x，y，z)和三轴陀螺仪传感器(翻滚、俯仰、偏航)组合。然而，扶手传感器218的类型和安装位置不受限制。
34.相机140功能为用于观察受训者900的整个身体的成像单元。相机140安装在训练监视器138附近以便面对受训者。相机140捕获在训练期间受训者900的静止图像和运动图像。相机140包括一组镜头和成像元件，成像元件提供的视角为能够捕获受训者900的整个身体。成像元件是例如将在图像平面上的光学图像转换成图像信号的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。
35.通过前张紧单元135和后张紧单元137的协调操作，步行辅助装置120的负荷被抵消，以便不会成为患腿的负担，进而根据设定的程度辅助患腿的前摆运动。
36.前线134的一端连接至前张紧单元135的卷绕机构，另一端连接至步行辅助装置120。前张紧单元135的卷绕机构通过开启和关闭电机(未示出)根据患腿的移动来卷绕和解绕前线134。类似地，后线136的一端连接至后张紧单元137的卷绕机构，另一端连接至步行辅助装置120。后张紧单元137的卷绕机构通过开启和关闭电机(未示出)根据患腿的移动来卷绕和解绕后线136。通过前张紧单元135和后张紧单元137的这种协调操作，使步行辅助装置120的负荷被抵消以便不会成为患腿的负担，进而根据设定的程度辅助患腿的前摆运动。
37.例如，作为操作者，训练人员901为具有严重瘫痪的受训者设定高的辅助水平。当辅助水平被设定为高时，前张紧单元135根据患腿的前摆定时以相对较大力卷绕前线134。随着训练进行以及不再需要辅助，训练人员901将辅助水平设定为最低。当辅助水平被设定为最低时，前张紧单元135根据患腿的前摆定时以抵消步行辅助装置120的重量的力卷绕前线134。
38.步行训练装置100还包括由支具110、护具线(harness wire)111和护具张紧单元112构成的防倒护具装置。
39.支具110是围绕受训者900的腹部卷绕的带，通过例如钩环紧固件固定到腰部。支具110包括用于连接作为吊具的护具线111的一端的连接钩110a，也可称为吊带。受训者900穿戴支具110，使得连接钩110a定位在后背部上。
40.护具线111的一端连接至支具110的连接钩110a，另一端连接至护具张紧单元112的卷绕机构。护具张紧单元112的卷绕机构通过开启和关闭电机(未示出)来卷绕和解绕护具线111。通过这样的构造，当受训者900要跌倒时，防倒护具装置根据检测运动的整体控制
单元210的指令来卷起护具线111，利用支具110支撑受训者900的上身，抑制受训者900跌倒。
41.支具110包括用于检测受训者900的姿势的姿势传感器217。姿势传感器217是例如陀螺仪传感器和加速度传感器的组合，并且输出支具110所附接的腹部相对于重力方向的倾斜角。
42.管理监视器139是主要用于由训练人员901进行监视和操作的显示输入装置，并且附接至框架130。管理监视器139例如是液晶面板，在其表面上设置触摸面板。管理监视器139显示与训练设定、训练时的各种参数值、训练结果等相关的各种菜单项。此外，紧急停止按钮232设置在管理监视器139附近。当训练人员901按下紧急停止按钮232时，执行步行训练装置100的紧急停止。
43.步行辅助装置120附接至受训者900的患腿，并且通过减少患腿的膝关节的伸展和弯曲的负荷来辅助受训者900步行。步行辅助装置120将关于通过步行训练获取的腿移动的数据传输到整体控制单元210，或根据来自整体控制单元210的指令来驱动关节部。步行辅助装置120还可经由线等连接至髋关节(包括旋转部的连接构件)，所述髋关节附接至作为防倒护具装置的一部分的支具110。
44.步行辅助装置120的细节
45.图3是示出步行辅助装置120的构造示例的示意立体图。步行辅助装置120主要包括控制单元121和支撑患腿的各个部分的多个框架。步行辅助装置120也被称为机器人腿。
46.控制单元121包括控制步行辅助装置120的辅助控制单元220，还包括产生用于辅助膝关节的伸展运动和弯曲运动的驱动力的电机(未示出)。支撑患腿各个部分的框架包括大腿框架122和能枢转地连接至大腿框架122的小腿框架123。所述框架还包括：脚部平坦框架124，其能枢转地连接至小腿框架123；前连接框架127，其用于连接前线134；以及后连接框架128，其用于连接后线136。
47.大腿框架122和小腿框架123围绕图中所示的铰接轴线ha相对于彼此枢转。控制单元121的电机遵循辅助控制单元220的指令旋转，以迫使大腿框架122和小腿框架123围绕铰接轴线ha相对打开或关闭。容纳在控制单元121中的角度传感器223是例如旋转编码器，并且检测在大腿框架122和小腿框架123之间围绕铰接轴线ha形成的角度。小腿框架123和脚部平坦框架124围绕图中所示的铰链轴线hb相对于彼此枢转。相对枢转角度范围由调节机构126预先调节。
48.前连接框架127设置成在大腿的前侧在左右方向上延伸并且在两端连接至大腿框架122。前连接框架127在左右方向的中央周围还设置有用于连接前线134的连接钩127a。后连接框架128设置成在小腿的后侧在左右方向上延伸并且在两端连接至在上下方向上延伸的小腿框架123。后连接框架128在左右方向的中央周围还设置有用于连接后线136的连接钩128a。
49.大腿框架122包括大腿带129。大腿带129是一体地设置在大腿框架上的带，并且卷绕在患腿的大腿部周围，以将大腿框架122固定至大腿部。这抑制了整个步行辅助装置120相对于受训者900的腿移位。
50.步行训练装置100的系统配置示例
51.随后，将参照图4描述步行训练装置100的系统配置示例。图4是示出步行训练装置
100的系统配置示例的框图。
52.如图4所示，步行训练装置100的系统配置包括整体控制单元210、跑台驱动单元211、操作接收单元212、显示控制单元213、张紧驱动单元214、护具驱动单元215、图像处理单元216、姿势传感器217、扶手传感器218、负荷分布传感器222、通信连接接口(if)219和步行辅助装置120。
53.例如，整体控制单元210是微处理单元(mpu)，并且通过执行从系统存储器读取的控制程序执行整个装置的控制。
54.跑台驱动单元211包括用于使跑台131的带1311旋转的电机及其驱动电路。整体控制单元210通过将驱动信号传输至跑台驱动单元211来执行带1311的旋转控制。整体控制单元210根据例如由训练人员901设定的步行速度来调节带1311的旋转速度。可选地，整体控制单元210根据基于负荷分布传感器222的检测结果所判定的受训者900的步行状态来调节带1311的旋转速度。
55.操作接收单元212通过设置在装置上的操作按钮、叠置于管理监视器139上的触摸面板、所附接的遥控器等接收训练人员901的输入操作。操作接收单元212接收到的操作信号被传输到整体控制单元210。整体控制单元210能够基于操作接收单元212接收到的操作信号，指示接通和断开电源供应，或者指示开始训练。此外，可以输入与设定相关的数值并且选择菜单项。操作接收单元212不限于接收训练人员901的输入操作的情况，当然，操作接收单元212也可以接收受训者900的输入操作。
56.显示控制单元213从整体控制单元210接收显示信号，生成显示图像，并且将图像显示在训练监视器138或管理监视器139上。显示控制单元213根据显示信号生成示出训练进度的图像和由相机140捕获的实时图像。
57.张紧驱动单元214包括设置在前张紧单元135中的用于拉动前线134的电机及其驱动电路、以及设置在后张紧单元137中的用于拉动后线136的电机及其驱动电路。整体控制单元210通过向张紧驱动单元214传输驱动信号来控制前线134的卷绕和后线136的卷绕。此外，整体控制单元210通过控制电机的驱动转矩来控制每个线的张紧力，而不限于卷绕操作。此外，整体控制单元210基于负荷分布传感器222的检测结果来识别患腿从站立状态切换到摆动状态的定时，并且与所述定时同步地增大或减小每个线的张紧力，从而辅助患腿的前摆运动。
58.护具驱动单元215包括设置在护具张紧单元112中的用于拉动护具线111的电机及其驱动电路。通过向护具驱动单元215传输驱动信号，整体控制单元210控制护具线111的卷绕和护具线111的张紧力。例如，当受训者900被预测为跌倒时，整体控制单元210卷绕一定量的护具线111以抑制受训者跌倒。
59.图像处理单元216连接至相机140并且可以从相机140接收图像信号。根据来自整体控制单元210的指令，图像处理单元216从相机140接收图像信号并且对所接收的图像信号执行图像处理以生成图像数据。此外，图像处理单元216还可以根据来自整体控制单元210的指令对从相机140接收的图像信号执行图像处理，以执行特定的图像分析。例如，图像处理单元216通过图像分析检测与跑台131接触的患腿的脚的位置(站立位置)。具体地，例如，通过提取脚部平坦框架124的末端附近的图像区域并分析在带1311上绘制的与末端部分重叠的识别标记来计算站立位置。
60.如上所述，姿势传感器217检测受训者900的腹部相对于重力方向的倾斜角，并且将检测信号传输到整体控制单元210。整体控制单元210通过使用来自姿势传感器217的检测信号来计算受训者900的姿势，具体是躯干的倾斜角。整体控制单元210和姿势传感器217可以通过有线或近距离无线通信连接。
61.扶手传感器218检测施加到扶手130a上的负荷。也即，与受训者900不能用两条腿支撑的受训者900的一部分重量对应的负荷被施加到扶手130a。扶手传感器218检测该负荷并且向整体控制单元210传输检测信号。
62.如上所述，负荷分布传感器222检测从受训者900的脚底接收的表面压力(负荷)的大小和分布，并且将检测信号传输到整体控制单元210。整体控制单元210接收及分析检测信号以判定步行状态并估计切换。
63.整体控制单元210还起着执行与控制相关的各种计算和执行所述控制的功能执行单元的作用。整体控制单元210包括例如步行评估单元210a、训练判定单元210b、步行状态判定单元210c和弯曲-伸展控制单元210d。稍后将描述步行状态判定单元210c和弯曲-伸展控制单元210d。
64.步行评估单元210a使用从各个传感器获取的数据来评估受训者900的步行运动是否是异常步行。训练判定单元210b基于例如由步行评估单元210a评估的异常步行的累计次数来判定一系列步行训练的训练结果。
65.判定训练结果的方法和判定训练结果的标准可以适当设定。例如，可以通过将瘫痪的身体部的移动量与每个步行阶段的基准进行比较来判定训练结果。通过如下来获得步行阶段：将患腿(或健康腿)的一个步行周期分为腿处于站立状态的站立阶段、从站立阶段到腿处于摆动状态的摆动阶段的过渡阶段、摆动阶段、以及从摆动阶段到站立阶段的过渡阶段等。步行阶段例如可以基于负荷分布传感器222的检测结果来分类(判定)。如上所述，对于步行周期，一个周期可被视为包括站立阶段、过渡阶段、摆动阶段和过渡阶段。然而，哪个阶段被定义为起始阶段并不重要。此外，对于步行周期，一个周期可被视为包括例如两腿支撑状态、单腿(患腿)支撑状态、两腿支撑状态以及单腿(健康腿)支撑状态，在这种情况下，哪个状态被定义为起始状态并不重要。
66.此外，集中于右腿或左腿(健康腿或患腿)的步行周期可以进一步划分，并且可以通过将站立阶段分为初始地面接触和四个阶段、以及将摆动阶段分为三个阶段来表示。初始地面接触是指观察的脚接触地板的时刻，站立阶段的四个阶段是指负荷响应阶段、站立中间阶段、站立结束阶段、预摆动阶段。负荷响应阶段是从初始地面接触到相反侧的脚离开地板(对侧离地)的时刻的阶段。站立中间阶段是从对侧离地到观察的脚的脚跟离开地板的时刻(脚跟离地)的阶段。站立结束阶段是从脚跟离地到相反侧的初始地面接触的阶段。预摆动阶段是从相反侧的初始地面接触到观察的脚离开地板(离地)的时间的阶段。摆动阶段的三个阶段是指摆动初始阶段、摆动中间阶段和摆动结束阶段。摆动初始阶段是从预摆动阶段的结束(上述离地)到两脚交叉(脚交叉)的时间的阶段。摆动中间阶段是从脚交叉的时间到胫骨变得垂直(垂直胫骨)的时间的阶段。摆动结束阶段是从胫骨垂直的时间到下个初始地面接触的阶段。
67.通信连接if 219是连接至整体控制单元210的接口，并且是用于向附接至受训者900的患腿的步行辅助装置120提供命令并接收传感器信息的接口。
68.步行辅助装置120可以包括通过有线或无线连接至通信连接if 219的通信连接if 229。通信连接if 229连接至步行辅助装置120的辅助控制单元220。通信连接if 219和通信连接if 229是符合通信标准的诸如有线局域网(lan)或无线lan的通信接口。
69.此外，步行辅助装置120可以包括辅助控制单元220、关节驱动单元221和角度传感器223。辅助控制单元220例如是mpu，并且通过执行由整体控制单元210提供的控制程序来控制步行辅助装置120。此外，辅助控制单元220经由通信连接if 219和通信连接if 229将步行辅助装置120的状态通知到整体控制单元210。此外，辅助控制单元220接收来自整体控制单元210的命令并且执行步行辅助装置120的启动和停止等的控制。
70.关节驱动单元221包括控制单元121的电机及其驱动电路。辅助控制单元220向关节驱动单元221传输驱动信号以驱使大腿框架122和小腿框架123围绕铰接轴线ha相对打开或关闭。这样的运动有助于膝部伸展和弯曲运动并抑制膝部塌陷。
71.如上所述，角度传感器223检测大腿框架122和小腿框架123之间围绕铰接轴线ha形成的角度，并且将检测信号传输至辅助控制单元220。辅助控制单元220接收该检测信号并计算膝关节的打开角度。
72.负荷分布传感器222未加载时负荷分布传感器222的响应性能通常低于负荷分布传感器222加载时的响应性能。因此，即使在从站立状态切换至摆动状态的定时，执行步行训练的受训者900的一条腿离开跑台131的带1311时，从该一条腿接收的负荷分布可能不会被移除并且可能会被无意地检测到。在那种情况下，即使该腿已经从站立状态切换到摆动状态，该一条腿也被判定为处于站立状态。如果该一条腿是附接有步行辅助装置(机器人腿)120的患腿，则不能在适当的定时开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。因此，受训者900不能执行有效的步行训练。
73.图5是示出当负荷分布传感器222未加载时低响应性能的影响的时序图。图6是通过放大图5的一部分而获得的时序图。在图5和图6的示例中，将描述右腿是步行辅助装置120所附接的患腿并且左腿是健康腿的情况。
74.在图5的示例中，在作为患腿的右腿的负荷值降低至小于阈值d5的值的定时(时刻t51、t52、t53)，判定出右腿已经从站立状态切换至摆动状态。然而，从通过放大时刻t51的附近而获得的图6的时序图可以看出，右腿在时刻t51之前的时刻t50实际上已经切换至摆动状态。尽管如此，由于负荷移除的延迟，判定出在时刻t51右腿已经切换至摆动状态。这使得附接至右腿的步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制的开始定时延迟，从而受训者900不能执行有效的步行训练。
75.因此，在本实施例中，步行状态判定单元210c基于由负荷分布传感器222接收的来自未附接步行辅助装置120的腿(健康腿)的负荷的增加的状态，来判定附接有步行辅助装置120的腿(患腿)是否已经从站立状态切换至摆动状态。在本实施例中，当步行状态判定单元210c判定出附接有步行辅助装置120的腿已经从站立状态切换至摆动状态时，弯曲-伸展控制单元210d开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。
76.这里，负荷分布传感器222被加载时负荷分布传感器222的响应性能高于负荷分布传感器222未被加载时负荷分布传感器222的响应性能。因此，步行状态判定单元210c可以精确地检测附接有步行辅助装置120的腿(患腿)从站立状态至摆动状态的切换定时。也即，步行状态判定单元210c可以精确地判定受训者900的步行状态。此外，弯曲-伸展控制单元
210d可以在适当定时开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。因此，受训者900可以执行有效的步行训练。
77.判定受训者900的步行状态的方法的示例
78.图7是示出通过步行训练装置100判定受训者900的步行状态的方法的示例的时序图。图8是通过放大图7的一部分而获得的时序图。在图7和图8的示例中，将描述右腿是附接有步行辅助装置120的患腿并且左腿是健康腿的情况。此外，在图7和图8的示例中，将主要描述作为患腿的右腿从站立状态至摆动状态的切换定时的检测。
79.参考图7，在由负荷分布传感器222检测的左腿(健康腿)的负荷值增加至等于或大于阈值d1的值的定时(负荷值从小于阈值d1的值改变至等于或大于阈值d1的值的定时)(时刻t11、t12、t13)，步行状态判定单元210c判定出右腿(患腿)已经从站立状态切换至摆动状态。当步行状态判定单元210c判定出右腿(患腿)已经从站立状态切换至摆动状态时，弯曲-伸展控制单元210d开始用附接至右腿的步行辅助装置120对摆动状态进行弯曲控制。
80.这里，如从通过放大时刻t11附近获得的图8的时序图可以看出，负荷分布传感器222被加载时负荷分布传感器222的响应性能高于负荷分布传感器222未加载时的响应性能。因此，步行状态判定单元210c可以精确地检测步行辅助装置120所附接的腿(患腿)从站立状态至摆动状态的切换定时。也即，步行状态判定单元210c可以精确地判定受训者900的步行状态。此外，弯曲-伸展控制单元210d可以在适当定时开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。因此，受训者900可以执行有效的步行训练。
81.取决于受训者900，阈值d1可以设定为任何负荷值。例如，通过受训者900或训练人员901的操作，将阈值d1设定为预定负荷值。具体地，阈值d1例如设定为大约5kg的负荷值。可选地，也可以将阈值d1设定为从患腿接收的负荷的最大值(仅用患腿站立时从患腿接收的负荷值)的预定比率的负荷值。具体地，阈值d1可设定为例如从患腿接收的负荷的最大值的大约60％的负荷值。
82.可替代地，阈值d1可设定为从两条腿接收的负荷的总值的预定比率的负荷值。此时，例如，在从作为健康腿的左腿接收的负荷从小于从两条腿接收的负荷的总值的预定比率的值变为预定比率以上的值的定时，步行状态判定单元210c判定出作为患腿的右腿已经从站立状态切换至摆动状态。
83.判定受训者900的步行状态的方法的另一示例
84.图9是示出由步行训练装置100判定受训者900的步行状态的方法的另一示例的示意性平面图。图10是示出通过步行训练装置100判定受训者900的步行状态的方法的另一示例的时序图。在图9和图10的示例中，将描述右腿是步行辅助装置120所附接的患腿并且左腿是健康腿的情况。此外，在图9和图10的示例中，将主要描述作为患腿的右腿从站立状态到摆动状态的切换定时的检测。
85.如图9所示，首先，步行状态判定单元210c从由负荷分布传感器222检测的负荷识别受训者900的重心位置cop。这里，随着左腿负荷相对于右腿负荷增加，重心位置cop接近左腿的地面接触区域，而随着右腿负荷相对于左腿负荷增加，重心位置cop接近右腿的地面接触区域。因此，可以基于重心位置cop朝向左腿(健康腿)侧的接近程度(即，从左腿接收的负荷增加的状态)，来判定右腿(患腿)是否已经从站立状态切换到摆动状态。
86.例如，当重心位置cop位于右腿的地面接触区域中时(即，当仅用右腿站立时)，重
心位置cop朝向左腿的接近程度被设定为0％。当重心位置cop位于左腿的地面接触区域中时(即，当仅用左腿站立时)，重心位置cop朝向左腿的接近程度被设定为100％。此时，参考图10，在重心位置cop朝向左腿的接近程度达到例如80％(时刻t21、t22、t23)的定时，步行状态判定单元210c判定出右腿已经从站立状态切换至摆动状态。在图10的示例中，示出了重心位置cop在左右方向上的分量copy。当步行状态判定单元210c判定出右腿(患腿)已经从站立状态切换至摆动状态时，弯曲-伸展控制单元210d开始用附接至右腿的步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。
87.即使使用这种判定方法，也可以精确地判定受训者900的步行状态。因此，可以在适当的定时开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。因此，受训者900可以执行有效的步行训练。
88.如上所述，根据本实施例的步行训练装置100基于由负荷分布传感器222接收的来自未附接步行辅助装置120的腿(健康腿)的负荷的增加的状态，来检测出附接有步行辅助装置120的腿(患腿)已经从站立状态切换到摆动状态，并开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。在此，负荷分布传感器222被加载时负荷分布传感器222的响应性能高于负荷分布传感器222未加载时的响应性能。因此，步行训练装置100可以精确地检测附接有步行辅助装置120的腿(患腿)从站立状态到摆动状态的切换定时。也即，步行训练装置100可以精确地判定受训者900的步行状态。此外，步行训练装置100可以在适当定时开始用步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。因此，受训者900可以执行有效的步行训练。
89.在本实施例中，已经作为示例描述了步行辅助装置120附接至右腿的情况，但本发明不限于此。例如，步行辅助装置120可以附接至左腿。在这种情况下，步行训练装置100基于由负荷分布传感器222从右腿接收的负荷的增加来检测出左腿已经从站立状态切换到摆动状态，并且开始用附接至左腿的步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。可替代地，步行辅助装置120可以附接至右腿和左腿中的每个。在这种情况下，步行训练装置100基于由负荷分布传感器222从右腿接收的负荷的增加状态来检测出左腿已经从站立状态切换到摆动状态，并开始用附接至左腿的步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制，以及基于由负荷分布传感器222从左腿接收的负荷的增加来检测出右腿已经从站立状态切换到摆动状态，并开始用附接至右腿的步行辅助装置120对摆动状态的弯曲控制。
90.在本实施例中，已经描述了基于由负荷分布传感器222从另一条腿接收的负荷的增加状态来检测出附接有步行辅助装置120的一条腿从站立状态到摆动状态的切换的情况，但本发明不限于此。当然，也可基于由负荷分布传感器222从另一条腿接收的负荷的增加的状态来检测未附接步行辅助装置120的一条腿从站立状态至摆动状态的切换。
91.此外，在本公开中，可以通过使中央处理单元(cpu)执行计算机程序来实现步行训练装置100中的部分或全部处理。
92.上述程序包括指令(或软件代码)，这些指令用于在被加载到计算机中时使计算机执行这些实施例中所描述的功能中的一个或多个功能。程序可存储在非暂时性计算机可读介质或有形存储介质中。非暂时性计算机可读介质或有形存储介质的示例包括但不限于随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、闪存、固态驱动器(ssd)或其他存储器技术、光盘只读存储器(cd-rom)、数字通用盘(dvd)、蓝光(注册商标)盘或其他光盘存储、以及磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置。程序可在暂时性计算机可读介质或通信介质上传输。暂时
性计算机可读介质或通信介质的示例包含(但不限于)电、光、声或其他形式的传播信号。