步行训练系统、其控制方法以及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及一种步行训练系统、其控制方法以及计算机可读存储介质。


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，其包括动态平衡能力评估装置和跑步机，动态平衡能力评估装置用于基于由于使用者步行而导致的预定的身体部位随时间的变化来评估使用者的动态平衡能力，跑步机供使用者进行步行训练。该步行训练系统包括跑步机的带子上的压力传感器，并根据例如压力传感器的测量值检测使用者踢带子的力(地板反作用力)。


技术实现要素：

3.当压力传感器被卸载压力时压力传感器的响应性能通常低于当压力传感器加载压力时的响应性能。因此，在相关技术中，当从使用者(训练者)的脚底接收到的负载分布随着带子的移动而移动时，不仅检测到移动后的负载分布，而且非预期地检测到移动前的负载分布而未被移除。因此，相关技术无法准确确定使用者的步行状态，也无法为使用者提供高效的步行训练。
4.本发明是鉴于上述背景做出的，本发明的目的是提供一种步行训练系统、其控制方法和计算机可读存储介质，该步行训练系统能够通过提高确定训练者步行状态的准确性来为训练者提供高效的训练。
5.根据本发明的实施例的步行训练系统包括：跑步机；负载分布传感器，其设置在所述跑步机的带子的下侧以便不与所述带一起移动，并检测从搭乘在所述跑步机的所述带子上的训练者的脚底接收到的负载的分布；提取单元，其从由所述负载分布传感器检测到的负载分布中提取与步行训练期间所述训练者的所述脚底的位置相对应的区域中的负载分布；以及确定单元，其基于由所述提取单元提取的所述负载分布来确定所述训练者的步行状态。该步行训练系统能够抑制当负载分布传感器被卸载压力时由于负载分布传感器的低响应性能而非预期地检测到的负载分布的影响。因此，能够提高确定训练者步行状态的准确性，并且因此，能够为训练者提供高效的步行训练。
6.所述提取单元从由所述负载分布传感器检测到的所述负载分布中提取所述训练者的脚底尺寸的范围内的负载分布，所提取的负载分布包括在所述跑步机的所述带子的移动方向上延伸的负载分布的后端处的负载。这里，所述训练者的所述脚底尺寸包括所述脚底的面积、长度和宽度中的至少一个，并预先登记在数据库中。
7.所述提取单元根据在所述跑步机的所述带子的移动方向上延伸的负载分布的后端处的外边缘形状指定所述训练者的所述脚底的所述位置，并提取与所指定的所述脚底的位置相对应的区域中的负载分布。这里，所述提取单元通过将预先登记在数据库中的所述训练者的所述脚底的形状的一部分与所述外边缘形状相匹配来指定步行训练期间所述训练者的所述脚底的所述位置。
8.所述步行训练系统进一步包括用于在步行训练期间拍摄所述训练者的图像的成像装置，其中，所述提取单元根据所述成像装置拍摄的所述图像指定步行训练期间所述训练者的所述脚底的所述位置，并提取与所指定的所述脚底的位置相对应的区域中的负载分布。
9.根据本发明的实施例的用于控制步行训练系统的方法包括：使用负载分布传感器检测从搭乘在跑步机的带子上的训练者的脚底接收到的负载的分布的步骤，所述负载分布传感器设置在所述跑步机的所述带的下侧以便不与所述带子一起移动；从由所述负载分布传感器检测到的负载分布中提取与步行训练期间所述训练者的所述脚底的位置相对应的区域中的负载分布的步骤；以及基于所提取的负载分布确定所述训练者的步行状态的步骤。用于控制步行训练系统的方法能够抑制当负载分布传感器被卸载压力时由于负载分布传感器的低响应性能而非预期地检测到的负载分布的影响。因此，能够提高确定训练者步行状态的准确性，并且因此，能够为训练者提供高效的步行训练。
10.根据本发明的实施例的计算机可读存储介质存储控制程序，控制程序使计算机执行：使用负载分布传感器检测从搭乘在跑步机的带子上的训练者的脚底接收到的负载的分布的处理，所述负载分布传感器设置在所述跑步机的所述带子的下侧以便不与所述带子一起移动；从由所述负载分布传感器检测到的负载分布中提取与步行训练期间所述训练者的所述脚底的位置相对应的区域中的负载分布的处理；以及基于所提取的负载分布确定所述训练者的步行状态的处理。该控制程序能够抑制当负载分布传感器被卸载压力时由于负载分布传感器的低响应性能而非预期地检测到的负载分布的影响。因此，能够提高确定训练者步行状态的准确性，并且因此，能够为训练者提供高效的步行训练。
11.根据本发明，能够提供一种步行训练系统、其控制方法和计算机可读存储介质，该步行训练系统能够通过提高确定训练者步行状态的准确性来为训练者提供高效的训练。
附图说明
12.下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的标号表示相同的元件，并且其中：
13.图1是示出根据第一实施例的步行训练装置的构造示例的总体概念图；
14.图2是设置在图1所示的步行训练装置中的跑步机的一部分的示意性侧视图；
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性立体图；
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是图示出由负载分布传感器检测到的非预期负载分布的影响的示意性平面图；
18.图6是示出通过图1所示的步行训练装置确定训练者的步行状态的方法的示例的流程图；
19.图7是图示出通过图1所示的步行训练装置确定训练者的步行状态的方法的示例的图示；
20.图8是示出通过图1所示的步行训练装置确定训练者的步行状态的方法的另一示例的流程图；以及
21.图9是图示出通过图1所示的步行训练装置确定训练者的步行状态的方法的另一示例的图示。
具体实施方式
22.在下文中，将通过本发明的实施例来描述本发明，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，并非实施例中描述的所有配置作为解决问题的手段都是必不可少的。为了清楚起见，在以下描述和附图中适当地进行了省略和简化。在各个附图中，相同的元件标有相同的附图标记，并根据需要省略了重复的说明。
23.第一实施例
24.图1是示出根据第一实施例的步行训练装置的构造示例的总体概念图。根据本实施例的步行训练装置100是支持训练者(使用者)900的恢复(康复)的康复支持装置的具体示例，特别是支持步行训练的步行训练装置的具体示例。步行训练装置100是用于作为一条腿瘫痪的偏瘫患者的训练者900根据训练工作人员901的指导进行步行训练的装置。这里，训练工作人员901能够例如是治疗师(物理治疗师)或医生，并通过指导或护理辅助训练者的训练。因此，训练工作人员901可以被称为训练指导员、训练护理人员或训练助理。步行训练装置100也能够称为步行训练系统。以下描述中的上下方向、左右方向和前后方向是基于训练者900的方向的方向。
25.步行训练装置100主要包括附接至构成整个骨架的框架130的控制面板133、训练者900在其上步行的跑步机131以及附接至作为训练者900的瘫痪侧的腿的患病腿的步行辅助装置(机器人腿)120。
26.跑步机131是促进训练者900步行的装置，进行步行训练的训练者900搭乘在带子1311上，并根据带子1311的移动尝试步行动作。如图1所示，训练工作人员901能够站在训练者900身后的带子1311上，并与训练者900一起进行步行运动。但是，通常优选的是训练工作人员901处于容易对训练者900进行护理的状态，也就是说，例如站在带子1311的上方。
27.图2是跑步机131的一部分的示意性侧视图。如图2所示，跑步机131至少包括环形带子1311、带轮1312和电机(未示出)。此外，负载分布传感器222安装在带子1311的内侧(在表面搭乘有训练者900的带子1311的下侧)，以便不与带子1311一起移动。
28.负载分布传感器222由多个传感器构成，并且这些传感器以矩阵形式布置在支撑训练者900的脚底的带子1311的下侧。通过使用这些传感器，负载分布传感器222能够检测从训练者900的脚底接收到的表面压力(负载)的大小和分布。例如，负载分布传感器222是电阻变化检测型负载检测片，多个电极以矩阵形式布置在其中。根据负载分布传感器222的检测结果，能够确定训练者900的步行状态(每条腿是处于站立状态还是摆动状态等)。稍后将描述基于负载分布传感器222的检测结果来确定训练者900的步行状态的方法的细节。
29.例如，在跑步机131中，将在后面描述的总体控制单元210基于负载分布传感器222的检测结果来确定训练者900的步行状态，并使用电机(未示出)来根据步行状态旋转带轮1312，从而旋转(移动)环形带子1311。因而，训练者900能够进行步行训练而不会从带子1311中走出来。
30.框架130立在安装于地板表面上的跑步机131上，并支撑控制面板133，该控制面板133容纳控制电机和传感器的总体控制单元210并且支撑训练监视器138，训练监视器138例
如是向训练者900呈现训练进度等的液晶面板。此外，框架130支撑训练者900的头顶部的前方附近的前侧张紧部135、头顶部附近的线束张紧部112，以及头顶部的后方附近的后侧张紧部137。框架130还包括供训练者900抓握的扶手130a。
31.扶手130a布置在训练者900的左右两侧。每个扶手130a布置成在与训练者900的步行方向平行的方向上延伸。扶手130a在上下方向和左右方向上的位置能够调整。也就是说，扶手130a能够包括用于改变其高度和宽度的机构。此外，扶手130a例如能够被构造为使得扶手130a的高度被调整以使得在步行方向上的前侧的高度和后侧的高度不同，从而改变其倾斜角。例如，扶手130a能够设置有沿步行方向逐渐增加的倾斜角。
32.此外，扶手130a设置有用于检测从训练者900接收到的负载的扶手传感器218。例如，扶手传感器218能够是电阻变化检测型负载检测片，多个电极以矩阵形式布置在其中。此外，扶手传感器218能够是六轴传感器，其中组合了三轴加速度传感器(x、y、z)和三轴陀螺仪传感器(滚动、俯仰、偏航)。然而，扶手传感器218的类型和安装位置不受限制。
33.相机140用作用于观察训练者900的整个身体的成像单元。相机140安装在训练监视器138附近以面对训练者。相机140在训练期间拍摄训练者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，该成像元件提供这样的视角：使得训练者900的整个身体都能够被拍摄到。成像元件例如是互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器，其将形成在图像平面上的光学图像转换为图像信号。
34.通过前侧张紧部135和后侧张紧部137的协调操作，步行辅助装置120的负载被抵消，从而不会成为患病腿的负担，并且此外，患病腿的前摆运动根据设定的程度得到辅助。
35.前侧线134的一端连接至前侧张紧部135的卷绕机构，另一端连接至步行辅助装置120。前侧张紧部135的卷绕机构根据患病腿的移动通过开启和关闭电机(未示出)来卷绕和退绕前侧线134。类似地，后侧线136的一端连接至后侧张紧部137的卷绕机构，另一端连接至步行辅助装置120。后侧张紧部137的卷绕机构根据患病腿的移动通过开启和关闭电机(未示出)来卷绕和退绕后侧线136。通过前侧张紧部135和后侧张紧部137的这种协调操作，步行辅助装置120的负载被抵消，从而不会成为患病腿的负担，并且此外，患病腿的前摆运动根据设定的程度得到辅助。
36.例如，作为操作员，训练工作人员901将严重瘫痪的训练者的辅助级别设定为高。当辅助级别设定为高时，前侧张紧部135根据患病腿的前摆时刻以相对较大的力卷起前侧线134。随着训练的进行以及辅助变得不再需要，训练工作人员901将辅助级别设定为最低。当辅助水平被设定为最低时，前侧张紧部135根据患病腿的前摆时刻，以抵消步行辅助装置120的重量的力卷起前侧线134。
37.步行训练装置100还包括防跌倒线束装置，其由支撑件(brace)110、线束线111和线束张紧部112组成。
38.支撑件110是围绕训练者900的腹部缠绕的带子，并通过例如粘扣带固定至腰部。支撑件110包括用于连接线束线111的一端的作为吊架(hanger)的连接钩110a，并且也可以称为吊架带子。训练者900穿戴支撑件110，使得连接钩110a位于后背部。
39.线束线111的一端连接至支撑件110的连接钩110a，另一端连接至线束张紧部112的卷绕机构。线束张紧部112的卷绕机构通过开启和关闭电机(未示出)来卷绕和退绕线束线111。通过这种构造，当训练者900将要跌倒时，防跌倒线束装置根据检测移动的总体控制
单元210的指令卷起线束线111，用支撑件110支撑训练者900的上身，并抑制训练者900跌倒。
40.支撑件110包括用于检测训练者900的姿势的姿势传感器217。姿势传感器217例如是陀螺仪传感器和加速度传感器的组合，并输出支撑件110所附接到的腹部相对于重力方向的倾斜角度。
41.管理监视器139是主要用于由训练工作人员901进行的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，并且在其表面上设置触摸面板。管理监视器139显示与训练设定有关的各种菜单项、训练时的各种参数值、训练结果等。此外，在管理监视器139附近设置有紧急停止按钮232。当训练工作人员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。
42.步行辅助装置120附接至训练者900的患病腿，并通过减少患病腿的膝关节处的伸展和弯曲的负载来辅助训练者900步行。步行辅助装置120将通过步行训练获取的关于腿部移动的数据发送到总体控制单元210，或者根据来自总体控制单元210的指令驱动关节部。步行辅助装置120还能够经由电线等连接至附接至支撑件110的髋关节(包括旋转部的连接构件)，支撑件110是防跌倒线束装置的一部分。
43.步行辅助装置120的细节
44.图3是示出步行辅助装置120的构造示例的示意性立体图。步行辅助装置120主要包括控制单元121和支撑患病腿的各个部位的多个框架。步行辅助装置120也被称为腿部机器人。
45.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)。支撑患病腿的各个部位的框架包括大腿框架122和可枢转地连接至大腿框架122的小腿框架123。此外，框架包括可枢转地连接至小腿框架123的脚部平框架124、用于连接前侧线134的前侧连接框架127和用于连接后侧线136的后侧连接框架128。
46.大腿框架122和小腿框架123围绕图中所示的铰链轴线ha相对于彼此枢转。控制单元121的电机根据辅助控制单元220的指令旋转，以迫使大腿框架122和小腿框架123围绕铰链轴线ha相对地打开或关闭。容纳在控制单元121中的角度传感器223例如是旋转编码器，并且检测由大腿框架122和小腿框架123围绕铰链轴线ha形成的角度。小腿框架123和脚部平框架124围绕图中所示的铰链轴线hb相对于彼此枢转。通过调节机构126预先调节相对枢转角度范围。
47.前侧连接框架127设置为在大腿前侧在左右方向上延伸并在两端连接至大腿框架122。此外，前侧连接框架127设置有在左右方向上的中心附近的用于连接前侧线134的连接钩127a。后侧连接框架128设置为在小腿后侧在左右方向上延伸并在两端连接至在上下方向上延伸的小腿框架123。此外，后侧连接框架128设置有在左右方向上的中心附近的用于连接后侧线136的连接钩128a。
48.大腿框架122包括大腿带子129。大腿带子129是一体地设置在大腿框架上的带子，并且环绕患病腿的大腿部以将大腿框架122固定至大腿部。这抑制了整个步行辅助装置120相对于训练者900的腿部移位。
49.步行训练装置100的系统配置示例
50.接下来，将参考图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。
51.如图4所示，步行训练装置100的系统配置包括总体控制单元210、跑步机驱动单元211、操作接收单元212、显示控制单元213、线束驱动单元215、图像处理单元216、姿势传感器217、扶手传感器218、负载分布传感器222、通信连接接口(if)219以及步行辅助装置120。
52.总体控制单元210例如是微处理单元(mpu)，并且通过执行从系统存储器读取的控制程序来执行对整个装置的控制。
53.跑步机驱动单元211包括用于旋转跑步机131的带子1311的电机及其驱动电路。总体控制单元210通过向跑步机驱动单元211发送驱动信号来执行带子1311的旋转控制。总体控制单元210根据例如由训练工作人员901设定的步行速度来调整带子1311的旋转速度。可替代地，总体控制单元210根据基于负载分布传感器222的检测结果确定的训练者900的步行状态来调整带子1311的旋转速度。
54.操作接收单元212经由设置在装置上的操作按钮、叠加在管理监视器139上的触摸面板、附带的遥控器等接收训练工作人员901的输入操作。由操作接收单元212接收的操作信号被发送到总体控制单元210。总体控制单元210能够基于由操作接收单元212接收到的操作信号给出接通和断开电源的指令，或者给出开始训练的指令。此外，还能够输入与设定相关的数值和选择菜单项。操作接收单元212不限于接收训练工作人员901的输入操作的情况，当然操作接收单元212也能够接收训练者900的输入操作。
55.显示控制单元213从总体控制单元210接收显示信号，生成显示图像，并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根据显示信号生成显示训练进度的图像和由相机140拍摄的实时图像。
56.张紧驱动单元214包括设置在前侧张紧部135中的用于牵拉前侧线134的电机及其驱动电路，以及设置在后侧张紧部137中的用于牵拉后侧线136的电机及其驱动电路。总体控制单元210通过向张紧驱动单元214发送驱动信号来控制前侧线134的卷绕和后侧线136的卷绕。此外，总体控制单元210通过控制电机的驱动转矩来控制每根线的张力，不限于卷绕操作。此外，总体控制单元210基于负载分布传感器222的检测结果识别患病腿从站立状态切换到摆动状态的时刻，并与该时刻同步地增加或减少每根线的张力，从而辅助患病腿的前摆运动。
57.线束驱动单元215包括设置在线束张紧部112中的用于牵拉线束线111的电机及其驱动电路。总体控制单元210通过向线束驱动单元215发送驱动信号来控制线束线111的卷绕和线束线111的张力。例如，当预计训练者900将跌倒时，总体控制单元210将线束线111卷起一定量以抑制训练者跌倒。
58.图像处理单元216连接至相机140，并且能够从相机140接收图像信号。图像处理单元216从相机140接收图像信号，并根据来自总体控制单元210的指令对接收到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还能够根据来自总体控制单元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通过图像分析检测患病腿的脚与跑步机131接触的位置(站立位置)。具体地，例如，通过提取脚部平框架124的前端附近的图像区域并分析在带子1311上绘制的与前端部重叠的识别标记来计算站立位置。
59.如上所述，姿势传感器217检测训练者900的腹部相对于重力方向的倾斜角度，并将检测信号发送到总体控制单元210。总体控制单元210使用来自姿势传感器217的检测信号来计算训练者900的姿势，具体地说是身体躯干的倾斜角度。总体控制单元210和姿势传感器217可以通过有线或短距离无线通信连接。
60.扶手传感器218检测施加在扶手130a上的负载。也就是说，与训练者900不能用双腿支撑的训练者900的重量的一部分相对应的负载施加在扶手130a上。扶手传感器218检测该负载，并将检测信号发送到总体控制单元210。
61.如上所述，负载分布传感器222检测从训练者900的脚底接收到的表面压力(负载)的大小和分布，并将检测信号发送到总体控制单元210。总体控制单元210接收并分析检测信号以确定步行状态并评估切换。
62.总体控制单元210还起到功能执行单元的作用，该功能执行单元执行与控制有关的各种计算并执行控制。总体控制单元210包括例如，步行评估单元210a、训练确定单元210b、负载分布提取单元210c和步行状态确定单元210d。稍后将描述负载分布提取单元210c和步行状态确定单元210d。
63.步行评估单元210a使用从各种传感器获取的数据评估训练者900的步行运动是否为异常步行。训练确定单元210b基于例如由步行评估单元210a评估的异常步行的累积次数来确定一系列步行训练的训练结果。
64.确定训练结果的方法和用于确定训练结果的标准可以适当地设定。例如，训练结果可以通过针对每个步行阶段将瘫痪身体部分的运动量相对于参考值进行比较来确定。通过将患病腿(或健康腿)的一个步行周期划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、从摆动阶段到站立阶段的过渡阶段等等来获得步行阶段。例如，能够基于负载分布传感器222的检测结果来划分(确定)步行阶段。如上所述，对于步行周期，一个周期能够被视为包括站立阶段、过渡阶段、摆动阶段和过渡阶段。但是，将哪个阶段定义为开始阶段并不重要。此外，对于步行周期，一个周期能够被视为包括例如双腿支撑状态、单腿(患病腿)支撑状态、双腿支撑状态和单腿(健康腿)支撑状态，并且在这种情况下，将哪个状态定义为开始状态并不重要。
65.此外，以右腿或左腿(健康腿或患病腿)为重点的步行周期能够进一步划分，并且能够通过将站立阶段划分为初始地面接触和四个阶段以及将摆动阶段划分为三个阶段来表示。初始地面接触指的是被观察脚接触地板的时刻，站立阶段的四个阶段指的是负载响应阶段、站立中间阶段、站立结束阶段和预摆动阶段。负载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)的阶段。站立中间阶段是从对侧离地到被观察脚的脚后跟离开地板(脚后跟离地)的阶段。站立结束阶段是从脚后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被观察脚离开地板(离地)时的阶段。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。摆动初始阶段是指从预摆动阶段(上述离地)结束到两只脚交叉(双脚交叉)时的阶段。摆动中间阶段是从双脚交叉时到胫骨变为竖直(竖直胫骨)的阶段。摆动结束阶段是从胫骨竖直时到下一次初始地面接触的阶段。
66.通信连接if 219是连接至总体控制单元210的接口，并且是向附接至训练者900的患病腿的步行辅助装置120提供命令并接收传感器信息的接口。
67.步行辅助装置120能够包括有线或无线地连接至通信连接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。
68.此外，步行辅助装置120能够包括辅助控制单元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，并且通过执行由总体控制单元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向总体控制单元210通知步行辅助装置120的状态。此外，辅助控制单元220接收来自总体控制单元210的命令，并执行步行辅助装置120的启动、停止等的控制。
69.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将驱动信号发送到关节驱动单元221，以迫使大腿框架122和小腿框架123围绕铰链轴线ha相对地打开或关闭。这些运动辅助膝盖的伸展和弯曲运动并抑制膝盖塌陷。
70.如上所述，角度传感器223检测由大腿框架122和小腿框架123围绕铰链轴线ha形成的角度，并将检测信号发送到辅助控制单元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。
71.当负载分布传感器222被卸载压力时，负载分布传感器222的响应性能通常低于当负载分布传感器222被加载压力时的响应性能。因此，当从训练者900的脚底接收到的负载分布随着带子1311的旋转(移动)而移动时，不仅检测到移动后的负载分布，而且非预期地检测到移动前的负载分布而未被移除。因此，如果不采取措施，总体控制单元210就不能准确地确定训练者900的步行状态。因此，训练者900无法进行高效的步行训练。
72.图5是图示出由负载分布传感器222检测到的非预期负载分布的影响的示意性侧视图。在图5的示例中，随着带子1311的移动，右腿的脚底ft的地面接触区域从站立开始位置向带子1311的移动方向移动。当负载分布传感器222被卸载压力时负载分布传感器222的响应性能低。因此，不仅检测到移动后(当前)脚底ft的地面接触区域，而且非预期地检测到移动前脚底ft的地面接触区域(即，从站立开始位置到当前时间脚底ft的地面接触区域)中的负载分布而未被移除。
73.因此，在本实施例中，通过使用负载分布提取单元210c和步行状态确定单元210d，由于负载分布传感器222的低响应性能而非预期地检测到的负载分布被排除在由负载分布传感器222检测到的负载分布之外，从而提高了确定训练者900步行状态的准确性。
74.具体地，首先，负载分布提取单元210c从由负载分布传感器222检测到的负载分布中提取与步行训练期间训练者900的脚底的位置相对应的区域中的负载分布。例如，基于通过输入操作等在数据库中登记的训练者900的脚底尺寸(面积、长度、宽度等)确定与训练者900的脚底的位置相对应的区域。可替代地，基于通过输入操作等在数据库中登记的训练者900的脚底的形状(包括训练者900所穿的鞋的鞋底的形状)确定与训练者900的脚底的位置相对应的区域。之后，步行状态确定单元210d基于由负载分布提取单元210c提取的负载分布确定训练者900的步行状态(例如，从站立状态切换到摆动状态的时刻)。
75.确定训练者900的步行状态的方法的示例
76.图6是示出通过步行训练装置100确定训练者900的步行状态的方法的示例的流程图。此外，图7是图示出通过步行训练装置100确定训练者900的步行状态的方法的示例的图。在下文中，将主要描述确定从右腿站立开始到站立结束的步行状态的方法。
77.首先，判定构成负载分布传感器222的多个传感器(单元)中，除了从左腿接收负载的传感器之外的至少一个传感器的负载值是否等于或大于阈值w1(步骤s101)。
78.例如，当构成负载分布传感器222的传感器中除了从左腿接收负载的传感器之外的所有传感器的负载值小于阈值w1时(步骤s101中为否)，步行训练装置100等待直到至少一个传感器的负载值变为等于或大于阈值w1。
79.当构成负载分布传感器222的传感器(单元)中除了从左腿接收负载的传感器之外的至少一个传感器的负载值变为等于或大于阈值w1时(步骤s101中为是)，确定右腿已经从摆动状态过渡到站立状态(即，右腿已经开始站立)(步骤s102)。
80.当确定右腿已经开始站立时，构成负载分布传感器222的传感器中除了从左腿接收负载的传感器之外并且显示等于或大于阈值w1的负载值的传感器的区域(单元区域)被设定为右腿的脚底区域b1(步骤s103)。在图7的示例中，对应于一个传感器的区域(单元区域)a1被设定为右腿的脚底区域b1(步骤s103)。
81.之后，跑步机131的带子1311按照一个传感器(一个单元)移动(步骤s104)。与此同时，负载分布传感器222的负载分布也移动，使得右腿的脚底区域b1在带子1311的行进方向上按照一个单元移动(步骤s105)。
82.此时，在训练者900的脚底尺寸(面积、长度、宽度等)范围内，将与脚底区域b1相邻并显示等于或大于阈值w1的负载值的传感器的区域(单元区域)新添加为脚底区域b1(步骤s106)。在图7的示例中，训练者900右腿的脚底的面积在数据库中预先登记为五个传感器的面积。因此，在图7的示例中，与单元区域a1相邻的四个传感器的区域(单元区域)a2到a5被新添加为右腿的脚底区域b1(步骤s106)。
83.此时，构成脚底区域b1的五个传感器的总负载值被设定为从右腿的脚底接收的负载值(脚底负载)(步骤s107)。另一方面，除这五个传感器以外的传感器的负载值不用作从右腿的脚底接收的负载值。
84.也就是说，在这里，设置在总体控制单元210中的负载分布提取单元210c从由负载分布传感器222检测到的负载分布中提取与训练者900的右腿的脚底的位置相对应的区域的负载分布。更具体地，负载分布提取单元210c从由负载分布传感器222检测到的负载分布中提取训练者900的脚底的尺寸的范围内的负载分布，使得所提取的负载分布包括在带子1311的移动方向上延伸的负载分布的后端处的负载。
85.之后，在右腿的脚底负载(脚底区域b1的总负载)显示为等于或大于阈值w2的值的期间(步骤s108中为否)，重复步骤s104至s107的处理。
86.当右腿的脚底负载显示为小于阈值w2的值时(步骤s108中为是)，确定右腿已经从站立状态过渡到摆动状态(即，右腿已经结束站立)(步骤s109)。当确定右腿已经结束站立时，将右腿的脚底区域b1的设定初始化(步骤s110)。
87.也就是说，在这里，设置在总体控制单元210中的步行状态确定单元210d基于由负载分布提取单元210c提取的负载分布确定训练者900的步行状态(例如，右腿从站立状态过渡到摆动状态)。
88.之后，当继续训练时(步骤s111中为否)，确定左腿(相反侧腿)从站立开始到站立结束的步行状态。右腿从站立开始到站立结束的步行状态仅基于从右腿和左腿接收到的负载中的从右腿接收到的负载来确定，而左腿从站立开始到站立结束的步行状态仅基于从右
腿和左腿接收到的负载中的从左腿接收到的负载来确定。
89.例如，当在经过预定训练时间之后训练结束时(步骤s111中为是)，结束步行状态的确定。
90.因此，根据本实施例的步行训练装置100从由负载分布传感器222检测到的负载分布中提取训练者900的脚底的尺寸的范围内的负载分布，使得所提取的负载分布包括在带子1311的移动方向上延伸的负载分布的后端处的负载，并基于所提取的负载分布确定训练者900的步行状态。换句话说，步行训练装置100从由负载分布传感器222检测到的负载分布中排除当负载分布传感器222被卸载压力时由于负载分布传感器222的低响应性能而非预期地检测到的负载分布，以确定训练者900的步行状态。因此，步行训练装置100能够提高确定训练者900的步行状态的准确性，并且因此能够为训练者900提供高效的步行训练。
91.确定训练者900的步行状态的方法的另一示例
92.图8是示出通过步行训练装置100确定训练者900的步行状态的方法的另一示例的流程图。此外，图9是图示出通过步行训练装置100确定训练者900的步行状态的方法的另一示例的图示。在下文中，将主要描述确定右腿从站立开始到站立结束的步行状态的方法。
93.首先，判定构成负载分布传感器222的多个传感器(单元)中除了从左腿接收负载的传感器之外的至少一个传感器的负载值是否等于或大于阈值w1(步骤s201)。
94.例如，当构成负载分布传感器222的传感器中除了从左腿接收负载的传感器之外的所有传感器的负载值小于阈值w1时(步骤s201中为否)，步行训练装置100等待直到至少一个传感器的负载值变为等于或大于阈值w1。
95.当构成负载分布传感器222的传感器(单元)中除了从左腿接收负载的传感器之外的至少一个传感器的负载值变为等于或大于阈值w1时(步骤s201中为是)，确定右腿已经从摆动状态过渡到站立状态(即，右腿已经开始站立)(步骤s202)。
96.当确定右腿已经开始站立时，构成负载分布传感器222的传感器中除了从左腿接收负载的传感器之外的显示等于或大于阈值w1的负载值的传感器的区域(单元区域)被设定为右腿的脚底区域b1(步骤s203)。
97.之后，跑步机131的带子1311按照一个传感器(一个单元)移动(步骤s204)。与此同时，负载分布传感器222的负载分布也移动，使得右腿的脚底区域b1在带子1311的行进方向上按照一个单元移动(步骤s205)。
98.此时，将与脚底区域b1相邻并显示等于或大于阈值w1的负载值的传感器区域(单元区域)新添加为脚底区域b1(步骤s206)。
99.之后，提取在带子1311的移动方向上延伸的脚底区域b1(换句话说，负载分布)的后端的外边缘形状(步骤s207)。
100.之后，将提取的外边缘形状与预先登记在数据库中的训练者900的脚底的形状进行匹配(步骤s208)。具体地，将预先登记在数据库中的训练者900的脚底的形状的一部分与提取的外边缘形状进行匹配。由此，指定了训练者900的脚底的位置。通过匹配将指定的训练者900的脚底的位置设定为新的脚底区域b1(步骤s209)。
101.此时，构成脚底区域b1的传感器的总负载值被设定为从右腿的脚底接收到的负载值(脚底负载)(步骤s210)。另一方面，除那些传感器以外的传感器的负载值不用作从右腿的脚底接收到的负载值。
102.也就是说，在这里，设置在总体控制单元210中的负载分布提取单元210c根据在带子1311的移动方向上延伸的负载分布的后端处的外边缘形状指定训练者900的脚底的位置，并提取与指定的脚底的位置对应的区域中的负载分布。
103.之后，在右腿的脚底负载(脚底区域b1的总负载)显示等于或大于阈值w2的值的期间(步骤s211中为否)，重复步骤s204至s210的处理。
104.当右腿的脚底负载显示小于阈值w2的值时(步骤s211中为是)，确定右腿已经从站立状态过渡到摆动状态(即，右腿已经结束站立)(步骤s212)。当确定右腿已经结束站立时，将右腿的脚底区域b1的设定初始化(步骤s213)。
105.也就是说，在这里，设置在总体控制单元210中的步行状态确定单元210d基于由负载分布提取单元210c提取的负载分布确定训练者900的步行状态(例如，右腿从站立状态过渡到摆动状态)。
106.之后，当继续训练时(步骤s214中为否)，确定左腿(相反侧腿)从站立开始到站立结束的步行状态。右腿从站立开始到站立结束的步行状态仅基于从右腿和左腿接收到的负载中的从右腿接收到的负载来确定，而左腿从站立开始到站立结束的步行状态仅基于从右腿和左腿接收到的负载中的从左腿接收的负载来确定。
107.例如，当在经过预定训练时间之后训练结束时(步骤s214中为是)，结束步行状态的确定。
108.因此，根据本实施例的步行训练装置100根据在带子1311的移动方向上延伸的负载分布的后端处的外边缘形状指定训练者900的脚底的位置，并基于指定的脚底的位置处的负载分布来确定训练者900的步行状态。换句话说，步行训练装置100从由负载分布传感器222检测到的负载分布中排除当负载分布传感器222被卸载压力时由于负载分布传感器222的低响应性能而非预期地检测到的负载分布，以确定训练者900的步行状态。因此，步行训练装置100能够提高确定训练者900的步行状态的准确性，并且因此能够为训练者900提供高效的步行训练。
109.训练者900的脚底的位置的指定不限于上述方法，并且例如，可以进一步使用由相机140(成像装置)拍摄的图像。
110.此外，在上述每个实施例中，已经以训练者900的每条腿的脚底的面积对应于五个传感器的面积的情况为例进行了描述，但本公开不限于此。训练者900的每条腿的脚底的面积能够适当地设定。此外，通过登记训练者900的每条腿的脚底的长度和宽度，能够设定由负载分布提取单元210c提取的脚底区域b1的长度和宽度的上限值。
111.此外，在上述每个实施例中，已经以训练者900是一条腿瘫痪的偏瘫患者的情况为例进行了描述，但本公开不限于此。例如，训练者900可以是双腿瘫痪的患者。在这种情况下，训练者900在两条腿上穿戴步行辅助装置120的同时进行训练。可替代地，训练者900不必在任何一条腿上穿戴步行辅助装置120。
112.此外，在上述每个实施例中，本公开已被描述为硬件配置。然而，本公开不限于此。在本公开中，能够通过使中央处理单元(cpu)执行计算机程序来实现对步行训练装置100的控制。
113.上述程序能够使用各种类型的非暂时性计算机可读介质存储并提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。例如，非暂时性计算机可读介质包
括磁记录介质、光磁记录介质、只读光盘存储器(cd-rom)、可刻录光盘(cd-r)、可重写光盘(cd-r/w)和半导体存储器。磁记录介质例如是软盘、磁带、硬盘驱动器等。光磁记录介质例如是光磁盘。半导体存储器例如是掩模rom、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、闪存rom、随机存取存储器(ram)等。此外，可以使用各种类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由有线通信路径(如电线和光纤)或无线通信路径将程序提供给计算机。