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公開番号2025004346
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-15
出願番号2023103970
出願日2023-06-26
発明の名称歩行訓練システム、制御方法、及び制御プログラム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類A61H 1/02 20060101AFI20250107BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】効果的な訓練を行うことが可能な歩行訓練システム、制御方法、及び制御プログラムを提供すること。
【解決手段】本実施の形態にかかる歩行訓練システム1は、ユーザから加わる荷重の分布を検出するため、2次元アレイ状に配列された複数のセンサを有する荷重分布センサと、前記センサのセンサ出力に基づく2次元データを入力として、畳み込み演算処理を行うCNNを有し、前記ユーザから受ける荷重値を推定する推論器と、を備えている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ユーザから加わる荷重の分布を検出するため、２次元アレイ状に配列された複数のセンサを有する荷重分布センサと、
前記センサのセンサ出力に基づく２次元データを入力として、畳み込み演算処理を行うＣＮＮを有し、前記ユーザから受ける荷重値を推定する推論器と、を備えた歩行訓練システム。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記ユーザの脚部に装着されたロボット脚と、
前記荷重値に基づいて前記ロボット脚を駆動する駆動部と、をさらに備えている請求項１に記載の歩行訓練システム。
【請求項３】
ユーザが着地するベルトを有するトレッドミルをさらに備え、
前記センサが前記ベルトを介して加わる荷重を検出する請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。
【請求項４】
前記推論器が前記ベルトの移動速度を入力とする機械学習モデルである請求項３に記載の歩行訓練システム。
【請求項５】
前記２次元データを生成するために、前記荷重分布センサに含まれる全センサからのセンサ出力をトリミングする請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。
【請求項６】
前記センサ出力を圧力値に変換する圧力変換部をさらに備え、
前記推論器が前記圧力値で構成された２次元データを入力としている請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。
【請求項７】
靴のソールに設けられたインソールセンサのロードセルで検出された荷重値を教師データとする教師有り機械学習で前記推論器が構築されている請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。
【請求項８】
前記荷重分布センサが粘弾性シートを備え、
前記粘弾性シートの変形量に応じて荷重を検出する請求項１、又は２に記載の歩行訓練システム。
【請求項９】
ユーザから加わる荷重の分布を検出するために設けられ、２次元アレイ状に配列された複数のセンサを有する荷重分布センサからのセンサ出力を取得し、
畳み込み演算処理を行うＣＮＮを有する推論器に前記センサ出力に基づく２次元データを入力して、前記ユーザから受ける荷重値を推定する歩行訓練システムの制御方法。
【請求項１０】
前記歩行訓練システムは、前記ユーザの脚部に装着されたロボット脚を備え、
前記荷重値に基づいて前記ロボット脚を駆動する請求項９に記載の歩行訓練システムの制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行訓練システム、制御方法、及び制御プログラムに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圧力分布検出装置が開示されている。この圧力分布検出装置は、複数の駆動コイルと、複数の検出コイルとを備えている。さらに、駆動コイルと検出コイルと間の距離を一定に保つスペーサ手段とを備えている。駆動コイルはクッション材と電磁シールド体が設けられている。検出コイルには、クッション材と電磁結合可変体が設けられている。電磁結合可変体は、シート状の磁性体シートとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－２１８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧力分布を検出する場合、粘弾性体の変形量（変形応力）により、圧力（荷重）を検出する。粘弾性体をシート状に形成した場合，実際に荷重が加わった箇所の周辺領域についても粘弾性体が変形してしまう。荷重が加わっていない周辺領域にも荷重が検出されるため、高い精度で荷重を検出することが困難である。
【０００５】
また、トレッドミルなどを用いた歩行訓練装置では、荷重分布に応じて歩行周期におけるタイミングを推定している。そさいて、歩行周期におけるタイミングに応じて、駆動制御を行っている。したがって、荷重分布を高い精度で検出することで、より適切な駆動制御を行うことができる。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、適切に荷重値を算出することができる歩行訓練システム、制御方法、及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施の形態にかかる歩行訓練システムは、ユーザから加わる荷重の分布を検出するため、２次元アレイ状に配列された複数のセンサを有する荷重分布センサと、前記センサのセンサ出力に基づく２次元データを入力として、畳み込み演算処理を行うＣＮＮを有し、前記ユーザから受ける荷重値を推定する推論器と、を備えている。
【０００８】
上記の歩行訓練システムは、前記ユーザの脚部に装着されたロボット脚と、前記荷重値に基づいて前記ロボット脚を駆動する駆動部と、をさらに備えていてもよい。
【０００９】
上記の歩行訓練システムは、ユーザが着地するベルトを有するトレッドミルをさらに備え、前記センサが前記ベルトを介して加わる荷重を検出するようにしてもよい。
【００１０】
上記の歩行訓練システムにおいて、前記推論器が前記ベルトの移動速度を入力とする機械学習モデルであるようにしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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