段差歩行実現のための歩行補助ロボットのセンサ制御系開発

摘要

本研究は，下肢麻痺患者のための装着型歩行補助ロボットを用いた段差歩行の実現を目的とする．段差歩行を行うための歩行補助ロボットのマンマシンインタフェースおよび歩行パターンの生成法を提案する．具体的には，角度センサを取り付けた歩行器の前脚を段差上または段差下へ移動させる動作から段差とその高さを検出する．その後，その高さに応じてロボット足部と段差が衝突しないようなっま先軌道を生成する．さらに歩行中におけるロボットの関節角躍度の総和が最小となるように最適化を行うことで歩行パターンを生成し，ロボットを制御する．提案法を歩行補助ロボットに実装し，高さ3cmの段差に対する歩行実験を行い，その有効性を検証する．%In this study, our goal is to walk on a step with a wearable walking-assist robot for paraplegic patients. We propose a man-machine interface to walk on a step for the robot and a generation method of gait patterns. The existence of a bump and its height are detected by angle of a walker when the anterior legs of the walker move on the bump. Then the trajectory of the robot toe is generated according to the height so that the robot foot should not collide with the bump. In addition, gait patterns are generated with the optimization technique to minimize the sum total of joint angular jerk of the robot while walking. We confirmed the effectiveness of the proposed method through implementing our method into the robot and conducting walking experiments for a 3-centimeters-high bump.