JP6722811B2 - Assistance robot - Google Patents
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Description
本発明は、被介助者の起立動作を補助する介助ロボットに関する。 The present invention relates to a assistance robot that assists a person being assisted in standing up.
特許文献１〜４に記載された介助ロボットが知られている。この種の介助ロボットは、着座姿勢から起立姿勢への動作を補助する。これらの介助ロボットは、着座姿勢における被介助者の上半身の一部を保持した状態で、起立姿勢へ移動する。 The assistance robots described in Patent Documents 1 to 4 are known. This kind of assistance robot assists the movement from the sitting posture to the standing posture. These assistance robots move to the standing posture while holding a part of the upper half of the body of the person being assisted in the sitting posture.
ところで、より安定した状態で起立動作を補助するためには、被介助者の着座姿勢及び被介助者の体格に応じた起立動作を行うことが求められる。 By the way, in order to assist the standing motion in a more stable state, it is required to perform the standing motion according to the seated posture of the person being assisted and the physique of the person being assisted.
本発明は、被介助者の着座姿勢及び被介助者の体格に応じた起立動作を行うことができる介助ロボットを提供することを目的とする。また、本発明は、簡易な構成により上記起立動作を行うことができる介助ロボットを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a assistance robot capable of performing a standing motion according to the seated posture of the person being assisted and the physique of the person being assisted. Another object of the present invention is to provide an assisting robot capable of performing the above-mentioned standing motion with a simple configuration.
本発明に係る介助ロボットは、基台と、前記基台に対して少なくとも上下動可能な保持基部と、前記保持基部に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、前記基台に対する前記保持部の動作を行うアクチュエータと、前記保持部を着座姿勢から起立姿勢へ移動させるための前記アクチュエータの動作軌跡を予め記憶する記憶部と、着座状態の前記被介助者の前記体格および着座高さの少なくとも一方に合うように、前記保持部の前記着座姿勢における上下方向位置の変更が入力操作される上下動操作部と、前記アクチュエータを制御し、前記保持部を前記着座姿勢から前記起立姿勢へ移動させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記上下動操作部への入力操作に基づいて前記保持部の前記上下方向位置を移動させ、移動させた後の前記保持部の前記上下方向位置に応じて、前記起立姿勢へ移動させるための前記アクチュエータの前記動作軌跡を補正する。 The assistance robot according to the present invention includes a base, a holding base that is movable at least up and down with respect to the base, a holding unit that is provided on the holding base, and holds a part of the body of the person being assisted, An actuator that performs an operation of the holding unit with respect to a base, a storage unit that stores in advance an operation locus of the actuator for moving the holding unit from a sitting posture to a standing posture, and the physique of the person being seated And a vertical movement operating section for inputting a change in the vertical position of the holding section in the sitting posture so as to match at least one of the seating height and the actuator, and the holding section from the sitting posture. A control unit for moving the holding unit to the upright posture, the control unit moving the vertical position of the holding unit based on an input operation to the vertical movement operation unit, and the holding unit after the movement. The operation locus of the actuator for moving to the standing posture is corrected according to the vertical position of the.
被介助者又は介助者が上下動操作部に入力操作することにより、着座状態の被介助者の体格および着座高さの少なくとも一方に合うように、保持部の着座姿勢における上下方向位置が変更可能となる。そして、移動した後の保持部の上下方向位置に応じて、保持部を起立姿勢へ移動させるためのアクチュエータの動作軌跡が補正される。つまり、被介助者の体格や着座高さに応じて、起立姿勢へ移動する保持部の動作の開始位置が自由に決定される。特に、被介助者又は介助者の入力操作によって開始位置が任意の上下方向位置に自由に決定されるため、介助ロボットの操作性が良好となり、被介助者の起立動作が安定して行われる。 By performing an input operation on the person being assisted or an assistant on the vertical movement operation part, the vertical position of the holding part in the sitting posture can be changed to match at least one of the physical size and the sitting height of the person being seated. Becomes Then, the operation locus of the actuator for moving the holding unit to the upright posture is corrected according to the vertical position of the holding unit after the movement. That is, the start position of the operation of the holding unit that moves to the standing posture can be freely determined according to the physique and the sitting height of the person being assisted. In particular, since the start position is freely determined to be an arbitrary vertical position by the person being assisted or an input operation by the person being assisted, the operability of the assistance robot is improved, and the standing movement of the person being assisted is stably performed.
（１．介助ロボットの構成）
以下、本発明による介助ロボットの一実施形態について説明する。介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身）を支えて起立及び着座を補助する。介助ロボット１０は、図１〜図３に示すように、基部１１、アクチュエータ１２、保持部１３、ハンドル（把持部）１４、操作装置１５、記憶装置（記憶部）１６及び制御装置１７を備える。以下に、介助ロボット１０の構造（記憶装置１６及び制御装置１７を除く構成）について、図１〜図５を参照して説明する。また、以下の説明において、前後左右は、介助ロボット１０の進行方向を前方としたときの前後左右とする。
(1. Configuration of assistance robot)
Hereinafter, an embodiment of the assistance robot according to the present invention will be described. The
基部１１は、基台２１、基部カバー２２及び搭乗プレート２３を備える。基台２１は、後方（図１にて左方向）に開口する平面視略Ｕ字形状に形成される。具体的には、基台２１は、左右フレーム２１ａ，２１ｂ、及び左右フレーム２１ａ，２１ｂの一端部（本実施形態では前端部（図１及び図２にて右方向））を連結する連結フレーム２１ｃを備える。左右フレーム２１ａ，２１ｂは、被介助者Ｍ１が入るために必要な間隔を開けて配置される。
The
左右フレーム２１ａ，２１ｂの後端部には、左右後輪２１ｄ，２１ｅがそれぞれ設けられる。なお、左右後輪２１ｄ，２１ｅは、それぞれモータにより駆動するようにしてもよい。左右フレーム２１ａ，２１ｂの前端部には、左右前輪２１ｈ，２１ｉがそれぞれ設けられる。左右前輪２１ｈ，２１ｉは、介助ロボット１０の進行方向に応じて回転可能である。
Left and right
基部カバー２２は、図１に示すように、基台２１を上方から覆うカバーである。基部カバー２２は、基台２１と同様に後方に開口する平面視略Ｕ字形状に形成される。搭乗プレート２３は、図２及び図３に示すように、基台２１のＵ字状開口部分に設けられる。被介助者Ｍ１が搭乗プレート２３に搭乗することで、介助ロボット１０は、牽引車として機能する。また、搭乗プレート２３は、図２の二点鎖線にて示すように、立てた状態にすることができる。この場合には、介助ロボット１０は、歩行器として機能する。
As shown in FIG. 1, the
アクチュエータ１２（３０）は、図２及び図３に示すように、スライド部３１及び傾動部３２を備える。スライド部３１は、保持部１３を基台２１に対して上下動させる。傾動部３２は、保持部１３を基台２１に対して傾動させる。
The actuator 12 (30) includes a
スライド部３１（４０）は、左右スライド部４１，４２を備える。左スライド部４１は、図３に示すように、スライド基部４１ａ、第一スライド部４１ｂ及び第二スライド部４１ｃを備える。左スライド部４１の基部は、基台２１の左フレーム２１ａに取り付けられる。すなわち、スライド基部４１ａは、基台２１に対して前側に所定角度（例えば８０度）にて傾斜させて取り付けられる。第一スライド部４１ｂは、スライド基部４１ａに対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際にはスライド基部４１ａ内にほぼ収容されるように構成される。第二スライド部４１ｃは、第一スライド部４１ｂに対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際には第一スライド部４１ｂ内にほぼ収容されるように構成される。
The slide portion 31 (40) includes left and
第二スライド部４１ｃの上端には、後方に向けて延設されているアーム部４３（保持基部）が取り付けられる。本実施形態では、アーム部４３は、左スライド部４１の長手方向に対して直交している。アーム部４３の先端部には、保持部１３が回動自在に取り付けられる。
An arm portion 43 (holding base portion) extending rearward is attached to the upper end of the
さらに、スライド部３１は、第一及び第二スライド部４１ｂ、４１ｃをスライドさせる駆動用モータ４５（上下動アクチュエータ、第一アクチュエータ）を備える。駆動用モータ４５の出力は、変速機構４６及び第一ベルト４７を介して第二ベルト４８に伝達されるように構成される。第二ベルト４８は、プーリ４８ａ及びプーリ４８ｂに装架される。プーリ４８ａは、スライド基部４１ａの下端部に回転可能に取り付けられる。プーリ４８ｂは、スライド基部４１ａの上端部に回転可能に取り付けられる。第一スライド部４１ｂの下端部は、第二ベルト４８に固定される。
Further, the
第三ベルト４９は、プーリ４９ａ及びプーリ４９ｂに装架される。プーリ４９ａは、第一スライド部４１ｂの下端部に回転可能に取り付けられる。プーリ４９ｂは、第一スライド部４１ｂの上端部に回転可能に取り付けられる。第二スライド部４１ｃの下端部４１ｃ１は、第三ベルト４９の一方側に固定される。スライド基部４１ａの上端部４１ａ１は、第三ベルト４９の他方側に固定される。
The
左スライド部４１は、第一スライド部４１ｂ及び第二スライド部４１ｃをカバーするスライドカバー４１ｄ（図１に示す）を備える。スライドカバー４１ｄは、筒状に形成される。スライドカバー４１ｄは、１つの筒状体で構成するようにしてもよいし、２つの筒状体がスライドする二段スライド式で構成するようにしてもよい。
The
右スライド部４２は、図２及び図３に示すように、左スライド部４１と同様に、スライド基部４２ａ、第一スライド部４２ｂ及び第二スライド部４２ｃを備える。右スライド部４２の基部は、基台２１の右フレーム２１ｂに取り付けられる。第二スライド部４２ｃの上端には、後方に向けて延設されているアーム部４４（保持基部）が取り付けられる。アーム部４４の先端部には、保持部１３が回動自在に取り付けられる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
さらに、駆動用モータ４５の出力は、変速機構４６及び第一ベルト５１を介して第二ベルト５２に伝達される。第二ベルト５２は、プーリ５２ａ及びプーリ５２ｂに装架される。プーリ５２ａは、スライド基部４２ａの下端部に回転可能に取り付けられる。プーリ５２ｂは、スライド基部４２ａの上端部に回転可能に取り付けられる。第一スライド部４２ｂの下端部は、第二ベルト５２に固定される。
Further, the output of the
第三ベルト５３は、プーリ５３ａ及びプーリ５３ｂに装架される。プーリ５３ａは、第一スライド部４２ｂの下端部に回転可能に取り付けられる。プーリ５３ｂは、第一スライド部４２ｂの上端部に回転可能に取り付けられる。第二スライド部４２ｃの下端部４２ｃ１は、第三ベルト５３の一方側に固定される。スライド基部４２ａの上端部４２ａ１は、第三ベルト５３の他方側に固定される。
The
右スライド部４２は、第一スライド部４２ｂ及び第二スライド部４２ｃをカバーするスライドカバー４２ｄ（図１に示す）を備える。スライドカバー４２ｄは、スライドカバー４１ｄと同様に構成される。
The
駆動用モータ４５が正方向に駆動すると、第二ベルト４８が回転され、第一スライド部４１ｂは、スライド基部４１ａに対して軸動方向に沿って伸張する。同時に、第一スライド部４１ｂの上昇に伴って第三ベルト４９が回転され、第二スライド部４１ｃは、第一スライド部４１ｂに対して軸動方向に沿って伸張する。左スライド部４１の伸張動作は、右スライド部４２においても同様である。
When the
一方、駆動用モータ４５が逆方向に駆動すると、第二ベルト４８が伸張時と反対回りに回転され、第一スライド部４１ｂは、スライド基部４１ａに対して軸動方向に沿って収縮する。同時に、第一スライド部４１ｂの下降に伴って第三ベルト４９が伸張時と反対回りに回転され、第二スライド部４１ｃは、第一スライド部４１ｂに対して軸動方向に沿って収縮する。左スライド部４１の収縮動作は、右スライド部４２においても同様である。これにより、アーム部４３，４４及び保持部１３は、基台２１に対して上下動される。なお、スライド部３１は、ベルトを用いる構成の他に、ボールねじなどを用いることもできる。
On the other hand, when the
傾動部３２は、左右傾動部３２ａ，３２ｂを備える。左傾動部３２ａは、駆動用モータ３２ａ１（傾動アクチュエータ）、変換機構３２ａ２及び出力ロッド３２ａ３を備える。変換機構３２ａ２は、例えばボールねじを内蔵し、駆動用モータ３２ａ１の回転出力を直線運動に変換して出力ロッド３２ａ３に出力する。出力ロッド３２ａ３は、変換機構３２ａ２に対して軸方向に進退する。駆動用モータ３２ａ１及び変換機構３２ａ２は、第二スライド部４１ｃの下端部に取り付けられる。左傾動部３２ａは、第二スライド部４１ｃ及びアーム部４３に対して傾動可能に取り付けられる。出力ロッド３２ａ３の出力端は、保持部１３の前端部に傾動可能に取り付けられる。
The tilting
右傾動部３２ｂは、左傾動部３２ａと同様に、駆動用モータ３２ｂ１（傾動アクチュエータ）、変換機構３２ｂ２及び出力ロッド３２ｂ３を備える。駆動用モータ３２ｂ１及び変換機構３２ｂ２は、第二スライド部４２ｃの下端部に取り付けられる。右傾動部３２ｂは、第二スライド部４２ｃ及びアーム部４４に対して傾動可能に取り付けられる。出力ロッド３２ｂ３の出力端は、保持部１３の前端部に傾動可能に取り付けられる。
The
駆動用モータ３２ａ１が正方向に駆動すると、出力ロッド３２ａ３が出力方向に向けて進む（伸張する）。同時に、駆動用モータ３２ｂ１が正方向に駆動すると、出力ロッド３２ｂ３が出力方向に向けて進む（伸張する）。その結果、保持部１３は、回転軸Ａ１まわりに反時計回り方向（図１及び図２にて）に回転する（後傾される）。一方、駆動用モータ３２ａ１が逆方向に駆動すると、出力ロッド３２ａ３が後退する（収縮する）。同時に、駆動用モータ３２ｂ１が正方向に駆動すると、出力ロッド３２ｂ３が後退する（収縮する）。その結果、保持部１３は、回転軸Ａ１まわりに時計回り方向（図１及び図２にて）に回転する（前傾される）。これにより、保持部１３は、基台２１及びアーム部４３，４４に対して傾動される。
When the drive motor 32a1 is driven in the forward direction, the output rod 32a3 advances (extends) in the output direction. At the same time, when the drive motor 32b1 is driven in the forward direction, the output rod 32b3 advances (expands) in the output direction. As a result, the holding
保持部１３は、基台２１に対して少なくとも上下動可能かつ傾動可能である。また、保持部１３は、アーム部４３，４４に対して傾動可能である。さらに、保持部１３は、アーム部４３，４４に対して着脱可能（交換可能）なアタッチメントである。つまり、保持部１３は、被介助者Ｍ１の体格に応じて形成される。介助ロボット１０を使用する被介助者Ｍ１に合った保持部１３が、アーム部４３，４４に装着される。
The holding
保持部１３の後端部は、アーム部４３，４４の回転軸Ａ１まわりに回動自在に取り付けられる。保持部１３の前端部は、傾動部３２によって水平面に対して所定角度に調整され、その位置で支えられるようになっている。保持部１３は、被介助者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身）を保持して起立及び着座ならびに歩行（移動）を補助する。
The rear end portion of the holding
保持部１３は、例えば、被介助者Ｍ１の起立動作及び着座動作において被介助者Ｍ１に対して対向したときに、その上半身を支える部材である。保持部１３は、図４Ａに示すように、後方向（図４Ａにて下方向）に向けて開口する平面視略Ｕ字形状に形成される。保持部１３は、平面視略Ｕ字形状に形成された２枚の板部材６１，６２（保持部本体、アタッチメント本体）が重ねられた状態で構成される。板部材６１と板部材６２との間には、図５に示すように、被介助者Ｍ１から受ける重量配分を検出する検出装置６３が設けられる。
The holding
検出装置６３は、複数の圧力センサ６３ａから構成される。本実施形態では、圧力センサ６３ａは、保持部１３の４つの角部に配設される。圧力センサ６３ａは被介助者Ｍ１の前後方向（図５にて左右方向）に沿って左右に二つずつ設けられる。被介助者Ｍ１の前方向に設けられる圧力センサ６３ａが、前側圧力センサ６３ａｆである。被介助者Ｍ１の後方向に設けられる圧力センサ６３ａが、後側圧力センサ６３ａｒである。圧力センサ６３ａは、荷重の変化によって変化する起歪体の歪み量を電圧変化として検出するものや、シリコンチップに圧力が加わると、そのたわみに応じ、ゲージ抵抗が変化し電気信号に変換される半導体式圧力センサなどである。なお、検出装置６３は、面状圧力センサで構成されるようにしてもよい。
The
図４Ａに示すように、保持部１３の上面の後端部には、一対の肘置きパッド６４，６４（肘載置部）が設けられる。保持部１３の上面の前端部には、一対のハンドル１４，１４（把持部）が設けられる。ハンドル１４，１４は、被介助者Ｍ１の左右の手でそれぞれ握られるようになっている。
As shown in FIG. 4A, a pair of
左右の肘置きパッド６４，６４の各々は、図４Ｂに示すように、板部材６１（保持部本体）に被介助者Ｍ１の左右方向間隔を可変に設けられる。さらに、左右の肘置きパッド６４，６４の各々は、ハンドル１４，１４との前後方向間隔を可変に設けられる。例えば、肘置きパッド６４，６４は、板部材６１に対して着脱可能としてもよいし、前後方向及び左右方向に移動可能となるようにガイドされる機構を採用してもよい。
As shown in FIG. 4B, each of the left and right
左右の肘置きパッド６４，６４は、被介助者Ｍ１の体格に応じて適宜位置を調整される。これにより、被介助者Ｍ１が心地よい姿勢が維持され、且つ、被介助者Ｍ１を着座姿勢から起立姿勢へ動作する際に被介助者Ｍ１の姿勢が安定しやすい。
The positions of the left and right
保持部１３の前後方向中央且つ左右方向中央には、胴体検出スイッチ６６（胴体検出器）が設けられる。胴体検出スイッチ６６は、板部材６１の上面より上側に突出しており、被介助者Ｍ１の胴体との接触を検出する。
A body detection switch 66 (body detector) is provided in the center of the holding
保持部１３の上面の前端部には、操作装置１５が設けられる。操作装置１５は、画像を表示する表示部１５ａと、使用者（介助者や被介助者Ｍ１）からの入力操作を受け付ける操作部１５ｂとを備える。表示部１５ａは、液晶ディスプレイで構成されており、介助ロボット１０の作動モードの選択画面などを表示する。操作部１５ｂは、カーソルを上下左右に移動させるカーソルキー、入力をキャンセルするキャンセルキー，選択内容を決定する決定キーなどを備えており、使用者の指示をキー入力できるように構成される。
An operating
操作装置１５は、少なくとも、被介助者Ｍ１又は介助者により保持部１３の上下方向位置の変更を操作する上下動操作部１５ｃの機能、被介助者Ｍ１の身長を取得する身長取得部１５ｄの機能、及び、起立開始スイッチ１５ｅの機能を備える。上下動操作部１５ｃ、身長取得部１５ｄ、及び起立開始スイッチ１５ｅは、機能の発揮状況などを表示部１５ａに表示させてもよい。なお、操作装置１５は、表示部１５ａの表示機能と操作部１５ｂの入力機能とを備えており、画面上の表示を押すことで機器を操作するタッチパネルで構成するようにしてもよい。
The
保持部１３の下面には、図１に示すように、カバー６５が下方に向けて取り付けられる。カバー６５は、板状かつ扇状に形成されており、保持部１３とアーム部４３（又はアーム部４４）との隙間を塞いでいる。
As shown in FIG. 1, a
（２．記憶装置及び制御装置の説明）
記憶装置１６及び制御装置１７について、図６〜図１３を参照して説明する。記憶装置１６（記憶部）は、予め定めた標準的な体格に相当する仮想的な被介助者Ｍ１を着座状態から起立させる場合に、保持部１３を基準着座姿勢から基準起立姿勢へ移動させるための、上下動アクチュエータとしての駆動用モータ４５及び傾動アクチュエータとしての駆動用モータ３２ａ１，３２ｂ１の動作軌跡を記憶する。
(2. Description of storage device and control device)
The
保持部１３の基準着座姿勢とは、図７Ａに示すように、予め定めた高さの着座部に仮想的な被介助者Ｍ１が着座している状態において、被介助者Ｍ１の前腕を支える状態の保持部１３の姿勢である。基準起立姿勢とは、図７Ｂに示すように、仮想的な被介助者Ｍ１が起立している状態において、被介助者Ｍ１の前腕を支える状態の保持部１３の姿勢である。
As shown in FIG. 7A, the reference sitting posture of the holding
記憶装置１６に記憶されるアクチュエータ４５，３２ａ１，３２ｂ１の動作軌跡によって介助ロボット１０が動作した場合において、被介助者Ｍ１の肩部の動作軌跡Ｔａｓ１は、図８の破線にて示す。つまり、被介助者Ｍ１は、前傾しながら、起立する。
When the
制御装置１７は、各種情報に基づいて、上下動アクチュエータとしての駆動用モータ４５及び傾動アクチュエータとしての駆動用モータ３２ａ１，３２ｂ１を制御する。制御装置１７は、第一制御部１７ａと、補正部１７ｂと、第二制御部１７ｃとを備える。
The
第一制御部１７ａは、図９に示すように、被介助者Ｍ１又は介助者による上下動操作部１５ｃへの操作の入力を判定する（Ｓ１１）。第一制御部１７ａは、上下動操作部１５ｃへの操作が入力された場合に、上下動操作に応じて上下動アクチュエータとしての駆動用モータ４５を制御する（Ｓ１２）。
As shown in FIG. 9, the
具体的には、被介助者Ｍ１が着座状態のときに、被介助者Ｍ１又は介助者が上下動操作部１５ｃを上移動の操作を行うと、第一制御部１７ａが、駆動用モータ４５を制御して、保持部１３を上移動させる。一方、被介助者Ｍ１が着座状態のときに、被介助者Ｍ１又は介助者が上下動操作部１５ｃを下移動の操作を行うと、第一制御部１７ａが、駆動用モータ４５を制御して、保持部１３を下移動させる。
Specifically, when the person being assisted M1 is in a seated state and the person being assisted M1 or the person performing an operation to move the vertical movement operation unit 15c upward, the
つまり、第一制御部１７ａは、被介助者Ｍ１が着座状態のときに、保持部１３の高さが被介助者Ｍ１の前腕の高さに合うように、保持部１３を移動させる。着座状態における被介助者Ｍ１の前腕の高さは、着座部の高さ及び被介助者Ｍ１の体格によって異なる。そこで、被介助者Ｍ１又は介助者が上下動操作部１５ｃの操作を行うことによって、容易に、保持部１３の高さが被介助者Ｍ１の前腕の高さに一致する。
That is, the
補正部１７ｂは、記憶装置１６に記憶される基準となる動作軌跡を、第一制御部１７ａによって移動された保持部１３の上下方向位置及び被介助者Ｍ１の身長に基づいて補正する。補正部１７ｂは、図１０に示すように、第一制御部１７ａにより動作された状態の保持部１３の上下方向位置を取得する（Ｓ２１）。次に、補正部１７ｂは、身長取得部１５ｄにより取得された被介助者Ｍ１の身長を取得し（Ｓ２２）、記憶装置１６に記憶される動作軌跡を取得する（Ｓ２３）。
The correction unit 17b corrects the reference motion locus stored in the
補正部１７ｄは、取得した上記情報に基づいて、記憶装置１６に記憶される動作軌跡を補正する。例えば、図１２に示すように、高い着座部に被介助者Ｍ１が着座している状態であって、被介助者Ｍ１の身長が記憶装置１６に記憶される標準的な体格の被介助者Ｍ１と同等の場合には、補正されたアクチュエータの動作軌跡による被介助者Ｍ１の肩部の動作軌跡Ｔａｓ２は、実線にて示す動作軌跡となる。ここで、図１２の破線は、記憶装置１６に記憶される被介助者Ｍ１の肩部の動作軌跡Ｔａｓ１である。
The correction unit 17d corrects the motion locus stored in the
また、被介助者Ｍ１が標準的な体格の被介助者Ｍ１に比べて小柄である場合には、補正されたアクチュエータの動作軌跡による被介助者Ｍ１の肩部の動作軌跡Ｔａｓ３は、図１３の実線にて示す動作軌跡となる。図１３の破線は、記憶装置１６に記憶される被介助者Ｍ１の肩部の動作軌跡Ｔａｓ１である。
Further, when the person being assisted M1 is smaller than the person being assisted with a standard physique M1, the movement trajectory Tas3 of the shoulder of the person being assisted M1 by the corrected movement trajectory of the actuator is shown in FIG. The movement locus is shown by the solid line. The broken line in FIG. 13 is the motion trajectory Tas1 of the shoulder of the person being assisted M1 stored in the
第二制御部１７ｅは、補正部１７ｄにより補正されたアクチュエータの動作軌跡に基づいて、上下動アクチュエータとしての駆動用モータ４５及び傾動アクチュエータとしての駆動用モータ３２ａ１，３２ｂ１を制御する。
The second control unit 17e controls the
第二制御部１７ｅは、図１１に示すように、起立開始スイッチ１５ｅがＯＮであるか否かを判定する（Ｓ３１）。第二制御部１７ｅは、起立開始スイッチ１５ｅがＯＮであれば、胴体検出スイッチ６６がＯＮであるか否かを判定する（Ｓ３２）。胴体検出スイッチ６６がＯＮとなる状態とは、被介助者Ｍ１が胴体検出スイッチ６６にもたれかかっている状態である。第二制御部１７ｅは、上記何れかの判定を満たさなければ、再びＳ３１から処理を繰り返す。つまり、第二制御部１７ｅは、胴体検出スイッチ６６がＯＮである場合に起立動作を行うため、被介助者Ｍ１の安定した起立動作を実現できる。
As shown in FIG. 11, the second controller 17e determines whether or not the standing up
起立開始スイッチ１５ｅ及び胴体検出スイッチ６６がＯＮである場合には、第二制御部１７ｅは、補正部１７ｄにより補正されたアクチュエータの動作軌跡を取得する（Ｓ３３）。続いて、第二制御部１７ｅは、圧力センサ６３ａにより検出される各荷重を取得し（Ｓ３４）、補正されたアクチュエータの動作軌跡及び荷重に応じて起立制御を行う。例えば、第二制御部１７ｅは、被介助者Ｍ１が大きく前傾する場合には、被介助者Ｍ１の前傾を規制するような制御を行う。また、第二制御部１７ｅは、被介助者Ｍ１が大きく後傾する場合には、被介助者Ｍ１の後傾を規制するような制御を行う。第二制御部１７ｅは、起立位置へ到達するまでＳ３４，Ｓ３５の処理を繰り返し、起立位置へ到達した場合には処理を終了する（Ｓ３６）。
When the standing up
以上より、被介助者Ｍ１又は介助者が上下動操作部１５ｃを操作することにより、被介助者Ｍ１が着座状態において保持部１３の位置が任意の位置に移動可能となる。移動された保持部１３の上下方向位置に応じて、所定の起立姿勢へ移動させるためのアクチュエータの動作軌跡が補正される。つまり、被介助者Ｍ１の着座高さ及び被介助者Ｍ１の体格に応じて、起立姿勢へ移動する開始位置が自由に決定される。特に、被介助者Ｍ１又は介助者の操作によって開始位置が任意の位置に自由に決定されるため、操作性が良好となり、起立動作が安定して行われる。ここでいう体格とは、被介助者Ｍ１の胴体の長さ、臀部の大きさ及び上腕長さなどである。さらに、被介助者Ｍ１の身長に応じて、アクチュエータの動作軌跡が補正される。従って、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１の体格に応じた適切な起立動作を行うことができる。
As described above, when the person being assisted M1 or the person who is being assisted operates the vertical movement operation unit 15c, the position of the holding
さらに、肘置きパッド６４，６４は、被介助者Ｍ１の左右方向間隔を可変に設けられ、且つ、ハンドル１４，１４との前後方向間隔を可変に設けられる。つまり、保持部１３が、被介助者Ｍ１の体格に応じたものとなる。従って、介助ロボット１０は、より確実に且つ安定的に、被介助者Ｍ１の起立動作を行うことができる。
Further, the
（３．アタッチメント）
保持部１３は、上述したように、アーム部４３，４４に対して着脱可能なアタッチメントである。肘置きパッド６４，６４及びハンドル１４，１４を有する保持部１３が、被介助者Ｍ１に応じて交換可能となる。
(3. Attachment)
The holding
また、上記構造の保持部１３の他、図１４〜図１５Ｂに示す保持部１１３が適用可能である。保持部１１３は、被介助者Ｍ１の左右の脇で挟むタイプである。保持部１１３は、保持部１１３は、アーム部４３，４４に対して着脱可能なアタッチメントである。
In addition to the holding
保持部１１３は、板部材６１の上面に保持部本体１６６を備える。保持部本体１６６は、板部材６１の中央に固定される中心固定部１６６ａと、左右の脇挟持部１６６ｂ，１６６ｃとを備える。左右の脇挟持部１６６ｂ，１６６ｃは、中心固定部１６６ａに対してスライド可能である。つまり、被介助者Ｍ１の体格に応じて、保持部本体１６６の形状が適宜変更される。
The holding
このように、保持部１３，１１３がアーム部４３，４４に対して着脱可能なアタッチメントとされることにより、被介助者Ｍ１の体格に応じて、且つ、被介助者Ｍ１の病状などに応じて、適切な保持部１３，１１３が適用される。その結果、安定した起立動作が行われる。ここでいう体格とは、大柄や小柄などの被介助者Ｍ１の体型である。
In this way, the holding
（４．カム機構）
上記においては、保持部１３，１１３は、アーム部４３，４４に対して回転軸Ａ１まわりに回転する。ここで、介助ロボット１０が被介助者Ｍ１に対して着座状態から起立動作を行う場合に、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１を前傾させながら上昇することが望まれる。上記構成の介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１を前傾させながら上昇することができる。以下に、カム機構を用いることにより、さらに大きな前傾動作を行うことができる介助ロボット２００について説明する。
(4. Cam mechanism)
In the above, the holding
図１６〜図１８に示すように、介助ロボット２００は、第二スライド部４１ｃ，４２ｃの上端に前方に向けて延設されているアーム部２４３，２４４（保持基部）を備える。アーム部２４３，２４４は、アーム部２４３，２４４の前端側を連結部２４５により連結される。さらに、アーム部２４３，２４４の各々は、左右外側に突出する２つずつのカムピン２４３ａ，２４３ａ，２４４ａ，２４４ａを備える。
As shown in FIGS. 16 to 18, the assisting
保持部２１３は、板部材６２の下面の左右に固定されるカム板２６６，２６７を備える。カム板２６６，２６７は、カム板２６６，２６７の後端側を連結部２６８により連結される。カム板２６６，２６７には、カム溝２６６ａ，２６７ａが形成される。カム溝２６６ａ，２６７ａは、前側を直線状に形成され、後側を円弧状に形成される。カム溝２６６ａ，２６７ａには、カムピン２４３ａ，２４４ａがカム溝２６６ａ，２６７ａに沿って移動可能に挿入される。つまり、保持部２１３は、カム機構によりアーム部２４３，２４４に対して前後動可能且つ傾動可能に連結される。
The holding
さらに、介助ロボット２００は、直動アクチュエータ２３２（第二アクチュエータ）を備える。直動アクチュエータ２３２の一端が、連結部２４５に傾動可能に設けられ、直動アクチュエータ２３２の他端が、連結部２６８に傾動可能に設けられる。
Further, the
直動アクチュエータ２３２は、第二制御部１７ｅにより制御される。図１６及び図１８に示すように直動アクチュエータ２３２が伸張している状態から、直動アクチュエータ２３２が収縮すると、保持部２１３は、図１９及び図２０に示すようになる。つまり、直動アクチュエータ２３２が収縮すると、保持部２１３は、カム溝２６６ａ，２６７ａの直線状部分によって、前側へ移動する。さらに、カム溝２６６ａ，２６７ａの円弧部分によって、保持部２１３は前傾する。従って、１つの直動アクチュエータ２３２によって、アーム部２４３，２４４に対して保持部２１３の前後動及び傾動が行われる。簡易な構成によって、保持部２１３の上記動作が可能となる。
The
また、被介助者Ｍ１の体格が小さい場合には、図２１に示すように、第二制御部１７ｅは、カム溝２６６ａ，２６７ａの全範囲を用いるのではなく、カム溝２６６ａ，２６７ａの一部を用いるようにすることもできる。つまり、補正部１７ｂは、被介助者Ｍ１の体格に応じてカム溝２６６ａ，２６７ａの動作範囲が異なるようにアクチュエータ２３２の動作軌跡を補正する。これにより、被介助者Ｍ１の体格に応じた適切な前後動及び傾動が実現される。
When the person being assisted M1 has a small physique, the second control unit 17e does not use the entire range of the
１０，２００：介助ロボット、 １３，１１３，２１３：保持部、 １４：ハンドル（把持部）、 １５ｃ：上下動操作部、 １５ｄ：身長取得部、 １５ｅ：起立開始スイッチ、 １６：記憶装置（記憶部）、 １７：制御装置、 １７ａ：第一制御部、 １７ｂ：補正部、 １７ｃ：第二制御部、 １７ｄ：補正部、 １７ｅ：第二制御部、 ２１：基台、 ３１：スライド部、 ３２：傾動部、 ３２ａ１，３２ｂ１：駆動用モータ（アクチュエータ）、 ４３，４４，２４３，２４４：アーム部（保持基部）、 ４５：駆動用モータ（第一アクチュエータ）、 ６１，６２：板部材（アタッチメント本体）、 ６４：肘置きパッド（肘載置部）、 ６６：胴体検出スイッチ、 ２３２：直動アクチュエータ（第二アクチュエータ）、 Ｍ１：被介助者 10, 200: Assistance robot, 13, 113, 213: Holding unit, 14: Handle (grasping unit), 15c: Vertical movement operating unit, 15d: Height acquisition unit, 15e: Standing start switch, 16: Storage device (storage unit ), 17: control device, 17a: first control unit, 17b: correction unit, 17c: second control unit, 17d: correction unit, 17e: second control unit, 21: base, 31: slide unit, 32: Tilt unit, 32a1, 32b1: Drive motor (actuator), 43, 44, 243, 244: Arm part (holding base), 45: Drive motor (first actuator), 61, 62: Plate member (attachment body) , 64: Elbow rest pad (elbow rest part), 66: Body detection switch, 232: Direct acting actuator (second actuator), M1: Assistee
Claims (5)
前記基台に対して少なくとも上下動可能な保持基部と、
前記保持基部に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、
前記基台に対する前記保持部の動作を行うアクチュエータと、
前記保持部を着座姿勢から起立姿勢へ移動させるための前記アクチュエータの動作軌跡を予め記憶する記憶部と、
着座状態の前記被介助者の体格および着座高さの少なくとも一方に合うように、前記保持部の前記着座姿勢における上下方向位置の変更が入力操作される上下動操作部と、
前記アクチュエータを制御し、前記保持部を前記着座姿勢から前記起立姿勢へ移動させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記上下動操作部への入力操作に基づいて前記保持部の前記上下方向位置を移動させ、移動させた後の前記保持部の前記上下方向位置に応じて、前記起立姿勢へ移動させるための前記アクチュエータの前記動作軌跡を補正する、介助ロボット。 A base,
A holding base that can move at least vertically with respect to the base;
A holding portion which is provided on the holding base and holds a part of the body of the person being assisted,
An actuator that operates the holding unit with respect to the base,
A storage unit that stores in advance a motion trajectory of the actuator for moving the holding unit from the sitting posture to the standing posture,
A vertical movement operation unit for inputting a change in the vertical position in the sitting posture of the holding unit so as to match at least one of the physique and the sitting height of the person being seated,
A control unit that controls the actuator and moves the holding unit from the sitting posture to the standing posture;
Equipped with
The control unit is
The vertical position of the holding unit is moved based on an input operation to the vertical movement operation unit, and the vertical position of the holding unit after the movement is moved to the upright posture according to the vertical position. An assisting robot that corrects the movement locus of the actuator.
左右の肘載置部と、
前記被介助者により握られる左右の把持部と、
を備える、請求項１に記載の介助ロボット。 The holding portion is
Left and right elbow rests,
Left and right grips gripped by the person being assisted,
The assistance robot according to claim 1, further comprising:
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