CN104114140A - 动作设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于，提供一种能够将被护理者可舒适地进行立坐动作的动作设定于立坐动作支援机器人的动作设定方法。动作设定方法是对作为被护理者(K)的起立动作和就座动作中的至少一种动作的立坐动作进行支援的立坐动作支援机器人(1)的动作设定方法。动作设定方法具有专用轨迹取得工序，在专用轨迹取得工序中，根据每个被护理者(K)的预定身体部位的位置来校正立坐动作的基础轨迹(L1)，从而取得专用轨迹(L2)。

Description

动作设定方法

技术领域

本发明涉及对被护理者的起立动作、就座动作进行支援的立坐动作支援机器人的动作设定方法。

背景技术

专利文献1公开了起立就座动作的训练辅助机器人。根据该文献，在训练辅助机器人的控制部储存有多种模式的支撑被护理者的腋下的支撑部的轨迹。各轨迹是使身高、年龄、性别不同的多人进行起立就座动作而对其轨迹进行描绘而得到的。即，各轨迹是未加工数据。

专利文献2公开了执行身体动作的机器人系统。根据该文献，机器人能够再现预先用动作捕捉系统计测出的被试验体(人等)的动作。在该文献中，机器人的轨迹是用动作捕捉系统计测出的轨迹本身。即，轨迹是未加工数据。

专利文献1：日本实用新型登记第3166214号

专利文献2：日本特开2008－80431号公报

发明内容

这样一来，根据专利文献1的训练辅助用机器人、专利文献2的机器人系统，机器人的轨迹是未加工数据。因此，在轨迹数少的情况下，产生无论使用哪个轨迹也无法充分地应对被护理者的动作的情况。即，存在不适合任何轨迹的被护理者。因此，缺乏通用性。

另外，在进行起立动作、就座动作时，被护理者的姿势逐渐变化。因此，在支援起立动作、就座动作时，需要以不妨碍被护理者的自然的姿势变化的方式，换言之以被护理者舒适的方式使机器人移动。然而，专利文献1、专利文献2中未记载与被护理者的姿势相关的内容。

本发明的动作设定方法鉴于上述问题而作出。本发明的目的在于提供一种能够将被护理者能够舒适地进行立坐动作的动作设定于立坐动作支援机器人的动作设定方法。

(1)为了解决上述问题，本发明的动作设定方法是对立坐动作进行支援的立坐动作支援机器人的动作设定方法，上述立坐动作是被护理者的起立动作和就座动作中的至少一种动作，上述动作设定方法的特征在于，具有专用轨迹取得工序，根据每个上述被护理者的预定身体部位的位置来校正上述立坐动作的基础轨迹，从而取得专用轨迹。

根据本发明的动作设定方法，通过校正基础轨迹，能够取得专用轨迹。针对每个被护理者进行校正。因此，被护理者的动作容易适合于专用轨迹。另外，校正根据被护理者的身体部位的位置来进行。因此，能够以不妨碍被护理者的自然的姿势变化的方式，换言之能够以被护理者舒适的方式使立坐动作支援机器人移动。

(1－1)优选构成为，在上述(1)的构成中，在上述专用轨迹取得工序之前具有取得上述基础轨迹的基础轨迹取得工序，在该专用轨迹取得工序中，通过使用上述被护理者的身高来校正该基础轨迹，取得进行该立坐动作时的上述预定的身体部位的上述专用轨迹，并使用该被护理者的身高来设定与该专用轨迹中的该预定身体部位的位置对应的该被护理者的胸角度。

根据本构成，根据被护理者的身高来校正基础轨迹，取得专用轨迹。因此，能够设定与被护理者的体格对应的专用轨迹。另外，根据本构成，根据被护理者的身高来设定专用轨迹中的被护理者的胸角度。因此，被护理者舒适。另外，根据本构成，通过使用被护理者的身高能够进行专用轨迹的设定和胸角度的设定。因此，能够简单地设定与被护理者的体格对应的专用轨迹、胸角度。

(1－2)优选构成为，在上述(1)的构成中，在上述基础轨迹对应于上述被护理者的上述就座动作的情况下，在上述专用轨迹取得工序中，在根据该基础轨迹来取得上述专用轨迹时所进行的校正使用该被护理者的身高和就座对象物的高度来进行。

在就座动作的情况下，被护理者最终就座于就座对象物。关于这一点，根据本构成，能够加入与专用轨迹的终点对应的就座对象物的高度来设定专用轨迹。

(2)优选构成为，在上述(1)的构成中，在上述专用轨迹取得工序中，在根据上述基础轨迹来取得上述专用轨迹时所进行的校正包含该基础轨迹的扩大、缩小、偏移中的至少一种。根据本构成，能够简单地根据基础轨迹算出专用轨迹。

(3)优选构成为，在上述(1)或(2)的构成中，上述基础轨迹是使用动作捕捉系统而取得的。根据本构成，能够简单地取得基础轨迹。

(3－1)优选构成为，在上述(3)的构成中，上述基础轨迹通过对健康者的上述立坐动作进行采样而取得。根据本构成，无需使原本立坐动作困难的被护理者进行立坐动作，就能取得基础轨迹。

(4)优选构成为，在上述(1)～(3)中任一种的构成中，上述预定的身体部位是上述被护理者的头部、肩部、胸部、腿部中的至少一个。根据本构成，在被护理者进行立坐动作时，能够针对在动作中容易发现特征的身体部位来设定专用轨迹。因此，被护理者的动作容易适合于专用轨迹。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够将被护理者可舒适地进行立坐动作的动作设定于立坐动作支援机器人的动作设定方法。

附图说明

图1是利用作为本发明的动作设定方法的一实施方式的动作设定方法来设定动作的、立坐动作支援机器人的机器人主体的立体图。

图2是该立坐动作支援机器人的框图。

图3(a)是就座状态的被试验者的示意图。图3(b)是起立第一状态的被试验者的示意图。图3(c)是起立第二状态的被试验者的示意图。图3(d)是起立第三状态的被试验者的示意图。图3(e)是直立状态的被试验者的示意图。图3(f)是图3(a)～图3(e)中的胸角度的变化和肩部的轨迹。

图4(a)是表示根据式(1)算出的胸角度的推测值和身高为170cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值的坐标图。图4(b)是表示根据式(2)算出的胸角度的推测值和身高为170cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值的坐标图。

图5(a)是表示根据式(1)算出的胸角度的推测值和身高为165cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值的坐标图。图5(b)是表示根据式(2)算出的胸角度的推测值和身高为165cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值的坐标图。

图6是基于式(2)生成的胸角度推测映射的示意图。

图7是作为本发明的动作设定方法的一实施方式的动作设定方法的流程图。

图8(a)是扩大缩小基础轨迹来计算专用轨迹时的示意图。图8(b)是使基础轨迹偏移来计算专用轨迹时的示意图。

图9(a)是就座状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(b)是起立第一状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(c)是起立第二状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(d)是起立第三状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(e)是直立状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(f)是图9(a)～图9(e)中的被护理者的肩部的轨迹(专用轨迹)。

附图标记说明

1：动作支援机器人 2：机器人主体 3：手动脉冲发生器 4：控制箱

20：基座 21：第一臂 22：第二臂 23：支撑部 24：伺服系统 40：输入装置 41：计算机 42：输入输出接口 43：动作控制器 90：椅子(就座对象物) 91：标记

200：基座主体 201：止动件 202：车轮 203：非接触式传感器 204：摆动轴 205轴承块 210：臂主体 211：摆动轴 212：轴承块 220：臂主体 221：摆动轴 230：支撑部主体 231：托架232：手柄 240：伺服马达 241：伺服放大器 242：编码器 411：存储器

H：椅子的高度 K：被护理者 LO：轨迹 L1：基础轨迹 L2：专用轨迹 a1～a5：坐标 c1～c5：坐标 k：被试验者 θ：胸角度

具体实施方式

下面，对本发明的动作设定方法的实施方式进行说明。

〈立坐动作支援机器人的构成〉

首先，对利用本实施方式的动作设定方法来设定动作的、立坐动作支援机器人的构成进行说明。图1表示利用本实施方式的动作设定方法来设定动作的、立坐动作支援机器人的机器人主体的立体图。图2表示该立坐动作支援机器人的框图。如图1和图2所示，立坐动作支援机器人1具备机器人主体2、手动脉冲发生器3、控制箱4。

〔机器人主体2〕

如图1和图2所示，机器人主体2具备基座20、左右一对第一臂21、第二臂22、支撑部23、3个伺服系统24。

基座20具备基座主体200、4个止动件201、4个车轮202、4个非接触式传感器203、左右一对摆动轴204、左右一对轴承块205。

基座主体200呈向前方开口的C字框状。被护理者能够经由开口将自己的脚部插入到基座主体200的框内。4个车轮202配置于基座主体200的4个角部。通过4个车轮202在地面上旋转，机器人主体2能够移动。4个止动件201配置于基座主体200的4个角部。4个止动件201能够沿上下方向移动。通过4个止动件201与地面抵接，机器人主体2被固定。在支援被护理者的立坐动作时，4个止动件201与地面抵接。4个非接触式传感器203配置于基座主体200的4个角部。4个非接触式传感器203在支援被护理者的立坐动作时监视机器人主体2周围的障碍物。

左右一对轴承块205配置于基座主体200的左右两边的中央附近。左右一对摆动轴204分别沿纵向(按照前→上→后→下旋转的方向或其相反方向)能够旋转地支撑于轴承块205。左右一对摆动轴204分别沿左右方向(水平方向)延伸。

左右一对第一臂21分别具备臂主体210、摆动轴211和轴承块212。左右一对臂主体210的下端分别安装于摆动轴204。左右一对轴承块212分别安装于臂主体210的上端。摆动轴211沿纵向能够旋转地支撑于左右一对轴承块212。摆动轴211沿左右方向延伸。

第二臂22具备臂主体220和摆动轴221。臂主体220的后端安装于摆动轴211。摆动轴221安装于臂主体220的前端。摆动轴221沿左右方向延伸。

支撑部23具备支撑部主体230、一对托架231和一对手柄232。支撑部主体230呈向前方开口的C字板状。在支撑部主体230的前表面配置有缓冲件(省略图示)。在支援被护理者的立坐动作时，支撑部主体230支撑被护理者的胸部。一对托架231配置于支撑部主体230的后表面。一对托架231在纵向上能够旋转地支撑摆动轴221的前后两端。一对手柄232从各托架231向上方突出地设置。在支援被护理者的立坐动作时，由被护理者把持一对手柄232。

3个伺服系统24能够使摆动轴204、211、221旋转。如图2所示，3个伺服系统24分别具备伺服马达240、伺服放大器241、编码器242。另外，3个伺服马达240牢固地安装于各摆动轴204、211、221。或者，3个伺服马达240安装于基座20侧的臂(省略图示)。该臂经由安装于作为伺服马达240的驱动对象的摆动轴204、211、221的齿轮，与该摆动轴204、211、221连接。这样一来，能够有利于动态惯性。

〔手动脉冲发生器3〕

手动脉冲发生器3具备切换开关(省略图示)、转盘(省略图示)。利用切换开关，能够将机器人主体2的运转模式切换成自动模式和手动模式。

在自动模式下，后述的控制箱4的计算机41遵守预先设定的专用轨迹、移动速度、胸速度并且自动地驱动3个伺服马达240。即自动地使支撑部23移动。

在手动模式下，操作者通过使转盘旋转，遵守预先设定的专用轨迹、胸速度并且驱动3个伺服马达240。即，通过手动使支撑部23移动。支撑部23的移动速度、摆动速度能够根据转盘的转速通过手动进行调整。

〔控制箱4〕

如图2所示，控制箱4具备输入装置40、计算机41、输入输出接口42、动作控制器43。输入输出接口42与输入装置40、计算机41、手动脉冲发生器3、动作控制器43、4个非接触式传感器203电连接。

计算机41具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)410、存储器411。CPU410能够算出被护理者的肩部的专用轨迹、对应于专用轨迹的支撑部23的轨迹、支撑部23的移动速度、支撑部23的摆动角度、支撑部23的摆动速度、专用轨迹的所需时间、专用轨迹的起点、专用轨迹的终点等。另外，被护理者的肩部包含于本发明的“预定的身体部位”的概念中。

在存储器411内储存被护理者的肩部的基础轨迹、胸角度推测映射、肩部的专用轨迹、对应于专用轨迹的支撑部23的轨迹、专用轨迹的各位置的胸角度等。另外，本实施方式中的胸角度是指将水平轴(前后轴)设为X轴、将垂直轴(上下轴)设为Y轴而被护理者的胸部相对于Y轴的倾斜角度。

输入装置40是触摸屏。操作者能够经由输入装置40向计算机41输入被护理者的身高、被护理者进行就座动作的情况下的椅子的高度。

动作控制器43与3个伺服系统24电连接。动作控制器43以遵守储存于存储器411内的轨迹、胸角度的方式来实时控制3个伺服系统24。

从4个非接触式传感器203向计算机41传送机器人主体2的周围的情况。在支援被护理者的立坐动作时，当非接触式传感器203发现了要对机器人主体2的动作进行干扰的障碍物时，计算机41能够使机器人主体2紧急停止。

〈胸角度的推测方法〉

接下来，说明在本实施方式的动作设定方法中所使用的、胸角度的推测方法。在立坐动作支援机器人1支援被护理者的立坐动作时，被护理者的肩部在预定的轨迹上移动。在肩部在预定的轨迹上移动的期间，被护理者的胸部的角度即胸角度持续变化。

例如，在被护理者要进行起立动作的情况下，首先，被护理者处于就座姿势。因此，胸角度(胸部相对于Y轴(上下轴)的倾斜角度)小。接着，被护理者使重心向前方移动，成为前倾姿势。因此，胸角度变大。最后，被护理者成为起立姿势。因此，胸角度再次变小。这样一来，被护理者的胸角度根据肩部的轨迹的各位置而变化。

此处，被护理者的胸部由支撑部23(具体而言，支撑部主体230)支撑。因此，在支援被护理者的立坐动作时，支撑部23的角度和被护理者的胸角度一致(支撑部的角度追随被护理者的自然的胸部移动而变化)，被护理者舒适。

然而，为了准确地计测轨迹的各位置处的被护理者的胸角度，需要使原本立坐动作困难的被护理者进行立坐动作。另外，针对每个被护理者进行胸角度的计测作业很麻烦。

从这种观点出发进行研究的结果为，本发明人成功地根据被护理者的肩部坐标(x(＝X轴方向位置)、y(＝Y轴方向位置))高精度地推测立坐动作时的被护理者的胸角度。另外，本发明人成功地根据被护理者的肩部坐标、被护理者的身高非常高精度地推测立坐动作时的被护理者的胸角度。

以下，说明研究内容。首先，让被试验者(健康者)进行起立动作，利用动作捕捉系统计测出该起立动作。图3(a)表示就座状态的被试验者的示意图。图3(b)表示起立第一状态的被试验者的示意图。图3(c)表示起立第二状态的被试验者的示意图。图3(d)表示起立第三状态的被试验者的示意图。图3(e)表示直立状态的被试验者的示意图。图3(f)表示图3(a)～图3(e)中的胸角度的变化和肩部的轨迹。

在计测中，首先，在被试验者k的脚后根部、膝部、腰部、腹部、肩部分别设置标记91。接下来，如图3(a)～图3(e)所示那样，让被试验者k进行起立动作。此时，利用相机对被试验者k的起立动作进行了拍摄。然后，如图3(f)所示，根据拍摄得到的图像，算出被试验者k的胸角度θ的变化和肩部的轨迹L0。

而且，所谓胸角度θ是指连接腹部标记91和肩部标记91的直线(在图3(a)～图3(f)中用粗线表示)相对于Y轴的倾斜角度。另外，肩部的轨迹L0是指利用最小二乘法对起立动作的各姿势的肩部坐标a1(x，y)～a5(x，y)进行了近似而得到的轨迹(坐标a1～a5的数量并未限定)。另外，起立动作的采样数是1315个模式。

接下来，本发明人针对1315个模式的起立动作，使用电子制表软件(微软公司制EXCEL)进行了回归分析。说明变量是肩部坐标a1～a5。被说明变量是胸角度θ。由式(1)表示回归分析的结果。

θ＝A×x－B×y+C    …式(1)

此处，在式(1)中，A、B、C是正数(常数)。A、B、C受采样数、被试验者k的肩部坐标a1～a5、被试验者k的起立动作等的影响。在本次回归分析的情况下，作为一例，A＝0.083953，B＝0.084588y，C＝62.356075。

式(1)对实测数据(采样后的起立动作)的适合性使用校正R²(自由度修正后的决定系数。越接近1，式(1)对实测数据的适合性越高)进行了评价。在A＝0.083953、B＝0.084588y、C＝62.356075的情况下，式(1)的校正R²为0.92203。根据该回归分析，判断为在胸角度θ、肩部坐标a1～a5之间存在高的相关关系。即，判断为能够根据被试验者k的肩部的轨迹L0高精度地推测起立动作中的胸角度θ。

另外，本发明人发现，根据被试验者k的身高，式(1)和实测数据的误差不同。因此，在说明变量中进一步加入了被试验者k的身高h。由式(2)表示回归分析的结果。

θ＝D×x－E×y+F×h+G    …式(2)

此处，在式(2)中，D、E、F、G是正数(常数)。D、E、F、G受采样数、被试验者k的肩部坐标a1～a5、被试验者k的起立动作、被试验者k的身高等的影响。在本次回归分析的情况下，作为一例，D＝0.083969，E＝0.087244，F＝0.944432，G＝62.356075。

在D＝0.083969、E＝0.087244、F＝0.944432、G＝62.356075的情况下，式(2)的校正R²为0.96972。根据该回归分析，判断为在胸角度θ、肩部坐标a1～a5、身高h之间存在非常高的相关关系。即，判断为能够根据被试验者k的肩部的轨迹L0、被试验者k的身高h非常高精度地推测起立动作中的胸角度θ。

以下，验证根据A＝0.083953、B＝0.084588y、C＝62.356075的情况下的式(1)算出的胸角度的推测值相对于身高不同的两个被试验者k的起立动作时的胸角度θ的实测值的适合性。

而且，验证根据D＝0.083969、E＝0.087244、F＝0.944432、G＝62.356075的情况下的式(2)算出的胸角度的推测值相对于身高不同的两个被试验者k的起立动作时的胸角度θ的实测值的适合性。

图4(a)表示根据式(1)算出的胸角度的推测值和身高为170cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值。图4(b)表示根据式(2)算出的胸角度的推测值和身高为170cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值。图5(a)表示根据式(1)算出的胸角度的推测值和身高为165cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值，图5(b)表示根据式(2)算出的胸角度的推测值和身高为165cm的被试验者的起立动作时的胸角度的实测值。图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)的横轴分别是起立动作所需的时间。

如图4(a)、图5(a)所示，基于式(1)的推测值相对于身高不同的两个被试验者k的实测值具有高的适合性。因此，立坐动作时的被护理者的胸角度能够根据被护理者的肩部坐标高精度地推测。

如图4(b)、图5(b)所示，基于式(2)的推测值相对于身高不同的两个被试验者k的实测值具有非常高的相关关系。因此，立坐动作时的被护理者的胸角度能够根据被护理者的肩部坐标非常高精度地推测。

图6示意性地表示基于式(2)生成的胸角度推测映射。如图6所示，在胸角度推测映射中，任意起立动作的轨迹L0从起点a1(就座状态)朝向终点a5(直立状态)描绘C字状的轨迹。

在后述的动作设定方法中，使用图6所示的胸角度推测映射，推测被护理者的专用轨迹的各位置的胸角度。即，如下文所述，专用轨迹是被护理者的肩部坐标(x，y)的集合体。因此，通过将专用轨迹的各位置的x、y代入到式(2)中，能够算出该专用轨迹的各位置的胸角度。

〈动作设定方法〉

接下来，说明本实施方式的动作设定方法。本实施方式的动作设定方法具备基础轨迹取得工序、专用轨迹取得工序。图7表示本实施方式的动作设定方法的流程图。

〔基础轨迹取得工序〕

在本工序中，取得肩部的基础轨迹。首先，如上述胸角度的推测方法的图3(a)～图3(e)所示那样，使用动作捕捉系统，对1315个模式的起立动作进行采样。接着，从1315个轨迹L0中选择理想的轨迹L0，将该轨迹作为基础轨迹。所取得的基础轨迹储存于图2所示的计算机41的存储器411内。存储器411也储存基础轨迹的各位置的肩部的移动速度。

〔专用轨迹取得工序〕

在本工序中，通过校正基础轨迹，取得专用轨迹。首先，操作者将图1所示的机器人主体2配置于被护理者附近。接着，在机器人主体2的定位结束后，使用4个止动件201和锁定机构(省略图示)，将机器人主体2固定于地面上。

接下来，操作者将被护理者的身高输入到图2所示的输入装置40(图7的S(步骤)1)。从3个编码器242向动作控制器43输入3个伺服马达240的旋转角度。基于所输入的旋转角度，CPU410取得机器人主体2的支撑部23的当前位置。另外，根据支撑部23(被护理者的胸部)的当前位置，取得被护理者的肩部的当前位置即专用轨迹的起点(图7的S2)。

然后，CPU410取得被护理者的肩部的专用轨迹的终点(图7的S3)。具体而言，使用以下的式(3)，算出被护理者在直立状态下的肩部的坐标。

终点＝身高×校正值(％)    …式(3)

然后，CPU410以将算出的起点和终点相连的方式算出专用轨迹。而且，算出胸角度(图7的S4)。首先，说明专用轨迹的计算方法。具体而言，CPU410通过根据被护理者的身高来校正基础轨迹，算出专用轨迹。图8(a)表示扩大缩小基础轨迹来计算专用轨迹时的示意图，图8(b)表示使基础轨迹偏移来计算专用轨迹时的示意图。在图8(a)、(b)中，基础轨迹L1的坐标b1～b5与专用轨迹L2的坐标c1～c5对应。

如图8(a)所示，在被护理者的身高高的情况下，通过扩大基础轨迹L1，算出长的专用轨迹L2。相反，在被护理者的身高矮的情况下，通过缩小基础轨迹L1，算出短的专用轨迹L2。另外，如图8(b)所示，通过根据被护理者的肩部位置使基础轨迹L1自身前后上下地偏移，算出专用轨迹L2。不言而喻，通过使图8(a)的扩缩和图8(b)的偏移适当地组合使用，也能算出专用轨迹L2。

接下来，说明胸角度的计算方法。在图2所示的计算机41的存储器411中储存有图6所示的胸角度推测映射。CPU410利用胸角度推测映射，根据被护理者的身高、专用轨迹L2来算出最适合被护理者的胸角度。具体而言，通过将专用轨迹L2的各位置的x、y、被护理者的身高h代入到式(2)，来算出专用轨迹L2的各位置的胸角度。

接下来，CPU410对所算出的专用轨迹L2、胸角度进行检查(图7的S5)。在检查结果合格时，决定专用轨迹L2、胸角度(图7的S6)。另一方面，在检查结果不合格时(例如，被护理者的身高过高或过矮的情况下)，再次返回到图7的S4、S5。所决定的专用轨迹L2、胸角度储存于图2所示的计算机41的存储器411内。

如果决定了专用轨迹L2、胸角度，则CPU410以被护理者的肩部沿着专用轨迹L2移动的方式算出图1所示的支撑部23的轨迹。而且，以被护理者的胸角度被保持为所算出的胸角度的方式算出图1所示的支撑部23的摆动角度。而且，为了按照计算结果使机器人主体2移动，设定针对各摆动轴204、211、221的指令值(图7的S7)。指令值储存于图2所示的计算机41的存储器411内。

这样一来，根据本实施方式的动作设定方法，仅输入被护理者的身高，就能取得被护理者专用的专用轨迹L2、专用轨迹L2的各位置的胸角度。

〈立坐动作支援机器人的动作〉

接下来，对立坐动作支援机器人1的动作进行说明。图9(a)表示就座状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(b)表示起立第一状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(c)表示起立第二状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(d)表示起立第三状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(e)表示直立状态的被护理者和机器人主体的示意图。图9(f)表示图9(a)～图9(e)中的被护理者的肩部的轨迹(专用轨迹)。

操作者利用图2所示的手动脉冲发生器3的切换开关，将机器人主体2的运转模式切换到自动模式。计算机41向动作控制器43传送针对各摆动轴204、211、221的指令值。动作控制器43按照指令值来驱动3个伺服系统24。即，如图9(a)～图9(f)所示，以遵守被护理者K的肩部坐标c1～c5的方式(以遵守从起点c1至终点c5的专用轨迹L2的方式)来驱动3个伺服马达240，使摆动轴204、211、221旋转。而且，如图2所示，3个伺服马达240的旋转角度从3个编码器242向动作控制器43输入。这样一来，立坐动作支援机器人1自动地支援被护理者K的起立动作。

而且，起立动作的支援也可以使用手动模式进行。具体而言，首先，操作者利用图2所示的手动脉冲发生器3的切换开关，将机器人主体2的运转模式切换到手动模式。接下来，操作者使转盘旋转。利用根据转盘的旋转角度而产生的脉冲，支撑部23遵守专用轨迹L2、胸角度并且移动。支撑部23的移动速度、摆动速度根据转盘的转速通过手动进行调整。

在利用立坐动作支援机器人1来支援被护理者K的就座动作(图9(e)→图9(a)的动作)的情况下，在设定专用轨迹L2的终点a1时，需要考虑椅子90(就座对象物)的高度H。此时，在图7的S1中，除了被护理者K的身高之外，还从图2的输入装置40输入椅子90的高度。CPU410考虑椅子90的高度H来设定专用轨迹L2的终点a1。具体而言，在图7的S3中，代替式(3)，使用以下的式(4)算出被护理者K在就座状态下的肩部坐标。

终点＝身高×椅子的高度×校正值(％)    …式(4)

〈作用效果〉

接下来，对本实施方式的动作设定方法的作用效果进行说明。根据本实施方式的动作设定方法，如图8(a)、图8(b)所示，通过校正基础轨迹L1，能够取得专用轨迹L2。针对每个被护理者K进行校正。因此，被护理者K的动作容易适应专用轨迹L2。另外，校正根据被护理者K的肩部的位置进行。因此，能够以不妨碍被护理者K的姿势变化的方式，换言之以被护理者K舒适的方式使立坐动作支援机器人1移动。

另外，根据本实施方式的动作设定方法，如图8(a)、图8(b)所示，根据被护理者K的身高来校正基础轨迹L1，取得专用轨迹L2。因此，能够设定对应于被护理者K的体格的专用轨迹L2。另外，根据本实施方式的动作设定方法，根据被护理者K的身高来设定专用轨迹L2的被护理者K的胸角度。因此，被护理者K舒适。另外，根据本实施方式的动作设定方法，通过仅将被护理者K的身高输入到图2所示的输入装置40，就能进行专用轨迹L2的设定和胸角度的设定。因此，能够简单地设定对应于被护理者K的体格的专用轨迹L2、胸角度。

另外，根据本实施方式的动作设定方法，在基础轨迹L1对应于被护理者K的就座动作的情况下，在专用轨迹取得工序中，在根据基础轨迹L1来取得专用轨迹L2时所进行的校正使用被护理者K的身高和椅子90的高度H来进行。因此，如图9(a)～图9(f)所示，能够加进对应于专用轨迹L2的终点c1的椅子90的高度来设定专用轨迹L2。

另外，根据本实施方式的动作设定方法，如图8(a)、图8(b)所示，在专用轨迹取得工序中，在根据基础轨迹L1来取得专用轨迹L2时所进行的校正包含基础轨迹L1的扩大、缩小、偏移中的至少一种。因此，能够简单地根据基础轨迹L1算出专用轨迹L2。

另外，如图3(a)～图3(f)所示，基础轨迹L1、胸角度推测映射(参照图6)能够使用动作捕捉系统来取得。因此，能够简单地取得基础轨迹L1、胸角度推测映射。

另外，如图3(a)～3(f)所示，基础轨迹L1通过对被试验者k(健康者)的立坐动作进行采样而取得。因此，无需使原本立坐动作困难的被护理者K进行立坐动作，就能取得基础轨迹L1，进而取得专用轨迹L2。

另外，根据本实施方式的立坐动作支援机器人1的机器人主体2，如图1所示，第一臂21能够相对于基座20移动，第二臂22能够相对于第一臂21移动，支撑部23能够相对于第二臂22移动。即，机器人主体2具备3个摆动轴204、211、221。因此，支撑部23的专用轨迹L2的设定自由度变高。

另外，根据本实施方式的立坐动作支援机器人1，基座20的基座主体200呈向前方(被护理者K侧)开口的C字框状。即，在基座主体200的前部形成有向前方开口的凹部。因此，如图9(a)～9(e)所示，被护理者K能够在使脚部进入到基座主体200的C字框内的状态下进行立坐动作。因此，与被护理者K必须将脚部放置在基座主体200的前方的情况相比，能够缩短机器人主体2的前后长度。另外，能够缩短支撑部23的专用轨迹L2的长度(第一臂21、第二臂22、支撑部23的摆动长度)。

另外，本实施方式的立坐动作支援机器人1的机器人主体2如图1所示，在四角具备4个非接触式传感器203。因此，在支援被护理者K的立坐动作时，当非接触式传感器203发现了要对机器人主体2的动作进行干扰的障碍物时，计算机41能够使机器人主体2紧急停止。

〈其他〉

以上，对本发明的动作设定方法的实施方式进行了说明。然而，实施方式并不特别局限于上述方式。也能够以本领域技术人员可进行的各种变形的方式、改良的方式来实施。

在上述实施方式中，如图3(a)～图3(f)所示，通过用最小二乘法来近似起立动作的各姿势下的肩部坐标a1(x，y)～a5(x，y)，取得了被试验者k的肩部的轨迹L0。然而，也可以通过用线连接肩部坐标a1(x，y)～a5(x，y)来取得被试验者k的肩部的轨迹L0。

在上述实施方式中，从1315个轨迹L0中选择理想的轨迹L0，将该轨迹作为基础轨迹L1。然而，也可以通过用最小二乘法近似作为1315个轨迹L0的基础的坐标组来取得基础轨迹L1。

在上述实施方式中，如图3(a)～图3(f)所示，使用动作捕捉系统取得了基础轨迹L1、胸角度推测映射。然而，也可以利用其它方法(例如，使用陀螺仪传感器的方法)来取得基础轨迹L1、胸角度推测映射。

另外，如果被护理者K的运动能力没有问题，则也可以对被护理者K自身的动作进行采样，并储存于存储器411内。而且，也可以基于该动作来取得基础轨迹L1。另外，在取得专用轨迹L2时，也可以将基础轨迹L1自身作为专用轨迹L2。另外，也可以对基础轨迹L1实施一些修正来设定专用轨迹L2。即使与机器人主体2的动作相关，也可以是基于基础轨迹L1进而专用轨迹L2的动作。在将基于被护理者K自身的动作而取得的基础轨迹L1设为专用轨迹L2时，在图7的流程图中，能够省略S1～S5。

在上述实施方式中，虽然使用了具有3个摆动轴204、211(但是为左右一对)、221的三轴式的机器人主体2，但摆动轴204、211、221的配置数并未特别限定。也可以使用双轴式、四轴式等的机器人主体。另外，也可以使用并用了摆动机构、滑动机构(例如，第一臂21相对于基座20在前后方向上滑动的机构)的机器人主体。

执行手动模式的时机并未特别限定。也可以使用手动模式来执行整个专用轨迹L2。另外，也可以在观察被护理者K的状态的同时在自动模式的中途引入手动模式。

非接触式传感器203的种类并未特别限定。也可以是高频振荡型非接触式传感器、磁非接触式传感器、静电电容型非接触式传感器、CCD(Charge-Coupled Device：电荷耦合器件)图像传感器、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等。非接触式传感器203的配置场所、配置数并未特别限定。

支撑部23所支撑的被护理者K的身体部位并不局限于胸部。也可以是腹部、颈部、头部、肩部、腰部等。另外，也可以用支撑部23支撑身体的多个部位。同样地，设定基础轨迹L1、专用轨迹L2的身体部位并不局限于肩部。也可以是胸部、腹部、颈部、头部、腰部等。另外，被护理者K的就座对象物并不局限于椅子90。也可以是床边、厕所马桶座等。另外，式(1)的常数A、B、C和式(2)的常数D、E、F、G并未特别限定。只要是回归分析的结果所得的正数(正实数)即可。

Claims (4)

1.一种动作设定方法，是对立坐动作进行支援的立坐动作支援机器人的动作设定方法，所述立坐动作是被护理者的起立动作和就座动作中的至少一种动作，所述动作设定方法的特征在于，

具有专用轨迹取得工序，根据每个所述被护理者的预定身体部位的位置来校正所述立坐动作的基础轨迹，从而取得专用轨迹。

2.根据权利要求1所述的动作设定方法，其中，

在所述专用轨迹取得工序中，在根据所述基础轨迹来取得所述专用轨迹时所进行的校正包含所述基础轨迹的扩大、缩小、偏移中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的动作设定方法，其中，

所述基础轨迹是使用动作捕捉系统而取得的。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的动作设定方法，其中，

所述预定身体部位是所述被护理者的头部、肩部、胸部、腿部中的至少一个。