CN105025860A - 护理机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种护理机器人，能够在不给被护理者造成不适感的情况下使被护理者起立或就座。护理机器人(20)在使被护理者(M1)起立的情况下，被护理者(M1)的移动控制部位(Ps)通过的起立轨迹(Tas1)设定为，在从使被护理者(M1)起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到起立动作的结束时刻为止的期间，被护理者(M1)的重心位置(G)处于被护理者的两脚掌的范围(A)内，在使被护理者(M1)就座的情况下，与起立轨迹(Tas1)不同的、被护理者(M1)的移动控制部位(Ps)通过的就座轨迹(Tbs1)设定为，从使被护理者(M1)就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，使被护理者(M1)的重心位置(G)偏离被护理者(M1)的两脚掌的范围(A)而向被护理者(M1)的就座预定位置侧移动。

Description

护理机器人
技术领域
本发明涉及对被护理者的移动进行辅助的护理机器人。
背景技术
作为护理机器人的一形式，已知有专利文献1所示的护理机器人。如专利文献1的图3所示，在护理机器人中，使用者在就座的状态下一边将可动部件11相对于支撑部7移动到下动极限位置的支撑部件19的各延伸部19a夹入腋下，一边把持操作其中一个操作手柄21a而将电动机17向预定方向驱动时，通过向所需的方向旋转的进给丝杠15使可动部件11相对于支撑部7向上方移动。由此，使用者由向上方移动的支撑部件19上抬而起立。
并且，当使用者起立至能够把持各延伸部19a的位置时，使用者中断操作手柄21a的把持操作而使可动部件11的上升移动停止。在该状态下，使用者能够一边把持各延伸部19a，一边使行进部件3向所希望的方向移动，一边步行。
另外，作为护理机器人的另一形式，已知有专利文献2所示的护理机器人。如专利文献2所示，护理机器人对使用者进行辅助而使其能够在非起立位置(就座位置)与起立位置之间转移。
专利文献1：日本特开平09-066082号公报
专利文献2：日本特开2012-030077号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1所记载的护理机器人中，就座的使用者由向上方移动的支撑部件19上抬而起立。另外，在上述专利文献2所记载的护理机器人中，对使用者进行辅助而使其能够在非起立位置与起立位置之间转移。但是，在使被护理者起立的情况及就座的情况下，都存在使被护理者起立的起立轨迹及使被护理者就座的就座轨迹给被护理者造成不适感的担忧。
本发明为了消除上述问题而作出，目的在于提供一种护理机器人，在不给被护理者造成不适感的情况下，使被护理者起立或就座。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的护理机器人具备支撑被护理者的身体的一部分而对被护理者的起立及就座进行辅助的保持部，其特征在于，在由保持部支撑而使就座的被护理者起立的情况下，被护理者的移动控制部位通过的起立轨迹设定为，在从使被护理者起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到起立动作的结束时刻为止的期间，被护理者的重心位置处于被护理者的两脚掌的范围内，在由保持部支撑而使起立的被护理者就座的情况下，与起立轨迹不同的、被护理者的移动控制部位通过的就座轨迹设定为，从使被护理者就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，被护理者的重心位置偏离被护理者的两脚掌的范围而向被护理者的就座预定位置侧移动。
附图说明
图1是关于本发明的护理机器人的一实施方式而表示配置有该护理机器人的看护中心的概要的概要图。
图2是表示图1所示的护理机器人的右侧视图。
图3是表示图1所示的护理机器人的俯视图。
图4a是表示图1所示的处于伸展状态的护理机器人的内部结构的概要的右侧视图。
图4b是表示包含图4a所示的第一滑动部的周边的主视图。
图5a是表示处于图1所示的收缩状态的护理机器人的内部结构的概要的右侧视图。
图5b是沿着图5a所示的5b-5b线的端面图。
图5c是表示包含图5a所示的第一滑动部的周边的主视图。
图6是表示图1所示的护理机器人的框图。
图7是表示图6所示的控制装置的框图。
图8是表示护理机器人对就座的被护理者进行支撑的情况的侧视图。
图9是表示护理机器人对起立的被护理者进行支撑的情况的侧视图。
图10是在左半部分表示起立动作、在右半部分表示就座动作的图。
图11是表示起立动作的图。
图12是表示就座动作的图。
图13是表示XY坐标与机器人坐标的关系的表。
图14是示意性地表示机器人臂部的长度、角度的侧视图。
图15是表示起立轨迹(例如基准起立轨迹)的多个区间中的被护理者想要训练的身体部位所对应的区间的图。
图16是表示基于起立轨迹用基准数据的基准起立轨迹、基于想要训练上半身的上半身用起立轨迹用数据的上半身用起立轨迹及基于想要训练下半身的下半身用起立轨迹用数据的下半身用起立轨迹的图。
图17是表示其他就座动作的一例的图。
具体实施方式
以下，对本发明的护理机器人的一实施方式进行说明。图1是表示配置有该护理机器人20的看护中心10的概要的概要图。该看护中心10设有：基站11、训练室12、各单间13a～13d。看护中心10是人所居住的居住区域。存在于看护中心10内的人是需要护理的被护理者M1、对被护理者M1进行护理的护理者M2。
如图1所示，基站11是护理者M2的值班室，是护理机器人20待机、充电的基地。护理机器人20允许在人居住的居住区域内的移动并且通过作为驱动源的左右驱动轮用电动机21g、21h的驱动而在居住区域内移动。训练室12是被护理者M1进行训练、复健的房间。各单间13a～13d是被护理者M1居住的房间。
基站11、训练室12及各单间13a～13d分别设有出入口11a、12a、13a1～13d1，出入口11a、12a、13a1～13d1经由通道14而连接。另外，在图1中，护理机器人20附近的箭头表示护理机器人20的前进方向。
护理机器人20是用于对被护理者M1的身体的一部分(例如上半身尤其是胸部)进行支撑而对起立及就座进行辅助的护理机器人。如图2及图3所示，该护理机器人20包含：基台21、机器人臂部22、保持部23、手柄24、操作装置25及控制装置26。
基台21具备：左右基部21a、21b和左右腿部21c、21d。左右基部21a、21b在左右方向上隔开预定距离地配设，在左右基部21a、21b分别设有左右驱动轮21e、21f，并且内置有分别驱动左右驱动轮21e、21f的左右驱动轮用电动机21g、21h(驱动源)。护理机器人20通过由左右驱动轮用电动机21g、21h(驱动源)分别驱动的左右驱动轮21e、21f而行进。
另外，也可以省略设于基台21的上述驱动源地构成，通过使用者推压而移动。
左右腿部21c、21d从左右基部21a、21b沿着前方方向(在图2、3中为左方向)水平地延伸设置。在左右腿部21c、21d的前端部分别设有左右从动轮21i、21j。另外，在左右腿部21c、21d的前端分别设有一对碰撞防止传感器21k、21I。碰撞防止传感器21k、21I是检测障碍物的传感器，其检测信号发送至控制装置26。
机器人臂部22的基部安装于基台21，主要如图4a、图5a所示，具备多个臂22a、22b、22c，上述多个臂22a、22b、22c能够通过包含第一及第二旋转用电动机22a1c、22b3及滑动用电动机22a2b而构成的驱动部而相互相对移动。另外，机器人臂部22可以由多个轴构成。这种情况下的轴只要包含旋转轴及滑动轴的至少任一个即可。
如图4a、4b及图5a～5c所示，第一臂22a的基部安装于基台21。第一臂22a具备：滑动基部22a1、第一滑动部22a2及第二滑动部22a3。
如图2、3所示，滑动基部22a1形成为大致长方体状。滑动基部22a1具备框架22a1b，上述框架22a1b的基端部能够绕第一旋转轴22a1a旋转地安装于基台21。该框架22a1b形成为大致截面U字状，包括弯曲形成的左右板状部件22a1b1、22a1b2和左右两端与左右板状部件22a1b1、22a1b2的上部后端连接的后板状部件22a1b3。
第一旋转用电动机22a1c设于基台21。第一驱动带22a1d架设在该第一旋转用电动机22a1c的带轮与第一旋转轴22a1a的带轮之间。当第一旋转用电动机22a1c进行驱动时，框架22a1b即滑动基部22a1绕着第一旋转轴22a1a向前方或后方旋转。
如图5b所示，在框架22a1b的内侧(左右板状部件22a1b1、22a1b2的内侧)形成有左右引导槽22a1e，上述引导槽22a1e以能够滑动的方式卡合于后述的第一滑动部22a2的框架22a2a的后板状部件22a2a2的左右端。在框架22a1b的左板状部件22a1b1的上部设有安装于后述的滑动用带22a2e而固定的固定部22a1f(参照图4b、图5c)。
如图2、3所示，第一滑动部22a2形成为大致长方体状，构成为比滑动基部22a1小。第一滑动部22a2相对于滑动基部22a1沿长度方向(轴动方向)滑动，在收缩时大致收容在滑动基部22a1内。
具体而言，第一滑动部22a2具备框架22a2a。如图5b所示，该框架22a2a形成为截面H字状且侧视H字状，由前后板状部件22a2a1、22a2a2和前后两端与前后板状部件22a2a1、22a2a2的上下方向中央部连接的连接板状部件22a2a3构成。后板状部件22a2a2的左右两端以能够滑动的方式卡合于框架22a1b的左右引导槽22a1e。主要如图4a所示，在后板状部件22a2a2的上部设有滑动用电动机22a2b。在后板状部件22a2a2的下部能够旋转地设有带轮22a2c。在该滑动用电动机22a2b的带轮22a2d与带轮22a2c之间架设有滑动用带22a2e。
在框架22a2a的前板状部件22a2a1的左右两端部设有导轨22a2f。导轨22a2f以能够滑动的方式卡合于后述的第二滑动部22a3的框架22a3a的左右板状部件的内侧的左右引导承接部22a3b。
如图2、3所示，第二滑动部22a3形成为大致长方体状，构成为比第一滑动部22a2小。第二滑动部22a3相对于第一滑动部22a2沿长度方向(轴动方向)滑动，在收缩时，大致收容于第一滑动部22a2内。
具体而言，第二滑动部22a3具备框架22a3a。如图5b所示，该框架22a3a形成为大致截面U字状，由左右板状部件22a3a1、22a3a2和左右两端与左右板状部件22a3a1、22a3a2的前端部连接的前板状部件22a3a3构成。在框架22a3a的内侧(左右板状部件22a3a1、22a3a2的内壁面)设有左右引导承接部22a3b，上述左右引导承接部22a3b以能够滑动的方式卡合于框架22a2a的导轨22a2f。在框架22a3a的右板状部件22a3a2的下部设有安装于滑动用带22a2e而固定的固定部22a3c(参照图4b、图5c)。
当滑动用电动机22a2b进行驱动时，第一滑动部22a2的框架22a2a相对于滑动基部22a1的框架22a1a而沿着轴动方向伸展(图4a及4b所示的伸展状态)。与此同时，第二滑动部22a3的框架22a3a相对于第一滑动部22a2的框架22a2a而伸展(图4及4b所示的伸展状态)。
另一方面，当滑动用电动机22a2b向反方向驱动时，第一滑动部22a2的框架22a2a相对于滑动基部22a1的框架22a1a而沿轴动方向收缩(图5a及图5c所示的收缩状态)。与此同时，第二滑动部22a3的框架22a3a相对于第一滑动部22a2的框架22a2a而收缩(图5a及图5c所示的收缩状态)。
如图2、3所示，第二臂22b形成为大致长方体状，在第二滑动部22a3的前端部向与长度方向正交的方向(前方向)延伸而形成。具体而言，主要如图4a所示，第二臂22b具备由左右板状部件22b1a、22b1b构成的框架22b1。框架22b1的左右板状部件22b1a、22b1b的后端部分别连接固定于框架22a3a的左右板状部件22a3a1、22a3a2的上端部。
在框架22b1的左右板状部件22b1a、22b1b的前端部夹设有能够转动的第二旋转轴22b2。在左右板状部件22b1a，22b1b的中央部设有第二旋转用电动机22b3。第二转动带22b4架设在第二旋转用电动机22b3的带轮与第二旋转轴22b2的带轮之间。
第三臂22c形成为大致长方体状，其基端部以能够绕着第二旋转轴22b2旋转的方式安装于第二臂22b的前端部。具体而言，第三臂22c具备框架22c2。框架22c2的后端部以与第二旋转轴22b2一体旋转的方式固定。框架22c2的前端部固定在保持部23的后端。
当第二旋转用电动机22b3驱动时，框架22c2即第三臂22c绕着第二旋转轴22b2向上方或下方旋转。
保持部23固定在第三臂22c的前端。该保持部23支撑被护理者M1的身体的一部分(例如，上半身尤其是胸部)而对起立及就座进行辅助。保持部23例如是在被护理者M1的起立动作及就座动作中与被护理者M1相对时，从下侧支撑其两臂(两腋下)的部件，形成为朝向前方开放的俯视观察大致U字形状。保持部23例如通过以与被护理者M1接触为前提的比较柔软的材质形成。
手柄24固定在第三臂22c的上表面。该手柄24由左右一对棒状把手构成，供被护理者M1的左右手分别抓握。在手柄24设有检测抓握的情况的接触传感器24a、24b。在手柄24上设有用于使护理机器人20进行左转弯的左转弯开关24c和用于使护理机器人20进行右转弯的右转弯开关24d。此外，在手柄24上设有用于使护理机器人20停止的停止开关24e。
另外，在第三臂22c设有载荷传感器22c1，在被护理者M1以被保持部23支撑的状态步行的情况或被护理者M1以抓握手柄24的状态步行的情况下，该载荷传感器22c1检测从被护理者M1受到的力。载荷传感器22c1是检测因载荷的变化而变化的变形体的变形量作为电压变化的载荷传感器，或者当对硅芯片施加压力时根据其挠曲而计示电阻发生变化并转换成电信号的半导体式压力传感器等。
操作装置25具备：显示图像的显示部25a和接收来自使用者(护理者M2、被护理者M1)的输入操作的操作部25b。该操作装置25是选择与被护理者M1的多个移动姿势分别对应的多个方式种类(后述)中的一方式种类的选择操作部。
显示部25a由液晶显示器构成，显示护理机器人20的工作模式的选择画面等。作为工作模式，设定对使用者的起立动作进行辅助的起立动作辅助模式、对使用者的就座动作进行辅助的就座动作辅助模式等。另外，在起立动作辅助模式中，设定与使用者想要训练的身体部位对应的各模式。例如，作为上述模式，存在想要训练上半身尤其是背肌的上半身模式、想要训练下半身尤其是下肢的下半身模式。
操作部25b具备：使光标上下左右移动的光标键、将输入取消的取消键、决定选择内容的决定键等，构成为能够按键输入使用者的指示。另外，操作装置25具备显示部25a的显示功能和操作部25b的输入功能，可以由通过按压画面上的显示来操作设备的触摸面板构成。
存储装置27(存储部)存储有：起立轨迹用基准数据，表示在由保持部23支撑并使就座的被护理者M1(参照图8)起立的情况下，被护理者M1的移动控制部位例如肩部位置Ps通过的起立轨迹；就座轨迹用基准数据，表示在由保持部23支撑并使起立的被护理者M1(参照图9)就座的情况下，被护理者M1的肩部位置Ps通过的就座轨迹，上述就座轨迹是与起立轨迹不同的轨迹。
如图10所示，起立轨迹Tas1设定成从使被护理者M1起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到起立动作的结束时刻为止的期间，被护理者M1的重心位置G处于被护理者M1的两脚掌的范围A内。另外，重心位置G的轨迹由Tg1表示。
如图10所示，就座轨迹Tbs1设定成，从使被护理者M1就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，被护理者M1的重心位置G偏离被护理者M1的两脚掌的范围A而向被护理者M1的就座预定位置侧移动。就座轨迹Tbs1设定成位于起立轨迹Tas1的上方。另外，重心位置G的轨迹由Tg2表示。
起立轨迹Tas1及就座轨迹Tbs1只要实际拍摄健康人的起立动作，基于其肩部位置Ps的二维坐标(例如xy坐标)来作成即可。起立轨迹如图11所示。从左上(就座状态)向右下(起立状态)分阶段地表示起立动作。在第二个(上层的正中间)的状态下，示出起立动作的开始时刻之后的较早时刻是就座的被护理者M1前倾而使被护理者M1上抬腰部的时刻。从第二个到起立动作的结束时刻(第六个)为止，被护理者M1的重心位置G存在于被护理者M1的两脚掌的范围A内。
就座轨迹如图12所示。从左上(起立状态)向右下(就座状态)分阶段地表示就座动作。在第二个(上层的正中间)的状态下，示出就座动作的开始时刻之后的较早时刻，是起立的被护理者M1坐下而使被护理者M1的重心位置G偏离被护理者M1的两脚掌的范围A的时刻。从第二个到就座动作的结束时刻(第五个)为止，被护理者M1的重心位置G偏离被护理者M1的两脚掌的范围A而移动至被护理者M1的就座预定位置侧(图示椅子侧)。
另外，上述起立轨迹及就座轨迹也可以通过模拟作成。
各轨迹用基准数据由二维坐标形成。起立轨迹用基准数据例如在xy坐标中，通过(Xa1，Ya1)，…，(Xan，Yan)表示，由n个构成。就座轨迹用基准数据例如在xy坐标中，通过(Xb1，Yb1)，…，(Xbn，Ybn)表示，由n个构成。原点可以设为护理机器人20的基准点，可以设为第一旋转轴22a1a的坐标，可以设为就座状态的坐标，另外，可以设为被护理者M1的就座面的任意的点。
轨迹用基准数据优选在该xy坐标中加入各坐标下的保持部23的角度α而构成。各坐标下的保持部23的角度α是起立轨迹Tas1及就座轨迹Tbs1的各点的保持部23的角度(参照图11)。该角度α是被护理者M1的上半身(保持部23的为了保持而与被护理者M1接触的内壁面)与水平面构成的角度。例如图11所示，在就座状态或起立状态时，角度α为90度。轨迹用基准数据例如由(Xa1，Ya1，α1)，…，(Xan，Yan，αn)表示。
另外，也可以不是二维坐标，而由机器人坐标形成。在这种情况下，例如如图13所示，起立轨迹用基准数据包含：第一旋转用电动机22a1c的旋转角度即第一角度(θa)、滑动用电动机22a2b的臂长度(L：滑动量：相当于该臂长度的旋转角度)及第二旋转用电动机22b3的旋转角度即第二角度(θb)。在XY坐标中加入了角度α的坐标(Xa1、Ya1、α1)由机器人坐标(θa1、L1、θb1)表示。
简单对根据在XY坐标中加入了角度α的坐标(Xa1、Ya1、α1)算出机器人坐标(θa1、L1、θb1)的方法进行说明。图14是示意性地表示机器人臂部22的长度、角度的侧视图。如图14所示，将第一臂22a的长度设为La(可变)，将第二臂22b的长度设为Lb(固定)，将从第二旋转轴22b1到肩部位置Ps的沿着第三臂22c的延设方向的长度设为Lc(固定)及沿着与该延设方向铅垂的方向的长度设为Ld(固定)。另外，将第一臂22a与水平线构成的角设为第一角度θa，将第一臂22a与第二臂22b构成的角设为90度及将第二臂22b与第三臂22c构成的角设为第二角度θb。
第一臂22a与第二臂22b正交的点P1的XY坐标是(La×(cosθa)、La×(sinθa))。作为第二旋转轴22b1的点P2的XY坐标是对点P1加上(Lb×(sinθa)、Lb×(cosθa))而得到的坐标。从肩部位置Ps向第三臂22c引出的垂线的垂足即点P3的XY坐标是对点P2加上(Lc×(cos(π/2-θa-θb)、Lc×(sin(π/2-θa-θb))而得到的坐标。肩部位置Ps即点P4的XY坐标(Xa1、Ya1)是对点P3加上(Ld×(cos(θa+θb)、Ld×(sin(θa+θb))而得到的坐标。另外，各坐标的保持部23的角度α由π-(π/2+(π/2-θa-θb))表示，因此α＝θa+θb。通过以上，根据对XY坐标加入角度α所得到的坐标(Xa1、Ya1、α1)来算出机器人坐标(θa1、L1、θb1)。
另外，在机器人坐标中，如图13所示，可以包含：第一旋转用电动机22a1c的旋转角度即第一角度(θa)的角速度即第一角速度(ωa)、滑动用电动机22a2b的滑动速度(V：相当于该滑动速度的旋转角速度)及第二旋转用电动机22b3的旋转角度即第二角度(θb)的角速度即第二角速度(ωb)。
此时，通过适当设定上述速度，能够使由保持部23支撑并使就座的被护理者M1起立时的保持部23的速度与由保持部23支撑并使起立的被护理者M1就座时的保持部23的速度不同。
另外，通过适当设定上述速度，在由保持部23支撑并使就座的被护理者M1起立的情况下，如图15所示，在起立轨迹(例如基准起立轨迹)的多个区间中的对应于被护理者M1想要训练的身体部位的区间中，能够使保持部23的速度成为与作用于被护理者M1的负担对应的速度。在第一区间B1及第三区间B1中，作用于上半身尤其是背肌的负担增大，在第二区间B2中，作用于下半身尤其是大腿肌的负担增大。第一区间B1是用于前倾的区间，第二区间B2用于是开始站起的区间，第三区间B3是站起一定程度之后的区间，用于使用上半身。各区间的通过速度慢的情况与快的情况相比，需要较长地维持该姿势，因此被护理者M1的负载增大。
存储装置27除了存储起立轨迹用基准数据之外，还存储有多个起立轨迹用数据。上述起立轨迹用数据是表示与相当于起立轨迹用基准数据的起立轨迹(基准起立轨迹)不同的轨迹的多个数据，用于分别训练被护理者M1的不同的多个身体部位。上述起立轨迹用数据的各轨迹如图16所示。起立轨迹用基准数据的基准起立轨迹由实线表示，想要训练上半身尤其是背肌的上半身用起立轨迹用数据的上半身用起立轨迹由单点划线表示，想要训练下半身尤其是下肢的下半身用起立轨迹用数据的下半身用起立轨迹由虚线表示。
当沿着上半身用起立轨迹进行辅助时，与基准起立轨迹相比，被护理者M1的前倾量增大，因此与下肢相比，背肌的使用量(负载)增大。由此，能够增大上半身尤其是背肌的负载。另外，当沿着下半身用起立轨迹进行辅助时，与基准起立轨迹相比，被护理者M1的前倾量减少，因此与背肌相比，下肢的肌肉的使用量(负载)增大。由此，能够增大下半身尤其是下肢的负载。
此外，存储装置27存储与被护理者M1就座的椅子或床等就座部的高度对应的校正量(第一校正量)。该第一校正量是用于校正上述各数据的值。上述各数据是就座部的高度为预定值(例如40cm)时的数据。
例如，在就座部的高度+Δh1时，第一角度θa的第一校正量为-Δψa1，臂长度L的第一校正量为+ΔLb1，第二角度θb的第一校正量为+Δψb1。另外，在身高-Δh1时，第一角度θa的第一校正量为+Δψa1，臂长度L的第一校正量为-ΔLb1，第二角度θb的第一校正量为+Δψb1。与预定值之差按照各预定量而存储第一校正量。
上述校正量基于以根据就座部的高度而成为适当的形态的方式通过使用了实机的实验等得到的数据来预先设定。
另外，存储装置27存储与被护理者M1的身高对应的校正量(第二校正量)。该第二校正量是用于校正上述各数据的值。上述各数据是被护理者M1的身高为预定值(例如平均身高等，具体而言为170cm)时的数据。
例如，在身高+ΔH1时，第一角度θa的第二校正量为臂长度L的第二校正量为+ΔLb1，第二角度θb的第二校正量为另外，在身高-ΔH1时，第一角度θa的第二校正量为臂长度L的第二校正量为-ΔLb1，第二角度θb的第二校正量为与预定值之差按照各预定量而存储第二校正量。
上述校正量基于使用实机的实验等得到的数据来预先设定，以在各种方式中根据身高而成为适当的方式。
另外，上述各校正量作为映射进行存储，但是也可以作为运算式进行存储。
控制装置26进行与护理机器人20的行进、姿势变形相关的控制。如图6所示，控制装置26连接有：上述碰撞防止传感器21k、21I、膝部传感器22a1d、载荷传感器22c1、接触传感器24a、24b、左转弯开关24c、右转弯开关24d、停止开关24e、左右驱动轮用电动机21g、21h、第一旋转用电动机22a1c、滑动用电动机22a2b、第二旋转用电动机22b3、操作装置25、存储装置27、摄像装置28及引导装置29。另外，控制装置26具有微型计算机(图示省略)，微型计算机具备：经由总线而分别连接的输入输出接口、CPU、RAM及ROM(均省略图示)。
如图7所示，控制装置26具备：基准数据取得部26a、身高、椅子高度取得部26b、校正部26c及驱动控制部26d。基准数据取得部26a取得由操作装置25选择的起立动作辅助模式(普通模式、上半身模式、下半身模式中的任一个)，并从存储装置27取得与该取得的模式对应的数据。在上半身模式时，取得上半身用起立轨迹用数据，在下半身模式时，取得下半身用起立轨迹用数据，在既不是上半身模式也不是下半身模式的普通的普通模式时，取得起立轨迹用基准数据。另外，基准数据取得部26a也取得由操作装置25选择的就座动作辅助模式。
身高、椅子高度取得部26b取得由操作装置25选择的被护理者M1的身高、被护理者M1就座的椅子、床等就座部的高度。校正部26c根据由身高、椅子高度取得部26b取得的身高、就座部的高度对由基准数据取得部26a取得的数据进行校正。具体而言，校正部26c从存储装置27取得与所取得的身高对应的第二校正量、与就座部的高度对应的第一校正量。校正部26c根据所取得的各校正量对由基准数据取得部26a取得的数据进行校正。
驱动控制部26d驱动包含第一及第二旋转用电动机22a1c、22b3及滑动用电动机22a2b而构成的驱动部，基于起立轨迹用基准数据(或上半身用起立轨迹用数据或下半身用起立轨迹用数据)对机器人臂部22进行起立动作的驱动。另外，驱动控制部26d驱动上述驱动部，基于就座轨迹用基准数据对机器人臂部22进行就座动作的驱动。具体而言，驱动控制部26d从存储装置27读入由基准数据取得部26a取得的数据。并且，驱动控制部26d以成为所读入的数据的方式使上述驱动部进行驱动。
另外，在上述各数据中也相对应地存储有起立轨迹及就座轨迹的各点的保持部23的角度α的情况下，控制装置26(驱动控制部26d)使上述驱动部进行驱动，将各点的保持部的角度控制成各起立轨迹用基准数据及各就座轨迹用基准数据所存储的角度。
另外，在由保持部23支撑并使就座的被护理者M1起立的情况下，控制装置26(驱动控制部26d)基于由基准数据取得部26a取得的与被护理者M1想要训练的身体部位对应的数据来驱动机器人臂部22。
另外，控制装置26(驱动控制部26d)控制使由保持部23支撑并使就座的被护理者M1起立时的保持部23的速度与由保持部23支撑并使起立的被护理者M1就座时的保持部23的速度不同。
另外，在由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立的情况下，控制装置26(驱动控制部26d)在起立轨迹的多个区间中的与被护理者M1想要训练的身体部位对应的区间，以保持部23的速度成为与作用于被护理者M1的负担对应的速度的方式控制上述驱动部的速度。
另外，控制装置26(驱动控制部26d)对应于被护理者M1的身高、就座部的高度而分别调整机器人臂部22的起立轨迹及就座轨迹。
接下来，对如上所述构成的护理机器人20的工作进行说明。首先，对护理机器人20的移动进行说明。对护理机器人20单独地从基站11移动到各单间13a～13d(或者从各单间13a～13d到基站11)移动的情况进行说明。在从基站11至各单间13a～13d的通道14中移动的情况下，护理机器人20沿着从基站11的出入口11a至各单间13a～13d的各出入口13a1～13d1的路径即预先存储于存储装置27的路径进行移动。
另外，护理机器人20通过摄像装置28来读取设于通道14的引导用标记14a，根据该信息来算出剩余的路程，并基于该结果进行移动。引导用标记14a例如是二维条形码。二维条形码中记载有当前地点(例如，通道14的交叉点)、当前地点距目的地的距离和方向(例如，在护理机器人20从基站11向第一单间13a移动的情况下，在来到通道14的交叉点时从交叉点到第一单间13a的距离和方向(左转弯))等信息。引导用标记14a设于基站11的出入口11a、各单间13a～13d的各出入口13a1～13d1的角部、通道14的预定部位(例如，交叉点的角部、天花板面)。
接下来，对护理机器人20接近就座的被护理者M1的情况进行说明。此时，护理机器人20从第一单间13a的出入口13a1进入第一单间13a，然后，接近就座于床边的被护理者M1。护理机器人20以使护理机器人20的前表面朝向前进方向的方式前进。护理机器人20通过前表面的摄像装置28来读取设于被护理者M1的附近的引导用标记14b，并基于该信息而接近被护理者M1。
此外，参照图8-图10对护理机器人20的起立动作和就座动作进行说明。护理机器人20使用膝部传感器22a1d的检测结果(护理机器人20与被护理者M1的膝部的距离)，移动至与就座的被护理者M1的距离成为预定距离的预定位置。该预定位置是为了使被护理者M1起立的最佳的位置(起立最佳位置)。
并且，护理机器人20对被护理者M1进行“请握住手柄”这样的引导。当被护理者M1用双手握住手柄24时，由接触传感器24a、24b检测出握住了手柄24的情况，因此护理机器人20进行用于使被护理者M1起立的起立动作。
当起立动作开始时，护理机器人20通过保持部23保持就座的被护理者M1的上半身(参照图8)。并且，护理机器人20在保持上半身的状态下，使被护理者M1成为起立状态(参照图9)。更具体而言，如图10所示，沿着基准起立轨迹进行起立动作。
护理机器人20在起立状态下对被护理者M1进行辅助。被护理者M1以由保持部23保持其腋下的状态进行步行而移动。这样，对被护理者M1的步行进行辅助的护理机器人20从第一单间13a移动至训练室12的情况下，与上述护理机器人20单独移动的情况相同地，沿着预先存储的路径移动，或者由摄像装置28读取引导用标记14a而移动。
护理机器人20在第一单间13a的出入口13a1处进行右转弯而从通道14出去，在通道14的交叉点处进行右转弯，在训练室12的出入口12a处进行左转弯而进入训练室12。护理机器人20以护理机器人20的背面朝向前进方向的方式前进。
另外，当护理机器人20开始用于使被护理者M1就座的就座动作时，以通过保持部23保持被护理者M1的上半身的状态使处于起立状态的被护理者M1(参照图9)成为就座状态(参照图8)。更具体而言，如图10所示，沿着就座轨迹进行就座动作。
并且，护理机器人20当就座动作结束时，对被护理者M1进行“请将手从手柄放开”这样的引导。当被护理者M1的手放开手柄24时，由接触传感器24a、24b检测出手放开手柄24的情况，因此护理机器人20离开被护理者M1。
根据本实施方式，护理机器人20是具备支撑被护理者M1的身体的一部分而对起立及就座进行辅助的保持部23的护理机器人，在由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立的情况下，被护理者M1的移动控制部位(例如肩部位置Ps)通过的起立轨迹设定为，在从使被护理者M1起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到起立动作的结束时刻为止的期间，被护理者M1的重心位置G处于被护理者M1的两脚掌的范围A内，在由保持部23支撑而使起立的被护理者M1就座的情况下，与起立轨迹不同的、被护理者M1的移动控制部位通过的就座轨迹设定为，从被护理者M1就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，被护理者的重心位置G偏离被护理者M1的两脚掌的范围A而向被护理者M1的就座预定位置侧移动。
由此，以被护理者M1的移动控制部位(例如肩部位置Ps)沿着起立轨迹的方式使被护理者M1起立的情况下，与健康人起立的情况相同地，重心位置G从起立动作开始的较早时刻起就进入两脚掌的范围A内，之后直到起立动作的结束时刻为止一直处于该范围A内。因此，能够以被护理者M1与无护理地进行起立时相同的感觉(感受)对起立进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其起立。
另一方面，以被护理者M1的移动控制部位沿着就座轨迹的方式使被护理者M1就座时，与健康人就座的情况相同地，重心位置G从就座动作开始的较早时刻起就偏离两脚掌的范围A，然后向被护理者的就座预定位置(例如就座部)侧移动。因此，能够以与被护理者M1无护理地进行就座时相同的感觉(感受)对就座进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其就座。
另外，上述起立轨迹的起立动作的开始时刻之后的较早时刻是就座的被护理者M1前倾而使被护理者M1腰部上抬的时刻(参照图11中的上段的中央)。由此，在从就座的被护理者M1前倾而使被护理者M1腰部上抬的时刻起直到起立动作的结束时刻为止的期间，能够更可靠地在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其起立。
另外，护理机器人20是具备支撑被护理者M1的身体的一部分(胸部)而对被护理者M1的起立及就座进行辅助的保持部23的护理机器人，具备：基台21；机器人臂部22，设于基台21且具备通过驱动部能够相互相对移动的多个臂22a、22b、22c；保持部23，设于机器人臂部22的前端部并支撑被护理者；存储装置27(存储部)，存储有表示在由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立的情况下被护理者M1的移动控制部位通过的起立轨迹的起立轨迹用基准数据、表示在由保持部23支撑而使起立的被护理者M1就座的情况下被护理者M1的移动控制部位通过的就座轨迹的就座轨迹用基准数据，上述就座轨迹是与起立轨迹不同的轨迹；及驱动控制部26d，使驱动部进行驱动，基于起立轨迹用基准数据及就座轨迹用基准数据而对机器人臂部22进行驱动。
由此，容易将起立轨迹用基准数据设定成与健康人的起立轨迹相当的数据，因此在以被护理者M1的移动控制部位(例如肩部位置)沿着起立轨迹的方式使被护理者M1起立的情况下，能够基于与健康人的起立轨迹相当的起立轨迹用基准数据来驱动机器人臂部22。因此，以被护理者M1与无护理地进行起立时相同的感觉(感受)对起立进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其起立。
另一方面，虽然通常健康人的就座轨迹与起立轨迹不同，但是容易以成为与健康人的就座轨迹相当的数据的方式设定就座轨迹用基准数据，因此在以被护理者M1的移动控制部位沿着就座轨迹的方式使被护理者M1起立的情况下，能够基于与健康人的就座轨迹相当的就座轨迹用基准数据来驱动机器人臂部22。因此，以被护理者M1与无护理地进行就座时相同的感觉(感受)对就座进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其就座。
另外，还具备校正部26c，根据被护理者M1的身高及被护理者M1就座的就座部的高度中的至少任一方对起立轨迹用基准数据及就座轨迹用基准数据进行校正，驱动控制部26d使驱动部进行驱动，基于由校正部26c校正后的起立轨迹用基准数据及就座轨迹用基准数据对机器人臂部22进行驱动。由此，即使被护理者M1的身高及就座部的高度不同，也能够根据它们沿着适当的起立轨迹及就座轨迹，使被护理者M1起立或就座。
另外，起立轨迹用基准数据及就座轨迹用基准数据也相对应地存储起立轨迹及就座轨迹的各点的保持部23的角度α，驱动控制部26d(26)使驱动部进行驱动，将各点的保持部23的角度α控制成为各起立轨迹用基准数据及各就座轨迹用基准数据所存储的角度。由此，在起立轨迹及就座轨迹的各位置，能够将与保持部23连动的被护理者M1的移动控制部位(肩部位置)的角度设定成最佳，因此能够更舒适地(以自然的感觉)使被护理者M1起立或就座。
而且，存储装置27(存储部)还存储有表示与相当于起立轨迹用基准数据的起立轨迹不同的轨迹、用于分别训练被护理者M1的不同的多个身体部位的多个起立轨迹用数据，还具备取得部26a，从多个起立轨迹用数据中取得与被护理者M1想要训练的身体部位对应的数据，在由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立的情况下，驱动控制部26d基于由取得部26a所取得的数据来驱动机器人臂部22。由此，通过选择与被护理者M1想要训练的身体部位对应的起立轨迹，在起立时，不仅起立还能够训练所希望的身体部位。
另外，驱动控制部26d(26)进行控制，使得由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立时的保持部23的速度与由保持部23支撑而使起立的被护理者M1就座时的保持部23的速度不同。由此，通常健康人无护理地起立时的速度比就座时的速度慢，与之相同地能够使由保持部23支撑的被护理者M1的起立时的速度比就座时的速度慢。由此，以与健康人起立或就座时相同的感觉(feeling)对起立及就座进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其起立及就座。
另外，驱动控制部26d(26)对驱动部的速度进行控制，使得在由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立的情况下，在起立轨迹的多个区间中的、与被护理者M1想要训练的身体部位对应的区间，保持部23的速度成为与作用于被护理者M1的负担对应的速度。由此，在被护理者M1起立的情况下，在还对所希望的身体部位进行训练时，能够容易地调整作用于该想要训练的身体部位的负载。
另外，保持部23设置在机器人臂部22的前端部并支撑被护理者，该机器人臂部22设于基台21且具备通过驱动部而能够相互相对移动的多个臂22a、22b、22c。存储装置27(存储部)存储有表示在由保持部23支撑而使就座的被护理者M1起立的情况下被护理者M1的移动控制部位通过的起立轨迹的起立轨迹用基准数据、表示与起立轨迹不同的、在由保持部23支撑而使起立的被护理者M1就座的情况下被护理者M1的移动控制部位通过的就座轨迹的就座轨迹用基准数据。驱动控制部26d使驱动部进行驱动，基于起立轨迹用基准数据及就座轨迹用基准数据来驱动机器人臂部22。起立轨迹设定为，在从使被护理者M1起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到起立动作的结束时刻为止的期间，被护理者M1的重心位置G处于被护理者M1的两脚掌的范围A内。就座轨迹设定为，从使被护理者M1就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，被护理者M1的重心位置G偏离被护理者M1的两脚掌的范围A而向被护理者M1的就座预定位置(就座部)侧移动。
由此，在被护理者M1的移动控制部位沿着起立轨迹使被护理者M1起立的情况下，与健康人起立的情况相同，重心位置G从起立动作开始的较早时刻起就进入两脚掌的范围A内，之后直到起立动作的结束时刻为止一直处于该范围A内。因此，以被护理者M1与无护理地进行起立时相同的感觉(感受)对起立进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其起立。
另一方面，在以被护理者M1的移动控制部位沿着就座轨迹的方式使被护理者M1就座时，与健康人就座的情况相同，重心位置G从就座动作开始的较早时刻起就偏离两脚掌的范围A，然后向被护理者M1的就座预定位置侧移动。因此，以被护理者M1与无护理地进行就座时相同的感觉(感受)对就座进行辅助。由此，能够在不给被护理者M1造成不适感的情况下使其就座。
另外，上述就座轨迹并不限于图10所示的就座轨迹。例如，也存在如图17所示，与图10所示的就座轨迹相比前倾地就座的就座轨迹。该情况下也与图10所示的情况相同，位于比起立轨迹靠下方的位置，并且从使被护理者M1就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，被护理者M1的重心位置偏离被护理者M1的两脚掌的范围A。
附图标记说明
10…看护中心，11…基站，12…训练室，13a～13d…第一～第四单间，14…通道，20…护理机器人，21…基台，21g、21h…左右驱动轮用电动机(驱动源)，22…机器人臂部，22a…第一臂，22a1c…第一旋转用电动机(驱动部)，22a2b…滑动用电动机(驱动部)，22b…第二臂，22b3…第二旋转用电动机(驱动部)，22c…第三臂，23…保持部，24…手柄，25…操作装置，26…控制装置，26a…基准数据取得部，26b…身高、椅子高度取得部，26c…校正部，26d…驱动控制部，27…存储装置，28…摄像装置，29…引导装置，M1…被护理者，M2…护理者。

Claims (9)

1.一种护理机器人，具备支撑被护理者的身体的一部分而对被护理者的起立及就座进行辅助的保持部，其特征在于，
在由所述保持部支撑而使就座的所述被护理者起立的情况下，所述被护理者的移动控制部位通过的起立轨迹设定为，在从使所述被护理者起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到所述起立动作的结束时刻为止的期间，所述被护理者的重心位置处于所述被护理者的两脚掌的范围内，
在由所述保持部支撑而使起立的所述被护理者就座的情况下，与所述起立轨迹不同的、所述被护理者的移动控制部位通过的就座轨迹设定为，从使被护理者就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，所述被护理者的重心位置偏离所述被护理者的两脚掌的范围而向所述被护理者的就座预定位置侧移动。
2.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于，
所述起立轨迹中的所述起立动作的开始时刻之后的较早时刻是就座的所述被护理者前倾而使所述被护理者的腰部上抬的时刻。
3.一种护理机器人，具备支撑被护理者的身体的一部分而对被护理者的起立及就座进行辅助的保持部，其特征在于，具备：
基台；
机器人臂部，设于所述基台，且具备能够通过驱动部而相互相对移动的多个臂；
保持部，设于所述机器人臂部的前端部以支撑所述被护理者；
存储部，存储有：起立轨迹用基准数据，表示在由所述保持部支撑而使就座的所述被护理者起立的情况下所述被护理者的移动控制部位通过的起立轨迹；和就座轨迹用基准数据，表示在由所述保持部支撑而使起立的所述被护理者就座的情况下所述被护理者的移动控制部位通过的就座轨迹，所述就座轨迹是与所述起立轨迹不同的轨迹；及
驱动控制部，使所述驱动部进行驱动，基于所述起立轨迹用基准数据及所述就座轨迹用基准数据对所述机器人臂部进行驱动。
4.根据权利要求3所述的护理机器人，其特征在于，
所述护理机器人还具备校正部，根据所述被护理者的身高及所述被护理者就座的就座部的高度中的至少任一方对所述起立轨迹用基准数据及所述就座轨迹用基准数据进行校正，
所述驱动控制部使所述驱动部进行驱动，基于由所述校正部校正后的所述起立轨迹用基准数据及所述就座轨迹用基准数据对所述机器人臂部进行驱动。
5.根据权利要求3或4所述的护理机器人，其特征在于，
所述起立轨迹用基准数据及所述就座轨迹用基准数据还一并存储有所述起立轨迹及所述就座轨迹的各点处的所述保持部的角度，
所述驱动控制部使所述驱动部进行驱动，并进行控制，以使所述各点处的所述保持部的角度成为各所述起立轨迹用基准数据及各所述就座轨迹用基准数据中所存储的角度。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的护理机器人，其特征在于，
所述存储部还存储有表示与相当于所述起立轨迹用基准数据的所述起立轨迹不同的轨迹、用于分别训练所述被护理者的不同的多个身体部位的多个起立轨迹用数据，
所述护理机器人还具备取得部，从多个所述起立轨迹用数据中取得与所述被护理者想要训练的身体部位对应的数据，
在由所述保持部支撑而使就座的所述被护理者起立的情况下，所述驱动控制部基于由所述取得部所取得的数据来驱动所述机器人臂部。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的护理机器人，其特征在于，
所述驱动控制部进行控制，使得由所述保持部支撑而使就座的所述被护理者起立时的所述保持部的速度与由所述保持部支撑而使起立的所述被护理者就座时的所述保持部的速度不同。
8.根据权利要求7所述的护理机器人，其特征在于，
所述驱动控制部对所述驱动部的速度进行控制，使得在由所述保持部支撑而使就座的所述被护理者起立的情况下，在所述起立轨迹的多个区间中的、与所述被护理者想要训练的身体部位对应的区间，所述保持部的速度成为与作用于所述被护理者的负担对应的速度。
9.一种护理机器人，具备支撑被护理者的身体的一部分而对被护理者的起立及就座进行辅助的保持部，其特征在于，具备：
基台；
机器人臂部，设于所述基台，且具备能够通过驱动部而相互相对移动的多个臂；
保持部，设于所述机器人臂部的前端部以支撑所述被护理者；
存储部，存储有：起立轨迹用基准数据，表示在由所述保持部支撑而使就座的所述被护理者起立的情况下所述被护理者的移动控制部位通过的起立轨迹；和就座轨迹用基准数据，表示在由所述保持部支撑而使起立的所述被护理者就座的情况下所述被护理者的移动控制部位通过的就座轨迹，所述就座轨迹是与所述起立轨迹不同的轨迹；及
驱动控制部，使所述驱动部进行驱动，基于所述起立轨迹用基准数据及所述就座轨迹用基准数据而对所述机器人臂部进行驱动，
所述起立轨迹设定为，在从使所述被护理者起立的动作即起立动作的开始时刻之后的较早时刻起直到所述起立动作的结束时刻为止的期间，所述被护理者的重心位置处于所述被护理者的两脚掌的范围内，
所述就座轨迹设定为，从使所述被护理者就座的动作即就座动作的开始时刻之后的较早时刻起，所述被护理者的重心位置偏离所述被护理者的两脚掌的范围而向所述被护理者的就座预定位置侧移动。
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