JP2000313590A - パラレルケーブル駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高齢者、身体障害者、寝たきりの人、又は行
動不自由な人の自立活動や介護を支援するために、それ
らの人々と使用空間を共有し、また、使用者との協調機
能を有し、一般家庭あるいは小規模介護施設に導入可能
な安全・操作簡単・安価な室内用介護システムを提供す
る。 【解決手段】 複数の支点に備えたケーブル駆動装置か
ら伸長又は収縮させることができる複数本のケーブルか
ら成るパラレルケーブル駆動システムにおいて、そのケ
ーブルの下端を集束させて搬送テーブル又はグリップハ
ンド又は人体運動ハーネスを懸架して室内に最適配置
し、それらを使用者及び室内装備品と干渉を起こさぬよ
うに制御する装置を有し、上記の懸架物の安定性と安全
性を維持した状態を保って３次元空間内で自由自在に移
動・位置決めすることができ、そして使用者がそれを任
意に操作できる入力装置を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は高齢者、身体障害
者、寝たきりの人、あるいは日常生活において行動が不
自由な人を支援・介護するための医療機器又は医療シス
テムに関し、特に介護を必要とする寝たきりの人あるい
は行動が不自由な人の自立活動を支援することを目的と
して、一般家庭又は小規模な介護施設等の比較的狭隘な
室内においても導入可能で、物品類の移動・搬送又は身
体の移動・運動を行うためのパラレルケーブル駆動シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】わが国の老年人口比率は近年急速に高く
なってきており、それにともなって高齢者、身体障害
者、寝たきりの人又は日常生活において行動が不自由な
人が増加しつつある。一方、これらの人々を介護する作
業においては相当の労力を必要とするために対応できる
人材が不足しているのが現状である。したがって、現在
国内外では介護用医療機器としての福祉ロボットの研究
開発が盛んに行われている。国内では通産省や厚生省の
主導による食事支援、寝台介助、車椅子等の研究があ
り、海外ではすでに食事支援マニピュレータＨＡＮＤＹ
−１が市販されている。

【０００３】一方、老人の生活の場における自立支援を
行うための搬送システムとしては富士通（株）及び安川
電機（株）による食事搬送自動ロボットシステムに代表
されるように、自立型移動車にマニピュレータを搭載す
る形態のロボットシステムの研究が主流である。しかし
ながら、今後急速に進展して行く若年層の減少と老齢化
社会を想定すると一般家庭や、小規模な老人又は障害者
介護施設への導入を前提として、設置環境の制約が少な
く、操作性・安全性・信頼性にも優れたより安価なシス
テムの研究開発と実用化が待望されており、上記の自立
型移動車を構成とするロボットシステムでは限界があり
十分な対応ができない。

【０００４】従来のケーブル型パラレル機構の研究は産
業用ロボットの分野で行われてきており、明、樋口らに
よる多自由度スタッカークレーン（東京大学）、川村に
よるＦＡＬＣＯＮ（立命館大学）、大隅らによるケーブ
ル懸垂機構の研究（中央大学）、ＡＬＢＵＳらによるＲ
ＯＢＯＣＲＡＮＥ（ＮＩＳＴ）、田所らによるＷＡＲＰ
（神戸大学）、ＶＥＲＨＯＥＶＥＮらによる機構解析
（ＤＵＩＳＢＵＲＧ大学）、ＷＯＥＲＮＬＥらによる線
形化制御（ＲＯＳＴＯＣＫ大学）、田所らによるレスキ
ューマニピュレータ（神戸大学、参考文献１）などがあ
る。それらの研究では運動学、動力学、最適機構設計、
制御方法・特性などの基礎的な問題が取りあげられい
る。しかしながら、他の形態の産業用ロボットと比べる
とまだ研究が少なく、それらはすべて機構の提案と試
作、あるいは基礎的な学術研究問題を取り扱ったものに
限られ、ケーブル型パラレル機構の制御方法や設計方法
に関して実用化できる確立された理論及び技術手法は国
内外に存在しないのが現状である。

【０００５】これまでに開発されたケーブル機構を用い
た例として特許公報 第２７３１１２９号の「懸吊移動
機」（平成１０年３月２５日発行、参考文献２）が提案
されている。この懸吊移動機は、３次元空間にある移動
体をその上方側と下方側にそれぞれ４つの支持点を介し
て張られた伸縮可能な合計８本の制御用索状体（ワイヤ
ーやロープやチェーン等で構成）で支持し、それぞれの
制御用索状体のもう一方の端部に可変速モータを接続
し、１台のコントローラを操作しその制御指令にもとづ
いて制御用索状体の繰り出し長さを、任意にかつ連続的
に変化させることにより移動体の姿勢と位置又は移動速
度を変えることができるものである。そして移動体を吊
り上げるには、上方側に張られた４本の制御用索状体と
同一位置の支持点を持ち、かつそれらと並行で別個に張
られた４本の吊り上げ用索状体（ワイヤーやロープやチ
ェーン等で構成）を使用している。それらの吊り上げ用
索状体のもう一方の端部（下部）には重錘を装備し、そ
れらの繰り出し長さは上記４本の制御用索状体の繰り出
し長さの変化に追従して伸縮可能なように構成されてい
る。この懸吊移動機は、遊園地等のジェットコースタ的
な乗り物や空中を遊泳するファンタジックな乗り物等の
大型アトラクション用遊戯施設への適用を対象として提
案されているもので、心身ともに健康な人たちに遊園地
での楽しみをさらに増幅させるには意義がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の懸吊移動機の構
成では、合計１２本から構成される多数のケーブルを有
し、ケーブルや移動体と周囲物体との相互干渉を防止す
るための張力制御システムや位置制御システムを持たな
いので、狭隘な室内で相互に干渉を起こさずかつ制御位
置の安定性を確保することは不可能である。この発明が
目的としているものは、高齢者、身体障害者、寝たきり
の人、あるいは日常生活において行動が不自由な人を対
象とするソフトでフレンドリーな介護用医療機器であ
り、自立活動や医療・介護のため必須となる精緻な精度
をもって制御できるとともに操作が簡単であることが不
可欠である。特に、狭隘な室内に導入する介護用医療機
器にあっては移動体の安定性と安全性を維持した状態を
保って３次元空間内を移動又は位置決め可能で、かつ空
間可動性、操作性、正確性、安全性等の広範囲な分野に
亙ってより高度な機能が要求される。また、上記の懸吊
移動機の構成・配置では周辺設備が大掛かりとなるため
に一般家庭又は小規模な介護施設等の狭隘な室内への導
入は不可能である。したがって、この発明は、高齢者、
身体障害者、寝たきりの人あるいは日常生活において行
動が不自由な人の自立活動又は介護を支援することを目
的として、上記の従来技術レベルでは解決することが困
難な問題点、並びに従来の技術的展開の方向とは全く異
なる独自の技術的問題点を解決し、当該システムの使用
者とシステム作動空間を共有し、かつ使用者との協調的
インターフェースを有し、一般家庭や小規模な老人又は
障害者介護施設に導入可能な自立活動を支援するパラレ
ルケーブル駆動システムを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にもとづ
くパラレルケーブル駆動システムによれば、複数の支点
に備えたケーブル駆動装置によって伸長又は収縮させる
ことができる少なくとも３本以上からなる懸架用ケーブ
ルによって並列に駆動されるシステムにおいて、当該ケ
ーブル駆動装置に張力センサー及び、又はエンコーダー
を内蔵し、それらをパラレル機構に組み合わせて安全性
と冗長性を付与して構成し、それぞれのケーブルの下端
を一つに集束させて懸架物となる搬送テーブル又はグリ
ップハンド又は人体運動ハーネスを連繋して１ユニット
として構成して一つの室内に最適配置し、それらが当該
システムの使用者並びに室内装備品類と干渉を起こさぬ
ように位置決め制御又は姿勢制御又は協調制御又は吸振
制御を可能とする制御装置を有し、当該システムの懸架
物を３次元空間内で自由自在に移動又は位置決めするこ
とができるように使用者が当該制御装置を操作するため
の入力装置を備えている。

【０００８】請求項２の発明によれば、上記のパラレル
ケーブル駆動システムの複数ユニットを同一室内に最適
配置して複合型システムとして構成し、それらが当該シ
ステムの使用者並びに室内装備品類と干渉を起こさぬよ
うに位置決め制御又は姿勢制御又は協調制御又は吸振制
御を可能とする制御装置を有し、当該システムの懸架物
を３次元空間内で自由自在に移動又は位置決めすること
ができるように使用者が当該制御装置を操作するための
入力装置を備えている。

【０００９】請求項３の発明によれば、上記のパラレル
ケーブル駆動システムの移動可能空間と自在性・機動性
を拡大することを目的として、それぞれのユニットのケ
ーブルを集束させた下端に伸縮自在のアクチュエータを
連繋し、さらにその下端に請求項１又は請求項２に記載
の懸架物を連結して１ユニットとして構成して一つの室
内に最適配置し、それらが当該システムの使用者並びに
室内装備品類と干渉を起こさぬように位置決め制御又は
姿勢制御又は吸振制御又は協調制御を可能とする制御装
置を有し、当該システムの懸架物を３次元空間内で自由
自在に移動又は位置決めすることができるように使用者
が当該制御装置を操作するための入力装置を備えてい
る。

【００１０】請求項４の発明によれば、上記のいずれの
パラレルケーブル駆動システムにおいても、懸架物であ
る搬送テーブルの機能性と自在性を拡大することを目的
として搬送テーブルにグリップハンドを一体方式で構
成、あるいは着脱可能な方式で構成したものから成って
いる。

【００１１】請求項５の発明によれば、パラレルケーブ
ル駆動システムの搬送テーブルには重錘又はジャイロ装
置又は制振装置又は監視装置又は蓄電池を内蔵・装着
し、あるいはケーブル駆動装置には吸振装置又はアクテ
ィブ制御装置を内蔵・装着し、ケーブル機構又は当該搬
送テーブル自体から発する振動・揺動、あるいは当該シ
ステムを設備した建物や室内外の振動・揺動等の影響が
搬送テーブルの物品類の搬送機能に及ばないように構築
した安定性と安全性を有する搬送テーブルを備えてい
る。

【００１２】請求項６の発明によれば、パラレルケーブ
ル駆動システムのグリップハンドには重錘又はジャイロ
装置又は制振装置又は監視装置又は蓄電池を内蔵・装着
し、あるいはケーブル駆動装置には吸振装置又はアクテ
ィブ制御装置を内蔵・装着し、ケーブル機構又は当該グ
リップハンド自体から発する振動・揺動、あるいは当該
システムを設備した建物や室内外の振動・揺動等の影響
がグリップハンドの物品類の掴取機能に及ばないように
構築した安定性と安全性を有するグリップハンドを備え
ている。

【００１３】請求項７の発明によれば、パラレルケーブ
ル駆動システムの人体運動ハーネスにはその多数点にそ
れぞれ個別に又は複数点をリンクさせてケーブルを繋合
し、３次元空間内で複数のケーブル機構との協調制御が
可能で、当該人体運動ハーネスを装着した使用者自身の
体の各部を単独で、あるいはティーチング・プレイバッ
ク方式、あるいはシーケンシャル方式で自由自在に運動
させることができる作動機能を有する制御装置を構成・
配置し、当該システムの使用者又は介護者が当該制御装
置を操作するための入力装置並びに運動性及び安全性を
確保させた人体運動ハーネスを備えている。

【００１４】請求項８の発明によれば、パラレルケーブ
ル駆動システムは、当該懸架物に内蔵・装着させたジャ
イロ装置又は制振装置又はアクチュエータ又は監視装置
又は蓄電池を制御並びに作動させるための制御信号、あ
るいは動力源となる油圧又は空圧又は電気を、有線式で
ケーブル機構を通じて当該懸架物のそれぞれの作動制御
機器類に導くことができるように構築された制御システ
ムを備えている。

【００１５】請求項９の発明によれば、パラレルケーブ
ル駆動システムは、当該懸架物に内蔵・装着させたジャ
イロ装置又は制振装置又はアクチュエータ又は監視装置
又は蓄電池を制御並びに作動させるための制御信号を、
レーザ光等の無線式リモートコントローラーを介して送
信することができるように構築された制御システムを備
えている。

【００１６】さらに、請求項１０の発明によれば、パラ
レルケーブル駆動システムは、当該システムの使用者又
は介護者が手動による入力装置、あるいは音声入力装置
を用いて制御装置を操作することにより、当該システム
の懸架物に内蔵・装着させたジャイロ装置又は制振装置
又はアクチュエータ又は監視装置又は蓄電池を複数のケ
ーブル機構と協調制御させながら、個別に又はシーケン
シャル方式で作動させることができるように構築された
制御システムを備えている。

【００１７】また、請求項１１の発明によれば、パラレ
ルケーブル駆動システムは、それぞれの当該懸架物が保
有する複数の機能を当該システムの使用者又は介護者が
任意に設定、あるいはあらかじめ標準的に決められた一
連の作業手順にしたがって自動的に実現・実行すること
ができるように、作業モジュール化システムが組込まれ
た制御システムを備えている。

【００１８】

【発明の実施の形態】図面を使って、この発明の実施の
形態を説明する。図１は、この発明によるパラレルケー
ブル駆動システムの基本的構成を室内に配置したもの
で、ケーブル駆動装置１は天井の４隅Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに
位置し、その４隅から並列に駆動される１組の、高強度
カーボン繊維製のケーブル２の下端ａ，ｂ，ｃ，ｄには
搬送テーブル３が連繋され、使用者が入力装置５に所定
の操作信号６を与えることによって制御装置４はあらか
じめ組込まれたれた処理プログラムを作動させる。制御
装置４はケーブル駆動装置１に内蔵された張力センサ−
１ａ又はエンコーダ１ｂの検出信号をもとに、それぞれ
のケーブル２の巻取り又は巻出し量を演算するととも
に、作動制御機器類に対して位置決め制御、姿勢制御、
協調制御、吸振制御を行う制御信号を出力して動力・制
御信号線７を介してケーブル駆動装置１を作動させ、そ
れぞれのケーブル２を所定の長さに伸長又は収縮させる
ことができる。これによって搬送テーブル３はケーブル
２に懸架され安定性と安全性を維持した状態を保って３
次元空間を移動し、使用者が指令したケーブル２’で示
される新しい設定位置ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’に停止さ
せることができる。図１では、ケーブル２の懸架物とし
て搬送テーブル３が代表例として示されているが、これ
を図４に示すグリップハンド、図５に示す人体運動ハー
ネス、図６に示すアクチュエータ又は図７に示すグリッ
プハンド付搬送テーブルに取り替えても上記と同様な機
能・作動を有することは勿論である。また、上記のパラ
レルケーブル駆動システムを同一室内に複数ユニット設
置した複合型システムの場合においても、それぞれのユ
ニットが独立にあるいは協調して上記と同様な機能を有
する。なお、図１では説明の便宜上、制御装置４と入力
装置５は、室外に配置されたように示されているが、本
来はパラレルケーブル駆動システムと同一室内に設置さ
れるものである。

【００１９】図２は、パラレルケーブル駆動システムの
制御システムの基本的な構成を示したもので、ベッドに
横たわっている使用者が入力装置５（図例ではジョイス
ティックを示す）を用いて制御装置４を操作することに
よりケーブル駆動装置１を作動させ、１組のケーブル２
の下端ａ，ｂ，ｃ，ｄに連繋された搬送テーブル３を３
次元空間内で任意に移動させている状況である。図２で
は、入力装置５から制御装置４への操作信号６の伝達は
レーザ光等の無線式リモートコントローラーを介して行
われるが、レーザ光等の無線式リモートコントローラー
の代わりに有線式に置き換えることも可能である。図１
のパラレルケーブル駆動システムの基本的構成で述べた
ように、制御装置４はケーブル駆動装置１に内蔵された
張力センサー１ａ又はエンコーダ１ｂの検出信号をもと
に、それぞれのケーブル２の巻取り又は巻出し量を演算
するとともに、作動制御機器類に対して位置決め制御、
姿勢制御、協調制御、吸振制御を行う制御信号を出力し
て動力・制御信号線７を介してケーブル駆動装置１を作
動させ、それぞれのケーブル２を所定の長さに伸長又は
収縮させることができる。これによって搬送テーブル３
はケーブル２に懸架され安定性と安全性を維持した状態
を保って３次元空間を移動し、使用者が指令したケーブ
ル２’で示される新しい設定位置ａ’，ｂ’，ｃ’，
ｄ’に停止させることができる。使用者が当該システム
を作動せるには、入力装置５を用いて制御装置４の保有
する機能のうち図２に示す電源選択スイッチ４ａ及び運
転・制御モード選択スイッチ４ｂのみを操作することに
より標準的なモードでの運転が可能な構成となってい
る。他方、使用者が望む活動の内容を任意に選択した
り、状況に応じて運転モードを変更したい場合には、適
宜作業モード選択スイッチ４ｃ、作動・制御ボタン４
ｄ、監視制御ボタン４ｅを操作することによって状況に
マッチさせた運転が可能である。制御装置４が保有する
これらの機能はどんな場合でも備えているのではなく、
当該システム設置側の要求仕様にあわせて所要の機能が
選択され装備されるものである。

【００２０】制御装置４からケーブル駆動装置１への動
力の供給、並びに制御信号の授受は図中に動力・制御信
号線７で示すように通常の場合には有線を介して直接ケ
ーブル駆動装置へ、並びにケーブル２を通して懸架物で
ある搬送テーブル３に内蔵・装着された作動制御機器類
８ａや蓄電池８ｂまで導かれている。一方、当該システ
ムの設置環境上の制約、あるいは設置者の取り扱い上の
要求がある場合には、作動制御機器類８ａの動力源は内
蔵された蓄電池８ｂによるものとし、制御信号だけを有
線方式に代えて有線・無線併用方式、あるいは全無線方
式で送信することが可能である。なお、搬送テーブル３
には物品類を搬送するために使用する作動制御機器類８
ａや蓄電池８ｂが内蔵・装着されているが、図示のもの
は便宜上それらの例示を省略している。また、図２で
は、ケーブル２の懸架物として搬送テーブル３が代表例
として示されているが、これを図４に示すグリップハン
ド９、図５に示す人体運動ハーネス１３、図６に示すア
クチュエータ１０又は図７に示すグリップハンド付搬送
テーブル１５に取り替えても上記と同様な機能・作動を
有することは勿論である。

【００２１】図３は、搬送テーブル３を懸架したパラレ
ルケーブル駆動システムを介護が必要な人の居室内に導
入した場合を例示したもので、ベッドに横たわっている
使用者が入力装置５（図例ではジョイスティックを示
す）を操作することにより制御装置（例示省略）を作動
させ、搬送テーブル３に飲み物を載せて移動し、自分の
手元に引き寄せて飲み物を楽しむところの状況である。
搬送テーブル３に飲み物を載せる過程は図示されていな
いが、図４に示すグリップハンド９を使用することによ
り可能である。使用後は入力装置５を操作して搬送テー
ブル３をもとの状態に移動し図４に示すグリップハンド
９で片づけることができる。上記のように、この発明に
よる搬送テーブル３を懸架したパラレルケーブル駆動シ
ステムを導入することにより、介護者が不在の場合でも
寝たきりの人あるいは日常生活において行動が不自由な
人がベッドに横たわった状態のまま１人で自立した生活
を楽しむことができる。なお、搬送テーブル３には物品
類を搬送するために使用する作動制御機器類８ａや蓄電
池８ｂが内蔵・装着されているが、図示では便宜上それ
らの例示を省略している。また、ケーブル２には動力・
制御信号線７が内蔵されており、制御装置を操作するた
めの入力装置５は有線式、無線式のいずれの方式でも可
能である。

【００２２】図４は、グリップハンド９を懸架したパラ
レルケーブル駆動システムを介護が必要な人の居室内に
導入した場合を例示したもので、ベッドに横たわってい
る使用者が入力装置５（図例ではジョイスティックを示
す）を操作することにより制御装置（例示省略）を作動
させ、室内の壁面に設けられた書棚から読みたい書籍を
選びグリップハンド９を使って自分の手元に引き寄せよ
うとしている状況である。グリップハンド９は、図６に
示すようにケーブル２に連繋されたアクチュエータ１０
の先端に懸架された状態で作動する場合の例示で、グリ
ップハンド９の根元にはビジョンカメラ（監視装置）１
１が装着され、使用者は手元にあるモニター１２を見な
がらベッドに横たわったまま用事を片付けることができ
る。使用後は取り寄せたときとは逆の操作でグリップハ
ンド９を使ってもとの書棚に書籍を片づけることができ
る。上記のように、この発明によるグリップハンド９を
懸架したパラレルケーブル駆動システムを導入すること
により、介護者が不在の場合でも寝たきりの人あるいは
日常生活において行動が不自由な人がベッドに横たわっ
た状態のまま１人で自立した生活を楽しむことができ
る。グリップハンド９の根元には図３の例示の場合と同
様に作動制御機器類８ａや蓄電池８ｂが内蔵・装着（例
示省略）されている。また、入力装置５、ケーブル２及
び動力・制御信号線７等の構成は図３の例示と同様であ
ることは勿論である。

【００２３】図５は、人体運動ハーネス１３を懸架した
パラレルケーブル駆動システムを介護が必要な人の居室
内に導入した場合を例示したもので、ベッドに横たわっ
ていた使用者があらかじめ入力し設定された運動モード
にしたがってシーケンシャル方式により室内での移動と
軽い体操を始めようとしている状況である。使用者は人
体運動ハーネス１３を体に装備してから、車椅子を使用
してベッドから床面に移動し、車椅子から離れて自身の
身体を上方に吊り上げ、人体運動ハーネスに装着された
音声入力装置１４（例示省略）に指示を与えて上述のシ
ーケンシャル方式で軽い体操に入るために準備中であ
る。例示の人体運動ハーネス１３のほかに請求項８の発
明による多数のケーブルを繋合した人体運動ハーネスを
使用し、身体の各部を細かく自動的に動かせることも可
能である。この場合の運転指示の与え方には単独方式、
シーケンシャル方式又はティーティング・プレイバック
方式を使用者の好みにマッチさせて選択することができ
る。また、入力装置５、ケーブル２及び動力・制御信号
線７等の構成は図３と同様であることは勿論である。

【００２４】図６は、ケーブル２に直接アクチュエータ
１０を連繋し、その下部に搬送テーブルを懸架した説明
図で、移動可能空間の拡大並びに自在性と機動性を付与
したもので自立活動の範囲拡大と高度化に有効である。
搬送テーブルの代わりに図４に示すグリップハンド９、
図５に示す人体運動ハーネス１３又は図７に示すグリッ
プハンド付搬送テーブル１５を懸架して使用することも
可能である。

【００２５】図７は、グリップハンド付搬送テーブル１
５の説明図で、搬送テーブルの機動性や自在性を付与し
たもので、図６と同様に自立活動の範囲拡大と高度化に
有効である。

【００２６】

【発明の効果】この発明は、以上説明したようなもので
あるから、以下に記載されるような効果を奏する。この
発明によるパラレルケーブル駆動システムは、これまで
介護を支援するうえで困難であった種々の問題点を解決
し、当該システムを導入することにより、高齢者、身体
障害者、寝たきりの人、あるいは日常生活において行動
が不自由な人の自立活動を飛躍的に高めることが可能で
ある。このパラレルケーブル駆動システムは懸架ケーブ
ル及び懸架物の位置決め制御、姿勢制御、協調制御及び
吸振制御機能を有する制御システムを装備しているの
で、狭隘な室内においても使用者とシステム作動空間を
共有できる。さらに使用者の手元で使用できる入力装置
は使用者との協調的インターフェースを有しているの
で、介護者の人材不足で悩まされ自立活動の支援が強く
求められている一般家庭や小規模な老人又は障害者の介
護施設に最適なものである。

【００２７】パラレルケーブル駆動システムは、少なく
とも３本以上からなる細くて高強度な炭素繊維製のケー
ブルを採用し、それらをパラレル機構に組合せて冗長性
と安全性を持たせているので、従来のロボット型介護シ
ステムに比べて柔構造で低剛性、しかも軽量であるので
安全性が高く、万一制御装置の故障あるいは懸架ケーブ
ルが破断したとしても使用者への危険は少ない。制御装
置の作動により懸架ケーブルに連繋された搬送テーブ
ル、グリップハンド、人体運動ハーネス又はアクチュエ
ータに内蔵・装着された作動制御装置類及び蓄電池が働
き、当該懸架物は安定性と安全性を維持した状態を保っ
ているので、使用者は搬送する物品又は自身の身体を３
次元空間内で自由自在に移動又は位置決めすることがで
きる。

【００２８】パラレルケーブル駆動システムは懸架ケー
ブル及び懸架物に対する位置決め制御、姿勢制御、協調
制御あるいは吸振制御機能を有する制御システムを装備
しているので、複数のユニットから構成される複合型の
システムを使用者並びに室内装備品類と干渉を起こすこ
となく狭隘な室内に設置することも可能で、使用者は搬
送する物品又は自身の身体を３次元空間内で自由自在に
移動又は位置決めすることができる。また、パラレルケ
ーブル駆動システムの懸架ケーブルに連繋された搬送テ
ーブル、グリップハンド、人体運動ハーネス又はアクチ
ュエータは、従来のロボット型介護システムに比べては
るかに大きな可動空間を有し、移動台車等の大形の付加
機構を持たないので、特に一般家庭又は小規模介護施設
等の狭隘な室内に設置する場合に最適である。

【００２９】このパラレルケーブル駆動システムを運転
する場合には介護者の援助は不要であり、使用者はベッ
ド等に横たわった状態で室内の離れた場所にある必要な
物品をグリップハンド又は搬送テーブルを用いて、状況
によってはモニター画面をみて確認しながら、手元にあ
る入力装置で制御装置を操作することにより、又はあら
かじめ設定された標準運転モードで自動制御により自分
の手元に品物を引き寄せて使用に供することができる。
また、人体運動ハーネスの場合には自身の身体にそれを
装着して上方に吊り上げた状態を保ち、手元にある入力
装置で制御装置を操作することにより、又はあらかじめ
設定された標準運転モードで自動制御により室内での自
由な移動並びに使用者に適した健康体操や軽い運動を任
意にすることができる。

【００３０】この発明によるパラレルケーブル駆動シス
テムの制御システムは、当該システムの使用者の手元に
ある手動又は音声入力装置及び別に置かれた制御装置を
用いて運転される。手動又は音声入力装置からの操作信
号を受信した制御装置はケーブル駆動装置を作動させ、
さらにケーブル機構を介した有線方式で、あるいはレー
ザ光等のコントローラーを介した無線方式で搬送テーブ
ル、グリップハンド、人体運動ハーネス又はアクチュエ
ータに内蔵・装着された作動制御機器類及び蓄電池を働
かせ、当該懸架物の安定性と安全性を維持させた状態を
自動的に保ち、標準運転モードで又は任意に設定された
選択運転モードで当該懸架物を３次元空間内で自由自在
に移動・位置決めすることができる。したがって、使用
者は手元にある入力装置を簡単に操作するだけで当該シ
ステムを容易にかつ安全に運転でき、コンパクトで操作
性に優れた非常にフレンドリーな制御システムである。
当該システムは介護者の人材不足を解消するのに有効で
ある。

【００３１】さらに、このパラレルケーブル駆動システ
ムでは、当該システムの使用者の視覚に留まるものは細
くて高強度な炭素繊維製のケーブルとその下端に連繋さ
れた搬送テーブル、グリップハンド、人体運動ハーネス
等のみである。しかもシステムの設置に要する占有空間
が小さく、かつ装置全体が軽量であるので、従来のロボ
ット型介護システムのように圧迫感を抱かせないフレン
ドリーなシステムであり、使用しないときには天井に折
り畳み省スペースで収納可能で床面積を占有する必要が
ない。したがって、このシステムは狭隘な室内でも設置
上の制約がほとんどなく、装置自体の構成・配置形態が
シンプルでフレキシブルであるので、設置時における建
物及び室内の改造は軽微であり、またあらゆる形式の住
宅空間あるいは施設空間に適合させた構成・形態での導
入が容易である。なお、このようにシンプルでフレキシ
ブルな形態のシステムであるので、当該システムが不要
になった場合には簡単に撤去することができるのも大き
な利点である。

【００３２】この発明によるパラレルケーブル駆動シス
テムがシステムとして最低限の機能を発揮するために必
要となる構成機器は、パラレルケーブル機構とケーブル
駆動装置、搬送テーブル及び制御装置の３つの主要ユニ
ットだけであるので、イニシャルコスト及びランニング
コストは、従来の重いロボット型介護システムに比べて
非常に低廉である。また、導入側のニーズにあわせてシ
ステムの増設又はシステムの高機能化を容易に行うこと
ができる構成・形態にすることができる。このシステム
に必要となる消費エネルギーは、制御装置を作動させ、
軽量な懸架物を移動・位置決めするだけであるので、従
来の重いロボット型介護システムに比べて少なくて済
み、地球環境に対してもよりフレンドリーな優れた介護
システムといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるパラレルケーブル駆動システ
ムの基本的構成を例示した図である。

【図２】 この発明によるパラレルケーブル駆動システ
ムの制御システムの基本的構成を例示した図である。

【図３】 この発明による搬送テーブルを使用した説明
図である。

【図４】 この発明によるグリップハンドを使用した説
明図である。

【図５】 この発明による人体運動ハーネスを使用した
説明図である。

【図６】 この発明によるパラレルケーブルにアクチュ
エータを連繋した説明図である。

【図７】 この発明による搬送テーブルにグリップハン
ドを装着した説明図である。

【符号の説明】

１． ケーブル駆動装置 １ａ．張力センサー １ｂ．エンコーダ ２’．パラレルケーブル ３’．搬送テーブル ４． 制御装置 ５． 入力装置 ６． 操作信号 ７． 動力・制御信号線 ８ａ．作動制御機器類 ８ｂ．蓄電池 ９． グリップハンド １０．アクチュエータ １１．ビジョンカメラ １２．モニター １３．人体運動ハーネス １４．音声入力装置 １５．グリップハンド付搬送テーブル Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：ケーブル駆動装置設置位置 ａ，ｂ，ｃ，ｄ，及びａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’：ケープ
ルの下端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熱田 稔雄 兵庫県神戸市中央区港島南町１丁目５番２ 号 財団法人新産業創造研究機構内 (72)発明者 村尾 良男 大阪府大阪市東淀川区北江口１丁目１番１ 号 太陽鉄工株式会社内 (72)発明者 田所 諭 兵庫県神戸市垂水区清水が丘２丁目１番１ 号153 Ｆターム(参考） 4C341 LL05 LL30 5H303 AA10 AA30 BB03 BB09 DD01 DD28 EE01 EE03 EE07 FF06 HH05 JJ04 JJ05 JJ10

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の支点に備えたケーブル駆動装置に
   よって伸長又は収縮させることができる少なくとも３本
   以上からなる懸架用ケーブルによって並列に駆動される
   システムにおいて、当該ケーブル駆動装置に張力センサ
   ー及び、又はエンコーダーを内蔵し、それらを組み合わ
   せて安全性と冗長性を付与して構成し、それぞれのケー
   ブルの下端を一つに集束させて懸架物となる搬送テーブ
   ル又はグリップハンド又は人体運動ハーネスを連繋して
   １ユニットとして構成して一つの室内に最適配置し、そ
   れらが当該システムの使用者並びに室内装備品類と干渉
   を起こさぬように位置決め制御又は姿勢制御又は協調制
   御又は吸振制御を可能とする制御装置を有し、当該シス
   テムの懸架物を３次元空間内で自由自在に移動又は位置
   決めすることができるように使用者が当該制御装置を操
   作するための入力装置を備えたことを特徴とするパラレ
   ルケーブル駆動システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のパラレルケーブル駆動
   システムにおいて、当該ユニットの複数を一つの室内に
   最適配置して複合型システムとして構成し、それらが当
   該システムの使用者並びに室内装備品類と干渉を起こさ
   ぬように位置決め制御又は姿勢制御又は協調制御又は吸
   振制御を可能とする制御装置を有し、当該システムの懸
   架物を３次元空間内で自由自在に移動又は位置決めする
   ことができるように使用者が当該制御装置を操作するた
   めの入力装置を備えたことを特徴とするパラレルケーブ
   ル駆動システム。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のパラレル
   ケーブル駆動システムにおいて、移動可能空間と自在性
   ・機動性を拡大することを目的として、それぞれのユニ
   ットのケーブルを集束させた下端に伸縮自在のアクチュ
   エータを連繋し、さらにその下端に請求項１又は請求項
   ２に記載の懸架物を連結して１ユニットとして構成して
   一つの室内に最適配置し、それらが当該システムの使用
   者並びに室内装備品類と干渉を起こさぬように位置決め
   制御又は姿勢制御又は吸振制御又は協調制御を可能とす
   る制御装置を有し、当該システムの懸架物を３次元空間
   内で自由自在に移動又は位置決めすることができるよう
   に使用者が当該制御装置を操作するための入力装置を備
   えたことを特徴とするパラレルケーブル駆動システム。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２又は請求項３に記
   載のパラレルケーブル駆動システムにおいて、懸架物で
   ある搬送テーブルの機動性と自在性を拡大することを目
   的として搬送テーブルにグリップハンドを一体方式で構
   成、あるいは着脱可能な方式で構成したものから成るこ
   とを特徴とするパラレルケーブル駆動システム。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２又は請求項３又は
   請求項４に記載のパラレルケーブル駆動システムにおい
   て、当該搬送テーブルには重錘又はジャイロ装置又は制
   振装置又は監視装置又は蓄電池を内蔵・装着し、あるい
   はケーブル駆動装置には吸振装置又はアクティブ制御装
   置を内蔵・装着し、ケーブル機構又は当該搬送テーブル
   自体から発する振動・揺動、あるいは当該システムを設
   備した建物や室内外の振動・揺動等の影響が搬送テーブ
   ルの物品類の搬送機能に及ばないように構築した安定性
   と安全性を有する搬送テーブルを備えたことを特徴とす
   るパラレルケーブル駆動システム。
6. 【請求項６】 請求項１又は請求項２又は請求項３又は
   請求項４に記載のパラレルケーブル駆動システムにおい
   て、当該グリップハンドには重錘又はジャイロ装置又は
   制振装置又は監視装置又は蓄電池を内蔵・装着し、ある
   いはケーブル駆動装置には吸振装置又はアクティブ制御
   装置を内蔵・装着し、ケーブル機構又は当該グリップハ
   ンド自体から発する振動・揺動、あるいは当該システム
   を設備した建物や室内外の振動・揺動等の影響がグリッ
   プハンドの物品類の掴取機能に及ばないように構築した
   安定性と安全性を有するグリップハンドを備えたことを
   特徴とするパラレルケーブル駆動システム。
7. 【請求項７】 請求項１又は請求項２又は請求項３に記
   載のパラレルケーブル駆動システムにおいて、当該人体
   運動ハーネスの多数点にそれぞれ個別に又は複数点をリ
   ンクさせてケーブルを繋合し、３次元空間内で複数のケ
   ーブル機構との協調制御が可能で、当該人体運動ハーネ
   スを装着した使用者自身の体の各部を単独で、あるいは
   ティーチング・プレイバック方式、あるいはシーケンシ
   ャル方式で自由自在に運動させることができる作動機能
   を有する制御装置を構成・配置し、当該システムの使用
   者又は介護者が当該制御装置を操作するための入力装置
   並びに運動性及び安全性を確保させた人体運動ハーネス
   を備えたことを特徴とするパラレルケーブル駆動システ
   ム。
8. 【請求項８】 請求項１又は請求項２又は請求項３又は
   請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７に記載
   のパラレルケーブル駆動システムにおいて、当該懸架物
   に内蔵・装着させたジャイロ装置又は制振装置又はアク
   チュエータ又は監視装置又は蓄電池を制御並びに作動さ
   せるための制御信号、あるいは動力源となる油圧又は空
   圧又は電気を、有線式でケーブル機構を通じて当該懸架
   物の上記の作動制御機器類に導くことができるように構
   築された制御システムを備えたことを特徴とするパラレ
   ルケーブル駆動システム。
9. 【請求項９】 請求項１又は請求項２又は請求項３又は
   請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請
   求項８に記載のパラレルケーブル駆動システムにおい
   て、当該懸架物に内蔵・装着させたジャイロ装置又は制
   振装置又はアクチュエータ又は監視装置又は蓄電池を制
   御並びに作動させるための制御信号を、レーザ光等の無
   線式リモートコントローラーを介して送信することがで
   きるように構築された制御システムを備えたことを特徴
   とするパラレルケーブル駆動システム。
10. 【請求項１０】請求項１又は請求項２又は請求項３又は
    請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７に記載
    のパラレルケーブル駆動システムにおいて、当該システ
    ムの使用者又は介護者が手動による入力装置、あるいは
    音声入力装置を用いて制御装置を操作することにより、
    当該システムの懸架物に内蔵・装着させたジャイロ装置
    又は制振装置又はアクチュエータ又は監視装置又は蓄電
    池を複数のケーブル機構と協調制御させながら、個別に
    又はシーケンシャル方式で作動させることができるよう
    に構築された制御システムを備えたことを特徴とするパ
    ラレルケーブル駆動システム。
11. 【請求項１１】 請求項１又は請求項２又は請求項３又
    は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７に記
    載のパラレルケーブル駆動システムにおいて、それぞれ
    の当該懸架物が有する複数の機能を当該システムの使用
    者又は介護者が任意に設定、あるいはあらかじめ標準的
    に決められた一連の作業手順にしたがって自動的に実現
    ・実行することができるように、作業モジュール化シス
    テムが組込まれた制御システムを備えたことを特徴とす
    るパラレルケーブル駆動システム。