JP2006110212A - Intelligent bed robot with pressure sensor-attached mattress and supporting robot arm - Google Patents

Intelligent bed robot with pressure sensor-attached mattress and supporting robot arm Download PDF

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徐甲浩
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intelligent bed robot having a system monitoring an active patient through a pressure sensor in real time, in particular, and executing a substantially assisting role using a robot arm therethrough in the intelligent bed robot with a pressure sensor-attached mattress and the supporting robot arm. <P>SOLUTION: This intelligent bed robot includes; the pressure sensor attached mattress monitoring the position, attitude and movement of a person in the bed in real time and assisting the person; the supporting robot arm supporting the person in the bed based on information obtained from the monitoring of the mattress; a rack used by attaching to the supporting robot arm and, when being unused, being hid by moving it to a lower-side space of the intelligent bed robot; and a moving rail for moving the whole area of the bed for providing services to the person in the bed. The bed robot can provide the user with friendly, convenient and diversified services. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボットに関して、特に、圧力センサーを通じる能動的な患者のリアルタイムモニタリングとこれを通じてロボットアームを利用した実質的な補助役目ができるシステムを取り揃えたベッド型知能ロボットに関する。 The present invention relates to a bed type intelligent robot equipped with a pressure sensor mattress and a support type robot arm. In particular, the present invention has an active real-time monitoring of a patient through a pressure sensor and a substantial auxiliary role using the robot arm. This is related to bed-type intelligent robots equipped with systems that can be used.

以下、従来の人工知能ベッドロボットに関する技術を実施例を基づいて添付した図1乃至図10を参照して詳細に説明する 。 Hereinafter, a technique related to a conventional artificial intelligence bed robot will be described in detail with reference to FIGS.

従来の人工知能ベッドロボットは移送手段、第1指圧部材、第2指圧部材、全身運動部材、第3指圧部材及び制御手段とで構成される。 A conventional artificial intelligence bed robot includes transfer means, a first acupressure member, a second acupressure member, a whole body motion member, a third acupressure member, and a control means.

上記移送手段は第1指圧部材及び第3指圧部材を支持して各部材を使用者が求む位置に移送させるためであって、従来のベッド形態に形成された本体(1)の一側面両方端に固定板(2)を設け、この固定板(2)の間に案内管(3)を設け、この案内管(3)には移送部(6)を移送可能に結合する。 The transfer means is for supporting the first acupressure member and the third acupressure member and transferring each member to a position desired by the user, and is provided on both ends of one side of the main body (1) formed in a conventional bed shape. A fixed plate (2) is provided, and a guide tube (3) is provided between the fixed plates (2), and a transfer section (6) is connected to the guide tube (3) in a transferable manner.

上記移送部(6)の両側には別途の移送用ロープ(5)を固定させるにおいて、このロープ(5)は、上記固定板(2)にそれぞれ固定されたローラー(4)に巻かれてローラー(4)の回転によってロープ(5)が引かれる、及び滞りながら移送部(6)が連動されるように成り立ち、上記一側のローラー(4)には第1モーター(8)の回転軸を結合して第1モーター(8)が駆動する場合にローラー(4)が連動されるように成り立つ。 上記第1モーター(8)は、後述する制御手段の制御によって駆動される。 In order to fix separate transfer ropes (5) on both sides of the transfer part (6), the ropes (5) are wound around rollers (4) respectively fixed to the fixing plate (2). The rope (5) is pulled by the rotation of (4), and the transfer section (6) is interlocked while stagnating, and the rotating shaft of the first motor (8) is attached to the roller (4) on one side. When the first motor (8) is driven in combination, the roller (4) is interlocked. The first motor (8) is driven under the control of a control means to be described later.

一方、上記移送部(6)の上側には、‘┐’模様に形成されてその上端に水平部(7a)を持つようになったメイン支持台(7)を設置する。このメイン支持台(7)には第1及び第3指圧部材が設置される。 On the other hand, on the upper side of the transfer part (6), there is installed a main support (7) formed in a '┐' pattern and having a horizontal part (7a) at the upper end. The main support base (7) is provided with first and third acupressure members.

上記第1指圧部材は人体のなどや脊椎と一緒に比較的広い部位を幅広く指圧するためで、
上記水平部(7a)の一側にヒンジ軸(11)を形成して、このヒンジ軸(11)に中心支持台(12)の中間部分を結合して中心支持台(12)がヒンジ軸(11)を中心にシーソー作動するようにして、上記中心支持台(12)の一側末端下側ではその端に人体を押せるための比較的広い面積の指圧部(13)が形成された弾性体(14)を結合し、中心支持台(12)の他端側には第1作動間(15)をヒンジ結合し、この第1作動間(15)の下部にはラックギオ(15a)を形成する。上記指圧部(13)は、長方形模様に空気袋があって、磁石が付いた指圧ゴムで形成するのが望ましい。
The first acupressure member is used to widely acuate a relatively wide area together with the human body and the spine.
A hinge shaft (11) is formed on one side of the horizontal portion (7a), and an intermediate portion of the center support base (12) is coupled to the hinge shaft (11) so that the center support base (12) is a hinge shaft ( 11) The elastic body in which the seesaw is operated around the center, and a shiatsu part (13) having a relatively wide area is formed at one end of the center support base (12) at the lower end of the center support base (12). (14) is coupled, and the other end of the central support (12) is hinged between the first operation (15), and a rack gio (15a) is formed below the first operation (15). . The acupressure part (13) is preferably formed of acupressure rubber having a rectangular air bag and a magnet.

そして、上記ラックギア(15a)は別途の駆動ギア(16)と噛み合うように構成し、この駆動ギア(16)は、第2モーター(15)の正逆回動に連動されるようにして駆動ギア(16)の回転方向に応じてラックギア(15a)が形成された第1作動間(15)が昇降できるように構成する。 The rack gear (15a) is configured to mesh with a separate drive gear (16), and the drive gear (16) is interlocked with the forward / reverse rotation of the second motor (15). The first operation period (15) in which the rack gear (15a) is formed can be raised and lowered according to the rotation direction of (16).

上記第1作動間(15)が昇降すると、これと繋がれた中心支持台(12)がシーソー作動する事により、指圧部(13)が昇降して人体を指圧するようになる。 When the first operation period (15) is moved up and down, the center support base (12) connected thereto is operated as a seesaw, so that the acupressure part (13) is moved up and down to acupressure the human body.

上記指圧部(13)の底面には人体をやんわりと押せられるように柔らかい材質で形成するのが望ましく、上記弾性体(14)の内径上端と下端にはその中間部分が切断した報強材(14a)が内設される。 It is desirable to form a soft material on the bottom surface of the acupressure part (13) so that the human body can be gently pressed. 14a) is installed internally.

上記第2指圧部材は人体の特定部分、すなわち、漢方の経血部位を選択的に指圧することであって、上記水平部(7a)の一側に水平ケース(32)を設け、この水平ケース(32)内部には一端にラックギア(31a)が形成された第2作動間(31)を出沒可能に形成し、第3モーター(34)の回転軸に軸支された第2駆動ギア(33)を上記ラックギア(31a)に噛み合うようにすることにより、第3モーター(34)の正逆回動によって第2作動間(31)が前後陣できるように構成する。 The second acupressure member is to selectively acuate a specific part of the human body, i.e., a Chinese menstrual blood site, and is provided with a horizontal case (32) on one side of the horizontal portion (7a). (32) A second operating gear (31) having a rack gear (31a) formed at one end is formed in the inside so as to be able to come out, and a second driving gear (33) supported on the rotating shaft of the third motor (34) is formed. ) Is engaged with the rack gear (31a), so that the third operation (31) can be moved forward and backward by the forward and reverse rotation of the third motor (34).

そして、上記第2作動間(31)の末端には垂直ケース(36)を垂直方向に設け、この垂直ケース(36)の内部には一端にラックギア(35a)が形成された指圧棒(35)を出沒可能に形成し、第4モーター(38)の回転軸に軸支された第3駆動ギア(37)を上記ラックギア(35a)に噛み合うように構成することにより、第4モーター(38)の正逆回動の時、上記指圧棒(35)が昇降して人体を押されるように構成する。 Then, a vertical case (36) is provided in the vertical direction at the end of the second operation period (31), and the acupressure rod (35) having a rack gear (35a) formed at one end inside the vertical case (36). And the third drive gear (37) pivotally supported by the rotation shaft of the fourth motor (38) is configured to mesh with the rack gear (35a). When the forward / reverse rotation is performed, the acupressure rod (35) is configured to be lifted and lowered to push the human body.

上記指圧棒(35)の中間部分には、指圧棒(35)が人体を過度に押せることを防止するために瓶型の弾性体(35b)を形成し、指圧の時、漢方のスックトムのような效果を得るために指圧棒(35)の内部空間にファン(35c)と熱線(35d)を設けることもできる。 In the middle part of the acupressure rod (35), a bottle-shaped elastic body (35b) is formed to prevent the acupressure rod (35) from pushing the human body excessively. In order to obtain a good effect, a fan (35c) and a heat wire (35d) may be provided in the internal space of the acupressure rod (35).

上記全身運動部材は、人体の全体的な自律神経を適切に運動させて身体リズムを活性化させることであって、上記本体(1)の中央上端に人が横たわることができる板形態の下敷板(41)を設け、この下敷板(41)を複数個のリンク(42)を利用して本体(1)に結合して下敷板(41)が本体(1)と結合された状態で前後陣できるように構成する。 The whole body movement member is to activate the body rhythm by appropriately exercising the whole autonomic nerve of the human body, and a board-shaped underlay board on which a person can lie on the upper center of the body (1) (41) is provided, and the base plate (41) is connected to the main body (1) using a plurality of links (42), and the base plate (41) is connected to the main body (1) in the front-rear position. Configure as you can.

そして、別途の連結棒(43)を利用していずれ一対のリンク(42)を相互連結して、上記連結棒(43)の中間部には、第3作動間(46)の一側末端を結合することと共に第3作動間(46)の他側末端は回転板(44)の一面に突出形成された結合突起(44a)に結合して回転板(44)が回転する時、第3作動間(46)が連動されながら連結棒(43)を前後陣させて下敷板(41)が連動されて前後陣するように構成する。 Then, a pair of links (42) are interconnected by using a separate connecting rod (43), and one end of the third operating period (46) is connected to the intermediate portion of the connecting rod (43). When the rotating plate (44) rotates when the rotating plate (44) rotates while the other end of the rotating plate (44) is connected to the coupling protrusion (44a) formed on one surface of the rotating plate (44) during the third operating period (46). The connecting rod (43) is moved forward and backward while the space (46) is interlocked, and the base plate (41) is interlocked and configured to move forward and backward.

上記回転板(44)は、第5モーター(45)の回転軸に軸支させて第5モーター(45)が駆動する事により回転板(44)が連動回転するように構成する。 The rotating plate (44) is configured such that the rotating plate (44) rotates in conjunction with the rotation of the fifth motor (45) while being supported by the rotating shaft of the fifth motor (45).

上記第3指圧部材は、図8と図9に図示されたように、支持台(7)の一側上端に支持ケース(51)を形成し、この支持ケース(51)の内部に第6モーター(52)の駆動の時、連動回転するスクリュー(53)を形成し、このスクリュー(53)はその中央部を中心に一側は左ねじ、他側は右ねじを形成し、上記スクリュー(53)の軸上には別途の移送体(54)(55)を設け、スクリュー(53)の回転方向によって2個の移送体(54)(55)がお互いに反対方向に移動されるように構成する。 As shown in FIGS. 8 and 9, the third acupressure member forms a support case (51) at one upper end of the support base (7), and a sixth motor is provided inside the support case (51). When driving (52), a screw (53) that rotates interlockingly is formed, and this screw (53) forms a left-handed screw on one side and a right-handed screw on the other side around the center, and the screw (53 ) Is provided with a separate transfer body (54) (55), and the two transfer bodies (54) (55) are moved in opposite directions to each other depending on the rotation direction of the screw (53). To do.

そして、上記それぞれの移送体(54)(55)の下側では使用者の足を指圧するための指圧手(60)を形成し、この指圧手(60)は、それぞれの移送体(54)(55)下側で固定管(61)を長く形成し、この固定管(61)の末端両側には対角線方向に上向き傾いた案内ホーム(62)が中央部に形成された別途の案内板(63)を形成する。 Then, under each of the transfer bodies (54) and (55), a finger-pressure hand (60) for pressing the user's foot is formed, and the acupressure hand (60) is connected to each of the transfer bodies (54). (55) A separate guide plate having a fixed pipe (61) formed on the lower side and a guide home (62) inclined diagonally upward on both ends of the fixed pipe (61) at the center. 63).

上記固定管(61)の内部にはその上側にラックギア(64)が形成され、その下端両側に結合突起(65)が形成された移動管(66)を内設し、上記ラックギア(64)にはモーター(54a)(55a)の回転軸上に結合されて連動される駆動ギア(69)が噛み合うようにして上記駆動ギア(69)の回転方向によって上記移動管(66)が上、下方向に連動されるようにした。 Inside the fixed pipe (61), a rack gear (64) is formed on the upper side thereof, and a movable pipe (66) having coupling protrusions (65) formed on both sides of the lower end thereof is provided inside the rack gear (64). The moving pipe (66) is moved upward and downward depending on the rotation direction of the driving gear (69) so that the driving gear (69) coupled and interlocked with the rotating shaft of the motor (54a) (55a) is engaged. Was linked to

一方、上記移動管(66)の下端には使用者の足を指圧するためのやっとこ(67)を形成し、このやっとこ(67)の末端は上記結合突起(65)にヒンジ結合し、その中間部には案内突起(68)を突出させて上記案内ホーム(62)に挿入されることにより上記移動管(66)が上、下方向に移動される時、上記案内突起(68)が案内ホーム(62)に沿って移動されながらやっとこ(67)が開閉で人が手で足を按摩することのように人の足を指圧するようにした。 On the other hand, at the lower end of the moving tube (66), a bark (67) for acupressure of the user's foot is formed, and the end of the barb (67) is hinged to the connecting protrusion (65), and the middle When the moving pipe (66) is moved upward and downward by inserting a guide protrusion (68) into the guide home (62), the guide protrusion (68) is moved to the guide home (62). As it was moved along (62), finally it was opened and closed (67) so that the person's foot is shiatsued like a person's hand massaging the foot.

一方、上記制御手段は、上記構成する移送手段、第1及び第2指圧部材、全身運動部材、及び第3指圧部材などを駆動させることにあって、オン/オフ、モード選択及び作動時間設定のための多数の機能キーが具備されたキー部(21)とリアルタイムを係数するタイマー(22)と第1指圧部材の中心支持台(12)と弾性体(14)の間に設けられ、指圧部(13)が人体を押す圧力を感知する圧力センサー(23)を具備し、使用者のキー部(21)入力によって本装置のオン/オフ、作動モード選択及び作動時間を設定し、上記圧力センサー(23)で感知される指圧圧力によって第1モーター(8)乃至第8モーター(55a)が正常に駆動されるように制御する制御部(24)を構成する。 On the other hand, the control means is for driving the transfer means, the first and second acupressure members, the whole body motion member, the third acupressure member, and the like, which are configured as described above, for on / off, mode selection, and operation time setting. A key part (21) provided with a large number of function keys, a timer (22) for coefficient of real time, a center support base (12) of the first acupressure member and an elastic body (14), the acupressure part (13) is equipped with a pressure sensor (23) for detecting the pressure pushing the human body, and the pressure sensor is configured to set on / off of the apparatus, operation mode selection and operation time by the user's key part (21) input. The control unit (24) is configured to control the first motor (8) to the eighth motor (55a) to be normally driven by the finger pressure sensed in (23).

そして、上記制御部(24)の制御信号によって実質的に各モーターを駆動させるモーター駆動部(25)を更に構成して制御手段を構成する。 The motor drive unit (25) that substantially drives each motor by the control signal of the control unit (24) is further configured to constitute a control means.

ところが、従来の人工知能ベッドロボットは患者、老弱者及び挙動が不便な人を対象にする電動ベッドとして上体及び足部分の高さ角度を自由に調節することができる機能を取り揃えたが、単なる上下折曲機能のみを取り揃えた基本的な機能だけを取り揃えた問題点がある。 However, the conventional artificial intelligence bed robot has a function that can freely adjust the height angle of the upper body and the foot part as an electric bed for patients, elderly people and inconvenient people, There is a problem with only the basic functions that have only the upper and lower folding functions.

そこで、本発明は上記問題点を解決するためであって、本発明は、単純な電動ベッドの形態を脱して使用者により親しくて便利な多様なサービスを提供することができる人工知能ベッドロボットを提供することである。 Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the present invention provides an artificial intelligence bed robot that can provide various services that are more familiar to the user and convenient than the simple electric bed. Is to provide.

本発明は、圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボットに関し、特に、圧力センサーを通じる能動的な患者のリアルタイムモニタリングとこれを通じてロボットアームを利用した実質的な補助役目ができるシステムを取り揃えたベッド型知能ロボットに関する。 The present invention relates to a bed type intelligent robot equipped with a mattress with a pressure sensor and a supporting robot arm, and more particularly, an active real-time monitoring of a patient through a pressure sensor and a substantial auxiliary role using the robot arm through the monitoring. This is related to bed-type intelligent robots equipped with systems that can be used.

本発明による圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボットは使用者により親しくて便利な多様なサービスを提供することができる人工知能ベッドロボットを提供して人間親和的なシステムに関する基盤技術を確保することにより他のロボットシステムにも適用することができる期待効果が生まれる。 The bed type intelligent robot equipped with a mattress with a pressure sensor and a support type robot arm according to the present invention provides an artificial intelligence bed robot that can provide various services that are more familiar and convenient to the user, and is a human friendly system. As a result, the expected effect that can be applied to other robot systems is born.

以下、本発明の実施例に対する構成及びその作用を添付した図面を参照して詳細に説明する 。 Hereinafter, a configuration and an operation of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図11は、本発明によるベッド型知能ロボットを示す正面図であり、図12は、本発明によるベッド型知能ロボットを示す斜視図である。本発明の圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボットはベッドの上にいる人の位置、姿勢、及び動きをリアルタイムにモニタリングし、補助する圧力センサー付きマットレス; 上記マットレスのモニタリングから得られた情報を基にベッドの上にいる人を支持する支持型ロボットアーム; 上記支持型ロボットアームに附着して使われ、利用しない場合にはベッド型知能ロボット下側空間に移動して隠されることができる棚; 及び上記ベッドの上にいる人にサービスを提供するためにベッドの全領域を移動する移動レール; を含む。 FIG. 11 is a front view showing a bed type intelligent robot according to the present invention, and FIG. 12 is a perspective view showing the bed type intelligent robot according to the present invention. A bed type intelligent robot equipped with a mattress with a pressure sensor and a supporting robot arm according to the present invention monitors and assists in real time the position, posture and movement of a person on the bed; the mattress with a pressure sensor; A supporting robot arm that supports a person on the bed based on information obtained from monitoring; it is attached to the supporting robot arm and moves to the lower space of the bed type intelligent robot when not used. A shelf that can be concealed; and a moving rail that travels through the entire area of the bed to serve the person on the bed.

図13は、本発明による圧力センサーが附着したベッドマットレスを示す図である。使用者がベッドから起きる時、使用者の意図を把握して知能型ベッドロボットの3段折曲を用いてこれを補助する必要がある。また、使用者がアクティブガイドシステム(active guide system)を利用する場合には使用者の位置を把握する必要がある。このために、ベッドのマットレス部分に14×24個の圧力センサーをマットレス全面に附着する。圧力センサーの場合に、早い反応速度と高い解像度を持つという側面から他温度センサーなどに比べ大きな長所を持つ。 FIG. 13 is a view showing a bed mattress to which a pressure sensor according to the present invention is attached. When the user wakes up from the bed, it is necessary to grasp the user's intention and assist this by using the intelligent folding bed robot. In addition, when a user uses an active guide system, it is necessary to grasp the position of the user. For this purpose, 14 × 24 pressure sensors are attached to the mattress part of the bed. In the case of a pressure sensor, it has a great advantage over other temperature sensors from the aspect of having a fast reaction speed and high resolution.

使用者の位置と動きが分かるために、ベッドの上に附着した336個のセンサーをリアルタイムでセンシングを行う。また、ベッドの構造において3段折曲が可能な形態の為、ベッドの形態が可変されてもハードウェアが損傷を受けないように折曲毎にプロセッサを附着すべきである。従って、 3個のセンシング用プロセッサを附着してこれを主コンピューターでデータを送るようにした。 In order to understand the position and movement of the user, 336 sensors attached on the bed are sensed in real time. In addition, since the bed structure can be bent in three stages, a processor should be attached to each bend so that the hardware is not damaged even if the bed shape is changed. Therefore, we attached three sensing processors and sent them to the main computer.

上記マットレスには使用者情報を認識することができるアルゴリズムを適用しなければならない。確率論基盤のリアルタイム信号処理のために、PCA(Principal Component Analysis)アルゴリズムを情報処理アルゴリズムと用いた。上記PCAアルゴリズムは、ベッドから出るセンサー情報をイメージで見て一般的にイメージ処理を行うフィルタリング技法と確率的接近法を同時に行う。センサーが与えるデータの値にノイズが多くなるだけでなく、ロボットアームをリアルタイムで経路を設定して制御することのため、計算量が少ないアルゴリズムが必要になる。本アルゴリズムを適用するために先に行う作業はデータベースを製作してリアルタイムで入り込むベッドイメージを分類する作業を経る。よって、患者のベッドの上での位置及び姿勢情報を有するデータベースを製作しなければならない。それでは、本発明にPCAアルゴリズムを適用する方法に対して察する。 An algorithm that can recognize user information must be applied to the mattress. The PCA (Principal Component Analysis) algorithm was used as an information processing algorithm for real-time signal processing based on probability theory. The PCA algorithm performs a filtering technique that generally performs image processing by viewing sensor information from a bed as an image and a stochastic approach at the same time. Not only does the data value given by the sensor increase in noise, but it also requires an algorithm with a small amount of computation because the robot arm is set and controlled in real time. In order to apply this algorithm, the work to be performed first involves creating a database and classifying bed images that enter in real time. Therefore, a database having position and posture information on the patient's bed must be created. Let us now consider the method of applying the PCA algorithm to the present invention.

先に、パターン分類のためのマットレスの標本圧力パターンを決める。すなわち、人が横たわっている姿勢及び座った姿勢などの認識対象パターンを決めて圧力センサーデータを抽出する。 First, the sample pressure pattern of the mattress for pattern classification is determined. That is, pressure sensor data is extracted by determining recognition target patterns such as a posture where a person is lying down and a sitting posture.

続いて、圧力センサーデータの共分散(covariance)を計算して特徴点を抽出する。上記特徴点は、各姿勢のパターンを区分付ける主な情報として利用される。 Subsequently, the covariance of the pressure sensor data is calculated to extract feature points. The feature points are used as main information for distinguishing patterns of each posture.

続けて、各パターンデータの間の情報分類を最大化することができるように特徴点の数を決める。 Subsequently, the number of feature points is determined so that the information classification between the pattern data can be maximized.

続けて、新しく入り込む圧力センサーデータを予め決めた上記特徴点と比較をすることにより、パターン認識を行う。これを通じて、現在使用者の姿勢を決めることができ、認識された結果に基づいて使用者の姿勢がどのように変化するかを通じて動き情報を予測することができる。 Subsequently, pattern recognition is performed by comparing newly entered pressure sensor data with the predetermined feature points. Through this, the posture of the current user can be determined, and the motion information can be predicted through how the posture of the user changes based on the recognized result.

図14は、本発明による支持型ロボットアームを示す。ロボットアームは、ベッド左右側面に一つずつ提供されてベッドの全領域をサービスすることができるロボットアームとして設計される。また、棚が上記支持型ロボットアームに附着して使われて、利用しない場合にはベッド型知能ロボット下側空間に移動して隠すことができる。最初に、左右それぞれ4個のモーターと2個のトークセンサーで構成したが、システムのサイズが大きくなってこれを運用するための構成の複雑性及び電力の過多消費などの問題点が生じて、同一な機能を持ちながら電力消費を最小化することができるシステムに変更して設計した。よって、 2個の左右モーター及び2個のトークセンサーを利用して使用者の意図情報を認知して、認知された結果とベッドマットレスから出る使用者位置情報を組み合わせてロボットアームの動き経路と方向を決めるようになる。それぞれのロボットアームに対して2自由度の動きと2自由度動き把握が要るため、上記のような最小限のシステム構成で求む機能を解決することができる。全体システムがACを用い、本ロボットアームのために24 Vの電圧のみを変換することにより、システムの電力効率性も高い。 FIG. 14 shows a supported robot arm according to the present invention. The robot arm is designed as a robot arm that can be provided one by one on the left and right sides of the bed to service the entire area of the bed. Further, when the shelf is attached to the support type robot arm and is not used, the shelf can be moved and hidden in the lower space of the bed type intelligent robot. Initially, it consisted of 4 motors on the left and right and 2 talk sensors, but the size of the system became larger and problems such as complexity of configuration to operate this and excessive consumption of power occurred. It was designed by changing to a system that has the same functions but can minimize power consumption. Therefore, the user's intention information is recognized using the two left and right motors and the two talk sensors, and the movement path and direction of the robot arm are combined by combining the recognized result and the user position information coming out of the bed mattress. Will come to decide. Since each robot arm requires two-degree-of-freedom movement and two-degree-of-freedom movement grasp, the functions required with the minimum system configuration as described above can be solved. The whole system uses AC, and only 24 V voltage is converted for this robot arm, so the power efficiency of the system is also high.

図15は、本発明によるロボットアーム用移動レールを示す。ロボットアーム用移動レールは患者の支持と食板や読書台移送のようなサービスを提供するためにベッドの全領域を移動しなければならない。よって、ベッド下端部に設置された食板、読書台に至るまで約2500 mmに当たる距離を移動できるために重い力に耐えることができる材質でレールを製作すべきである。その理由は、患者がロボットアームに体重を支持することにより、これを支えることのためである。また、レールの長さが長いから機械的震動による騷音が生ずることがあって、これを防止するための機械的緩衝器を含むことである。 FIG. 15 shows a moving rail for a robot arm according to the present invention. The moving rail for the robot arm must move through the entire area of the bed in order to provide patient support and services such as meals and reading table transport. Therefore, the rail should be made of a material that can withstand heavy forces because it can move a distance of about 2500 mm from the food plate installed at the bottom of the bed to the reading table. The reason is that the patient supports this by supporting the weight on the robot arm. In addition, since the rail is long, noise caused by mechanical vibration may occur, and a mechanical shock absorber is included to prevent this.

従来の人工知能ベッドロボットを示す斜視図である 。It is a perspective view which shows the conventional artificial intelligence bed robot. 従来の人工知能ベッドロボットを示す側面図である 。It is a side view which shows the conventional artificial intelligence bed robot. 従来のベッドロボットを示す平面図である 。It is a top view which shows the conventional bed robot. (a)〜(c)は、従来の全身運動部材の作動状態を示す図である。(a)-(c) is a figure which shows the operating state of the conventional whole body motion member. 従来の第1指圧部材を示す図である。It is a figure which shows the conventional 1st acupressure member. 従来の第1指圧部材の作動状態を示す図である。It is a figure which shows the operating state of the conventional 1st acupressure member. 従来の第2指圧部材を示す図である。It is a figure which shows the conventional 2nd acupressure member. 従来の第3指圧部材を断面図で示す図である。It is a figure which shows the conventional 3rd acupressure member by sectional drawing. (a)〜(b)は、従来の第3指圧部材の作動状態を示す図である。(a)-(b) is a figure which shows the operating state of the conventional 3rd acupressure member. 従来の制御手段を示すブロック図である 。It is a block diagram which shows the conventional control means. 本発明によるベッド型知能ロボットを示す正面図である 。1 is a front view showing a bed type intelligent robot according to the present invention. FIG. 本発明によるベッド型知能ロボットを示す斜視図である 。1 is a perspective view showing a bed type intelligent robot according to the present invention. 本発明による圧力センサーが付いたベッドマットレスを示す図である。It is a figure which shows the bed mattress with the pressure sensor by this invention. 本発明による支持型ロボットアームを示す図である。It is a figure which shows the support type robot arm by this invention. 本発明によるロボットアーム用移動レールを示す図である。It is a figure which shows the moving rail for robot arms by this invention.

Claims (7)

ベッドの上にいる人の位置、姿勢、及び動きをリアルタイムにモニタリングして補助する圧力センサー付きマットレス;
上記マットレスのモニタリングから得られた情報を基にベッドの上にいる人を支持する支持型ロボットアーム;
上記支持型ロボットアームに附着して使われて、利用しない場合にはベッド型知能ロボット下側空間に移動して隠されることができる棚;及び
上記ベッドの上にいる人にサービスを提供するためにベッドの全領域を移動する移動レール;
を含む圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。
Mattress with pressure sensor to monitor and assist in real time the position, posture and movement of people on the bed;
A supporting robot arm that supports a person on the bed based on information obtained from the monitoring of the mattress;
A shelf that can be attached to the support robot arm and moved to the lower space of the bed-type intelligent robot when it is not in use; and to provide services to persons on the bed. Moving rail to move the entire area of the bed;
Bed type intelligent robot equipped with mattress with pressure sensor and supporting robot arm.
請求項1において、
上記圧力センサー付きマットレスは、3段折曲を用い、ベッドの上にいる人を補助することを特徴とする圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。
In claim 1,
The above-mentioned mattress with pressure sensor is a bed type intelligent robot equipped with a mattress with pressure sensor and a supporting robot arm.
請求項1において、
上記圧力センサー付きマットレスは、圧力センサーがマットレスの全面に附着することを特徴とする圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。
In claim 1,
The mattress with pressure sensor is a bed type intelligent robot equipped with a mattress with pressure sensor and a supporting robot arm, wherein the pressure sensor is attached to the entire surface of the mattress.
請求項2において、
上記3段折曲ができるように折曲毎に3個のセンシング用プロセッサを附着することを特徴とする圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。
In claim 2,
A bed type intelligent robot equipped with a mattress with a pressure sensor and a supporting robot arm, which is equipped with three sensing processors for each bend so that it can be folded in three steps.
請求項1において、
パターン分類のために、人の認識対象パターンを決めて、圧力センサーデータを決める第1段階; 上記圧力センサーデータの共分散(covariance)を計算して特徴点を抽出する第2段階; 各パターンデータの間の情報分類を最大化することができるように上記特徴点の数を決める第3段階;及び 新しく入り込む圧力センサーデータを予め決めた上記特徴点と比較をすることでパターン認識を行う第4段階; を含むPCA(Principal Component Analysis)アルゴリズムを使うことを特徴とする圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。
In claim 1,
For pattern classification, the first step to determine the pressure sensor data by deciding the human recognition target pattern; the second step to extract the feature points by calculating the covariance of the pressure sensor data; each pattern data A third stage in which the number of feature points is determined so that the information classification can be maximized; and pattern recognition is performed by comparing newly entered pressure sensor data with the predetermined feature points. A bed type intelligent robot equipped with a pressure sensor mattress and a supporting robot arm, using a PCA (Principal Component Analysis) algorithm.
請求項1において、 上記支持型ロボットアームは、2個の左右モーターと2個のトークセンサーとで構成し、電力消費を最小化することを特徴とする圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。 2. The support type robot arm according to claim 1, wherein the support type robot arm is composed of two left and right motors and two talk sensors, and minimizes power consumption. Bed type intelligent robot. 請求項1において、 上記移動レールは、移動による機械的震動による騷音を防止するために機械的緩衝器を含むことを特徴とする圧力センサー付きマットレスと支持型ロボットアームが装着されたベッド型知能ロボット。
The bed type intelligence equipped with a mattress with a pressure sensor and a support type robot arm according to claim 1, wherein the moving rail includes a mechanical shock absorber to prevent noise caused by mechanical vibration caused by movement. robot.
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