JP2008073501A - 移乗介助ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】自分一人では移乗を行うことができない被介助者が、被介助者自身で操作をして、介助者なしでの移乗を可能とする移乗介助ロボットを提供する。
【解決手段】被介助者の自重を利用して、脇下から背中の一部までを包み込むように保持する脇保持部２９と腰部を保持する腰部保持部４４と腹部を支持する鞍状の面とを有する上体保持部によって被介助者を保持して、モーターで駆動される主アーム１７と副アーム２４の回転運動によって、座位からの立ち上がり動作と中腰前傾姿勢からの腰掛け動作を介助し、モータ−で駆動される直動機構と旋回機構によって、被介助者を移乗先に移動させる。コンピュータ制御を適用して、利用者個人に適応した移乗動作を押しボタン操作などの簡単な操作で実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移乗介助機器に関するものである。

従来、身体の不自由な人を、車椅子、ベッド、トイレなどの間で移乗させるための移乗介助機器としては、特開２００５−１１１０６０号公報（従来技術１）に記載のものなどがある。また、各種の移乗介助機器が市販されている。これら市販されている従来技術による移乗介助機器は、介助者による介助動作を支援するための機器であり、被介助者自身の単独での移乗を実現する移乗介助機器は実用化されていない。
特開２００５−１１１０６０号公報

上記の従来技術を用いた移乗機を使用して、車椅子、ベッド、トイレなどの間で被介助者を移乗させる際には、必ず介助者による移乗機の操作が必要である。すなわち、被介助者が自分一人で移乗を行うことができない。また、人が人を介助する移乗介助動作は、介助者に大きな身体的負担を与える。このような問題に鑑みて、本発明は、被介助者の自立を援助するために、被介助者単独での移乗を可能とすることを第一の目的とする。また、本発明は、介助者の身体的負担を軽減して介助者のわずかな補助により、容易に被介助者の移乗を行う用途にも使用することも目的とする。前記のいずれの場合も、快適で安全な移乗介助手段を提供することが課題である。

上記の目的達成するために、請求項１では、被介助者の移乗を介助する被介助者の上体を保持する上体保持部を備えた移乗介助ロボットにおいて、前記上体保持部は胸部に当接する円弧形状を備えた胸部支持ベースと、前記胸部支持ベースに設けられるとともに胸部を支持する円弧形状と同心円上に設けられた一対のガイドスリットと、前記ガイドスリットに係合しガイドスリット内を移動および回転可能に設けた一対の円形の被ガイド部と、前記被ガイド部に取り付けられるとともに前記胸部支持ベース上で移動および回転可能なＬ字状の一対の脇保持アームとで構成された脇保持機構を備えていることを特徴とする。

請求項２では、被介助者の上体を保持する前記上体保持部は、被介助者の胸部から下腹部までが当接する面の上に設置されるとともに流動体を内蔵し被介助者の自重による圧力が加わると内蔵した流動体を放出しながら圧縮し被介助者の自重による圧力が除かれると流動体を吸入しながら復元する胸部流動体収納バッグと、腰部の両側部に設置されるとともに前記胸部流動体収納バックから放出された流動体によって拡張する一対の腰部流動体収納バッグと、前記胸部流動体収納バッグと前記腰部流動体収納バッグとを接続して前記胸部流動体収納バッグと前記腰部流動体収納バッグとの間の流動体の移動を可能にする中空チューブと、で構成された腰保持機構を備えていることを特徴とする。

請求項３では、被介助者の上体を保持する前記上体保持部は、被介助者の胸部から下腹部までが当接する鞍状の曲面を備えていることを特徴とする。

請求項４では、軸心が水平方向に向けられた主アーム揺動軸に取り付けられモーターによって主アーム揺動軸廻りを回転する主アームと、前記主アームに設けられ軸心が水平方向に向けられた副アーム揺動軸に取り付けられモーターによって副アーム揺動軸廻りを回転する副アームと、前記副アームに取り付け被介助者の胸部・腹部・脇部および背中の一部を保持する上体保持部と、前記上体保持部の一部として請求項１に記載の脇保持機構と、請求項２に記載の腰保持部と、を用いた立ち上がり動作介助手段および腰掛け動作介助手段を備えていることを特徴とする。

請求項５では、前記上体保持部の高さと前傾角度を調節するために、主として前記上体保持部の前傾角度を調整する前記副アームの長さを、主として前記上体保持部の高さを調整する前記主アームの長さよりも短い長さとする寸法構成を有する、前記主アームと前記副アームによって構成されるアーム部を備えていることを特徴とする。

請求項６では、ロータリーエンコーダを備えたモーターを個々に設けその駆動により前記主アームと前記副アームの回転角度を同時に制御する制御機構を備え、当該制御機構は前記主アームの回転運動に前記副アームの回転運動を連動させることにより、前記主アームの各回転角度に応じて前記上体保持部の前傾角度を所望の前傾角度に調節する制御機能を備えていることを特徴とする。

請求項７では、前記主アームと、前記副アームと、前記上体保持部とから構成される移乗介助ロボット本体部と、ロータリーエンコーダを備えたモーターで駆動され前記移乗介助ロボット本体部を水平方向に移動させる直動機構部と、ロータリーエンコーダを備えたモーターで駆動され前記移乗介助ロボット本体部を鉛直な旋回軸廻りに旋回させる旋回機構部と、を備えていることを特徴とする。

請求項８では、本移乗介助ロボットの使用者が本移乗介助ロボット使用時に使用者自身が操作指令を入力できる入力装置を備え、前記移乗介助ロボット本体部と、前記直動機構部と、前記旋回機構部と、を被介助者自身で制御できる制御機構を備えていることを特徴とする。

請求項９では、請求項８記載の制御機構において、被介助者の個人識別手段と、被介助者各自の身体的特徴に適合した被介護者各自毎の移乗介助動作の記憶手段と、を用いた利用者適応手段を備えていることを特徴とする。

第一発明によれば、被介助者の自重を利用して運動する脇保持アームによって被介助者の両脇下の両側部および背中の一部を包み込むように保持することができる。この第一発明は、移乗介助ロボットが被介助者をあたかもだっこしているような保持効果を生み出す。

第二発明によれば、被介助者の自重を利用して拡張する腰部流動体収納バッグによって被介助者の腰部の両側部および背中の一部を包み込むように保持することができる。

第三発明によれば、被介助者の上体を保持する上体保持部の鞍状曲面によって、被介助者の胸部から下腹部までの広範囲を、上体保持部によって支持することができるので、被介助者の上体に加わる圧力を軽減して、当該移乗介助ロボットの利用者の身体的負担を軽減できる。

第四発明と、第五発明と、第六発明によれば、ロータリーエンコーダを備えたモーターによって駆動される主アームと副アームによって運動する上体保持部が、被介護者の座位から中腰前傾姿勢への立ち上がり動作と、中腰前傾姿勢から座位への腰掛け動作を介助できる。

上記の第三発明と、第四発明と、第五発明と、第六発明とを、融合した効果として、移乗介助ロボットが被介助者をあたかもおんぶしているような効果が生み出される。このような効果によって、立ち上がり姿勢が終了した姿勢では、両腕を自由に使用できるので、ズボンの着脱などが可能となり、当該移乗介助ロボットをトイレ使用に利用できる。

第七発明によれば、上記の立ち上がり動作および腰掛け動作を介助する移乗介助ロボットの本体部の水平移動と旋回運動によって、被介助者を移乗先へと移動させることができる。

第八発明によれば、第一発明から第七発明までの発明によって生成される移乗介助能力を持つ移乗介助ロボットを、移乗介助を必要とする被介助者が自分自身で操作して、被介助者の残存能力を生かして、被介助者が、介助者なしで、移乗できる。このことにより、被介助者の自立を支援して、非介助者の日常生活の拡大および活性化を実現できる。

第九発明によれば、被介助者の体形や障害に応じた移乗介助動作を個別に実現できるので、より安全で快適な移乗介助が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。移乗介助ロボットは、被介助者の向きを変更する旋回機構部と、被介助者の水平移動を行う直動機構部と、座位姿勢から中腰前傾姿勢あるいは中腰前傾姿勢から座位姿勢へと被介助者の姿勢の変更を行うアーム部と、移乗動作中の被介助者の上体を保持する上体保持部と、前記旋回機構部および前記直動機構部および前記アーム部に動作指令を送り前記旋回機構部および前記直動機構部および前記アーム部の運動を制御する制御部と、から構成される。アーム部と上体保持部を合わせた部分を、移乗介助ロボット本体部と呼ぶ。

図１に示すように、当該移乗介助ロボットの旋回機構部は、水平に設置される設置ベース１と、前記設置ベース１に鉛直に取り付けた旋回軸２と、前記旋回軸２に取り付けた旋回用大歯車３と、前記旋回軸２を回転軸として旋回する旋回ベース４と、前記旋回ベース４に取り付けた旋回用モーター５と、前記旋回用モーター５の回転軸に取り付けられる旋回用小歯車６と、から構成される。

前記設置ベース１と、前記旋回軸２と、前記旋回用大歯車３とは、一体となっている。前記旋回用小歯車６と前記旋回用大歯車３とは噛み合っており、前記旋回用モーター５の本体は前記旋回ベース４に固定されているので、前記旋回用モーター５の回転によって、前記旋回ベース４は、前記旋回軸２を回転軸として３６０°旋回することができる。

図１および図２および図３に示すように、当該移乗介助ロボットの直動機構部は、前記旋回ベース４上に設置されたラック７と、前記旋回ベース４上に設置されたスライドレール８、８と、前記スライドレール８、８に係合するスライドユニット９、９、９、９と、前記スライドユニット９、９、９、９に取り付けられた直動ベース１０と、前記直動ベース１０に立設されるモーターブラケット１１と、前記モーターブラケット１１に取り付けられる直動用モータ−１２と、前記直動用モーター１２の回転軸に取り付けた直動用歯車１３と、前記直動ベース１０に取り付けられ被介助者の足を乗せるための足置き台１０Ａと、から構成される。

前記直動用歯車１３と前記ラック７とは噛み合っており、前記直動ベース１０と前記モーターブラケット１１とは一体になっており、さらに前記直動用モーター１２の本体が前記モーターブラケット１１に固定されているので、前記直動用モーター１２の回転によって、前記直動ベース１０が水平方向（図３の左右両方向）に移動する。

地面から前記足置き台１０Ａまでの高さは９０ｍｍ程度と低く抑えられているので、地面から車椅子のフットレストまでの高さよりも前記足置き台１０Ａの高さが低い場合は、移乗介助時に被介助者は車椅子を前記足置き台１０Ａの上空に車椅子のフットレストが位置する状態まで車椅子を移動することができる。また、前記足置き台１０Ａの幅は３００ｍｍ程度に抑えられているので、車椅子のフットレストを上にはねあげて、フットレストの間に前記足置き台１０Ａをいれることができる。

図１および図３に示すように、当該移乗介助ロボットのアーム部は、前記直動ベース１０に立設する主アーム支持側板１４Ａ、１４Ｂと、軸受１５、１５を介して前記主アーム支持側板１４Ａ、１４Ｂに取り付けられ軸心が水平方向に向けられた主アーム揺動軸１６と、前記主アーム揺動軸１６に取り付けられ前記主アーム揺動軸１６廻りを回転する主アーム１７と、前記主アーム揺動軸１６に取り付けられた主アーム用大歯車１８と、前記主アーム支持側板１４Ａに取り付けられた主アーム用モーター１９と、前記主アーム用モーター１９の回転軸に取り付けられた主アーム用小歯車２０と、前記主アーム１７に取り付け軸心が水平方向に向けられた副アーム回転軸２１と、前記副アーム回転軸２１に取り付けられた副アーム用大歯車２２と、軸受２３を介して前記副アーム回転軸２１に取り付けられた副アーム２４と、前記副アーム２４に取り付けられた副アーム用モーター２５と、前記副アーム用モーター２５の回転軸に取り付けられた副アーム用小歯車２６と、前記主アーム支持側板１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた膝部保持具２７と、前記主アーム支持側板１４Ａと前記主アーム１７との間に設けられたガススプリング２８と、前記主アーム支持側板１４Ｂと主アーム１７との間に設けられたガススプリング２８と、によって構成される。

前記主アーム揺動軸１６と、前記主アーム１７と、前記主アーム用大歯車１８と、は一体となっており、前記主アーム用大歯車１８と前記主アーム用小歯車２０とは噛み合っているので、前記主アーム用モーター１９の回転によって、前記主アーム１７が前記主アーム揺動軸１６を回転軸として回転できる。

前記主アーム１７を回転可能とする別の構成として、つぎのような構成もある。前記主アーム支持側板１４Ａおよび１４Ｂに、水平方向に向けられた前記主アーム揺動軸１６を固定し、前記主アーム揺動軸１６に前記主アーム用大歯車１８を取り付けて、前期主アーム支持側板１４Ａおよび１４Ｂと前記主アーム揺動軸１６と前記主アーム用大歯車１８を一体とする。前記主アーム揺動軸１６に軸受を介して前記主アーム１７を取り付け、前記主アーム１７に主アーム用モーター１９を取り付け、主アーム用モーター１９に主アーム用小歯車２０を取り付けて、前記主アーム用大歯車１８と前記主アーム用小歯車を噛み合わせるる。以上のような構成でも、前記主アーム１７を前記主アーム揺動軸１６廻りに回転させることができる。

前記主アーム支持側板１４Ａおよび１４Ｂと前記主アーム１７との間に設けられた前記ガススプリング２８、２８は、前記主アーム用モーター１９による前記主アーム１７の回転運動において、図１における前記主アーム１７の反時計回りの回転運動を補助する。すなわち、被介助者の立ち上がり動作を補助する。

前記主アーム１７と、前記副アーム回転軸２１と、前記副アーム用大歯車２２と、は一体となっている。前記副アーム用大歯車２２と前記副アーム用小歯車２６とは噛み合っている。前記副アーム用モーター２５の本体は、前記副アーム２４に固定されている。したがって、前記軸受２３を介して前記副アーム回転軸２１に取り付けられた前記副アーム２４は、前記副アーム用モーター２５が回転すると、前記副アーム回転軸２１廻りを回転する。

前記膝部保持具２７は、被介助者の膝に係合して、膝および膝下約１５ｃｍを保持するために高さを約２５ｃｍ以上とし、膝部全体が前記膝部保持具２７内部に収まるように、前記膝部保持部２７の奥行きを約１５ｃｍ以上とする。前記膝部保持具２７の内面にはクッション材を設ける。図１に示すように、前記膝部保持具２７は、膝部保持具取り付け軸２７Ａを介して、前期主アーム支持側板１４Ａ、１４Ｂに取り付けられており、移乗動作にともなう被介助者の膝の位置の変化に追従して、膝部保持具取り付け軸２７Ａを回転軸として回転できる。

前記副アーム２４には、被介助者の胸部と腹部が当接する鞍状の面を有しさらに脇下部から背部の一部までを保持する脇保持機構２９が設けられた上体保持部が取り付けられている。

前記主アーム揺動軸１６の軸心から前記副アーム回転軸２１の軸心までの距離を、主アームの長さと定義する。前記副アーム回転軸２１の軸心から前記上体保持部に当接している腹部および胸部までの最短の長さを副アームの長さと定義する。前記主アームの長さに比べて、前記副アームの長さを短くすることによって、前記主アーム１７の回転角度によって主として前記上体保持部の高さを調整でき、前記副アームの回転角度によって主として前記上体保持部の前傾角度を調整できる。かかる寸法構成による前記主アーム１７と前記副アーム２４によって構成されるアーム部を用いて上体保持部をある高さに設定するときに上体保持部が取りうる前傾角度の範囲は、かかる構成とは異なり主アームの長さを副アームの長さより短くした構成のアーム部を用いて同じ高さに上体保持部に設定するときに上体保持部が取りうる前傾角度の範囲よりも、大きい。

つぎに、上体保持部について説明する。図１および図４および図５に示すように、当該移乗介助ロボットの前記副アーム２４取り付けてある上体保持部は、脇保持機構２９と、上体保持板Ａ３０と、上体保持板Ｂ３１と、上体保持板Ｃ３２と、上体保持板Ｄ３３と、下腹部保持棒３４と、クッション材３５と、によって構成される。

図４および図５および図６に示すように、前記脇保持機構２９は、胸部を支持する胸部支持ベース２９Ａと、前記胸部支持ベース２９Ａに設けられた一対のガイドスリット２９Ｂ、２９Ｂと、前記ガイドスリット２９Ｂ、２９Ｂに係合する円形の一対の被ガイド部２９Ｃ、２９Ｃと、前記被ガイド部２９Ｃ、２９Ｃに取り付け前記胸部支持ベース２９Ａ上で移動および回転可能なＬ字状の一対の脇保持アーム２９Ｄ、２９Ｄと、で構成される。

前記胸部支持ベース２９Ａと前記上体保持板Ａ３０と前記上体保持板Ｂ３１と前記上体保持板Ｃ３２と前記上体保持板Ｄ３３と前記クッション材３５とは、被介助者が図１２に示すようにその上体を当該状態保持部に当接したときに、図１２に示すように人体４２の上体の縦断面が円弧４２を描くように、上に凸な円弧状に配置されている。さらに前記胸部支持ベース２９Ａと前記上体保持板Ａ３０と前記上体保持板Ｂ３１と前記上体保持板Ｃ３２のそれぞれの形状が図４あるいは図５に示すようになっているので、前記胸部支持ベース２９Ａと前記上体保持板Ａ３０と前記上体保持板Ｂ３１と前記上体保持板Ｃ３２と前記上体保持板Ｄ３３とは、被介助者の上体に当接する部分の形状が、すべて下に凸な円弧となる。かかる構成によれば、前記胸部支持ベース２８Ａと前記上体保持板Ａ２９と前記上体保持板Ｂ３０と前記上体保持板Ｃ３１と前記上体保持板Ｄ３２とが被介助者の胸部あるいは腹部とに当接する部分の曲面を滑らかに補間することによって形成される曲面は、鞍状の形状となる。したがって、移乗介助時に被介助者が前傾姿勢をとって当該移乗介助ロボットの上体保持部に当接する時、被介助者の胸部から下腹部までを保持して当接面積を広くすることができ、あたかも人間が人間をおんぶしているような状態となり、被介助者の上体に加わる圧力が少なくなるとともに、人間におんぶされているような姿勢での移乗が可能となる。

上記の、前記胸部支持ベース２９Ａと前記上体保持板Ａ３０と前記上体保持板Ｂ３１と前記上体保持板Ｃ３２と前記上体保持板Ｄ３３とによって形成される前記の鞍状の曲面を、立体成型によってひとつの曲面で形成する方法もある。

当該移乗介助ロボットの利用者の快適性を向上させる方法として、上記、鞍状曲面の全面にクッション材を取り付ける方法もある。

前記上体保持部の上部に設けられている前記脇保持機構２９について説明する。前記脇保持機構２９は、図６に示すように、胸部を支持する円弧形状が人体４２の胸部断面の前側の形状とほぼ相似である前記胸部支持ベース２９Ａと、前記胸部支持ベース２９Ａに設けられ被介助者の胸部と当接する円弧と同心円上に設けられた一対の円弧状のガイドスリット２９Ｂ、２９Ｂと、前記ガイドスリット２９Ｂ、２９Ｂに係合し前記ガイドスリット２９Ｂ、２９Ｂ内を移動可能であり前記ガイドスリット２９Ｂ、２９Ｂ内で回転可能である円形の一対の被ガイド部２９Ｃ、２９Ｃと、前記被ガイド部２９Ｃ、２９Ｃに取り付け前記胸部支持ベース２９Ａ上で移動および回転可能なＬ字状の一対の脇保持アーム２９Ｄ、２９Ｄと、前記の一対の被ガイド部２９Ｃ、２９Ｃを繋ぐバネ２９Ｅと、前記脇保持アーム２９Ｄ、２９Ｄの運動を補助する補助具２９Ｆで構成される。図４に示すように、前記脇保持アーム２９Ｄは、前記被ガイド部２９Ｃ、２９Ｃをスペーサとして、Ｌ字状の２枚の板で、前記胸部支持ベース２９Ａを挟む構造になっている。

かかる構成によれば、図７および図８に示すように、胸部を支持する円弧形状を保ちながら本移乗介助ロボットを使用する被介助者の両脇の間隔に適合して、前記ガイドスリット２８Ｂ、２８Ｂの中を前記前記被ガイド部２８Ｃ、２８Ｃが移動して、前記前記被ガイド部２８Ｃ、２８Ｃに取り付けられた一対の前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄの間隔を調整することができる。また、被介助者が自重を当該脇保持機構２８に預けると、図６に示すような状態で前記胸部支持ベース２８Ａからはみだしている前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄの一端は、図７および８に示すように前記胸部支持ベース２８Ａに隠れるように押し込まれる。このとき、前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄと前記被ガイド部２８Ｃ、２８Ｃは一体となっているので、円形の前記被ガイド部２８Ｃ、２８Ｃを回転軸として前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄが回転する。このような前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄの回転運動によって、被介助者の側部体形に適合して前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄが、被介助者の側部に当接し、図７および図８に示すように、前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄが被介助者の両脇下の両側部および背中の一部を保持する。

以上のように、前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄは、移乗介助時に被介助者が上体保持部に当接する際に被介助者の自重を利用して受動的に作動し、被介助者の脇下から背部にかけて、あたかも人間が人間をだっこするように上体を包み込んで、被介助者を保持する。

前記バネ２９Ｅは、被介助者が移乗動作を終え、当該移乗介助ロボットから離れたときに、前記先保持機構２９を、移乗介助動作をはじめる前の状態に復帰させるためのものである。図４に示す補助具２９Ｆは、上体が前記脇保持アームを押し込む力を伝達する面積を大きくして、前記脇保持アーム２８Ｄ、２８Ｄを押し込む動作を補助するための部品である。

前記上体保持部に設けられている前記腰保持機構４４について説明する。前記腰保持機構４４は、胸部から下腹部が当接する前記胸部流動体収納バッグ４４Ａと、腰部の両側部に設けられた前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃと、前記胸部流動体収納バッグ４４Ａと前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃとを連結して前記胸部流動体収納バッグ４４Ａから前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃへの流動体の移動および前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃから前記胸部流動体収納バッグ４４Ａへの流動体の移動を可能にする前記中空チューブ４４Ｂと、前記腰部流動体収納バッグを設置するための腰部流動体収納バッグ設置板とを、図９および図１０に示すように配置する。

かかる構成によれば、図１１に示すように、本移乗介助ロボットの利用者がその自重によって前記胸部流動体収納バッグ４４Ａに圧力を加えると、前記胸部流動体収納バッグ４４Ａに内蔵された流動体が、前記中空チューブ４４Ｂを通って、前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃへ移動する。

流動体が腰部流動体収納バッグ４４Ｃに流入することにより、図１１に示すように、腰部流動体収納バッグ４４Ｃが、利用者の腰部形状に形合しながら拡張して、腰部流動体収納バッグ４４Ｃが腰部を包み込むように保持する。

前記胸部流動体収納バッグ４４Ａの中にはスポンジのように、流動体を吸収できて、かつ、圧力によって圧縮され、圧力がなくなると形状が復元するものを内蔵しておく。このことにより、前記胸部流動体収納バッグ４４Ａに加えられた圧力がなくなると、前記胸部流動体収納バッグ４４Ａの形状は、圧力が加えられる以前の形状に復元する。前記胸部流動体収納バッグ４４Ａの形状が復元したとき、前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃに移動していた流動体が、前記胸部流動体収納バッグ４４Ａに戻り、前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃは収縮する。

前記流動体としては、空気などの気体、水などの液体、あるいはジェル状の流動体が利用できる。

図５に示すように、前記上体保持部には、移乗介助時に被介助者が手で握るためのグリップ３６、３６と、グリップスライドレール３７、３７と、が設けられている。前記グリップ３６、３６は、被介助者の持ち易さにあわせて、それぞれ前記グリップスライドレール３７、３７上の任意の位置に移動し固定することが可能である。

図１４に示すように、前記グリップ３６は、六角ボルト３８によって、それぞれ前記グリップスライドレール３７に取り付けてある。前記グリップスライドレール３７には、回転防止溝３９と、スリット４０と、が設けられている。前記六角ボルト３８は、前記回転防止溝３９と六角形の頭部で係合し、前記スリット４０と円形のネジ部で係合し、前記六角ボルト３８は、グリップスライドレール３７を前記スリット４０に沿って移動できるが、回転はできない。このような前記六角ボルト３８と係合する雌ネジが、グリップ３６に設けられている。かかる構成によれば、前記グリップ３６が前記スライドレール３７に固定される状態まで前記六角ボルト３８をねじ込むと、前記グリップ３６が固定可能であり、ねじ込みを緩めることによって、前記グリップ３６が移動可能となる。

図５に示すように、前記グリップ３６には操作スイッチ４１が設けられており、移乗介助時には被介助者が自分の手を用いて、当該移乗介助ロボットを操作する。当該移乗介助ロボットを操作する、その他の方法として、音声を用いる方法もある。

移乗ロボットの制御部は、制御用コンピュータと、入出力インターフェイスと、モータードライバと、によって構成される。前記制御部は、前記操作スイッチ４１から制御部に入力される被介助者の操作指令にしたがって、当該移乗介助ロボットを制御して、移乗介助を行う。この制御部には、ＩＣタグとＩＣタグ読み取り装置あるいは指紋認証機能などによって構成される個人識別機能を付加しておき、制御用コンピュータが個人を識別して移乗介助動作を自動的に被介助者個人に適合させる。

以上のような実施形態の当該移乗介助ロボットの使用方法の一例として、車椅子からの移乗を行うための操作手順の一例を以下に示す。

ただし、当該移乗介助ロボットの初期姿勢は、被介助者が車椅子で当該移乗介助ロボットに接近した時、被介助者自身の膝が当該移乗介助機器に干渉せず、被介助者が被介助者自身の手で前記操作スイッチ４１を押すことが可能となる姿勢に設定する。

操作手順１：車椅子に乗った被介助者が車椅子のフットレストの下に足置き台１０Ａを潜り込ませながら、当該移乗介助ロボットに車椅子を近づける。このとき、フットレストが当該移乗介助ロボットと干渉する場合は、フットレストをはねあげて、当該移乗介助ロボットに近づく。

操作手順２：車椅子のフットレストをはねあげて、被介助者が被介助者の両足を足置き台１０Ａに移す。

操作手順３：被介助者が前記操作スイッチ４１を被介助者自身の手で一回操作し、被介助者は両腕を万歳した状態まで上に上げる。この操作により、前記主アーム１７と前記副アーム２４が回転して、前記上体保持部が被介助者に近づき、前記上体保持部に設けられている前記下腹部保持棒３３取り付けられた前記クッション材３５が被介助者の下腹部に当接する。

操作手順４：被介助者がグリップ３６、３６を被介助者自身の両手で握り、前記グリップ３６、３６をグリップスライドレール３７、３７上を任意に動かして、被介助者自身が移乗介助しやすい位置まで動かした後、固定する。

操作手順５：図１２に示すように、被介助者が被介助者自身の下腹部を前記クッション材３５に当接させながら上体保持部にもたれかかる。この被介助者の動作により、被介助者自身の自重を利用して前記脇保持アーム２９Ｄ、２９Ｄが運動し、前記脇保持アーム２９Ｄ、２９Ｄが被介助者の脇下から背部までを保持する。同時に、被介助者自身の自重を利用して前記胸部流動体収納バッグ４４Ａが圧縮され、前記胸部流動体収納バッグ４４Ａ内の流動体が、前記中空チューブ４４Ｂを通って、前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃに移動して、前記腰部流動体収納バッグ４４Ｃが拡張して、腰部両側部から背部までを保持する。

操作手順６：前記グリップ３６、３６を握ったまま、被介助者が前記操作スイッチ４１を被介助者自身の手でもう一回操作する。この操作により、当該移乗介助ロボットは、その直動機構部とアーム部を用いて、被介助者を車椅子からの引き出しながら、座位から中腰前傾姿勢へと被介助者の立ち上がり動作を介助する。立ち上がり動作が終了すると、図１３に示すように、人体４２は中腰前傾姿勢となり、移乗介助ロボットが上体保持部の鞍状の面で被介助者の胸部および腹部を保持し、前記脇保持アーム２９Ｄ、２９Ｄによって脇下から背部を抱え込んでいるので、被介助者自身の両腕が自由に動かせるようになり、トイレでの移乗の際には、自分でズボンなどの衣類を着脱することができる。

操作手順７：被介助者が前記操作スイッチ４１を被介助者自身の手でもう一回操作する。この操作により、当該移乗介助ロボットは、被介助者を移乗先の方向へ向けるための旋回動作を行なう。

操作手順８：被介助者が前記操作スイッチ４１を被介助者自身の手でもう一回操作する。この操作により、当該移乗介助機器は、そのアーム部を用いて、被介助者の姿勢を中腰前傾姿勢から座位に変更し、移乗先への腰掛け動作を介助する。以上のようにして、被介助者自身で移乗を行うことができる。

制御用コンピュータのプログラムを変更することによって、前記操作手順６から前記操作手順８までの手順を、前記操作スイッチ４１の一回のみの操作で実施することも可能である。

移乗介助ロボットの側面図である。 直動部の説明図である。旋回ベース上の構成要素を説明する図である。 直動部の説明図である。直動ベース上の構成要素を説明する図である。 上体保持部の立体図である。鞍状の当接面の説明図である。 グリップを含む、上体保持部の立体図である。 脇保持アームの動作の説明図である。上体が上体保持部と離れている場合の脇保持アームの状態を示している。 脇保持アームの動作の説明図である。上体が上体保持部に当接している場合の脇保持アームの状態を示している。 脇保持アームの動作の説明図である。比較的、上体の横幅が広い被介助の上体が上体保持部に当接している場合の脇保持アームの状態を示している。 腰部保持機構の構成部品の説明図である。腰部保持機構を正面からみた状態を示している。 腰部保持機構の構成部品の説明図である。腰部保持機構を上からみた状態を示している。 腰部保持機構の説明図である。利用者が腰部流動体収納バッグに自重を加えている状態である。 立ち上がり動作の説明図である。被介助者が座位の場合の移乗介助ロボットの状態を示している。 立ち上がり動作の説明図である。被介助者が立ち上がり、中腰前傾姿勢になった場合の移乗介助ロボットの状態を示している。 グリップの移動および固定方法の説明図である。

符号の説明

１ 設置ベース
２ 旋回軸
３ 大歯車
４ 旋回ベース
５ 旋回用モーター
６ 旋回用小歯車
７ ラック
８ スライドレール
９ スライドユニット
１０ 直動ベース
１０Ａ 足置き台
１１ モーターブラケット
１２ 直動用モータ−
１３ 直動用歯車
１４Ａ 主アーム支持側板
１４Ｂ 主アーム支持側板
１５ 軸受
１６ 主アーム揺動軸
１７ 主アーム
１８ 主アーム用大歯車
１９ 主アーム用モーター
２０ 主アーム用小歯車
２１ 副アーム回転軸
２２ 副アーム用大歯車
２３ 軸受
２４ 副アーム
２５ 副アーム用モーター
２６ 副アーム用小歯車
２７ 膝部保持具
２７Ａ 膝部保持具取り付け軸
２８ ガススプリング
２９ 脇保持機構
２９Ａ 胸部支持ベース
２９Ｂ ガイドスリット
２９Ｃ 被ガイド部
２９Ｄ 脇保持アーム
２９Ｅ バネ
２９Ｆ 補助具
３０ 上体保持板Ａ
３１ 上体保持板Ｂ
３２ 上体保持板Ｃ
３３ 上体保持板Ｄ
３４ 下腹部保持棒
３５ クッション材
３６ グリップ
３７ グリップスライドレール
３８ 六角ボルト
３９ 回転防止溝
４０ スリット
４１ 操作スイッチ
４２ 人体
４３ 円弧
４４ 腰保持機構
４４Ａ 胸部流動体収納バッグ
４４Ｂ 中空チューブ
４４Ｃ 腰部流動体収納バッグ
４４Ｄ 腰部流動体収納バッグ設置板

Claims (9)

1. 被介助者の移乗を介助する被介助者の上体を保持する上体保持部を備えた移乗介助ロボットにおいて、前記上体保持部は胸部に当接する円弧形状を備えた胸部支持ベースと、前記胸部支持ベースに設けられるとともに胸部を支持する円弧形状と同心円上に設けられた一対のガイドスリットと、前記ガイドスリットに係合しガイドスリット内を移動および回転可能に設けた一対の円形の被ガイド部と、前記被ガイド部に取り付けられるとともに前記胸部支持ベース上で移動および回転可能なＬ字状の一対の脇保持アームと、で構成された脇保持機構を備えていることを特徴とする移乗介助ロボット。
2. 被介助者の上体を保持する前記上体保持部は、被介助者の胸部から下腹部までが当接する面の上に設置されるとともに流動体を内蔵し被介助者の自重による圧力が加わると内蔵した流動体を放出しながら圧縮し被介助者の自重による圧力が除かれると流動体を吸入しながら復元する胸部流動体収納バッグと、腰部の両側部に設置されるとともに前記胸部流動体収納バックから放出された流動体によって拡張する一対の腰部流動体収納バッグと、前記胸部流動体収納バッグと前記腰部流動体収納バッグとを接続して前記胸部流動体収納バッグと前記腰部流動体収納バッグとの間の流動体の移動を可能にする中空チューブと、で構成された腰保持機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の移乗介助ロボット。
3. 被介助者の上体を保持する前記上体保持部は、被介助者の胸部から下腹部までが当接する鞍状の曲面を備えていることを特徴とする請求項１記載の移乗介助ロボット。
4. 軸心が水平方向に向けられた主アーム揺動軸に取り付けられモーターによって主アーム揺動軸廻りを回転する主アームと、前記主アームに設けられ軸心が水平方向に向けられた副アーム揺動軸に取り付けられモーターによって副アーム揺動軸廻りを回転する副アームと、前記副アームに取り付け被介助者の胸部・腹部・脇部および背中の一部を保持する上体保持部と、前記上体保持部の一部として請求項１に記載の脇保持機構と、請求項２に記載の腰保持部と、を用いた立ち上がり動作介助手段および腰掛け動作介助手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の移乗介助ロボット。
5. 前記上体保持部の高さと前傾角度を調節するために、主として前記上体保持部の前傾角度を調整する前記副アームの長さを、主として前記上体保持部の高さを調整する前記主アームの長さよりも短い長さとする寸法構成を有する、前記主アームと前記副アームによって構成されるアーム部を備えていることを特徴とする請求項１記載の移乗介助ロボット。
6. ロータリーエンコーダを備えたモーターを個々に設けその駆動により前記主アームと前記副アームの回転角度を同時に制御する制御機構を備え、当該制御機構は前記主アームの回転運動に前記副アームの回転運動を連動させることにより、前記主アームの各回転角度に応じて前記上体保持部の前傾角度を所望の前傾角度に調節する制御機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の移乗介助ロボット。
7. 前記主アームと、前記副アームと、前記上体保持部とから構成される移乗介助ロボット本体部と、ロータリーエンコーダを備えたモーターで駆動され前記移乗介助ロボット本体部を水平方向に移動させる直動機構部と、ロータリーエンコーダを備えたモーターで駆動され前記移乗介助ロボット本体部を鉛直な旋回軸廻りに旋回させる旋回機構部と、を備えていることを特徴とする移乗介助ロボット。
8. 本移乗介助ロボットの使用者が本移乗介助ロボット使用時に使用者自身が操作指令を入力できる入力装置を備え、前記移乗介助ロボット本体部と、前記直動機構部と、前記旋回機構部と、を被介助者自身で制御できる制御機構を備えていることを特徴とする移乗介助ロボット。
9. 請求項７記載の制御機構において、被介助者の個人識別手段と、被介助者各自の身体的特徴に適合した被介護者各自毎の移乗介助動作の記憶手段と、を用いた利用者適応手段を備えていることを特徴とする移乗介助ロボット。

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