JP2008206828A - ウエラブルロボットアーム用支持具 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアーム装着によって人体にかかる負担を軽減する事ができるだけでなく、ロボットアーム装着時における腕の横方向への上げ下げをより自然且つ容易に行う事を支援することができる支持具を提供する。
【解決手段】少なくとも、ほぼ肩に沿い実質的に変形しない肩基材、該肩基材を両肩に装着すると共にその上部にロボットアームを系止し得る一対の肩装着部材、及び、前記肩基材のほぼ中央から背骨に沿って前記肩基材とほぼＴ字型を形成する如く延びる、前後に弾性変形可能な弾性板状基材、とからなる着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具。前記弾性板状基材は、使用時にその下端が腰ベルトで上下に摺動可能に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明はウエラブルロボット着用時の活動容易性を改善する補助具に関し、特にアームの横方向への上げ下げを容易にする、ウエラブルロボットアーム用支持具に関する。

近年、義足や義手などの非健常者のためのロボット部品とは別に、健常者の重労働を支援するための、着脱自在のウエラブルロボットの研究が盛んになってきた。これは、電気・機械部品に生命体と同等の機能を持たせる事の困難性に加え、高齢化社会の進行と共に介護など重労働の担い手が現実に必要となるに至ったこと、或いは、物流の進展に伴う単純重労働者の不足に対処するために、ロボットを、人間を支援し協同する装置として役立たせようという視点が認識されてきたからである。

また、人間の作業に伴う筋肉の変化などを検知してその作業内容を把握し、人間の作業を支援する装置は、例え前記筋肉の変化等が障害のために不完全であったとしても、消失した体部分の作業を代わりに実行させるより遥かに容易であり、実現可能である（例えば特許文献１，２参照）。
特開０４-１７４６９２号公報 特開０５-０９５５６１号公報

このような技術動向の中で、本発明者等はロボットアーム装着時の負担の軽減、及び、特に横方向の腕の上げ下げ容易性について改善すべく鋭意研究した結果、背骨に沿った弾性板状基材を有するロボットアーム用支持具を用い、この支持具の両端に摺動自在にロボットアームを系止することによって良好な結果を得ることができることを見出し、本発明に到達した。

従って本発明の第1の目的は、ロボットアーム装着時の人体への負担の軽減を図る事のできる、ロボットアーム用支持具を提供することにある。
本発明の第２の目的は、ロボットアーム装着時における、腕の横方向への上げ下げをより自然且つ容易に行う事のできる、ロボットアーム用支持具を提供することにある。

本発明の上記の諸目的は、少なくとも、ほぼ肩に沿い実質的に変形しない肩基材、該肩基材を両肩に装着すると共にその上部にロボットアームを系止するための一対の肩装着部材、及び、前記肩基材のほぼ中央から背骨に沿って前記肩基材とほぼＴ字型を形成する如く延び、前後に弾性変形可能な弾性板状基材、とからなることを特徴とする着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具によって達成された。
本発明においては、前記肩装着部材とロボットアームの系止が、腕を横方向に上げられるようにロボットアームの系止端部が摺動可能となる摺動系合部材を介してなされることが好ましく、また、腕を横に上げる場合の負荷を軽減するように、前記肩装着部材に系止されるロボットアームとの系合部が有する摺動部の、摺動を助けるバネ手段が設けられていることが好ましい。更に、軽量化を図る観点から、前記肩部材および弾性板状基材がともにプラスチックで形成されることが好ましく、特に両者が一体成型されていることが好ましい。

本発明によれば、従来よりも自然且つ負担なくロボットアームを装着できるだけでなく、ロボットアーム装着時における、特に横方向の腕の上げ下げが容易となるので、作業性が従来よりも大幅に向上する。

以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
図1は、本発明のロボットアーム用支持具２０の概念図（Ａ図)および本発明の支持具の下端を腰で支えるために、腰ベルトが有する支持部材の例（Ｂ図)である。図２は肩装着部材３にロボットアームを摺動可能に系止した、本発明のロボットアーム用支持具２０の斜め上面図である。図１中、符合１は肩基材、２は弾性板状基材、３は肩装着部材、４は肩基材１と肩装着部材３を固定する、ボルトナットのような固着手段である。また、弾性板状基材２の下部に設けられている穴は、腰ベルトが有する固定部材と上下に摺動可能に系合する部材を取り付けるために適宜設けられる。

図２中の符合５は、前記肩装着部材３にロボットアームを取り付けるための系止部材、６は、該系止部材５に取り付けた、ロボットアームと直接系合する摺動系合部材である。右肩部には、該摺動系合部材６を構成する、摺動部８の内部で摺動する系合部９に更にロボットアームが系止されている。この図から分かるように、系止部材５と摺動系合部材６は、本発明のロボットアーム用支持具２０の肩装着部材３とロボットアームとの間に取り外し可能に配される。また、符号7および７’は、ロボットアームの横方向への上げ下げを支援するためのバネである。このバネは、腕を上げるときの前記摺動を支援する。使用時には、バネ７’も７と同じように使用する。

図３は前記摺動系合部材６の平面図であり、この摺動部８の内側に、ロボットアームの横方向の上げ下げを支援するコイルバネ１０を有する系合部９が摺動可能に配されている。前記バネ7および７’は、ロボットアームの肩側端部の摺動を支援するが、上記コイルバネ１０は系合部９に、該系合部に系止されたロボットアームの重量に対抗する反力を付与することによって、ロボットアームを上げ易くする作用を有する。

図４は、前記コイルバネ１０を内蔵する摺動系合部材６の内部構造を表す、系合部９を省略した平面図、図５は、系止部材５に固着された前記摺動系合部材６の側面図、図６は前記肩装着部材３に、順次系止部材５及びコイルバネ１０を内蔵する摺動系合部材６が摺動可能に固着された状態を表す説明図である。点線で表した系合部９は、腕を上げたときの摺動後の位置を表す。符号１１は肩装着部材３の内側湾曲部に密着するスペーサー、１２はボルトの頭部が肩に直接あたるのを防ぐ緩衝材、１３はロボットアームの系止端部である。

本発明においてはロボットアーム用支持具２０の弾性板状基材２の下端を、腰ベルトの背側中央に設けた支持具（図１Ｂ図参照）に、上下に摺動可能に固定する。前記摺動は、本装置の装着者が前かがみになる場合が生じる事を想定したものである。

また、背筋を伸ばしたときの弾性板状基材２の下端が、そのときの位置以上に下がる事がないように、腰ベルトでその位置を固定する事が好ましい。このようにすることによって、ロボットアーム装着者の重心が後ろになり過ぎて不安定な姿勢になる事を防止する事ができるだけでなく、不安定になるような力が加わった場合に、弾性板状基材２が撓んでバネのように作用するので、ロボットアームの重量を肩だけでなく腰でも支えることが可能となる。これによって、肩にかかるロボットアームの重量感を軽減し、姿勢が不安定になることを防止する事ができる。

このようなロボットアーム用支持具と腰ベルトの系合は、腰ベルトの前記支持具（図１Ｂ図）に、本発明のロボットアーム用支持具２０における、弾性板状部材２の下端を挿入する事のできる薄箱型系合部を設ける事によって容易に行う事ができる。また上記のように、弾性板状基材２にバネ作用を持たせるためだけではなく、ロボットアーム用支持具２０の軽量化の観点からも、上記ロボットアーム用支持具２０はプラスチック製であることが好ましく、製造適正の観点から肩基材１と弾性板状基材２をプラスチックで一体成形することが好ましい。

本発明のロボットアーム用支持具は、ロボットアーム装着によって人体にかかる負担を軽減する事ができるだけでなく、ロボットアーム装着時における腕の横方向への上げ下げをより自然且つ容易に行う事を支援することができるので、ロボットアームを実用する上で極めて有用である。

Ａ図は、本発明のロボットアーム用支持具の概念図であり、Ｂ図は、本発明の支持具を腰で支えるための腰ベルトが有する支持部材の例である。 図２は肩装着部材にロボットアームを摺動可能に系止した、本発明のロボットアーム用支持具の斜め上面外観図である。 図３は本発明で使用する摺動系合部材の平面外観図である。 図４は、本発明で使用する、コイルバネを内蔵する摺動系合部材の内部構造を説明する、系合部を省略した平面概略図である。 図５は系止部材に固着させた摺動系合部材の側面図である。 図６は本発明のロボットアーム用支持具の肩装着部材に、順次系止部材及びコイルバネを内蔵する摺動系合部材が系合した状態を表す説明図である。

符号の説明

１ 肩基材
２ 弾性板状基材
３ 肩装着部材
４ 固着手段
５ 系止部材
６ 摺動系合部材
７，７’ バネ
８ 摺動部
９ 系合部
１０ コイルバネ
１１ スペーサー
１２ 緩衝材
１３ ロボットアームの系止端部
２０ ロボットアーム用支持具

Claims (5)

1. 少なくとも、ほぼ肩に沿い実質的に変形しない肩基材、該肩基材を両肩に装着すると共にその上部にロボットアームを系止するための一対の肩装着部材、及び、前記肩基材のほぼ中央から背骨に沿って前記肩基材とほぼＴ字型を形成する如く延び、前後に弾性変形可能な弾性板状基材、とからなることを特徴とする着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具。
2. 前記肩装着部材が、ロボットアームを横に上げられるように、ロボットアームの系止端部が摺動可能となる摺動系合部材を更に有する、請求項１に記載された着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具。
3. 腕を横に上げる場合の負荷を軽減するように、前記摺動系合部材の摺動部と肩基材を系合するバネ手段を有する、請求項２に記載された着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具。
4. 前記肩基材および弾性板状基材がともにプラスチックで形成されている、請求項１〜３の何れかに記載された着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具。
5. 前記肩基材および弾性板状基材がプラスチックで一体成型されてなる、請求項４に記載された着脱可能なウエラブルロボットアーム用支持具。