JP2012200406A - 立ち上がり動作アシストロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】立ち上がり動作アシストロボット1は、互いに縦方向に揺動可能に連結される複数のフレーム部20、21と、一番上のフレーム部21に揺動可能に配置され補助対象者Aの身体の一部を保持する保持部22と、一番下のフレーム部20に回転可能に配置され床面を移動する移動体29L、29Rと、を有するロボット本体2と、ロボット本体2に配置され、隣接する構造物900に対して、自身を、固定、分離可能なアーム部6L、6Rと、を備える。立ち上がり動作アシストロボット1は、アーム部6L、6Rが構造物900に固定された状態、かつ保持部22が補助対象者Aの身体の一部を保持した状態で、複数のフレーム部20、21が揺動することにより、補助対象者Aの立ち上がり動作を補助する。
【選択図】図8
Description
[立ち上がり動作アシストロボットの機械的構成]
まず、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット(以下、適宜「ロボット」と略称する。)の機械的構成について説明する。図1に、本実施形態のロボットの前方から見た斜視図を示す。図2に、同ロボットの後方から見た斜視図を示す。図3に、同ロボットの透過右側面図を示す。なお、図1においてはフロントパネル201およびサイドパネル200Rの一部を、図3においてはアーム部6R、サイドパネル200R、駆動輪29Rを、それぞれ透過して示す。また、図3においては、フロントパネル201の後面に配置されている部材を、適宜省略して示す。図1〜図3に示すように、ロボット1は、ロボット本体2と、左右一対のアーム部6L、6Rと、を備えている。
ロボット本体2は、下肢フレーム20と、上肢フレーム21と、保持部22と、フットボード23と、ニーサポート24と、一対の駆動軸26と、上肢フレーム用揺動軸27と、保持部用揺動軸28と、一対の駆動輪29L、29Rと、一対の下肢フレーム用揺動軸30と、を備えている。下肢フレーム20、上肢フレーム21は、各々、本発明の「フレーム部」の概念に含まれる。一対の駆動輪29L、29Rは、各々、本発明の「移動体」の概念に含まれる。
下肢フレーム20は、一対のサイドパネル200L、200Rと、フロントパネル201と、を備えている。一対のサイドパネル200L、200Rは、左右方向に対向して配置されている。フロントパネル201は、一対のサイドパネル200L、200Rの前縁間に配置されている。
駆動軸26は、二つ配置されている。一方の駆動軸26は、サイドパネル200Lの下端外面に配置されている。他方の駆動軸26はサイドパネル200Rの下端外面に配置されている。二つの駆動軸26は、各々、駆動輪用モータ(図略)により、互いに独立して回動可能である。駆動輪29Lは、左方の駆動軸26に固定されている。駆動輪29Rは、右方の駆動軸26に固定されている。このため、駆動輪29L、29Rは、互いに独立して回動可能である。駆動軸26は、下肢フレーム用揺動軸30と、略同軸上に配置されている。
主に図3に示すように、フットボード23は、ボード本体230と、左右一対のアーム231と、フットボード用エアシリンダ232と、従動輪233と、を備えている。従動輪233は、ボード本体230の下面の後縁付近に配置されている。
ニーサポート24は、サポート本体240と、左右一対の被ガイドレール241と、ニーサポート用エアシリンダ242と、左右一対のガイドブロック243と、を備えている。サポート本体240は、長方形板状を呈している。サポート本体240の後面(補助対象者側の表面)には、クッションが配置されている。
上肢フレーム用揺動軸27は、下肢フレーム20の上端と上肢フレーム21の下端とを連結している。上肢フレーム用揺動軸27は、上肢フレーム用モータ(図略)により、下肢フレーム20に対して回動可能である。上肢フレーム21は、上肢フレーム用揺動軸27に固定されている。上肢フレーム用揺動軸27を回動させることにより、下肢フレーム20に対して、上肢フレーム21を揺動させることができる。図1に示すように、上肢フレーム21の下端には、溝部が形成されている。溝部からはカメラ用ホイール412が表出している。カメラ用ホイール412は、上肢フレーム用揺動軸27に対して、独立して回動可能である。
保持部用揺動軸28は、上肢フレーム21の後端と保持部22の前端とを連結している。保持部用揺動軸28は、保持部用モータ(図略)により、上肢フレーム21に対して回動可能である。図4に、本実施形態のロボットの保持部の上面図を示す。図4に示すように、保持部22は、中央部220Cと、左翼部220Lと、右翼部220Rと、左翼部用揺動軸221Lと、右翼部用揺動軸221Rと、左右一対のグリップ222L、222Rと、ディスプレイ223と、を備えている。
図1〜図3に示すように、アーム部6Rは、アーム部本体60Rとクランプハンド部61Rとを備えている。アーム部本体60Rは、アーム部用揺動軸600Rを介して、右側のサイドパネル200Rの右面(外面)に、取り付けられている。アーム部本体60Rは、L字板状を呈している。アーム部本体60Rは、アーム部用モータ(図略)により、サイドパネル200Rに対して縦方向に回動可能である。
次に、本実施形態のロボットの電気的構成について説明する。図5に、本実施形態のロボットのブロック図を示す。図1〜図5に示すように、ロボット1は、制御ボックス40と、リモコン410と、各種センサ(CCD(Charge−Coupled Device)カメラ411a〜411c、保持部用揺動軸トルクセンサ413、上肢フレーム用揺動軸トルクセンサ414、下肢フレーム用揺動軸トルクセンサ415、左翼部用揺動軸トルクセンサ416、右翼部用揺動軸トルクセンサ417、左方エアバッグ用荷重センサ418、右方エアバッグ用荷重センサ419、ジャイロセンサ420、加速度センサ421、荷重分布センサ422、八つの距離センサ423、アーム部用揺動軸トルクセンサ424L、424R、ハンド部用揺動軸トルクセンサ425L、425R、上フィンガー部用揺動軸トルクセンサ426L、426R、下フィンガー部用揺動軸トルクセンサ427L、427R)と、各種アクチュエータ(保持部用モータ430、上肢フレーム用モータ431、下肢フレーム用モータ432、左翼部用モータ433、右翼部用モータ434、中央エアコンプレッサ435、左方エアコンプレッサ436、右方エアコンプレッサ437、駆動輪用モータ438L、438R、ニーサポート用エアシリンダ242、フットボード用エアシリンダ232、アーム部用モータ601L、601R、ハンド部用モータ610Lb、610Rb、上フィンガー部用モータ611Lb、611Rb、下フィンガー部用モータ612Lb、612Rb、警報装置439)と、バッテリ440と、を備えている。制御ボックス40は、本発明の「制御部」の概念に含まれる。
次に、本実施形態のロボットの立ち上がり動作を補助する際の動きについて説明する。立ち上がり動作を補助する際の動きは、呼出しステップと、自走ステップと、保持準備ステップと、保持動作ステップと、立ち上がり動作補助ステップと、を有している。
本ステップにおいては、補助対象者がロボット1を呼び出す。図6に、本実施形態のロボットの呼出しステップにおける模式図を示す。図6に示すように、補助対象者Aは、ベッド90に腰掛けている。図5に示すように、補助対象者Aがリモコン410の「呼出しボタン」を押すと、受光部402を介してコンピュータ400に、ロボット1を呼び出す命令が伝送される。
本ステップにおいては、ロボット1が自走し、補助対象者Aの近くまで移動する。図5に示すように、補助対象者Aからの呼出しを受けたCPU400aは、駆動輪用モータ438L、438Rを駆動し、駆動輪29L、29Rを回動させる。すなわち、ロボット1を走行させる。この際、CCDカメラ411a〜411c、八つの距離センサ423により、周囲の安全を確認する。障害物が走行ルート上にあるとCPU400aが判断した場合、CPU400aは駆動輪用モータ438L、438Rを適切に駆動し当該障害物を迂回する。ジャイロセンサ420は、走行時におけるロボット1のバランスをとる。ロボット1は、補助対象者Aの前方の所定位置で停止する。
本ステップにおいては、補助対象者Aを保持する準備を行う。図7に、後方のCCDカメラの画像の模式図を示す。図8に、本実施形態のロボットの構造物検査時における後方から見た斜視図を示す。
本ステップにおいては、保持部22により補助対象者Aの胴部を保持する。CPU400aは、補助対象者Aの身体データ、姿勢に応じて、保持部用モータ430、上肢フレーム用モータ431、下肢フレーム用モータ432、左翼部用モータ433、右翼部用モータ434を駆動する。すなわち、ロボット1を、補助対象者Aの身体データ、姿勢に応じて、変形させる。
本ステップにおいては、補助対象者Aがベッド90から立ち上がるのを補助する。図10に、本実施形態のロボットの立ち上がり動作補助ステップにおける模式図(その1)を示す。図11に、同ロボットの立ち上がり動作補助ステップにおける模式図(その2)を示す。図12に、同ロボットの立ち上がり動作補助ステップにおける模式図(その3)を示す。
次に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット1の作用効果について説明する。図10〜図12に示すように、本実施形態のロボット1によると、補助対象者Aの立ち上がり動作を補助する際、アーム部6L、6Rを介して、ロボット本体2が構造物900に固定される。すなわち、ロボット1は、補助対象者Aの周りの構造物900を、一時的にアンカーとして利用している。このため、補助対象者Aの立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体2の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。
本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットと第一実施形態の立ち上がり動作アシストロボットとの相違点は、掌部、上フィンガー部、下フィンガー部が、アーム部本体に対して、二軸的に揺動可能な点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
以上、本発明の立ち上がり動作アシストロボットの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
20:下肢フレーム(フレーム部)、21:上肢フレーム(フレーム部)、22:保持部、23:フットボード、24:ニーサポート、26:駆動軸、27:上肢フレーム用揺動軸、28:保持部用揺動軸、29L:駆動輪(移動体)、29R:駆動輪(移動体)、30:下肢フレーム用揺動軸、40:制御ボックス(制御部)、60R:アーム部本体、61L:クランプハンド部、61R:クランプハンド部、90:ベッド。
200L:サイドパネル、200R:サイドパネル、201:フロントパネル、220C:中央部、220L:左翼部、220R:右翼部、221L:左翼部用揺動軸、221R:右翼部用揺動軸、222L:グリップ、223:ディスプレイ、224C:中央エアバッグ、224L:左方エアバッグ、224R:右方エアバッグ、230:ボード本体、231:アーム、232:フットボード用エアシリンダ、232a:シリンダ本体、232b:ピストン、233:従動輪、240:サポート本体、241:被ガイドレール、242:ニーサポート用エアシリンダ、242a:シリンダ本体、242b:ピストン、243:ガイドブロック、243a:ブロック片、400:コンピュータ、400a:CPU、400b:メモリ、401:入出力部、402:受光部、410:リモコン、411a〜411c:CCDカメラ、412:カメラ用ホイール、412a:画像、413:保持部用揺動軸トルクセンサ、414:上肢フレーム用揺動軸トルクセンサ、415:下肢フレーム用揺動軸トルクセンサ、416:左翼部用揺動軸トルクセンサ、417:右翼部用揺動軸トルクセンサ、418:左方エアバッグ用荷重センサ、419:右方エアバッグ用荷重センサ、420:ジャイロセンサ、421:加速度センサ、422:荷重分布センサ、423:距離センサ、424L:アーム部用揺動軸トルクセンサ、424R:アーム部用揺動軸トルクセンサ、425L:ハンド部用揺動軸トルクセンサ、425R:ハンド部用揺動軸トルクセンサ、426L:上フィンガー部用揺動軸トルクセンサ、426R:上フィンガー部用揺動軸トルクセンサ、427L:下フィンガー部用揺動軸トルクセンサ、427R:下フィンガー部用揺動軸トルクセンサ、430:保持部用モータ、431:上肢フレーム用モータ、432:下肢フレーム用モータ、433:左翼部用モータ、434:右翼部用モータ、435:中央エアコンプレッサ、436:左方エアコンプレッサ、437:右方エアコンプレッサ、438L:駆動輪用モータ、438R:駆動輪用モータ、440:バッテリ、600R:アーム部用揺動軸、601L:アーム部用モータ、601R:アーム部用モータ、610Lb:ハンド部用モータ、610Rb:ハンド部用モータ、610R:掌部、610Ra:ハンド部用揺動軸、610Rc:掌部用揺動軸、611Lb:上フィンガー部用モータ、611Rb:上フィンガー部用モータ、611R:上フィンガー部、611Ra:上フィンガー部用揺動軸、612Lb:下フィンガー部用モータ、612Rb:下フィンガー部用モータ、612R:下フィンガー部、612Ra:下フィンガー部用揺動軸、613R:連結部、900:構造物、900a:情報表示部、A:補助対象者。
Claims (3)
- 互いに縦方向に揺動可能に連結される複数のフレーム部と、一番上の該フレーム部に揺動可能に配置され補助対象者の身体の一部を保持する保持部と、一番下の該フレーム部に回転可能に配置され床面を移動する移動体と、を有するロボット本体と、
該ロボット本体に配置され、隣接する構造物に対して、自身を、固定、分離可能なアーム部と、
を備え、
該アーム部が該構造物に固定された状態、かつ該保持部が該補助対象者の身体の一部を保持した状態で、複数の該フレーム部が揺動することにより、該補助対象者の立ち上がり動作を補助する立ち上がり動作アシストロボット。 - さらに、前記構造物に配置され該構造物の耐荷重に関する耐荷重情報を表示する情報表示部と、
該情報表示部の該耐荷重情報を読み取り可能な読み取り部と、
前記補助対象者の体重に関する体重情報を有する制御部と、
を備え、
該補助対象者の立ち上がり動作を補助する前に、該制御部は、該読み取り部により読み取られた該耐荷重情報と、自身の有する該体重情報と、を比較し、前記アーム部を該構造物に固定するか否かを判別する請求項1に記載の立ち上がり動作アシストロボット。 - 前記アーム部は、前記構造物を上下方向から把持、解除するクランプハンド部を有する請求項1または請求項2に記載の立ち上がり動作アシストロボット。
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