JP2012217686A - 立ち上がり動作アシストロボット - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な立ち上がり動作アシストロボットを提供することを課題とする。
【解決手段】立ち上がり動作アシストロボット１は、基部２０と、上下方向に伸縮可能な軸部２１と、縦方向に揺動可能なテーブル本体２２０と揺動中心２１０の両側に配置される肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒ、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒを有するテーブル２２と、を有するロボット本体２を備える。立ち上がり動作アシストロボット１は、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒに補助対象者Ｍの肘が載せられ、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒが補助対象者Ｍに把持された状態で、軸部２１に補助対象者Ｍの重心Ｇが近接した上昇準備位置に到達するまでテーブル本体２２０を揺動させ、上昇準備位置において軸部２１を伸張させることにより、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助する。
【選択図】図２

Description

本発明は、老人や被介護者が椅子やベッドなどから立ち上がる際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に関する。

特許文献１には、一対の上肢保持枠と可動支柱と支柱とを備える電動立ち上がり訓練器が開示されている。可動支柱は、支柱に対して、縦方向に揺動可能に取り付けられている。一対の上肢保持枠は、可動支柱の前端部（使用者側の端部）に取り付けられている。同文献記載の電動立ち上がり訓練器によると、使用者が立ち上がる際、一対の上肢保持枠が使用者の脇を下方から保持した状態で（使用者が一対の上肢保持枠を両脇に抱えた状態で）可動支柱を揺動させることにより、使用者の立ち上がり動作を補助することができる。

特許文献２には、一対の使用者保持部と保持アームと支柱とを備える歩行補助装置が開示されている。保持アームは、支柱に対して、縦方向に揺動可能に取り付けられている。一対の使用者保持部は、保持アームの前端部（使用者側の端部）に取り付けられている。同文献記載の歩行補助装置によると、使用者が立ち上がる際、一対の使用者保持部が使用者の脇を下方から保持した状態で（使用者が一対の使用者保持部を両脇に抱えた状態で）保持アームを揺動させることにより、使用者の立ち上がり動作を補助することができる。

特開平８−７１１１４号公報 特開平７−１８４９６６号公報

しかしながら、特許文献１の電動立ち上がり訓練器、および特許文献２の歩行補助装置は、いずれも、単一の揺動機構により使用者の立ち上がり動作を補助している。このため、立ち上がり動作時の使用者の直線的な体の動きに則して、上肢保持枠（特許文献１）、使用者保持部（特許文献２）を揺動させる必要がある。したがって、上肢保持枠、使用者保持部の揺動時の曲率を小さくする必要がある。言い換えると、揺動半径を大径化する必要がある。

例えば、特許文献１の電動立ち上がり訓練器の場合、可動支柱の前端部に上肢保持枠が配置されている。また、可動支柱の後端部（支柱の上端部）に可動支柱の揺動中心が配置されている。このようにして、上肢保持枠の揺動半径を大径化している。しかしながら、揺動半径が大きいため、使用者の立ち上がり動作を補助する際、使用者の体重により、揺動中心の周りに大きなモーメントが発生してしまう。したがって、揺動機構に不具合が発生しやすい。また、使用者の体重に抗して可動支柱を揺動させるために、大出力のアクチュエータが必要になる。また、電動立ち上がり訓練器が大型化してしまう。

同様に、特許文献２の歩行補助装置の場合も、使用者保持部の揺動半径が大きいため、使用者の立ち上がり動作を補助する際、使用者の体重により、揺動中心の周りに大きなモーメントが発生してしまう。したがって、揺動機構に不具合が発生しやすい。また、使用者の体重に抗して可動支柱を揺動させるために、大出力のアクチュエータが必要になる。また、歩行補助装置が大型化してしまう。

本発明の立ち上がり動作アシストロボットは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、小型化が可能な立ち上がり動作アシストロボットを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の立ち上がり動作アシストロボットは、基部と、該基部に対して上下方向に伸縮可能な軸部と、該軸部に対して縦方向に揺動可能なテーブル本体と、該テーブル本体において該テーブル本体の揺動中心よりも補助対象者に近接して配置される肘載部と、該テーブル本体において該テーブル本体の揺動中心よりも該補助対象者から離間して配置されるグリップ部と、を有するテーブルと、を有するロボット本体を備え、該肘載部に該補助対象者の肘が載せられ、該グリップ部が該補助対象者に把持された状態で、該軸部に該補助対象者の重心が近接した上昇準備位置に到達するまで該テーブル本体を揺動させ、該上昇準備位置において該軸部を伸張させることにより、該補助対象者の立ち上がり動作を補助することを特徴とする。

立ち上がり動作アシストロボットは、ロボット本体を備えている。ロボット本体は、基部と、軸部と、テーブルと、を備えている。軸部は基部に対して上下方向に伸縮可能である。テーブルは、軸部に対して縦方向に揺動可能である。テーブル本体の上面には、テーブル本体の揺動中心を挟んで、補助対象者側に肘載部が、反対側にグリップ部が、それぞれ配置されている。

補助対象者の立ち上がり動作を補助する場合は、まず、補助対象者が肘載部に肘を載せる。並びに、補助対象者がグリップ部を把持する。続いて、自動あるいは補助対象者の力により、テーブル本体を、縦方向（具体的には、グリップ部が下降し、肘載部が上昇する方向）に揺動させる。テーブル本体が揺動すると、補助対象者の前腕部もテーブル本体の揺動に追随して傾動する。このため、補助対象者は前傾姿勢になる。補助対象者の前傾姿勢が深くなるのに従って、補助対象者の重心は軸部（つまり上昇軸）に近づく。ここで、補助対象者を立ち上がらせる際に重心と軸部との近接程度が最適になるように、上昇準備位置は設定されている。テーブル本体の揺動角度が当該上昇準備位置に到達したら、軸部を伸張させ、補助対象者を持ち上げる。このようにして、本発明の立ち上がり動作アシストロボットは、補助対象者の立ち上がり動作を補助している。

上述したように、特許文献１の電動立ち上がり訓練器、および特許文献２の歩行補助装置は、いずれも、単一の揺動機構により補助対象者（使用者）の立ち上がり動作を補助している。このため、使用者の体の動きに則して、上肢保持枠（特許文献１）、使用者保持部（特許文献２）を揺動させる必要がある。したがって、上肢保持枠、使用者保持部の揺動半径を大径化する必要がある。

これに対して、本発明の立ち上がり動作アシストロボットの場合、揺動機構（テーブル）と上昇機構（軸部）とを組み合わせて、補助対象者の立ち上がり動作を補助している。すなわち、テーブルにより補助対象者を前傾姿勢にし、軸部により補助対象者を持ち上げている。このため、テーブルの揺動半径を大径化する必要がない。したがって、本発明の立ち上がり動作アシストロボットは、小型化が可能である。

また、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、補助対象者の体重は、肘載部とグリップ部とを介して、テーブルに加わる。ここで、肘載部とグリップ部とは、揺動中心を挟んで、両側に分かれて配置されている。肘載部から加わるモーメントの方向と、グリップ部から加わるモーメントの方向と、は互いに逆方向である。このため、双方のモーメントの少なくとも一部同士が相殺され、揺動中心の周りに大きなモーメントが発生しにくい。したがって、テーブルの揺動機構に不具合が発生しにくい。また、テーブルの揺動力が小さくて済むため、自動でテーブルを揺動させる場合は、大出力の揺動用のアクチュエータが不要になる。また、補助対象者の力でテーブルを揺動させる場合は、小さな力でテーブルを揺動させることができる。

また、軸部が補助対象者を持ち上げる際、テーブル本体の揺動角度は、上昇準備位置に到達している。すなわち、軸部（つまり上昇軸）と補助対象者の重心とが近接している。このため、小さな力で補助対象者を立ち上がらせることができる。したがって、大出力の上昇用のアクチュエータが不要になる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、さらに、前記ロボット本体に加わる荷重を分担して検出する複数の荷重センサと、複数の該荷重センサの検出値が入力される制御部と、を備え、該制御部は、複数の該荷重センサの該検出値のバランスを基に、前記補助対象者の重心の位置を判別する構成とする方がよい。

補助対象者の前傾姿勢が深くなるのに従って、補助対象者の重心は軸部に近づく。本構成によると、制御部が、当該重心移動を、複数の荷重センサの検出値から把握することができる。このため、テーブル本体の揺動に補助対象者の傾動が追随していることを確認することができる。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記制御部は、複数の前記補助対象者の各々に応じた前記上昇準備位置が格納される記憶部を有する構成とする方がよい。本構成によると、補助対象者別に上昇準備位置が用意されている。このため、複数の補助対象者間において、立ち上がり動作アシストロボットを共用化することができる。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、さらに、前記ロボット本体に接続され、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、隣接する構造物に固定されるアーム部を備える構成とする方がよい。

本構成によると、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、アーム部を介して、ロボット本体は構造物に固定される。すなわち、立ち上がり動作アシストロボットは、補助対象者の周りの構造物を、一時的にアンカー（係留物）として利用する。このため、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、立ち上がり動作アシストロボットの姿勢が不安定になるのを抑制することができる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、さらに、前記テーブル本体に接続される紐部と、該紐部に接続され前記補助対象者の臀部に敷かれるシート本体と、を有する誘導用シートを備え、該補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、該テーブル本体の揺動に連動して、該誘導用シートが該補助対象者の該臀部を持ち上げる構成とする方がよい。

本構成によると、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、テーブル本体の揺動に連動して、シート本体が紐部に引っ張られて上昇する。このため、シート本体に着座している補助対象者の臀部を持ち上げることができる。

補助対象者が前傾姿勢をとるためには、テーブルの揺動に追随できる程度の筋力（例えば、テーブルを相対的に自分の胸元側に引きつける腕力など）が必要になる。この点、本構成によると、誘導用シートが補助対象者の傾動を、下方から補助することができる。したがって、筋力の弱い補助対象者であっても、前傾姿勢をとりやすい。

本発明によると、小型化が可能な立ち上がり動作アシストロボットを提供することができる。

第一実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの斜視図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの前後方向断面図である。 同立ち上がり動作アシストロボットのブロック図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの呼出しステップにおける模式図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの固定ステップにおける模式図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ前段における模式図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ後段における模式図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの上昇ステップにおける模式図である。 第二実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ前段における模式図である。 同立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ後段における模式図である。

以下、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する。

＜第一実施形態＞
［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斜視図を示す。図２に、同ロボットの前後方向断面図を示す。図３に、同ロボットのブロック図を示す。

図１〜図３に示すように、本実施形態のロボット１は、ロボット本体２と、荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒと、制御部４と、アーム部５と、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒと、を備えている。

（ロボット本体２）
ロボット本体２は、基部２０と、軸部２１と、テーブル２２と、脚部２３と、を備えている。図２に示すように、基部２０は、上向きに開口する有底角筒状を呈している。すなわち、基部２０には、上下方向に長い軸部収容孔２００が開設されている。軸部収容孔２００の底部には、軸部用シリンダ４４０が収容されている。軸部用シリンダ４４０は、後述する軸部２１を上下方向に駆動する、軸部用アクチュエータとしての機能を有している。軸部用シリンダ４４０の上方には、軸部用荷重センサ４３２が配置されている。図１に示すように、脚部２３は、Ｘ字状を呈している。脚部２３は、基部２０の下端に取り付けられている。

図１に示すように、軸部２１は、角柱状を呈している。軸部２１は、上下方向に長い直線状を呈している。図２に示すように、軸部２１の上端は、前方（立ち上がり動作前の補助対象者側）に湾曲している。軸部２１の上端には、揺動軸２１０が配置されている。揺動軸２１０は、本発明の「揺動中心」の概念に含まれる。軸部２１の下端は、基部２０の軸部収容孔２００に収容されている。軸部２１の下端は、軸部用荷重センサ４３２に当接している。軸部２１に加わる荷重は、軸部用荷重センサ４３２により検出される。軸部２１は、軸部用シリンダ４４０により、上下方向に駆動される。このため、軸部２１の上昇軸Ａは、軸部用シリンダ４４０の上下方向駆動軸に一致している。上昇軸Ａに対して、揺動軸２１０は、距離Ｌ３だけ前方にずれている。

図１に示すように、テーブル２２は、テーブル本体２２０と、左右一対の肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒと、左右一対のグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒと、左右一対の軸受部２２３Ｌ、２２３Ｒと、を備えている。テーブル本体２２０は、長方形板状を呈している。テーブル本体２２０の前縁には、受光部４３０と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ４３４と、が配置されている。受光部４３０は、後述するリモコン４３１からの赤外線を受光可能である。ＣＣＤカメラ４３４は、ロボット１の前方を撮像可能である。左右一対の軸受部２２３Ｌ、２２３Ｒは、テーブル本体２２０の下面に配置されている。左右一対の軸受部２２３Ｌ、２２３Ｒは、軸部２１の揺動軸２１０に対して、縦方向（上下方向）に揺動可能に取り付けられている。このため、テーブル２２は、軸部２１に対して、縦方向に揺動可能である。図３に示すように、テーブル本体２２０を介して揺動軸２１０に加わるトルクは、テーブル用トルクセンサ４３３により、検出される。また、テーブル本体２２０は、テーブル用モータ４４１により、駆動される。テーブル用モータ４４１は、テーブル２２を縦方向に揺動させる、テーブル用アクチュエータとしての機能を有している。

図１に示すように、左右一対の肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒは、テーブル本体２２０の上面に配置されている。肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒは、柔軟なパッド状を呈している。図１にハッチングで示すように、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒには、補助対象者の肘が載せられる。図２に示すように、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒは、揺動軸２１０よりも前方に配置されている。

図１に示すように、左右一対のグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒは、テーブル本体２２０の上面に配置されている。グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒは、短軸棒状を呈している。グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒは、補助対象者の手により把持される。図２に示すように、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒは、揺動軸２１０よりも後方に配置されている。

このように、揺動軸２１０を挟んで、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒとグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒとは、前後方向に分かれて配置されている。ここで、図２に示すように、揺動軸２１０から肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒ（具体的には、図１にハッチングで示す補助対象者の肘の位置）までの距離Ｌ１は、揺動軸２１０からグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒまでの距離Ｌ２よりも、短い。このため、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒからテーブル本体２２０に加わる、図２における反時計回り方向の「モーメントの腕」は、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒからテーブル本体２２０に加わる、図２における時計回り方向の「モーメントの腕」よりも、短い。

（駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒ）
図１に示すように、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒは、ロボット本体２の脚部２３のＸ字先端に配置されている。駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒは、ロボット１を移動させる、移動体としての機能を有している。図３に示すように、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒは、走行用モータ４４２Ｌｆ、４４２Ｌｒ、４４２Ｒｆ、４４２Ｒｒにより、各々、独立して転動可能である。走行用モータ４４２Ｌｆ、４４２Ｌｒ、４４２Ｒｆ、４４２Ｒｒは、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒを転動させる、駆動輪用アクチュエータとしての機能を有している。

（荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒ）
荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒは、各々、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒと、ロボット本体２の脚部２３のＸ字先端と、の間に介装されている。荷重センサ３Ｌｆにはロボット本体２の左前部分の荷重が、荷重センサ３Ｌｒにはロボット本体２の左後部分の荷重が、荷重センサ３Ｒｆにはロボット本体２の右前部分の荷重が、荷重センサ３Ｒｒにはロボット本体２の右後部分の荷重が、各々入力される。

（アーム部５）
図１、図２に示すように、アーム部５は、基部２０の前壁に配置されている。アーム部５は、上腕部５０と、前腕部５１と、上フィンガー部５２Ｕと、下フィンガー部５２Ｄと、を備えている。上腕部５０は、基部２０の前壁から前方に突設されている。前腕部５１は、上腕部５０の前端に、縦方向に揺動可能に取り付けられている。図３に示すように、前腕部５１に加わるトルクは、アーム部用トルクセンサ４３６により、検出される。また、前腕部５１は、アーム部用モータ４４３により、駆動される。アーム部用モータ４４３は、前腕部５１を縦方向に揺動させる、アーム部用アクチュエータとしての機能を有している。

図１、図２に示すように、上フィンガー部５２Ｕ、下フィンガー部５２Ｄは、前腕部５１の前端に、縦方向に開閉可能に取り付けられている。上フィンガー部５２Ｕ、下フィンガー部５２Ｄは、後述する構造物に対してロボット本体２を固定、解除する、ロック部としての機能を有している。図３に示すように、上フィンガー部５２Ｕ、下フィンガー部５２Ｄに加わるトルクは、上フィンガー部用トルクセンサ４３７Ｕ、下フィンガー部用トルクセンサ４３７Ｄにより、各々検出される。また、上フィンガー部５２Ｕ、下フィンガー部５２Ｄは、上フィンガー部用モータ４４４Ｕ、下フィンガー部用モータ４４４Ｄにより、各々駆動される。上フィンガー部用モータ４４４Ｕ、下フィンガー部用モータ４４４Ｄは、ロック部を駆動するロック部用アクチュエータとしての機能を有している。

［立ち上がり動作アシストロボットの電気的構成］
次に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの電気的構成について説明する。図３に示すように、制御部４は、記憶部４０と、演算部４１と、入出力部４２と、を備えている。

制御部４には、受光部４３０、軸部用荷重センサ４３２、テーブル用トルクセンサ４３３、ＣＣＤカメラ４３４、近接センサ４３５、アーム部用トルクセンサ４３６、上フィンガー部用トルクセンサ４３７Ｕ、下フィンガー部用トルクセンサ４３７Ｄからの信号が入力される。受光部４３０には、リモコン４３１から赤外線が送信される。また、制御部４は、軸部用シリンダ４４０、テーブル用モータ４４１、走行用モータ４４２Ｌｆ、４４２Ｌｒ、４４２Ｒｆ、４４２Ｒｒ、アーム部用モータ４４３、上フィンガー部用モータ４４４Ｕ、下フィンガー部用モータ４４４Ｄに駆動指示を出す。

［立ち上がり動作アシストロボットの動き］
次に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット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ロボットの動きは、初期設定ステップ、呼出しステップ、固定ステップ、傾動ステップ、上昇ステップを有している。

（初期設定ステップ）
本ステップにおいては、複数の補助対象者が、各々、ロボット１を用いて、複数回立ち上がり動作を試行する。そして、補助対象者ごとに、補助対象者を立ち上がらせる際に重心と軸部との近接程度が最適になる位置、つまり上昇準備位置を、図３に示す記憶部４０に格納する。また、上昇準備位置における荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの検出値を記憶部４０に格納する。このように、本ステップにより、上昇準備位置におけるテーブル本体２２０の揺動角度、上昇準備位置における重心位置が、補助対象者ごとに記憶部４０に格納される。

（呼出しステップ）
図４に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの呼出しステップにおける模式図を示す。図４に示すように、本ステップにおいては、任意の位置からベッド９の横まで、ロボット１を移動させる。すなわち、ベッド９に座っている補助対象者Ｍは、リモコン４３１から発信される赤外線を介して、ロボット１（具体的には図１に示す受光部４３０）の制御部４に、呼出し命令を伝送する。呼出し命令を受けたロボット１は、近接センサ４３５やＣＣＤカメラ４３４を用いて周囲の状況を確認しながら、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒを用いて自走する。そして、ロボット１は、ベッド９の横に到着する。

（固定ステップ）
図５に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの固定ステップにおける模式図を示す。図５に示すように、本ステップにおいては、補助対象者Ｍの周囲の構造物（ベッドフレーム）９０に、アーム部５を固定する。

まず、図３に示す演算部４１は、ＣＣＤカメラ４３４から画像を取得する。記憶部４０には、予め複数の補助対象者Ｍの身体データが格納されている。演算部４１は、当該身体データと画像とを比較し、複数の補助対象者Ｍの中から、今回ロボット１を呼び出した補助対象者Ｍが誰であるかを判別する。

次に、演算部４１は、ＣＣＤカメラ４３４を用いて、ベッド９の周囲の構造物を探す。構造物９０が見つかると、演算部４１は、ＣＣＤカメラ４３４を用いて、構造物９０の情報表示部（バーコード）を撮像する。なお、情報表示部には、構造物９０の耐荷重情報が格納されている。

それから、演算部４１は、当該耐荷重情報と、記憶部４０に格納されている補助対象者Ｍの体重情報と、を比較する。比較の結果、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助する際に、構造物９０が補助対象者Ｍの体重に耐えられると判別した場合、図３に示すように、演算部４１は、アーム部用モータ４４３、上フィンガー部用モータ４４４Ｕ、下フィンガー部用モータ４４４Ｄを適宜駆動する。そして、図５に示すように、上フィンガー部５２Ｕ、下フィンガー部５２Ｄにより、構造物９０を把持する。つまり、アーム部５を介して、ロボット１を構造物９０に係留する。

（傾動ステップ）
図６に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ前段における模式図を示す。図７に、同立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ後段における模式図を示す。図６、図７に示すように、本ステップにおいては、補助対象者Ｍを前傾姿勢にする。

まず、補助対象者Ｍは、図６に示すように、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒに肘を載せる。並びに、補助対象者Ｍは、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒを把持する。このため、テーブル２２、軸部２１に荷重が入力される。図３に示すように、制御部４には、軸部用荷重センサ４３２、テーブル用トルクセンサ４３３、荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒから、荷重の入力に伴う信号が送信される。当該信号から、演算部４１は、補助対象者Ｍが肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒに肘を載せグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒを把持したことを認識する。

次に、演算部４１は、図３に示すように、テーブル用モータ４４１を駆動し、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒが上昇し、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒが下降する方向に、テーブル本体２２０を揺動させる。この際、演算部４１は、四つの荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの検出値のバランスをチェックしている。すなわち、補助対象者Ｍの重心Ｇの移動をチェックしている。前述したように、記憶部４０には、予め、補助対象者Ｍごとに、上昇準備位置が格納されている。また、上昇準備位置における重心Ｇの位置が格納されている。図７に示すように、演算部４１は、揺動角度が上昇準備位置に到達するまで、テーブル本体２２０を揺動させる。また、演算部４１は、記憶部４０に格納された上昇準備位置における重心Ｇの水平方向位置と、四つの荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒから検出された実際の重心Ｇの水平方向位置と、が許容範囲内にあることを確認する。つまり、テーブル本体２２０の揺動に追随して補助対象者Ｍが前傾姿勢になっていることを確認する。なお、上昇準備位置においては、補助対象者Ｍの重心Ｇの水平方向位置と、上昇軸Ａの水平方向位置と、は略一致している。

（上昇ステップ）
図８に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの上昇ステップにおける模式図を示す。本ステップにおいては、図３に示すように、演算部４１が、軸部用シリンダ４４０を駆動する。そして、図８に示すように、基部２０から軸部２１を上方に伸張させる。補助対象者Ｍは、軸部２１の伸張に従って、膝を伸ばす。すなわち、補助対象者Ｍは立ち上がる。

このようにして、ロボット１は、テーブル２２を揺動させ、軸部２１を伸張させることにより、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助している。また、四つの荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの検出値から、補助対象者Ｍの重心Ｇの変化をチェックしている。

［作用効果］
本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１によると、図４〜図８に示すように、揺動機構（テーブル２２）と上昇機構（軸部２１）とを組み合わせて、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助している。すなわち、テーブル２２により補助対象者Ｍを前傾姿勢にし、軸部２１により補助対象者Ｍを持ち上げている。このため、テーブル２２の揺動半径を大径化する必要がない。したがって、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１は、小型化が可能である。

また、図２に示すように、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助する際、補助対象者Ｍの体重は、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒとグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒとを介して、テーブル２２に加わる。ここで、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒとグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒとは、揺動軸２１０を挟んで、前後両側に分かれて配置されている。肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒから加わるモーメントの方向と、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒから加わるモーメントの方向と、は互いに逆方向である。このため、双方のモーメントの少なくとも一部同士が相殺され、揺動軸２１０の周りに大きなモーメントが発生しにくい。したがって、テーブル２２の揺動機構に不具合が発生しにくい。また、テーブル２２の揺動力が小さくて済むため、図３に示すテーブル用モータ４４１の出力が小さくて済む。

また、図２に示すように、揺動軸２１０から肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒまでの距離Ｌ１は、揺動軸２１０からグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒまでの距離Ｌ２よりも、短い。このため、肘載部２２１Ｌ、２２１Ｒからテーブル本体２２０に加わる、図２における反時計回り方向の「モーメントの腕」は、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒからテーブル本体２２０に加わる、図２における時計回り方向の「モーメントの腕」よりも、短い。したがって、テーブル本体２２０が、時計回り方向（補助対象者Ｍが前傾する方向）に揺動しやすい。この点においてもテーブル２２の揺動力が小さくて済むため、図３に示すテーブル用モータ４４１の出力が小さくて済む。

また、図７に示すように、軸部２１が補助対象者Ｍを持ち上げる際、テーブル本体２２０の揺動角度は、上昇準備位置に到達している。すなわち、軸部２１（つまり上昇軸Ａ）の真上に補助対象者Ｍの重心Ｇが載っている。このため、小さな力で補助対象者Ｍを立ち上がらせることができる。したがって、図３に示す軸部用シリンダ４４０の出力が小さくて済む。

また、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１によると、図３に示すように、制御部４が、補助対象者Ｍの重心Ｇの移動を、複数の荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの検出値から把握することができる。このため、テーブル本体２２０の揺動に補助対象者Ｍの傾動が追随していることを確認することができる。

また、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１によると、図３に示す記憶部４０に、補助対象者Ｍ別に上昇準備位置が用意されている。このため、複数の補助対象者Ｍ間において、立ち上がり動作アシストロボット１を共用化することができる。

また、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１は、図１に示すように、アーム部５を備えている。このため、図４〜図８に示すように、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助する際、アーム部５を介して、ロボット本体２を構造物９０に固定することができる。すなわち、ロボット１は、補助対象者Ｍの周りの構造物９０を、一時的にアンカー（係留物）として利用することができる。このため、補助対象者Ｍの立ち上がり動作を補助する際、ロボット１の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。

また、ロボット１の重量を重くすることにより、立ち上がり動作補助の際にロボット１の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット１を軽量化することができる。また、ロボット１を大型化することにより、立ち上がり動作補助の際にロボット１の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット１を小型化することができる。

また、例えばロボット１の駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒを制御することにより（ロボット１の姿勢バランスをとることにより）、立ち上がり動作補助の際にロボット１の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット１の制御機構を簡素化することができる。

また、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１によると、図６、図７に示すように、テーブル本体２２０が揺動する。このため、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒを把持しているだけで、補助対象者Ｍが前傾姿勢をとることができる。したがって、テーブル本体２２０が揺動しない場合と比較して、小さな筋力で補助対象者Ｍが前傾姿勢をとることができる。

また、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１によると、図２に示すように、揺動軸２１０が上昇軸Ａよりも前方に配置されている。このため、補助対象者Ｍがグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒを把持しやすい。

＜第二実施形態＞
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、誘導用シートを備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図９に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ前段における模式図を示す。図１０に、同立ち上がり動作アシストロボットの傾動ステップ後段における模式図を示す。なお、図６、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。

図９に示すように、誘導用シート６は、左右一対の紐部６０Ｕと、左右一対の紐部６０Ｄと、シート本体６１と、を備えている。シート本体６１は、長方形布状を呈している。シート本体６１は、補助対象者Ｍの臀部から腰部までを覆っている。

左右一対の紐部６０Ｕの後端は、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒ（図１参照）の上端に取り付けられている。左右一対の紐部６０Ｕの前端は、シート本体６１の上縁左右両端に取り付けられている。

左右一対の紐部６０Ｄの後端は、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒ（図１参照）の下端に取り付けられている。左右一対の紐部６０Ｄの前端は、シート本体６１の下縁左右両端に取り付けられている。

図１０に示すように、テーブル用モータ４４１（図３参照）によりテーブル２２が揺動すると、四本の紐部６０Ｕ、６０Ｄに引っ張られて、揺動軸２１０を中心に揺動するように、シート本体６１が持ち上がる。このため、補助対象者Ｍの臀部および腰部が、シート本体６１により、下方から持ち上げられる。

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は、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、補助対象者Ｍが前傾姿勢をとるためには、テーブル２２の揺動に追随できる程度の筋力（例えば、テーブル２２を相対的に自分の胸元側に引きつける腕力など）が必要になる。この点、本実施形態のロボット１によると、誘導用シート６が補助対象者Ｍの傾動を、下方から補助することができる。したがって、筋力の弱い補助対象者Ｍであっても、前傾姿勢をとりやすい。

＜その他＞
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。

例えば、上記実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１においては、図３に示すように、テーブル本体２２０をテーブル用モータ４４１により駆動した。しかしながら、補助対象者Ｍが人力でテーブル本体２２０を揺動させてもよい。この場合、テーブル本体２２０の急な揺動を抑制するために、ブレーキ機構やダンパー機構を揺動軸２１０に配置してもよい。また、補助対象者Ｍが傾動する際にテーブル本体２２０の揺動方向が逆転するのを抑制するため、揺動方向を一方向に規制するクラッチ機構を揺動軸２１０に配置してもよい。

また、上記実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１においては、図３に示すように、合計四つの荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒを配置した。荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの配置数は、二つ以上であれば特に限定しない。また、荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの配置場所は、図２に示すように、上昇軸Ａを挟んで前後二箇所に配置されていれば、特に限定しない。また、図７に示すように、上昇準備位置における四つの荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒの検出値は、全て一致していなくてもよい。補助対象者Ｍが立ち上がるのに最適な前傾姿勢が達成できていればよい。

同様に、図７に示すように、上昇準備位置における補助対象者Ｍの重心Ｇは、上昇軸Ａに一致していなくてもよい。補助対象者Ｍが立ち上がるのに最適な前傾姿勢が達成できていればよい。

また、図６、図７に示すように、補助対象者Ｍが傾動する際、テーブル本体２２０を揺動させると共に、軸部２１を下方に収縮させてもよい。こうすると、補助対象者Ｍの体格によっては、さらに前傾姿勢がとりやすくなる。

また、上記実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１においては、図４〜図８に示すように、アーム部５で構造物９０を把持することにより、立ち上がり動作を補助する際のロボット１のがたつきを抑制した。しかしながら、図３に示す駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒをロックさせることにより、立ち上がり動作を補助する際のロボット１のがたつきを抑制してもよい。

また、図４〜図８に示す構造物９０の種類は特に限定しない。パイプ、床面、壁面、棚、柱などであってもよい。また、構造物９０の耐荷重情報が格納された情報表示部の種類は特に限定しない。バーコードの他、文字、図形、記号、ＱＲコード（登録商標）などの二次元コードを用いてもよい。

また、図３に示すＣＣＤカメラ４３４の代わりに、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ、赤外カメラなどを用いてもよい。

また、図３に示す軸部用荷重センサ４３２、荷重センサ３Ｌｆ、３Ｌｒ、３Ｒｆ、３Ｒｒとして、例えば、歪みゲージ式、静電容量式、電気抵抗変化式の荷重センサを用いてもよい。また、図３に示す近接センサ４３５として、例えば、超音波式、レーザ式の近接センサを用いてもよい。また、図３に示す各種モータの代わりに、油圧シリンダ、エアシリンダ、人工筋肉など他のアクチュエータを用いてもよい。同様に、図３に示す軸部用シリンダ４４０の代わりに、モータ、人工筋肉など他のアクチュエータを用いてもよい。また、図１に示すグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒは、単一でもよい。また、グリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒの代わりに、テーブル本体２２０の後縁部自体をグリップ部として用いてもよい。

また、上記実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１においては、図３に示す制御部４が補助対象者Ｍが誰であるかを判別したが、補助対象者Ｍがリモコン４３１などを用いて、自分が誰であるかを制御部４に送信してもよい。

また、上記実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１においては、図２に示すように、軸部２１の上端を前方に湾曲させたが、軸部２１は直線状であってもよい。すなわち、上昇軸Ａと揺動軸２１０とが重なっていてもよい。

また、上記実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１においては、図２に示すように、距離Ｌ１＜距離Ｌ２としたが、距離Ｌ１＞距離Ｌ２、距離Ｌ１＝距離Ｌ２としてもよい。

また、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒの配置数は特に限定しない。三つ、五つなどであってもよい。また、車輪の全てが駆動輪でなくてもよい。また、駆動輪７Ｌｆ、７Ｌｒ、７Ｒｆ、７Ｒｒは、車輪でなくてもよい。例えば脚、無限軌道などであってもよい。

また、図９、図１０に示す第二実施形態の立ち上がり動作アシストロボット１の紐部６０Ｕ、６０Ｄは、大荷重が加わった際に、切れる、あるいはグリップ部２２２Ｌ、２２２Ｒから外れるように配置してもよい。こうすると、シート本体６１が隣接物に引っ掛かった場合などに、過大な負荷がテーブル本体２２０つまりテーブル用モータ４４１に加わるのを抑制することができる。

１：立ち上がり動作アシストロボット、２：ロボット本体、３Ｌｆ：荷重センサ、３Ｌｒ：荷重センサ、３Ｒｆ：荷重センサ、３Ｒｒ：荷重センサ、４：制御部、５：アーム部、６：誘導用シート、７Ｌｆ：駆動輪、７Ｌｒ：駆動輪、７Ｒｆ：駆動輪、７Ｒｒ：駆動輪、９：ベッド。
２０：基部、２１：軸部、２２：テーブル、２３：脚部、４０：記憶部、４１：演算部、４２：入出力部、５０：上腕部、５１：前腕部、５２Ｄ：下フィンガー部、５２Ｕ：上フィンガー部、６０Ｄ：紐部、６０Ｕ：紐部、６１：シート本体、９０：構造物。
２００：軸部収容孔、２１０：揺動軸（揺動中心）、２２０：テーブル本体、２２１Ｌ：肘載部、２２１Ｒ：肘載部、２２２Ｌ：グリップ部、２２２Ｒ：グリップ部、２２３Ｌ：軸受部、２２３Ｒ：軸受部、４３０：受光部、４３１：リモコン、４３２：軸部用荷重センサ、４３３：テーブル用トルクセンサ、４３４：ＣＣＤカメラ、４３５：近接センサ、４３６：アーム部用トルクセンサ、４３７Ｄ：下フィンガー部用トルクセンサ、４３７Ｕ：上フィンガー部用トルクセンサ、４４０：軸部用シリンダ、４４１：テーブル用モータ、４４２Ｌｆ：走行用モータ、４４２Ｌｒ：走行用モータ、４４２Ｒｆ：走行用モータ、４４２Ｒｒ：走行用モータ、４４３：アーム部用モータ、４４４Ｄ：下フィンガー部用モータ、４４４Ｕ：上フィンガー部用モータ、９００：構造物。
Ａ：上昇軸、Ｇ：重心、Ｍ：補助対象者。

Claims (5)

1. 基部と、
   該基部に対して上下方向に伸縮可能な軸部と、
   該軸部に対して縦方向に揺動可能なテーブル本体と、該テーブル本体において該テーブル本体の揺動中心よりも補助対象者に近接して配置される肘載部と、該テーブル本体において該テーブル本体の揺動中心よりも該補助対象者から離間して配置されるグリップ部と、を有するテーブルと、
   を有するロボット本体を備え、
   該肘載部に該補助対象者の肘が載せられ、該グリップ部が該補助対象者に把持された状態で、該軸部に該補助対象者の重心が近接した上昇準備位置に到達するまで該テーブル本体を揺動させ、該上昇準備位置において該軸部を伸張させることにより、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。
2. さらに、前記ロボット本体に加わる荷重を分担して検出する複数の荷重センサと、複数の該荷重センサの検出値が入力される制御部と、を備え、
   該制御部は、複数の該荷重センサの該検出値のバランスを基に、前記補助対象者の重心の位置を判別する請求項１に記載の立ち上がり動作アシストロボット。
3. 前記制御部は、複数の前記補助対象者の各々に応じた前記上昇準備位置が格納される記憶部を有する請求項２に記載の立ち上がり動作アシストロボット。
4. さらに、前記ロボット本体に接続され、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、隣接する構造物に固定されるアーム部を備える請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の立ち上がり動作アシストロボット。
5. さらに、前記テーブル本体に接続される紐部と、該紐部に接続され前記補助対象者の臀部に敷かれるシート本体と、を有する誘導用シートを備え、
   該補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、該テーブル本体の揺動に連動して、該誘導用シートが該補助対象者の該臀部を持ち上げる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の立ち上がり動作アシストロボット。

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