JP2015120238A - 運搬支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化かつ利用者の負担を軽減することができる。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る運搬支援装置は、バックパックと、直動支持部と、駆動部とを含む。バックパックは、利用者が背負うことにより支持される。直動支持部は、前記バックパックに接続され、一端が床面に接地するように駆動可能な支持部材を含む。駆動部は、前記バックパックおよび前記直動支持部に接続され、前記利用者による対象者または対象物の上げ下ろしに応じて、前記一端が前記床面に近づく方向または前記床面から離れる方向に前記支持部材を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、運搬支援装置に関する。

介護や物流現場では、重量物の運搬を支援するというニーズがある。しかし、従来のリフター等は、単体で自立するように全荷重を支える構造であるため、大がかりで、使う場所を選ぶ、使うまでの段取り作業が要るという課題がある。そのため、狭い病室やリフト作業以外の様々な作業が混在する現場では、リフターを利用しにくい現状がある。
一方、省スペースなアシスト装置として、利用者の各関節に装着するウェアラブル型のパワーアシスト装置や、一組の水平方向部材および垂直方向部材と左右をつなぐメインフレームから出るアームを利用者が操作するアシスト機構がある。

特開平１０−２９５７４４号公報 特許第４１０７５９５号公報 特開２０１３−２３３１８４号公報

しかし、上述したウェアラブル型パワーアシスト装置は、簡単に装着できずに手間がかかり、さらに、人の関節をある程度拘束することになるため、動きにくい、休息をとりにくいという問題がある。また、メインフレームから出るアームを利用者が操作するアシスト機構では、使用する際に利用者の姿勢が不自然となることが多く、利用者の疲労が大きくなったり、または不自然な姿勢のため力を出しにくいという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、小型化かつ利用者の負担を軽減することができる運搬支援装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る運搬支援装置は、バックパックと、直動支持部と、駆動部とを含む。バックパックは、利用者が背負うことにより支持される。直動支持部は、前記バックパックに接続され、一端が床面に接地するように駆動可能な支持部材を含む。駆動部は、前記バックパックおよび前記直動支持部に接続され、前記利用者による対象者または対象物の上げ下ろしに応じて、前記一端が前記床面に近づく方向または前記床面から離れる方向に前記支持部材を駆動する。

第１の実施形態に係る運搬支援装置を示す図。 第１の実施形態に係る運搬支援装置の利用状態の一例を示す図。 第１の実施形態に係る駆動部の詳細を示すブロック図。 第１の実施形態に係る運搬支援装置の具体的な動作例を示す図。 第１の実施形態に係る運搬支援装置の収納動作の一例を示す図。 第１の実施形態に係る運搬支援装置の収納状態からの展開動作および持ち上げ動作までの一連の流れを示す図。 第１の実施形態に係る運搬支援装置の移乗動作の一例を示す図。 第２の実施形態に係る運搬支援装置の第１状態を示す図。 第２の実施形態に係る運搬支援装置の第２状態を示す図。 第２の実施形態に係る運搬支援装置の第３状態を示す図。 第２の実施形態に係る運搬支援装置の持ち上げ動作の具体例の初期状態を示す図。 第２の実施形態に係る運搬支援装置の持ち上げ動作の具体例のしゃがみ込み状態を示す図。 第２の実施形態に係る運搬支援装置の持ち上げ動作の具体例の、持ち上げ状態を示す図。 第２の実施形態の変形例に係る運搬支援装置の第１状態を示す図。 第２の実施形態の変形例に係る運搬支援装置の第２状態を示す図。

以下、図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る運搬支援装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行なうものとして、重ねての説明を省略する。

本実施形態では、ベッドなどに寝ている状態の対象者を持ち上げたり、持ち上げた対象者を下ろしたりする対象者の上げ下ろしに利用する場合を例に説明するが、これに限らず、荷物などの対象物の上げ下ろしといった場合でも同様に適用できる。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る運搬支援装置について図１を参照して説明する。
第１の実施形態に係る運搬支援装置１００は、バックパック１０１、直動支持部１０２、回動支持部１０３、腕支持部１０４、駆動部１０５および座面１０６を含む。また、駆動部１０５は、回動軸１０８を含む。

バックパック１０１は、利用者１５０が背負えるように肩ひも１０７を両側に有し、バックパック１０１の一部、例えば利用者１５０の腰部に接する底面部分が駆動部１０５に接続される。また、バックパック１０１は、直動支持部１０２に対して相対的に回動可能とする。なお、バックパック１０１には、利用者１５０にさらに固定されるように、利用者１５０の腰部付近で固定するベルト（図示せず）を有してもよい。
また、バックパック１０１は、駆動部１０５を電気的に駆動させる電源（二次電池など）を収納可能としてもよい。また、バックパック１０１は、直動支持部１０２、回動支持部１０３および腕支持部１０４を収納可能なスペースを有する。直動支持部１０２、回動支持部１０３および腕支持部１０４の収納方法については、図５を参照して後述する。

直動支持部１０２は、使用状態において、一端が床面に接地し、駆動部１０５によって他端から一端に沿って鉛直方向に駆動可能に駆動部１０５およびバックパック１０１に接続される。なお、直動支持部１０２は、２本の鉛直方向部材（支持部材ともいう）を平行に配設し、鉛直方向部材の両端に、それぞれ水平方向部材を接続して形成されてもよいし、１つの鉛直方向部材で形成されてもよい。さらに、直動支持部１０２の床面と接する部分にｚ軸を中心に自由に回動可能なピボットを設けてもよい。

回動支持部１０３は、棒状の部材で形成され、一端は、ｙ軸を中心に回動可能となるように駆動部１０５に接続される。他端は、寝ている状態の対象者や比較的重量が重い対象物を一度しゃがみ込んでから持ち上げるといった使用状態において、利用者１５０がしゃがみ込んだ場合は、床面に接地しながら利用者１５０の股下より利用者１５０の前方（展開方向ともいう）に向かうように駆動部１０５の回動軸１０８を中心として回動する。また、利用者１５０がしゃがみ込んだ状態から立ち上がる場合は、回動支持部１０３は、利用者１５０の後方（収納方向ともいう）に向かうように駆動部１０５の回動軸１０８を中心として回動する。
回動支持部１０３の床面と接地する他端には、自由に回動可能な機構を有する車輪を設けてもよいし、展開方向にはストッパーの役割を果たし、かつ収納方向には自由に回動可能な機構を有するワンウェイ車輪を設けてもよい。また、車輪に限らず、前後方向だけではなく左右方向にも移動可能なボールキャスター、偏心キャスターなどを設けてもよいし、単に半球形状としてもよい。また、回動支持部１０３は、伸縮可能な構造としてもよい。伸縮構造は、一般的な構造を用いればよいのでここでの説明を省略する。

腕支持部１０４は、一端が前記駆動部１０５に接続され、他端が利用者１５０の前方に延在し、利用者１５０の前腕部を支持するように形成される。図１の例では、腕支持部１０４の形状は棒状であるが、コの字状、円筒状など、前腕部を支持できる形状であれば何でもよい。また、本実施形態では、両腕の前腕部を支持するように、２つの腕支持部１０４が駆動部１０５にそれぞれ接続される。なお、腕支持部１０４は、直動支持部１０２に対して一定の角度（例えば、略９０度）以上は回動できないように制限機構（ハードウェアリミット）を設けてもよい。また、腕支持部１０４は、伸縮して長さが変わる形状であってもよいし、長さが一定であってもよい。また、長さは一定のまま、利用者１５０の前方または後方に動くようにしてもよい。腕支持部１０４の伸縮構造および可動構造は、一般的な伸縮構造および可動構造を用いればよいため、ここでの説明を省略する。

駆動部１０５は、バックパック１０１、直動支持部１０２、回動支持部１０３および腕支持部１０４のそれぞれが接続され、バックパック１０１の一部、ここではバックパック１０１の底面部分に水平方向に設けられる。また、駆動部１０５は、駆動モータ、ピニオンギア、ラックギアを含み、駆動モータ、ピニオンギアおよびラックギアを用いて直動支持部１０２を伸縮駆動させ、駆動モータおよびピニオンギアを用いて回動支持部１０３を回動軸１０８を中心に回動駆動させる。
具体的には、利用者１５０が対象者または対象物を上げ下ろす際に、利用者１５０にかかる重量を支持するように、駆動モータおよびピニオンギアを介して、ラックギアで直動支持部１０２を鉛直方向に伸縮駆動する。また、駆動部１０５は、利用者の１５０の対象者または対象物の上げ下ろしに応じて、駆動モータおよびピニオンギアを介して、回動支持部１０３を展開方向または収納方向に回動軸１０８を中心に回動させる。ここで、「重量を支持する」とは、利用者１５０自身の自重を含んでもよく、利用者１５０の対象者または対象物を持ち上げる力を補助するように動作してもよいし、対象者または対象物の荷重すべてを支持できるように動作してもよい。
利用者１５０が対象者または対象物を上げ下ろす際に駆動部１０５が動作するタイミングとしては、利用者１５０の指示によるタイミングでもよいし、別途センサを配置し、センサの値が閾値以上である場合を、駆動部１０５が動作するタイミングとすればよい。なお、本実施形態では、駆動部１０５の形状として円筒形状を想定しているが、これに限らず、球状、角柱状でもよいし、その他の形状であってもよい。

座面１０６は、回動支持部１０３の一部に配置される。具体的には、使用状態において、利用者１５０がしゃがみ込んで中腰の状態であるときに着座できるような位置で回動支持部１０３に配置される。座面１０６は、棒状の凸部を設けて少し腰かけられる程度でもよいし、自転車のサドルのように利用者１５０の自重の大半を支持できるものでもよい。なお、座面１０６は回動支持部１０３に配置されず、駆動部１０５に展開方向に回動可能に懸架し、回動支持部１０３が展開方向に回動した際に押し出されることにより利用者１５０が着座できるような構造としてもよい。

次に、運搬支援装置１００の利用状態の一例について図２を参照して説明する。
図２（ａ）は利用者１５０が起立している場合の運搬支援装置１００の状態であり、図２（ｂ）は利用者１５０がしゃがみ込んだ場合の運搬支援装置１００の状態である。

図２（ａ）に示すように利用者１５０が起立している場合は、利用者１５０がバックパック１０１を背負い、腕支持部１０４が利用者１５０の前方に水平方向に延在し、直動支持部１０２および回動支持部１０３は鉛直方向に延在する。

次に、図２（ｂ）に示すように利用者１５０がしゃがみ込んだ状態では、直動支持部１０２が利用者１５０および運搬支援装置１００の鉛直方向の動作を支持し、回動支持部１０３は利用者１５０のしゃがみ込みが深くなるにつれて床面に接地しながら利用者１５０の股下から駆動部１０５の回動軸１０８を中心に前方に向かうように回動する。このように回動支持部１０３が動作することで、直動支持部１０２により利用者１５０の動作を支えるよりも、さらに安定度を増加させることができる。また、利用者１５０がしゃがみ込んだ状態において、バックパック１０１は直動支持部１０２と固定されずに、駆動部１０５を回動軸１０８として自由に回動可能とすることで、直動支持部１０２が床面に対して鉛直である場合に、利用者１５０が屈んだ姿勢をとることができ、利用者１５０の姿勢の自由度を保つことができ、持ち上げ動作の際に不自然な姿勢により力が入らないといったことを防ぐことができる。

次に、駆動部１０５を制御する制御装置について図３のブロック図を参照して説明する。なお、制御装置３００は、運搬支援装置１００と一体となっていてもよいし、運搬支援装置１００とは離れた場所で遠隔に操作できるように設置されてもよい。
制御装置３００は、センサ３０１、判定部３０２および制御部３０３を含む。

センサ３０１は、例えば、駆動部１０５の鉛直方向の加速度を計測する加速度センサ、駆動モータにかかる負荷を計測する力覚センサ、利用者１５０の筋電位を計測する筋電位センサの少なくとも１つであり、これらのセンサからセンサ値を取得する。
判定部３０２は、センサ３０１からセンサ値を受け取り、センサ値が閾値以上であるかどうかを判定し、センサ値が閾値以上であれば駆動信号を生成する。なお、センサを複数用いる場合は、複数のセンサ値のうちのいずれか１つのセンサ値が閾値以上であれば駆動信号を生成するようにする。

制御部３０３は、判定部３０２から駆動信号を受け取り、駆動信号に応じて駆動部１０５に含まれる駆動モータのトルクの大きさおよび動作速度を制御する。具体的には例えば、駆動信号に応じて、しゃがみ込み動作のタイミングを検出し、予め設定された高さまで駆動部１０５の駆動モータを制御することにより直動支持部１０２の高さを低くするといった制御がある。また、利用者１５０が対象者または対象物を持ち上げる際に対象者の荷重と対象物の荷重との少なくともどちらか１つまたは利用者の指示に応じて、持ち上げ動作を補助する出力となるように駆動モータのトルクの大きさおよび動作速度を制御するといったことが考えられる。

なお、センサ３０１を用いずに、利用者１５０からの指示により予め定められたトルクの大きさ、動作速度および位置となるように駆動部１０５を駆動させる（ユーザによるスイッチ制御など）場合は、制御装置３００を用いずに制御してもよい。

次に、運搬支援装置１００の具体的な動作例について図４を参照して説明する。
図４の例では、対象者４１０がベッド４１１に寝ており、利用者１５０が運搬支援装置１００を用いてベッド４１１に寝ている対象者４１０を持ち上げるまでの一連の動作を示す。

初期状態として、利用者１５０がバックパック１０１を背負った状態でベッド４１１脇に起立し、直動支持部１０２および回動支持部１０３を鉛直下方向に伸びるように展開し、直動支持部１０２の一端を床面に接地させる。また、腕支持部１０４を利用者１５０の前方に伸ばした状態とする。

ステップＳ４０１では、回動支持部１０３が、展開方向に回動し、直動支持部１０２よりも回動支持部１０３が前方に位置するように展開する。この際、回動支持部１０３の他端（接地部）は、床面と接地していてもよいし、床面と接地せず宙に浮いている状態でもよい。

ステップＳ４０２では、利用者１５０がしゃがみ込み動作を行う。しゃがみ込み動作に応じて、直動支持部１０２を支柱として駆動部１０５が鉛直下方向に下がる、言い換えると駆動部１０５が直動支持部１０２の接地を維持しつつ、直動支持部１０２を鉛直上方向に駆動させる。しゃがみ込み動作は、運搬支援装置１００に取り付けたスイッチ、運搬支援装置１００から延長したスイッチ、または無線を介して運搬支援装置１００と接続されたスイッチにより利用者１５０が手動で操作してもよい。また、利用者１５０が音声をマイクロフォンに入力し、マイクロフォンを介して取得された音声信号を音声認識処理することで、所定の単語により動作させてもよい。
さらに、運搬支援装置１００に取り付けた加速度センサの変化量をトリガとしてもよい。例えば、鉛直下方向に運搬支援装置１００が動いていることを検出し、加速度センサのセンサ値が閾値以上である場合、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直上方向に駆動させればよい。また、利用者１５０に筋電位センサを取り付け、筋電位センサの変化量をトリガとしてもよい。例えば、筋電位センサの変化量から利用者１５０の膝が屈む動きを検出し、筋電位センサのセンサ値が閾値以上である場合、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直上方向に駆動させればよい。さらに、駆動モータの負荷量の変化量をトリガとしてもよい。例えば、利用者１５０が駆動部１０５を鉛直下方向に動かすように外力を加えた場合、力覚センサにより検出される駆動モータの負荷量が閾値以上であれば、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直上方向に駆動させればよい。

駆動部１０５が鉛直下方向に下がる動作に応じて、回動支持部１０３は、展開方向に回動する。この回動量は、直動支持部１０２が鉛直を保つように幾何的に基づき回動量を設定してもよいし、下向きにある一定のトルクとなるように制御をして回動してもよい。または、自由に回動させてもよい。このとき、座面１０６は、回動支持部１０３の動作に応じて利用者１５０が着座可能な位置に移動するので、利用者１５０はその上に腰掛けることができる。

ステップＳ４０３では、利用者１５０が対象者４１０を積載するのに適切な高さになった場合に、駆動部１０５が鉛直下方向の移動を停止する。停止するトリガとしては、上述したような力覚センサの値の変化量、加速度センサの値の変化量、筋電位センサの値の変化量などを検出して停止してもよい。または、予め定められた高さで停止するように設定してもよいし、利用者１５０からの指示により停止してもよい。
また、対象者４１０を積載する場合は、腕支持部１０４を前方に伸ばして対象者４１０を積載する。図４の例では、利用者１５０の腕の上に対象者４１０を積載するが、腕支持部１０４上に対象者４１０を積載し、利用者１５０が上から抱え込むように対象者４１０を支える方法でもよい。

ステップＳ４０４では、利用者１５０の持ち上げ動作に応じて、直動支持部１０２を支柱として、駆動部１０５が鉛直上方向に上がるような動作、すなわち、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直下方向に駆動する。立ち上がり動作のトリガは、検出方向および動作方向が逆である以外は、しゃがみ込み動作と同様のトリガを用いればよい。また、駆動部１０５が鉛直上方向に駆動するに従い、回動支持部１０３は収納方向に回動する。この回動量は、直動支持部１０２が鉛直を保つように幾何的に基づき回動してもよいし、自由に回動してもよい。
持ち上げ動作における直動支持部１０２および回動支持部１０３にかかる駆動モータのトルクおよび動作速度は、予め決められたトルクを発生させてもよいし、持ち上げる重量に応じたトルクを発生させてもよい。また、筋電位センサや力覚センサにより利用者１５０がかけた力を推定して、それに応じて補助するようにトルクを発生させてもよいし、予め決められた速度で動作するようにトルクを発生させてもよい。さらには、加速度センサにより人が持ち上げようとする速度を推定し、その速度で動作するようにトルクを発生させてもよい。なお、駆動モータの加速および減速についても同様の方法で制御すればよい。

持ち上げ動作の停止は、利用者１５０が起立した状態における初期位置になったら停止すればよい。なお、初期位置ではなく、利用者１５０の指示またはセンサの変化量を検出して停止してもよい。以上で、運搬支援装置１００の動作を終了する。
なお、ステップＳ４０１およびステップＳ４０２における利用者１５０のしゃがみ込み動作において、駆動モータを駆動させてしゃがみ込みを行なっているが、対象者４１０を積載する前は、駆動モータを駆動させずに利用者１５０自身のしゃがみ込みに沿って駆動部を鉛直下方向に下げ、回動支持部１０３を展開方向に回動させるようにしてもよい。このようにすることで素早くしゃがみ込み、対象者４１０を持ち上げる姿勢に移行することができる。

また、利用者１５０の体勢によっては、鉛直方向に立ち上がるよりも前傾または後傾している方が楽な姿勢であり、力が入りやすいといった場合も想定される。よって、直動支持部１０２の駆動方向は必ずしも鉛直方向に限らず、直動支持部１０２の一端が床面に近づく方向または一端が床面から離れる方向に駆動可能であればよい。

次に、運搬支援装置１００の収納動作について図５を参照して説明する。
ステップＳ５０１では、腕支持部１０４を手動または自動で縮め、腕支持部１０４の先端が鉛直上方向を向くように回動させ、バックパック１０１と略平行となる状態でバックパック１０１に収納する。本実施形態では、腕支持部１０４をバックパック１０１の側方に収納する場合を想定するが、バックパック１０１の中心側にさらに折り曲げて収納できる構造としてもよい。腕支持部１０４を縮めた状態または上に上げた状態に保持するために、ラッチ機構を用いてもよいし、摺動面の摩擦により保持してもよいし、ねじなどで固定してもよい。

ステップＳ５０２では、回動支持部１０３を収納方向に回動し、バックパック１０１に収納するようにする。例えば図２に示すように、直動支持部１０２が２本の鉛直方向部材の端部に水平方向部材が接続されるような構造の場合は、回動支持部１０３がぶつかって干渉する場合も想定されるので、回動支持部１０３を伸縮可能な部材で構成し、収納時は直動支持部１０２と干渉しないように回動支持部１０３を縮めればよい。また、座面１０６が駆動部１０５から懸架される場合は、バックパック１０１に収納してもよいし、バックパック１０１または駆動部１０５の底面に固定してもよい。

ステップＳ５０３では、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直上方向に駆動し、バックパック１０１内に収納する。なお、直動支持部１０２が回動支持部１０３と同様に回動することにより収納される構造でもよい。

このように、腕支持部１０４、回動支持部１０３および直動支持部１０２をバックパック１０１に収納することで、省スペース化を図ることができ、持ち運びが容易となる。なお、収納方法はこれに限らずどのような順序で行なってもよい。

次に、運搬支援装置１００の収納状態から展開動作および持ち上げ動作までの一連の流れについて図６を参照して説明する。
開始状態は、図５のステップＳ５０３に示したような収納状態とする。

ステップＳ６０１では、運搬支援装置１００の収納状態から直動支持部１０２を展開する。直動支持部１０２の展開動作のトリガとしては、上述のように運搬支援装置１００に取り付けたスイッチ、運搬支援装置１００から延長したスイッチ、または無線を介して運搬支援装置１００と接続されたスイッチにより利用者１５０が手動で操作してもよいし、音声認識処理により、直動支持部１０２を展開するように指示すればよい。
また、運搬支援装置１００に取り付けた加速度センサの変化量をトリガとしてもよい。例えば、鉛直下方向に運搬支援装置１００が動いていることを検出した場合、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直下方向に駆動させればよい。さらに、利用者１５０に筋電位センサを取り付け、筋電位センサの変化量をトリガとしてもよい。例えば、筋電位センサの変化量から利用者１５０の膝が屈む動きを検出した場合、駆動部１０５が直動支持部１０２を鉛直下方向に駆動させればよい。さらに、モータの負荷量の変化量をトリガとしてもよい。例えば、利用者１５０が直動支持部１０２を鉛直下方向に動かすように外力を加えた場合、直動支持部１０２を鉛直下方向に駆動させればよい。

さらに、直動支持部１０２は、床面に接した場合に停止する。床面への接地の検出は、直動支持部１０２の接地面にスイッチを配置し、利用者１５０がスイッチを押下することにより動作を停止してもよい。また、直動支持部１０２から下方に距離センサを向けて床面との距離を測定し、距離がゼロと測定された場合に接地と判定してもよい。また、力覚センサを設置し負荷を検出してもよいし、モータの負荷により接地を検出してもよい。また、予め入力された距離の分だけ動作して停止してもよい。また明確な人の操作（装置に取り付けられたスイッチや音声指示および音声認識など）により直動支持部１０２の動作を停止してもよい。

ステップＳ６０２では、ステップＳ５０２と逆の制御を行ない、回動支持部１０３が鉛直下方向に向くように展開方向に回動支持部１０３を回動させる。
ステップＳ６０３では、ステップＳ５０１と逆の制御を行ない、腕支持部１０４が水平方向を向くように展開方向に腕支持部１０４を回動させる。
ステップＳ６０４では、座位姿勢として、座面１０６に利用者１５０が着座した状態を示す。このように、利用者１５０が休息をとることもできるし、座位姿勢からさらにしゃがみ込み動作を行ない、対象者４１０を積載する動作に移行することもできる。

ステップＳ６０５からステップＳ６０７までは、図４に示すステップＳ４０２からステップＳ４０４までの動作と同様であるので、ここでの説明を省略する。
次に、運搬支援装置１００による移乗動作の一例について図７を参照して説明する。
図７の例では、対象者４１０を運搬支援装置１００に積載し持ち上げた状態から対象者４１０を椅子７１０へ下ろして移乗させる例を示すが、これに限らず、対象者４１０を積載したまましゃがみ込みが必要な移乗も可能である。

ステップＳ７０１では、ステップＳ６０７のような、対象者４１０を持ち上げた状態から、直動支持部１０２を回動軸として水平方向に回動する。このとき、回動支持部１０３の接地部は、自由に回動可能なキャスターであればよいが、水平方向に回動する際に床面から宙に浮くように離れ、回動が停止したときに再び接地するような構造でもよい。

ステップＳ７０２では、対象者４１０を椅子７１０に座らせることが可能な位置に達した時に、回動を停止する。なお、回動の開始および停止、回動速度は、利用者１５０が自由に制御できるようにすればよい。
ステップＳ７０３では、対象者４１０を椅子７１０に着座させる。このとき、対象者４１０を椅子７１０に着座させるために、必要であれば利用者１５０のしゃがみ込み動作に応じて、駆動部１０５が鉛直下方向に下がる、すなわち直動支持部１０２の一端が接地したまま鉛直上方向に駆動するように制御する。このとき、利用者１５０にかかる荷重の負担を軽減するため、荷重を補助するようにモータのトルクの大きさを制御する。

ステップＳ７０４では、対象者４１０を椅子７１０に着座させた後、初期位置となるように駆動部１０５を制御する。初期位置に戻る制御はステップＳ４０４で説明した手法を用いればよい。以上で、運搬支援装置１００の移乗動作を終了する。

以上に示した第１の実施形態によれば、バックパックを背負い、バックパックに接続された駆動部が直動支持部を駆動させることで、利用者と運搬支援装置とが一体となり、荷重支持は装置で行い、姿勢保持は利用者が行うことができ、利用者がしゃがみ込んだ状態から対象者または対象物を持ち上げる場合、持ち上げた状態から対象者または対象物を下ろす場合に、中腰など不自然な姿勢において利用者にかかる荷重を支持しながら利用者の力を利用できる姿勢を確保することができ、対象者または対象物の上げ下ろし時に利用者にかかる荷重の負担を軽減することができる。また、バックパックに直動支持部、回動支持部および腕支持部を収納可能とすることで、装置を小型化することでき、持ち運びも容易となる。さらに、バックパックに駆動部の駆動モータを稼働させる二次電池などのバッテリーを収納することで、より小型化しさらに携帯性を向上させることができる。さらに、直動支持部と回転支持部とを駆動に関し、駆動部の一部の構成を共通に用いることができるので、装置をコンパクト化することができる。また、股下より回動支持部を利用者の前方に回動させることで、足の可動域を確保することができ、運搬支援装置のバランスを安定させることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態における運搬支援装置を背負った利用者のしゃがみ込み動作および立ち上がり動作の際、運搬支援装置の駆動速度が遅いと、利用者が不自然な体勢となる状態が長く続くため、利用者が疲れるまたは力を発揮しにくい状態となる。また、一般的にモータなどのアクチュエータでは、トルクと速度とは相反するため、利用者と同様の動作速度で利用者と同等の力を出力するような高速かつ高トルク動作を実現するには、高出力のアクチュエータが必要となる。しかし、高出力のアクチュエータは、アクチュエータ自体またはアクチュエータの動力源（バッテリーなど）の大きさおよび重さが増大してしまうため、利用者に負担がかかるという問題がある。
そこで第２の実施形態では、力蓄積部を用いて立ち上がり動作における運搬支援装置の駆動速度を向上させることで、利用者と同様の動作速度で運搬支援装置が駆動することができ、利用者の負担を低減することができる。

第２の実施形態に係る運搬支援装置について図８Ａから図８Ｃまでを参照して説明する。
第２の実施形態に係る運搬支援装置８００は、バックパック１０１、直動支持部１０２、腕支持部１０４、駆動部１０５、力蓄積部８０１およびラックギア８０２を含む。

バックパック１０１、腕支持部１０４および駆動部１０５は、第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態で駆動部１０５に含むとしたラックギア８０２を図示する。
図８Ａは、運搬支援装置８００の初期状態を示す（第１状態）。第２の実施形態では、力蓄積部８０１としてガススプリングで形成される想定するが、これに限らず、コイルバネまたは低荷重バネなどで形成されてもよい。

力蓄積部８０１は、バックパック１０１と駆動部１０５の一部が嵌合するラックギア８０２とに接続され、直動支持部１０２の接地側の一端ではない他端が挿入可能である。なお、力蓄積部８０１は、バックパック１０１側に接続されずに接地側に存在する、すなわち力蓄積部８０１の端部が地面と接地するような構成でもよい。

図８Ｂは、力蓄積部８０１に床面から離れる方向への力が蓄積される場合を示す（第２状態）。例えば、バックパック１０１を背負う利用者が鉛直下方向にしゃがみ込む場合、力蓄積部８０１は、直動支持部１０２が力蓄積部８０１に挿入されることにより力を蓄積する。ここでは、直動支持部１０２がガススプリングのロッドの役割をし、直動支持部１０２が力蓄積部８０１内に押し込まれることによりガスが圧縮され、床面から離れる方向への力が蓄積される。
なお、力蓄積部８０１は、蓄積された力を任意の位置で解放または停止できるように、ロック機構を備えるものとする。

図８Ｃは、図８Ｂに示す状態から力が解放される状態を示す（第３状態）。例えば、バックパック１０１を背負う利用者が鉛直上方向に立ち上がる場合、力蓄積部８０１は、ロック機構を解除し、蓄積された力を解放する。これによって、鉛直上方向の力を発生させることができるので、利用者の持ち上げの際の力を補助し、かつ立ち上がりの速度を補助させることができる。

次に、第２の実施形態に係る運搬支援装置のしゃがみ込み動作および持ち上げ動作の具体例について、図９から図１１までを参照して説明する。
図９の例では、図４と同様に、対象者４１０がベッド４１１に寝ており、利用者１５０が運搬支援装置８００を用いてベッド４１１に寝ている対象者４１０を持ち上げるまでの一連の動作を示す。

はじめに、利用者１５０がしゃがみ込み動作を行なう場合には、力蓄積部８０１のロック機構を解放しておく。ロック機構は、利用者が直接操作して、ロック機構をロック、またはロックの解除をできるようにしてもよいし、図４のステップＳ４０２で説明したような、しゃがみ込み動作を開始するトリガと連動して制御されてもよい。

直動支持部１０２が支柱となり、利用者１５０の重量に応じて、直動支持部１０２が力蓄積部８０１に押し込まれ、力蓄積部８０１に力が蓄積される。なお、力蓄積部８０１のロック機構を解放した場合、しゃがみ込みの際の利用者の重量による鉛直下方向の力が、力蓄積部８０１に蓄積される鉛直上方向の力よりも大きくなるように、力蓄積部８０１の力を設定する。

次に、しゃがみ込み動作を停止する場合について図１０を参照して説明する。
しゃがみ込み動作を停止するトリガとしては、図４に示すステップＳ４０３に示すトリガにより停止すればよいので、ここでの説明は省略する。なお、しゃがみ込み動作を停止したのち、ベッド脇の高さに腕支持部１０４を合わせるといった位置決めの微調整を行う場合は、力蓄積部８０１のロック機構をロックしたまま、駆動部１０５を駆動させることにより上下の高さを調整するのが望ましい。駆動部１０５のギア比の構成に応じて微調整が可能となる。

次に、持ち上げ動作について図１１を参照して説明する。
利用者１５０は、対象者４１０を、腕支持部１０４または自身の腕に積載したまま立ち上がることで持ち上げ動作を行う。持ち上げ動作を開始するトリガは、第１の実施形態と同様である。

持ち上げ動作を行う場合には、力蓄積部８０１のロック機構を解放し、図４に示すステップＳ４０４の立ち上がり動作のトリガを用いて、運搬支援装置８００を動作させる。持ち上げ動作の際には、直動支持部１０２が支柱となり、利用者１５０の立ち上がりの筋力と力蓄積部８０１に蓄積された力と駆動部１０５の駆動量とにより、対象者４１０を鉛直上方向に持ち上げることができる。なお、力蓄積部８０１に蓄積された力の解放による直動支持部１０２の押し上げ速度は、予め利用者の立ち上がりの動作速度と等しくなるように設定する。また、駆動部１０５は、持ち上げの際の利用者の動作速度と等しくなるように駆動させる。利用者１５０が所望の高さに達したと知覚した場合、駆動部１０５を停止し、力蓄積部８０１をロック機構によりロックする。

次に、持ち下げ動作について説明する。
利用者１５０のしゃがみ込み動作に応じて、直動支持部１０２が支柱となり、駆動部１０５が鉛直下方向に駆動する。しゃがみ込み動作を開始するトリガとしては、第１の実施形態と同様に、スイッチ、マイクロフォンによる音声認識処理、加速度センサによる変化量（例えば、利用者がしゃがむ方向に動こうとしていることを検出する）、筋電位センサの変化量（例えば、膝が屈む動きを検出する）、駆動モータの負荷量の変化量（例えば、駆動部１０５が下に下がるような外力が加わったことを検出する）、力覚センサの負荷量（例えば、力覚センサに加わる力が増大したことを検出する）などに基づいて、上述した方法で駆動を開始すればよい。なお、持ち下げ動作の停止のトリガについては、しゃがみ込み動作を停止するトリガと同様の方法を用いればよい。
また、運搬支援装置８００の収納動作については、第１の実施形態と同様に収納することができる。

上述した第２の実施形態では、力蓄積部８０１がガススプリングであり、直動支持部１０２がロッドとして力蓄積部８０１内部に挿入されることにより力が蓄積されるとしたが、これに限られない。例えば、力蓄積部８０１を第１の実施形態に係る運搬支援装置１００の直動支持部１０２に対して平行に配置し、利用者のしゃがみ込みに応じて力蓄積部８０１に力が蓄積される構成でもよい。
また、力蓄積部８０１が低荷重バネであれば、直動支持部１０２の接地側ではない一端に力蓄積部８０１を接続し、利用者がしゃがみ込み動作を行うことで床面から離れる方向への力が蓄積し（低荷重バネが引き延ばされ）、持ち上げの際に力蓄積部８０１が解放される（低荷重バネが元に戻る）構成でもよい。
すなわち、利用者のしゃがみ込みに応じて力蓄積部８０１に力が蓄積され、利用者の立ち上がりに応じて力蓄積部８０１に蓄積された力が解放される構成であれば、力蓄積部８０１がどのように配置および接続されていてもよい。

以上に示した第２の実施形態によれば、利用者のしゃがみ込み動作により力蓄積部に蓄積された力を、持ち上げ動作時に解放することで、利用者の持ち上げ動作および持ち下げ動作の速度を速めることができ、利用者の運搬動作を支援することができる。

（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態の変形例では、直動支持部１０２とラックギア８０２の一端とが接続される点が第２の実施形態と異なる。

第２の実施形態の変形例に係る運搬支援装置について図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して説明する。図１２Ａは、第２の実施形態の変形例に係る運搬支援装置の初期状態（第１状態）を示し、図１２Ｂは、第２の実施形態の変形例に係る運搬支援装置に力が蓄積される場合を示す（第２状態）を示す。

第２の実施形態に係る運搬支援装置１２００は、バックパック１０１、直動支持部１０２、腕支持部１０４、駆動部１０５、力蓄積部８０１、ラックギア８０２および接続部材１２０１を含む。
バックパック１０１、直動支持部１０２、腕支持部１０４および力蓄積部８０１は、第２の実施形態と同様であるのでここでの説明は省略する。

ラックギア８０２は、接地側方向の一端が直動支持部１０２の接地側の部分に接続部材１２０１を介して接続される。接続部材１２０１の接続位置は、運搬支援装置１２００を背負う利用者のしゃがみ込み量に応じて適宜決定されればよい。すなわち、利用者が一番下までしゃがみ込む前に、接続部材１２０１が力蓄積部８０１に衝突しない位置であればよい。

ラックギア８０２と直動支持部１０２とは、接地側方向の一端が接続されているため、駆動部１０５が鉛直下方向に駆動するのに応じて、力蓄積部８０１が鉛直下方向に下がる。これによって、力蓄積部８０１に直動支持部１０２が押し込まれることになり、力が蓄積される。

駆動部１０５は、駆動部１０５内に含まれるモータとピニオンギアとの間に伝達機構としてラチェット（図示せず）を含み、一方向の動力のみを伝達する。動作方向に応じて、ラチェットの回転方向を切り替えることで、駆動部１０５を上下動作、力蓄積部８０１の力の蓄積に利用する。例えば、利用者が鉛直上方向に持ち上げを行う場合は、駆動部１０５の鉛直上方向に上がる回転（時計回り方向）は、ラチェットによって回転フリーとすることで、力蓄積部８０１に蓄積された力を解放することができる。なお、ラチェットは、入力軸から出力軸にのみ伝達するトルクリミッタを用いてもよい。

なお、立ち上がり動作の速度は遅くなるが、駆動部１０５のモータのギアを高減速比のギアに切り替えて、低速高トルクで駆動させてもよい。駆動部１０５を駆動させることにより、利用者の持ち上げ時の筋力に加えて、駆動部１０５の駆動量と力蓄積部８０１の力との和により、持ち上げを行うことができるので、利用者の負担を軽減することができる。また、持ち下げ動作時も同様に、駆動部１０５のモータのギアを高減速比のギアに切り替えて、低速高トルクで駆動させてもよい。

以上に示した第２の実施形態の変形例によれば、第２の実施形態と同様に、利用者の持ち上げ動作および持ち下げ動作を支援することができる。

上述の実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した運搬支援装置による効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の運搬支援装置と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合はネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。

なお、本実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００，８００，１２００・・・運搬支援装置、１０１・・・バックパック、１０２・・・直動支持部、１０３・・・回動支持部、１０４・・・腕支持部、１０５・・・駆動部、１０６・・・座面、１０７・・・肩ひも、１０８・・・回動軸、１５０・・・利用者、３００・・・制御装置、３０１・・・センサ、３０２・・・判定部、３０３・・・制御部、４１０・・・対象者、４１１・・・ベッド、７１０・・・椅子，８０１・・・力蓄積部、８０２・・・ラックギア、１２０１・・・接続部材。

Claims (12)

1. 利用者が背負うことにより支持されるバックパックと、
   前記バックパックに接続され、一端が床面に接地するように駆動可能な支持部材を含む直動支持部と、
   前記バックパックおよび前記直動支持部に接続され、前記利用者による対象者または対象物の上げ下ろしに応じて、前記一端が前記床面に近づく方向または前記床面から離れる方向に前記支持部材を駆動する駆動部と、を具備することを特徴とする運搬支援装置。
2. 前記駆動部は、前記利用者の前方または後方に対して回動可能な回動軸を有し、
   一端は前記駆動部に接続され、他端は前記床面に接地しながら該利用者の前方に向かうように、または前記床面に接地しながら該利用者の後方に向かうように、前記回動軸を中心に回動する回動支持部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の運搬支援装置。
3. 前記回動支持部は、伸縮可能であることを特徴とする請求項２に記載の運搬支援装置。
4. 前記回動支持部の一部に、前記対象者または前記対象物の上げ下ろしの際に前記利用者が着座する座面をさらに具備することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の運搬支援装置。
5. 一端は前記駆動部に接続され、他端は前記利用者の前方に延在する腕支持部をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の運搬支援装置。
6. 前記バックパックは、前記直動支持部、前記回動支持部および前記腕支持部を収納可能であることを特徴とする請求項５に記載の運搬支援装置。
7. 前記利用者の筋電位を計測する筋電位センサ、前記駆動部の加速度を計測する加速度センサ、および該駆動部にかかる負荷を計測する力覚センサの少なくとも１つと、
   前記筋電位センサ、前記加速度センサおよび前記力覚センサのうちの少なくとも１つの値が、閾値以上であるかどうかを判定する判定部と、
   前記少なくとも１つの値が前記閾値以上であると判定された場合に、前記直動支持部の動作を制御する制御部とをさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の運搬支援装置。
8. 前記制御部は、前記対象者の荷重と前記対象物の荷重との少なくともどちらか１つまたは前記利用者の指示に応じて、前記利用者の上げ下ろしを補助するため前記駆動部のトルクの大きさおよび動作速度を制御することを特徴とする請求項７に記載の運搬支援装置。
9. 前記バックパック、前記直動支持部および前記駆動部の少なくともいずれか１つに接続され、前記床面から離れる方向への力を蓄積する力蓄積部をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の運搬支援装置。
10. 利用者が背負うことにより支持されるバックパックと、
    一端が床面に接するように駆動可能な直動支持部と、
    前記バックパックに接続され、前記直動支持部の他端が挿入されることにより前記床面から離れる方向への力を蓄積する力蓄積部と、
    前記力蓄積部に接続され、前記利用者による対象者または対象物の上げ下ろしに応じて、前記一端が前記床面に近づく方向または前記床面から離れる方向に前記力蓄積部を駆動する駆動部と、を具備することを特徴とする運搬支援装置。
11. 前記力蓄積部は、前記利用者のしゃがみ込みに応じて、前記力を蓄積し、該利用者による前記対象者または前記対象物の持ち上げに応じて、蓄積された前記力を解放することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の運搬支援装置。
12. 前記駆動部の一部と嵌合するラックギアと、
    該ラックギアと前記直動支持部とを接続する接続部材と、をさらに具備し、
    前記駆動部は、一方向に動力を伝達する伝達機構を含み、
    前記力蓄積部は、前記駆動部の駆動に応じて前記直動支持部が挿入され、前記力が蓄積されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の運搬支援装置。

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