JP2017104972A - ロボット、ロボットの制御方法、及び、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロボット20は、接続器を含み、接続器を介してユーザを牽引するアーム機構4と、アーム機構4を移動させる車輪と、車輪のブレーキとを含み、アーム機構4に接続される歩行機構14と、アーム機構4と歩行機構14との少なくともひとつを操作する指示を受け付ける入力IF6と、入力IF6が指示を受け付けたとき、アーム機構4及び/または歩行機構14に指示に沿った処理を許可するか否かを、ロボット20の複数の状態のうちのひとつの状態であって、ロボット20の現在の状態であるロボット20の状態に基づいて判断する制御部12とを備える。
【選択図】図2
Description
本実施の形態において、操作者が意図しない動作を行うことを抑制することができるロボット等について説明する。なお、本実施の形態のロボットは、ロボットシステムの一部である。また、ロボットシステムは、例えば、被介護者の起立又は着座の動作を支援する起立着座動作支援システムである。
介護ベルト3は、図1A〜図1Cに示すように、ホールド機構3gと連結部3cとを備える。被介護者7は介護ベルト3を装着可能である。ホールド機構3gは、少なくとも、被介護者7の首部、背中部、又は、首部及び背中部の両方を保持可能な第1保持部3aと、被介護者7の腰部を保持可能な第2保持部3bとを有している。一例として、連結部3cは、ホールド機構3gを装着した被介護者7の胸部付近に位置することが可能であり、かつ、ホールド機構3gに連結されており、後述するアーム機構4の一端(後端)に着脱可能に連結可能とする。
歩行機構14は、車輪を有し、車輪によりロボット20を移動させる動作を行う。歩行機構は、歩行器に相当する。
アーム機構4は、被介護者7を牽引する動作を行う牽引機構(牽引器ともいう)の一例である。アーム機構4は、歩行機構14の上部に備えられるとともに、アーム機構4の先端の接続器が連結部3cを介してホールド機構3g(保持機構に相当)に連結される。
入力IF6及び緊急停止ボタン24は、アーム機構4の動作及び歩行機構14の動作を行わせるための指示入力を受け付けるためのインタフェースである。入力IF6及び緊急停止ボタン24は、入力部に相当する。また、緊急停止ボタン24は、緊急停止装置に相当する。
提示部22は、入力IF6(入力IF6の電源ボタン6a、初期位置移動ボタン6d、上がるボタン6b、下がるボタン6c、ブレーキオンボタン6e、ブレーキオフボタン6f)及び緊急停止ボタン24の入力を受けつけるかどうかを表示する。言い換えれば、提示部22は、入力IF6(入力IF6の電源ボタン6a、初期位置移動ボタン6d、上がるボタン6b、下がるボタン6c、ブレーキオンボタン6e、ブレーキオフボタン6f)及び緊急停止ボタン24が受け付ける指示入力に従う動作をアーム機構4及び歩行機構14に行わせることを許可するか否かを提示する。言い換えれば、提示部22は、上記指示入力に従う動作をアーム機構4及び歩行機構14に行わせるか又は行わせることを禁止するかを提示する。
タイマー16は、ある一定時間(例えば、1msec毎)の経過後に、データベース入出力部9及び制御部12を実行させるための指令を、データベース入出力部9及び制御部12に出力する。
データベース入出力部9は、動作情報データベース8と、動作状態データベース23と、制御部12と、動作状態管理部21との間で、データ(情報)の入出力を行う。
タイマー16からの指令に基づいて制御部12による制御(後述)が実行され、アーム機構4の位置情報(第1エンコーダ43及び第2エンコーダ44からのそれぞれの回転角度情報をアーム機構4の位置情報に変換した位置情報)が、ある一定時間毎(例えば、1msec毎)に生成される。これらの生成された位置情報が、時刻と共に、動作情報としてデータベース入出力部9を介して動作情報データベース8に出力されて、動作情報として動作情報データベース8に記憶される。なお、本実施の形態では、動作情報は、入力IF6などにより、予め生成されて記憶される。
動作状態管理部21は、入力IF6又は緊急停止ボタン24からの指令に基づいてロボットシステム1の動作状態を決定して、決定した動作状態をデータベース入出力部9を介して動作状態データベース23に記憶する。なお、動作状態管理部21は、状態取得部に相当する。
動作状態管理部21は、入力IF6及び緊急停止ボタン24からの指令に基づいて、ロボットシステム1の動作状態を決定して、データベース入出力部9を介して動作状態データベース23に記憶する。一例として、ロボットシステム1の状態遷移図を図12に示す。なお、ロボットシステム1の状態のことを、単にロボットの状態とよぶこともある。
まず、図9Aに示すように被介護者7は、床面13上に配置されたベッドなどの腰掛部5に座る。アーム機構4が収納のため折りたたまれている状態で、介護者18が被介護者7の正面(被介護者7の身体の前面)付近にロボットシステム1を移動させる。
次に図9B及び図14Bに示すように、介護者18もしくは被介護者7がロボット20の入力IF6の電源ボタン6aを押す(ステップS101)。
状態S1にて、電源ボタン6aが押され、かつ、ブレーキがオンの状態である場合には、ロボットシステム1は、状態S2−1を介さず直接に状態S1から状態S2−2に遷移する(ステップS105)。状態S2−2に遷移すると、この遷移に伴って、ロボットシステム1は、動作状態データベース23の状態S2−2の進捗情報として「1」を、その他の状態の進捗情報として「0」を、データベース入出力部9を介して動作状態データベース23に記憶する。さらに、状態S2−2の動作状態データベース23の入力IF可否情報が(1,1,0,0,0,1,1)である。制御部12は、電源ボタン6aと、初期位置移動ボタン6dと、ブレーキオフボタン6fと、緊急停止ボタン24との入力を受け付ける状態であり、上がるボタン6bと、下がるボタン6cと、ブレーキオンボタン6eとの入力を受け付けない状態である。なお、入力を受付けない状態には、制御部12が入力IF6からの入力を受付けるが、当該受付けた入力を基にアーム機構4の動作を制御部12により制御しないことも含む。「制御しない」とは、当該入力を受け付ける前後でアーム機構4の動作を変更しないと解してもよい。それらの入力可否情報に基づいて、制御部12は、入力IF6からの入力を受け付けるかどうかの制御を行う。
次に、図9Bで、介護者18もしくは被介護者7がロボット20の入力IF6の初期位置移動ボタン6dが押されることにより、制御部12は、ロボットシステム1を初期位置P0に移動させる。初期位置移動ボタン6dでの操作の一例として、アーム機構4は、初期位置移動ボタン6dが押されているときのみ移動し、放すと停止するよう動作し、図7の初期位置P0の位置、すなわち、図9Aから図9Bの位置に移動する。図7の初期位置P0は、動作情報データベース8の初期位置フラグに「1」が記憶されている時点の位置である。
次に、図9B及び図14Cに示すように、被介護者7が装着した介護ベルト3の連結部3cとアーム機構4の連結部4gの高さが合わない場合は、アーム機構4の連結部4gの高さを調整する。図9Bの例では、連結部3cと連結部4gとの高さを合わせるためには、アーム機構4の連結部4gを上方に移動させる必要があるので、入力IF6の上がるボタン6bの押下により高さの調整が行われる(ステップS2112、S212及びステップS213)。
次に、被介護者7が腰掛部5からの起立を完了し、図10Eの状態(状態S5)でブレーキオフボタン6fが押される(ブレーキがオフされる)ことで、前輪用ブレーキ14cと後輪用ブレーキ14dとを解除し(状態S10へ遷移)、被介護者7が前方方向(図10Eの紙面に向かって左方向)に力を加えることで歩行機構14の車輪が回転し、歩行器として被介護者7の歩行を支援する。状態S10の動作状態データベース23の入力IF可否情報が(1,0,0,0,1,0,1)である。つまり、電源ボタン6aと、ブレーキオンボタン6eと、緊急停止ボタン24との入力を受け付ける状態であり、初期位置移動ボタン6dと、上がるボタン6bと、下がるボタン6cと、ブレーキオフボタン6fとの入力を受け付けない状態である。状態S10の動作状態データベース23の提示情報は(1,0,0,0,1,0,1)である。制御部12は、動作状態データベース23を提示部22へ通知することで、図13の状態S10に示すように、電源ボタン用ランプ22a、ブレーキオン用ランプ22e、及び、緊急停止ボタン用ランプ22gを点灯し、初期位置移動ボタン用ランプ22d、上がるボタン用ランプ22b、下がるボタン用ランプ22c、及び、ブレーキオフ用ランプ22fのランプを消灯する。これにより、ロボットシステム1は、歩行時にアーム機構4が不用意に移動することを防止することができる。
次に、ロボットシステム1は、トイレなどの腰掛部5への着座動作を支援する。
一例として、緊急停止ボタン24は、動作状態データベース23の全ての状態の入力IF可否情報の緊急停止ボタンの欄が「1」であるので、どの状態においても押されることが可能である。緊急停止ボタン24が押されると(ステップS221)、ロボットシステム1は、状態S8以外の全状態S1〜S7から状態S8に遷移する(ステップS222)。ここで、状態S8とは、状態S8以外の全状態S1〜S7から状態S8に遷移したときのアーム機構4の状態(例えば、位置)をそのまま保持する保持(Hold)状態である。ロボットシステム1は、状態S8では、ロボット20の電源がONの状態では、アーム機構4がその位置で停止する。車輪ブレーキのオン又はオフの別は、緊急停止ボタン24が押された時のブレーキのオン又はオフの別が保持される。
一例として、電源ボタン6aは、動作状態データベース23の全ての状態の入力IF可否情報の電源ボタン6aの欄が「1」であるので、どの状態においても押されることが可能である(ステップS231)。電源ボタン6aが押されると電源が遮断され、ロボットシステム1は、一例として図9A及び図14Eに示すようにアーム機構4が折りたたまれている状態S1に遷移する(ステップS232)。状態S1の制御については、前述した状態S1での制御と同様であるので、説明を省略する。
状態S4又は状態S8でブレーキオフボタン6fが押されると、ロボットシステム1は、状態S2−1に遷移する。状態S2−1の制御については、前述した状態S2−1での制御と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態におけるロボットは、車輪のブレーキオン又はオフの状態の別と、被介護者の起立又は着座時の操作とに応じてシステムの状態を管理することで、操作者が意図しない動作を行うことを抑制することができる。さらに、状態に合わせて、操作インタフェースの各々のボタンの入力可否状態を操作者に示す。これにより、ロボットの操作インタフェースが被介護者又は介護者に容易に理解され得るという効果を奏する。
なお、本実施の形態において、ロボットシステム1は、歩行機構14にアーム機構4を取り付けた構成としているが、その代わりに、ベッドサイド、トイレ、又は、車椅子などの腰掛部5側にアーム機構4を備える構成としても良い。
2 本体機構
3 介護ベルト
3a 第1保持部
3b 第2保持部
3c、4g 連結部
3g ホールド機構
4 アーム機構
4a 第1駆動部
4b 第2駆動部
4c 第1アーム
4d 第2アーム
4e 第3アーム
4f 第4アーム
41 第1モータ
42 第2モータ
43 第1エンコーダ
44 第2エンコーダ
5 腰掛部
6 入力IF
6a 電源ボタン
6b 上がるボタン
6c 下がるボタン
6d 初期位置移動ボタン
6e ブレーキオンボタン
6f ブレーキオフボタン
7 被介護者
8 動作情報データベース
9 データベース入出力部
11 制御装置
12 制御部
13 床面
14 歩行機構
14a 前輪
14b 後輪
14c 前輪用ブレーキ
14d 後輪用ブレーキ
14e 矩形台
15 持ち手
16 タイマー
18 介護者
20 ロボット
21 動作状態管理部
22 提示部
22a 電源ボタン用ランプ
22b 上がるボタン用ランプ
22c 下がるボタン用ランプ
22d 初期位置移動ボタン用ランプ
22e ブレーキオン用ランプ
22f ブレーキオフ用ランプ
22g 緊急停止ボタン用ランプ
23 動作状態データベース
24、24a、24b 緊急停止ボタン
Claims (7)
- ロボットであって、
接続器を含み、前記接続器を介してユーザを牽引する牽引器と、
前記牽引器を移動させる車輪と、前記車輪のブレーキとを含み、前記牽引器に接続される歩行器と、
前記牽引器と前記歩行器との少なくともひとつを操作する指示を受け付ける入力器と、
前記入力器が前記指示を受け付けたとき、前記牽引器及び/または前記歩行器に前記指示に沿った処理を許可するか否かを、前記ロボットの複数の状態のうちのひとつの状態であって、前記ロボットの現在の状態である前記ロボットの状態に基づいて判断する制御器とを備え、
前記ロボットの複数の状態の各々は、複数の項目の値を用いて示され、前記複数の項目のひとつは前記ブレーキが前記車輪に適用されているか否かの項目である
ロボット。 - 前記複数の状態に含まれる第1状態は前記ロボットに電力が供給されていない状態であり、
前記第1状態において、前記1以上のブレーキが前記車輪に適用されず、前記電力が前記ロボットに供給された場合、前記第1状態は前記複数の状態に含まれる第2状態に遷移し、
前記第1状態において、前記1以上のブレーキが前記車輪に適用され、前記電力が前記ロボットに供給された場合、前記第1状態は前記複数の状態に含まれる第3状態に遷移し、
前記第2状態で、前記ユーザの身体を保持するホールド機構と前記接続器とを結合する位置である予め定められた位置に、前記牽引器が前記接続器を位置させる第1指示を前記入力器が受け付けると、前記制御器は前記牽引器に前記予め定められた位置に前記接続器を位置すること許可せず、
前記入力器が前記第3状態で前記第1指示を受け付ける間、前記制御器は前記牽引器に前記予め定められた位置に前記接続器を位置させることを許可する
請求項1に記載のロボット。 - 前記入力器が前記第3状態で前記第1指示を受け付け、前記牽引器が前記予め定められた位置に前記接続器を位置させた場合、前記第3状態は第4状態に遷移し、
前記第4状態で、前記牽引器が、前記接続器を所定の軌道上を移動させる第2指示を前記入力器が受け付ける間は、前記制御器は前記牽引器に前記接続器を前記所定の軌道上を移動することを許可し、前記制御器は前記歩行器に前記1以上のブレーキを解除することを許可せず、
前記第4状態で、前記入力器が前記第2指示を受け付けると、前記第4状態は第5状態に遷移し、
前記第4状態で、前記歩行器が前記1以上のブレーキを解除する第3指示を前記入力器が受け付けると、前記制御器は前記歩行器に前記1以上のブレーキを解除することを許可し、前記制御器は前記牽引器に前記接続器を前記所定の軌道上を移動することを許可せず、前記第4状態は第6状態に遷移する
請求項2に記載のロボット。 - 前記制御器は、
前記入力器が前記第6状態において、前記牽引器が前記接続器の移動を停止させかつ前記接続器の動作停止を保持させる第4指示を受け付けると、前記第6状態は第7状態に遷移し、
前記第7状態において、前記入力器が前記第4指示の解除を受け付け、かつ、前記歩行器が前記1以上のブレーキを前記車輪に適用する第5指示を受け付けると、前記第7状態は前記第3状態に遷移する
請求項3に記載のロボット。 - 前記ロボットは、さらに、
前記入力器が前記第5指示を受け付けたとき、前記歩行器が前記1以上のブレーキを前記車輪に適用することを前記制御器が許可するか否かを提示する提示部を含む
請求項4に記載のロボット。 - ロボットの制御方法であって、
牽引器と歩行器の少なくともひとつを操作する指示を受け付けるステップと、
前記牽引器は、接続器を含み、前記接続器を介してユーザを牽引し、
前記歩行器は、前記牽引器に接続され、
前記歩行器は、前記牽引器を移動させる車輪と、前記車輪のブレーキとを含み、
前記指示を受け付けたとき、前記ロボットが、前記牽引器及び/または前記歩行器に前記指示に沿った処理を許可するか否かを、前記ロボットの複数の状態のうちのひとつの状態であって、前記ロボットの現在の状態である前記ロボットの状態に基づいて判断するステップを含み、
前記ロボットの複数の状態の各々は、複数の項目の値を用いて示され、前記複数の項目のひとつは前記ブレーキが前記車輪に適用されているか否かの項目である、
制御方法。 - 請求項6に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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