JP2021065327A - Standing/seating movement support apparatus and standing/seating movement support method - Google Patents

Standing/seating movement support apparatus and standing/seating movement support method Download PDF

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JP2021065327A JP2019191604A JP2019191604A JP2021065327A JP 2021065327 A JP2021065327 A JP 2021065327A JP 2019191604 A JP2019191604 A JP 2019191604A JP 2019191604 A JP2019191604 A JP 2019191604A JP 2021065327 A JP2021065327 A JP 2021065327A
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Abstract

To provide a standing/seating movement support apparatus for performing support movement that can increase attractiveness and a feeling of security to a user, and can unconsciously move the user on an aiming trajectory.SOLUTION: The present apparatus includes a mechanism which performs support movement for supporting a standing movement constituted of: a first movement for making a body trunk bend forward to move a body gravity center position from the top of buttocks to the top of soles; a second movement for lifting the body trunk up; and a third movement for making the body trunk extend to prepare the posture. The apparatus supports the standing movement of a user transferring from a seating posture to a standing posture. The support movement of the present apparatus is configured such that a peak of movement speed on a trajectory of movement for guiding the first movement is set in a first half of time axis of the first movement, and the peak of the movement speed on the trajectory of movement for guiding the second movement is set in the first half of the time axis of the second movement.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、下肢の衰え等により起立動作等に支障があるユーザの起立・着座動作を支援する装置および方法に関するものである。 The present invention relates to a device and a method for supporting a user's standing / sitting motion in which the standing motion or the like is hindered due to a weakening of the lower limbs or the like.

高齢社会における大きな問題は、加齢に伴う身体機能の低下により、高齢者が日常生活を自立して営むことが困難になることである。身体機能の低下の中で、特に下肢の衰えによる起立障害は、高齢者の日常生活における自立を阻害する最大の要因になっている。身体機能が低下した高齢者は、下肢の衰えに伴って起立ができなくなることで、座ったきり(車椅子の生活)、寝たきりの状態に陥り、座ったきりや寝たきりの状態で下肢の体力を使わないことで、下肢の衰えがますます促進される、という悪循環に陥るケースが多い。
現在の日本では、日常生活で援助を必要とする高齢者は、5つの異なるケアレベルに分類される。ケアレベル1は軽度で、ケアレベル5は深刻な状態を表す。ケアレベル1または2の高齢者は、一般に、1人で立ったり、歩いたり、座ったりするのが困難であるが、支援があれば通常の日常生活を行うことができる。しかしながら、例えば、ある統計データでは、ケアレベル1の患者の10%以上が、その後の1年以内に高いケアレベルに割り当てられている。したがって、低レベルのケアのみを必要とする高齢患者の生活の質を改善できる起立支援装置や方法が望まれている。
A major problem in an aging society is that it becomes difficult for elderly people to carry out their daily lives independently due to deterioration of physical function with aging. Among the declines in physical function, the orthostatic disorder due to the weakening of the lower limbs is the biggest factor that hinders the independence of the elderly in daily life. Elderly people with impaired physical function cannot stand up due to the weakening of their lower limbs, so they fall into a state of being bedridden (wheelchair life) or bedridden, and use the physical strength of their lower limbs while sitting or being bedridden. In many cases, the absence causes a vicious cycle in which the weakening of the lower limbs is further promoted.
In Japan today, elderly people in need of assistance in their daily lives are classified into five different levels of care. Care level 1 is mild and care level 5 is serious. Elderly people with care level 1 or 2 generally have difficulty standing, walking, or sitting alone, but can carry out normal daily activities with assistance. However, for example, according to some statistical data, more than 10% of care level 1 patients are assigned to higher care levels within the next year. Therefore, there is a need for orthostatic devices and methods that can improve the quality of life of elderly patients who require only low levels of care.

従来から、ユーザの体の一部を支えて、起立および着座を補助する保持部を備えた介助ロボットが知られている(特許文献1を参照)。特許文献1に開示された介助ロボットによれば、起立動作の支援において、ユーザ(被介助者)の重心位置が、被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定することで、被介助者に違和感を与えることなく、起立させることができる。
また、特許文献1では、起立軌跡の複数の区間のうち、被介助者がトレーニングしたい身体部位に応じた区間において、保持部の速度が、被介助者にかかる負担に応じた速度となるように駆動部の速度を制御する構成についても開示されている。そして、特許文献1では、各区間の通過速度が遅い場合、早い場合と比較して、その姿勢を長く維持する必要があるため、被介助者の負荷が増大することが示唆されている。
しかしながら、上記特許文献1では、具体的な速度制御については、被介助者がトレーニングしたい身体部位に応じた区間において、保持部の速度が、被介助者にかかる負担に応じた速度となるように駆動部の速度を制御するとするのみで、具体的にどの区間において、どのような速度制御を行えば、被介護者にとって、最も安心感や誘引効果のある起立支援となるのかという点については、何ら言及されていない。
Conventionally, an assisting robot having a holding portion that supports a part of a user's body and assists standing and sitting has been known (see Patent Document 1). According to the assisting robot disclosed in Patent Document 1, in supporting the standing motion, the position of the center of gravity of the user (assisted person) is set so as to be within the range of the soles of both feet of the assisted person. It is possible to stand up without giving a sense of discomfort to the person being assisted.
Further, in Patent Document 1, the speed of the holding portion is set to be the speed corresponding to the burden on the person being assisted in the section corresponding to the body part to be trained by the person being assisted among the plurality of sections of the standing locus. A configuration for controlling the speed of the drive unit is also disclosed. Further, Patent Document 1 suggests that when the passing speed of each section is slow, it is necessary to maintain the posture for a long time as compared with the case where the passing speed is fast, so that the load on the person being assisted increases.
However, in Patent Document 1, the specific speed control is such that the speed of the holding portion becomes a speed corresponding to the burden on the person being assisted in the section corresponding to the body part to be trained by the person being assisted. It is only supposed to control the speed of the drive unit, and specifically, what kind of speed control should be performed in which section will provide the care recipient with the most secure and attractive standing support. Nothing is mentioned.

また、具体的な速度制御について関連する文献としては、人間の立ち上がり動作に関する運動戦略について開示された文献(非特許文献1を参照)や、起立動作において、膝関節の屈曲角度を変化させた時の体幹の前後運動速度と前傾角度の変化について開示された文献(非特許文献2を参照)、さらに、個人に適合した身体負荷の低減と残存機能の活用が期待できる起立動作支援システムについて開示された文献(非特許文献3を参照)が知られている。
一般に起立動作は、体幹を前傾させて、重心をお尻の上から自分の足の裏に移動させる動作(第1の動作)、体幹を上方に持ち上げる動作(第2の動作)、及び、体幹を伸展させ(胸を張って)体を直立させる動作(第3の動作)の3つの動作から成る。そして、上記非特許文献1〜3では、起立動作の初期における素早い身体重心の移動が示唆されている。
しかしながら、被介護者に対する誘引効果や安心感を高めるためには、体幹を前傾させる第1の動作について素早い身体重心の移動を行うだけでは、不十分であるという課題があった。
In addition, as documents related to specific speed control, there are documents disclosed about exercise strategies related to human standing up motion (see Non-Patent Document 1), and when the flexion angle of the knee joint is changed in standing up motion. Documents disclosed about changes in the anterior-posterior movement speed and forward tilt angle of the trunk (see Non-Patent Document 2), and a standing motion support system that can be expected to reduce the physical load and utilize the remaining functions in a personalized manner. The disclosed literature (see Non-Patent Document 3) is known.
Generally, the standing motion is the motion of tilting the trunk forward and moving the center of gravity from the top of the buttocks to the soles of one's feet (first motion), the motion of lifting the trunk upward (second motion), and the motion of lifting the trunk upward. In addition, it consists of three movements (third movement) of extending the trunk (stretching the chest) and erecting the body. The non-patent documents 1 to 3 suggest a quick movement of the center of gravity of the body in the initial stage of the standing motion.
However, in order to enhance the attractive effect and the sense of security for the long-term care recipient, there is a problem that it is not enough to move the center of gravity of the body quickly for the first movement of tilting the trunk forward.

特開2017−209548号公報JP-A-2017-209548

「動作スピードを変化させた立ち上がり動作における運動戦略の検証」帯刀隆之 他 日本保健学会誌 Vol.12 No3 2009"Verification of exercise strategy in standing up motion with varying motion speed" Takayuki Obi Sword et al. Journal of Japanese Society of Health Vol.12 No3 2009 「起立動作に必要な体幹の前傾角度と運動速度」百瀬公人 他 理学療法学Supplement 2005"Torso forward tilt angle and movement speed required for standing up" Kimito Momose et al. Physical Therapy Supplement 2005 「個人に適合した身体負荷の低減と残存機能の活用が可能な立ち上がり動作支援に関する研究」高井飛鳥 大阪府立大学 博士論文 2015"Study on Standing Motion Support that Can Reduce Physical Load and Utilize Remaining Functions" Asuka Takai Osaka Prefecture University Doctoral Dissertation 2015

上述の如く、これまでの起立動作を支援する技術においては、動作の速度制御に関する検討が行われておらず、ユーザにとっての安心感や誘因効果のある起立支援の実現という視点で課題があり、そのため、装置が理想と考え誘導したい軌道に、ユーザが追従できないという問題があった。 As described above, in the technology for supporting the standing motion so far, the speed control of the motion has not been studied, and there is a problem from the viewpoint of realizing the standing support having a sense of security and an incentive effect for the user. Therefore, there is a problem that the user cannot follow the trajectory that the device considers ideal and wants to guide.

かかる状況に鑑みて、本発明は、ユーザに対する誘引効果や安心感を高め、ユーザを無意識的に目的とする軌道上に動作させ得る支援動作を行う起立着座動作支援装置及び方法を提供することを目的とする。 In view of such a situation, the present invention provides a standing / sitting motion support device and a method for enhancing an attraction effect and a sense of security for a user and performing a support motion capable of unconsciously moving the user on a target trajectory. The purpose.

上記課題を解決すべく、本発明の起立着座動作支援装置は、着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する装置であって、起立動作は、体幹を前傾させ身体重心位置を臀部の上から足裏の上に移動する第1の動作と、体幹を上方に持ち上げる第2の動作と、体幹を伸展させ体勢を整える第3の動作で構成され、装置は第1乃至第3の動作を誘導する支援動作を行う機構を備える。装置の支援動作は、第1の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第1の動作の時間軸の前半に設定され、かつ、第2の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第2の動作の時間軸の前半に設定される。
これにより、ユーザを無意識的に着座姿勢から起立姿勢へ目的とする軌道上に動作させる支援動作を行うことができる。
In order to solve the above problems, the standing / sitting motion support device of the present invention is a device that supports the standing motion of the user who shifts from the sitting posture to the standing posture. The device consists of a first motion of moving the body from the top of the buttocks to the sole of the foot, a second motion of lifting the trunk upward, and a third motion of extending the trunk and adjusting the posture. It is provided with a mechanism for performing a support operation for inducing a third operation. In the assisting operation of the device, the peak of the moving speed on the orbit of the operation for inducing the first operation is set in the first half of the time axis of the first operation, and the peak of the movement speed on the orbit of the operation for inducing the second operation is set. The peak of the moving speed of is set in the first half of the time axis of the second operation.
As a result, it is possible to perform a support operation for unconsciously moving the user from the sitting posture to the standing posture on the target trajectory.

ここで、支援動作における軌道は、熟練した理学療法士がユーザの動作を誘導する動きを倣った軌道であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、ユーザの個々の体格、筋力、障害の程度などの状況に応じて、コンピュータのシミュレーションにより最適化された支援動作の軌道であってもよい。
また、移動速度のピークは、各動作の全体所要時間の20〜30%に設定されることが好ましい。
Here, the trajectory in the support motion is preferably a trajectory that imitates the motion in which a skilled physiotherapist guides the user's motion, but is not limited to this, and the user's individual physique, muscle strength, and so on. Depending on the situation such as the degree of failure, the trajectory of the assisting motion optimized by computer simulation may be used.
Further, the peak of the moving speed is preferably set to 20 to 30% of the total required time of each operation.

本発明の起立着座動作支援装置は、起立姿勢から着座姿勢へ移行するユーザの着座動作を支援する装置であって、着座動作は、体幹を屈曲させ体勢を崩す第4の動作と、体幹を下方に下げる第5の動作と、体幹を後傾させながら身体重心位置を足裏の上から臀部の上に移動する第6の動作で構成され、装置は第4乃至第6の動作を誘導する支援動作を行う機構を備える。支援動作は、第4の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第4の動作の時間軸の前半に設定される。
これにより、ユーザを無意識的に起立姿勢から着座姿勢へ目的とする軌道上に動作させる支援動作を行うことができる。支援動作における軌道は、着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する場合と同様に、熟練した理学療法士がユーザの動作を誘導する動きを倣った軌道であることが好ましい。また、移動速度のピークは、着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する場合と同様に、動作の全体所要時間の20〜30%に設定されたことが好ましい。
The standing and sitting motion support device of the present invention is a device that supports the sitting motion of the user who shifts from the standing posture to the sitting posture, and the sitting motion includes the fourth motion of bending the trunk and losing the posture and the trunk. It consists of a fifth movement that lowers the body downward and a sixth movement that moves the position of the center of gravity of the body from the top of the sole to the top of the buttocks while tilting the trunk backward, and the device performs the fourth to sixth movements. It is equipped with a mechanism to perform a guiding support operation. In the assisting motion, the peak of the moving speed in the orbit of the motion for inducing the fourth motion is set in the first half of the time axis of the fourth motion.
As a result, it is possible to perform a support operation for unconsciously moving the user from the standing posture to the sitting posture on the target trajectory. The trajectory in the support motion is preferably a trajectory that imitates the motion in which a skilled physiotherapist guides the user's motion, as in the case of assisting the user's standing motion in which the sitting posture shifts to the standing posture. Further, the peak of the moving speed is preferably set to 20 to 30% of the total required time of the movement, as in the case of supporting the standing movement of the user who shifts from the sitting posture to the standing posture.

本発明の起立着座動作支援装置において、装置における支援動作を行う機構は、具体的には、装置に搭載された台座面を水平方向及び上下方向に移動し得る機構を備え、ユーザの腕部が台座面に当接することによって、ユーザの動作を支援する。
あるいは、装置における支援動作を行う機構は、2つの把持部と、各把持部を可動させる可動部と、該可動部を制御する制御部を備え、把持部は、それぞれをユーザが左右の手で掴むか、又は、左右の腕部を載せる形状を呈し、把持部の動作によって、ユーザの動作を支援する。
装置に搭載された台座面を水平方向及び上下方向に移動し得る機構としては、例えば、装置全体が床面上を水平方向に移動し得る機構と、装置に搭載された台座面を上下方向に移動し得る機構を備えることでもよいし、台座面自体が上下方向だけではなく水平方向にも移動し得る機構を備えることでもよい。
In the standing / sitting motion support device of the present invention, the mechanism for performing the support motion in the device specifically includes a mechanism capable of moving the pedestal surface mounted on the device in the horizontal direction and the vertical direction, and the user's arm portion can move. By contacting the pedestal surface, the user's operation is assisted.
Alternatively, the mechanism that performs the support operation in the device includes two grip portions, a movable portion that moves each grip portion, and a control unit that controls the movable portion, and the grip portion is held by the user with his / her left and right hands. It has a shape of gripping or placing the left and right arms, and the movement of the gripping portion assists the user's movement.
Mechanisms that can move the pedestal surface mounted on the device in the horizontal and vertical directions include, for example, a mechanism that allows the entire device to move horizontally on the floor surface and a mechanism that allows the pedestal surface mounted on the device to move vertically. It may be provided with a mechanism capable of moving, or the pedestal surface itself may be provided with a mechanism capable of moving not only in the vertical direction but also in the horizontal direction.

次に、本発明の起立着座動作支援方法について説明する。
本発明の起立着座動作支援方法は、着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する方法であって、起立動作は、体幹を前傾させ身体重心位置を臀部の上から足裏の上に移動する第1の動作と、体幹を上方に持ち上げる第2の動作と、体幹を伸展させ体勢を整える第3の動作で構成され、方法は第1乃至第3の動作を誘導する支援動作を行うステップを備える。
支援動作を行うステップでは、第1の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第1の動作の時間軸の前半に設定され、かつ、第2の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第2の動作の時間軸の前半に設定される。
Next, the standing / sitting motion support method of the present invention will be described.
The standing / sitting motion support method of the present invention is a method of supporting the standing motion of the user who shifts from the sitting posture to the standing posture, and the standing posture tilts the trunk forward and positions the body center of gravity from above the buttocks to the sole of the foot. It consists of a first movement to move upwards, a second movement to lift the trunk upwards, and a third movement to extend the trunk and prepare the posture, and the method induces the first to third movements. It is provided with a step to perform a support operation.
In the step of performing the assisting motion, the peak of the movement speed on the trajectory of the motion for inducing the first motion is set in the first half of the time axis of the first motion, and the trajectory of the motion for inducing the second motion. The peak of the upper movement speed is set in the first half of the time axis of the second operation.

また、本発明の起立着座動作支援方法は、起立姿勢から着座姿勢へ移行するユーザの着座動作を支援する方法であって、着座動作は、体幹を屈曲させ体勢を崩す第4の動作と、体幹を下方に下げる第5の動作と、体幹を後傾させ身体重心位置を足裏の上から臀部の上に移動する第6の動作で構成され、方法は第4乃至第6の動作を誘導する支援動作を行うステップを備える。
支援動作を行うステップでは、第4の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第4の動作の時間軸の前半に設定される。
Further, the standing and sitting motion support method of the present invention is a method of supporting the sitting motion of the user who shifts from the standing posture to the sitting posture, and the sitting motion is a fourth motion of bending the trunk and losing the posture. It consists of a fifth movement that lowers the trunk downward and a sixth movement that tilts the trunk backward and moves the position of the center of gravity of the body from above the sole to above the buttocks, and the method consists of the fourth to sixth movements. It is provided with a step of performing a support operation to guide the patient.
In the step of performing the assisting motion, the peak of the moving speed in the orbit of the motion for inducing the fourth motion is set in the first half of the time axis of the fourth motion.

本発明の起立着座動作支援方法において、上述の本発明の起立着座動作支援装置と同様、支援動作における軌道は、熟練した理学療法士がユーザの動作を誘導する動きを倣った軌道であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、ユーザの個々の体格、筋力、障害の程度などの状況に応じて、コンピュータのシミュレーションにより最適化された支援動作の軌道であってもよい。また、移動速度のピークは、各動作の全体所要時間の20〜30%に設定されることが好ましい。 In the standing / sitting motion support method of the present invention, similarly to the above-described standing / sitting motion support device of the present invention, the trajectory in the assisting motion is a trajectory that imitates the motion in which a skilled physiotherapist guides the user's motion. It is preferable, but not limited to this, the trajectory of the assisting motion optimized by computer simulation may be used according to the situation such as the individual physique, muscular strength, and degree of disability of the user. Further, the peak of the moving speed is preferably set to 20 to 30% of the total required time of each operation.

本発明の起立着座動作支援装置及び方法によれば、ユーザに対する誘引効果や安心感を高め、ユーザを無意識的に目的とする軌道上に動作させることができるといった効果がある。 According to the standing / sitting motion support device and the method of the present invention, there is an effect that the attraction effect and a sense of security to the user are enhanced, and the user can be unconsciously moved on the target trajectory.

実施例1の起立着座動作支援装置の機能ブロック図Functional block diagram of the standing / sitting motion support device of the first embodiment 実施例1の起立着座動作支援装置の使用イメージ図Image of use of the standing / sitting motion support device of the first embodiment 実施例1の起立着座動作支援方法のフロー図Flow chart of the standing and sitting motion support method of the first embodiment 人間の起立着座動作の説明図Explanatory drawing of human standing and sitting motion 最小ジャーク軌道に基づく動きの試行状態を示すグラフGraph showing trial state of movement based on minimum jerk trajectory 予備実験分析のスクリープロットScreen plot of preliminary experimental analysis 積極性因子と優しさ因子の負荷を示したグラフGraph showing the load of positive factor and kindness factor 起立着座動作支援装置における肘掛け部の動きを示すグラフGraph showing the movement of the armrest in the standing and sitting motion support device 装置の第1の動作の支援動作における速度プロファイルを示すグラフGraph showing the speed profile in the support operation of the first operation of the device 起立動作中の重心の位置を示すグラフ1Graph 1 showing the position of the center of gravity during the standing motion 起立動作中の重心の位置を示すグラフ2Graph 2 showing the position of the center of gravity during the standing motion 起立動作中の重心の位置を示すグラフ3Graph 3 showing the position of the center of gravity during the standing motion 健常者を被験者とした場合の各パターンのアンケート結果を示すグラフ1Graph 1 showing the results of questionnaires for each pattern when healthy subjects are used as subjects 健常者を被験者とした場合の各パターンのアンケート結果を示すグラフ2Graph 2 showing the results of questionnaires for each pattern when healthy subjects are used as subjects 高齢者を被験者とした場合の起立動作支援イメージ図Image diagram of standing motion support when an elderly person is the subject 高齢者を被験者とした場合の起立動作中の重心の位置を示すグラフGraph showing the position of the center of gravity during standing motion when an elderly person is the subject 実施例2の起立着座動作支援方法のフロー図Flow chart of the standing and sitting motion support method of the second embodiment

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and many modifications and modifications can be made.

図1は、実施例1の起立着座動作支援装置の機能ブロック図を示している。起立着座動作支援装置1は、誘導機構2を備えており、誘導機構2は台座部3及び可動部4を備えている。可動部4は、水平移動機構5と上下移動機構6を備えている。 FIG. 1 shows a functional block diagram of the standing / sitting motion support device of the first embodiment. The standing / sitting motion support device 1 includes a guidance mechanism 2, and the guidance mechanism 2 includes a pedestal portion 3 and a movable portion 4. The movable portion 4 includes a horizontal moving mechanism 5 and a vertical moving mechanism 6.

図2は、実施例1の起立着座動作支援装置の使用イメージ図を示している。図2に示す起立着座動作支援装置1の台座部3は、肘掛け部31及びハンドル32から構成される。また、可動部4は、自律歩行器50及び起立支援用マニピュレータ60から構成される。被介護者9は、肘掛け部31に肘を置き、ハンドル32を把持して、椅子10に着座した状態から起立動作を行う。 FIG. 2 shows a usage image diagram of the standing / sitting motion support device of the first embodiment. The pedestal portion 3 of the standing / sitting motion support device 1 shown in FIG. 2 is composed of an armrest portion 31 and a handle 32. Further, the movable portion 4 is composed of an autonomous walker 50 and a standing support manipulator 60. The care recipient 9 places an elbow on the armrest portion 31, grips the handle 32, and performs a standing motion from a state of being seated on the chair 10.

自律歩行器50には、作動ホイール51、フロントキャスタ52a及びリアキャスタ52bが設けられている。図2では、被介護者9から見て右側の作動ホイール51、フロントキャスタ52a及びリアキャスタ52bのみが図示されているが、左側にも同様の作動ホイール及びキャスタが設けられている。作動ホイール51には、アクチュエータ及び電動パーキングブレーキが設けられている(図示せず)。起立着座動作支援装置1は、起立動作だけではなく、着座動作や歩行動作に使用できる。フロントキャスタ52a及びリアキャスタ52bは、起立着座動作支援装置1を使用して歩行する際に、被介護者9がバランスを保ちつつ、その場で向きを変えることに役立つ。アクチュエータは、作動ホイール51を制御するための十分なパワーを有しているが、起立着座動作支援装置1を長時間停止させる場合には、エネルギー効率のよい機械式のブレーキ(図示せず)を用いることができる。 The autonomous walker 50 is provided with an operating wheel 51, a front caster 52a, and a rear caster 52b. In FIG. 2, only the actuating wheel 51, the front casters 52a, and the rear casters 52b on the right side when viewed from the care recipient 9 are shown, but similar actuating wheels and casters are also provided on the left side. The operating wheel 51 is provided with an actuator and an electric parking brake (not shown). The standing / sitting motion support device 1 can be used not only for the standing motion but also for the sitting motion and the walking motion. The front caster 52a and the rear caster 52b help the care recipient 9 change their orientation on the spot while maintaining a balance when walking using the standing / sitting motion support device 1. The actuator has sufficient power to control the actuating wheel 51, but when stopping the standing / sitting motion support device 1 for a long time, an energy-efficient mechanical brake (not shown) is used. Can be used.

図示しないが、起立支援用マニピュレータ60には、リニアDCモーター及びガススプリングが設けられており、上下移動機構6を構成している。具体的には、リニアDCモーターによって昇降し、ガススプリングにより補助される構造である。起立着座動作支援装置1は、40kg程度の重量物を持ち上げることが可能であり、被介護者を支援するのに十分な性能を有している。なお、起立着座動作支援装置1は、ガススプリングを用いることにより、小型のアクチュエータを使用することができ、装置を安価に作製することが可能である。ガススプリングは、電力が失われたときに起立着座動作支援装置1が突然動くことを防止できる。 Although not shown, the standing support manipulator 60 is provided with a linear DC motor and a gas spring, and constitutes a vertical movement mechanism 6. Specifically, it has a structure that moves up and down by a linear DC motor and is assisted by a gas spring. The standing / sitting motion support device 1 can lift a heavy object of about 40 kg, and has sufficient performance to support the care recipient. By using a gas spring, the standing / sitting motion support device 1 can use a small actuator, and the device can be manufactured at low cost. The gas spring can prevent the standing / sitting motion support device 1 from suddenly moving when the electric power is lost.

次に、起立着座動作支援装置を用いた起立動作の支援方法について説明する。図3は、実施例1の起立着座動作支援方法のフロー図を示している。また、図4は、人間の起立着座動作の説明図を示している。
図4に示すように、一般に、人間の起立動作は、着座姿勢Aから姿勢Bへ移行する動作、すなわち着座姿勢から体幹を前傾させて、重心をお尻の上から自分の足の裏に移動させる第1の動作と、姿勢Bから姿勢Cへ移行する動作、すなわち体幹を上方に持ち上げる第2の動作と、姿勢Cから起立姿勢Dへ移行する動作、すなわち体幹を伸展させ(胸を張って)体を直立させる第3の動作といった3つの動作から成る。
Next, a method of supporting the standing motion using the standing / sitting motion support device will be described. FIG. 3 shows a flow chart of the standing / sitting motion support method of the first embodiment. Further, FIG. 4 shows an explanatory diagram of a human standing and sitting motion.
As shown in FIG. 4, in general, the human standing motion is a motion of shifting from the sitting posture A to the posture B, that is, the trunk is tilted forward from the sitting posture, and the center of gravity is set from the top of the butt to the sole of one's foot. The first movement of moving to, the movement of shifting from posture B to posture C, that is, the second movement of lifting the trunk upward, and the movement of shifting from posture C to standing posture D, that is, extending the trunk ( It consists of three movements, a third movement that makes the body stand upright (with the chest stretched).

起立着座動作支援装置1は、人間の起立動作を支援する場合には、まず、体幹を前傾させ身体重心位置を臀部の上から足裏の上に移動する動作(第1の動作)を誘導する支援動作を行う(ステップS01)。ここで、第1の動作を誘導する支援動作の軌道上の移動速度のピークは、第1の動作の時間軸の前半に設定し、支援動作を行う。より詳しくは、第1の動作の全体所要時間の25%が経過した時間にピークが位置するように設定して支援動作を行う。
次に、体幹を上方に持ち上げる動作(第2の動作)を誘導する支援動作を行う(ステップS02)。ここで、第2の動作を誘導する支援動作の軌道上の移動速度のピークは、第2の動作の時間軸の前半に設定し、より詳しくは、第2の動作の全体所要時間の25%が経過した時間にピークが位置するように設定し支援動作を行う。
最後に、体幹を伸展させ体勢を整える動作(第3の動作)を誘導する支援動作を行う(ステップS03)。
When supporting a human standing motion, the standing / sitting motion support device 1 first tilts the trunk forward and moves the position of the center of gravity of the body from above the buttocks to above the soles of the feet (first motion). A support operation for guiding is performed (step S01). Here, the peak of the moving speed in the orbit of the support motion for inducing the first motion is set in the first half of the time axis of the first motion, and the support motion is performed. More specifically, the support operation is performed by setting the peak to be located at the time when 25% of the total required time of the first operation has elapsed.
Next, a support operation for inducing an operation of lifting the trunk upward (second operation) is performed (step S02). Here, the peak of the moving speed in the orbit of the assisting motion for inducing the second motion is set in the first half of the time axis of the second motion, and more specifically, 25% of the total required time of the second motion. Set so that the peak is located at the time when is elapsed, and perform the support operation.
Finally, a support motion for inducing a motion of extending the trunk and adjusting the posture (third motion) is performed (step S03).

上記の起立動作の支援動作を導くに至った実験について説明する。まず、単純な装置アーム(図示せず)を使用して、これらの特性が被介護者にどのように知覚されるかを評価する予備実験を行った。予備実験では、装置アームを様々な方法で動かし、被介護者の印象を意味微分法(SD法:semantic differential method)を用いて評価した。SD法は、ある刺激対象から連想される複数の対になる形容詞セットの双極的な評定尺度を用いて、結果から刺激対象の印象評定を行う方法であり、直接観測できない人間の感性のパラメータを定量化できるという利点がある。
図示しないが、予備実験の装置アームは、一次元の水平方向の動きを再現できるものであり、被験者は装置アームの上部を掴み、アイマスクを着用した。被験者は、装置アームの前に立ち、アームの動きを追跡した。被験者は22〜24歳の23人の若い学生であり、各々実験を2回試行した。
The experiment that led to the support motion of the above standing motion will be described. First, a simple device arm (not shown) was used to perform preliminary experiments to evaluate how these characteristics were perceived by the care recipient. In the preliminary experiment, the device arm was moved by various methods, and the impression of the care recipient was evaluated using the semantic differential method (SD method). The SD method is a method of performing an impression rating of a stimulus target from the results using a bipolar rating scale of a plurality of pairs of adjective sets associated with a certain stimulus target, and a parameter of human sensitivity that cannot be directly observed. It has the advantage of being able to be quantified.
Although not shown, the device arm of the preliminary experiment was capable of reproducing one-dimensional horizontal movement, and the subject grabbed the upper part of the device arm and wore an eye mask. The subject stood in front of the device arm and tracked the movement of the arm. The subjects were 23 young students aged 22 to 24 years, each of whom tried the experiment twice.

下記表1は、26組の双極的な形容詞を列挙したものである。被験者に対してアンケートを行い、表1に示す各単語を用いて評価することで運動を説明するように依頼した。一般に、SD法で使用されるアンケートのスケールは1〜5または1〜7であるが、ここでは、単語の「どちらにも該当しない」に集中しないようにすべく、1〜6のスケールを使用した。 Table 1 below lists 26 sets of bipolar adjectives. A questionnaire was given to the subjects, and they were asked to explain the exercise by evaluating using each word shown in Table 1. Generally, the scale of the questionnaire used in the SD method is 1 to 5 or 1 to 7, but here we use the scale of 1 to 6 so as not to concentrate on the word "neither". did.

Figure 2021065327
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装置アームの動きのどの特性が被介護者に影響するかを調べるために、既に明らかとなっている典型的な特性を含む、装置アームの動きの様々な候補パターンを設計した。生理学的には、人間の自発的な腕の動きを分析し、特徴的な速度プロファイルを備えた最小ジャーク軌道モデルによって近似できることが実証されているため、当該軌道モデルを使用して支援動作を設計した。 To investigate which characteristics of device arm movement affect the care recipient, we designed various candidate patterns of device arm movement, including typical characteristics that have already been identified. Physiologically, it has been demonstrated that the spontaneous arm movements of humans can be analyzed and approximated by a minimal jerk orbit model with a characteristic velocity profile, so the orbital model is used to design assistive movements. did.

最小ジャーク軌道モデルでは、人間の1次元運動は下記式1を最小化する軌道として表される。ここで、tは運動の最終時間であり、dx(t)/dtはジャークと呼ばれる加速度の差である。x(t)がオイラーポアソン方程式の解である場合、Cは極値である。 In the minimum jerk orbit model, human one-dimensional motion is represented as an orbit that minimizes Equation 1 below. Here, t f is the final time of exercise, and d 3 x (t) / dt 3 is the difference in acceleration called jerk. If x (t) is the solution of Euler's Poisson's equation, then C j is an extremum.

Figure 2021065327
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境界条件は、下記式2と仮定する。ここで、xは移動距離、tはこの運動に必要な時間である。xは開始位置であり、tは運動が開始する時間である。 The boundary condition is assumed to be Equation 2 below. Here, x f is the distance traveled and t f is the time required for this exercise. x 0 is the starting position and t 0 is the time when the exercise starts.

Figure 2021065327
Figure 2021065327

上記式1に上記式2を適用すると、x(t)は下記式3及び式4で表される。 When the above formula 2 is applied to the above formula 1, x (t) is represented by the following formulas 3 and 4.

Figure 2021065327
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Figure 2021065327
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上記式3及び式4では、x及びtの2つのパラメータのみがモーションの導出に必要である。そこで、典型的な人間の動きに近い、追従する装置の動きを設計した。図5は、最小ジャーク軌道モデルに基づく動きの試行状態を示すグラフである。また、下記表2は、軌道モデルのパラメータを表したものである。
予備実験では、移動距離をx=0.5mとし、所要時間をt=0.7、0.9、又は1.4秒として設定した。さらに、速度がピーク値に達する時間をシフトした。図5及び表2に示すように、各運動パターンについて、25%、33%、50%、67%及び75%の相対時間s=t/tで発生するピーク速度を設定する。
In the above equations 3 and 4, only two parameters, x f and t f , are required for deriving the motion. Therefore, we designed the movement of the device to follow, which is close to the typical human movement. FIG. 5 is a graph showing a trial state of movement based on the minimum jerk trajectory model. Table 2 below shows the parameters of the orbital model.
In the preliminary experiment, the moving distance was set to x f = 0.5 m, and the required time was set to t f = 0.7, 0.9, or 1.4 seconds. In addition, the time at which the velocity reached its peak was shifted. As shown in FIG. 5 and Table 2, for each movement pattern, the peak velocities that occur at relative times s = t / t f of 25%, 33%, 50%, 67% and 75% are set.

Figure 2021065327
Figure 2021065327

本予備実験では、因子分析に分析ソフトウェア(IBM製SPSS Statistics 22)を使用した。バリマックス回転は、被験者から与えられた印象に適用される。下記表3は、それぞれの双極性の形容詞セットの因子負荷を示している。 In this preliminary experiment, analysis software (IBM SPSS Statistics 22) was used for factor analysis. The varimax rotation is applied to the impression given by the subject. Table 3 below shows the factor loadings for each bipolar adjective set.

Figure 2021065327
Figure 2021065327

図6は、予備実験分析のスクリープロットを示している。図6に示すように、画面プロットから因子負荷を2つの因子に分類できる。因子は個別に解釈される。因子負荷が絶対値で0.6ポイント以上である双極性の形容詞のペアは、上記表3に太字で示されている。
因子1については、「強い」、「勇敢な」(「臆病な」の対義語)、「頼もしい」、「支配的な」、「すばやい」(「のろい」の対義語)、「敏感な」、「鋭い」、「速い」、「刺激的な」(「退屈な」の対義語)、「はっきりした」、「派手な」、「積極的な」、「危険な」、および「激しい」(「穏やかな」の対義語)という言葉は、積極性の印象を与える、他の因子よりも高い因子負荷がある。そこで、因子1を積極性要因として定義した。
因子2については、「好きな」、「良い」(「悪い」の対義語)、「気持ちのいい」、「親しみやすい」、「好意的な」、「安心な」(「不安な」の対義語)、および「愉快な」という言葉は、優しさの印象を与える、高い因子負荷がある。そこで、因子2を優しさ因子として定義した。
FIG. 6 shows a screen plot of the preliminary experimental analysis. As shown in FIG. 6, the factor load can be classified into two factors from the screen plot. Factors are interpreted individually. Pairs of bipolar adjectives with an absolute factor load of 0.6 points or more are shown in bold in Table 3 above.
For factor 1, "strong", "brave" (the antonym of "cowardly"), "reliable", "dominant", "quick" (the antonym of "curse"), "sensitive", "sharp" , "Fast", "Exciting" (antonym of "boring"), "Clear", "Flashy", "Aggressive", "Dangerous", and "Intense"("Gentle" The word) has a higher factor load than other factors, which gives the impression of positiveness. Therefore, factor 1 was defined as a positive factor.
Regarding factor 2, "like", "good" (antonym of "bad"), "comfortable", "friendly", "favorable", "safe" (antonym of "anxiety") , And the word "pleasant" have a high factor load that gives the impression of tenderness. Therefore, factor 2 was defined as a kindness factor.

図7は、積極性因子と優しさ因子の負荷を示したグラフである。統計的な有意性を検証するために、因子スコアのすべての組み合わせに対して5%レベルでt検定を適用した。図7(1)に示すように、積極性因子については、装置の動きのパターンAのスコアが高く、パターンCのスコアが低かった。パターンAの最大速度は1.2m/sで、パターンCの最大速度は0.6m/sであった。これは、高速のパターンの場合、積極性因子が増加する傾向があることを意味する。さらに、パターンX1(XはA、B、又はC)のスコアが高く、パターンX5のスコアは低かった。パターンX1の場合、最大速度は25%の相対時間で発生し、パターンX5の場合は75%で発生した。これは、より早く最大速度に達するパターンがより積極的に認識されることを意味している。 FIG. 7 is a graph showing the loading of the positive factor and the gentle factor. To verify statistical significance, t-test was applied at the 5% level for all combinations of factor scores. As shown in FIG. 7 (1), with respect to the positive factor, the score of pattern A of the movement of the device was high, and the score of pattern C was low. The maximum speed of pattern A was 1.2 m / s, and the maximum speed of pattern C was 0.6 m / s. This means that for fast patterns, the positive factors tend to increase. Furthermore, the score of pattern X1 (X is A, B, or C) was high, and the score of pattern X5 was low. In the case of pattern X1, the maximum velocity occurred at 25% relative time, and in the case of pattern X5, it occurred at 75%. This means that patterns that reach maximum speed faster are more positively recognized.

図7(2)に示すように、優しさ因子については、積極性因子の傾向とは逆であった。パターンCのスコアは高く、パターンAのスコアは低かった。これは、装置の動きの速度が遅い場合、優しさ因子が増加する傾向があることを意味している。さらに、パターンX5のスコアは高く、パターンX1のスコアは低かった。これは、後で最大速度に達するパターンがより優しいと認識されることを意味している。
以上の結果から、装置の動きは様々な印象(積極性や優しさなど)を被介護者に伝えることができる。起立着座動作支援装置1は、状況に応じた動きのパターンを使用する必要がある。
As shown in FIG. 7 (2), the tenderness factor was opposite to the tendency of the positive factor. The score of pattern C was high, and the score of pattern A was low. This means that the tenderness factor tends to increase when the device moves slowly. Furthermore, the score of pattern X5 was high and the score of pattern X1 was low. This means that patterns that later reach maximum speed will be perceived as gentler.
From the above results, the movement of the device can convey various impressions (aggressiveness, kindness, etc.) to the care recipient. The standing / sitting motion support device 1 needs to use a motion pattern according to the situation.

介護の専門家が推奨する起立動作は、前述したように第1〜第3の動作の3つの支援動作に分けることができ、かかる3つの支援動作を実現するには、次の条件を満たしている必要がある。まず、第1の動作の支援動作では、被介護者は上半身を前に傾けて、重心が足の上にくるようにするための支援動作を行う。第2の動作の支援動作では、患者は動きの方向を前方から上方にスムーズに変更するための支援動作を行う。これらの条件は、被介護者が各動作で必要な運動を行う必要があることを意味している。したがって、起立着座動作支援装置は、被介護者の各動作の誘導で必要な支援動作を被介護者に対して行う必要があり、装置の意図した動きは、積極性の因子に基づいて設計する。 The standing motion recommended by the long-term care specialist can be divided into the three support motions of the first to third motions as described above, and in order to realize the three support motions, the following conditions are satisfied. You need to be. First, in the support motion of the first motion, the care recipient tilts the upper body forward to perform a support motion so that the center of gravity is on the foot. In the support motion of the second motion, the patient performs a support motion for smoothly changing the direction of the motion from the front to the top. These conditions mean that the care recipient needs to perform the necessary exercise for each movement. Therefore, the standing / sitting motion support device needs to perform the support motion necessary for guiding each motion of the care recipient to the care recipient, and the intended motion of the device is designed based on the positive factor.

図8は、起立着座動作支援装置における台座部の肘掛け部の動きを示すグラフである。図8に示す起立動作を示すグラフは、介護の専門家が推奨する起立動作の支援動作であり、前述した第1〜第3の動作の支援動作で構成される。図8に示すグラフの動作を、本実施例におけるリファレンス軌道とする。介護の専門家が推奨する第1〜第3の動作の支援動作では、運動パターン全体の約50%の時間で移動速度のピークが発生する。なお、支援動作の速度プロファイルは、最小ジャーク軌道モデルを用いて近似している。 FIG. 8 is a graph showing the movement of the armrest portion of the pedestal portion in the standing / sitting motion support device. The graph showing the standing motion shown in FIG. 8 is a support motion for the standing motion recommended by a long-term care specialist, and is composed of the support motions for the first to third motions described above. The operation of the graph shown in FIG. 8 is used as the reference trajectory in this embodiment. In the support movements of the first to third movements recommended by the long-term care specialist, the peak movement speed occurs in about 50% of the time of the entire movement pattern. The velocity profile of the assisting motion is approximated using the minimum jerk trajectory model.

図9は、起立着座動作支援装置の第1の動作の支援動作における速度プロファイルを示すグラフである。ここでは予備実験の結果を考慮して、ピーク速度の相対時間をシフトしている。図9における各パターンの違いは、速度プロファイルのみによるものである。なお、各パターンは、図8に示す同一のリファレンス軌道に従ったものである。
各運動パターンについて、ピーク速度は25%(パターン1A)、50%(元のパターン1B)、および75%(パターン1C)で発生するように設定されている。パターン1Aはより強い積極性因子を持ち、パターン1Cはより強い優しさ因子を持つ。したがって、パターン1Aは、第1段階で患者を順方向に効果的に誘導することができる。これは、起立支援を理解していない被介護者にとって役立つものである。一方、パターン1Cは、患者に穏やかな印象を与えると予想される。これは、装置支援を好まない被介護者に役立つといえる。
FIG. 9 is a graph showing a speed profile in the support motion of the first motion of the standing / sitting motion support device. Here, the relative time of the peak velocity is shifted in consideration of the result of the preliminary experiment. The difference between the patterns in FIG. 9 is due only to the speed profile. Each pattern follows the same reference trajectory shown in FIG.
For each motion pattern, peak velocities are set to occur at 25% (pattern 1A), 50% (original pattern 1B), and 75% (pattern 1C). Pattern 1A has a stronger positive factor and pattern 1C has a stronger tenderness factor. Therefore, pattern 1A can effectively guide the patient in the forward direction in the first step. This is useful for care recipients who do not understand standing support. On the other hand, pattern 1C is expected to give the patient a mild impression. This can be useful for care recipients who do not like device support.

下記表4は、起立動作の速度プロファイルを表している。各パターンの違いは、速度プロファイルのみによるものであり、各パターンは同一のリファレンス軌道に従ったものである。したがって、各パターンに必要な時間は異なるが、開始位置と終了位置は同じである。 Table 4 below shows the speed profile of the standing motion. The difference between each pattern is due only to the velocity profile, and each pattern follows the same reference trajectory. Therefore, the time required for each pattern is different, but the start position and end position are the same.

Figure 2021065327
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起立着座動作支援装置の有効性を検証するために、次のような実験を行った。被験者は、22〜45歳の健康な12人であり、高齢者の体験を模倣するために動きを制限する特別な機器を着用した(図示せず)。
被験者は、起立着座動作支援装置1の支援動作を受けて9回起立動作を行った。各実験では、上記表4からランダムに異なる起立動作パターンが使用された。被験者は、各実験でどのパターンが使用されたかを知らなかった。被験者らは、起立着座動作支援装置1がどのように支援動作をするのかについての情報を伝えられず知らない状態で実験が行われた。被験者らは、起立着座動作支援装置1が使用中にどのように動いたかを判断し、立ち方を決定しなければならなかった。立っているときに被験者が基準姿勢を採用したことを確認するために、被験者の体の重心の位置を測定した。
The following experiments were conducted to verify the effectiveness of the standing and sitting motion support device. The subjects were twelve healthy people aged 22 to 45 years, who wore special equipment to restrict movement to mimic the experience of the elderly (not shown).
The subject performed the standing motion 9 times in response to the assisting motion of the standing / sitting motion support device 1. In each experiment, randomly different standing motion patterns from Table 4 above were used. Subjects were unaware of which pattern was used in each experiment. The subjects conducted the experiment without being able to convey information about how the standing / sitting motion support device 1 performs the support motion. The subjects had to judge how the standing / sitting motion support device 1 moved during use and decide how to stand. The position of the center of gravity of the subject's body was measured to confirm that the subject adopted the reference posture while standing.

実験の結果、被験者は起立着座動作支援装置1の支援動作を受けて、一部のパターンを除いて上手く起立することができた。被験者は、一部のパターン、1C−2X(XはA、B又はC)に対して不適切な姿勢をとった。この場合、被験者は上半身を前に傾けることができなかったため、第1の動作の支援動作では重心が足の上ではなく臀部にあり、その結果、起立着座動作支援装置1だけが前方に移動した。図10〜12は、起立動作中の重心の位置を示すグラフである。具体的には、図10(1)はパターン1A−2A、図10(2)はパターン1A−2B、図10(3)はパターン1A−2C、図11(1)はパターン1B−2A、図11(2)はパターン1B−2B、図11(3)はパターン1B−2C、図12(1)はパターン1C−2A、図12(2)はパターン1C−2B、図12(3)はパターン1C−2Cの場合を示している。なお、実線は起立動作中の重心の位置を示し、破線はリファレンス軌道を示している。
パターン1A−2Xの場合、重心は十分に前方に移動した。パターン1C−2Xの場合、被験者は上半身を傾けなかった。これは、積極的な支援方法が被験者を基準姿勢に導くのに優れていることを意味している。パターン1X−2Aの場合、重心は最終的な基準位置を達成するために十分に持ち上げられた。ただし、第1の動作の支援動作で体の傾きが十分でない場合は、このパターンで持ち上げ動作が失敗することがあった。
As a result of the experiment, the subject was able to stand up well except for some patterns by receiving the support motion of the standing / sitting motion support device 1. The subject took an inappropriate posture for some patterns, 1C-2X (X is A, B or C). In this case, since the subject could not tilt his upper body forward, the center of gravity was not on the feet but on the buttocks in the support motion of the first motion, and as a result, only the standing and sitting motion support device 1 moved forward. .. 10 to 12 are graphs showing the position of the center of gravity during the standing operation. Specifically, FIG. 10 (1) is pattern 1A-2A, FIG. 10 (2) is pattern 1A-2B, FIG. 10 (3) is pattern 1A-2C, and FIG. 11 (1) is pattern 1B-2A. 11 (2) is pattern 1B-2B, FIG. 11 (3) is pattern 1B-2C, FIG. 12 (1) is pattern 1C-2A, FIG. 12 (2) is pattern 1C-2B, and FIG. 12 (3) is pattern. The case of 1C-2C is shown. The solid line indicates the position of the center of gravity during the standing operation, and the broken line indicates the reference trajectory.
In the case of pattern 1A-2X, the center of gravity has moved sufficiently forward. In the case of pattern 1C-2X, the subject did not tilt his upper body. This means that active support methods are excellent in guiding the subject to the reference posture. In the case of pattern 1X-2A, the center of gravity was raised sufficiently to achieve the final reference position. However, if the body tilt is not sufficient in the support motion of the first motion, the lifting motion may fail in this pattern.

図13及び図14は、健常者を被験者とした場合の各パターンのアンケート結果を示すグラフであり、図13(1)は「立ち易い−立ち難い」、図13(2)は「好き−嫌い」、図14(1)は「安定−不安定」、図14(2)は「協力的−非協力的」についてのアンケート結果を示している。
図13及び図14に示すように、パターン1A−2Aの場合は、最も「立ち易い」、「好き」、「安定」かつ「協力的」であると評価されることが分かった。
13 and 14 are graphs showing the results of questionnaires for each pattern when a healthy subject is used as a subject. FIG. 13 (1) is "easy to stand-difficult to stand", and FIG. 13 (2) is "like-dislike". , FIG. 14 (1) shows the results of the questionnaire about "stable-unstable", and FIG. 14 (2) shows the results of the questionnaire about "cooperative-non-cooperative".
As shown in FIGS. 13 and 14, it was found that in the case of patterns 1A-2A, it was evaluated as "easy to stand", "like", "stable" and "cooperative".

図15は、高齢者を被験者とした場合の起立動作支援イメージ図であり、(1−a)〜(1−d)はパターン1A−2Aの場合、(2−a)〜(2−d)はパターン1C−2Cの場合を示している。図15(1−a)に示すように、高齢の女性の被介護者9が被験者となり、起立着座動作支援装置1による起立動作支援を受けながら、起立動作を行った。なお、補助者11は、安全性を確保するために被介護者9に付き添った者であり、起立動作支援は行っていない。
図15(1−a)及び(2−a)に示すように、パターン1A−2A及びパターン1C−2Cの何れの場合においても、着座した状態では差は見られないが、図15(1−b)及び(2−b)に示すように、体幹を前傾させ身体重心位置を臀部の上から足裏の上に移動する動作(第1の動作)を行った状態では、パターン1C−2Cの場合よりもパターン1A−2Aの場合の方が、十分に前傾姿勢が取られていることが分かる。
図15(1−c)及び(2−c)に示すように、体幹を上方に持ち上げる動作(第2の動作)を行った状態では、パターン1A−2Aの場合では、十分な前傾姿勢が取られた上で体幹が上方に持ち上げられているが、パターン1C−2Cの場合では、パターン1A−2Aの場合と比較して後傾姿勢となっているために体幹がスムーズに上方に持ち上げられていないことが分かる。
また、図15(1−d)及び(2−d)に示すように、体幹を伸展させ体勢を整える動作(第3の動作)においても、パターン1A−2Aの場合では、しっかりと体幹が伸展しているのに対し、パターン1C−2Cの場合では、やや後傾姿勢が継続し、十分に体幹が伸展していないことが分かる。
FIG. 15 is an image diagram of standing motion support when an elderly person is a subject, and (1-a) to (1-d) are patterns 1A-2A, and (2-a) to (2-d) are. The case of pattern 1C-2C is shown. As shown in FIG. 15 (1-a), an elderly female care recipient 9 was a subject and performed a standing motion while receiving standing motion support by the standing / sitting motion support device 1. The assistant 11 is a person who accompanies the care recipient 9 in order to ensure safety, and does not support the standing motion.
As shown in FIGS. 15 (1-a) and (2-a), in any of the patterns 1A-2A and 1C-2C, no difference is observed in the seated state, but in FIG. 15 (1-a). As shown in b) and (2-b), in the state where the trunk is tilted forward and the position of the center of gravity of the body is moved from the top of the buttocks to the top of the sole (first movement), the pattern 1C- It can be seen that the pattern 1A-2A has a sufficiently forward leaning posture as compared with the case of 2C.
As shown in FIGS. 15 (1-c) and (2-c), in the state where the trunk is lifted upward (second motion), in the case of pattern 1A-2A, a sufficient forward leaning posture is performed. However, in the case of pattern 1C-2C, the trunk is smoothly raised because it is in a backward leaning posture as compared with the case of pattern 1A-2A. You can see that it has not been lifted.
Further, as shown in FIGS. 15 (1-d) and (2-d), even in the movement of extending the trunk and adjusting the posture (third movement), in the case of the pattern 1A-2A, the trunk is firmly held. However, in the case of pattern 1C-2C, it can be seen that the backward leaning posture continues slightly and the trunk is not sufficiently extended.

図16は、高齢者を被験者とした場合の起立動作中の重心の位置を示すグラフであり、ケース1はパターン1A−2Aの場合、ケース2はパターン1C−2Cの場合を示している。図16から、ケース2の場合はリファレンス軌道から大きく外れているが、ケース1の場合には、リファレンス軌道とほぼ一致していることが確認できた。
以上より、本実施例の起立着座動作支援方法を用いることにより、被介護者を無意識的に目的とする軌道上に動作させる支援動作を行えることがわかる。
FIG. 16 is a graph showing the position of the center of gravity during the standing motion when an elderly person is a subject. Case 1 shows the case of pattern 1A-2A, and case 2 shows the case of pattern 1C-2C. From FIG. 16, it was confirmed that in the case of Case 2, the orbit was significantly deviated from the reference orbit, but in the case of Case 1, it was almost the same as the reference orbit.
From the above, it can be seen that by using the standing / sitting motion support method of the present embodiment, the support motion for unconsciously moving the care recipient on the target trajectory can be performed.

本実施例では、起立着座動作支援装置を用いた着座動作の支援方法について説明する。図4に示すように、一般に、人間の着座動作は、起立姿勢Dから姿勢Cへ移行する動作、すなわち体幹を屈曲させ体勢を崩す動作(第4の動作)と、姿勢Cから姿勢Bへ移行する動作、すなわち体幹を下方に下げる動作(第5の動作)と、姿勢Bから着座姿勢Aへ移行する動作、すなわち体幹を後傾させながら身体重心位置を足裏の上から臀部の上に移動する動作(第6の動作)といった3つの動作から成る。 In this embodiment, a method of supporting the sitting motion using the standing / sitting motion support device will be described. As shown in FIG. 4, in general, the human sitting motion is a motion of shifting from the standing posture D to the posture C, that is, a motion of bending the trunk and losing the posture (fourth motion) and a motion of changing the posture from the posture C to the posture B. The movement of shifting, that is, the movement of lowering the trunk downward (fifth movement) and the movement of shifting from posture B to the sitting posture A, that is, the position of the center of gravity of the body from the top of the sole to the buttocks while tilting the trunk backward. It consists of three movements, such as the movement to move up (sixth movement).

図17は、実施例2の起立着座動作支援方法のフロー図を示している。図17に示すように、着座動作の支援では、まず、体幹を屈曲させ体勢を崩す動作(第4の動作)を誘導する(ステップS11)。ここで、第4の動作を誘導する支援動作の軌道上の移動速度のピークは、第4の動作の時間軸の前半に設定し、支援動作を行う。より詳しくは、第4の動作の全体所要時間の25%が経過した時間にピークが位置するように設定して支援動作を行う。これにより、ユーザを無意識的に起立姿勢から着座姿勢へ目的とする軌道上に動作させる支援動作を行うことができる。
次に、体幹を下方に下げる動作(第5の動作)を誘導する支援動作を行う(ステップS12)。最後に、体幹を後傾させながら身体重心位置を足裏の上から臀部の上に移動する動作(第6の動作)を誘導する支援動作を行う(ステップS13)。
支援動作における軌道は、着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する場合と同様に、熟練した理学療法士がユーザの動作を誘導する動きを倣った軌道となっている。
FIG. 17 shows a flow chart of the standing / sitting motion support method of the second embodiment. As shown in FIG. 17, in supporting the sitting motion, first, the motion of bending the trunk and losing the posture (fourth motion) is induced (step S11). Here, the peak of the moving speed in the orbit of the assisting motion for inducing the fourth motion is set in the first half of the time axis of the fourth motion, and the assisting motion is performed. More specifically, the support operation is performed by setting the peak to be located at the time when 25% of the total required time of the fourth operation has elapsed. As a result, it is possible to perform a support operation for unconsciously moving the user from the standing posture to the sitting posture on the target trajectory.
Next, a support operation for inducing an operation of lowering the trunk (fifth operation) is performed (step S12). Finally, a support motion is performed to induce a motion (sixth motion) of moving the position of the center of gravity of the body from above the sole of the foot to above the buttocks while tilting the trunk backward (step S13).
The trajectory in the support motion is a trajectory that imitates the motion in which a skilled physiotherapist guides the user's motion, as in the case of supporting the user's standing motion in which the sitting posture is changed to the standing posture.

(その他の実施例)
起立着座動作支援装置としては、2つの把持部と、各把持部を可動させる可動部と、該可動部を制御する制御部を備え、把持部が、それぞれをユーザが左右の手で掴むか、又は、左右の腕部を載せる形状を呈し、把持部の動作によって、ユーザの動作を支援するものでもよい。
(Other Examples)
The standing / sitting motion support device includes two grip portions, a movable portion for moving each grip portion, and a control unit for controlling the movable portion. Alternatively, the shape may be such that the left and right arms are placed on the left and right arms, and the movement of the grip portion assists the user's movement.

本発明は、下肢の衰え等により起立着座動作に支障がある被介護者の起立着座動作を支援する装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a device that supports the standing and sitting motion of a care recipient who has difficulty in standing and sitting motion due to weakening of the lower limbs and the like.

1 起立着座動作支援装置
2 誘導機構
3 台座部
4 可動部
5 水平移動機構
6 上下移動機構
9 被介護者
10 椅子
11 補助者
31 肘掛け部
32 ハンドル
50 自律歩行器
51 作動ホイール
52a フロントキャスタ
52b リアキャスタ
60 起立支援用マニピュレータ
1 Standing and sitting movement support device 2 Guidance mechanism 3 Pedestal part 4 Movable part 5 Horizontal movement mechanism 6 Vertical movement mechanism 9 Care recipient 10 Chair 11 Assistant 31 Armrest 32 Handle 50 Autonomous walker 51 Activating wheel 52a Front caster 52b Rear caster 60 Manipulator for standing support

Claims (9)

着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する装置であって、
前記起立動作は、
体幹を前傾させ身体重心位置を臀部の上から足裏の上に移動する第1の動作と、
体幹を上方に持ち上げる第2の動作と、
体幹を伸展させ体勢を整える第3の動作、
で構成され、
前記装置は、第1乃至第3の動作を誘導する支援動作を行う機構を備え、
前記支援動作は、
第1の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第1の動作の時間軸の前半に設定され、かつ、
第2の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第2の動作の時間軸の前半に設定された、
ことを特徴とする起立着座動作支援装置。
It is a device that supports the standing motion of the user who shifts from the sitting posture to the standing posture.
The standing operation is
The first movement of tilting the trunk forward and moving the position of the center of gravity of the body from above the buttocks to above the soles of the feet,
The second action to lift the trunk upwards,
The third movement to extend the trunk and prepare the posture,
Consists of
The device includes a mechanism for performing a support operation for inducing the first to third operations.
The support operation is
The peak of the moving speed in the orbit of the motion for inducing the first motion is set in the first half of the time axis of the first motion, and
The peak of the orbital moving speed of the motion that induces the second motion is set in the first half of the time axis of the second motion.
A standing and sitting motion support device characterized by this.
起立姿勢から着座姿勢へ移行するユーザの着座動作を支援する装置であって、
前記着座動作は、
体幹を屈曲させ体勢を崩す第4の動作と、
体幹を下方に下げる第5の動作と、
体幹を後傾させながら身体重心位置を足裏の上から臀部の上に移動する第6の動作、
で構成され、
前記装置は、第4乃至第6の動作を誘導する支援動作を行う機構を備え、
前記支援動作は、
第4の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第4の動作の時間軸の前半に設定されたことを特徴とする起立着座動作支援装置。
It is a device that supports the sitting motion of the user who shifts from the standing posture to the sitting posture.
The seating motion is
The fourth movement that bends the trunk and loses posture,
The fifth action of lowering the trunk and
The sixth movement to move the position of the center of gravity of the body from the top of the sole to the top of the buttocks while tilting the trunk backward.
Consists of
The device includes a mechanism for performing a support operation for inducing a fourth to sixth operation.
The support operation is
A standing / sitting motion support device characterized in that the peak of the moving speed in the orbit of the motion for inducing the fourth motion is set in the first half of the time axis of the fourth motion.
前記支援動作における軌道は、熟練した理学療法士がユーザの動作を誘導する動きを倣った軌道であることを特徴とする請求項1又は2に記載の起立着座動作支援装置。 The standing / sitting motion support device according to claim 1 or 2, wherein the trajectory in the assisting motion is a trajectory that imitates a motion in which a skilled physiotherapist guides the user's motion. 前記移動速度のピークは、各動作の全体所要時間の20〜30%に設定されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の起立着座動作支援装置。 The standing / sitting motion support device according to claim 1 or 2, wherein the peak of the moving speed is set to 20 to 30% of the total required time of each motion. 前記装置における支援動作を行う機構は、
装置に搭載された台座面を水平方向及び上下方向に移動し得る機構を備え、
ユーザの腕部が前記台座面に当接することによって、ユーザの動作を支援することを特徴とする請求項1〜4の何れかの起立着座動作支援装置。
The mechanism that performs the support operation in the device is
Equipped with a mechanism that can move the pedestal surface mounted on the device in the horizontal and vertical directions.
The standing / sitting motion support device according to any one of claims 1 to 4, wherein the user's arm abuts on the pedestal surface to assist the user's motion.
前記装置における支援動作を行う機構は、2つの把持部と、各把持部を可動させる可動部と、該可動部を制御する制御部を備え、
前記把持部は、それぞれをユーザが左右の手で掴むか、又は、左右の腕部を載せる形状を呈し、前記把持部の動作によって、ユーザの動作を支援することを特徴とする請求項1〜4の何れかの起立着座動作支援装置。
The mechanism for performing the support operation in the device includes two grip portions, a movable portion for moving each grip portion, and a control unit for controlling the movable portion.
Claims 1 to 1, wherein the grip portion has a shape in which the user grips each of the grip portions with his / her left and right hands or puts the left and right arms on the grip portion, and the operation of the grip portion assists the user's operation. Standing and sitting motion support device according to any one of 4.
着座姿勢から起立姿勢へ移行するユーザの起立動作を支援する方法であって、
前記起立動作は、
体幹を前傾させ身体重心位置を臀部の上から足裏の上に移動する第1の動作と、
体幹を上方に持ち上げる第2の動作と、
体幹を伸展させ体勢を整える第3の動作、
で構成され、
前記方法は、第1乃至第3の動作を誘導する支援動作を行うステップを備え、
前記支援動作を行うステップにおいて、
第1の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第1の動作の時間軸の前半に設定され、かつ、
第2の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第2の動作の時間軸の前半に設定された、
ことを特徴とする起立着座動作支援方法。
It is a method to support the standing motion of the user who shifts from the sitting posture to the standing posture.
The standing operation is
The first movement of tilting the trunk forward and moving the position of the center of gravity of the body from above the buttocks to above the soles of the feet,
The second action to lift the trunk upwards,
The third movement to extend the trunk and prepare the posture,
Consists of
The method comprises a step of performing a support motion for inducing a first to third motion.
In the step of performing the support operation
The peak of the moving speed in the orbit of the motion for inducing the first motion is set in the first half of the time axis of the first motion, and
The peak of the orbital moving speed of the motion that induces the second motion is set in the first half of the time axis of the second motion.
A method of supporting standing and sitting movements, which is characterized by the fact that.
起立姿勢から着座姿勢へ移行するユーザの着座動作を支援する方法であって、
前記着座動作は、
体幹を屈曲させ体勢を崩す第4の動作と、
体幹を下方に下げる第5の動作と、
体幹を後傾させ身体重心位置を足裏の上から臀部の上に移動する第6の動作、
で構成され、
前記方法は、第4乃至第6の動作を誘導する支援動作を行うステップを備え、
前記支援動作を行うステップにおいて、
第4の動作を誘導する動作の軌道上の移動速度のピークが、第4の動作の時間軸の前半に設定されたことを特徴とする起立着座動作支援方法。
It is a method to support the sitting motion of the user who shifts from the standing posture to the sitting posture.
The seating motion is
The fourth movement that bends the trunk and loses posture,
The fifth action of lowering the trunk and
The sixth movement, which tilts the trunk backward and moves the position of the center of gravity of the body from the top of the sole to the top of the buttocks.
Consists of
The method comprises a step of performing a support motion for inducing a fourth to sixth motion.
In the step of performing the support operation
A standing / sitting motion support method, characterized in that the peak of the moving speed in the orbit of the motion for inducing the fourth motion is set in the first half of the time axis of the fourth motion.
前記移動速度のピークは、各動作の全体所要時間の20〜30%に設定されたことを特徴とする請求項7又は8に記載の起立着座動作支援方法。
The standing / sitting motion support method according to claim 7, wherein the peak of the moving speed is set to 20 to 30% of the total required time of each motion.
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