JP4107595B2 - 擬似ウェアラブルリフト - Google Patents

Description

本発明は、擬似ウェアラブルリフト、すなわち荷役作業支援のためのリフト（リフタ）に関し、特に介護用のリフトに関する。

荷物の移動装置としては、比較的小型から中型の荷物を専用パレット上に積載し、荷物ごと専用パレットを持ち上げ移動するフォークリフトが良く知られている。一般的にフォークリフトは、装置本体を挟んで荷物の反対側に操作装置が置かれている。このためフォークが前方に大きく突き出た構造となり、介護福祉機器として使用すると作業中に周囲へ危害を及ぼすおそれがある。

介護福祉機器としては、据え置き型や移動型の介護用リフタ（クレーン状）が知られている。介護リフタは、スリングシートにより被介護者を吊り下げて移動する装置である。このために介護リフタ使用時には、スリングシートを被介護者の下に挿入する手間のかかる作業が必要となる。このような面倒な作業があるためか、介護リフタは、施設などで広く使われているとは言えない。

これらの荷役装置の特徴は、形状の違いはあるものの１本のアクチュエータにて荷物を昇降させる構造となっていることである。

特許文献１には、移動走行可能な基盤上に、平行リンク機構を有した複数のアーム式昇降装置を並列状態且つ連結して設置し、前記昇降装置のそれぞれのアーム先端に分割連結型の支え具を回動自在で簡易着脱可能に取り付け、前記各昇降装置を使用者たる介護人の動作に合わせて同期あるいは単独で自律的且つ強調的に昇降し得るようにする事により、被介護人の姿勢に合わせて介護人が被介護人を下から抱き抱え持ち上げる動作に合わせて自律的に介護人の作業を代替し、介護人を支援する人協調型介護支援装置が記載されている。

特許文献２には、掌を押し当てる当掌面と前記当掌面に掌を対向させた手を外側から抱持する抱持部とを有するコントローラ本体と、前記コントローラ本体に前記当掌面と略平行した平面内で変位自在に支持されているとともに、当掌面とは反対側で被介護者の身体に押し当てられる被動面を有する変位部材と、前記変位部材を前記コントローラ本体の中立位置へ復帰移動するように付勢する付勢部材と、前記コントローラ本体と前記変位部材間の相対変位を検知して介護リフトに前記相対変位に対応した駆動信号を出力する変位検知素子とを備えた介護リフト用コントローラが記載されている。

特許文献３には、駆動部と制御部と電源部とセンサ部を具備し、センサ部で人が行動時に受ける作用力を測定し、その作用力に基づいて駆動部による補助力を決める人が身体に装着することが可能なパワーアシスト機器が記載されている。

本件特許出願の発明者等は、本体と、該本体に介護用椅子を吊り上げる吊り上げ装置が設けられ、かつ吊り上げ力をアシストするパワーアシスト装置が設けられた介護リフタにおいて、
介護用の椅子に加えられた力によって、ｘ，ｙおよびｚ方向に発生する歪を検出する歪検出手段を備えた３軸力センサを設け、該３軸力、前記で検出した歪によってｘ，ｙおよびｚ方向の力を算出する手段を設け、算出された力に応じた可変の補助力にて吊り上げ装置をｘ，ｙおよびｚ方向に操作するように前記パワーアシスト装置を構成した介護リフタについて発明をなし、同一出願人によって出願がなされている（特許文献４）。

特開平１０−２９５７４４号公報 特開平１０−２４８８８５号公報 特開２００４−１０５２６１号公報 特開２００３−６３８００号公報（特許第３５４８１３９）

人が直接荷物を持ち上げるならば、前記したフォークリフトの危険性はなくなり、専用パレットなども不要となる。同様に人を持ち上げる作業ならば、介護リフタにおける被介護者へのスリングシート装着作業等の二次的作業は必要としない。その理由は、人が自由度の高い両手で荷物を扱うことによる。

リフト等の装置の動作を出来る限り人の動作に近づける究極の手段は、人の力を補助するウェアラブルパワーアシスト装置と考えられる。しかし、現在開発が行われているウェアラブルパワーアシスト装置は、人が簡単に装着できる装置とはなっていない。また作業者は、常に力作業を行う訳ではなく、常時ウェアラブルな装置を装着したままでは、休息時などで邪魔になる。

本発明は、人と同様に両腕を用いる擬似ウェアラブルリフトにより、フォークリフトで発生する危険性や介護リフタ使用時のスリングシート装着手間等を、軽減するもしくは省略し、装着を小型化，簡略化することを目的としている。

本発明は、人と同様に両腕を用いる擬似ウェアラブルリフトにより、フォークリフトで発生する危険性や介護リフタのスリングシート装着手間等を、軽減するもしくは省略する擬似ウェアラブルリフトを提供する。

擬似ウェアラブルリフトは、左右それぞれの昇降装置に、例えばリンク機構を用いて水平に設置した、作業者の肘から手首間の下部もしくは全体を覆う腕カバーを、例えばアクチュエータにて昇降させる構造となっている。腕カバーは、箱型断面の右もしくは左の壁部分を撤去して、横から簡単に下腕を着脱できるようにしている。作業者は、左右昇降装置の中間の床面に立ち、腕カバーに下腕を保持され、保持された両下腕で左右の昇降装置を操作する。荷物は、手のひらで把持する、下腕もしくは腕カバー上に載せられる。このように装置は、作業者をその中に包み込む構造で、作業者の荷物持ち上げ動作を補助するものとなっている。

腕カバーの昇降操作は、下腕の下部もしくは側方の任意の位置（肘と手首のほぼ中心近傍）に設置した操作部にて行う。この操作部は、中心に山形の突起（挺子の支点）を有し、その前後にスイッチを取り付けたもので、突起を支点とし挺子としての下腕部を動かすことにより操作される。

荷物は、手で持たれる、下腕上部に載せられる、もしくは腕カバー上部に載せ指で滑らないように押さえられて、持ち運ばれる。
擬似ウェアラブルリフトの移動並びに荷物の運搬は、擬似ウェアラブルリフトの四隅に配されたキャスタを用い、左右上腕の下部(肘の直上)に接するように設置されたサポート部を押す人力にて、装置の前後進および旋回等の移動が自在に行われる。この装置をパワーアシスト走行させるには、前部もしくは後部左右のキャスタをモータ，ギア及び駆動輪より成る右用と左用の走行装置に変更し、左右の腕カバーに設置された前後のサポート部にロードセルを追加し、左右の走行装置を各々の前後方向に対応したロードセルからの出力により、一般的に知られている力とモータのトルクもしくは速度を比例させた制御方式等を採用すればよい。

本発明は、具体的には両端にキャスタを設けた左右配置の水平方向部材とこれらの水平方向部材に固く連結された縦方向部材および横方向部材とを備えて構成されるメインフレームを有し、前記水平方向部材に対して水平方向に延在し、作業者が間に立って作業し、両腕がそれぞれ到着するに充分な間隔を置いて配設され、前記メインフレームに一端側を、そして他端側を水平方向姿勢を維持して昇降させる２つの昇降機構を設け、前記昇降機構の他端側に、いずれかの横方向側は、作業者が腕を横方向から挿入する充分な空間部が形成され、水平方向に延在する枠体と、該枠体に取り付けられて前記昇降装置を動作させるスイッチを備えた腕カバーとをそれぞれ取り付け、２つの腕カバーをそれぞれに独立して水平方向姿勢を維持して前記昇降機構によって昇降させるようにした擬似ウェアラブルリフトを提供する。

前記枠体は、下板部，横板部および上板部が一体で形成され、前記下板部，横板部および上板部のいずれかに、前記枠体の内側に面して前記スイッチが配置される。

前記スイッチは２個配置され、これらのスイッチの間に台座が設けられる。

なお、擬似ウェアラブルリフト（wearable lift）とは、例えばヒューマノイドロボットのように自立もしくは遠隔操作されるものではなく、人が装着して人の動作を補助する多機能なウェアラブルパワーアシスト装置とも異なり、ある一つの作業（本発明では荷役作業）に必要な人の力の一部をアシストする、換言すれば作業に必要な動作の一部だけを、必要な人の部位（例えば腕）に作用させて、作業を補助する装置である。

本発明の擬似ウェアラブルリフトは、既存のフォークリフトや介護用リフタに比べて自由度が高いものとなり、フォークリフトで発生する危険性や介護リフタ使用時のスリングシート装着手間等を、軽減するもしくは省略し、装置を小型化，簡便化することができる。

フォークリフトと同様の荷役作業に関しては、作業中の周囲への危険性を大幅に軽減すると共に、店舗内倉庫などの狭所作業にも対応できるようになる。

介護用リフタとして使用する場合は、手間のかかるスリングシートを被介護者の下に挿入する作業を省略できる。このため擬似ウェアラブルリフトは、既存の介護リフタに代わる、使いやすい被介護者にとっても優しい介護支援装置となる。

以上のように擬似ウェアラブルリフトは、ここで示した用途以外にも工場などでの運搬作業などより広い用途が考えられ、運搬装置と組み合わせて製造業，農業，漁業，販売業、及び介護施設その他の荷役作業等の事業活動に有効な装置となる。

本発明の実施例は、左右配置の両端にキャスタを設けた水平方向部材とこれらの水平方向部材に固く連結された縦方向部材および横方向部材とを備えて構成されるメインフレームを有し、前記水平方向部材の上側であって水平方向に延在し、作業者が間に立って作業し、両腕がそれぞれ到着するに充分な間隔を置いて配設され、前記メインフレームに一端側を、そして他端側にリンク機構を連結して、かつ昇降動作させるアクチュエータを設けて２つの昇降装置を構成し、前記リンク機構の先端部であって、回転動作点とは他側の先端部に、いずれかの横方向側は、作業者が腕を横方向から挿入する充分な空間部が形成され、水平方向に延在する枠体と、該枠体に取り付けられて前記アクチュエータを動作させるスイッチを備えた腕カバーとをそれぞれ取り付け、前記枠体には、下板部，横板部および上板部が一体で形成され、前記枠体の内側に面して前記スイッチが配置され２つの腕カバーをそれぞれに独立して水平方向姿勢を維持して前記リンク機構によって昇降させるようにした擬似ウェアラブルリフトを構成する。

本発明の実施例は、左右配置の水平方向部材とこれらの水平方向部材に固く連結された縦方向部材とを備えて構成されるメインフレームを有し、前記水平方向部材の上側であって水平方向に延在し、作業者が間に立って作業し、両腕がそれぞれ到着するに充分な間隔を置いて配設され、前記縦方向部材に昇降可能に連結された支持部材で昇降装置を構成し、該昇降機構に一端が連結され、他端が前記メインフレームに連結されて前記昇降機構をそれぞれ動作させる２つのアクチュエータを有し、前記昇降機構の先端部であって、昇降機構とは他側の先端部に、何れかの横方向側は、作業者が腕を横方向から挿入する充分な空間部が形成され、水平方向側の両側は腕を通すに充分な空間部が形成された水平方向に延在する枠体を設け、該枠体に取り付けられ、作業者の腕に接触し、歪ゲージに発生する歪に基づいて、ｘおよびｙ方向の曲げモーメントを計算し、これらの曲げモーメントから、ｘ，ｙおよびｚ方向の力を算出する処理装置を設け、算出された力に応じて可変の補助力にて吊り上げ装置をｘ，ｙおよびｚ方向に操作するように構成されたパワーアシスト装置である前記アクチュエータを動作させ、前後左右にそれぞれ対をなし、前後左右に発生する歪を測定する歪ゲージを有する歪検出部を備え、手で握れるサイズの握り体であるスイッチを備えた腕カバーを取り付け、前記スイッチが動作されたときに、２つの腕カバーをそれぞれに独立して水平方向姿勢を維持して昇降させるようにした擬似ウェアラブルリフトを構成する。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、擬似ウェアラブルリフト１００の構成を示す斜視図である。
図２は、擬似ウェアラブルリフト１００の構成を示す側面図である。
図３は、図１の正面図であり、図４は図１の平面図である。

これの図において、擬似ウェアラブルリフト１００は、メインフレーム１を備えて構成される。メインフレーム１は、左右両側に平行して配置された水平方向部材２（２ａ，２ｂ）と図１に示すように上方に延びる縦方向部材３（３ａ，３ｂ）および左右配置の水平部材２をつなぐ横方向部材４（４ａ，４ｂ，４ｃ）をそれぞれ直角配置にして備え、縦方向部材３と水平方向部材２間には補強部材１４を備える。これらの部材を板状のものとしてもよい。

擬似ウェアラブルリフト１００は、水平方向部材２の両端部にキャスタ１１、１２（１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）を備え、移動可能とされる。水平方向部材２ａ，２ｂ間には余裕を持って作業者２０が入るに充分な空間部１３が形成され、水平方向部材２の長さは作業者２０の横幅に比べて充分に長い。背面の中央配置の横方向部材４ｂには左右両側にアーム支持部材２４（２４ａ，２４ｂ）が空間部１３に向かって取り付けられる。

アーム支持部材２４には上下２ヶ所にリンク機構５の一部を構成する一体化された上支持アーム３６，下支持アーム３７が回動可能に取り付けられ、上支持アーム３６と下支持アーム３７は平行を保つようにして回動し得る。上支持アーム３６と下支持アーム３７の先端には腕カバー３１（３１ａ，３１ｂ）が腕カバー支持部材４１によって取り付けられる。

昇降装置２６がリンク機構５とアクチュエータ８を備えて構成される。
図５〜図７は、腕カバー３１と支持部材４１の詳細を示し、図５は腕カバー３１の側面図、図６は図５の正面図、図７は図５の平面図を示す。

図１および図５〜図７において、腕カバー３１の構成について説明する。図において、左側の腕カバー３１ａについて説明するが、右側の腕カバー３１ｂについても構成は同様である。

腕カバー３１ａは、枠体３２ａからなり、枠体３２ａは、上部板３３ａ，横部板３４ａ，下部板（底部板）３５ａおよび後方部板３８ａが一体となって構成される。この枠体３２ａの場合、横部板３４ａは、内方側に、すなわち作業者２０が位置する空間部１３の内方に向った側に設けられており、反対側である外方側は設けられておらず、空白部とされている。これは作業者２０の下腕２１ａを外方側から枠体３２ａの内部の空間部に挿入できることを現わしている。そして横部板３４ａの先端側は下部板３５ａに向って斜傾した尖り状の先端部とされていて、前方部も空白部とされ、挿入された作業者２０の下腕２１ａはこの空白部から前方部に、すなわち作業物体に対して到達して把持できるものとしている。

上部板３３ａは、下部板３５ａの上方の中央部にあって、下部板３５ａよりも長さが短く、そしてその一部が横部板３４ａの上端縁に沿って一体化され、他部は横部板３４ａからはずれて上方に曲板状に曲げられている。後方部板３８ａは、横部板３４ａと下部板３５ａとにそれぞれ縁同士が接続されて一体化され、上端部が横方向部材４の方向に向けて曲板状に曲げられている。上部板３３ａと後方部板３８ａとの間には空白部が形成され、曲板状の曲がり部の構成によって作業者２０の腕２１ａを枠体３２ａに挿入したままで、枠体３２ａに前後方向の力を作用させることができるようにしてある。

作業者２０は、下腕２１ａを枠体３２ａ内に外方側および上方側から挿入して位置させると、手（腕の一部として説明する）を枠体３２ａから外方に突出させて作業物体に接触させた状態で、下腕から力を枠体３２ａに加えることによって、擬似ウェアラブルリフト１００を前後、旋回及び左右方向に移動させることができる。この場合に、右側の腕カバー３１ｂの枠体３２ｂの横部板３４ｂは空間部１３の内方側に設けられており、この横部板３４ｂを使用して腕カバー３１ｂを左方に、そして横部板３４ａを使用して腕カバー３１ａを右方に移動させ、擬似ウェエアラブルリフトの左右方向移動を行う。擬似ウェアラブルリフト１００の前後進及び旋回は、上部板３３ａ、３３ｂと後方部板３８ａ、３８ｂを用いて左右の腕カバー３１ａ，３１ｂを前後させることによって行う。擬似ウェアラブルリフト１００は、これらの前後進、旋回、及び左右移動を組み合わせて自由な移動を行うことができる。

上述の例にあっては、作業者２０の下腕２１を外方側から枠体３２に挿入するものとしているが、それぞれの横部板３４を外方側に設置して空白部を内方側に設け、内方側から挿入するようにしてもよいが、作業は外方側挿入の場合の方がやり易い。下部板３５ａ上には、枠体３２ａの内部の空間部に向けて、すなわち挿入される下腕２１ａに向けて台座３９ａが設けてある。この台座３９ａを挟んで前後方向に２つのスイッチ４２Ａａ，スイッチ４２Ｂａが設けてある。更に上部板３３ａ，３３ｂおよび後方部板３８ａ，３８ｂに空白部に向けてロードセル４３ａ，４３ｂ、およびロードセル４４ａ，４４ｂを設けて、左右の水平方向部材２ａ、２ｂのキャスタ１１ａ，１１ｂをモータ，ギア及び駆動輪より成る走行装置１０ａ、１０ｂに変更し、左右の走行装置に対応するロードセルにより計測される枠体３２ａ，３２ｂに加わる力に応じて、走行装置１０ａ、１０ｂを駆動することにより、擬似ウェアラブルリフトをパワーアシスト走行させることができる。

図２に示すように、作業者２０が空間部１３に位置し、下腕２１を枠体３２内に挿入した場合を想定する。作業者２０は下腕２１ａの一部をスイッチ４２Ａａ，スイッチ４２Ｂａ，ロードセル４３ａ，ロードセル４４ａに接触させ、これらを作動させることができる。この場合に、台座３９は下腕２１ａを挺子としたときの支点となり、下腕を回動さすことによっていずれかのスイッチ４２Ａａ，スイッチ４２Ｂａを操作することができる。

このように、前記枠体には、下板部，横板部および上板部が一体で形成され、前記枠体の内側に面して前記スイッチが配置される。

図１および図２〜図４の説明に戻って、横方向部材４ａと４ｂとの間には昇降装置２６が設けられる。やはり、左側の構成部を例にとって説明するが右側の構成部も同一の機能を有し、左右の昇降装置２６はそれぞれ独立して操作することができる。昇降装置２６は、横方向部材４ａと上支部アーム３６ａとこれらの間に設置される軸方向に伸縮するアクチュエータ８から構成される。アクチュエータ８は、ネジ機構を内包するロッド７Ａａ、ケーシング７Ｂａ、及び駆動用のモータ７Ｃａからなり、それぞれ上取付具２２ａ，下取付具２３ａによって横方向部材４ａと上支部アーム３６ａとの間に斜めに取り付けられる。アクチュエータ８は、ピストンロッドとシリンダロッドで構成される油圧ピストンであってもよい。アクチュエータ８ａは、前述したスイッチ群からの信号に基づいて制御装置によって操作され、ロッド７Ａａの伸縮によって上支部アーム３６ａを、すなわち上支部アーム３６ａと一体となって回転可能な下支部アーム３７ａを共にアーム支持部材２４ａに設けた２つの回動支点を中心として上下方向に回動させる。

このように、上支部アーム３６ａと下支部アーム３７ａとはリンク機構の一部を構成し、回動するので、その先端部に取り付けられた腕カバー支持部材４１ａは上下方向に垂直に上下動し、傾動することがない。従って、腕カバー３１ａも腕カバー支持部材４１ａの上下動に伴って上方方向に垂直に上下動し、傾動することがない。すなわち、上下垂直方向の動作を保持することになる。これは作業者の操作を楽にすることができる。尚、この例では腕カバー支持部材４１と腕カバー３１とをリジットに固定する構成としているが、弾性体を介して連結するようにしてもよい。

実施例１の装置は、左右それぞれ独立操作タイプの昇降装置２６にリンク機構５を用いて、水平に設置した作業者２０の腕２１の肘から手首間の下部を覆う腕カバー３１をアクチュエータ８で昇降できる構造としている。左右昇降装置２６の接続は、後部コラムの上下を梁構成とした横方向部材４ａ，４ｂにつなぐ構造とした。腕カバー３１は箱型断面の枠体を備え、右もしくは左の壁部分を空間部として撤去し、横方向から簡単に下腕２１を挿入、すなわち着脱できるようにしている。作業者２０は、左右昇降装置２６の中間の床面９９に立ち、腕カバー３１に下腕２１を保持され、保持された両下腕で左右の昇降装置２６をそれぞれ操作する。作業物体である荷物は、手のひらもしくは下腕上で把持することができる。

このように実施例１の装置は、作業者２０をその中に包み込む構造としており、作業者２０の荷物持ち上げの動作を補助するものとなっている。このため、フォークリフトとは大きく異なり、作業中の周囲に対する安全性が高く、特に介護用の補助装置として最適なものとなる。介護用リフタとして使用すると、作業者（この場合は介護者）が被介護者と相対するので、被介護者に不安感を与えない人に優しい介護用リフタとなる。

図８は、腕カバー３１ａの変形例の構成を示す斜視図である。図９は、その側面図、図１０はその正面図および図１１はその平面図を示す。先の腕カバー３１ａと同一の構成については同一の番号を付し、先の説明を援用する。以下の例にあっても同じである。

この例の場合、先の例と比べて、枠体３２の長手方向の長さが長くされ、手先までのほとんどを腕カバー３１がカバーしている点が大きく異なる。また、上部板３３ａの曲板部を丸棒状としている構成において異なる。更に、右方側に開口部が形成していることにおいても異なる。ただし、開口部を左方側に設ければ先の例と同じになる。このような作業者２０の下腕２１の全体を覆う腕カバー３１を構成することによって、荷物を上部板３３ａの上面に載置することができる。すなわち、手のひらもしくは下腕上で荷物を把持する代りに腕カバー３１上に載せることとしている。

図１２は、腕カバー３１ａの他の変形例の構成を示す斜視図である。図１３はその側面図、図１４はその正面図および図１５はその平面図を示す。

より細かい装置の移動をスイッチにて行うには、指による操作が最も有効と思われる。しかし指は荷物を持つことや腕カバー上部の荷物の滑りを防ぐなどにも使われる。そこで、握るとき以外には比較的用いる機会の少ない親指で操作できる位置に、走行装置１０ａによる前後進操作及び昇降装置２６ａ操作用の親指スイッチ４６ａを設けている。

１．１ 昇降装置の操作方法
腕カバー３１の昇降操作は、下腕２１の下部任意の位置（肘と手首のほぼ中心近傍）に設置した操作部にて行う。この操作部は、中心に山形の台座３９である突起（挺子の支点）を有し、その前後にスイッチ４２Ａ，スイッチ４２Ｂを取り付けたもので、下腕２１を挺子とし突起を支点として、下腕部を動かすことにより操作される。

その操作は、人の腕を上下させる動きを考慮し、手首側のスイッチ４２Ｂが押された時に腕カバー３１が降下し、肘側のスイッチ４２Ａが押されたときに上昇するようにしている。スイッチの代わりにロードセル４２Ｃ，４２Ｄを用いた場合には、一般的に知られている力とモータのトルク若しくは速度を比例させた制御方式を採用することにより、無段階に昇降速度を変えられるようになる。図２において、腕カバー３１を上下動した場合を（３１）で示している。

１．２ 装置の移動・走行方法
荷物は、腕カバー３１の上部に載せられるもしくは手で持たれ、持ち運ばれる。運搬時の装置の移動は、左右上腕の下部（肘の直上）に接する３１に設置されたサポート部となる上部板３３，後方部板３８，横部板３４を押す人力にて、装置の前後進及び旋回等の移動が行われる。この装置をパワーアシスト走行させるには、後部左右のキャスタ１１ａ，１１ｂをモータ，ギア及び駆動輪より成る走行装置１０ａ，１０ｂに変更し、左右の腕カバー３１に設置されたサポート部にロードセルを追加し、一般的に知られている力とモータのトルクもしくは速度を比例させた制御方式等を採用すればよい。ロードセルに代わりにスイッチを用いても、パワーアシスト走行と同様の効果が得られる。

図１６および図１７は、操作用の腕カバー３１に取り付ける親指スイッチ４６の詳細を示す側面図および正面図である。親指スイッチ４６の構造は、指ホルダ押さえ４７から伸びた棒状部材に直結する指ホルダ４８（指を入れる部分）を親指５６で操作して、ケーシング４９の上下左右に配置した各スイッチ５０を押してＯＮ−ＯＦＦさせるものである。具体的には、腕カバー３１の昇降をケーシング４９の上下に配されたスイッチ５０に、装置の前後進を同じく左右に配されたスイッチ５０に割り当てる。

図１８には、擬似ウェアラブルリフト腕カバー内の作業者の下腕によるスイッチ群のスイッチ操作（ＯＮ，ＯＦＦ信号）にて、昇降装置２６を操作する制御装置５１を示す。昇降装置２６は、スイッチ４２Ａである上昇信号入力ＳＷｆスイッチとスイッチ４２Ｂである下降信号入力ＳＷｒスイッチにより上記信号を制御部５２に入力し、制御部５２で正転信号，逆転信号を生成して、アクチュエータ８のモータ７Ｃを正転，逆転させることで昇降させられる。図１９は、制御部５２のＯＮ，ＯＦＦ制御フローを示す図である。上昇信号入力ＳＷｆスイッチと下降信号入力ＳＷｒスイッチが共にＯＮの時は、制御部５２からモータ用ドライバ５３へ正転（ＣＷ）及び逆転（ＣＣＷ）信号を出力しない構成としている。

擬似ウェアラブルリフトの走行制御は、上記の制御方法を走行装置１０のモータ制御に用いれば、腕カバーの昇降制御と同様に使い易い走行、もしくは移動を実現できる。

以上のように擬似ウェアラブルリフトは、下腕２１が腕カバーを着る（wear）に似た構成とされ左右の腕を独立して動かすことで、荷物を斜めに積むことや、被介護者の膝と肩を左右の下腕部で保持して上半身をある程度起こした姿勢で抱えることも可能となる。

なお、実施例１の装置の昇降装置２６の受け部である上取付具２２及びアーム支持部２４を、縦軸周りに回転できるようにして、下腕部を横方向に広げられるようにし、腕の自由度をさらに向上させることもできる。

更にこの擬似ウェアラブルリフトは、メインフレーム１の水平方向部材２ａと２ｂの間に床板を設置し作業者が搭乗することもできる。

図２０〜図２２は実施例２の構成を示す図であり、図２０は側面図、図２１は正面図および図２２は平面図である。

実施例２は、ベッドから車椅子へ被介護者を移乗させることを目的とする擬似ウェアラブルリフトの例である。構造は、実施例１の腕カバー３１を支持する腕カバーガイド６１、ボールネジ９Ｂ、同ナット９Ａ及びモータ９Ｃよりなる１軸型アクチュエータの昇降装置６、及び走行装置１０の組み合わせを採用した。左右昇降装置６の接続は、狭所作業を考慮して装置長を短くしたため、作業者の歩行の障害とならないように、左右後輪の上部で繋ぐ構造のフレーム６２によっている。

腕カバー３１の位置は、ベッドもしくは車椅子から被介護者を持ち上げるために、低い位置では装置の前方に、持ち上げた状態では装置の中心になるようにした。このため腕カバーの昇降装置６は、斜めに配置されている。

昇降装置６の操作や装置の走行方法は、実施例１と同じ手段による。なお図は、パワーアシスト走行装置を付けた擬似ウェアラブルリフトの例ともなっている。

図２３〜図２５は実施例３の構成を示す図であり、図２３は側面図、図２４は正面図および図２５は平面図である。図２５は腕カバー３１を含めた昇降装置６６の構成を示す斜視図である。

実施例３は、腕の操作部として握り部用３軸力センサ（特許第３５４８１３９の内容をここで援用する。）を採用した、荷物専用で人の背丈程度の比較的高い位置まで対応できる。擬似ウェアラブルリフトである。

実施例３の構造は、実施例２の腕カバー３１をフォーク状の形状にしたアーム７２を、腕カバーガイド７３で支持し、荷物を載せる形態にしている。昇降装置６６は、台形ネジ７４Ａと台形ネジナット７４Ｂにモータ７４Ｃを組み合わせた１軸アクチュエータを採用している。すなわち台形ネジ７４Ａを回転することによって台形ネジナット７４Ｂを上下動させ、これに連結したアーム７２を上下動させる。この装置形状は、箱状の荷物を取り扱うのに適する。実施例２では、腕カバーの昇降装置６は斜めに配置されたが、実施例３のアームの昇降装置６６は、垂直に設置されている。

左右の昇降装置６６の接続は、狭所作業を考慮し装置長を短くしたため作業者の歩行の障害とならないように、左右前輪部を繋ぐ構造のフレーム７６としている。

腕の操作方法について説明する。

実施例３は、腕部に握り部用３軸力センサ７１を配したことから、アーム７２の昇降の操作は、３軸力センサ７１を人が握って上下に力をかけることにより行う。その方法は、一般的に知られている力とモータのトルクもしくは速度を比例させた制御方式を採用する。

実施例３は、装置長が短く背が高い構造のため、高所にアームがある場合に人力のみに頼る移動方法では、移動するための横方向力による転倒の可能性が考えられるので、パワーアシスト走行を併用する。その方法は、アームに設置された握り部用３軸力センサ７１にて前後方向の力を検出し、モータ，ギア及び駆動輪より成る走行装置１０により前後進，旋回を行うこととした。モータの制御方法は、一般的に知られている力とモータのトルクもしくは速度を比例させた制御方式を採用する。

アーム７２には、荷物の乗せ降ろしを考慮し、上部にベルト状の荷物移動装置７５を設置する。荷物移動装置７５の操作は、３軸力センサ７１の握り部に取り付けるＯＮ，ＯＦＦスイッチにより行う。荷物移動装置７５を用いてアーム７２上の荷物の前後移動を行えば、より使い易い擬似ウェアラブルリフトになる。

このように、Ｘ，ＹおよびＺ軸座標について、Ｘ方向を横方向部材と同方向の横方向、Ｙ方向を縦方向部材と同方向の縦方向、Ｚ方向を水平方向部材と同方向の水平方向としたときに、前記歪検出部の歪ゲージに発生する歪に基づいて、ｘおよびｙ方向の曲げモーメントを計算し、これらの曲げモーメントから、ｘ，ｙおよびｚ方向の力を算出する処理装置を設け、算出された力に応じて可変の補助力にて吊り上げ装置をｘ，ｙおよびｚ方向に操作するように構成されたパワーアシスト装置である擬似ウェアラブルリフトが構成される。

図２７〜図２８は実施例４の制御装置と制御フローを示す図である。

図２７は、擬似ウェアラブルリフト腕カバー内の下腕の動きを、ロードセルにより検出し、その力にて昇降装置２６，６の速度を操作する制御装置８０を示す。制御装置８０は昇降操作部８３、上昇速度制御用ロードセル４２Ｃ、下降速度制御用ロードセル４２Ｄ、増幅器８５Ａ，８５Ｂ、作業者の力に昇降速度を比例させるための制御部８６、モータ用ドライバ８７、及び速度制御用のエンコーダ８８からなる。

昇降装置２６及び６の動作は、上昇速度制御用ロードセル４２Ｃと下降速度制御用ロードセル４２Ｄにより増幅器８５Ａ，８５Ｂを介して測定された、作業者の力に昇降速度を比例させるための制御部８６により、アクチュエータのモータ７Ｃを速度制御するモータ用ドライバ８７へ、速度指令値を送る構成としている。上昇速度制御用ロードセル４２Ｃと下降速度制御用ロードセル４２Ｄ共に閾値Δｖを設けΔｖ以下では信号出力をゼロとする出力閾値処理を行う。更にロードセル４２Ｃ，４２Ｄ共に出力信号が出ている場合は、モータ用ドライバ８７への速度信号をゼロとするようにした。モータ用ドライバ８７には、エンコーダ８８からの速度フィードバックによる速度制御機能が付属されている。さらに、モータの電流制御機能（トルク制御時）が付属されていることから、この速度制御装置の出力をトルクに比例させたトルク制御も可能である。

走行装置１０の動作は、昇降装置２６及び６と同様に、上昇速度制御用ロードセル４２Ｃ、下降速度制御用ロードセル４２Ｄ、増幅器８５Ａ、及び増幅器８５Ｂを前進速度制御用ロードセル４３、後進速度制御用ロードセル４４、増幅器８５Ｃ、及び増幅器８５Ｄに置き換えて、前後進の速度制御を行う。走行装置の制御と昇降装置の制御は、おのおの個別に構成しても、制御部８６に全て組み込んで行っても良い。昇降装置と同様に走行装置１０ａ，１０ｂもおのおの個別に制御されることから、前進速度制御用ロードセル４３ａ，４３ｂ、後進速度制御用ロードセル４４ａ，４４ｂにかかる力の差異により、前後進、旋回及びその場回転が可能であることは言うまでもない。

図２８は、上昇速度制御用ロードセル４２Ｃと下降速度制御用ロードセル４２Ｄによる検出信号によって力信号Ｆｆ，Ｆｒを制御部８６に入力し、速度指令値を算出してモータ用ドライバ８７に入力する制御フローを示す。

実施例１の構成を示す斜視図。 図１の側面図。 図１の正面図。 図１の平面図。 本実施例の一部構成についての詳細を示す側面図。 図５の正面図。 図５の平面図。 腕カバーの変形構成例を示す斜視図。 図８の側面図。 図８の正面図。 図８の平面図。 腕カバーの他の変形構成例を示す斜視図。 図１２の側面図。 図１２の正面図。 図１２の平面図。 親指スイッチの構成を示す側面図。 図１６の正面図。 制御装置の構成を示すブロック図。 図１８のフローチャート図。 実施例２の構成を示す側面図。 図２０の正面図。 図２０の平面図。 実施例３の構成を示す側面図。 図２３の正面図。 図２３の平面図。 図２３の斜視図。 他の制御装置の構成を示すブロック図。 図２７のフローチャート図。

符号の説明

１…メインフレーム、２…水平方向部材、３…縦方向部材、４…横方向部材、５…リンク機構、６…昇降装置、７Ａ…ロッド、７Ｂ…ケーシング、７Ｃ…モータ、８…アクチュエータ、９Ａ…ボールネジ用ナット、９Ｂ…ボールネジ、９Ｃ…モータ、１０…走行装置、１３…空間部、２０…作業者、２１…作業者の下腕、２２…上取付具、２３…下取付具、２４…アーム支持部材、２６…昇降装置、２７…昇降装置受け部、３１…腕カバー、３２…枠体、３３…上部板、３４…横部材、３５…下部板、３６…上支持アーム、３７…下支持アーム、３８…後方部板、３９…台座、４１…腕カバー支持部材、４２Ａ…スイッチ、４２Ｂ…スイッチ、４２Ｃ…ロードセル、４２Ｄ…ロードセル、４３…ロードセル、４４…ロードセル、４６…親指スイッチ、４７…指ホルダ押さえ、４８…指ホルダ、４９…ケーシング、５０…スイッチ、５１…制御装置、５２…制御部、５３…モータ用ドライバ、５６…親指、６１…腕カバーガイド、６２…フレーム、６６…昇降装置、７１…３軸力センサ、７２…アーム、７３…腕カバーガイド、７４Ａ…台形ネジ、７４Ｂ…台形ネジナット、７４Ｃ…モータ、７５…荷物移動装置、７６…フレーム、８０…制御装置、８３…昇降操作部、８４…走行操作部、８５Ａ…増幅器、８５Ｂ…増幅器、８５Ｃ…増幅器、８５Ｄ…増幅器、８６…制御部、８７…モータ用ドライバ、８８…エンコーダ、９９…床面、１００…擬似ウェアラブルリフト。

Claims (10)

1. 左右配置の水平方向部材と、これらの水平方向部材に接続された上下方向に延びる縦方向部材および左右配置の水平方向部材につなぐ横方向部材とを備えて構成されるメインフレームを有し、前記水平方向部材に対して水平方向に延在し、作業者が間に立って作業し、両腕がそれぞれ到着する間隔を置いて配設され、それぞれの一端側が前記メインフレームに取り付けられた２つの支持アームを備え、それぞれの支持アームの他端側を水平方向に維持して昇降させる昇降機構をそれぞれ支持アームに取り付け、水平方向に延在する枠体と、該枠体に取り付けられて前記昇降機構を動作させるスイッチとを備え、作業者がその腕を横方向から挿入する空間部が前記枠体に形成されて構成された腕カバーが前記支持アームの他端側にそれぞれ取り付けられ、前記それぞれの昇降機は、前記腕カバーをそれぞれ独立に、かつ水平方向を維持して昇降させること
   を特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
2. 請求項１において、前記枠体には、下板部，横板部および上板部が一体で形成され、前記枠体の内側に面して前記スイッチが配置されることを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
3. 請求項２において、前記スイッチは２個配置され、これらのスイッチの間に台座が設けられることを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
4. 請求項２において、前記スイッチは、前後左右にそれぞれ対をなし、前後左右に発生する歪を測定する歪ゲージを有する歪検出部を備えることを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
5. 請求項４において、ｘ，ｙおよびｚ軸座標について、ｘ方向を横方向部材と同方向の横方向、ｙ方向を縦方向部材と同方向の縦方向、ｚ方向を水平方向部材と同方向の水平方向としたときに、前記歪検出部の歪ゲージに発生する歪に基づいて、ｘおよびｙ方向の曲げモーメントを計算し、これらの曲げモーメントから、ｘ，ｙおよびｚ方向の力を算出する処理装置を設け、算出された力に応じて可変の補助力にて吊り上げ装置をｘ，ｙおよびｚ方向に操作するように構成されたパワーアシスト装置であるアクチュエータを備えたことを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
6. 請求項１において、前記腕カバーは、前記枠体に作業者の腕を挿入したときに、前記作業者の手が枠体の前方に露出される長さに形成されることを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
7. 請求項１において、前記腕カバーは、前記枠体に作業者の腕を挿入したときに、前記作業者の手が枠体内に収納される長さとしたことを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
8. 請求項１において、前記枠体の上面は平面状とされることを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
9. 左右配置の水平方向部材とこれらの水平方向部材に接続された鉛直方向の縦方向部材および縦方向部材に対して直角方向で背面に延在する横方向部材とを備えて構成されるメインフレームを有し、前記水平方向部材に対して水平方向に延在し、作業者が間に立って作業し、両腕がそれぞれ到着する間隔を置いて配設され、それぞれの一端側が前記メインフレームに回転可能に取り付けられたリンク機構とされた支持アームを備えて、該支持アームを回動させる２つの昇降機構を有し、水平方向に延在する枠体と該枠体に取り付けられて前記昇降装置を動作させるスイッチとを備え、作業者がその腕を横方向から挿入する空間部が前記枠体に形成された腕カバーが前記支持アームの他端側にそれぞれ取り付けられ、前記それぞれの昇降機構は、前記腕カバーをそれぞれ独立に、かつ水平方向に維持して昇降させること
   を特徴とする擬似ウェアラブルリフト。
10. 請求項９において、前記枠体は、下板部，横板部および上板部が一体で形成され、前記枠体の内側に面して前記スイッチが配置されることを特徴とする擬似ウェアラブルリフト。

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