JP5403523B2

JP5403523B2 - Robot system

Info

Publication number: JP5403523B2
Application number: JP2010257003A
Authority: JP
Inventors: 陽加藤; 士傑郭; 利春向井; 弘道中島
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: JP2012105817A

Description

本発明は、例えば部屋の床上やベッド上などに座っている被検者に対して、ロボットが所定の処置を自動的に行うことができるロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a robot system in which a robot can automatically perform a predetermined treatment on a subject sitting on a floor or a bed of a room, for example.

特開２００７−２５２４６９号公報（特許文献１）には、横たわった状態の被介護者を持ち上げて、他の場所へ移動させるロボット装置が記載されている。このロボット装置は、介護者がロボット装置を操作することで、ロボットを動作させるものである。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-252469 (Patent Document 1) describes a robot apparatus that lifts a cared person in a lying state and moves it to another place. In this robot apparatus, a caregiver operates the robot apparatus by operating the robot apparatus.

特開２００７−２５２４６９号公報JP 2007-252469 A 特開平８−５４９２６号公報JP-A-8-54926 特開２００５−１８１２８６号公報JP-A-2005-181286 特開２００８−４６９５６号公報JP 2008-46956 A

しかし、特許文献１のロボット装置では、人間が操作を行うため、操作者にある程度の技能が要求される。そのため、操作者の技能を要求しないようにするロボットが望まれている。つまり、自走式のロボットにより、被介護者である被検者を搬送することが期待されている。また、画像認識手段をロボットに設けることにより、認識した画像に基づいてロボットが自走することも考えられる。しかしながら、現時点においては、被検者に対して動作するロボットとして適用するためには、認識する画像の精度を高くしなければならず、高コストとなる。そのため、低コストで、上記を満たすことが望まれている。 However, in the robot apparatus of Patent Document 1, since a human performs an operation, a certain level of skill is required for the operator. For this reason, a robot that does not require operator skill is desired. That is, it is expected that a subject who is a care recipient will be transported by a self-propelled robot. Further, it is conceivable that the robot self-runs based on the recognized image by providing the image recognition means in the robot. However, at the present time, in order to be applied as a robot that operates on a subject, the accuracy of an image to be recognized must be increased, resulting in a high cost. Therefore, it is desired to satisfy the above at a low cost.

なお、人間に対して所定の処置を行うものではないが、自走式のロボットについて、特開平８−５４９２６号公報（特許文献２）、特開２００５−１８１２８６号公報（特許文献３）および特開２００８−４６９５６号公報（特許文献４）に記載されたものがある。 In addition, although it does not perform a predetermined treatment with respect to a human, JP-A-8-54926 (Patent Document 2), JP-A-2005-181286 (Patent Document 3), and the There is what was described in Kaikai 2008-46956 gazette (patent document 4).

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、自走式のロボットを適用して、被検者である人間に対して所定の処置を確実にかつ低コストで行うことができるロボットシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by applying a self-propelled robot, a predetermined treatment can be performed reliably and at low cost on a human being as a subject. The object is to provide a robot system.

本ロボットシステムは、移動可能なロボットと、シート状に形成され、上面における被検者の位置および姿勢を検出するシートセンサと、前記シートセンサに設けられ、前記シートセンサにより検出された前記被検者の位置および姿勢に関する情報、ならびに、前記シートセンサの位置および向きに関する情報を送信するシート情報送信手段と、前記ロボットに設けられ、前記シート情報送信手段により送信される情報を受信する受信手段と、前記ロボットに設けられ、前記受信手段により受信した情報に基づいて、前記ロボットが前記被検者に対する所定の処置を行うように前記ロボットを制御するロボット制御手段とを備える。 The robot system includes a movable robot, a sheet sensor that is formed in a sheet shape and detects the position and posture of the subject on the upper surface, and is provided on the sheet sensor and detected by the sheet sensor. Sheet information transmitting means for transmitting information relating to the position and orientation of the person, and information relating to the position and orientation of the sheet sensor, and receiving means provided in the robot for receiving information transmitted by the sheet information transmitting means. And a robot control unit that is provided in the robot and controls the robot so that the robot performs a predetermined treatment on the subject based on information received by the receiving unit.

つまり、ロボット制御手段は、シートセンサにより検出されたシートセンサ上における被検者の位置および姿勢、ならびに、シートセンサ自体の位置および向きに基づいて、ロボットに対する被検者の位置および姿勢を把握することができる。従って、ロボットに対する被検者の位置および姿勢を把握できれば、ロボットは自走して、被検者に対して所望の位置および向きから近づくことができる。その結果、人間の操作によらずに、ロボットが被検者を搬送したり、被検者に対して物を持って行ったりすることができる。そして、上述したロボットシステムによれば、画像を認識する手法に比べて非常に低コストで実現ができる。 That is, the robot control means grasps the position and orientation of the subject relative to the robot based on the position and orientation of the subject on the sheet sensor detected by the sheet sensor and the position and orientation of the sheet sensor itself. be able to. Therefore, if the position and posture of the subject with respect to the robot can be grasped, the robot can self-run and approach the subject from a desired position and orientation. As a result, the robot can carry the subject or carry an object with the subject without human operation. And according to the robot system mentioned above, it can implement | achieve at very low cost compared with the method of recognizing an image.

また、本ロボットシステムにおいて、前記シート情報送信手段は、前記シートセンサに設けられ、前記シートセンサにより検出された前記被検者の位置および姿勢に関する情報、ならびに、前記シートセンサに設けられている位置情報を送信する第一超音波発信器と、前記シートセンサにおいて前記第一超音波発信器とは異なる位置に設けられ、前記シートセンサに設けられている位置情報を送信する第二超音波発信器とを備えるようにしてもよい。 Further, in the robot system, the sheet information transmission unit is provided in the sheet sensor, information on the position and posture of the subject detected by the sheet sensor, and a position provided in the sheet sensor. A first ultrasonic transmitter for transmitting information, and a second ultrasonic transmitter for transmitting position information provided in the sheet sensor at a position different from the first ultrasonic transmitter in the sheet sensor May be provided.

超音波発振器は、超音波発振器自体の位置情報をロボット制御手段に伝達することができる。つまり、シートセンサに第一超音波発振器と第二超音波発信器を設けることで、ロボット制御手段は、シートセンサにおいて第一，第二の超音波発振器が配置されている箇所の位置情報を得ることができる。そして、ロボット制御手段は、シートセンサにおける複数箇所の超音波発振器の位置情報を把握できれば、シートセンサがどの位置にどのような向きで配置されているかを把握することができる。その結果、ロボット制御手段は、ロボットに対する被検者の位置および姿勢を正確に把握することができる。 The ultrasonic oscillator can transmit position information of the ultrasonic oscillator itself to the robot control means. That is, by providing the sheet sensor with the first ultrasonic oscillator and the second ultrasonic transmitter, the robot control means obtains position information of the location where the first and second ultrasonic oscillators are arranged in the sheet sensor. be able to. And if the robot control means can grasp the position information of the ultrasonic oscillators at a plurality of locations in the sheet sensor, it can grasp at which position and in what direction the sheet sensor is arranged. As a result, the robot control means can accurately grasp the position and posture of the subject with respect to the robot.

さらに、超音波発信器は、上述したように、超音波発振器自体の位置情報をロボット制御手段に伝達することができることに加えて、他の情報も合わせてロボット制御手段に伝達することができる。ここでは、第一超音波発信器が、第一超音波発信器自体の位置情報に加えて、シートセンサにより検出された被検者の位置および姿勢に関する情報をロボット制御手段に送信している。このように、超音波発信器を用いることにより、複数種類の情報をロボット制御手段に送信することができ、それぞれ専用の送信手段を設ける必要がない。従って、低コスト化を図ることができる。さらに、超音波発信器を用いることにより、超音波は干渉が少ないため周囲の影響を受けにくく、高精度にそれ自体の位置情報を送信できると共に、発信器自体が安価である。 Furthermore, as described above, the ultrasonic transmitter can transmit the position information of the ultrasonic oscillator itself to the robot control means, and can also transmit other information to the robot control means. Here, in addition to the position information of the first ultrasonic transmitter itself, the first ultrasonic transmitter transmits information related to the position and posture of the subject detected by the sheet sensor to the robot control means. As described above, by using the ultrasonic transmitter, a plurality of types of information can be transmitted to the robot control means, and there is no need to provide dedicated transmission means for each. Therefore, cost reduction can be achieved. Furthermore, by using the ultrasonic transmitter, the ultrasonic wave is less affected by the surroundings because of less interference, and the position information of itself can be transmitted with high accuracy, and the transmitter itself is inexpensive.

ここで、シートセンサにより検出された被検者の位置および姿勢に関する情報をロボット制御手段に対して送信する手段として、電波発信器を適用することもできる。ただし、電波発信器は、電波発信器自体の位置情報をロボット制御手段に対して送信することはできない。そのため、被検者の位置および姿勢に関する情報をロボット制御手段に対して送信する手段として、電波発信器を適用する場合には、シートセンサの位置情報をロボット制御手段に対して送信可能な手段を別途設ける必要がある。 Here, a radio wave transmitter can also be applied as means for transmitting information on the position and posture of the subject detected by the sheet sensor to the robot control means. However, the radio wave transmitter cannot transmit the position information of the radio wave transmitter itself to the robot control means. Therefore, when applying a radio wave transmitter as means for transmitting information on the position and posture of the subject to the robot control means, means capable of transmitting the position information of the sheet sensor to the robot control means is provided. It is necessary to provide it separately.

また、本ロボットシステムにおいて、前記ロボットは、少なくとも二本の腕部を備え、前記腕部により被検者である人を抱きかかえるロボットであり、前記ロボット制御手段は、前記受信手段により受信した情報に基づいて、前記ロボットの位置および姿勢、ならびに、前記腕部の位置および姿勢を制御するようにしてもよい。 In the present robot system, the robot includes at least two arms, and holds the person who is the subject by the arms, and the robot control means receives the information received by the receiving means. Based on the above, the position and posture of the robot and the position and posture of the arm may be controlled.

シートセンサ上に被検者が膝を立てて座っている姿勢であれば、ロボットの二本の腕部を背中および膝下を支持することで、ロボットは被検者を抱きかかえることができる。つまり、当該ロボットシステムによれば、所定の姿勢となった被検者を抱きかかえることができる。 If the subject sits on the seat sensor with his knees up, the robot can hold the subject by supporting the two arms of the robot from the back and below the knee. That is, according to the robot system, it is possible to hold the subject in a predetermined posture.

また、本ロボットシステムは、前記シートセンサおよび前記ロボットに対して異なる位置に存在することが可能な搬送目的体と、前記搬送目的体に設けられ、前記搬送目的体の位置および向きに関する情報を送信する搬送目的体情報送信手段と、をさらに備え、前記受信手段は、前記シート情報送信手段により送信される情報を受信すると共に、前記搬送目的体情報送信手段により送信される情報を受信し、前記ロボット制御手段は、前記受信手段により受信した情報に基づいて、前記被検者を前記シートセンサと前記搬送目的体との間で搬送するように前記ロボットを制御するようにしてもよい。 The robot system also includes a transport object that can exist at different positions with respect to the sheet sensor and the robot, and transmits information related to the position and orientation of the transport object that is provided in the transport object. Conveying object information transmitting means, wherein the receiving means receives information transmitted by the sheet information transmitting means and receives information transmitted by the conveying object information transmitting means, The robot control means may control the robot so as to convey the subject between the sheet sensor and the conveyance object based on the information received by the reception means.

これにより、シートセンサ上に被検者が座っている場合に、ロボット制御手段は、ロボットに対する被検者の位置および姿勢を把握できると共に、目的搬送体の位置および向きを把握することができる。例えば、シートセンサがベッド上に敷かれているとし、搬送目的体を車いすや簡易トイレなどとした場合に、被検者をベッドから車いすや簡易トイレへ搬送することができる。また、被検者が車いすまたは簡易トイレに所在している場合には、車いすまたは簡易トイレからベッドへ搬送することも可能となる。 Thereby, when the subject is sitting on the sheet sensor, the robot control means can grasp the position and orientation of the subject with respect to the robot and can grasp the position and orientation of the target carrier. For example, when the sheet sensor is laid on a bed and the transport object is a wheelchair or a simple toilet, the subject can be transferred from the bed to a wheelchair or a simple toilet. In addition, when the subject is located in a wheelchair or a simple toilet, it can be transferred from the wheelchair or the simple toilet to the bed.

なお、搬送目的体情報送信手段としては、搬送目的体に設けられ、搬送目的体に設けられている位置情報を送信する第一超音波発信器と、搬送目的体において第一超音波発信器とは異なる位置に設けられ、搬送目的体に設けられている位置情報を送信する第二超音波発信器とを備えるようにしてもよい。そして、ロボット制御手段は、搬送目的体における複数箇所の超音波発振器の位置情報を把握できれば、搬送目的体がどの位置にどのような向きで配置されているかを把握することができる。 The transport object information transmitting means includes a first ultrasonic transmitter that is provided in the transport object and transmits position information provided in the transport object, and a first ultrasonic transmitter in the transport object. May be provided at different positions, and may include a second ultrasonic transmitter that transmits position information provided on the conveyance object. And if the robot control means can grasp the position information of the ultrasonic oscillators at a plurality of locations in the conveyance object, it can grasp the position and the direction in which the conveyance object is arranged.

また、本ロボットシステムにおいて、前記シートセンサは、前記シートセンサの上面における前記被検者の位置および姿勢として、前記シートセンサの上面にかかる荷重の位置および大きさを検出するようにしてもよい。これにより、より簡易的にかつ確実に、シートセンサの上面における被検者の位置および姿勢を把握することができる。 In the robot system, the sheet sensor may detect the position and magnitude of a load applied to the upper surface of the sheet sensor as the position and posture of the subject on the upper surface of the sheet sensor. Thereby, the position and posture of the subject on the upper surface of the sheet sensor can be grasped more simply and reliably.

ロボットシステムの概要として、ロボットにより被検者を搬送する経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route which conveys a subject by a robot as an outline | summary of a robot system. ロボットシステムの実施例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the Example of a robot system. ロボット、シートセンサ、および、シートセンサ上における被検者について示す斜視図である。It is a perspective view shown about a subject on a robot, a sheet sensor, and a sheet sensor. シートセンサの上面視であり、シートセンサにおける荷重分布を示す図である。It is a top view of a sheet sensor and is a figure showing load distribution in a sheet sensor.

（ロボットシステムの概要）
本実施形態のロボットシステムについて図１を参照して説明する。ロボットシステムは、人間の操作によらず自走可能なロボット１００により、ベッドや床（シートセンサ１０）上に座っている被介護者である被検者２００を抱きかかえ、他の場所、例えば、車いす４０や簡易トイレ５０に搬送するシステムである。また、ロボット１００により、車いす４０や簡易トイレ５０からベッドや床（シートセンサ１０）へ被検者２００を搬送することもできる。さらに、ロボット１００は、車いす４０と簡易トイレ５０との間にて相互に被検者２００を搬送することもできる。つまり、ロボット１００は、図１の矢印にて示す経路で、被検者２００を搬送できる。 (Outline of the robot system)
The robot system of this embodiment will be described with reference to FIG. The robot system holds a subject 200, who is a caregiver sitting on a bed or a floor (sheet sensor 10), by a robot 100 that can run independently of human operation, This is a system for transporting to a wheelchair 40 or a simple toilet 50. Further, the subject 200 can be transported from the wheelchair 40 or the simple toilet 50 to the bed or floor (the sheet sensor 10) by the robot 100. Further, the robot 100 can also transport the subject 200 between the wheelchair 40 and the simple toilet 50. That is, the robot 100 can transport the subject 200 along the route indicated by the arrow in FIG.

さらに、シートセンサ１０の上面に座っていたり寝ていたりしている被介護者である被検者２００に対して、例えば、飲食物や遊具を持って行ったりすることもできる。このとき、ロボット１００は、被検者２００に対して適切な位置および向きにて飲食物や遊具の受け渡しができるように、かつ、被検者２００に衝突せずに移動する。 Further, for example, the subject 200 who is a care recipient sitting on the upper surface of the sheet sensor 10 or sleeping can be brought with food and drinks or play equipment. At this time, the robot 100 moves so as to be able to deliver food and drink and play equipment at an appropriate position and orientation with respect to the subject 200 and without colliding with the subject 200.

（ロボットシステムの詳細構成）
ロボットシステムの詳細構成について、図２〜図４を参照して説明する。図２および図３に示すように、ロボットシステムは、ロボット１００と、シートセンサ１０と、第一シートコントローラ２０と、第二シートコントローラ３０と、車いす４０と、簡易トイレ５０とを備えて構成される。 (Detailed configuration of robot system)
A detailed configuration of the robot system will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, the robot system includes a robot 100, a seat sensor 10, a first seat controller 20, a second seat controller 30, a wheelchair 40, and a simple toilet 50. The

ロボット１００は、図３に示すように、人間の上半身部分を備え、当該上半身部分を指示する台座には駆動用の車輪が配置されている。このロボット１００は、人間の操作によらず、自動的に走行動作を可能である。詳細には、ロボット１００は、二本の腕部１０１，１０２を備える。これら二本の腕部１０１，１０２は、肩関節、肘関節および手首関節を備え、各関節により角度を自在に駆動することができる。そして、当該二本の腕部１０１，１０２により、被検者２００を抱きかかえることができる。つまり、人間が人間を抱きかかえるのとほぼ同様に腕部１０１，１０２を動作させて、腕部１０１，１０２により人間を抱きかかえることができる。 As shown in FIG. 3, the robot 100 includes a human upper body part, and driving wheels are arranged on a pedestal that indicates the upper body part. The robot 100 can automatically run without depending on human operations. Specifically, the robot 100 includes two arm portions 101 and 102. These two arm portions 101 and 102 include a shoulder joint, an elbow joint, and a wrist joint, and the angle can be freely driven by each joint. The subject 200 can be held by the two arms 101 and 102. In other words, the arms 101 and 102 can be operated and the arms 101 and 102 can be held in the same manner as a human holding the person.

このロボット１００は、図３の破線にて示すように、ロボットコントローラユニット１１０を備えている。ロボットコントローラユニット１１０は、図２に示すように、受信部１１１と、ロボット制御部１１２とを備えて構成される。受信部１１１は、後述する第一シートコントローラ２０の第一シート送信部２３、第二シートコントローラ３０の第二シート送信部３２、車いす４０の第一，第二車いす送信部４２，４４および簡易トイレ５０の第一，第二トイレ送信部５２，５４から送信される情報を受信する。 The robot 100 includes a robot controller unit 110 as indicated by a broken line in FIG. The robot controller unit 110 includes a receiving unit 111 and a robot control unit 112 as shown in FIG. The reception unit 111 includes a first sheet transmission unit 23 of the first seat controller 20 described later, a second sheet transmission unit 32 of the second seat controller 30, first and second wheelchair transmission units 42 and 44 of the wheelchair 40, and a simple toilet. The information transmitted from the 50 first and second toilet transmitters 52 and 54 is received.

ロボット制御部１１２は、受信部１１１により受信した情報に基づいて、ロボット１００が被検者２００に対する所定の処置を行うようにロボット１００を制御する。より詳細には、ロボット制御部１１２は、受信部１１１により受信した情報に基づいて、ロボット１００の位置および姿勢、ならびに、腕部１０１，１０２の位置および姿勢を制御する。所定の処置とは、上述のロボットの概要の欄にて説明したように、シートセンサ１０、車いす４０および簡易トイレ５０の間における被検者２００の搬送、ならび、被検者２００に対して物を持って行く動作などである。 Based on the information received by the receiving unit 111, the robot control unit 112 controls the robot 100 so that the robot 100 performs a predetermined treatment on the subject 200. More specifically, the robot control unit 112 controls the position and posture of the robot 100 and the positions and postures of the arm units 101 and 102 based on the information received by the receiving unit 111. The predetermined treatment refers to the conveyance of the subject 200 between the seat sensor 10, the wheelchair 40, and the simple toilet 50, as well as the object to the subject 200, as described in the above-described outline of the robot. This is the action to take the

シートセンサ１０は、例えば矩形のシート状に形成され、シートセンサ１０の上面にかかる荷重の位置分布および荷重の大きさ分布を検出することができる。このシートセンサ１０は、ベッド上に敷かれてあり、また床上面に敷かれている。そして、シートセンサ１０として、例えば、特開２００６−２８４４０４号公報、特開２００８−１７０４２５号公報、特開２００９−１４５１１９号公報などに記載の公知のシート状の感圧センサを用いる。 The sheet sensor 10 is formed in, for example, a rectangular sheet shape, and can detect the position distribution of the load applied to the upper surface of the sheet sensor 10 and the magnitude distribution of the load. The sheet sensor 10 is laid on a bed and is laid on the upper surface of the floor. As the sheet sensor 10, for example, a known sheet-like pressure sensor described in JP-A-2006-284404, JP-A-2008-170425, JP-A-2009-145119, or the like is used.

ここで、シートセンサ１０の上面において被検者２００の姿勢に応じて、シートセンサ１０の上面にかかる荷重の相対的な位置分布および荷重の大きさ分布がどのようになるかについて説明する。 Here, how the relative position distribution and the load magnitude distribution of the load applied to the upper surface of the sheet sensor 10 according to the posture of the subject 200 on the upper surface of the sheet sensor 10 will be described.

例えば、シートセンサ１０において、図３に示すように、被検者２００が座って、膝を立てている姿勢とする。この状態において、シートセンサ１０の上面には、図４のハッチングにて示す領域Ａ，Ｂ，Ｃに荷重が付与されている。荷重領域Ａの範囲は、荷重領域Ｂ，Ｃの範囲より広くなっており、荷重領域Ａにかかる荷重の大きさは、荷重領域Ｂ，Ｃにかかる荷重の大きさより大きくなっているとする。そして、荷重領域Ｂと荷重領域Ｃとの離間距離は、荷重領域Ａと荷重領域Ｂ，Ｃとの離間距離よりも短い。つまり、荷重領域Ａ〜Ｃ自体の位置、荷重領域Ａ〜Ｃの相対的な位置、および、荷重領域Ａ〜Ｃにおける荷重の大きさの分布から、荷重領域Ａが被検者２００の臀部による荷重であり、荷重領域Ｂ，Ｃが被検者２００の両足部による荷重であると推定できる。さらに、荷重領域Ａ〜Ｃの位置分布および荷重領域Ａ〜Ｃの荷重の大きさ分布から、被検者２００がシートセンサ１０の上面において座っている位置も推定できる。 For example, in the sheet sensor 10, as shown in FIG. 3, a posture in which the subject 200 is sitting and kneeling is set. In this state, a load is applied to areas A, B, and C indicated by hatching in FIG. 4 on the upper surface of the sheet sensor 10. It is assumed that the range of the load region A is wider than the range of the load regions B and C, and the magnitude of the load applied to the load region A is larger than the magnitude of the load applied to the load regions B and C. The separation distance between the load region B and the load region C is shorter than the separation distance between the load region A and the load regions B and C. That is, the load region A is a load by the buttocks of the subject 200 based on the positions of the load regions A to C themselves, the relative positions of the load regions A to C, and the distribution of the load magnitudes in the load regions A to C. Thus, it can be estimated that the load areas B and C are loads by both feet of the subject 200. Furthermore, the position where the subject 200 is sitting on the upper surface of the sheet sensor 10 can also be estimated from the position distribution of the load areas A to C and the load magnitude distribution of the load areas A to C.

また、シートセンサ１０の上面において被検者２００が膝を伸ばして座っている場合には、膝を立てて座っている場合に対して、シートセンサ１０における荷重の位置分布および荷重の大きさ分布が異なる。さらに、シートセンサ１０の上面において被検者２００が寝ている場合には、シートセンサ１０に荷重がかかる位置が広い範囲に分布し、荷重の大きさも全体的に小さくなると共に、被検者２００の頭部、臀部、足部の付近における荷重が他の部位に比べて大きくなる。もちろん、被検者２００が寝ている場合であっても、仰向け状態、俯せ状態、横向き状態など種々の態様があるが、それぞれの状態において荷重の位置分布および荷重の大きさ分布が異なる。 Further, when the subject 200 is sitting with the knees stretched on the upper surface of the seat sensor 10, the load position distribution and the load size distribution in the seat sensor 10 are compared with the case where the subject 200 is sitting with the knees upright. Is different. Further, when the subject 200 is lying on the upper surface of the sheet sensor 10, the position at which the load is applied to the sheet sensor 10 is distributed over a wide range, and the magnitude of the load is reduced as a whole. The load in the vicinity of the head, buttocks, and feet is greater than other parts. Of course, even when the subject 200 is sleeping, there are various modes such as a supine state, a lean state, and a lateral state, but the load position distribution and the load size distribution are different in each state.

このように、シートセンサ１０の上面における荷重の相対的な位置分布および荷重の大きさ分布との関係について実験により予め把握しておくことで、当該荷重の相対的な位置分布および荷重の大きさ分布に基づいて、被検者２００がどのような姿勢であるかを推定することができる。さらに、シートセンサ１０の上面における荷重の絶対的な位置分布および荷重の絶対的な大きさ分布に基づいて、シートセンサ１０の上面における被検者２００の位置を推定することができる。 As described above, the relationship between the relative position distribution of the load on the upper surface of the seat sensor 10 and the distribution of the magnitude of the load is previously grasped by an experiment, so that the relative position distribution of the load and the magnitude of the load are obtained. Based on the distribution, the posture of the subject 200 can be estimated. Furthermore, the position of the subject 200 on the upper surface of the sheet sensor 10 can be estimated based on the absolute position distribution of the load and the absolute magnitude distribution of the load on the upper surface of the sheet sensor 10.

また、被検者２００の姿勢と荷重の相対的な位置分布および荷重の相対的な大きさ分布との関係については、被検者２００の身長、体重および体型によって異なるため、種々の身長、体重および体型の人について多数のデータを採取し、被検者２００の姿勢を推定するようにしている。このように、シートセンサ１０は、その上面に付与されている荷重の位置分布および荷重の大きさ分布を検出することで、シートセンサ１０の上面における被検者２００の位置および姿勢を検出することができる。 In addition, since the relationship between the posture of the subject 200 and the relative position distribution of the load and the relative size distribution of the load varies depending on the height, weight and body shape of the subject 200, various heights and weights In addition, a large amount of data is collected for a person with a body type, and the posture of the subject 200 is estimated. Thus, the sheet sensor 10 detects the position and posture of the subject 200 on the upper surface of the sheet sensor 10 by detecting the position distribution of the load applied to the upper surface and the magnitude distribution of the load. Can do.

第一シートコントローラ２０は、図３に示すように、シートセンサ１０の任意の角部に配置されている。第一シートコントローラ２０は、超音波発振器を備えており、シートセンサ１０により検出された荷重分布の情報（シートセンサ１０の上面における被検者２００の位置および姿勢）をロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１に向けて超音波により送信すると共に、第一シートコントローラ２０自身の位置情報をロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１に向けて超音波により送信する。この第一シートコントローラ２０は、図２に示すように、荷重分布検出部２１と第一シート送信部２３とを備える。荷重分布検出部２１は、シートセンサ１０により検出される情報を入力し、シートセンサ１０の上面における荷重分布を検出する。 As shown in FIG. 3, the first sheet controller 20 is disposed at an arbitrary corner of the sheet sensor 10. The first sheet controller 20 includes an ultrasonic oscillator, and receives information on the load distribution detected by the sheet sensor 10 (the position and orientation of the subject 200 on the upper surface of the sheet sensor 10) of the robot controller unit 110. The position information of the first sheet controller 20 itself is transmitted to the receiving unit 111 of the robot controller unit 110 by ultrasonic waves. As illustrated in FIG. 2, the first sheet controller 20 includes a load distribution detection unit 21 and a first sheet transmission unit 23. The load distribution detection unit 21 receives information detected by the sheet sensor 10 and detects a load distribution on the upper surface of the sheet sensor 10.

第一シート送信部２３は、超音波発振器であり、荷重分布検出部２１により得られたシートセンサ１０の上面における荷重分布情報を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。さらに、第一シート送信部２３は、第一シート位置情報２２（シートセンサ１０における第一シートコントローラ２０が配置されている位置情報）を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。なお、図２の機能ブロック図において、第一シート位置情報２２は、第一シート送信部２３と別構成として図示しているが、第一シート送信部２３は超音波発振器であるためそれ自体に発振位置を外部に伝達することができる。つまり、第一シート位置情報２２は、実質的に、第一シート送信部２３に含まれているものと捉えることができる。 The first sheet transmission unit 23 is an ultrasonic oscillator, and transmits the load distribution information on the upper surface of the sheet sensor 10 obtained by the load distribution detection unit 21 to the outside (reception unit 111) using ultrasonic waves. Further, the first sheet transmission unit 23 transmits the first sheet position information 22 (position information where the first sheet controller 20 in the sheet sensor 10 is disposed) to the outside (reception unit 111) by ultrasonic waves. In the functional block diagram of FIG. 2, the first sheet position information 22 is illustrated as a separate configuration from the first sheet transmission unit 23, but the first sheet transmission unit 23 is an ultrasonic oscillator, so The oscillation position can be transmitted to the outside. That is, the first sheet position information 22 can be regarded as being substantially included in the first sheet transmission unit 23.

第二シートコントローラ３０は、図３に示すように、シートセンサ１０の角部のうち第一シートコントローラ２０が配置されていない角部に配置されている。第二シートコントローラ３０は、超音波発振器を備えており、第二シートコントローラ３０自身の位置情報をロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１に向けて超音波により送信する。この第二シートコントローラ３０は、図２に示すように、第二シート送信部３２を備える。第二シート送信部３２は、超音波発振器であり、第二シート位置情報３１（シートセンサ１０における第二シートコントローラ３０が配置されている位置情報）を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。なお、図２の機能ブロック図において、第二シート位置情報３１は、第二シート送信部３２と別構成として図示しているが、第二シート送信部３２は超音波発振器であるためそれ自体に発振位置を外部に伝達することができる。つまり、第二シート位置情報３１は、実質的に、第二シート送信部３２に含まれているものと捉えることができる。 As shown in FIG. 3, the second sheet controller 30 is disposed at a corner of the sheet sensor 10 where the first sheet controller 20 is not disposed. The second sheet controller 30 includes an ultrasonic oscillator, and transmits position information of the second sheet controller 30 itself to the receiving unit 111 of the robot controller unit 110 by ultrasonic waves. As shown in FIG. 2, the second sheet controller 30 includes a second sheet transmission unit 32. The second sheet transmission unit 32 is an ultrasonic oscillator, and transmits the second sheet position information 31 (position information where the second sheet controller 30 in the sheet sensor 10 is disposed) to the outside (reception unit 111) by ultrasonic waves. To do. In the functional block diagram of FIG. 2, the second sheet position information 31 is illustrated as a separate configuration from the second sheet transmission unit 32. However, since the second sheet transmission unit 32 is an ultrasonic oscillator, The oscillation position can be transmitted to the outside. That is, the second sheet position information 31 can be regarded as being substantially included in the second sheet transmission unit 32.

車いす４０は、超音波発振器を備えており、車いす４０自身の位置情報をロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１に向けて超音波により送信する。この車いす４０は、図２に示すように、第一，第二車いす送信部４２，４４を備える。第一車いす送信部４２は、超音波発振器であり、第一車いす位置情報４１（車いす４０における第一の位置情報）を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。第二車いす送信部４４は、超音波発振器であり、第二車いす位置情報４３（車いす４０における第二の位置情報）を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。なお、図２の機能ブロック図において、第一，第二車いす位置情報４１，４３は、第一，第二車いす送信部４２，４４と別構成として図示しているが、第一，第二車いす送信部４２，４４は超音波発振器であるためそれ自体に発振位置を外部に伝達することができる。つまり、第一，第二車いす位置情報４１，４３は、実質的に、第一，第二車いす送信部４２，４４に含まれているものと捉えることができる。 The wheelchair 40 includes an ultrasonic oscillator, and transmits position information of the wheelchair 40 itself to the receiving unit 111 of the robot controller unit 110 by ultrasonic waves. As shown in FIG. 2, the wheelchair 40 includes first and second wheelchair transmission units 42 and 44. The 1st wheelchair transmission part 42 is an ultrasonic oscillator, and transmits the 1st wheelchair position information 41 (1st position information in the wheelchair 40) to the exterior (reception part 111) by an ultrasonic wave. The 2nd wheelchair transmission part 44 is an ultrasonic oscillator, and transmits the 2nd wheelchair position information 43 (2nd position information in the wheelchair 40) to the exterior (reception part 111) by an ultrasonic wave. In the functional block diagram of FIG. 2, the first and second wheelchair position information 41 and 43 are illustrated separately from the first and second wheelchair transmission units 42 and 44, but the first and second wheelchairs are illustrated. Since the transmission units 42 and 44 are ultrasonic oscillators, the oscillation position can be transmitted to the outside. That is, the first and second wheelchair position information 41 and 43 can be regarded as substantially included in the first and second wheelchair transmission units 42 and 44.

簡易トイレ５０は、超音波発振器を備えており、簡易トイレ５０自身の位置情報をロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１に向けて超音波により送信する。この簡易トイレ５０は、図２に示すように、第一，第二トイレ送信部５２，５４を備える。第一トイレ送信部５２は、超音波発振器であり、第一トイレ位置情報５１（簡易トイレ５０における第一の位置情報）を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。第二トイレ送信部５４は、超音波発振器であり、第二トイレ位置情報５３（簡易トイレ５０における第二の位置情報）を超音波により外部（受信部１１１）に送信する。なお、図２の機能ブロック図において、第一，第二トイレ位置情報５１，５３は、第一，第二トイレ送信部５２，５４と別構成として図示しているが、第一，第二トイレ送信部５２，５４は超音波発振器であるためそれ自体に発振位置を外部に伝達することができる。つまり、第一，第二トイレ位置情報５１，５３は、実質的に、第一，第二トイレ送信部５２，５４に含まれているものと捉えることができる。 The simple toilet 50 includes an ultrasonic oscillator, and transmits the position information of the simple toilet 50 itself to the receiving unit 111 of the robot controller unit 110 using ultrasonic waves. As shown in FIG. 2, the simple toilet 50 includes first and second toilet transmission units 52 and 54. The 1st toilet transmission part 52 is an ultrasonic oscillator, and transmits the 1st toilet position information 51 (1st position information in the simple toilet 50) to the exterior (reception part 111) by an ultrasonic wave. The 2nd toilet transmission part 54 is an ultrasonic oscillator, and transmits the 2nd toilet position information 53 (2nd position information in the simple toilet 50) to the exterior (reception part 111) by an ultrasonic wave. In the functional block diagram of FIG. 2, the first and second toilet position information 51 and 53 are illustrated separately from the first and second toilet transmission units 52 and 54. Since the transmission units 52 and 54 are ultrasonic oscillators, the oscillation position can be transmitted to the outside. That is, the first and second toilet position information 51 and 53 can be regarded as being substantially included in the first and second toilet transmission units 52 and 54.

ここで、ロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１は、第一，第二シート送信部２３，３２のそれぞれから発振される超音波を受信する。そして、ロボット制御部１１２は、第一，第二シート送信部２３，３２のそれぞれから発振される超音波により、シートセンサ１０の位置および向きを演算により得ることができる。さらに、第一シート送信部２３から発振される超音波には、それ自体の位置情報に加えて、シートセンサ１０の上面における荷重分布が含まれている。これは、超音波発信器が、それ自体の位置情報に加えて、他の情報を同時に送信することができるためである。従って、ロボット制御部１１２は、第一シート送信部２３から発振される超音波により、シートセンサ１０の上面における被検者２００の位置および姿勢を認識することができる。 Here, the receiving unit 111 of the robot controller unit 110 receives ultrasonic waves oscillated from the first and second sheet transmitting units 23 and 32, respectively. The robot control unit 112 can obtain the position and orientation of the sheet sensor 10 by calculation using ultrasonic waves oscillated from the first and second sheet transmission units 23 and 32, respectively. Furthermore, the ultrasonic wave oscillated from the first sheet transmission unit 23 includes a load distribution on the upper surface of the sheet sensor 10 in addition to the position information of the ultrasonic wave itself. This is because the ultrasonic transmitter can simultaneously transmit other information in addition to its own position information. Therefore, the robot control unit 112 can recognize the position and posture of the subject 200 on the upper surface of the sheet sensor 10 by the ultrasonic wave oscillated from the first sheet transmission unit 23.

そして、ロボット制御部１１２は、ロボット１００をシートセンサ１０上における被検者２００に向かって移動させ、腕部１０１，１０２を移動させて被検者２００を抱きかかえることができる状態にする。すなわち、ロボット１００は自走して、被検者２００を抱きかかえることができるように、被検者２００に近づく。続いて、ロボット制御部１１２は、図２に示すＰ１，Ｐ２にそれぞれの腕部１０１，１０２を挿入させて、腕部１０１，１０２を上方へ移動させる。そうすることで、ロボット１００は、被検者２００を抱きかかえることができる。また、ロボット制御部１１２がシートセンサ１０の上面における被検者２００の位置および姿勢を認識することにより、飲食物や遊具などを被検者２００へ渡す動作を行うこともできる。 Then, the robot control unit 112 moves the robot 100 toward the subject 200 on the sheet sensor 10 and moves the arm portions 101 and 102 so that the subject 200 can be held. That is, the robot 100 is self-propelled and approaches the subject 200 so that the subject 200 can be held. Subsequently, the robot control unit 112 inserts the respective arm portions 101 and 102 into P1 and P2 illustrated in FIG. 2 and moves the arm portions 101 and 102 upward. By doing so, the robot 100 can hold the subject 200. Further, when the robot control unit 112 recognizes the position and posture of the subject 200 on the upper surface of the sheet sensor 10, it is possible to perform an operation of passing food and drinks, play equipment, and the like to the subject 200.

また、ロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１は、第一，第二車いす送信部４２，４４のそれぞれから発振される超音波を受信する。そして、ロボット制御部１１２は、第一，第二車いす送信部４２，４４のそれぞれから発振される超音波により、車いす４０の位置および向きを演算により得ることができる。そして、ロボット制御部１１２は、被検者２００を抱きかかえた状態のロボット１００を車いす４０に向かって移動させる。そして、ロボット制御部１１２は、車いす４０の上に被検者２００を座らせる状態となるように、ロボット１００を動作させる。このようにして、ロボット１００は、被検者２００をシートセンサ１０から車いす４０へ搬送することができる。また、ロボット１００は、上記の逆の動作を行うことで、被検者２００を車いす４０からシートセンサ１０へ搬送することができる。 The receiving unit 111 of the robot controller unit 110 receives ultrasonic waves oscillated from the first and second wheelchair transmitting units 42 and 44, respectively. The robot control unit 112 can obtain the position and orientation of the wheelchair 40 by calculation using ultrasonic waves oscillated from the first and second wheelchair transmission units 42 and 44, respectively. Then, the robot control unit 112 moves the robot 100 holding the subject 200 toward the wheelchair 40. Then, the robot control unit 112 operates the robot 100 so that the subject 200 sits on the wheelchair 40. In this way, the robot 100 can transport the subject 200 from the sheet sensor 10 to the wheelchair 40. Further, the robot 100 can carry the subject 200 from the wheelchair 40 to the sheet sensor 10 by performing the reverse operation.

さらに、ロボットコントローラユニット１１０の受信部１１１は、第一，第二トイレ送信部５２，５４のそれぞれから発振される超音波を受信する。そして、ロボット制御部１１２は、第一，第二トイレ送信部５２，５４のそれぞれから発振される超音波により、簡易トイレ５０の位置および向きを演算により得ることができる。そして、ロボット制御部１１２は、シートセンサ１０から車いす４０へ被検者２００を搬送したのと同様に、シートセンサ１０から簡易トイレ５０へ被検者２００を搬送することができる。また、ロボット１００は、上記の逆の動作を行うことで、被検者２００を簡易トイレ５０からシートセンサ１０へ搬送することができる。 Furthermore, the receiving unit 111 of the robot controller unit 110 receives the ultrasonic waves oscillated from the first and second toilet transmitting units 52 and 54, respectively. And the robot control part 112 can obtain the position and direction of the simple toilet 50 by calculation with the ultrasonic waves oscillated from the first and second toilet transmission parts 52 and 54, respectively. The robot control unit 112 can transport the subject 200 from the sheet sensor 10 to the simple toilet 50 in the same manner as the subject 200 is transported from the sheet sensor 10 to the wheelchair 40. Further, the robot 100 can carry the subject 200 from the simple toilet 50 to the sheet sensor 10 by performing the reverse operation.

ここで、上記実施形態において、第一シート送信部２３は、超音波発信器とし、シートセンサ１０の上面における荷重分布情報と超音波発信器自体の第一シート位置情報２２を送信するものとした。この他に、シートセンサ１０の上面における荷重分布情報を送信する手段として、電波発信器を適用することもできる。ただし、この場合には、電波発信器は、それ自体の位置情報を送信することができないため、シートセンサ１０の位置情報を検出し送信することができる手段として例えば超音波発信器を別途設ける必要がある。つまり、第一シート送信部２３を超音波発信器とすることにより、それ自体の位置情報を送信することができることに加えて、同時にシートセンサ１０の上面における荷重分布情報を送信することができるため、低コスト化を図ることができる。さらに、超音波発信器を適用することにより、超音波は干渉が少ないため周囲の影響を受けにくく、高精度にそれ自体の位置情報を送信できると共に、発信器自体が安価である。 Here, in the said embodiment, the 1st sheet | seat transmission part 23 shall be an ultrasonic transmitter, and shall transmit the load distribution information in the upper surface of the sheet sensor 10, and the 1st sheet position information 22 of ultrasonic transmitter itself. . In addition, a radio wave transmitter can also be applied as means for transmitting load distribution information on the upper surface of the sheet sensor 10. However, in this case, since the radio wave transmitter cannot transmit its own position information, for example, an ultrasonic transmitter needs to be provided separately as a means for detecting and transmitting the position information of the sheet sensor 10. There is. That is, by using the first sheet transmission unit 23 as an ultrasonic transmitter, it is possible to transmit the position information of itself, and simultaneously transmit the load distribution information on the upper surface of the sheet sensor 10. Cost reduction can be achieved. Furthermore, by applying the ultrasonic transmitter, the ultrasonic wave is less affected by the surroundings because of less interference, and the position information of itself can be transmitted with high accuracy, and the transmitter itself is inexpensive.

１０：シートセンサ、２０：第一シートコントローラ
３０：第二シートコントローラ
１００：ロボット、１０１，１０２：腕部
１１０：ロボットコントローラユニット 10: sheet sensor 20: first sheet controller 30: second sheet controller 100: robot 101, 102: arm 110: robot controller unit

Claims

A movable robot,
A sheet sensor that is formed in a sheet shape and detects the position and posture of the subject on the upper surface;
Sheet information transmitting means that is provided in the sheet sensor and transmits information on the position and orientation of the subject detected by the sheet sensor, and information on the position and orientation of the sheet sensor;
A receiving unit that is provided in the robot and receives information transmitted by the sheet information transmitting unit;
Robot control means provided on the robot for controlling the robot so that the robot performs a predetermined treatment on the subject based on information received by the receiving means;
A robot system comprising:

In claim 1,
The sheet information transmitting means
A first ultrasonic transmitter that is provided in the sheet sensor and transmits information on the position and posture of the subject detected by the sheet sensor, and position information provided in the sheet sensor;
A second ultrasonic transmitter that is provided at a position different from the first ultrasonic transmitter in the sheet sensor and transmits position information provided in the sheet sensor;
A robot system comprising:

In claim 1 or 2,
The robot includes at least two arms, and holds the person who is the subject by the arms,
The robot control unit controls the position and posture of the robot and the position and posture of the arm unit based on information received by the receiving unit.

In any one of Claims 1-3,
The robot system includes:
A conveyance object capable of being present at different positions with respect to the sheet sensor and the robot;
A transport object information transmitting unit that is provided in the transport object and transmits information on the position and orientation of the transport object;
With
The receiving unit receives the information transmitted by the sheet information transmitting unit and receives the information transmitted by the conveyance object information transmitting unit,
The robot control unit is a robot system that controls the robot to transport the subject between the sheet sensor and the transport object based on information received by the receiving unit.

In any one of Claims 1-4,
The robot system detects the position and magnitude of a load applied to the upper surface of the sheet sensor as the position and posture of the subject on the upper surface of the sheet sensor.