JP5502236B2 - 自動ヘッドケア装置及び自動ヘッドケア方法 - Google Patents

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Description

本発明は、医療や美容などの分野において人の後頭部を支えると共に自動でケアする自動ヘッドケア装置に関する。
人の頭部のケアの一例として、人の頭部の洗浄がある。整髪や散髪などを行う美容の分野において、頭髪を含む人の頭部の洗浄は、人手が必要であり、自動化が望まれている。また、医療の分野においても、病院などに入院している患者などの頭髪を含む頭部の洗浄は、同様に人手が必要であり、自動化が望まれている。
特許文献1に、人の頭部に温水を噴射して、温水で頭部の洗浄を行なう自動洗髪装置が開示されている。
図15A及び図15Bは、特許文献1に開示された従来の自動洗髪装置を説明するための図である。図15Aは、頭髪洗浄時の自動洗髪装置の断面図であり、図15Bは、後頭部洗浄時の自動洗髪装置の断面図である。
図15Aに示すように、上記の自動洗髪装置は、人の頭部が挿入される洗髪槽1と、洗髪槽1の内壁に設けられ、人の後頭部および側頭部の頭髪に向けて水等を噴射するシャワーノズル2と、人の前頭部の頭髪に向けて水等を噴射するオーバーヘッドシャワーノズル3と、洗髪槽1内に設けられた後頭部支持体4とを有する。
また、この自動洗髪装置で後頭部を洗浄する場合は、図15Bに示すように、人の頭部を支えていた後頭部支持体4を倒して、自動洗髪装置の操作者が人の頭部を手で支えながら、後頭部支持体4が当接していた後頭部を手作業で洗浄する。
図15A及び図15Bに示す自動洗髪装置は、人の後頭部を後頭部支持体4に載せた状態で、シャワーノズル2より人の頭部に向けて温水等を噴射して洗髪を行う。この自動洗髪装置によれば、自動で人の頭部の頭髪を洗浄できるので、人手を省くことができる。
特開2002−136331号公報
しかしながら、図15A及び図15Bに示す従来の自動洗髪装置は、人の後頭部を後頭部支持体4で支えているために、後頭部支持体4に当接する箇所を、水の噴射で洗浄することができない。そのため、図15Bに示すように、自動洗髪装置の操作者が自分の手で人の頭部を支えながら、後頭部支持体4が当接していた後頭部を手作業で洗浄する必要がある。人の頭部の重量は5kg程度であり、後頭部洗浄時に人の頭部を手で支えることは、操作者にとって体力的に大きな負担となる。ここで、操作者の負担を軽減するために、後頭部支持体4によって後頭部を支持した状態で、後頭部を手作業で洗浄すると、後頭部支持体4で支持された箇所に洗い残しが生じてしまう。
本発明は、洗髪においては、このような課題を解決し、後頭部支持体で支持されている後頭部の領域についても自動でケアすることができる自動ヘッドケア装置又は自動ヘッドケア方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の自動ヘッドケア装置は、人の頭部を自動でケアする自動ヘッドケア装置であって、第1接触ユニットと、第2接触ユニットと、前記第1接触ユニットを駆動させる第1駆動部と、前記第2接触ユニットを駆動させる第2駆動部と、前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1接触ユニットを第1ポジションに固定することで前記人の後頭部の第1領域に前記第1接触ユニットを接触させた状態で、前記第2接触ユニットを動かして前記後頭部の第2領域を擦る第1モードと、前記第2接触ユニットを第2ポジションに固定することで前記後頭部の第2領域に前記第2接触ユニットを接触させた状態で、前記第1接触ユニットを動かして前記後頭部の第1領域を擦る第2モードと、を含む複数のモードで前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御することを特徴とする。
また、上記課題を解決するための本発明の自動ヘッドケア方法は、人の頭部を自動でケアする自動ヘッドケア方法であって、第1接触ユニットを第1ポジションに固定することで前記人の後頭部の第1領域に前記第1接触ユニットを接触させた状態で、第2接触ユニットを動かして前記後頭部の第2領域を擦る第1モードと、前記第2接触ユニットを第2ポジションに固定することで前記後頭部の第2領域に前記第2接触ユニットを接触させた状態で、前記第1接触ユニットを動かして前記後頭部の第1領域を擦る第2モードと、を含む複数のモードで前記人の頭部をケアすることを特徴とする。
以上のように、本発明の自動ヘッドケア装置又は自動ヘッドケア方法は、後頭部支持体で支持されている後頭部の領域についても自動でケアすることができる。
本発明の実施の形態1にかかる後頭部支持体を有する自動頭部洗浄装置を示す斜視図である。 本実施の形態1にかかる後頭部支持体の概略構成図である。 本実施の形態1にかかる後頭部支持体の第1モードの動作を説明するための概略正面図である。 本実施の形態1にかかる後頭部支持体の第2モードの動作を説明するための概略正面図である。 本実施の形態1にかかる後頭部支持体の第3モードの動作を説明するための概略正面図である。 本実施の形態1にかかる後頭部支持体の第1モードにおける他の動作を説明するための概略正面図である。 本実施の形態1にかかる後頭部支持体の第2モードにおける他の動作を説明するための概略正面図である。 本実施の形態1にかかる第2駆動部の具体的な機構の一例を示す正面図である。 図4Aに示す機構の平面図である。 図4Aに示す機構の他の動作を示す正面図である。 本実施の形態1にかかる第2駆動部の具体的な機構の他の例を示す正面図である。 図5Aに示す機構の平面図である。 本実施の形態1にかかる自動頭部洗浄装置の制御例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2にかかる後頭部支持体の第1モードの動作を説明するための概略平面図である。 本実施の形態2にかかる後頭部支持体の第2モードの動作を説明するための概略平面図である。 本実施の形態2にかかる第1駆動部及び第2駆動部の具体的な機構の一例を説明するための図7AのB−B線断面図である。 図8AのC−C線断面図である。 本形態2にかかる第2駆動部の具体的な機構の他の例を説明するための平面図である。 図9AのD−D線断面図である。 本発明の実施の形態3にかかる第1領域、第2領域、第3領域、第1接触領域、第2接触領域、及び第3接触領域の関係を説明するための概念図である。 本実施の形態3にかかる後頭部支持体の第1モードの動作を説明するための概略平面図である。 本実施の形態3にかかる後頭部支持体の第1モードから第2モードへの切り換え時の動作を説明するための概略平面図である。 本実施の形態3にかかる後頭部支持体の第2モードの動作を説明するための概略平面図である。 本実施の形態3にかかる第1駆動部及び第2駆動部の具体的な機構の一例を説明するための図11CのE−E線断面図である。 本発明の実施の形態4にかかる第1エンドエフェクタ及び第1駆動部を示す斜視図である。 図13に示す第1エンドエフェクタによる洗浄状態を示す図13のF−F線断面図である。 図13に示す第1エンドエフェクタによる支持状態を示す図13のF−F線断面図である。 従来の自動洗髪装置の頭髪洗浄時の状態を示す断面図である。 従来の自動洗髪装置の後頭部洗浄時の状態を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。また、図の関係を明確にするため、図中にXYZ軸を図示している。
なお、本明細書において、「水」という用語は、「湯」を含むものとして使用している。すなわち、本明細書における「水」という用語は、「水又は湯」を意味する。また、本明細書において、「湯」という記載は、「湯」のみを含むものとして使用している。
なお、本発明では、人の頭部を自動でケアする自動ヘッドケア装置の一例として、人の頭部を自動で洗浄する自動頭部洗浄装置について説明する。また、本発明では、人の頭部を自動でケアする自動ヘッドケア方法の一例として、人の頭部を自動で洗浄する自動頭部洗浄方法について説明する。なお、本発明において、「人の頭部をケアする」とは、人の頭皮の洗浄、人の頭髪の洗浄(洗髪)又は人の頭部のマッサージの少なくとも1つを行うことを意味する。
(実施の形態1)
図1Aは、本発明の実施の形態1にかかる自動頭部洗浄装置11を示す斜視図である。図1Aに示すように、自動頭部洗浄装置11は、人の頭部21(図1B参照)を収容するボウル31と、ボウル31に収容された人の頭部21の後頭部22(図2A参照)を支持する後頭部支持体12と、自動頭部洗浄装置11の動作を制御する制御部19とを有する。ボウル31は、自動頭部洗浄装置11で頭部を洗浄される人の収容部の一例である。
ボウル31は、見上げた状態の人の頭部21の後頭部側を包み込むように構成されている。ボウル31に人の頭部21が正しくセットされた状態において、頭部21の体軸方向はX軸方向に沿って配置され、頭部21の左右方向はY軸方向に沿って配置され、頭部21の前後方向はZ軸方向に沿って配置される。
後頭部支持体12は、ボウル31に取り付けられている。後頭部支持体12は、ボウル31内において、後頭部22を鉛直下側から支持する。後頭部支持体12の具体的な構成については、後述する。
後頭部支持体12の近傍において、ボウル31の底面には、ノズル20が設けられている。ノズル20は、後頭部22に向けて、水、洗浄液またはコンディショナー等の液体を噴出する。ノズル20には、頭部洗浄用の液体を供給するための液体供給部30(図1B参照)が接続されている。液体供給部30は、洗浄用の液体として、水、シャンプー等の洗浄液、又は、コンディショナーの少なくとも1つを供給する。液体供給部30からノズル20に供給された液体は、ノズル20から後頭部22に向けて噴出される。本実施の形態では、この液体の噴出と後述する後頭部支持体12の動作とを組み合わせることで、後頭部22の洗浄及び濯ぎ(すすぎ)を可能としている。
また、自動頭部洗浄装置11は、頭部21を洗浄する洗浄ユニット28を有する。
洗浄ユニット28は、一対のエンドエフェクタ29L,29Rと、複数のノズル35を有する一対のパイプ34L,34Rから構成される。
エンドエフェクタ29Lは、後頭部支持体12に支持された頭部21の左半分を擦るためのものであり、エンドエフェクタ29Rは、頭部21の右半分を擦るためのものである。エンドエフェクタ29Lは、Y軸方向に延びる回転軸36Lを中心に回動可能なスイングアーム32Lと、スイングアーム32Lに取り付けられた複数の接触子33Lとを有する。エンドエフェクタ29Rは、Y軸方向に延びる回転軸36Rを中心に回動可能なスイングアーム32Rと、スイングアーム32Rに取り付けられた複数の接触子33Rとを有する。
スイングアーム32L,32Rは、回転軸36L,36Rを中心として回動することで、頭部21の前後方向にスイング回動する。また、スイングアーム32L,33Rは、回転軸36L,33Rとは異なる方向の軸(図示せず)を中心として回動可能であり、この軸を中心として回動することで、頭部21に対して接近および離反する方向に押圧回動することができる。
接触子33L,33Rは、頭部21に当接した状態で頭部21を揉むように動くことができる。
パイプ34Lは、回転軸36Lに連結されており、スイングアーム32Lと共にスイング回動する。パイプ34Rは、回転軸36Rに連結されており、スイングアーム32Rと共にスイング回動する。パイプ34L,34Rには、制御部19の制御信号に基づいて、液体供給部30から、水、洗浄液又はコンディショナー等の液体が供給される。液体供給部30からパイプ34L,34Rに供給された液体は、ノズル35から頭部21に向けて噴出される。
洗浄ユニット28による頭部21の自動洗浄動作の一例について説明する。ただし、洗浄ユニット28は、次の動作以外にも種々の動作を実行可能である。
洗浄ユニット28による頭部21の自動洗浄は、後頭部22が後頭部支持体12に支持された状態で行われる。まず、ノズル35から頭部21に向けて水を噴出することで、頭部21の水洗いを行う。その後、回転軸36L,36Rを中心としてスイングアーム32L,32Rをスイング回動させながら、ノズル35から頭部21に向けて洗浄液を噴出することで、頭部21の洗浄を行う。このスイングアーム32L,32Rのスイング回動動作に、スイングアーム32L,32Rの頭部21への押圧回動動作と、複数の接触子33L,33Rの回動動作とを組み合わせることで、頭部21を擦って洗浄することができる。
ここで、洗浄ユニット28による自動洗浄の際、後頭部支持体12で支持されている後頭部22の領域は、そのままでは洗浄することができない。しかしながら、本実施の形態1の後頭部支持体12は、後述するように、後頭部22を洗浄する機能を有する。そのため、本実施の形態1の後頭部支持体12は、自動頭部洗浄装置11による頭部21の洗い残しを防止することができる。
以下、後頭部支持体12の構成について説明する。
図1Bは、後頭部支持体12の概略構成図である。図1Bに示すように、後頭部支持体12は、第1エンドエフェクタ13と、第1アーム部14を介して第1エンドエフェクタ13に連結された第1駆動部15と、第2エンドエフェクタ16と、第2アーム部17を介して第2エンドエフェクタ16に連結された第2駆動部18とを備える。なお、図1Bでは、第1駆動部15及び第2駆動部18を簡略化して図示しており、第1駆動部15及び第2駆動部18の具体的な機構例については後述する。
第1エンドエフェクタ13は、櫛状に分岐して頭部21の左方向(図1Bの紙面右方向)へ延びる複数の支持板13aを有する。支持板13aは、例えば4本設けられている。第1エンドエフェクタ13は、第1接触ユニット(第1洗浄部)の一例であり、後頭部支持体12で支持される後頭部22の領域のうち第1領域23に接触可能である。
支持板13aの短手方向の幅d1は、全長に亘って等しい。また、全ての支持板13aは、それぞれ等しい幅d1を有する。支持板13aの幅d1は、隣り合う支持板13a間の隙間の幅d2よりも小さい。
第2エンドエフェクタ16は、櫛状に分岐して頭部21の右方向(図1Bの紙面左方向)へ延びる複数の支持板16aを有する。支持板16aは、例えば4本設けられている。第2エンドエフェクタ16は、第2接触ユニット(第2洗浄部)の一例であり、後頭部支持体12で支持される後頭部22の領域のうち第2領域24に接触可能である。
支持板16aの短手方向の幅は、全長に亘って等しい。また、支持板16aの幅は、支持板13aの幅d1と等しい。隣り合う支持板16a間の隙間の幅は、幅d2と等しく、支持板16aの幅d1よりも大きい。
本実施の形態1の後頭部支持体12では、第1エンドエフェクタ13の支持板13aと第2エンドエフェクタ16の支持板16aとが、X軸方向において互い違いに配置されている。前述のように、各支持板13a,16aの幅d1は、各支持板13a,16a間の隙間の幅d2よりも小さいため、支持板13a,16a同士は干渉しない。
支持板13a,16aの材料は、例えば、硬質プラスチック、ポリプロピレン、又は、塩化ビニルである。
支持板13aの上面には、複数の接触子13bが固着されている。支持板16aの上面には、複数の接触子16bが固着されている。各支持板13a,16aには、例えば、それぞれ5つの接触子13b,16bが、支持板13a,16aの長さ方向に並んで設けられている。
接触子13b,16bとしては、例えば、ゴム又は樹脂等からなる半球状の弾性部材を用いることができる。
ここで、第1エンドエフェクタ13が後頭部22の第1領域23に接触した状態で固定される位置を、「第1ポジション」と定義する。また、第2エンドエフェクタ16が後頭部22の第2領域24に接触した状態で固定される位置を、「第2ポジション」と定義する。
図1Bは、第1エンドエフェクタ13が第1ポジションに位置し、第2エンドエフェクタ16が第2ポジションに位置する状態を示す。本実施の形態1において、頭部21が適切にボウル31にセットされ、頭部21が適切に後頭部支持体12に載せられた状態において、第1ポジションに位置する第1エンドエフェクタ13と第2ポジションに位置する第2エンドエフェクタ16とは、どちらも頭部21の中央部に当接する。
第1駆動部15は、制御部19より送信される制御信号に従って第1エンドエフェクタ13を駆動し、第2駆動部18は、制御部19より送信される制御信号に従って第2エンドエフェクタ16を駆動する。第1駆動部15及び第2駆動部18の具体的な機構例については、後述する。
制御部19には、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の動作のモードとして、第1モード、第2モード及び第3モードが設定されている。第1モード、第2モード及び第3モードは、それぞれ頭部21の洗浄または支持を行うための動作を設定したモードである。
図2A、図2B及び図2Cは、本実施の形態1にかかる後頭部支持体12の動作を説明する図である。図2Aは第1モードにおける後頭部支持体12の概略正面図であり、図2Bは第2モードにおける後頭部支持体12の概略正面図であり、図2Cは第3モードにおける後頭部支持体12の概略正面図である。なお、図2A、図2B及び図2Cでは、第1駆動部15及び第2駆動部18を簡略化して図示している。
図2A、図2B及び図2Cを参照しながら、本実施の形態1にかかる後頭部支持体12の動作について説明する。
後頭部支持体12による後頭部22の洗浄は、第1モード又は第2モードの動作で行われる。まず、第1モードの制御と第2モードの制御について説明する。
図2Aに示すように、第1モードにおいて、制御部19は、第1駆動部15を制御して、第1エンドエフェクタ13を第1ポジションに固定させる。このとき、第1エンドエフェクタ13は、後頭部22の第1領域23に当接して頭部21を支える。また、第1モードにおいて、制御部19は、第1エンドエフェクタ13で頭部21を支持する間、第2駆動部18を制御して、第2エンドエフェクタ16を矢印A1方向に揺動させる。これにより、第2エンドエフェクタ16が、後頭部22の第2領域24に沿うように揺動し、後頭部22の第2領域24が、第2エンドエフェクタ16の接触子16bにより擦られる。これにより、第2エンドエフェクタ16によって、後頭部22の第2領域24を擦り洗ったり、揉みほぐしたりすることができる。
第1モードにおいて、制御部19は、液体供給部30を制御して、ノズル20から後頭部22に向けて水又は洗浄液を噴出させてもよい。この場合、ノズル20からの水又は洗浄液の噴出と第2エンドエフェクタ16の動作とを組み合わせることで、後頭部22の第2領域24の洗浄又は濯ぎ(すすぎ)を実現することができる。
また、第1モードにおいて、制御部19は、第2駆動部18を制御して、第2エンドエフェクタ16の矢印A1方向の揺動の動作に対して、第2エンドエフェクタ16のX軸方向の振動の動作を組み合わせてもよい。これにより、第2エンドエフェクタ16によって、後頭部22の第2領域24を更に効果的に擦ることができる。なお、第2エンドエフェクタ16のX軸方向の振動は、20Hz以上かつ100Hz以下の周波数で行われることが好ましい。
図2Bに示すように、第2モードにおいて、制御部19は、第2駆動部18を制御して、第2エンドエフェクタ16を第2ポジションに固定させる。このとき、第2エンドエフェクタ16は、後頭部22の第2領域24に当接して頭部21を支える。また、第2モードにおいて、制御部19は、第2エンドエフェクタ16で頭部21を支持する間、第1駆動部15を制御して、第1エンドエフェクタ13を矢印A2方向に揺動させ。これにより、第1エンドエフェクタ13が、後頭部22の第1領域23に沿うように揺動し、後頭部22の第1領域23が、第1エンドエフェクタ13の接触子13bにより擦られる。これにより、第1エンドエフェクタ13によって、後頭部22の第1領域23を擦り洗ったり、揉みほぐしたりすることができる。
第2モードにおいても、制御部19は、液体供給部30を制御して、ノズル20から後頭部22に向けて水又は洗浄液を噴出させてもよい。この場合、ノズル20からの水又は洗浄液の噴出と第1エンドエフェクタ13の動作とを組み合わせることで、後頭部22の第1領域23の洗浄又は濯ぎ(すすぎ)を実現することができる。
また、第2モードにおいて、制御部19は、第1駆動部15を制御して、第1エンドエフェクタ13の矢印A2方向の揺動の動作に対して、第1エンドエフェクタ13のX軸方向の振動の動作を組み合わせてもよい。これにより、第1エンドエフェクタ13によって、後頭部22の第2領域24を更に効果的に擦ることができる。なお、第1エンドエフェクタ13のX軸方向の振動は、20Hz以上かつ100Hz以下の周波数で行われることが好ましい。
制御部19は、第1モードと第2モードとを切り替えることで、第1エンドエフェクタ13の役割と第2エンドエフェクタ16の役割とを、互いに重複しないように切り替える。これにより、本実施の形態1の後頭部支持体12は、後頭部支持体12で支えられる箇所でもある後頭部22の第1領域23および第2領域24を、洗い残しのないように自動的に洗浄することができる。
制御部19は、洗浄ユニット28により頭部21における後頭部22以外の箇所を自動洗浄する際、後頭部支持体12を第3モードで制御する。
図2Cに示すように、第3モードにおいて、制御部19は、第1駆動部15を制御して第1エンドエフェクタ13を第1ポジションに固定し、第2駆動部18を制御して第2エンドエフェクタ16を第2ポジションに固定する。
このように、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16のいずれによっても後頭部22の自動洗浄が行なわれない時、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の両方で後頭部22を支持することで、頭部21を安定して支えることができる。
本実施の形態では、第1ポジションと第2ポジションを、第1ポジションに位置する第1エンドエフェクタ13により支持されるときの後頭部22の高さと、第2ポジションに位置する第2エンドエフェクタ16により支持されるときの後頭部22の高さとが、Z軸方向において等しくなるように、設定している。
ここで、第1エンドエフェクタ13により支持されるときの後頭部22の高さと、第2エンドエフェクタ16により支持されるときの後頭部22の高さとが、異なる場合を考える。この場合、動作モードを第1モードと第2モードとの間で切り替えると、頭部21の位置が動き、人が不安感を感じる可能性がある。また、この場合、第3モードにでは、後頭部22が、高さが異なる第1エンドエフェクタ13と第2エンドエフェクタ16の両方に支持されるため、頭部21の支持状態が不安定となり、人に不安感を与える可能性がある。
また、第1駆動部15又は第2駆動部18の少なくとも一方は、第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16を、後頭部22に対して接近する方向および離反する方向に動かすことができるように構成されてもよい。このように構成されることで、第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16により、後頭部22を叩く動作を実現することができる。
第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16により後頭部22を叩く動きについて、図3A及び図3Bを用いて説明する。
図3A及び図3Bは、本実施の形態1にかかる後頭部支持体12の他の動作を説明する図である。図3Aは第1モードの後頭部支持体12の概略正面図であり、図3Bは第2モードの後頭部支持体12の概略正面図である。なお、図3A及び図3Bでは、第1駆動部15及び第2駆動部18を簡略化して図示している。
図3Aに示すように、第2駆動部18は、第2エンドエフェクタ16が後頭部22に対して接触した状態と離間した状態とを交互に繰り返すように、第2エンドエフェクタ16をZ軸方向に沿って往復運動させてもよい。これにより、第2エンドエフェクタ16により後頭部22の第2領域24を叩く動作を実現することができる。このとき、制御部19は、第1エンドエフェクタ13を第1ポジションに固定するように制御して、人の頭部21を第1エンドエフェクタ13により支持する。
また、図3Bに示すように、第1駆動部15は、第1エンドエフェクタ13が後頭部22に対して接触した状態と離間した状態とを交互に繰り返すように、第1エンドエフェクタ13をZ軸方向に沿って往復運動させてもよい。これにより、第1エンドエフェクタ13により後頭部22の第1領域23を叩く動作を実現することができる。このとき、制御部19は、第2エンドエフェクタ16を第2ポジションに固定するように制御して、人の頭部21を第2エンドエフェクタ16により支持する。
このような第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16によって後頭部22を叩く動作は、後頭部22の洗浄に役立つと共に、後頭部22をマッサージする効果もある。
なお、後頭部支持体12によって後頭部22を自動洗浄する際、上述した図2A又は図2Bに示すような後頭部22に沿った第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16の動作と、図3A又は図3Bに示すような第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16により後頭部22を叩く動作とを、順に実行してもよい。
また、図2A又は図2Bに示すような後頭部22に沿った第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16の動作と、図3A又は図3Bに示すような第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16により後頭部22を叩く動作とを、同時に実行してもよい。この場合、第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16は楕円を描くように動くことになり、後頭部22を擦りながら叩く動きを実現することができる。
図4Aは、本実施の形態1にかかる第2駆動部18の具体的な機構の一例を示す正面図である。図4Bは、図4Aに示す機構の平面図であり、図4Cは、図4Aに示す機構の他の動作を示す正面図である。
なお、第1駆動部15は、第2駆動部18と同様の機構を採用しているため、説明を省略している。
図4A及び図4Bに示すように、第2駆動部18は、第2エンドエフェクタ16をA1方向に揺動させるための揺動用モータ80と、後頭部22を叩くように第2エンドエフェクタ16を動かすための叩き用モータ84と、第2エンドエフェクタ16をX軸方向に略平行な方向に振動させるための振動用モータ88とを備える。
揺動用モータ80は、Y軸方向において頭部21の中心部と略同じ位置に、出力軸をX軸方向に向けて配設されている。揺動用モータ80の出力軸には、連結アーム82の一端部が結合されている。連結アーム82の他端部には、支持部材83を介して叩き用モータ84が結合されている。なお、第1駆動部15も第2駆動部18と同様の機構を有する場合、図4Bに示すように、第1駆動部15の揺動用モータ80の出力軸は、第2駆動部18の揺動用モータ80の出力軸と同軸上に配設される。
叩き用モータ84は、出力軸をX軸方向に向けて配設されている。叩き用モータ84の出力軸は、揺動用モータ80の回転により叩き用モータ84が移動しても、常にX軸方向に沿って配置された状態で維持される。
叩き用モータ84の出力軸には、支持部材86を介して振動用モータ88が結合されている。振動用モータ88は、出力軸がX軸方向に垂直な面に沿って配置されるように支持部材86に固定されている。振動用モータ88の出力軸は、揺動用モータ80及び叩き用モータ84の回転により振動用モータ88の位置や向きが変化しても、常にX軸方向に垂直な面に沿って配置された状態で維持される。振動用モータ88の出力軸には、第2アーム部17の基端部が結合されている。
なお、揺動用モータ80、叩き用モータ84及び振動用モータ88には、それぞれエンコーダを設けることが好ましい。エンコーダを設けることにより、制御部19は、エンコーダの出力値に基づいて、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の位置を検出することができる。
以上の構成により、制御部19の指令により揺動用モータ80が駆動されると、図4Aに示すように、連結アーム82から第2エンドエフェクタ16に至る構成部材全体が、揺動用モータ80の回転軸を中心として回動する。これにより、第2エンドエフェクタ16は、矢印A1方向に揺動可能である。
また、制御部19の指令により叩き用モータ84が駆動されると、図4Cに示すように、支持部材86から第2エンドエフェクタ16に至る構成部材全体が、叩き用モータ84の回転軸を中心として回動する。これにより、第2エンドエフェクタ16は、後頭部22を叩くように、Z軸方向に近似する方向に沿って上下動することができる。
また、制御部19の指令により振動用モータ88が駆動されると、図4Bに示すように、第2アーム部17及び第2エンドエフェクタ16が、振動用モータ88の回転軸を中心として回動する。これにより、第2エンドエフェクタ16は、X軸方向に略平行な方向に沿って振動可能である。
なお、制御部19は、第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16を矢印A1方向又はA2方向(図2B参照)に揺動させる際、第1エンドエフェクタ13と第2エンドエフェクタ16との間隔が所定の間隔未満になると、第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16の動作を停止させるロック制御を行う。これにより、第1エンドエフェクタ13と第2エンドエフェクタ16とが衝突することを、回避することができる。第1エンドエフェクタ13と第2エンドエフェクタ16との間隔は、例えばエンコーダにより検出された第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の位置情報に基づいて算出することができる。
なお、第1駆動部15及び第2駆動部18の構成部材は、ボウル31のハウジング内に収容される。
なお、本実施の形態1における第1駆動部15及び第2駆動部18の機構に関して、上記の機構は一例に過ぎず、その他の機構を採用することもできる。
図5Aは、本実施の形態1にかかる第2駆動部18の具体的な機構の他の例を示す正面図であり、図5Bは、図5Aに示す機構の平面図である。
なお、第1駆動部15は、第2駆動部18と同様の機構を採用しているため、説明を省略している。
図5A及び図5Bに示す機構を採用した場合、第2駆動部18は、第2エンドエフェクタ16をA1方向に揺動させるための揺動用モータ90と、後頭部22を叩くように第2エンドエフェクタ16を動かすための叩き用モータ104と、第2エンドエフェクタ16をX軸方向に略平行な方向に振動させるための振動用モータ108とを備える。
前述の図4Aに示す機構例と同様に、振動用モータ108は、出力軸がX軸方向に垂直な面に沿って配置されるように支持部材106に固定されている。振動用モータ108の出力軸は、揺動用モータ90及び叩き用モータ104の回転により振動用モータ108の位置や向きが変化しても、常にX軸方向に垂直な面に沿って配置された状態で維持される。振動用モータ108の出力軸には、第2アーム部17の基端部が結合されている。
前述の図4Aに示す機構例と同様に、叩き用モータ104は、出力軸105がX軸方向に沿って配置された状態で支持部材98に固定されている。叩き用モータ104の出力軸105は、揺動用モータ90の回転により叩き用モータ104が移動しても、常にX軸方向に沿って配置された状態で維持される。叩き用モータ104の出力軸105は、振動用モータ108を支持する支持部材106に結合されている。
叩き用モータ104を支持する支持部材98には、叩き用モータ104と反対側の面に、X軸方向に延びる複数のカムフォロア102が突設されている。カムフォロア102は、X軸方向に垂直な面に沿って配設されたカム板95のカム溝96に係合している。カム溝96は、X軸方向から見て、頭部21の中心近傍の点を中心として円弧状に形成されている。
また、叩き用モータ104を支持する支持部材98には、連結部材99を介して、X軸方向に延びるピン100が連結されている。
揺動用モータ90は、出力軸をZ軸方向に向けて配設されている。揺動用モータ90の出力軸には、揺動用モータ90の出力軸と一体的に回転するスクリュー91が結合されている。スクリュー91は、Z軸方向に沿って配設されている。
スクリュー91には、ナット92が螺合されている。ナット92の外周面には、Y軸方向に延びる連結部材93が結合されている。
連結部材93には、ピン100に係合する長穴94がY軸方向に延設されている。ピン100と長穴94との係合により、叩き用モータ104を支持する支持部材98とナット92とが、2つの連結部材93,99を介して連結されている。
なお、揺動用モータ90、叩き用モータ104及び振動用モータ108には、それぞれエンコーダを設けることが好ましい。エンコーダを設けることにより、制御部19は、エンコーダの出力値に基づいて、第2エンドエフェクタ16の位置を検出することができる。
以上の構成により、制御部19の指令により揺動用モータ90が駆動されると、スクリュー91の回転に伴い、図5Aに示すように、ナット92及び連結部材93が、Z軸方向に沿って一体的に上下動する。ナット92は上述のように連結部材93,99を介して支持部材98に連結されているため、揺動用モータ90の回転によりナット92が上下動すると、支持部材98もナット92と共に上下動する。このとき、支持部材98に突設されたカムフォロア102は、カム溝96に沿って円弧状の軌跡を描きながら移動する。この結果、支持部材98の高さに応じて、支持部材98から第2エンドエフェクタ16に至る構成部材全体の向きが変化する。これにより、第2エンドエフェクタ16は、後頭部22に沿って配置された状態を維持しながら、矢印A1方向に揺動可能である。
制御部19の指令により叩き用モータ104が駆動されると、前述の図4Cに示す機構例の動作と同様に、支持部材106から第2エンドエフェクタ16に至る構成部材全体が、叩き用モータ104の回転軸を中心として回動する。これにより、第2エンドエフェクタ16は、後頭部22を叩くようにZ軸方向に略平行な方向に沿って上下動することができる。
制御部19の指令により振動用モータ108が駆動されると、図5Bに示すように、第2アーム部17及び第2エンドエフェクタ16が、振動用モータ108の回転軸を中心として回動する。これにより、第2エンドエフェクタ16は、X軸方向に近似する方向に沿って振動可能である。
なお、第1駆動部15及び第2駆動部18の機構は、上述した機構に限定されるものでない。例えば、第1エンドエフェクタ13又は第2エンドエフェクタ16をX軸方向へ振動させるための機構に関して、振動用モータ88,108に代えて、圧電素子等を用いてもよい。
図6は、本実施の形態1にかかる自動頭部洗浄装置11の制御例を示すフローチャートである。図6を用いて、本実施の形態1での自動頭部洗浄装置11の制御例について説明する。
自動頭部洗浄装置11を起動させると、制御部19は、後頭部支持体12の第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の動作モードを第3モードとして、第1駆動部15及び第2駆動部18を制御する。これにより、第1エンドエフェクタ13を第1ポジションに固定し、第2エンドエフェクタ16を第2ポジションに固定する(ステップS01)。
この状態で、人は、頭部21を自動頭部洗浄装置11のボウル31に挿入し、後頭部支持体12に頭部21を載せる。
続いて、頭部21が後頭部支持体12で支持されたことが確認されると、制御部19は、洗浄ユニット28によって頭部21の自動洗浄を実行させる(ステップS02)。頭部21が後頭部支持体12に支持されたことの確認は、例えば、後頭部支持体12に設けられた圧力センサの出力値が所定値以上か否かに基づいて行われる。
洗浄ユニット28による洗浄動作では、スイングアーム32L,32Rのスイング回動及び押圧回動と、接触子33L,33Rの動きと、並びにノズル35から頭部21に向けての液体の噴出とが、組み合わされる。これらが組み合わされることで、後頭部支持体12に支持されている領域以外の領域において、洗浄ユニット28によって頭部21が自動洗浄される。制御部19は、洗浄ユニット28による洗浄動作が終了すると、洗浄ユニット28を停止させる。
続いて、制御部19は、洗浄ユニット28が停止すると、後頭部支持体12による後頭部22の自動洗浄を実行する。
後頭部支持体12による洗浄動作が開始されると、まず、制御部19は、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の動作モードを第3モードから第1モードに切り替える。これにより、第1エンドエフェクタ13を第1ポジションに固定した状態で、第2エンドエフェクタ16を駆動させる(ステップS03)。それと共に、制御部19は、液体供給部30を制御して、ノズル20から後頭部22に向けて洗浄液を噴出させる。第1エンドエフェクタ13により頭部21が支持された状態で第2エンドエフェクタ16を駆動させることで、第2エンドエフェクタ16により後頭部22の第2領域24を擦り洗うことができる。ステップS03において、第2エンドエフェクタ16は、図2Aに示す矢印A1方向に沿った方向への揺動動作、図2AのX軸方向に沿った方向への振動動作又は図3AのZ軸方向に沿った方向への叩き動作の中の少なくとも1つの動作で駆動される。
第2エンドエフェクタ16による後頭部22の第2領域24の洗浄が終わると、制御部19は、液体供給部30を制御してノズル20からの噴射を停止させ、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の動作モードを第1モードから第3モードに切り替える。この動作モードの切り替えにより、第2エンドエフェクタ16が第2ポジションに固定される(ステップS04)。
ステップS04の後、制御部19は、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の動作モードを第3モードから第2モードに切り替える。これにより、第2エンドエフェクタ16を第2ポジションに固定した状態で、第1エンドエフェクタ13を駆動させる(ステップS05)。それと共に、制御部19は、液体供給部30を制御して、ノズル20から後頭部22に向けて洗浄液を噴出させる。第2エンドエフェクタ16により頭部21が支持された状態で第1エンドエフェクタ13を駆動させることで、第1エンドエフェクタ13により後頭部22の第1領域23を擦り洗うことができる。ステップS05において、第1エンドエフェクタ13は、図2Bに示す矢印A2方向に沿った方向への揺動動作、図2BのX軸方向に沿った方向への振動動作、又は図3BのZ軸方向に沿った方向への叩き動作の中の少なくとも1つの動作で駆動される。
第1エンドエフェクタ13による後頭部22の第1領域23の洗浄が終わると、制御部19は、液体供給部30を制御してノズル20からの噴射を停止させ、第1エンドエフェクタ13及び第2エンドエフェクタ16の動作モードを第2モードから第3モードに切り替える。この動作モードの切り替えにより、第1エンドエフェクタ13が第1ポジションに固定される(ステップS06)。
最後に、制御部19は、液体供給部30を制御して、頭部21のすすぎ動作を実行する(ステップS07)。具体的には、液体供給部30からノズル20,35へ水を供給して、ノズル20,35から頭部21に向けて水を噴出させることで、頭部21の濯ぎ(すすぎ)を行う。頭部21のすすぎ動作が終わると、自動頭部洗浄装置11による頭部21の自動洗浄が終了する。
(実施の形態2)
図7A及び図7Bは、本発明の実施の形態2にかかる後頭部支持体42の動作を説明する図である。図7Aは第1モードの後頭部支持体42の概略平面図であり、図7Bは第2モードの後頭部支持体42の概略平面図である。
本実施の形態2は、前述の実施の形態1における後頭部支持体12を、後頭部支持体42に置き換えたものである。以下、本実施の形態2における後頭部支持体42について、図面を参照しながら説明する。
前述の実施の形態1では、図1Bに示すように頭部21の後頭部側(後頭部22)の第1領域23と第2領域24とがX軸方向に交互に並ぶように設定されている。一方、本実施の形態2では、図7A及び図7Bに示すように、Y軸方向において、後頭部22の中央部に第2領域54が設定されると共に、後頭部22の第2領域54を挟んだ右側に第1領域53が設定され、後頭部22の第2領域54を挟んだ左側に第1領域55が設定されている。
本実施の形態2の自動頭部洗浄装置11の後頭部支持体42は、一対の第1エンドエフェクタ43,50と、1つの第2エンドエフェクタ46とを備える。一対の第1エンドエフェクタ43,50は、後頭部22の右側の第1領域53に接触可能な第1右側エンドエフェクタ43と、後頭部22の左側の第1領域55に接触可能な第1左側エンドエフェクタ50とである。
第1右側エンドエフェクタ43は、複数の接触子13bと、接触子13bを支持する支持体44とを備える。同様に、第1左側エンドエフェクタ50は、複数の接触子13bと、接触子13bを支持する支持体51とを備える。
第2エンドエフェクタ46は、後頭部22の第2領域54に接触可能に配設されている。第2エンドエフェクタ46は、複数の接触子16bと、接触子16bを支持する支持体47とを備える。
後頭部支持体42は、第1右側エンドエフェクタ43を駆動させる第1右側駆動部45と、第1左側エンドエフェクタ50を駆動させる第1左側駆動部52と、第2エンドエフェクタ46を駆動させる第2駆動部48とを備える。なお、図7A及び図7Bでは、各駆動部45,48,52を簡略化して図示している。各駆動部45,48,52の具体的な機構例については後述する。
本実施の形態2においても、エンドエフェクタ43,46,50の動作モードとして、第1モード、第2モード及び第3モードが設定されている。
図7Aは、後頭部支持体42の第1モードの動作を示す図である。図7Aにおいて、制御部19は、第1駆動部45,52を制御して、第1エンドエフェクタ43,50が後頭部22の第1領域53,55に接触する第1ポジションに、第1エンドエフェクタ43,50を固定する。これにより、後頭部22の中央を挟む2点において、第1エンドエフェクタ43,50によって頭部21を安定して支持することができる。なお、第1右側エンドエフェクタ43の第1ポジションと、第1左側エンドエフェクタ50の第1ポジションとは、少なくともY軸方向に異なる位置である。
また、第1モードの動作において、制御部19は、第2駆動部48を制御して、第2エンドエフェクタ46を、X軸方向に沿って往復運動させる。これにより、第2エンドエフェクタ46によって、後頭部22の中央の第2領域54を擦り洗うことができる。
図7Bは、後頭部支持体42の第2モードの動作を示す図である。図7Bにおいて、制御部19は、第2駆動部48を制御して、第2エンドエフェクタ46が後頭部22の第2領域24に接触する第2ポジションに、第2エンドエフェクタ46を固定する。これにより、後頭部22の中央部において、第2エンドエフェクタ46によって頭部21を安定して支持することができる。
第2モードの動作において、制御部19は、第1駆動部45,52を制御して、第1エンドエフェクタ43,50を、X軸方向に沿って往復運動させる。これにより、第1エンドエフェクタ43,50によって、後頭部22の左右の第1領域53,55を擦り洗うことができる。
第3モードの動作では、制御部19は、第1エンドエフェクタ43,50を第1ポジションに固定し、第2エンドエフェクタ46を第2ポジションに固定する。これにより、第1エンドエフェクタ43,50と第2エンドエフェクタ46とによって、頭部21を下から支持することができる。第3モードの動作は、洗浄ユニット28による頭部21の自動洗浄のときなどに実行される。
第1エンドエフェクタ43,50のZ軸方向の高さは、図7Bに示す第2モードの動作時に比べて、図7Aに示す第1モードの動作時の方が高くなるように設定されている。このように設定することにより、頭部21の第2領域54に第2エンドエフェクタ46が当接する力は、第2モードの動作時に比べて第1モードの動作時の方が弱くなる。第1モードの動作時において頭部21の第2領域54に第2エンドエフェクタ46が当接する力を弱くすることで、第2エンドエフェクタ46により第2領域54を擦る動作を好適に実現することができる。
また、第2エンドエフェクタ46のZ軸方向の高さは、図7Aに示す第1モードの動作時に比べて、図7Bに示す第2モードの動作時の方が高くなるように設定されている。このように設定することにより、後頭部22の第1領域53,55に第1エンドエフェクタ43,50が当接する力は、第1モードの動作時に比べて第2モードの動作時の方が弱くなる。第2モードの動作時において後頭部22の第1領域53,55が当接する力を弱くすることで、第1エンドエフェクタ43,50により第1領域53,55を擦る動作を好適に実現することができる。
本実施の形態2によれば、第1モードでは、一対の第1エンドエフェクタ43,50が頭部21の中央を挟む2点で頭部21を支え、第2モードでは、第2エンドエフェクタ46が頭部21の中央を支える。よって、後頭部支持体42による後頭部22の自動洗浄時において、常に頭部21を安定して支持することができ、頭部を洗浄される人に対して安心感を与えることができる。
なお、各エンドエフェクタ43,46,50が往復運動する方向は、後頭部22を揉むような動作を実現することが可能であれば、X軸方向以外の方向(例えばY軸方向)であってもよい。また、エンドエフェクタ43,46,50の動作に関して、複数の方向の往復運動を同時に行ってもよい。例えば、X軸方向の往復運動とY軸方向の往復運動とを同時に行うことで、リサージュ図形を描くようにエンドエフェクタ43,46,50を駆動させて、細かい揉み洗い動作を行うことも可能である。
なお、本実施の形態2では、後頭部支持体42が一対の第1エンドエフェクタ43,50と1つの第2エンドエフェクタ46とを有する場合について説明したが、第1エンドエフェクタ及び第2エンドエフェクタの個数を変更してもよい。例えば、3つの第1エンドエフェクタと2つの第2エンドエフェクタとが交互に並ぶように、第1エンドエフェクタと第2エンドエフェクタとを複数ずつ設けてもよい。この場合においても、上記と同様の動作モードで制御部19によって制御することで、上記と同様の効果を得ることができる。
図8Aは、本実施の形態2にかかる第1駆動部45,52及び第2駆動部48の具体的な機構の一例を説明するための図7AのB−B線断面図である。図8Bは、図8AのC−C線断面図である。
図8A及び図8Bに示すように、各第1駆動部45,52は、ボウル31の底面に固定されたベース部120と、ベース部120上に固定されたハウジング122と、ハウジング122内においてX軸方向に延びるように設けられたスクリュー126と、スクリュー126を回転駆動させるモータ124とを有する。
ハウジング122には、第1エンドエフェクタ43,50の支持体44,51が、X軸方向にスライド可能に支持されている。なお、ハウジング122と支持体44,51との間には、摩擦軽減用のボール132が介装されている。
スクリュー126には、第1エンドエフェクタ43,50の支持体44,51に固定されたナット130が螺合している。この構成により、モータ124が駆動されたとき、スクリュー126の回転に伴い、ナット130と共に第1エンドエフェクタ43,50がX軸方向に移動する。
同様に、第2駆動部48は、例えばボウル31の底面に固定されたベース部140と、ベース部140上に固定されたハウジング142と、ハウジング142内においてX軸方向に延びるように設けられたスクリュー146と、スクリュー146を回転駆動させるモータ144とを有する。
ハウジング142には、第2エンドエフェクタ46の支持体47がX軸方向にスライド可能に支持されている。なお、ハウジング142と支持体47との間には、摩擦軽減用のボール152が介装されている。
スクリュー146には、第2エンドエフェクタ46の支持体47に固定されたナット150が螺合している。この構成により、モータ144が駆動されたとき、スクリュー146の回転に伴い、ナット150と共に第2エンドエフェクタ46がX軸方向に移動する。
なお、各ハウジング122,142の上面部には、ナット130,150との干渉を避けるための開口部128,148が設けられている。また、モータ124,144にはエンコーダを設けることが好ましい。エンコーダを設けることにより、制御部19は、エンコーダの出力値に基づいて、第1エンドエフェクタ43,50及び第2エンドエフェクタ46の位置を検出することができる。
以上の構成により、第1モードにおける第2エンドエフェクタ46のX軸方向に沿った往復運動、及び、第2モードにおける第1エンドエフェクタ43,50のX軸方向に沿った往復運動を好適に実現することができる。
本実施の形態2における第1駆動部45,52及び第2駆動部48の機構に関して、上記の機構は一例であり、その他の機構を採用することもできる。
図9Aは、本実施の形態2にかかる第2駆動部48の具体的な機構の他の例を説明するための平面図であり、図9Bは、図9AのD−D線断面図である。
図9A及び図9Bに示す機構例において、第2駆動部48は、ボウル31の底面に固定されるハウジング160と、ハウジング160内においてX軸方向に延びるように設けられたスクリュー164と、スクリュー164を回転駆動させるモータ162と、ハウジング160内においてX軸方向に延びるように設けられたガイドシャフト166とを有する。スクリュー164とガイドシャフト166とは、Y軸方向に離間して配設されている。
第2エンドエフェクタ46の支持体47のY軸方向一端部には、スクリュー164が挿通される挿通部170と、スクリュー164に螺合するナット部172とが設けられている。なお、支持体47には、ナット部172の近傍においてスクリュー164に押し当てられる板ばね174が取り付けられている。図9Bに示すように、挿通部170の内部には、スクリュー164との摩擦を軽減するための筒状の摺動材料171が設けられている。摺動材料171としては、例えば、含油メタル又はポリアセタールが用いられる。
支持体47のY軸方向他端部には、ガイドシャフト166によりガイドされるガイド部176が設けられている。ガイド部176には、Y軸方向外側に開放する溝178が形成されている。ガイドシャフト166は、ガイド部176の溝178に嵌り込んでいる。
以上の構成により、モータ162が駆動されると、スクリュー164の回転に伴い、ナット部172と共に第2エンドエフェクタ46がX軸方向に移動する。このとき、第2エンドエフェクタ46の支持体47は、挿通部170がスクリュー164によってガイドされる。ガイド部176がガイドシャフト166によってガイドされることで、第2エンドエフェクタ46の支持体47は、X軸方向に滑らかに移動する。したがって、この構成により、第1モードにおける第2エンドエフェクタ46のX軸方向に沿った往復運動を好適に実現することができる。
なお、図9A及び図9Bに示す機構例において、第2駆動部48にガイドシャフトを複数設けて、ガイドシャフト毎に対応するガイド部を支持体47に複数設けてもよい。また、図9A及び図9Bに示す機構例は、第2駆動部48だけでなく、第1駆動部45,52にも同様に適用することができる。図9A及び図9Bに示す機構例を第1駆動部45,52に適用した場合、第2モードにおける第1エンドエフェクタ43,50のX軸方向に沿った往復運動を、好適に実現することができる。
(実施の形態3)
図10は、本発明の実施の形態3にかかる第1領域53,55、第2領域54、第1接触領域57,59、第2接触領域58の関係を説明するための概念図である。図11Aは、本発明の実施の形態3にかかる後頭部支持体62の第1モードの動作を説明するための概略平面図であり、図11Bは、後頭部支持体62の第1モードから第2モードへの切り換え時の動作を説明するための概略平面図であり、図11Cは、後頭部支持体62の第2モードの動作を説明するための概略平面図である。
本実施の形態3は、前述の実施の形態2における後頭部支持体42を、後頭部支持体62に置き換えたものである。以下、本実施の形態3が実施の形態2と異なる点について、図面を参照しながら説明する。
図11Aに示す状態の後頭部支持体62において、第1右側エンドエフェクタ43と第2エンドエフェクタ46との間、及び、第2エンドエフェクタ46と第1左側エンドエフェクタ50との間には、構造上、隙間が存在する。そのため、頭部21の後頭部側(後頭部22)において、第1エンドエフェクタ43,50が接触する第1領域53,55と、第2エンドエフェクタ46が接触する第2領域54との間にも隙間が存在する。
後頭部支持体62は、エンドエフェクタ43,46,50をX軸方向に往復運動させることで、後頭部22の第1領域53,55及び第2領域54を擦ることができるが、第1領域53,55と第2領域54との間の領域を擦ることはできない。ここで、仮に、第1領域53,55と第2領域54との間に隙間が存在しない位置までエンドエフェクタ43,46,50をY軸方向に移動させると、エンドエフェクタ43,46,50同士が干渉する可能性がある。
そこで、本実施の形態3では、制御部19で第1駆動部66,68及び第2駆動部67を制御することで、エンドエフェクタ43,46,50同士の干渉を回避しつつ、第1領域53,55と第2領域54との間の領域を擦ることを可能としている。具体的には、制御部19は、第1駆動部66,68及び第2駆動部67を制御することで、後頭部22において第2モードで第1エンドエフェクタ43,50により擦られる第1接触領域(第1洗浄領域)57,59と、後頭部22において第1モードで第2エンドエフェクタ46により擦られる第2接触領域(第2洗浄領域)58とが部分的に重なるように、第1エンドエフェクタ43,50及び第2エンドエフェクタ46を駆動させる。以下、本実施の形態3における自動頭部洗浄装置11の制御について説明する。
まず、制御部19は、後頭部支持体62の動作モードの切り替え時に、エンドエフェクタ43,46,50の向きを切り替えるように制御する。これにより、図10に示すように、第1右側エンドエフェクタ43により擦られる第1領域53を含む第1接触領域57と、第2エンドエフェクタ46により擦られる第2領域54を含む第2接触領域58とが重なる。同様に、第2接触領域58と、第1左側エンドエフェクタ50により擦られる第1領域55を含む第1接触領域59とが重なる。このように接触領域57,58,59同士を重ねることで、後頭部22における洗い残しを防止することができる。
次に、隣り合う接触領域57,58,59同士が部分的に重なるように、後頭部支持体62の動作を第1モードから第2モードに切り替える制御について説明する。
図11Aに示すように、第1モードにおいて、第2エンドエフェクタ46の支持体47は、X軸方向の幅に比べてY軸方向の幅が長くなる向きで配置されている。このような向きで第2エンドエフェクタ46が配置された状態で、制御部19は、第2駆動部67を制御して、第2エンドエフェクタ46をX軸方向に沿って往復運動させる。これにより、後頭部22の第2接触領域58を擦り洗いすることができる。
第1モードにおける後頭部22の擦り洗いが終わると、図11Bに示すように、制御部19は、第2エンドエフェクタ46をZ軸方向の軸を中心として回転させる。ここで、第2エンドエフェクタ46の回転角度は、例えば、90°である。
そして、図11Cに示すように、第2エンドエフェクタ46の回転が完了すると、第2エンドエフェクタ46の支持体47は、Y軸方向の幅に比べてX軸方向の幅が長くなる向きで配置される。すなわち、第2エンドエフェクタ46の支持体47は、XY平面において長方形又は楕円などの長軸と短軸が異なる大きさの形状であり、Z軸方向の軸を中心として回転することで長軸の向きが変化する。この向きで第2エンドエフェクタ46が配置された状態で、制御部19で第1駆動部66,68を制御して、第2エンドエフェクタ46に近づくように、第1エンドエフェクタ43,50をY軸方向に移動させる。このとき、第2エンドエフェクタ46の支持体47は、Y軸方向の幅が第1モードのときに比べて短くなっているため、第1エンドエフェクタ43,50と第2エンドエフェクタ46とが干渉する可能性を軽減することができる。
続いて、制御部19は、第2モードの動作として第1駆動部66,68を制御して、第1エンドエフェクタ43,50をX軸方向に往復運動させる。これにより、後頭部22の第1接触領域57,59を擦り洗いすることができる。本実施の形態3では、第1接触領域57,59が第2接触領域58と部分的に重なるように配置しているため、後頭部22の洗い残しを防止することができる。
このように、本実施の形態3では、第2エンドエフェクタ46をZ軸方向の軸周りに回転させると共に、第1エンドエフェクタ43,50をY軸方向に移動させることで、隣り合う接触領域57,58,59同士を部分的に重ねて、後頭部22の洗い残しを防止することができる。
なお、本実施の形態3では、第1モードから第2モードに切り替えるときの第1エンドエフェクタ43,50のY軸方向の移動を省略して、第2モードにおいて、第1エンドエフェクタ43,50をY軸方向に往復運動させてもよい。この場合でも、第1エンドエフェクタ43,50と第2エンドエフェクタ46との干渉を回避しつつ、第1接触領域57,59と第2接触領域58とを重ねることができる。この場合、第2モードにおける第1エンドエフェクタ43、50の往復運動は、Y軸方向のみに沿った往復運動であってもよいし、X軸方向の往復運動とY軸方向の往復運動とを組み合わせたリサージュ図形を描くような運動であってもよい。
また、第1モードから第2モードに切り替えるときの第1エンドエフェクタ43,50のY軸方向の移動を省略して、第1モードにおいて、第2エンドエフェクタ46をY軸方向に往復運動させるようにしてもよい。この場合でも、第1エンドエフェクタ43,50と第2エンドエフェクタ46との干渉を回避しつつ、第1接触領域57,59と第2接触領域58とを重ねることができる。この場合、第1モードにおける第2エンドエフェクタ46の往復運動は、Y軸方向のみに沿った往復運動であってもよいし、X軸方向の往復運動とY軸方向の往復運動とを組み合わせたリサージュ図形を描くような運動であってもよい。
図12は、本発明の実施の形態3にかかる第1駆動部66,68及び第2駆動部67の具体的な機構の一例を説明するための図11CのE−E線断面図である。
図12に示す機構例は、前述の図8A及び図8Bに示す機構を部分的に利用した機構である。そのため、図8A及び図8Bに示す機構と共通する構成部材については、図12において同じ符号を付すと共に、詳細な説明を省略する。
第1駆動部66,68は、ボウル31の底面に固定されるハウジング182と、ハウジング182内においてY軸方向に延びるように設けられたスクリュー186と、スクリュー186を回転駆動させるモータ184とを有する。
第1駆動部66,68には、ハウジング122のX軸方向両端部から下方に延びる一対の延出部180が設けられている。一対の延出部180は、Y軸方向にスライド可能にハウジング182に係合されている。なお、ハウジング182と延出部180との間には、摩擦軽減用のボール(図示せず)を介装している。
スクリュー186には、ハウジング122に固定されたナット188が螺合している。この構成により、モータ184が駆動されると、スクリュー186の回転に伴い、ナット188と共に、ハウジング122及び第1エンドエフェクタ43,50がY軸方向に移動する。
なお、スクリュー186を収容するハウジング182の上面部には、ナット188との干渉を避けるための開口部190が設けられている。また、モータ184にはエンコーダを設けることが好ましい。エンコーダを設けることにより、制御部19は、エンコーダの出力値に基づいて、第1エンドエフェクタ43,50のY軸方向の位置を検出することができる。
以上の構成により、本実施の形態3において、第1モードから第2モードに切り替わる際、第1エンドエフェクタ43,50を第2エンドエフェクタ46に近づけるようにY軸方向に移動させることができる。
第2駆動部67は、ボウル31の底面に固定されたハウジング192と、出力軸をZ軸方向に向けてハウジング192内に配設されたモータ194と、Z軸方向に沿って配設されてハウジング142とモータ194とを連結するシャフト196とを有する。
なお、ハウジング192の上面部には、シャフト196との干渉を回避するための開口部198が設けられている。
モータ194が駆動されると、シャフト196を介してモータ194に連結されたハウジング142が回転し、ハウジング142と共に第2エンドエフェクタ46がZ軸方向の軸を中心として回転する。
この構成により、本実施の形態3において、第1モードから第2モードに切り替わる際、第2エンドエフェクタ46を回転させて、Y軸方向の幅が短くなる向きに第2エンドエフェクタ46を回転させることができる。
(実施の形態4)
図13は、本発明の実施の形態4にかかる第1エンドエフェクタ50及び第1駆動部252を示す斜視図である。図14A及び図14Bは、本実施の形態4にかかる第1駆動部252を説明する図である。図14Aは、第1エンドエフェクタ50による洗浄状態における図13のF−F線断面図であり、図14Bは、第1エンドエフェクタ50による支持状態における図13のF−F線断面図である。
本実施の形態4は、前述の実施の形態2における第1駆動部52を、第1駆動部252に置き換えたものである。以下、本実施の形態4において実施の形態2と異なる点について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態4にかかる第1駆動部252は、前述の図8A及び図8Bに示す機構を部分的に利用した機構を有する。そのため、図8A及び図8Bに示す機構と共通する構成部材については、図13、図14A及び図14Bにおいて同じ符号を付すと共に、詳細な説明を省略する。
図14A及び図14Bに示すように、第1駆動部252の支持体251は、支持体251の内部空間を上下に仕切る仕切板70を有する。第1駆動部252における仕切板70から下側の構成部材は、前述の図8A及び図8Bに示す機構と同様である。
図13に示すように、第1駆動部252は、接触子13bを支持する複数の支持部75を備える。各支持部75には、棒状の弾性部74を介して例えば一対の接触子13bが結合されている。接触子13bは、支持体251の上面に配設されている。支持部75は、接触子回動部の一例である。
図14A及び図14Bに示すように、各支持部75の下面にはギヤ76が固定されている。支持部75に固定された全てのギヤ76は互いに係合しており、一つのギヤ76が回転することで全てのギヤ76が回転可能なように構成されている。第1駆動部252におけるいずれか1つのギヤ76には、Z軸方向に沿って配設されたモータ72の出力軸73が結合されている。モータ72は仕切板70上に固定されている。
制御部19からの制御信号によりモータ72が駆動されると、モータ72に連結されたギヤ76と、このギヤ76に係合する残りのギヤ76とが回転駆動する。このとき、各ギヤ76に固定された支持部75と、支持部75に固定された弾性部74とが、Z軸方向の軸を中心として回動し、弾性部74の上端部に固定された接触子13bが、図13の矢印の方向に揺動する。これにより、接触子13bにより後頭部22を揉むような動作を実現することができ、このような接触子13bによる揉むような動作を、後頭部22の自動洗浄に利用することができる。
上述のように接触子13bは支持体251の上面に配設されているが、接触子13bは弾性部74を介して支持部75に固定されている。そのため、接触子13bは、後頭部22から受ける荷重に応じて、弾性部74を変形させながら下方へ変位する。このとき、接触子13bの下方に離間して配設される支持体251の上面は、後頭部22の荷重により下方へ変位した接触子13bが接触することにより後頭部22の荷重を受ける荷重受け部255として機能する。荷重受け部255は、基台部の一例である。
図14Aに示すように、接触子13bは弾性部74を介して支持部75に支持されているため、比較的小さな力で接触子13bを後頭部22に押し当てることができる。よって、第1エンドエフェクタ50により後頭部22を洗浄するとき、接触子13bが後頭部22に対して柔らかく接触して、接触子13bにより後頭部22を揉む動作を好適に実現することができる。
一方、図14Bに示すように、第1エンドエフェクタ50により後頭部22を支える場合、接触子13bは、頭部21の重みにより下方へ変位して荷重受け部255に直接支持されることで、頭部21を安定して支えることができる。
本実施の形態4では、上記の機構を備えた第1駆動部252を前述の実施の形態2における第1左側駆動部52に代えて用いる場合について説明したが、同様の機構を備えた第1駆動部又は第2駆動部を前述の実施の形態2における第1右側駆動部45又は第2駆動部48に代えて用いてもよい。
また、第1駆動部に関して、本実施の形態4で説明した機構に、前述の実施の形態3で説明した第1駆動部をY軸方向に移動させる機構を組み合わせてもよい。さらに、第2駆動部に関して、本実施の形態4で説明した機構と同様の機構に、前述の実施の形態3で説明したZ軸方向の軸を中心として第2駆動部を回転させる機構を組み合わせてもよい。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明を逸脱しない範囲で、実施の形態1〜4を適宜組み合わせたものや、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
本発明の自動頭部洗浄装置は、頭部を確実に支えながら洗い残しなく自動洗浄することができるので、頭部洗浄を行う医療や美容などの分野で有用である。
11 自動頭部洗浄装置
12,42,62 後頭部支持体
13 第1エンドエフェクタ
13b,16b,33L,33R 接触子
15,66,68,252 第1駆動部
16,46 第2エンドエフェクタ
18,48,67 第2駆動部
19 制御部
20,35 ノズル
21 頭部
22 後頭部
23,53,55 第1領域
24,54 第2領域
31 ボウル
32L,32R スイングアーム
34L,34R パイプ
36L,36R 回転軸
43 第1右側エンドエフェクタ
45 第1右側駆動部
50 第1左側エンドエフェクタ
52 第1左側駆動部
57,59 第1接触領域
58 第2接触領域
74 弾性部
255 荷重受け部

Claims (17)

  1. 人の頭部を自動でケアする自動ヘッドケア装置であって、
    第1接触ユニットと、
    第2接触ユニットと、
    前記第1接触ユニットを駆動させる第1駆動部と、
    前記第2接触ユニットを駆動させる第2駆動部と、
    前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第1接触ユニットを第1ポジションに固定することで前記人の後頭部の第1領域に前記第1接触ユニットを接触させた状態で、前記第2接触ユニットを動かして前記後頭部の第2領域を擦る第1モードと、
    前記第2接触ユニットを第2ポジションに固定することで前記後頭部の第2領域に前記第2接触ユニットを接触させた状態で、前記第1接触ユニットを動かして前記後頭部の第1領域を擦る第2モードと、を含む複数のモードで前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御する、
    自動ヘッドケア装置。
  2. 前記複数のモードは、前記第1接触ユニットを前記第1ポジションに固定すると共に前記第2接触ユニットを前記第2ポジションに固定する第3モードを含む、
    請求項1に記載の自動ヘッドケア装置。
  3. 前記制御部は、前記第1ポジションに固定された前記第1接触ユニットの高さと、前記第2ポジションに固定された前記第2接触ユニットの高さとが等しくなるように、前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御する、
    請求項1または2に記載の自動ヘッドケア装置。
  4. 前記第1接触ユニットは、前記第2接触ユニットを挟んで両側にそれぞれ配置された、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア装置。
  5. 前記制御部は、前記第2モードで前記第1接触ユニットにより擦られる前記後頭部の第1接触領域と、前記第1モードで前記第2接触ユニットにより擦られる前記後頭部の第2接触領域とが部分的に重なるように、前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御する、
    請求項4に記載の自動ヘッドケア装置。
  6. 前記制御部で前記第2駆動部を制御することで前記第2接触ユニットが回転する、
    請求項4または5に記載の自動ヘッドケア装置。
  7. 前記人の頭部に向けて水又は洗浄液の少なくとも一方の液体を噴出するノズルと、
    前記ノズルに前記液体を供給する液体供給部と、を備え、
    前記制御部は、前記ノズルから前記後頭部へ前記液体を噴出させると共に、前記第1接触ユニット又は前記第2接触ユニットの少なくとも一方を動かして前記人の頭部を洗浄する、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア装置。
  8. 前記第1接触ユニット又は前記第2接触ユニットは、複数の接触子と、弾性部を介して前記接触子に結合された支持部と、前記接触子の下方に離間して配設された荷重受け部と、を有する、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア装置。
  9. 前記制御部は、前記第1接触ユニット又は前記第2接触ユニットが前記後頭部に対して接近する方向及び離反する方向に振動するように、前記第1駆動部又は前記第2駆動部の少なくとも一方を制御する、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア装置。
  10. 前記人の頭部の前後方向にスイング回動可能であり、且つ、前記頭部に対して接近または離反する方向に押圧回動可能であり、且つ、前記頭部に接触可能な接触子を有するスイングアームを備え、
    前記制御部は、前記スイングアームが動作している状態では、前記第3モードで前記第1駆動部及び前記第2駆動部を制御する、
    請求項2から9のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア装置。
  11. 人の頭部を自動でケアする自動ヘッドケア方法であって、
    第1接触ユニットを第1ポジションに固定することで前記人の後頭部の第1領域に前記第1接触ユニットを接触させた状態で、第2接触ユニットを動かして前記後頭部の第2領域を擦る第1モードと、
    前記第2接触ユニットを第2ポジションに固定することで前記後頭部の第2領域に前記第2接触ユニットを接触させた状態で、前記第1接触ユニットを動かして前記後頭部の第1領域を擦る第2モードと、を含む複数のモードで前記人の頭部をケアする、
    自動ヘッドケア方法。
  12. 前記複数のモードは、前記第1接触ユニットを前記第1ポジションに固定すると共に前記第2接触ユニットを前記第2ポジションに固定する第3モードを含む、
    請求項11に記載の自動ヘッドケア方法。
  13. 前記第1ポジションに固定された前記第1接触ユニットの高さと、前記第2ポジションに固定された前記第2接触ユニットの高さとを等しくする、
    請求項11または12に記載の自動ヘッドケア方法。
  14. 前記第2モードで前記第1接触ユニットにより擦られる前記後頭部の第1接触領域と、前記第1モードで前記第2接触ユニットにより擦られる前記後頭部の第2接触領域とが部分的に重なる、
    請求項11から13のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア方法。
  15. 前記人の頭部に向けて水又は洗浄液の少なくとも一方の液体を噴出するノズルから前記後頭部へ前記液体を噴出させると共に、前記第1接触ユニット又は前記第2接触ユニットの少なくとも一方を動かして前記人の頭部を洗浄する、
    請求項11から14のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア方法。
  16. 前記第1接触ユニット又は前記第2接触ユニットが前記後頭部に対して接近する方向及び離反する方向に振動させる、
    請求項11から15のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア方法。
  17. 前記第1接触ユニット及び前記第2接触ユニットを備えた装置は、
    前記人の頭部の前後方向にスイング回動可能であり、且つ、前記頭部に対して接近または離反する方向に押圧回動可能であり、且つ、前記頭部に接触可能な接触子を有するスイングアームを更に備え、
    前記スイングアームが動作している状態では、前記第1接触ユニット及び前記第2接触ユニットの動作モードを前記第3モードにする、
    請求項12から16のいずれか1項に記載の自動ヘッドケア方法。
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