JP5773696B2 - Stand-up motion assist robot - Google Patents
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Description
本発明は、老人や被介護者が椅子やベッドなどから立ち上がる際の立ち上がり動作を補助する立ち上がり動作アシストロボットに関する。 The present invention relates to a start-up motion assist robot that assists a stand-up operation when an elderly person or a cared person stands up from a chair or a bed.
特許文献1には、モータとロープとローラとを備える立ち上がり訓練機が開示されている。ロープは、ローラに巻き架けられている。ロープは、モータと使用者とを連結している。同文献記載の立ち上がり訓練機によると、使用者が立ち上がる際、モータでロープを巻き取ることにより、使用者の立ち上がり動作を補助することができる。
特許文献2には、一対の使用者保持部と保持アームと支柱とを備える歩行補助装置が開示されている。保持アームは、支柱に対して、縦方向に揺動可能に取り付けられている。一対の使用者保持部は、保持アームの上端に取り付けられている。同文献記載の歩行補助装置によると、使用者が立ち上がる際、一対の使用者保持部が使用者の脇を下方から保持した状態で(使用者が一対の使用者保持部を両脇に抱えた状態で)保持アームを揺動させることにより、使用者の立ち上がり動作を補助することができる。
しかしながら、特許文献1の立ち上がり訓練機、特許文献2の歩行補助装置は、いずれも大型である。このため、設置スペースや使用スペースを確保しにくい。また、特許文献1の立ち上がり訓練機は、使用者に対して、立ち上がり動作の際の補助力を、巻き架け伝達機構により提供している。また、特許文献2の歩行補助装置は、使用者に対して、立ち上がり動作の際の補助力を、揺動機構により提供している。このため、補助力を提供するための機構が複雑になる。
However, the standing-up training machine of
本発明の立ち上がり動作アシストロボットは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、小型化が可能で、立ち上がり動作の際の補助力を提供するための機構が簡単な立ち上がり動作アシストロボットを提供することを目的とする。 The rising motion assist robot of the present invention has been completed in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a rising motion assist robot that can be reduced in size and has a simple mechanism for providing an assisting force during the rising motion.
(1)上記課題を解決するため、本発明の立ち上がり動作アシストロボットは、基部と、該基部に対して上下方向に伸縮可能な軸部と、該軸部に対して縦方向に揺動可能な支持部と、を有するロボット本体を備え、該支持部が補助対象者の身体の一部の動きに追従しながら該軸部が伸張することにより、該補助対象者の立ち上がり動作を補助することを特徴とする。 (1) In order to solve the above-mentioned problem, the rising motion assist robot according to the present invention is capable of swinging in the vertical direction with respect to the base portion, the shaft portion that can be expanded and contracted vertically with respect to the base portion, and the shaft portion. A robot main body having a support portion, and the support portion assists the assisting person's rising motion by extending the shaft portion while following the movement of a part of the support target person's body. Features.
本発明の立ち上がり動作アシストロボットによると、支持部が補助対象者の身体の一部(例えば、胸部、腹部など)の動きに追従することにより、補助対象者の立ち上がり動作を補助している。補助の際、軸部は上方に伸張するだけである。このため、巻き架け伝達機構や揺動機構により立ち上がり動作の際の補助力を提供する場合と比較して、補助力を提供するための機構が簡単になる。また、補助力を提供するための機構が簡単な分、立ち上がり動作アシストロボットを小型化することができる。 According to the rising motion assist robot of the present invention, the support portion assists the standing motion of the assisting subject by following the movement of a part of the assisting subject's body (for example, the chest, the abdomen). When assisting, the shaft only extends upward. For this reason, the mechanism for providing the auxiliary force is simplified as compared with the case where the auxiliary force at the time of the rising operation is provided by the winding transmission mechanism or the swing mechanism. In addition, since the mechanism for providing the auxiliary force is simple, the rising motion assist robot can be reduced in size.
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記ロボット本体は、本体側固定部を有し、さらに、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該本体側固定部が固定されるアンカー側固定部と、該補助対象者が足裏を載せる足載部と、を有するアンカー部を備える構成とする方がよい。 (2) Preferably, in the configuration of the above (1), the robot main body has a main body side fixing portion, and the main body side fixing portion is fixed when assisting the standing up motion of the auxiliary subject. It is better to have an anchor portion having an anchor side fixing portion and a footrest portion on which the auxiliary subject places the sole.
本構成によると、立ち上がり動作アシストロボットが、ロボット本体専用のアンカー部を備えている。補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、本体側固定部とアンカー側固定部とを介して、ロボット本体はアンカー部に固定される。このため、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。 According to this configuration, the rising motion assist robot includes the anchor unit dedicated to the robot body. When assisting the standing up motion of the person to be assisted, the robot main body is fixed to the anchor portion via the main body side fixing portion and the anchor side fixing portion. For this reason, when assisting the standing up motion of the person to be assisted, it is possible to suppress the posture of the robot body from becoming unstable.
また、アンカー部の足載部には、補助対象者自身の体重が加わる。このため、補助対象者自身の体重が加わる分だけ、アンカー部の重量が重くなる。この点においても、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。 Further, the weight of the assisting subject himself is added to the footrest portion of the anchor portion. For this reason, the weight of an anchor part becomes heavy as much as the auxiliary | assistant subject's own body weight is added. In this respect as well, it is possible to suppress the posture of the robot body from becoming unstable when assisting the standing up motion of the person to be assisted.
また、ロボット本体の重量を重くすることにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体を軽量化することができる。また、ロボット本体を大型化することにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体を小型化することができる。 Further, by increasing the weight of the robot body, it is possible to reduce the weight of the robot body as compared with the case where the posture of the robot body is stabilized when assisting the rising operation. In addition, by increasing the size of the robot body, the robot body can be reduced in size as compared with the case where the posture of the robot body is stabilized when assisting the startup operation.
また、例えばロボット本体が駆動輪を有する場合(駆動輪を有しない場合も本構成に含まれる)に駆動輪を制御することにより(ロボット本体のバランスをとることにより)、立ち上がり動作補助の際にロボット本体の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体の制御機構を簡素化することができる。 In addition, for example, when the robot body has driving wheels (this configuration is also included in the case where the robot body does not have driving wheels), by controlling the driving wheels (by balancing the robot body), when assisting the rising motion Compared with the case where the posture of the robot body is stabilized, the control mechanism of the robot body can be simplified.
(2−1)好ましくは、上記(2)の構成において、前記本体側固定部は、磁力により、前記アンカー側固定部に固定される構成とする方がよい。本構成によると、磁力を利用して、ロボット本体とアンカー部とを合体、分離することができる。また、磁力の発生に電磁石を用いる場合(永久磁石を用いる場合も本構成に含まれる)、磁力を自在にオン、オフすることができる。このため、ロボット本体とアンカー部とを、簡単に合体、分離することができる。 (2-1) Preferably, in the configuration of (2), the main body side fixing portion is preferably fixed to the anchor side fixing portion by a magnetic force. According to this configuration, it is possible to combine and separate the robot main body and the anchor portion using magnetic force. Further, when an electromagnet is used to generate a magnetic force (a case where a permanent magnet is used is also included in this configuration), the magnetic force can be freely turned on and off. For this reason, the robot body and the anchor portion can be easily combined and separated.
(2−2)好ましくは、上記(2)の構成において、前記本体側固定部は、係合力により、前記アンカー側固定部に固定される構成とする方がよい。本構成によると、機械的な係合力(例えば爪係合など)を利用して、ロボット本体とアンカー部とを合体、分離することができる。 (2-2) Preferably, in the configuration of (2), the main body side fixing portion is preferably fixed to the anchor side fixing portion by an engaging force. According to this configuration, the robot main body and the anchor portion can be combined and separated using mechanical engagement force (for example, claw engagement).
(3)好ましくは、上記(2)の構成において、前記アンカー部は、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に前記ロボット本体に電力を供給する給電部を有する構成とする方がよい。 (3) Preferably, in the configuration of (2), the anchor unit may include a power supply unit that supplies power to the robot body when assisting the standing up motion of the assisting person.
補助対象者の立ち上がり動作を補助する際には、ロボット本体には大きな電力が必要になる。この点、本構成によると、立ち上がり動作を補助する際、アンカー部からロボット本体に電力が供給される。このため、ロボット本体のバッテリーが消耗するのを抑制することができる。また、充分な電力をロボット本体に供給することができる。 When assisting the assisting person's standing-up motion, the robot body requires a large amount of power. In this regard, according to this configuration, when assisting the rising operation, power is supplied from the anchor unit to the robot body. For this reason, it is possible to suppress the consumption of the battery of the robot body. Further, sufficient power can be supplied to the robot body.
(3−1)好ましくは、上記(3)の構成において、前記アンカー部は、前記ロボット本体に、非接触給電方式により電力を供給する構成とする方がよい。本構成によると、簡単にロボット本体に電力を供給することができる。 (3-1) Preferably, in the configuration of the above (3), the anchor portion may supply power to the robot body by a non-contact power feeding method. According to this configuration, power can be easily supplied to the robot body.
(3−2)好ましくは、上記(3)の構成において、前記ロボット本体は、前記アンカー部から該ロボット本体への電力供給ができない場合、自身のバッテリーを用いて前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する構成とする方がよい。本構成によると、停電などの場合であっても、補助対象者の立ち上がり動作を補助することができる。 (3-2) Preferably, in the configuration of (3), when the robot main body cannot supply power from the anchor portion to the robot main body, the robot main body uses the battery of its own to raise the auxiliary subject. It is better to have a configuration to assist. According to this structure, even if it is a case of a power failure etc., the stand-up operation | movement of an assistance subject can be assisted.
(4)好ましくは、上記(1)の構成において、前記ロボット本体は、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該ロボット本体に隣接する構造物に該ロボット本体を固定するアーム部を有する構成とする方がよい。 (4) Preferably, in the configuration of (1), the robot body includes an arm unit that fixes the robot body to a structure adjacent to the robot body when assisting the standing-up motion of the assistance subject. It is better to have a configuration.
本構成によると、補助対象者の周りの構造物を一時的にアンカーとして利用して、ロボット本体を固定することができる。このため、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。 According to this configuration, the robot body can be fixed by temporarily using the structure around the auxiliary target person as an anchor. For this reason, when assisting the standing up motion of the person to be assisted, it is possible to suppress the posture of the robot body from becoming unstable.
また、ロボット本体の重量を重くすることにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体を軽量化することができる。また、ロボット本体を大型化することにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体を小型化することができる。 Further, by increasing the weight of the robot body, it is possible to reduce the weight of the robot body as compared with the case where the posture of the robot body is stabilized when assisting the rising operation. In addition, by increasing the size of the robot body, the robot body can be reduced in size as compared with the case where the posture of the robot body is stabilized when assisting the startup operation.
また、例えばロボット本体が駆動輪を有する場合(駆動輪を有しない場合も本構成に含まれる)に駆動輪を制御することにより(ロボット本体のバランスをとることにより)、立ち上がり動作補助の際にロボット本体の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体の制御機構を簡素化することができる。 In addition, for example, when the robot body has driving wheels (this configuration is also included in the case where the robot body does not have driving wheels), by controlling the driving wheels (by balancing the robot body), when assisting the rising motion Compared with the case where the posture of the robot body is stabilized, the control mechanism of the robot body can be simplified.
(5)好ましくは、上記(4)の構成において、さらに、前記構造物に配置され該構造物の耐荷重に関する耐荷重情報を表示する情報表示部を備え、前記ロボット本体は、該情報表示部の該耐荷重情報を読み取り可能な読み取り部と、前記補助対象者の体重に関する体重情報を有する制御部と、を有し、該制御部は、該読み取り部により読み取られた該耐荷重情報と、自身の有する該体重情報と、を比較することにより、前記アーム部で該構造物に該ロボット本体を固定するか否か判別する構成とする方がよい。 (5) Preferably, in the configuration of (4), the robot main body further includes an information display unit that is disposed on the structure and displays load resistance information regarding the load resistance of the structure. A reading unit capable of reading the load bearing information, and a control unit having weight information relating to the weight of the auxiliary subject, the control unit comprising the load bearing information read by the reading unit, It is better to determine whether or not the robot body is fixed to the structure by the arm portion by comparing the weight information of the robot itself.
本構成によると、構造物の耐荷重情報と補助対象者の体重情報とを比較することにより、当該構造物を使用するか否かを判別することができる。このため、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。また、立ち上がり動作を補助する際、補助対象者の体重に耐えられない構造物がアンカーとして用いられるのを抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether or not to use the structure by comparing the load resistance information of the structure and the weight information of the auxiliary target person. For this reason, when assisting the standing up motion of the person to be assisted, it is possible to suppress the posture of the robot body from becoming unstable. In addition, when assisting the standing-up operation, it is possible to suppress the use of a structure that cannot withstand the weight of the assisting subject as an anchor.
(6)好ましくは、上記(1)の構成において、さらに、荷重センサと、該荷重センサにより検出された荷重を基に前記補助対象者の体重移動を判別し前記軸部および前記支持部を駆動する制御部と、を備える構成とする方がよい。本構成によると、荷重センサを利用して、立ち上がり動作時の補助対象者の体重移動つまり動作を判別することができる。 (6) Preferably, in the configuration of the above (1), further, the weight movement of the auxiliary subject is determined based on the load sensor and the load detected by the load sensor, and the shaft portion and the support portion are driven. It is better to have a configuration that includes a control unit. According to this configuration, it is possible to determine the weight shift, that is, the movement of the assisting person during the standing-up operation using the load sensor.
(7)好ましくは、上記(6)の構成において、前記ロボット本体は、本体側固定部を有し、さらに、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該本体側固定部が固定されるアンカー側固定部と、該補助対象者が足裏を載せる足載部と、を有するアンカー部を備え、前記荷重センサは、前記軸部に加わる軸部側荷重を検出する軸部側荷重センサと、該足載部に加わる足載部側荷重を検出する足載部側荷重センサと、であり、前記制御部は、該軸部側荷重と該足載部側荷重との比の変化を基に該補助対象者の体重移動を判別し該軸部および前記支持部を駆動する構成とする方がよい。 (7) Preferably, in the configuration of the above (6), the robot main body has a main body side fixing portion, and the main body side fixing portion is fixed when assisting the standing up motion of the auxiliary subject. An anchor portion having an anchor side fixing portion and a footrest portion on which the person to be assisted puts a sole, and the load sensor is a shaft portion side load sensor that detects a shaft portion side load applied to the shaft portion; A footrest portion side load sensor for detecting a footrest portion side load applied to the footrest portion, wherein the control portion is based on a change in a ratio between the shaft portion side load and the footrest portion side load. In addition, it is better to determine the weight shift of the auxiliary subject and drive the shaft and the support.
本構成によると、軸部側荷重と足載部側荷重との比の変化を基に、補助対象者の体重移動を判別することができる。すなわち、立ち上がり動作の際の補助対象者の体重移動の特徴を利用して、補助対象者の動作を判別することができる。 According to this configuration, it is possible to determine the weight shift of the assistance subject based on the change in the ratio between the shaft portion side load and the footrest portion side load. In other words, it is possible to determine the movement of the assistance subject using the characteristics of the weight movement of the assistance subject during the standing-up motion.
(8)好ましくは、上記(7)の構成において、前記軸部側荷重と前記足載部側荷重との比が一定時間略変化しない場合、前記支持部により前記補助対象者の動作を補助する構成とする方がよい。 (8) Preferably, in the configuration of the above (7), when the ratio of the load on the shaft portion side and the load on the footrest portion does not substantially change for a certain time, the support portion assists the operation of the support subject. It is better to have a configuration.
軸部側荷重と足載部側荷重との比が一定時間略変化しない場合、補助対象者が自力では立ち上がりきれない状態にあることが想定される。本構成によると、このような場合に、支持部を動かすことにより、補助対象者の動作を補助することができる。 When the ratio of the shaft portion side load and the footrest portion side load does not substantially change for a certain period of time, it is assumed that the auxiliary target person is not able to stand up by himself. According to the present configuration, in such a case, the operation of the assistance subject can be assisted by moving the support portion.
(9)好ましくは、上記(6)の構成において、前記ロボット本体は、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該補助対象者が足裏を載せる足載部を有するステップ部を備え、前記荷重センサは、前記軸部に加わる軸部側荷重を検出する軸部側荷重センサと、該足載部に加わる足載部側荷重を検出する足載部側荷重センサと、であり、前記制御部は、該軸部側荷重と該足載部側荷重との比の変化を基に該補助対象者の体重移動を判別し該軸部および前記支持部を駆動する構成とする方がよい。 (9) Preferably, in the configuration of the above (6), the robot body includes a step unit having a footrest part on which the assisting subject places a sole when assisting the standing up motion of the assisting subject, The load sensor is a shaft portion side load sensor that detects a shaft portion side load applied to the shaft portion, and a footrest portion side load sensor that detects a footrest portion side load applied to the footrest portion, and The control unit is preferably configured to determine the weight shift of the auxiliary subject based on a change in the ratio between the shaft side load and the footrest side load and drive the shaft and the support unit. .
本構成によると、ロボット本体がステップ部を備えている。このため、専用のアンカー部や、構造物をアンカーとして用いるためのアーム部が不要である。また、アンカー部がない場所や、アンカーとして用いるのに適した構造物がない場所であっても、補助対象者の立ち上がり動作を補助することができる。 According to this configuration, the robot body includes the step unit. For this reason, a dedicated anchor part and an arm part for using a structure as an anchor are unnecessary. Further, even in a place where there is no anchor portion or a place where there is no structure suitable for use as an anchor, it is possible to assist the assisting person in standing up.
(10)好ましくは、上記(9)の構成において、前記軸部側荷重と前記足載部側荷重との比が一定時間略変化しない場合、前記支持部により前記補助対象者の動作を補助する構成とする方がよい。 (10) Preferably, in the configuration of (9), when the ratio of the load on the shaft portion side and the load on the footrest portion does not substantially change for a certain period of time, the support portion assists the operation of the support subject. It is better to have a configuration.
軸部側荷重と足載部側荷重との比が一定時間略変化しない場合、補助対象者が自力では立ち上がりきれない状態にあることが想定される。本構成によると、このような場合に、支持部を動かすことにより、補助対象者の動作を補助することができる。 When the ratio of the shaft portion side load and the footrest portion side load does not substantially change for a certain period of time, it is assumed that the auxiliary target person is not able to stand up by himself. According to the present configuration, in such a case, the operation of the assistance subject can be assisted by moving the support portion.
本発明によると、小型化が可能で、立ち上がり動作の際の補助力を提供するための機構が簡単な立ち上がり動作アシストロボットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rising motion assist robot that can be reduced in size and has a simple mechanism for providing an assisting force during the rising motion.
以下、本発明の立ち上がり動作アシストロボットの実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the rising motion assist robot of the present invention will be described.
<第一実施形態>
[立ち上がり動作アシストロボットの機械的構成]
まず、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット(以下、適宜「ロボット」と略称する。)の機械的構成について説明する。図1に、本実施形態のロボットのロボット本体とアンカー部とが合体した状態の透過斜視図を示す。図2に、図1の右側面図を示す。図3に、図2の枠III内の拡大図を示す。図4に、同ロボットのブロック図を示す。
<First embodiment>
[Mechanical configuration of robot for assisting standing up]
First, the mechanical configuration of the rising motion assist robot (hereinafter referred to as “robot” as appropriate) of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a transparent perspective view showing a state in which the robot main body and the anchor portion of the robot of this embodiment are combined. FIG. 2 shows a right side view of FIG. FIG. 3 shows an enlarged view in the frame III of FIG. FIG. 4 shows a block diagram of the robot.
図1〜図4に示すように、本実施形態のロボット1は、ロボット本体2と、アンカー部3と、軸部側荷重センサ40と、足載部側荷重センサ41と、アンカー側制御部42と、本体側制御部43と、を備えている。アンカー側制御部42、本体側制御部43は、本発明の「制御部」の概念に含まれる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
主に図1、図4に示すように、ロボット本体2は、基部20と、軸部21と、支持部22と、グリップ部23L、23Rと、本体側固定部24L、24Rと、駆動輪26L、26Rと、従動輪260と、受電部27L、27Rと、受光部28と、CCD(Charge−Coupled Device)カメラ29と、近接センサ290と、バッテリー291と、を備えている。
As shown mainly in FIGS. 1 and 4, the
基部20は、ブロック状を呈している。基部20は、軸部21を出入り可能に支持する軸部支持部としての機能を有している。基部20には、バッテリー291、本体側制御部43、近接センサ290が収容されている。バッテリー291は、ロボット本体2(具体的には、走行用モータ261L、261R、軸部用シリンダ211、支持部用モータ221など)の電源である。CCDカメラ29、受光部28は、基部20の前面上部に配置されている。受光部28は、ロボット本体2用のリモコン10からの赤外線を受光可能である。受光部28は、補助対象者からの指示が入力される指示入力部としての機能を有している。
The
左右一対の駆動輪26L、26Rおよび従動輪260は、基部20の下方に配置されている。駆動輪26L、26Rおよび従動輪260は、三輪車状に、床面fに当接している。駆動輪26L、26Rおよび従動輪260は、ロボット本体2を移動させる移動体としての機能を有している。一対の走行用モータ261L、261Rは、基部20に収容されている。駆動輪26Lは走行用モータ261Lにより、駆動輪26Rは走行用モータ261Rにより、互いに独立して回転駆動されている。一対の走行用モータ261L、261Rは、移動体を駆動する駆動アクチュエータとしての機能を有している。
The pair of left and
図2に示すように、軸部21は、軸部本体210と軸部用シリンダ211とを備えている。軸部本体210は、L字角柱状を呈している。軸部本体210は、基部20の上面に対して、上下方向に出入り可能に取り付けられている。軸部本体210の上端は、前方(補助対象者側)に屈曲している。
As shown in FIG. 2, the
軸部用シリンダ211は、流体シリンダである。軸部用シリンダ211は、基部20に収容されている。軸部用シリンダ211は、後述する軸部側荷重センサ40を介して、軸部本体210の下端に接続されている。軸部用シリンダ211は、軸部本体210を上下方向に駆動可能である。また、軸部用シリンダ211は、軸部本体210の押し上げ荷重、上昇速度を調整可能である。左右一対のグリップ部23L、23Rは、軸部本体210の左右両面から突設されている。
The
支持部22は、支持部本体220と支持部用モータ221と支持部用トルクセンサ222とを備えている。支持部本体220は、補助対象者側の表面にクッション材が貼られた板状を呈している。図2に示すように、支持部本体220の下端は、軸部本体210の上端に対して、揺動軸220aを介して、縦方向に揺動可能に取り付けられている。支持部用モータ221は、支持部本体220を正逆両方向に駆動可能である。支持部用トルクセンサ222は、揺動軸220aに加わるトルクを検出可能である。
The
主に図1、図3に示すように、左右一対の本体側固定部24L、24Rは、各々、磁性体製(例えば鉄を含む金属製)であって板状を呈している。本体側固定部24L、24Rは、各々、基部20の下面に対して、縦方向に揺動可能に取り付けられている。本体側固定部24L、24Rは、各々、スプリング(図略)により、基部20の下面方向に付勢されている。
As shown mainly in FIGS. 1 and 3, the pair of left and right main body
主に図1、図3、図4に示すように、左右一対の受電部27L、27Rは、各々、受電用コイル部270L、270Rを備えている。受電部27L、27Rは、本体側固定部24L、24Rの後方に配置されている。受電部27L、27Rは、基部20に収容されている。
As shown mainly in FIGS. 1, 3, and 4, the pair of left and right
主に図1、図3、図4に示すように、アンカー部3は、アンカー側固定部30L、30Rと、足載部31と、給電部32L、32Rと、近接センサ33と、従動輪進入部34と、アンカー部本体35と、制御ボックス36と、を備えている。アンカー部本体35は、長方形板状を呈している。足載部31は、アンカー部本体35の上面に配置されている。従動輪進入部34は、アンカー部本体35の後縁の左右方向中央から、前方に向かって凹設されている。近接センサ33は、従動輪進入部34の前方に配置されている。近接センサ33は、アンカー部本体35に収容されている。
As shown mainly in FIGS. 1, 3, and 4, the
アンカー側固定部30L、30Rは、電磁石である。アンカー側固定部30L、30Rは、固定用コイル部300L、300Rを備えている。アンカー側固定部30L、30Rは、従動輪進入部34の左右両側に配置されている。アンカー側固定部30L、30Rは、アンカー部本体35に収容されている。図1、図3に示すように、ロボット本体2がアンカー部3に合体した状態において、アンカー側固定部30L、30Rと本体側固定部24L、24Rとは、上下方向に対向している。
Anchor side fixing |
給電部32L、32Rは、給電用コイル部320L、320Rを備えている。給電部32L、32Rは、アンカー側固定部30L、30Rの後方に配置されている。給電部32L、32Rは、アンカー部本体35に収容されている。図1、図3に示すように、ロボット本体2がアンカー部3に合体した状態において、給電部32L、32Rと受電部27L、27Rとは、上下方向に対向している。
The
制御ボックス36は、アンカー部本体35の上面前方に配置されている。制御ボックス36には、後述するアンカー側制御部42が収容されている。図4に示すように、アンカー側制御部42には、外部電源11(例えば家庭用電源)から電力が供給されている。
The
図2に示すように、軸部側荷重センサ40は、ロボット本体2の軸部本体210の下端に取り付けられている。軸部側荷重センサ40は、軸部本体210に加わる荷重を検出可能である。足載部側荷重センサ41は、アンカー部3の足載部31の下方に配置されている。足載部側荷重センサ41は、アンカー部本体35に収容されている。足載部側荷重センサ41は、足載部31に加わる荷重を検出可能である。
As shown in FIG. 2, the shaft portion
[立ち上がり動作アシストロボットの電気的構成]
次に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの電気的構成について説明する。図4に示すように、本体側制御部43は、CPU(Central Processing Unit)430と、メモリ431と、入出力部432と、を備えている。本体側制御部43は、図1に示すロボット本体2の基部20に格納されている。本体側制御部43には、バッテリー291から電力が供給されている。本体側制御部43には、軸部側荷重センサ40、支持部用トルクセンサ222、CCDカメラ29、近接センサ290から検出信号が入力される。また、本体側制御部43には、受光部28を介して、リモコン10から命令が伝送される。また、本体側制御部43は、軸部用シリンダ211、支持部用モータ221、走行用モータ261L、261Rに駆動信号を出力する。
[Electrical configuration of robot for assisting standing up]
Next, the electrical configuration of the rising motion assist robot of this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the main body side control unit 43 includes a CPU (Central Processing Unit) 430, a
アンカー側制御部42は、CPU420と、メモリ421と、入出力部422と、を備えている。アンカー側制御部42は、図1に示すアンカー部3の制御ボックス36に格納されている。アンカー側制御部42には、外部電源11から電力が供給されている。アンカー側制御部42には、足載部側荷重センサ41、近接センサ33から検出信号が入力される。また、アンカー側制御部42は、固定用コイル部300L、300R、給電用コイル部320L、320Rに駆動信号を出力する。
The anchor side control unit 42 includes a CPU 420, a
本体側制御部43とアンカー側制御部42とは無線で双方向に通信可能である。このため、アンカー側制御部42には、本体側制御部43を介して、軸部側荷重センサ40、支持部用トルクセンサ222、CCDカメラ29から検出信号が入力される。また、アンカー側制御部42は、本体側制御部43を介して、軸部用シリンダ211、支持部用モータ221に駆動信号を出力する。
The main body side control unit 43 and the anchor side control unit 42 can communicate bidirectionally wirelessly. Therefore, detection signals are input to the anchor side control unit 42 from the shaft
[立ち上がり動作アシストロボットの動き]
次に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの動きについて説明する。立ち上がり動作を補助する際のロボットの動きは、呼出しステップ、合体ステップ、立ち上がり動作前ステップ、立ち上がり動作中ステップ、立ち上がり動作完了ステップを有している。
[Raising motion assist robot movement]
Next, the movement of the start-up motion assist robot of this embodiment will be described. The movement of the robot when assisting the rising operation includes a calling step, a coalescing step, a step before the rising operation, a step during the rising operation, and a step of completing the rising operation.
図5(a)に呼出しステップの模式図を示す。図5(b)に合体ステップの模式図を示す。図5(c)に立ち上がり動作前ステップの模式図を示す。図5(d)に立ち上がり動作中ステップの模式図を示す。図5(e)に立ち上がり動作完了ステップの模式図を示す。 FIG. 5A shows a schematic diagram of the calling step. FIG. 5B shows a schematic diagram of the coalescing step. FIG. 5C shows a schematic diagram of the step before the rising operation. FIG. 5D shows a schematic diagram of steps during the rising operation. FIG. 5E shows a schematic diagram of the rising operation completion step.
ロボット不使用時において、ロボット本体2は、給電ステーション(図略)に待機している。給電ステーションにおいては、後述するアンカー部3と同様に、非接触給電方式により、ロボット本体2のバッテリーが充電されている。アンカー部3は、ベッド9の横の床面fに載置されている。
When the robot is not used, the
(呼出しステップ)
図5(a)に示すように、本ステップにおいては、給電ステーションからベッド9の横(つまりアンカー部3)に、ロボット本体2を移動させる。すなわち、補助対象者Mは、リモコン10から発信される赤外線を介して、ロボット本体2(具体的には図4に示す受光部28)の本体側制御部43に、呼出し命令を伝送する。呼出し命令を受けたロボット本体2は、近接センサ290やCCDカメラ29を用いて周囲の状況を確認しながら、駆動輪26L、26Rを用いて自走する。そして、ロボット本体2はアンカー部3に到着する。
(Calling step)
As shown in FIG. 5A, in this step, the
(合体ステップ)
図5(b)に示すように、本ステップにおいては、ロボット本体2をアンカー部3に固定する。すなわち、図1に示すように、ロボット本体2がアンカー部3に到達した状態においては、従動輪260が従動輪進入部34に進入している。また、図1、図3に示すように、アンカー側固定部30L、30Rと、本体側固定部24L、24Rと、は上下方向に対向している。また、給電部32L、32Rと、受電部27L、27Rと、は上下方向に対向している。
(Merge step)
As shown in FIG. 5B, in this step, the
図3に示すように、近接センサ33は、自身と従動輪260との間の距離を検出する。図4に示すように、検出された距離は、近接センサ33からアンカー側制御部42に伝送される。メモリ421には、予め、所定の距離(具体的には、アンカー側固定部30L、30Rと本体側固定部24L、24Rとが上下方向に対向し、かつ給電部32L、32Rと受電部27L、27Rとが上下方向に対向する距離)が格納されている。
As shown in FIG. 3, the
CPU420は、近接センサ33の検出距離と、メモリ421に格納された所定距離と、が一致した場合、固定用コイル部300L、300Rに通電する。このため、アンカー側固定部30L、30Rは磁気吸引力を発生する。図3に示すように、当該磁気吸引力により、本体側固定部24L、24Rは、スプリングの付勢力に抗して、アンカー側固定部30L、30Rに引き寄せられる。そして、本体側固定部24L、24Rは、アンカー部本体35の上面に吸着する。当該吸着により、ロボット本体2はアンカー部3に固定される。図5(b)に示すように、補助対象者Mは、アンカー部3の足載部31に載っている。このため、アンカー部3の足載部31には、補助対象者Mから足載部側荷重F2が入力されている。したがって、ロボット本体2をしっかりと固定することができる。
When the detection distance of the
また、図4に示すように、CPU420は、近接センサ33の検出距離と、メモリ421に格納された所定距離と、が一致した場合、給電用コイル部320L、320Rに通電する。このため、図3、図4に示すように、給電部32L、32R(給電用コイル部320L、320R)から受電部27L、27R(受電用コイル部270L、270R)に、非接触給電方式により、電力が供給される。このように、ロボット本体2とアンカー部3とが合体している状態においては、ロボット本体2のバッテリー291からではなく、アンカー部3(つまり外部電源11)からロボット本体2に電力が供給される。このため、立ち上がり動作において必要な電力を、アンカー部3から供給することができる。
As shown in FIG. 4, when the detection distance of the
ロボット本体2がアンカー部3に固定されたことを確認したら、補助対象者Mは、リモコン10から発信される赤外線を介して、ロボット本体2の本体側制御部43に補助開始命令を伝送する。補助開始命令は、本体側制御部43からアンカー側制御部42に転送される。
When it is confirmed that the
図4に示すように、アンカー側制御部42のメモリ421には、予め、補助対象者Mの体格情報が格納されている。補助開始命令を受けたCPU420は、補助対象者Mの胸部よりも若干低い位置に支持部本体220が来るように、軸部用シリンダ211を駆動する。すなわち、軸部本体210を伸縮させる。
As shown in FIG. 4, the physique information of the assistance subject M is stored in advance in the
(立ち上がり動作前ステップ)
図5(c)に示すように、本ステップにおいては、補助対象者Mが立ち上がり動作に入る直前までの動作を、ロボット1により補助する。すなわち、補助対象者Mが立ち上がり動作に入ろうとする際、補助対象者Mは、グリップ部23L、23Rを把持しながら、胸部を支持部本体220の表面に押し付ける。
(Step before start-up operation)
As shown in FIG. 5 (c), in this step, the
図4に示すように、アンカー側制御部42には、軸部側荷重センサ40、本体側制御部43を介して、軸部本体210に加わる軸部側荷重F1が入力される。すなわち、補助対象者Mの胸部から加わる荷重が入力される。並びに、アンカー側制御部42には、足載部側荷重センサ41を介して、足載部31に加わる足載部側荷重F2が入力される。すなわち、補助対象者Mの足裏部から加わる荷重が入力される。
As shown in FIG. 4, the shaft-side load F <b> 1 applied to the
図5(c)に示すように、補助対象者Mがグリップ部23L、23Rを把持し、胸部を支持部本体220の表面に押し付けると、軸部側荷重F1が増加する。図4に示すように、当該軸部側荷重F1の増加から、CPU420は、補助対象者Mが立ち上がり動作に入ろうとしていることを判別する。
As shown in FIG. 5C, when the auxiliary subject M holds the
CPU420は、補助対象者Mの胸部の動きに追従するように、本体側制御部43を介して、支持部本体220を揺動させる。具体的には、図2、図4に示すように、揺動軸220aに加わるトルクは、支持部用トルクセンサ222、本体側制御部43を介して、アンカー側制御部42に伝送される。メモリ421には、予め、所定のトルク値が格納されている。CPU420は、支持部用トルクセンサ222の検出トルク値がメモリ421に格納された所定トルク値を超えた場合、支持部用モータ221を駆動する。そして、図5(c)に示すように、後方(補助対象者Mの胸部が支持部本体220を押圧する方向)に、支持部本体220を揺動させる。
The CPU 420 swings the support unit
図4に示すように、メモリ421には、予め、補助対象者Mの体重情報が格納されている。図5(c)に示すように、軸部側荷重F1と足載部側荷重F2との合計がメモリ421に格納された補助対象者Mの体重に一致した場合、補助対象者Mはベッド9から離座したことになる。この場合、CPU420は、補助対象者Mが立ち上がり動作に移行したと判別する。
As shown in FIG. 4, the
(立ち上がり動作中ステップ)
図5(d)に示すように、本ステップにおいては、補助対象者Mの立ち上がり動作を、ロボット1により補助する。すなわち、補助対象者Mが立ち上がり動作に入ったら、軸部本体210は補助対象者Mの動きに追従するように伸張する。具体的には、図2、図4に示すように、軸部本体210に加わる軸部側荷重F1は、軸部側荷重センサ40、本体側制御部43を介して、アンカー側制御部42に伝送される。メモリ421には、予め、所定の荷重値が格納されている。CPU420は、軸部側荷重F1がメモリ421に格納された所定荷重値未満になった場合、本体側制御部43を介して軸部用シリンダ211を駆動する。そして、図5(d)に示すように、上方(補助対象者Mの胸部に支持部本体220が追いつく方向)に、軸部本体210を伸張させる。
(Steps during startup)
As shown in FIG. 5D, in this step, the
また、図5(d)に示すように、補助対象者Mが立ち上がり動作に入ったら、支持部本体220は補助対象者Mの動きに追従するように揺動する。具体的には、図2、図4に示すように、支持部本体220に加わる荷重は、支持部用トルクセンサ222、本体側制御部43を介して、アンカー側制御部42に伝送される。メモリ421には、予め、所定のトルク値が格納されている。CPU420は、支持部用トルクセンサ222の検出トルク値がメモリ421に格納された所定トルク値未満になった場合、本体側制御部43を介して支持部用モータ221を駆動する。そして、図5(d)に示すように、前方(補助対象者Mの胸部に支持部本体220が追いつく方向)に、支持部本体220を揺動させる。
Further, as shown in FIG. 5D, when the assisting subject person M starts up, the
補助対象者Mが立ち上がるのに従って、軸部側荷重F1は徐々に減少する。一方、足載部側荷重F2は徐々に増加する。軸部側荷重F1と足載部側荷重F2との比が所定時間変化しない場合、補助対象者Mが自力では立ち上がりきれないことが考えられる。この場合、図4に示すように、CPU420は、軸部用シリンダ211を駆動する。そして、図5(d)に示すように、上方(補助対象者Mの胸部を支持部本体220が押圧する方向)に、軸部本体210を伸張させる。また、図4に示すように、CPU420は、支持部用モータ221を駆動する。そして、図5(d)に示すように、前方(補助対象者Mの胸部を支持部本体220が押圧する方向)に、支持部本体220を揺動させる。このように、補助対象者Mが立ち上がりきれない場合、ロボット1は、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助する。
As the auxiliary subject M stands up, the shaft portion side load F1 gradually decreases. On the other hand, the footrest side load F2 gradually increases. When the ratio of the shaft portion side load F1 and the footrest portion side load F2 does not change for a predetermined time, it is conceivable that the auxiliary target person M cannot stand up by himself. In this case, as shown in FIG. 4, the CPU 420 drives the
(立ち上がり動作完了ステップ)
図5(e)に示すように、本ステップにおいては、ロボット1は、補助対象者Mの立ち上がり動作の補助を完了する。すなわち、軸部側荷重F1が0になり、足載部側荷重F2がメモリ421に格納された補助対象者Mの体重に一致した場合、補助対象者Mの立ち上がり動作が完了したことになる。この場合、CPU420は、補助対象者Mが立ち上がり動作が完了したと判別する。
(Rise operation complete step)
As shown in FIG. 5 (e), in this step, the
このようにして、ロボット1は、軸部本体210および支持部本体220を補助対象者Mの動きに追従させることにより、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助している。また、軸部側荷重F1および足載部側荷重F2の変化から、補助対象者Mの姿勢を判別している。
In this way, the
[作用効果]
次に、本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットの作用効果について説明する。図5(a)〜図5(e)に示すように、本実施形態のロボット1によると、支持部本体220が補助対象者Mの胸部を下方から押し上げることにより、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助している。補助の際、軸部本体210は上方に伸張するだけである。このため、補助力を提供するための機構が簡単になる。すなわち、図2に示すように、軸部本体210を直線状に往復動させる軸部用シリンダ211により、補助力を提供することができる。また、補助力を提供するための機構が簡単な分、ロボット1を小型化することができる。
[Function and effect]
Next, the effect of the rising motion assist robot of this embodiment will be described. As shown in FIGS. 5A to 5E, according to the
また、図5(a)〜図5(e)に示すように、本実施形態のロボット1は、ロボット本体2専用のアンカー部3を備えている。図3に示すように、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助する際、本体側固定部24L、24Rとアンカー側固定部30L、30Rとを介して、ロボット本体2はアンカー部3に固定される。このため、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体2の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 5A to 5E, the
また、図5(a)〜図5(e)に示すように、アンカー部3の足載部31には、補助対象者M自身の体重が加わる。このため、補助対象者M自身の体重が加わる分だけ、アンカー部3の重量が重くなる。この点においても、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体2の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。
Moreover, as shown to Fig.5 (a)-FIG.5 (e), the weight of assistance subject M itself is added to the
また、ロボット本体2の重量を重くすることにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体2の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体2を軽量化することができる。また、ロボット本体2を大型化することにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体2の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体2を小型化することができる。
Further, by increasing the weight of the robot
また、駆動輪26L、26Rを制御することにより(ロボット本体2のバランスをとることにより)、立ち上がり動作補助の際にロボット本体2の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体2の制御機構を簡素化することができる。
In addition, by controlling the
また、本体側固定部24L、24Rは、電磁石の磁気吸引力により、アンカー側固定部30L、30Rに固定される。このため、電磁石への通電をオン、オフすることにより、ロボット本体2とアンカー部3とを、簡単に合体、分離することができる。
The main body
また、ロボット本体2とアンカー部3とが分離している際は、アンカー側固定部30L、30Rには磁気吸引力が発生していない。このため、補助対象者M周りの機器にアンカー側固定部30L、30Rの磁気吸引力が影響を及ぼすことを、抑制することができる。
Further, when the
また、図3、図4に示すように、アンカー部3は、給電部32L、32Rを備えている。このため、立ち上がり動作を補助する際、アンカー部3(つまり外部電源11)からロボット本体2に電力を供給することができる。このため、ロボット本体2のバッテリー291が消耗するのを抑制することができる。また、立ち上がり動作を補助するのに充分な電力を、ロボット本体2に供給することができる。また、アンカー部3はロボット本体2に非接触給電方式により電力を供給する。このため、簡単にロボット本体2に電力を供給することができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、図4、図5(a)〜図5(e)に示すように、本実施形態のロボット1のアンカー側制御部42は、軸部側荷重センサ40の軸部側荷重F1と、足載部側荷重センサ41の足載部側荷重F2と、の比の変化を基に、補助対象者Mの体重移動を判別している。
Also, as shown in FIGS. 4 and 5A to 5E, the anchor side control unit 42 of the
すなわち、図5(c)に示すように、軸部側荷重F1と足載部側荷重F2との合計がメモリ421に格納された補助対象者Mの体重に一致した場合、CPU420は、補助対象者Mが立ち上がり動作に移行したと判別する。また、図5(d)に示すように、軸部側荷重F1が徐々に減少し、足載部側荷重F2が徐々に増加する場合、CPU420は、補助対象者Mが立ち上がり動作中であると判別する。また、図5(e)に示すように、軸部側荷重F1が0になり、足載部側荷重F2がメモリ421に格納された補助対象者Mの体重に一致した場合、CPU420は、補助対象者Mの立ち上がり動作が完了したと判別する。そして、判別結果に応じて、CPU420は、適宜、軸部本体210、支持部本体220を駆動している。このように、本実施形態のロボット1によると、立ち上がり動作の際の補助対象者Mの体重移動の特徴を利用して、補助対象者Mの動作を判別することができる。
That is, as shown in FIG. 5 (c), when the sum of the shaft portion side load F1 and the footrest portion side load F2 matches the weight of the auxiliary subject M stored in the
また、図4、図5(a)〜図5(e)に示すように、本実施形態のロボット1のアンカー側制御部42は、軸部側荷重F1と足載部側荷重F2との比が一定時間略変化しない場合、支持部本体220により補助対象者Mの動作を補助する。
Also, as shown in FIGS. 4 and 5A to 5E, the anchor side control unit 42 of the
このため、補助対象者Mが自力では立ち上がりきれない状態にある場合に限って、補助対象者Mの動作を補助することができる。逆に言えば、補助対象者Mが自力で立ち上がり動作を行っている間は、支持部本体220は、補助対象者Mを押圧しない。支持部本体220は、補助対象者Mの動作に追従して動いているだけである。このため、補助対象者Mの立ち上がり動作の全てをロボット1が補助する場合と比較して、補助対象者Mの筋力が衰えにくい。このように、本実施形態のロボット1は、補助対象者Mの立ち上がり訓練に適している。
For this reason, the operation of the auxiliary target person M can be assisted only when the auxiliary target person M is in a state where it cannot stand up by himself. In other words, the
また、図2に示すように、本実施形態のロボット1のロボット本体2は、軸部本体210を収縮させ、点線で示すように支持部本体220を下方に揺動させることにより、小型化することができる。このため、収納や持ち運びに便利である。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、本体側固定部24L、24Rの揺動軸は、本体側固定部24L、24Rの前端(アンカー部3にロボット本体2が近づく際の進行方向前端)に配置されている。このため、仮に、本体側固定部24L、24Rを基部20の下面方向に付勢するスプリングの付勢力が劣化しても、アンカー部3にロボット本体2が固定される際、本体側固定部24L、24Rは、アンカー部本体35の上面に摺接しながら、アンカー側固定部30L、30Rの上方位置まで到達することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the swing shafts of the main body
また、図5(a)〜図5(e)に示すように、軸部本体210は、補助対象者M側に湾曲する、湾曲柱状(具体的にはL字角柱状)を呈している。また、支持部本体220は、軸部本体210の補助対象者M側の先端に配置されている。このため、補助対象者Mが支持部本体220に胸部を当てやすい。また、グリップ部23L、23Rは、支持部本体220よりも、補助対象者Mから離間している。このため、補助対象者Mがグリップ部23L、23Rを把持することにより、腕力を利用して、相対的に支持部本体220を胸元に引き寄せやすくなる。したがって、補助対象者Mの重心に近い位置を、支持部本体220の真上に配置することができる。
Further, as shown in FIGS. 5A to 5E, the
<第二実施形態>
本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットと、第一実施形態の立ち上がり動作アシストロボットとの相違点は、専用のアンカー部の代わりに、ロボット本体がステップ部を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
<Second embodiment>
The difference between the rising motion assist robot of this embodiment and the rising motion assist robot of the first embodiment is that the robot body includes a step portion instead of the dedicated anchor portion. Here, only differences will be described.
図6に、本実施形態のロボットの透過斜視図を示す。なお、図1と対応する部位については同じ符号で示す。図6に示すように、ロボット本体2は、左右一対のステップ部50L、50Rを備えている。ステップ部50Rは、ステップ本体500Rと第一揺動軸501Rと第二揺動軸502Rとを備えている。第二揺動軸502Rは、基部20の右面から突設されている。矢印Y1で示すように、第二揺動軸502Rは、第二揺動モータ(図略)により、自身の軸周りに揺動可能である。第一揺動軸501Rは、第二揺動軸502Rの先端に、取り付けられている。矢印Y2で示すように、第一揺動軸501Rは、第一揺動モータ(図略)により、自身の軸周りに揺動可能である。ステップ本体500Rは、平板状を呈している。ステップ本体500Rは、第一揺動軸501Rに固定されている。第一揺動軸501R、第二揺動軸502Rを揺動させることにより、ステップ本体500Rを、基部20の右側に跳ね上がった収納状態から、図6に示す使用状態に、切り替えることができる。ステップ本体500Rの上面には、足載部503Rが配置されている。ステップ本体500Rには、足載部側荷重センサ41Rが収納されている。足載部側荷重センサ41Rは、足載部503Rの下方に配置されている。なお、ステップ部50Lの構成は、上記ステップ部50Rの構成と同様である。ステップ部50Lの配置、動きは、上記ステップ部50Rの配置、動きと左右対称である。
FIG. 6 is a transparent perspective view of the robot according to the present embodiment. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 1, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 6, the
本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット1と、第一実施形態の立ち上がり動作アシストロボットとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のロボット1によると、ロボット本体2がステップ部50L、50Rを備えている。このため、専用のアンカー部や、構造物をアンカーとして用いるためのアーム部が不要である。また、アンカー部がない場所や、アンカーとして用いるのに適した構造物がない場所であっても、補助対象者の立ち上がり動作を補助することができる。
The rising motion assist
<第三実施形態>
本実施形態の立ち上がり動作アシストロボットと、第一実施形態の立ち上がり動作アシストロボットとの相違点は、専用のアンカー部の代わりに、ロボット本体がアーム部を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
<Third embodiment>
The difference between the rising motion assist robot of this embodiment and the rising motion assist robot of the first embodiment is that the robot body includes an arm portion instead of the dedicated anchor portion. Here, only differences will be described.
図7に、本実施形態のロボットの透過斜視図を示す。なお、図1と対応する部位については同じ符号で示す。図7に示すように、ロボット本体2は、左右一対のアーム部51L、51Rを備えている。アーム部51Rは、手部510Rと、前腕部511Rと、上腕部512Rと、を備えている。矢印Y3で示すように、上腕部512Rの上端は、基部20の右面に、揺動可能に取り付けられている。矢印Y4で示すように、前腕部511Rの後端は、上腕部512Rの下端に、揺動可能に取り付けられている。手部510Rは、掌部510Raと、一対の爪部510Rb、510Rcと、を備えている。矢印Y5で示すように、掌部510Raは、前腕部511Rの前端に、揺動可能に取り付けられている。爪部510Rb、510Rcは、掌部510Raに、開閉可能に取り付けられている。アーム部51Rを構成する各部材は、各々、モータ(図略)により駆動される。なお、アーム部51Lの構成は、上記アーム部51Rの構成と同様である。アーム部51Lの配置、動きは、上記アーム部51Rの配置、動きと左右対称である。
FIG. 7 shows a transparent perspective view of the robot of this embodiment. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 1, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 7, the
ロボット本体2の本体側制御部は、CCDカメラ29により、補助対象者の周りにある構造物を探す。CCDカメラ29は、本発明の「読み取り部」の概念に含まれる。例えば、構造物(ベッドのパイプ)90が見つかると、本体側制御部は、CCDカメラ29により、情報表示部(バーコード)44を撮像する。情報表示部44には、構造物90の耐荷重情報が収容されている。本体側制御部は、情報表示部44の撮像結果から、当該構造物90の耐荷重情報を認識する。一方、本体側制御部のメモリには、補助対象者の体重情報が格納されている。本体側制御部のCPUは、構造物90の耐荷重情報と、補助対象者の体重情報と、を比較する。比較の結果、構造物90をアンカーとして用いて補助対象者の立ち上がり動作を補助できると判断した場合、CPUは、アーム部51L、51Rを駆動して、構造物90を把持する。そして、この状態のまま、補助対象者の立ち上がり動作を補助する。
The main body side control unit of the robot
本実施形態の立ち上がり動作アシストロボット1と、第一実施形態の立ち上がり動作アシストロボットとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のロボット1によると、ロボット本体2がアーム部51L、51Rを備えている。このため、専用のアンカー部や、ステップ部が不要である。また、アンカー部がない場所であっても、補助対象者Mの立ち上がり動作を補助することができる。
The rising motion assist
また、本実施形態のロボット1によると、補助対象者の周りの構造物90を一時的にアンカーとして利用して、ロボット本体2を固定することができる。このため、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体2の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。
Further, according to the
また、ロボット本体2の重量を重くすることにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体2の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体2を軽量化することができる。また、ロボット本体2を大型化することにより、立ち上がり動作補助の際にロボット本体2の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体2を小型化することができる。
Further, by increasing the weight of the robot
また、駆動輪26L、26Rを制御することにより(ロボット本体2のバランスをとることにより)、立ち上がり動作補助の際にロボット本体2の姿勢安定化を図る場合と比較して、ロボット本体2の制御機構を簡素化することができる。
In addition, by controlling the
また、本実施形態のロボット1によると、構造物90の耐荷重情報と補助対象者の体重情報とを比較することにより、当該構造物90を使用するか否かを判別することができる。このため、補助対象者の立ち上がり動作を補助する際、ロボット本体2の姿勢が不安定になるのを抑制することができる。また、立ち上がり動作を補助する際、補助対象者の体重に耐えられない構造物90がアンカーとして用いられるのを抑制することができる。
Further, according to the
<その他>
以上、本発明の立ち上がり動作アシストロボットの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the rising motion assist robot of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
図5(e)に示すように、立ち上がり動作完了ステップの後、補助対象者Mがロボット本体2を歩行補助に用いてもよい。この場合、図4に示す本体側制御部43により、駆動輪26L、26Rを適宜転動させてもよい。
As shown in FIG.5 (e), the auxiliary | assistant object person M may use the robot
また、図5(c)に示すように、補助対象者Mが前傾姿勢になろうとする際に軸部側荷重F1と足載部側荷重F2との比が一定時間略変化しない場合、図4に示すアンカー側制御部42により支持部用モータ221を駆動し、支持部本体220により補助対象者Mの胸部を押し戻してもよい。こうすると、補助対象者Mは、図5(b)の座位の状態に復帰することができる。
In addition, as shown in FIG. 5C, when the assisting person M is about to lean forward, the ratio of the shaft side load F1 and the footrest side load F2 does not change substantially for a certain period of time. The
また、図5(d)に示すように、補助対象者Mが立ち上がり動作に入ったら、図4に示すアンカー側制御部42により、支持部用モータ221の回転軸の回転方向を、支持部本体220が後方(補助対象者Mの胸部を押圧する方向)に揺動する方向だけを許容するように、規制してもよい。こうすると、補助対象者Mが姿勢を崩して、前のめりになるのを抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 5 (d), when the assisting person M enters the standing up motion, the anchor side control unit 42 shown in FIG. You may restrict | limit so that 220 may rock | fluctuate only the direction which rocks back (direction which presses the chest of the assistance subject M). If it carries out like this, it can suppress that the auxiliary | assistant object person M loses an attitude | position and becomes the front-slip.
また、上記実施形態においては、図5(a)〜(e)に示すように、軸部側荷重F1と足載部側荷重F2との比の変化から、補助対象者Mの動作、姿勢を判別した。しかしながら、軸部側荷重F1の変化(図5(a)、図5(b)の状態で0、図5(c)の状態で急増、図5(d)の状態で減少、図5(e)の状態で0)から、補助対象者Mの動作、姿勢を判別してもよい。 Moreover, in the said embodiment, as shown to Fig.5 (a)-(e), operation | movement and attitude | position of the assistance subject M are changed from the change of ratio of the axial part side load F1 and the footrest part side load F2. Determined. However, the change in the shaft side load F1 (0 in the state of FIGS. 5A and 5B, sudden increase in the state of FIG. 5C, decrease in the state of FIG. 5D, FIG. ), The movement and posture of the auxiliary subject M may be determined from 0).
また、足載部側荷重F2の変化(図5(a)、図5(b)の状態で低値、図5(c)の状態で増加、図5(d)の状態で増加、図5(e)の状態で補助対象者Mの体重と同値)から、補助対象者Mの動作、姿勢を判別してもよい。また、図7に示す構造物90の種類は特に限定しない。パイプ、床面、壁面、棚、柱などであってもよい。
Further, changes in the footrest side load F2 (low values in the states of FIGS. 5 (a) and 5 (b), increase in the state of FIG. 5 (c), increase in the state of FIG. 5 (d), FIG. The motion and posture of the auxiliary target person M may be determined from the weight of the auxiliary target person M in the state of (e). Moreover, the kind of
また、図4に示す軸部側荷重センサ40、足載部側荷重センサ41の種類は特に限定しない。歪みゲージ、ロードセル、電気抵抗変化型センサ、静電容量型センサなどを用いることができる。特に、足載部側荷重センサ41として、面圧分布を検出可能なセンサを用いると、当該面圧分布から補助対象者Mの動作、姿勢、重心などを判別することができる。
The types of the shaft
また、ロボット本体2の読み取り部の種類は特に限定しない。図7に示すCCDカメラ29の他、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)カメラ、赤外カメラなどを用いてもよい。また、図4に示す近接センサ33、290の種類は特に限定しない。例えば、超音波式、レーザ式の近接センサ33、290を用いてもよい。また、近接センサ33、290として、CCDカメラ29、CMOSカメラ、赤外カメラなどを用いてもよい。
Further, the type of the reading unit of the
また、図4に示す支持部用トルクセンサ222の種類は特に限定しない。例えば、シャント抵抗式、ホールモジュール式のトルクセンサを用いてもよい。また、ロボット本体2の移動機構は特に限定しない。車輪(駆動輪26L、26R)の他、無限軌道、脚、蛇行可能な多節体などであってもよい。
The type of the support
また、図4に示す各種モータの代わりに、流体シリンダ(油圧シリンダ、エアシリンダなど)、人工筋肉など他のアクチュエータを用いてもよい。同様に、流体シリンダの代わりに、モータ、人工筋肉など他のアクチュエータを用いてもよい。 In addition, other actuators such as fluid cylinders (hydraulic cylinders, air cylinders, etc.) and artificial muscles may be used instead of the various motors shown in FIG. Similarly, other actuators such as a motor and an artificial muscle may be used instead of the fluid cylinder.
また、図3に示すアンカー側固定部30L、30Rは、電磁石の他、永久磁石であってもよい。また、本体側固定部24L、24Rが磁石(電磁石、永久磁石)であってもよい。また、ロボット本体2をアンカー部3や構造物90に固定する際の固定機構は特に限定しない。負圧を利用した吸着機構、機械的な係合力を利用した係合機構、機械的な把持力を利用した把持機構、摩擦力を利用した摩擦機構などを用いることができる。好ましくは、固定と分離とが簡単な機構の方がよい。
Further, the anchor
また、図4に示すように、補助対象者Mの体重情報は、予めメモリ431、421に格納されていてもよい。また、メモリ431、421に予め人間の体格と体重との相関マップを格納しておき、CCDカメラ29により撮像された補助対象者Mの画像と当該相関マップとを比較することにより、補助対象者Mの体重情報を生成してもよい。また、情報表示部44の種類は特に限定しない。バーコードの他、文字、図形、記号、QRコード(登録商標)などの二次元コードを用いてもよい。
As shown in FIG. 4, the weight information of the auxiliary target person M may be stored in the
また、図5(c)、図5(d)に示すように、支持部本体220は、補助対象者Mの胸部を押し上げてもよい。また、支持部本体220は、補助対象者Mの、両肩部、腹部、背部、両脇部、両肘部を押し上げてもよい。好ましくは、支持部本体220は、補助対象者Mの上半身の一部を押し上げる方がよい。こうすると、補助対象者Mの下半身側の荷重が足載部側荷重センサ41により、補助対象者Mの上半身側の荷重が軸部側荷重センサ40により、検出されやすくなる。このため、補助対象者Mの姿勢、動作の把握が容易になる。また、図1に示すグリップ部23L、23Rは配置しなくてもよい。
Further, as shown in FIGS. 5C and 5D, the
また、アンカー部3からロボット本体2への給電方式は、非接触給電方式に限定しない。例えば、有線方式によりアンカー部3からロボット本体2へ給電してもよい。すなわち、アンカー部3およびロボット本体2のうち、一方にコンセントを、他方にプラグを、各々配置し、アンカー部3とロボット本体2との合体の際にコンセントとプラグとが接続されることにより、アンカー部3からロボット本体2に電力を供給してもよい。
Further, the power feeding method from the
1:立ち上がり動作アシストロボット、2:ロボット本体、3:アンカー部、9:ベッド、10:リモコン、11:外部電源、20:基部、21:軸部、22:支持部、23L:グリップ部、23R:グリップ部、24L:本体側固定部、24R:本体側固定部、26L:駆動輪、26R:駆動輪、27L:受電部、27R:受電部、28:受光部、29:CCDカメラ、30L:アンカー側固定部、30R:アンカー側固定部、31:足載部、32L:給電部、32R:給電部、33:近接センサ、34:従動輪進入部、35:アンカー部本体、36:制御ボックス、40:軸部側荷重センサ、41:足載部側荷重センサ、41R:足載部側荷重センサ、42:アンカー側制御部(制御部)、43:本体側制御部(制御部)、44:情報表示部、50L:ステップ部、50R:ステップ部、51L:アーム部、51R:アーム部、90:構造物。
210:軸部本体、211:軸部用シリンダ、220:支持部本体、220a:揺動軸、221:支持部用モータ、222:支持部用トルクセンサ、260:従動輪、261L:走行用モータ、261R:走行用モータ、270L:受電用コイル部、270R:受電用コイル部、290:近接センサ、291:バッテリー、300L:固定用コイル部、320L:給電用コイル部、421:メモリ、422:入出力部、430:CPU、431:メモリ、432:入出力部、500R:ステップ本体、501R:第一揺動軸、502R:第二揺動軸、503R:足載部、510R:手部、510Ra:掌部、510Rb:爪部、510Rc:爪部、511R:前腕部、512R:上腕部。
F1:軸部側荷重、F2:足載部側荷重、M:補助対象者、f:床面。
1: Stand-up assist robot, 2: Robot body, 3: Anchor part, 9: Bed, 10: Remote control, 11: External power supply, 20: Base part, 21: Shaft part, 22: Support part, 23L: Grip part, 23R : Grip part, 24L: Main body side fixing part, 24R: Main body side fixing part, 26L: Driving wheel, 26R: Driving wheel, 27L: Power receiving part, 27R: Power receiving part, 28: Light receiving part, 29: CCD camera, 30L: Anchor side fixing part, 30R: anchor side fixing part, 31: footrest part, 32L: power feeding part, 32R: power feeding part, 33: proximity sensor, 34: driven wheel entry part, 35: anchor part main body, 36: control box , 40: Shaft side load sensor, 41: Foot rest side load sensor, 41R: Foot rest side load sensor, 42: Anchor side control part (control part), 43: Main body side control part (control part), 44 : Information table Part, 50L: Step portion, 50R: step portion, 51L: arm portion, 51R: arm, 90: structure.
210: Shaft body, 211: Shaft cylinder, 220: Support body, 220a: Oscillating shaft, 221: Support motor, 222: Torque sensor for support, 260: Driven wheel, 261L: Traveling
F1: Shaft side load, F2: Foot rest side load, M: Auxiliary subject, f: Floor surface.
Claims (8)
該支持部が補助対象者の身体の一部の動きに追従しながら該軸部が伸張することにより、該補助対象者の立ち上がり動作を補助し、
前記ロボット本体は、本体側固定部を有し、
さらに、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該本体側固定部が固定されるアンカー側固定部と、該補助対象者が足裏を載せる足載部と、を有するアンカー部を備える立ち上がり動作アシストロボット。 A robot main body having a base, a shaft that can be expanded and contracted in the vertical direction with respect to the base, and a support that can swing in the vertical direction with respect to the shaft;
The shaft portion extends while the support portion follows the movement of a part of the body of the assistance subject, thereby assisting the standing up motion of the assistance subject ,
The robot body has a body side fixing portion,
Furthermore, when the auxiliary target person assists the standing-up operation, the anchor-side fixing part to which the main body-side fixing part is fixed, and the anchor part including the footrest part on which the auxiliary target person puts the sole is provided. Motion assist robot.
前記荷重センサは、前記軸部に加わる軸部側荷重を検出する軸部側荷重センサと、前記足載部に加わる足載部側荷重を検出する足載部側荷重センサと、であり、 The load sensor is a shaft portion side load sensor that detects a shaft portion side load applied to the shaft portion, and a footrest portion side load sensor that detects a footrest portion side load applied to the footrest portion,
前記制御部は、該軸部側荷重と該足載部側荷重との比の変化を基に該補助対象者の体重移動を判別し該軸部および前記支持部を駆動する請求項1または請求項2に記載の立ち上がり動作アシストロボット。 The control unit determines weight shift of the assisting person based on a change in a ratio between the shaft side load and the footrest side load, and drives the shaft and the support unit. Item 3. The rising motion assist robot according to Item 2.
該支持部が補助対象者の身体の一部の動きに追従しながら該軸部が伸張することにより、該補助対象者の立ち上がり動作を補助し、 The shaft portion extends while the support portion follows the movement of a part of the body of the assistance subject, thereby assisting the standing up motion of the assistance subject,
前記ロボット本体は、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該ロボット本体に隣接する構造物に該ロボット本体を固定するアーム部を有する立ち上がり動作アシストロボット。 The robot body is a rising motion assist robot having an arm portion that fixes the robot body to a structure adjacent to the robot body when assisting the standing motion of the support subject.
前記ロボット本体は、該情報表示部の該耐荷重情報を読み取り可能な読み取り部と、前記補助対象者の体重に関する体重情報を有する制御部と、を有し、 The robot body includes a reading unit capable of reading the load resistance information of the information display unit, and a control unit having weight information related to the weight of the auxiliary target person,
該制御部は、該読み取り部により読み取られた該耐荷重情報と、自身の有する該体重情報と、を比較することにより、前記アーム部で該構造物に該ロボット本体を固定するか否か判別する請求項5に記載の立ち上がり動作アシストロボット。 The control unit determines whether the robot body is fixed to the structure by the arm unit by comparing the load-bearing information read by the reading unit with the weight information of the control unit. The rising motion assist robot according to claim 5.
該支持部が補助対象者の身体の一部の動きに追従しながら該軸部が伸張することにより、該補助対象者の立ち上がり動作を補助し、 The shaft portion extends while the support portion follows the movement of a part of the body of the assistance subject, thereby assisting the standing up motion of the assistance subject,
さらに、荷重センサと、該荷重センサにより検出された荷重を基に前記補助対象者の体重移動を判別し前記軸部および前記支持部を駆動する制御部と、を備え、 A load sensor; and a control unit that determines the weight shift of the auxiliary subject based on the load detected by the load sensor and drives the shaft and the support.
前記ロボット本体は、前記補助対象者の立ち上がり動作を補助する際に該補助対象者が足裏を載せる足載部を有するステップ部を備え、 The robot body includes a step portion having a footrest portion on which the assisting subject places a sole when assisting the standing-up motion of the assisting subject,
前記荷重センサは、前記軸部に加わる軸部側荷重を検出する軸部側荷重センサと、該足載部に加わる足載部側荷重を検出する足載部側荷重センサと、であり、 The load sensor is a shaft portion side load sensor that detects a shaft portion side load applied to the shaft portion, and a footrest portion side load sensor that detects a footrest portion side load applied to the footrest portion,
前記制御部は、該軸部側荷重と該足載部側荷重との比の変化を基に該補助対象者の体重移動を判別し該軸部および前記支持部を駆動する立ち上がり動作アシストロボット。 The control unit is a rising motion assist robot that discriminates a weight shift of the assisting person based on a change in a ratio between the shaft side load and the footrest side load and drives the shaft and the support unit.
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