JP6208155B2 - 介助ロボット - Google Patents

Description

本発明は、被介助者の移動を補助する介助ロボットに関する。

介助ロボットの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図３に示されているように、介助ロボットにおいては、使用者は座った状態にて支持部７に対して可動部材１１が下動限位置へ移動した支持部材１９の各延出部１９ａに脇を挟み込みながら一方の操作ハンドル２１ａを把持操作して電動モータ１７を所定の方向へ駆動させると、所要の方向へ回転する送りねじ１５により支持部７に対して可動部材１１を上方へ移動させる。これにより使用者は上方へ移動する支持部材１９により持ち上げられて起立させられる。

そして使用者が各延出部１９ａの把持が可能な位置まで起立させられると、使用者は操作ハンドル２１ａの把持操作を中断して可動部材１１の上動を停止させる。この状態にて使用者は各延出部１９ａを把持しながら走行部材３を所望の方向へ移動させながら歩行することができる。

また、介助ロボットの他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２に示されているように、介助ロボットは、ユーザーを補助して非起立位置（着座位置）と起立位置の間で移行させることができる。

特開平０９−０６６０８２号公報 特開２０１２−０３００７７号公報

上述した特許文献１に記載されている介助ロボットにおいては、着座している使用者は、上方へ移動する支持部材１９により持ち上げられて起立させられる。また、上述した特許文献２に記載されている介助ロボットにおいては、ユーザーを補助して非起立位置と起立位置の間で移行させることができる。しかし、いずれも、被介助者を起立させる場合および着座させる場合に、被介助者を起立させる起立軌跡および着座させる着座軌跡が被介助者に違和感を与えるおそれがあった。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、被介助者に違和感を与えることなく、起立させたり着座させたりする介助ロボットを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る介助ロボットは、基台と、基台に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアームを備えたロボットアーム部と、ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者の上半身の一部を被介助者の前方から支えて起立および着座を補助する保持部と、保持部に支えられて着座部に着座している被介助者を起立させる場合において、保持部によって支えられている被介助者の上半身の位置であって保持部の延設方向に沿って位置する所定の点から保持部の延設方向に直交する直交方向に沿って所定長さだけ離れた位置である被介助者の移動制御部位が通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、保持部に支えられて起立している被介助者を着座させる場合において、起立軌跡より下方に位置する軌跡であって被介助者の移動制御部位が通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶した記憶部と、駆動部を駆動させて、ロボットアーム部を起立軌跡用基準データおよび着座軌跡用基準データに基づいて駆動する駆動制御部と、を備え、被介助者を起立させる動作である起立動作の開始時点から着座している被介助者が前傾し被介助者の腰が浮き上がる時点までの間において、起立軌跡は、被介助者の重心位置が被介助者の両足の裏の範囲より着座部側に存在しながら開始時点の位置から被介助者の前方下方に向けて移動するように、開始時点の位置から被介助者の前方下方に向けて移動するように設定され、被介助者の腰が浮き上がる時点から被介助者の上半身を起こしながら被介助者がある程度立ち上がった時点までの間において、起立軌跡は、被介助者の重心位置が被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方前方に向けて移動するように、被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、被介助者がある程度立ち上がった時点から起立動作の終了時点までの間において、起立軌跡は、被介助者の重心位置が被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動するように、被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から起立している被介助者が着座部に向けて後方下方に移動される際において、被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から被介助者が着座する時点までの間において、着座軌跡は、後方下方に向けて移動するように設定され、被介助者の重心位置は、後方下方に向けて移動するように設定され、着座軌跡は、被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から被介助者の重心位置が被介助者の両足の裏の範囲内から外れ被介助者の着座部側に向けて移動するように設定されたことを特徴とする。

本発明による介助ロボットの一実施形態についてその介助ロボットが配置されている介護センタの概要を示す概要図である。 図１に示す介助ロボットを示す右側面図である。 図１に示す介助ロボットを示す平面図である。 図１に示す伸張状態にある介助ロボットの内部構造の概要を示す右側面図である。 図４ａに示す第１スライド部を含む周辺を示す正面図である。 図１に示す収縮状態にある介助ロボットの内部構造の概要を示す右側面図である。 図５ａに示す５ｂ−５ｂ線に沿った端面図である。 図５ａに示す第１スライド部を含む周辺を示す正面図である。 図１に示す介助ロボットを示すブロック図である。 図６に示す制御装置を示すブロック図である。 介助ロボットが着座している被介助者を支えている様子を示す側面図である。 介助ロボットが起立している被介助者を支えている様子を示す側面図である。 左半分で起立動作を示し、右半分で着座動作を示す図である。 起立動作を示す図である。 着座動作を示す図である。 ＸＹ座標とロボット座標との関係を示す表である。 ロボットアーム部の長さ、角度を模式的に示す側面図である。 起立軌跡（例えば基準起立軌跡）の複数の区間のうち被介助者がトレーニングしたい身体部位に応じた区間を示す図である。 起立軌跡用基準データによる基準起立軌跡、上半身をトレーニングしたい上半身用起立軌跡用データによる上半身用起立軌跡、および下半身をトレーニングしたい下半身用起立軌跡用データによる下半身用起立軌跡を示す図である。 他の着座動作の一例を示す図である。

以下、本発明による介助ロボットの一実施形態について説明する。図１はこの介助ロボット２０が配置されている介護センタ１０の概要を示す概要図である。この介護センタ１０は、ステーション１１、トレーニング室１２、各個室１３ａ〜１３ｄが設けられている。介護センタ１０は、人が居住する居住区域である。介護センタ１０内に存在する人は、介助を必要とする被介助者Ｍ１や被介助者Ｍ１を介助する介助者Ｍ２である。

図１に示すように、ステーション１１は、介助者Ｍ２の詰め所であり、介助ロボット２０が待機したり、充電されたりする基地である。介助ロボット２０は、人が居住する居住区域内の移動が許可されかつ居住区域内を駆動源である左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈによる駆動によって移動するものである。トレーニング室１２は、被介助者Ｍ１がトレーニングやリハビリテーションを行う部屋である。各個室１３ａ〜１３ｄは、被介助者Ｍ１が居住する部屋である。

ステーション１１、トレーニング室１２、および各個室１３ａ〜１３ｄは、入出口１１ａ，１２ａ，１３ａ１〜１３ｄ１がそれぞれ設けられており、入出口１１ａ，１２ａ，１３ａ１〜１３ｄ１は通路１４を介して接続されている。なお、図１において、介助ロボット２０の近傍の矢印は、介助ロボット２０の進行方向を示している。

介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身特に胸部）を支えて起立および着座を補助するための介助ロボットである。この介助ロボット２０は、図２および図３に示すように、基台２１、ロボットアーム部２２、保持部２３、ハンドル２４、操作装置２５、および制御装置２６を含んで構成されている。

基台２１は、左右基部２１ａ，２１ｂと左右脚部２１ｃ，２１ｄを備えている。左右基部２１ａ，２１ｂは、左右方向に所定距離を置いて配設されており、左右基部２１ａ，２１ｂには、左右駆動輪２１ｅ、２１ｆがそれぞれ設けられるとともに、左右駆動輪２１ｅ、２１ｆをそれぞれ駆動する左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ（駆動源）が内蔵されている。介助ロボット２０は、左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ（駆動源）によりそれぞれ駆動する左右駆動輪２１ｅ、２１ｆによって走行する。
なお、基台２１に設けた前記駆動源を省略して構成して、使用者により押されて移動するようにしてもよい。

左右脚部２１ｃ，２１ｄは、左右基部２１ａ，２１ｂから前方方向（図２，３において左方向）に水平に延設されている。左右脚部２１ｃ，２１ｄの先端部には、左右従動輪２１ｉ，２１ｊがそれぞれ設けられている。また、左右脚部２１ｃ，２１ｄの先端には、一対の衝突防止センサ２１ｋ、２１ｌがそれぞれ設けられている。衝突防止センサ２１ｋ、２１ｌは、障害物を検知するセンサであり、その検出信号は制御装置２６に送信されるようになっている。

ロボットアーム部２２は、基台２１にその基部が取り付けられており、主として図４ａ、図５ａに示すように、第１および第２回転用モータ２２ａ１ｃ，２２ｂ３およびスライド用モータ２２ａ２ｂを含んで構成される駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアーム２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えている。なお、ロボットアーム部２２は、複数の軸から構成するようにしてもよい。この場合の軸は回転軸およびスライド軸の少なくともいずれかを含めばよい。

図４ａ，４ｂおよび図５ａ〜５ｃに示すように、第１アーム２２ａは、その基部が基台２１に取りつけられている。第１アーム２２ａは、スライド基部２２ａ１、第１スライド部２２ａ２および第２スライド部２２ａ３を備えている。

スライド基部２２ａ１は、図２，３に示すように、ほぼ直方体状に形成されている。スライド基部２２ａ１は、その基端部が基台２１に第１回転軸２２ａ１ａ回りに回転可能に取り付けられているフレーム２２ａ１ｂを備えている。このフレーム２２ａ１ｂは、ほぼ断面Ｕ字状に形成されており、曲げて形成された左右板状部材２２ａ１ｂ１、２２ａ１ｂ２と左右板状部材２２ａ１ｂ１、２２ａ１ｂ２の上部後端に左右両端が接続された後板状部材２２ａ１ｂ３とから構成されている。

第１回転用モータ２２ａ１ｃは、基台２１に設けられている。第１駆動ベルト２２ａ１ｄは、この第１回転用モータ２２ａ１ｃのプーリと第１回転軸２２ａ１ａのプーリとの間に装架されている。第１回転用モータ２２ａ１ｃが駆動すると、フレーム２２ａ１ｂすなわちスライド基部２２ａ１が第１回転軸２２ａ１ａ回りに前方向または後方向に回転する。

図５ｂに示すように、フレーム２２ａ１ｂの内側（左右板状部材２２ａ１ｂ１、２２ａ１ｂ２の内側）には、後述する第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａの後板状部材２２ａ２ａ２の左右端に摺動可能に係合する左右ガイド溝２２ａ１ｅが形成されている。フレーム２２ａ１ｂの左板状部材２２ａ１ｂ１の上部には、後述するスライド用ベルト２２ａ２ｅに取り付けられて固定される固定部２２ａ１ｆが設けられている（図４ｂ、図５ｃ参照）。

第１スライド部２２ａ２は、図２、３に示すように、ほぼ直方体状に形成されており、スライド基部２２ａ１より小さく構成されている。第１スライド部２２ａ２は、スライド基部２２ａ１に対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際にはスライド基部２２ａ１内にほぼ収容されるように構成されている。

具体的には、第１スライド部２２ａ２は、フレーム２２ａ２ａを備えている。このフレーム２２ａ２ａは、図５ｂに示すように、断面Ｈ字状かつ側面視Ｈ字状に形成されており、前後板状部材２２ａ２ａ１、２２ａ２ａ２と前後板状部材２２ａ２ａ１、２２ａ２ａ２の上下方向中央部に前後両端が接続された接続板状部材２２ａ２ａ３とから構成されている。後板状部材２２ａ２ａ２の左右両端は、フレーム２２ａ１ｂの左右ガイド溝２２ａ１ｅに摺動可能に係合されている。主として図４ａに示すように、後板状部材２２ａ２ａ２の上部には、スライド用モータ２２ａ２ｂが設けられている。後板状部材２２ａ２ａ２の下部には、プーリ２２ａ２ｃが回転可能に設けられている。このスライド用モータ２２ａ２ｂのプーリ２２ａ２ｄとプーリ２２ａ２ｃとの間には、スライド用ベルト２２ａ２ｅが装架されている。

フレーム２２ａ２ａの前板状部材２２ａ２ａ１の左右両端部には、ガイドレール２２ａ２ｆが設けられている。ガイドレール２２ａ２ｆは、後述する第２スライド部２２ａ３のフレーム２２ａ３ａの左右板状部材の内側の左右ガイド受け部２２ａ３ｂに摺動可能に係合する。

第２スライド部２２ａ３は、図２、３に示すように、ほぼ直方体状に形成されており、第１スライド部２２ａ２より小さく構成されている。第２スライド部２２ａ３は、第１スライド部２２ａ２に対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際には第１スライド部２２ａ２内にほぼ収容されるように構成されている。

具体的には、第２スライド部２２ａ３は、フレーム２２ａ３ａを備えている。このフレーム２２ａ３ａは、図５ｂに示すように、ほぼ断面Ｕ字状に形成されており、左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２と左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２の前端部に左右両端が接続された前板状部材２２ａ３ａ３とから構成されている。フレーム２２ａ３ａの内側（左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２の内壁面）には、フレーム２２ａ２ａのガイドレール２２ａ２ｆに摺動可能に係合する左右ガイド受け部２２ａ３ｂが設けられている。フレーム２２ａ３ａの右板状部材２２ａ３ａ２の下部には、スライド用ベルト２２ａ２ｅに取り付けられて固定される固定部２２ａ３ｃが設けられている（図４ｂ、図５ｃ参照）。

スライド用モータ２２ａ２ｂが駆動すると、第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａは、スライド基部２２ａ１のフレーム２２ａ１ａに対して軸動方向に沿って伸張する（図４ａおよび４ｂに示す伸張状態）。これと同時に、第２スライド部２２ａ３のフレーム２２ａ３ａは第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａに対して伸張する（図４および４ｂに示す伸張状態）。

一方、スライド用モータ２２ａ２ｂが逆方向に駆動すると、第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａは、スライド基部２２ａ１のフレーム２２ａ１ａに対して軸動方向に沿って収縮する（図５ａおよび図５ｃに示す収縮状態）。これと同時に、第２スライド部２２ａ３のフレーム２２ａ３ａは第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａに対して収縮する（図５ａおよび図５ｃに示す収縮状態）。

第２アーム２２ｂは、図２、３に示すように、ほぼ直方体状に形成されており、第２スライド部２２ａ３の先端部に、長手方向に対して直交する方向（前方向）に延ばして形成されている。具体的には、主として図４ａに示すように、第２アーム２２ｂは、左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂから構成されているフレーム２２ｂ１を備えている。フレーム２２ｂ１の左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂの後端部が、フレーム２２ａ３ａの左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２の上端部にそれぞれ接続固定されている。

フレーム２２ｂ１の左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂの先端部には、第２回転軸２２ｂ２が回動可能に介装されている。左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂの中央部には、第２回転用モータ２２ｂ３が設けられている。第２回動ベルト２２ｂ４は、第２回転用モータ２２ｂ３のプーリと第２回転軸２２ｂ２のプーリとの間に装架されている。

第３アーム２２ｃは、ほぼ直方体状に形成されており、その基端部が第２アーム２２ｂの先端部に第２回転軸２２ｂ２回りに回転可能に取り付けられている。具体的には、第３アーム２２ｃは、フレーム２２ｃ２を備えている。フレーム２２ｃ２の後端部は、第２回転軸２２ｂ２と一体回転するように固定されている。フレーム２２ｃ２の前端部は、保持部２３の後端に固定されている。
第２回転用モータ２２ｂ３が駆動すると、フレーム２２ｃ２すなわち第３アーム２２ｃが第２回転軸２２ｂ２回りに上方向または下方向に回転する。

保持部２３は、第３アーム２２ｃの先端に固定されている。この保持部２３は、被介助者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身特に胸部）を支えて起立および着座を補助するものである。保持部２３は、例えば、被介助者Ｍ１の起立動作及び着座動作において被介助者Ｍ１に対して対向したときに、その両腕（両脇）を下側から支える部材であり、前方向に向けて開放する平面視略Ｕ字形状に形成されている。保持部２３は、例えば、被介助者Ｍ１に接することを前提とした比較的柔らかい材質で形成されている。

ハンドル２４は、第３アーム２２ｃの上面に固定されている。このハンドル２４は、左右一対の棒状取っ手で構成されており、被介助者Ｍ１の左右の手でそれぞれ握られるようになっている。ハンドル２４には、握っていることを検知する接触センサ２４ａ，２４ｂが設けられている。ハンドル２４には、介助ロボット２０を左旋回させるための左旋回スイッチ２４ｃと介助ロボット２０を右旋回させるための右旋回スイッチ２４ｄが設けられている。さらにハンドル２４には、介助ロボット２０を停止させるための停止スイッチ２４ｅが設けられている。

また、第３アーム２２ｃには、被介助者Ｍ１が保持部２３により支持されている状態で歩行する場合や被介助者Ｍ１がハンドル２４を握った状態で歩行する場合に、被介助者Ｍ１から受ける力を検知する荷重センサ２２ｃ１が設けられている。荷重センサ２２ｃ１は、荷重の変化によって変化する起歪体の歪み量を電圧変化として検出するものや、シリコンチップに圧力が加わると、そのたわみに応じ、ゲージ抵抗が変化し電気信号に変換される半導体式圧力センサなどである。

操作装置２５は、画像を表示する表示部２５ａと、使用者（介助者Ｍ２や被介助者Ｍ１）からの入力操作を受け付ける操作部２５ｂとを備えている。この操作装置２５は、被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種（後述する）のうち一の形態種を選択する選択操作部である。

表示部２５ａは、液晶ディスプレイで構成されており、介助ロボット２０の作動モードの選択画面などを表示する。作動モードとしては、使用者の起立動作を補助する起立動作補助モードや、使用者の着座動作を補助する着座動作補助モードなどが設定されている。また、起立動作補助モードには、使用者がトレーニングしたい身体部位に対応した各モードが設定されている。例えば、これらモードとしては、上半身特に背筋をトレーニングしたい上半身モードや、下半身特に下肢をトレーニングしたい下半身モードがある。

操作部２５ｂは、カーソルを上下左右に移動させるカーソルキー、入力をキャンセルするキャンセルキー，選択内容を決定する決定キーなどを備えており、使用者の指示をキー入力できるように構成されている。なお、操作装置２５は、表示部２５ａの表示機能と操作部２５ｂの入力機能とを備えており、画面上の表示を押すことで機器を操作するタッチパネルで構成するようにしてもよい。

記憶装置２７（記憶部）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１（図８参照）を起立させる場合において、被介助者Ｍ１の移動制御部位である例えば肩位置Ｐｓが通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１（図９参照）を着座させる場合において、起立軌跡と異なる軌跡であって被介助者Ｍ１の肩位置Ｐｓが通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶している。

起立軌跡Ｔａｓ１は、図１０に示すように、被介助者Ｍ１を起立させる動作である起立動作の開始時点以降の早い時点から起立動作の終了時点までの間において被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内に存在するように設定されている。なお、重心位置Ｇの軌跡はＴｇ１で表す。

着座軌跡Ｔｂｓ１は、図１０に示すように、被介助者Ｍ１を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内から外れ被介助者Ｍ１の着座予定位置側に移動するように設定されている。着座軌跡Ｔｂｓ１は、起立軌跡Ｔａｓ１の上方に位置するように設定されている。なお、重心位置Ｇの軌跡はＴｇ２で表す。

起立軌跡Ｔａｓ１および着座軌跡Ｔｂｓ１は、実際に健常者の起立動作を撮影し、その肩位置Ｐｓの二次元座標（例えばｘｙ座標）に基づいて作成すればよい。起立軌跡を図１１に示す。起立動作を左上（着座状態）から右下（起立状態）へ向かって段階的に示す。２番目（上段の真ん中）の状態では、起立動作の開始時点以降の早い時点を示しており、着座している被介助者Ｍ１が前傾し被介助者Ｍ１の腰が浮き上がる時点である。２番目から起立動作の終了時点（６番目）までにおいては、被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内に存在している。

着座軌跡を図１２に示す。着座動作を左上（起立状態）から右下（着座状態）へ向かって段階的に示す。２番目（上段の真ん中）の状態では、着座動作の開始時点以降の早い時点を示しており、起立している被介助者Ｍ１が腰を下ろし被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内から外れた時点である。２番目から着座動作の終了時点（５番目）までにおいては、被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内から外れ被介助者Ｍ１の着座予定位置側（図示椅子側）に移動する。
なお、前述した起立軌跡および着座軌跡は、シミュレーションで作成するようにしてもよい。

各軌跡用基準データは、二次元座標で形成されている。起立軌跡用基準データは、例えばｘｙ座標にて、（Ｘａ１、Ｙａ１）、・・・、（Ｘａｎ、Ｙａｎ）で表わされ、ｎ個からなる。着座軌跡用基準データは、例えばｘｙ座標にて、（Ｘｂ１、Ｙｂ１）、・・・、（Ｘｂｎ、Ｙｂｎ）で表わされ、ｎ個からなる。原点は、介助ロボット２０の基準点としてもよいし、第１回転軸２２ａ１ａの座標としてもよいし、着座状態の座標としてもよく、また、被介助者Ｍ１の着座面の任意の点としてもよい。

軌跡用基準データは、このｘｙ座標に、各座標における保持部２３の角度αを加えて構成されることが望ましい。各座標における保持部２３の角度αは、起立軌跡Ｔａｓ１および着座軌跡Ｔｂｓ１の各点における保持部２３の角度である（図１１参照）。この角度αは、被介助者Ｍ１の上半身（保持部２３の被介助者Ｍ１との保持するために接触する内壁面）と水平面とのなす角度である。例えば、図１１に示すように、着座状態や起立状態であるときには、角度αは９０度である。軌跡用基準データは、例えば（Ｘａ１、Ｙａ１、α１）、・・・、（Ｘａｎ、Ｙａｎ、αｎ）で表される。

なお、二次元座標でなく、ロボット座標で形成するようにしてもよい。この場合、起立軌跡用基準データは、例えば、図１３に示すように、第１回転用モータ２２ａ１ｃの回転角度である第１角度（θａ）、スライド用モータ２２ａ２ｂのアーム長さ（Ｌ：スライド量：このアーム長さに相当する回転角度）、および第２回転用モータ２２ｂ３の回転角度である第２角度（θｂ）を含んで構成されている。ＸＹ座標に角度αを加えた座標（Ｘａ１，Ｙａ１，α１）は、ロボット座標（θａ１，Ｌ１，θｂ１）で表される。

ＸＹ座標に角度αを加えた座標（Ｘａ１，Ｙａ１，α１）からロボット座標（θａ１，Ｌ１，θｂ１）を算出する方法について、簡単に説明する。図１４は、ロボットアーム部２２の長さ、角度を模式的に示す側面図である。図１４に示すように、第１アーム２２ａの長さをＬａ（可変）、第２アーム２２ｂの長さをＬｂ（固定）、第２回転軸２２ｂ１から肩位置Ｐｓまでの第３アーム２２ｃの延設方向に沿った長さをＬｃ（固定）およびその延設方向と鉛直する方向に沿った長さをＬｄ（固定）とする。また、第１アーム２２ａと水平線とのなす角を第１角度θａ、第１アーム２２ａと第２アーム２２ｂとのなす角を９０度、および第２アーム２２ｂと第３アーム２２ｃとのなす角を第２角度θｂとする。

第１アーム２２ａと第２アーム２２ｂが直交する点Ｐ１のＸＹ座標は、（Ｌａ×（ｃｏｓθａ），Ｌａ×（ｓｉｎθａ））である。第２回転軸２２ｂ１である点Ｐ２のＸＹ座標は、点Ｐ１に対して（Ｌｂ×（ｓｉｎθａ），Ｌｂ×（ｃｏｓθａ））を加算したものである。肩位置Ｐｓから第３アーム２２ｃに下ろした垂線の足である点Ｐ３のＸＹ座標は、点Ｐ２に対して（Ｌｃ×（ｃｏｓ（π／２−θａ−θｂ），Ｌｃ×（ｓｉｎ（π／２−θａ−θｂ））を加算したものである。肩位置Ｐｓすなわち点Ｐ４のＸＹ座標（Ｘａ１，Ｙａ１）は、点Ｐ３に対して（Ｌｄ×（ｃｏｓ（θａ＋θｂ），Ｌｄ×（ｓｉｎ（θａ＋θｂ））を加算したものである。なお、各座標における保持部２３の角度αは、π−（π／２＋（π／２−θａ−θｂ））で表されるので、α＝θａ＋θｂとなる。以上のことから、ＸＹ座標に角度αを加えた座標（Ｘａ１，Ｙａ１，α１）からロボット座標（θａ１，Ｌ１，θｂ１）を算出する。

なお、ロボット座標において、図１３に示すように、第１回転用モータ２２ａ１ｃの回転角度である第１角度（θａ）の角速度である第１角速度（ωａ）、スライド用モータ２２ａ２ｂのスライド速度（Ｖ：このスライド速度に相当する回転角速度）、および第２回転用モータ２２ｂ３の回転角度である第２角度（θｂ）の角速度である第２角速度（ωｂ）を含んで構成してもよい。

このとき、これらの速度を適当に設定することにより、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合における保持部２３の速度と、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１を着座させる場合における保持部２３の速度と、が異なるようにすることができる。

また、これらの速度を適当に設定することにより、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合、図１５に示すように、起立軌跡（例えば基準起立軌跡）の複数の区間のうち被介助者Ｍ１がトレーニングしたい身体部位に応じた区間において、保持部２３の速度が、被介助者Ｍ１にかかる負担に応じた速度となるようにすることができる。第１区間Ｂ１および第３区間Ｂ１においては、上半身特に背筋にかかる負担が増大し、第２区間Ｂ２においては、下半身特に大腿筋にかかる負担が増大する。第１区間Ｂ１は、前傾する区間であるためであり、第２区間Ｂ２は、立ち上がり開始する区間であるためであり、第３区間Ｂ３は、ある程度立ち上がった後の区間であり上半身を使用するためである。各区間の通過速度が遅い場合は、早い場合と比較して、その姿勢を長く維持する必要があるため、被介助者Ｍ１の負荷が増大する。

記憶装置２７は、起立軌跡用基準データの他に複数の起立軌跡用データをさらに記憶している。これら起立軌跡用データは、起立軌跡用基準データに相当する起立軌跡（基準起立軌跡）と異なる軌跡を示す複数のデータであって被介助者Ｍ１の異なる複数の身体部位をそれぞれトレーニングするためのものである。これら起立軌跡用データによる各軌跡を図１６に示す。起立軌跡用基準データによる基準起立軌跡を実線で示し、上半身特に背筋をトレーニングしたい上半身用起立軌跡用データによる上半身用起立軌跡を一点破線で示し、下半身特に下肢をトレーニングしたい下半身用起立軌跡用データによる下半身用起立軌跡を破線で示す。

上半身用起立軌跡に沿って補助されると、基準起立軌跡と比較して被介助者Ｍ１の前傾量が増大するため、下肢に比べて背筋の使用量（負荷）が増大する。これにより、上半身特に背筋の負荷を増大させることができる。また、下半身用起立軌跡に沿って補助されると、基準起立軌跡と比較して被介助者Ｍ１の前傾量が減少するため、背筋に比べて下肢の筋肉の使用量（負荷）が増大する。これにより、下半身特に下肢の負荷を増大させることができる。

さらに、記憶装置２７は、被介助者Ｍ１が着座する椅子やベッドなどの着座部の高さに応じた補正量（第１の補正量）を記憶している。この第１の補正量は、上述した各データを補正するための値である。上述した各データは、着座部の高さが所定値（例えば４０ｃｍである。）であるときのデータである。

例えば、着座部の高さが＋Δｈ１であるときには、第１角度θａについては第１の補正量は−Δψａ１であり、アーム長さＬについては第１の補正量は＋ΔＬｂ１であり、第２角度θｂについては第１の補正量は＋Δψｂ１である。また、身長が−Δｈ１であるときには、第１角度θａについては第１の補正量は＋Δψａ１であり、アーム長さＬについては第１の補正量は−ΔＬｂ１であり、第２角度θｂについては第１の補正量は＋Δψｂ１である。所定値との差が所定両毎に第１の補正量が記憶されている。
これらの補正量は、着座部の高さに応じて適切な形態となるように実機を使用した実験などで得たデータに基づいて予め設定されている。

また、記憶装置２７は、被介助者Ｍ１の身長に応じた補正量（第２の補正量）を記憶している。この第２の補正量は、上述した各データを補正するための値である。上述した各データは、被介助者Ｍ１の身長が所定値（例えば平均身長などであり、具体的には１７０ｃｍである。）であるときのデータである。

例えば、身長が＋ΔＨ１であるときには、第１角度θａについては第２の補正量は−Δφａ１であり、アーム長さＬについては第２の補正量は＋ΔＬｂ１であり、第２角度θｂについては第２の補正量は＋Δφｂ１である。また、身長が−ΔＨ１であるときには、第１角度θａについては第２の補正量は＋Δφａ１であり、アーム長さＬについては第２の補正量は−ΔＬｂ１であり、第２角度θｂについては第２の補正量は＋Δφｂ１である。所定値との差が所定両毎に第２の補正量が記憶されている。
これらの補正量は、各形態種において身長に応じて適切な形態となるように実機を使用した実験などで得たデータに基づいて予め設定されている。
なお、上述した各補正量は、マップとして記憶されているが、演算式として記憶されていてもよい。

制御装置２６は、介助ロボット２０の走行や姿勢変形に関する制御を行う。制御装置２６は、図６に示すように、上述した衝突防止センサ２１ｋ，２１ｌ、膝センサ２２ａ１ｄ、荷重センサ２２ｃ１、接触センサ２４ａ，２４ｂ、左旋回スイッチ２４ｃ、右旋回スイッチ２４ｄ、停止スイッチ２４ｅ、左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ、第１回転用モータ２２ａ１ｃ、スライド用モータ２２ａ２ｂ、第２回転用モータ２２ｂ３、操作装置２５、記憶装置２７、撮像装置２８および案内装置２９が接続されている。また、制御装置２６はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。

制御装置２６は、図７に示すように、基準データ取得部２６ａ、身長、椅子高さ取得部２６ｂ、補正部２６ｃおよび駆動制御部２６ｄを備えている。基準データ取得部２６ａは、操作装置２５によって選択された起立動作補助モード（通常モード、上半身モード、下半身モードのいずれか）を取得して、その取得したモードに応じたデータを記憶装置２７から取得する。上半身モードのときは、上半身用起立軌跡用データを取得し、下半身モードのときは、下半身用起立軌跡用データを取得し、上半身モードでも下半身モードでもない通常の通常モードのときは、起立軌跡用基準データを取得する。また、基準データ取得部２６ａは、操作装置２５によって選択された着座動作補助モードも取得する。

身長、椅子高さ取得部２６ｂは、操作装置２５によって選択された被介助者Ｍ１の身長や、被介助者Ｍ１が着座する椅子やベッドなどの着座部の高さを取得する。補正部２６ｃは、基準データ取得部２６ａによって取得したデータを、身長、椅子高さ取得部２６ｂによって取得した身長、着座部の高さによって補正する。具体的には、補正部２６ｃは、取得した身長に応じた第２の補正量や、着座部の高さに応じた第1の補正量を記憶装置２７から取得する。補正部２６ｃは、この取得した各補正量によって基準データ取得部２６ａによって取得したデータを補正する。

駆動制御部２６ｄは、第１および第２回転用モータ２２ａ１ｃ，２２ｂ３およびスライド用モータ２２ａ２ｂを含んで構成される駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を起立軌跡用基準データ（または上半身用起立軌跡用データあるいは下半身用起立軌跡用データ）に基づいて起立動作の駆動をする。また、駆動制御部２６ｄは、前記駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を着座軌跡用基準データに基づいて着座動作の駆動をする。具体的には、駆動制御部２６ｄは、基準データ取得部２６ａによって取得されたデータを、記憶装置２７から読み込む。そして、駆動制御部２６ｄは、その読み込んだデータとなるように、前記駆動部を駆動させる。

また、制御装置２６（駆動制御部２６ｄ）は、上記各データにおいて起立軌跡および着座軌跡の各点における保持部２３の角度αも合わせて記憶している場合には、前記駆動部を駆動させて、各点における保持部の角度を、各起立軌跡用基準データおよび各着座軌跡用基準データに記憶されている角度となるように制御する。
また、制御装置２６（駆動制御部２６ｄ）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合において、基準データ取得部２６ａによって取得された、被介助者Ｍ１がトレーニングしたい身体部位に応じたデータに基づいてロボットアーム部２２を駆動する。
また、制御装置２６（駆動制御部２６ｄ）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合における保持部２３の速度と、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１を着座させる場合における保持部２３の速度と、が異なるように制御する。
また、制御装置２６（駆動制御部２６ｄ）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合、起立軌跡の複数の区間のうち被介助者Ｍ１がトレーニングしたい身体部位に応じた区間において、保持部２３の速度が、被介助者Ｍ１にかかる負担に応じた速度となるように前記駆動部の速度を制御する。
また、制御装置２６（駆動制御部２６ｄ）は、被介助者Ｍ１の身長や着座部の高さに合わせてロボットアーム部２２の起立軌跡および着座軌跡をそれぞれ調整する。

次に、上述したように構成された介助ロボット２０の作動を説明する。最初に、介助ロボット２０の移動について説明する。介助ロボット２０が、ステーション１１から各個室１３ａ〜１３ｄまで（または各個室１３ａ〜１３ｄからステーション１１まで）単独で移動する場合について説明する。ステーション１１から各個室１３ａ〜１３ｄまでの通路１４を移動する場合には、介助ロボット２０は、ステーション１１の入出口１１ａから各個室１３ａ〜１３ｄの各入出口１３ａ１〜１３ｄ１までの経路であって予め記憶装置２７に記憶されている経路に沿って移動する。

また、介助ロボット２０は、通路１４に設けられている案内用マーク１４ａを撮像装置２８を介して読み取り、その情報から残りの道程を算出しその結果に基づいて移動する。案内用マーク１４ａは、例えば二次元バーコードである。二次元バーコードには、現在地点（例えば、通路１４の交差点）、現在地点から目的地までの距離と方向（例えば、介助ロボット２０がステーション１１から第１個室１３ａに移動する場合には、通路１４の交差点に差し掛かった際に交差点から第１個室１３ａまでの距離と方向（左折））などの情報が記載されている。案内用マーク１４ａは、ステーション１１の入出口１１ａ、各個室１３ａ〜１３ｄの各入出口１３ａ１〜１３ｄ１の角や、通路１４の所定箇所（例えば、交差点の角や天井面）に設けられている。

次に、介助ロボット２０が着座している被介助者Ｍ１に接近している場合について説明する。このとき、介助ロボット２０は、第１個室１３ａの入出口１３ａ１から第１個室１３ａに入室し、その後、ベッド脇に着座している被介助者Ｍ１に向けて接近する。介助ロボット２０は、介助ロボット２０の前面を進行方向に向けて前進する。介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の近傍に設けられている案内用マーク１４ｂを前面の撮像装置２８を介して読み取り、その情報に基づいて被介助者Ｍ１に接近する。

さらに、介助ロボット２０の起立動作と着座動作について図８−図１０を参照して説明する。介助ロボット２０は、膝センサ２２ａ１ｄの検出結果（介助ロボット２０と被介助者Ｍ１の膝との距離）を使用して、着座している被介助者Ｍ１との距離が所定距離となる所定の位置まで移動する。この所定の位置は、被介助者Ｍ１を起立させるために最適な位置（起立最適位置）である。

そして、介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１に対して「ハンドルを握ってください」という案内を行う。被介助者Ｍ１が両手でハンドル２４を握ると、接触センサ２４ａ，２４ｂによってハンドル２４を握ったことを検知するため、介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１を起立させるための起立動作を行う。

起立動作が開始されると、介助ロボット２０は、着座している被介助者Ｍ１の上半身を保持部２３によって保持する（図８参照）。そして、介助ロボット２０は、上半身を保持した状態で、被介助者Ｍ１を起立状態にする（図９参照）。より具体的には、図１０に示すように、基準起立軌跡に沿って起立動作が行われる。

介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１を起立状態で補助している。被介助者Ｍ１は、その脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する。このように被介助者Ｍ１の歩行を補助している介助ロボット２０が、第１個室１３ａからトレーニング室１２まで移動する場合には、上述した介助ロボット２０が単独で移動する場合と同様に、予め記憶されている経路に沿って移動し、または案内用マーク１４ａを撮像装置２８により読み取って移動する。

介助ロボット２０は、第１個室１３ａの入出口１３ａ１で右折して通路１４に出て、通路１４の交差点で右折し、トレーニング室１２の入出口１２ａで左折してトレーニング室１２に入室する。介助ロボット２０は、介助ロボット２０の背面を進行方向に向けて前進する。

また、介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１を着座させるための着座動作が開始されると、起立状態にある被介助者Ｍ１（図９参照）を、被介助者Ｍ１の上半身を保持部２３によって保持した状態で着座状態にする（図８参照）。より具体的には、図１０に示すように、着座軌跡に沿って着座動作が行われる。

そして、介助ロボット２０は、着座動作が終了すると、被介助者Ｍ１に対して「ハンドルから手を放してください」という案内を行う。被介助者Ｍ１がハンドル２４から手を放すと、接触センサ２４ａ，２４ｂによってハンドル２４から手を放したことを検知するため、介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１から離れる。

本実施形態によれば、介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の体の一部を支えて起立および着座を補助する保持部２３を備えた介助ロボットであって、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合において、被介助者Ｍ１の移動制御部位（例えば肩位置Ｐｓ）が通過する起立軌跡は、被介助者Ｍ１を起立させる動作である起立動作の開始時点以降の早い時点から起立動作の終了時点までの間において被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内に存在するように設定され、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１を着座させる場合において、起立軌跡と異なる軌跡であって被介助者Ｍ１の移動制御部位が通過する着座軌跡は、被介助者Ｍ１を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から被介助者の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内から外れ被介助者Ｍ１の着座予定位置側に移動するように設定されている。

これにより、被介助者Ｍ１の移動制御部位（例えば肩位置Ｐｓ）が起立軌跡に沿うように被介助者Ｍ１を起立させる場合、健常者が起立する場合と同様に、重心位置Ｇが、起立動作開始の早い時点から両足の裏の範囲Ａ内に入り、それ以降から起立動作の終了時点まではその範囲Ａ内に入っている。したがって、被介助者Ｍ１は介助なしで起立するときと同様な感覚（フィーリング）で起立を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、起立させることができる。

一方、被介助者Ｍ１の移動制御部位が着座軌跡に沿うように被介助者Ｍ１を着座させるとき、健常者が着座する場合と同様に、重心位置Ｇが、着座動作開始の早い時点から両足の裏の範囲Ａ内から外れその後被介助者の着座予定位置（例えば着座部）側に移動する。したがって、被介助者Ｍ１は介助なしで着座するときと同様な感覚（フィーリング）で着座を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、着座させることができる。

また、上述した起立軌跡における起立動作の開始時点以降の早い時点は、着座している被介助者Ｍ１が前傾し被介助者Ｍ１の腰が浮き上がる時点である（図１１上段中央参照）。これにより、着座している被介助者Ｍ１が前傾し被介助者Ｍ１の腰が浮き上がる時点から起立動作の終了時点までの間において、より確実に被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、起立させることができる。

また、介助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の体の一部（胸部）を支えて起立および着座を補助する保持部２３を備えた介助ロボットであって、基台２１と、基台２１に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアーム２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えたロボットアーム部２２と、ロボットアーム部２２の先端部に設けられ被介助者を支える保持部２３と、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合において、被介助者Ｍ１の移動制御部位が通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１を着座させる場合において、起立軌跡と異なる軌跡であって被介助者Ｍ１の移動制御部位が通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶した記憶装置２７（記憶部）と、駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を起立軌跡用基準データおよび着座軌跡用基準データに基づいて駆動する駆動制御部２６ｄと、を備えている。

これによれば、起立軌跡用基準データを健常者の起立軌跡に相当するデータに設定することが容易となるため、被介助者Ｍ１の移動制御部位（例えば肩位置）が起立軌跡に沿うように被介助者Ｍ１を起立させる場合、健常者の起立軌跡に相当する起立軌跡用基準データに基づいてロボットアーム部２２を駆動させることが可能となる。したがって、被介助者Ｍ１は介助なしで起立するときと同様な感覚（フィーリング）で起立を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、起立させることができる。

一方、一般的に健常者の着座軌跡は起立軌跡と異なっているが、健常者の着座軌跡に相当するデータとなるように着座軌跡用基準データを設定することが容易となるため、被介助者Ｍ１の移動制御部位が着座軌跡に沿うように被介助者Ｍ１を起立させる場合、健常者の着座軌跡に相当する着座軌跡用基準データに基づいてロボットアーム部２２を駆動させることが可能となる。したがって、被介助者Ｍ１は介助なしで着座するときと同様な感覚（フィーリング）で着座を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、着座させることができる。

また、被介助者Ｍ１の身長および被介助者Ｍ１が着座する着座部の高さの少なくともいずれかに応じて起立軌跡用基準データおよび着座軌跡用基準データを補正する補正部２６ｃをさらに備え、駆動制御部２６ｄは、駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を、補正部２６ｃによって補正された起立軌跡用基準データおよび着座軌跡用基準データに基づいて駆動する。これにより、被介助者Ｍ１の身長および着座部の高さが異なってもそれらに応じて適切な起立軌跡および着座軌跡に沿って、被介助者Ｍ１を起立させたり着座させたりすることができる。

また、起立軌跡用基準データおよび着座軌跡用基準データは、起立軌跡および着座軌跡の各点における保持部２３の角度αも合わせて記憶しており、駆動制御部２６ｄ（２６）は、駆動部を駆動させて、各点における保持部２３の角度αを、各起立軌跡用基準データおよび各着座軌跡用基準データに記憶されている角度となるように制御する。これにより、起立軌跡および着座軌跡の各位置にて、保持部２３と連動する被介助者Ｍ１の移動制御部位（肩位置）の角度を最適に設定することができるので、より快適に（自然な感覚で）被介助者Ｍ１を起立させたり着座させたりすることができる。

また、記憶装置２７（記憶部）は、起立軌跡用基準データに相当する起立軌跡と異なる軌跡を示す複数のデータであって被介助者Ｍ１の異なる複数の身体部位をそれぞれトレーニングするための複数の起立軌跡用データをさらに記憶し、複数の起立軌跡用データのうちから被介助者M1がトレーニングしたい身体部位に応じたデータを取得する取得部２６ａをさらに備え、駆動制御部２６ｄは、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合において、取得部２６ａによって取得されたデータに基づいてロボットアーム部２２を駆動する。これにより、被介助者Ｍ１がトレーニングしたい身体部位に対応する起立軌跡を選択することで、起立する際に、単に起立するだけでなく、所望の身体部位もトレーニングすることができる。

また、駆動制御部２６ｄ（２６）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合における保持部２３の速度と、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１を着座させる場合における保持部２３の速度と、が異なるように制御する。これにより、一般的に、健常者が介助なしで起立するときの速度は着座するときの速度より遅いが、これと同様に、保持部２３によって支えられている被介助者Ｍ１の起立するときの速度を着座するときの速度より遅くすることができる。よって、健常者が起立したり着座したりするときと同様な感覚（フィーリング）で起立および着座を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、起立および着座させることができる。

また、駆動制御部２６ｄ（２６）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合、起立軌跡の複数の区間のうち被介助者Ｍ１がトレーニングしたい身体部位に応じた区間において、保持部２３の速度が、被介助者Ｍ１にかかる負担に応じた速度となるように駆動部の速度を制御する。これにより、被介助者Ｍ１が起立する場合に、所望の身体部位もトレーニングする際に、そのトレーニングしたい身体部位にかかる負荷を容易に調整することができる。

また、保持部２３は、基台２１に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアーム２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えたロボットアーム部２２の先端部に設けられ被介助者を支える。記憶装置２７（記憶部）は、保持部２３に支えられて着座している被介助者Ｍ１を起立させる場合において、被介助者Ｍ１の移動制御部位が通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、保持部２３に支えられて起立している被介助者Ｍ１を着座させる場合において、起立軌跡と異なる軌跡であって被介助者Ｍ１の移動制御部位が通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶している。駆動制御部２６ｄは、駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を起立軌跡用基準データおよび着座軌跡用基準データに基づいて駆動する。起立軌跡は、被介助者Ｍ１を起立させる動作である起立動作の開始時点以降の早い時点から起立動作の終了時点までの間において被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内に存在するように設定されている。着座軌跡は、被介助者Ｍ１を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から被介助者Ｍ１の重心位置Ｇが被介助者Ｍ１の両足の裏の範囲Ａ内から外れ被介助者Ｍ１の着座予定位置（着座部）側に移動するように設定されている。

これにより、被介助者Ｍ１の移動制御部位が起立軌跡に沿うように被介助者Ｍ１を起立させる場合、健常者が起立する場合と同様に、重心位置Ｇが、起立動作開始の早い時点から両足の裏の範囲Ａ内に入り、それ以降から起立動作の終了時点まではその範囲Ａ内に入っている。したがって、被介助者Ｍ１は介助なしで起立するときと同様な感覚（フィーリング）で起立を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、起立させることができる。

一方、被介助者Ｍ１の移動制御部位が着座軌跡に沿うように被介助者Ｍ１を着座させるとき、健常者が着座する場合と同様に、重心位置Ｇが、着座動作開始の早い時点から両足の裏の範囲Ａ内から外れその後被介助者Ｍ１の着座予定位置側に移動する。したがって、被介助者Ｍ１は介助なしで着座するときと同様な感覚（フィーリング）で着座を補助される。よって、被介助者Ｍ１に違和感を与えることなく、着座させることができる。

なお、上述した着座軌跡は、図１０に示すものに限られない。例えば、図１７に示すように、図１０に示すものに比べて前傾して着座する着座軌跡もある。この場合も図１０に示す場合と同様に、起立軌跡より下方に位置するとともに、被介助者M1を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から被介助者M1の重心位置が被介助者M1の両足の裏の範囲A内から外れる。

１０…介護センタ、１１…ステーション、１２…トレーニング室、１３ａ〜１３ｄ…第１〜第４個室、１４…通路、２０…介助ロボット、２１…基台、２１ｇ，２１ｈ…左右駆動輪用モータ（駆動源）、２２…ロボットアーム部、２２ａ…第１アーム、２２ａ１ｃ…第１回転用モータ（駆動部）、２２ａ２ｂ…スライド用モータ（駆動部）、２２ｂ…第２アーム、２２ｂ３…第２回転用モータ（駆動部）、２２ｃ…第３アーム、２３…保持部、２４…ハンドル、２５…操作装置、２６…制御装置、２６ａ…基準データ取得部、２６ｂ…身長、椅子高さ取得部、２６ｃ…補正部、２６ｄ…駆動制御部、２７…記憶装置、２８…撮像装置、２９…案内装置、Ｍ１…被介助者、Ｍ２…介助者。

Claims (14)

1. 基台と、
   前記基台に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアームを備えたロボットアーム部と、
   前記ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者の上半身の一部を前記被介助者の前方から支えて起立および着座を補助する保持部と、
   前記保持部に支えられて着座部に着座している前記被介助者を起立させる場合において、前記保持部によって支えられている前記被介助者の上半身の位置であって前記保持部の延設方向に沿って位置する所定の点から前記保持部の前記延設方向に直交する直交方向に沿って所定長さだけ離れた位置である前記被介助者の移動制御部位が通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、前記保持部に支えられて起立している前記被介助者を着座させる場合において、前記起立軌跡より下方に位置する軌跡であって前記被介助者の移動制御部位が通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶した記憶部と、
   前記駆動部を駆動させて、前記ロボットアーム部を前記起立軌跡用基準データおよび前記着座軌跡用基準データに基づいて駆動する駆動制御部と、
   を備え、
   前記被介助者を起立させる動作である起立動作の開始時点から着座している前記被介助者が前傾し前記被介助者の腰が浮き上がる時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲より前記着座部側に存在しながら前記開始時点の位置から前記被介助者の前方下方に向けて移動するように、前記開始時点の位置から前記被介助者の前方下方に向けて移動するように設定され、
   前記被介助者の腰が浮き上がる時点から前記被介助者の上半身を起こしながら前記被介助者がある程度立ち上がった時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら前記被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方前方に向けて移動するように、前記被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、
   前記被介助者がある程度立ち上がった時点から前記起立動作の終了時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら前記被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動するように、前記被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、
   前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から起立している前記被介助者が前記着座部に向けて後方下方に移動される際において、
   前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から前記被介助者が着座する時点までの間において、前記着座軌跡は、後方下方に向けて移動するように設定され、前記被介助者の重心位置は、後方下方に向けて移動するように設定され、
   前記着座軌跡は、前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内から外れ前記被介助者の前記着座部側に向けて移動するように設定されたことを特徴とする介助ロボット。
2. 基台と、
   前記基台に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアームを備えたロボットアーム部と、
   前記ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者の上半身の一部を前記被介助者の前方から支えて起立および着座を補助する保持部と、
   前記保持部に支えられて着座部に着座している前記被介助者を起立させる場合において、前記保持部によって支えられている前記被介助者の上半身の位置であって前記保持部の延設方向に沿って位置する所定の点から前記保持部の前記延設方向に直交する直交方向に沿って所定長さだけ離れた位置である前記被介助者の移動制御部位が通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、前記保持部に支えられて起立している前記被介助者を着座させる場合において、前記起立軌跡より下方に位置する軌跡であって前記被介助者の移動制御部位が通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶した記憶部と、
   前記駆動部を駆動させて、前記ロボットアーム部を前記起立軌跡用基準データおよび前記着座軌跡用基準データに基づいて駆動する駆動制御部と、
   を備え、
   前記被介助者を起立させる動作である起立動作の開始時点から着座している前記被介助者が前傾し前記被介助者の腰が浮き上がる時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲より前記着座部側に存在しながら前記開始時点の位置から前記被介助者の前方下方に向けて移動するように、前記開始時点の位置から前記被介助者の前方下方に向けて移動するように設定され、
   前記被介助者の腰が浮き上がる時点から前記被介助者の上半身を起こしながら前記被介助者がある程度立ち上がった時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら前記被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方前方に向けて移動するように、前記被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、
   前記被介助者がある程度立ち上がった時点から前記起立動作の終了時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら前記被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動するように、前記被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、
   前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から起立している前記被介助者が前記着座部に向けて後方下方に移動される際において、
   前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から前記被介助者が着座する時点までの間において、前記着座軌跡は、後方下方に向けて移動するように設定され、前記被介助者の重心位置は、後方下方に向けて移動するように設定され、
   前記着座軌跡は、前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内から外れ前記被介助者の前記着座部側に向けて移動するように設定され、
   前記起立軌跡は、負担がかかる前記被介助者の身体部位が異なる複数の区画を有することを特徴とする介助ロボット。
3. 基台と、
   前記基台に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアームを備えたロボットアーム部と、
   前記ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者の上半身の一部を前記被介助者の前方から支えて起立および着座を補助する保持部と、
   前記ロボットアーム部に設けられ前記被介助者の手で握られるハンドルと、
   前記ハンドルに設けられ前記被介助者の手で握っていることを検知する接触センサと、
   前記保持部に支えられて着座部に着座している前記被介助者を起立させる場合において、前記保持部によって支えられている前記被介助者の上半身の位置であって前記保持部の延設方向に沿って位置する所定の点から前記保持部の前記延設方向に直交する直交方向に沿って所定長さだけ離れた位置である前記被介助者の移動制御部位が通過する起立軌跡を示す起立軌跡用基準データと、前記保持部に支えられて起立している前記被介助者を着座させる場合において、前記起立軌跡より下方に位置する軌跡であって前記被介助者の移動制御部位が通過する着座軌跡を示す着座軌跡用基準データと、を記憶した記憶部と、
   前記駆動部を駆動させて、前記ロボットアーム部を前記起立軌跡用基準データおよび前記着座軌跡用基準データに基づいて駆動する駆動制御部と、
   を備え、
   前記被介助者を起立させる動作である起立動作の開始時点から着座している前記被介助者が前傾し前記被介助者の腰が浮き上がる時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲より前記着座部側に存在しながら前記開始時点の位置から前記被介助者の前方下方に向けて移動するように、前記開始時点の位置から前記被介助者の前方下方に向けて移動するように設定され、
   前記被介助者の腰が浮き上がる時点から前記被介助者の上半身を起こしながら前記被介助者がある程度立ち上がった時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら前記被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方前方に向けて移動するように、前記被介助者の腰が浮き上がる時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、
   前記被介助者がある程度立ち上がった時点から前記起立動作の終了時点までの間において、
   前記起立軌跡は、前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在しながら前記被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動するように、前記被介助者がある程度立ち上がった時点の位置から上方に向けて移動し、かつ、前記被介助者の両足の裏の範囲内に存在するように設定され、
   前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から起立している前記被介助者が前記着座部に向けて後方下方に移動される際において、
   前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点から前記被介助者が着座する時点までの間において、前記着座軌跡は、後方下方に向けて移動するように設定され、前記被介助者の重心位置は、後方下方に向けて移動するように設定され、
   前記着座軌跡は、前記被介助者を着座させる動作である着座動作の開始時点以降の早い時点から前記被介助者の重心位置が前記被介助者の両足の裏の範囲内から外れ前記被介助者の前記着座部側に向けて移動するように設定されたことを特徴とする介助ロボット。
4. 前記被介助者が前記ハンドルから手を放すと、前記接触センサによって前記ハンドルから手を放したことを検知することを特徴とする請求項３の介助ロボット。
5. 前記被介助者が前記ハンドルを握ると、前記接触センサによって前記ハンドルを握ったことを検知するため、前記介助ロボットは、前記被介助者を起立させるための前記起立動作を行うことを特徴とする請求項３または請求項４の介助ロボット。
6. 前記ロボットアーム部には、前記被介助者が前記保持部により支持されている状態で歩行する場合や前記被介助者が前記ハンドルを握った状態で歩行する場合に、前記被介助者から受ける力を検知する荷重センサが設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一項の介助ロボット。
7. 前記ハンドルに設けられ、前記介助ロボットを左旋回させるための左旋回スイッチと前記介助ロボットを右旋回させるための右旋回スイッチが設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか一項の介助ロボット。
8. 前記ハンドルに設けられ、前記介助ロボットを停止させるための停止スイッチが設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれか一項の介助ロボット。
9. 前記起立軌跡は、負担がかかる前記被介助者の身体部位が異なる複数の区画を有することを特徴とする請求項３ないし請求項８のいずれか一項の介助ロボット。
10. 前記被介助者の身長および前記着座部の高さの少なくともいずれかに応じて前記起立軌跡用基準データおよび前記着座軌跡用基準データを補正する補正部をさらに備え、
    前記駆動制御部は、前記駆動部を駆動させて、前記ロボットアーム部を、前記補正部によって補正された前記起立軌跡用基準データおよび前記着座軌跡用基準データに基づいて駆動することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項の介助ロボット。
11. 前記起立軌跡用基準データおよび前記着座軌跡用基準データは、前記起立軌跡および前記着座軌跡の各点における前記保持部の角度も合わせて記憶しており、
    前記駆動制御部は、前記駆動部を駆動させて、前記各点における前記保持部の角度を、前記各起立軌跡用基準データおよび前記各着座軌跡用基準データに記憶されている角度となるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項の介助ロボット。
12. 前記記憶部は、前記起立軌跡用基準データに相当する前記起立軌跡と異なる軌跡を示す複数のデータであって前記被介助者の異なる複数の身体部位をそれぞれトレーニングするための複数の起立軌跡用データをさらに記憶し、
    複数の前記起立軌跡用データのうちから前記被介助者がトレーニングしたい身体部位に応じたデータを取得する取得部をさらに備え、
    前記駆動制御部は、前記保持部に支えられて着座している前記被介助者を起立させる場合において、前記取得部によって取得されたデータに基づいて前記ロボットアーム部を駆動することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項の介助ロボット。
13. 前記駆動制御部は、前記保持部に支えられて着座している前記被介助者を起立させる場合における前記保持部の速度と、前記保持部に支えられて起立している前記被介助者を着座させる場合における前記保持部の速度と、が異なるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項の介助ロボット。
14. 前記駆動制御部は、前記保持部に支えられて着座している前記被介助者を起立させる場合、前記起立軌跡の複数の区間のうち前記被介助者がトレーニングしたい身体部位に応じた区間において、前記保持部の速度が、前記被介助者にかかる負担に応じた速度となるように前記駆動部の速度を制御することを特徴とする請求項１３の介助ロボット。

Images