JP6291033B2 - 介助ロボットおよび物体搬送装置 - 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および物体を搬送する物体搬送装置に関する。

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１に示されているように、介助ロボットは、キャスターを有する歩行器本体と、歩行器本体に支持された起立・着座支援部とを備え、起立・着座支援部は、利用者の上半身を預けることができるパッド部を有し、パッド部が前後方向及び上下方向に前後用減速モータ及び上下用減速モータの駆動力で移動できると共に、パッド部の傾斜が傾斜用減速モータの駆動力で変更できるよう構成されている。

この介助ロボットにおいては、パッド部の前後移動は、利用者の足の接地点近傍を中心に回転させることによって行うようになっている。従って、簡単な操作で利用者の重心が足の接地点の真上に来るようにできるため、介助ロボットは最適な立ち姿勢に支援できるようになっている。

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の図２に示されているように、介助ロボットは、基部と、上下方向に伸縮可能な軸部と、縦方向に揺動可能なテーブル本体と揺動中心の両側に配置される肘載部、グリップ部を有するテーブルと、を有するロボット本体を備えている。この介助ロボットは、肘載部に補助対象者の肘が載せられ、グリップ部が補助対象者に把持された状態で、軸部に補助対象者の重心が近接した上昇準備位置に到達するまでテーブル本体を揺動させ、上昇準備位置において軸部を伸張させることにより、補助対象者の立ち上がり動作を補助するようになっている。すなわち、介助ロボットにおいては、テーブルにより補助対象者を前傾姿勢にし、軸部により補助対象者を持ち上げている。

特開２００８−０６７８４９号公報 特開２０１２−２１７６８６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、簡単な操作で利用者の重心が足の接地点の真上に来るようにできるため、介助ロボットは最適な立ち姿勢に支援できるようになっている。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、テーブルにより補助対象者を前傾姿勢にし、軸部より補助対象者を持ち上げている。しかし、いずれも、被介助者を起立させる際に、保持部に対する被介助者の上半身の姿勢、すなわち被介助者の上半身の重心の位置によっては、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、違和感を与えることなく被介助者を起立させ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、被介助者の体の一部を保持し、基台に対して少なくとも移動可能かつ傾動可能である保持部と、保持部に設けられ被介助者から受ける重量配分を検出する検出装置と、基台に対する保持部の動作を行なうアクチュエータと、検出装置から重量配分を取得する取得部と、取得部によって取得された重量配分から、被介助者の前後方向の重心位置を導出する重心位置導出部と、保持部に支えられて着座している被介助者を起立させる場合において、アクチュエータを制御して、重心位置導出部によって導出された重心位置が第一所定範囲内に入るように保持部を動作させる第一制御部と、を備えたことを特徴とする。

これによれば、介助ロボットは、被介助者を起立させる際に、被介助者の上半身の重心を所定範囲内に維持することができ、ひいては保持部に対する被介助者の上半身の姿勢を一定範囲内に保持することができる。したがって、違和感を与えることなく被介助者を起立させる介助ロボットを提供することができる。

本発明による介助ロボットの一実施形態の右側から見た図である。 図１に示す保持部まわりの上方から見た図である。 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の右側から見た図である。 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の右側から見た図である。 図１に示す保持部特に検出装置を示す断面図である。 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右側から見た図である。 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右側から見た図である。 介助ロボットの起立動作を示す図である。 図１に示す介助ロボットを示すブロック図である。 図９に示す制御装置で実行される制御プログラム（起立動作開始許否）を示すフローチャートである。 図９に示す制御装置で実行される制御プログラム（起立動作）を示すフローチャートである。 保持部が被介助者から受ける力の配分、および被介助者の重心位置を説明するための図である。 本発明による物体搬送装置の一実施形態を示す図である。 図１３に示す制御装置で実行される制御プログラム（搬送動作）を示すフローチャートである。

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。介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身）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１０は、図１〜図４に示すように、基部１１、アクチュエータ１２、保持部１３、ハンドル１４、操作装置１５、記憶装置１６および制御装置１７を含んで構成されている。

基部１１は、基台２１および基部カバー２２を備えている。基台２１は、後方（図１にて左方向）に開口する平面視略Ｕ字形状に形成されている。具体的には、基台２１は、左右フレーム２１ａ，２１ｂ、および左右フレーム２１ａ，２１ｂの一端部（本実施形態では前端部（図１および図３にて右方向））を連結する連結フレーム２１ｃを備えている。左右フレーム２１ａ，２１ｂは、被介助者Ｍ１が入るために必要な間隔を開けて配置されている。

左右フレーム２１ａ，２１ｂの後端部には、左右駆動輪２１ｄ，２１ｅがそれぞれ設けられるとともに、左右駆動輪２１ｄ，２１ｅをそれぞれ駆動する左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇ（駆動源）が内蔵されている。介助ロボット１０は、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇ（駆動源）によりそれぞれ駆動する左右駆動輪２１ｄ，２１ｅによって走行する。なお、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇは、被介助者Ｍ１が介助ロボット１０を手押しする際には空転可能であることが望ましい。
なお、介助ロボット１０は、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇ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。

左右フレーム２１ａ，２１ｂの前端部には、左右従動輪２１ｈ，２１ｉがそれぞれ設けられている。左右従動輪２１ｈ，２１ｉは、介助ロボット１０の進行方向に応じて回転可能である。
基部カバー２２は、図１に示すように、基台２１を上方から覆うカバーである。この基部カバー２２は、基台２１と同様に後方に開口する平面視略Ｕ字形状に形成されている。

アクチュエータ１２（３０）は、スライド部３１および傾動部３２から構成されている。スライド部３１は、保持部１３を基台２１に対して移動（軸方向に沿って移動）させる。傾動部３２は、保持部１３を基台２１に対して傾動させる。

スライド部３１（４０）は、左右スライド部４１，４２を備えている。左スライド部４１は、図４に示すように、スライド基部４１ａ、第一スライド部４１ｂおよび第二スライド部４１ｃを備えている。左スライド部４１の基部は、基台２１の左フレーム２１ａに取り付けられている。すなわち、スライド基部４１ａは、基台２１に対して前側に所定角度（例えば８０度）にて傾斜させて取り付けられている。第一スライド部４１ｂは、スライド基部４１ａ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４１ａ内にほぼ収容されるように構成されている。第二スライド部４１ｃは、第一スライド部４１ｂに対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際には第一スライド部４１ｂ内にほぼ収容されるように構成されている。

第二スライド部４１ｃの上端には、後方に向けて延設されているアーム部４３が取り付けられている。本実施形態では、アーム部４３は、左スライド部４１の長手方向に対して直交している。アーム部４３の先端部には、保持部１３が回動自在に取り付けられている。

さらに、スライド部３１は、第一および第二スライド部４１ｂ、４１ｃをスライドさせる駆動用モータ４５を備えている。駆動用モータ４５の出力は、変速機構４６および第一ベルト４７を介して第二ベルト４８に伝達されるように構成されている。第二ベルト４８は、プーリ４８ａおよびプーリ４８ｂに装架されている。プーリ４８ａは、スライド基部４１ａの下端部に回転可能に取り付けられている。プーリ４８ｂは、スライド基部４１ａの上端部に回転可能に取り付けられている。第一スライド部４１ｂの下端部は、第二ベルト４８に固定されている。

第三ベルト４９は、プーリ４９ａおよびプーリ４９ｂに装架されている。プーリ４９ａは、第一スライド部４１ｂの下端部に回転可能に取り付けられている。プーリ４９ｂは、第一スライド部４１ｂの上端部に回転可能に取り付けられている。第二スライド部４１ｃの下端部４１ｃ１は、第三ベルト４９の一方側に固定されている。スライド基部４１ａの上端部４１ａ１は、第三ベルト４９の他方側に固定されている。

左スライド部４１は、第一スライド部４１ｂおよび第二スライド部４１ｃをカバーするスライドカバー４１ｄを備えている。スライドカバー４１ｄは、筒状に形成されている。スライドカバー４１ｄは、１つの筒状体で構成するようにしてもよいし、２つの筒状体がスライドする二段スライド式で構成するようにしてもよい。

右スライド部４２は、図３および図４に示すように、左スライド部４１と同様に、スライド基部４２ａ、第一スライド部４２ｂおよび第二スライド部４２ｃを備えている。右スライド部４２の基部は、基台２１の右フレーム２１ｂに取り付けられている。第二スライド部４２ｃの上端には、後方に向けて延設されているアーム部４４が取り付けられている。アーム部４４の先端部には、保持部１３が回動自在に取り付けられている。

さらに、駆動用モータ４５の出力は、変速機構４６および第一ベルト５１を介して第二ベルト５２に伝達されるように構成されている。第二ベルト５２は、プーリ５２ａおよびプーリ５２ｂに装架されている。プーリ５２ａは、スライド基部４２ａの下端部に回転可能に取り付けられている。プーリ５２ｂは、スライド基部４２ａの上端部に回転可能に取り付けられている。第一スライド部４２ｂの下端部は、第二ベルト５２に固定されている。

第三ベルト５３は、プーリ５３ａおよびプーリ５３ｂに装架されている。プーリ５３ａは、第一スライド部４２ｂの下端部に回転可能に取り付けられている。プーリ５３ｂは、第一スライド部４２ｂの上端部に回転可能に取り付けられている。第二スライド部４２ｃの下端部４２ｃ１は、第三ベルト５３の一方側に固定されている。スライド基部４２ａの上端部４２ａ１は、第三ベルト５３の他方側に固定されている。
右スライド部４２は、第一スライド部４２ｂおよび第二スライド部４２ｃをカバーするスライドカバー４２ｄを備えている。スライドカバー４２ｄは、スライドカバー４１ｄと同様に構成されている。

駆動用モータ４５が正方向に駆動すると、第二ベルト４８が回転され、第一スライド部４１ｂは、スライド基部４１ａに対して軸動方向に沿って伸張する。同時に、第一スライド部４１ｂの上昇に伴って第三ベルト４９が回転され、第二スライド部４１ｃは、第一スライド部４１ｂに対して軸動方向に沿って伸張する。この左スライド部４１の伸張動作は、右スライド部４２においても同様である。

一方、駆動用モータ４５が逆方向に駆動すると、第二ベルト４８が伸張時と反対回りに回転され、第一スライド部４１ｂは、スライド基部４１ａに対して軸動方向に沿って収縮する。同時に、第一スライド部４１ｂの下降に伴って第三ベルト４９が伸張時と反対回りに回転され、第二スライド部４１ｃは、第一スライド部４１ｂに対して軸動方向に沿って収縮する。この左スライド部４１の収縮動作は、右スライド部４２においても同様である。これにより、保持部１３は、基台２１に対して軸方向に沿って移動される。

傾動部３２は、左右傾動部３２ａ，３２ｂを備えている。左傾動部３２ａは、駆動用モータ３２ａ１、変換機構３２ａ２および出力ロッド３２ａ３を備えている。変換機構３２ａ２は、例えばボールねじを内蔵し、駆動用モータ３２ａ１の回転出力を直線運動に変換して出力ロッド３２ａ３に出力するものである。出力ロッド３２ａ３は、変換機構３２ａ２に対して軸方向に進退するものである。駆動用モータ３２ａ１および変換機構３２ａ２は、第二スライド部４１ｃの下端部に取り付けられている。左傾動部３２ａは、第二スライド部４１ｃに対して傾動可能に取り付けられている。出力ロッド３２ａ３の出力端は、保持部１３の前端部に傾動可能に取り付けられている。

右傾動部３２ｂは、左傾動部３２ａと同様に、駆動用モータ３２ｂ１、変換機構３２ｂ２および出力ロッド３２ｂ３を備えている。駆動用モータ３２ｂ１および変換機構３２ｂ２は、第二スライド部４２ｃの下端部に取り付けられている。右傾動部３２ｂは、第二スライド部４２ｃに対して傾動可能に取り付けられている。出力ロッド３２ｂ３の出力端は、保持部１３の前端部に傾動可能に取り付けられている。

駆動用モータ３２ａ１が正方向に駆動すると、出力ロッド３２ａ３が出力方向に向けて進む（伸張する）。同時に、駆動用モータ３２ｂ１が正方向に駆動すると、出力ロッド３２ｂ３が出力方向に向けて進む（伸張する）。その結果、保持部１３は、回転軸Ａ１まわりに反時計回り方向（図１および図３にて）に回転する（後傾される）。一方、駆動用モータ３２ａ１が逆方向に駆動すると、出力ロッド３２ａ３が後退する（収縮する）。同時に、駆動用モータ３２ｂ１が正方向に駆動すると、出力ロッド３２ｂ３が後退する（収縮する）。その結果、保持部１３は、回転軸Ａ１まわりに時計回り方向（図１および図３にて）に回転する（前傾される）。これにより、保持部１３は、基台２１に対して傾動される。

保持部１３は、基台２１に対して少なくとも移動可能かつ傾動可能である。保持部１３の後端部は、アーム部４３，４４の先端部の回転軸Ａ１まわりに回動自在に取り付けられている。保持部１３の前端部は、傾動部３２によって水平面に対して所定角度に調整され、その位置で支えられるようになっている。この保持部１３は、被介助者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身）を保持して起立および着座ならびに歩行（移動）を補助するものである。

保持部１３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、その上半身を支える部材である。この保持部１３は、図２に示すように、後方向（図２にて下方向）に向けて開口する平面視略Ｕ字形状に形成されている。保持部１３は、平面視略Ｕ字形状に形成された２枚の板部材６１，６２が重ねられた状態で構成されている。板部材６１と板部材６２との間には、図５に示すように、被介助者Ｍ１から受ける重量配分を検出する検出装置６３が設けられている。

検出装置６３は、複数の圧力センサ６３ａから構成されている。本実施形態では、圧力センサ６３ａは、保持部１３の４つの角部に配設されている。圧力センサ６３ａは被介助者Ｍ１の前後方向（図５にて左右方向）に沿って左右に二つずつ設けられている。被介助者Ｍ１の前方向に設けられている圧力センサ６３ａが、前側圧力センサ６３ａｆである。被介助者Ｍ１の後方向に設けられている圧力センサ６３ａが、後側圧力センサ６３ａｒである。圧力センサ６３ａ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。なお、検出装置６３は、面状圧力センサで構成されるようにしてもよい。

保持部１３の上面の後端部には、一対の肘置きパッド６４，６４が設けられている。保持部１３の上面の前端部には、一対のハンドル１４，１４が設けられている。ハンドル１４，１４は、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１４、１４は、握っていることを検知する接触センサ（図示省略）を設けるようにしてもよく、介助ロボット１０を停止させるための停止スイッチ（図示省略）を設けるようにしてもよい。

保持部１３の上面の前端部には、操作装置１５が設けられている。操作装置１５は、画像を表示する表示部１５ａと、使用者（介助者や被介助者Ｍ１）からの入力操作を受け付ける操作部１５ｂとを備えている。表示部１５ａは、液晶ディスプレイで構成されており、介助ロボット１０の作動モードの選択画面などを表示する。操作部１５ｂ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１５は、表示部１５ａの表示機能と操作部１５ｂ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。

保持部１３の下面には、図１に示すように、カバー６５が下方に向けて取り付けられている。カバー６５は、板状かつ扇状に形成されており、保持部１３とアーム部４３（またはアーム部４４）との隙間を塞いでいる。

記憶装置１６（記憶部）は、保持部１３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の移動制御部位である例えば肩位置Ｐｓが通過する起立軌跡Ｔａｓ１を示す起立軌跡用基準データを記憶している。なお、保持部１３に支えられて着座している被介助者Ｍ１（以下、座位の被介助者Ｍ１という）は、図６に示されている。保持部１３に支えられて起立している被介助者Ｍ１（以下、立位の被介助者Ｍ１という）は、図７に示されている。
起立軌跡Ｔａｓ１は、図８に示すように、座位の被介助者Ｍ１の肩位置Ｐｓから始まり、立位の被介助者Ｍ１の肩位置Ｐｓで終了する、直線状の軌跡である。また、被介助者Ｍ１の重心位置Ｇ（特に上半身の重心位置である）の軌跡はＴｇ１で表す。起立軌跡Ｔａｓ１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。なお、起立軌跡は、シミュレーションで作成するようにしてもよい。

起立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。原点は、介助ロボット１０の基準点としてもよいし、介助ロボット１０の重心位置としてもよい。

起立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１３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１３の角度αは、起立軌跡Ｔａｓ１の各点における保持部１３の角度である。この角度αは、保持部１３の上面と水平面とのなす角度である。例えば、起立状態であるときには、角度αは０度である。起立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、起立軌跡用基準データは、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、駆動用（スライド用）モータ４５のアーム長さ（Ｌａ：スライド量：このアーム長さに相当する回転角度）、および駆動用（傾動用）モータ３２ａ１，３２ｂ１の回転角度（θａ）を含んで構成されている。ＸＹ座標の角度αを加えた座標（Ｘａ１，Ｙａ１，α１）は、ロボット座標（Ｌａ１，θａ１）で表される。
なお、上述したデータ、座標は、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や、被介助者Ｍ１の身長に応じて補正するのが望ましい。

制御装置１７は、介助ロボット１０の姿勢変形に関する制御を行う。制御装置１７は、図９に示すように、上述した検出装置６３（圧力センサ６３ａ）、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇ、駆動用（スライド用）モータ４５、駆動用（傾動用）モータ３２ａ１，３２ｂ１、操作装置１５、記憶装置１６、および案内装置１８が接続されている。また、制御装置１７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。

案内装置１８は、被介助者Ｍ１、介助者を含む周囲にいる人に対して介助ロボット１０の状態や被介助者Ｍ１の姿勢を音声や表示により案内するものである。案内装置１８は、音声を出力するスピーカでもよく、文字、図形等を表示するＬＣＤやＬＥＤなどの表示装置でもよい。

次に、上述したように構成された介助ロボット１０の起立動作を説明する。最初に、起立動作が開始される前の制御（起立動作許否制御）について図１０のフローチャートに沿って説明する。制御装置１７は、図示しない起動スイッチがオンされると、所定の短時間（制御サイクル時間）毎に、上記フローチャートに対応したプログラムを繰り返し実行する。

制御装置１７は、図１０のステップＳ１００にてプログラムの実行を開始する毎に、ステップＳ１０２において、検出装置６３から重量配分を取得する（取得部）。制御装置１７は、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０２にて取得された重量配分から、着座している被介助者Ｍ１の前後方向の重心位置Ｐｇを導出する（重心位置導出部）。なお、重心位置Ｐｇは、被介助者Ｍ１の上半身Ｘａの重心の前後方向の位置であり、高さ方向および左右方向の位置は含まない。

重心位置Ｐｇの導出について図１２を参照して説明する。被介助者Ｍ１の上半身の重心Ｐｇが、前側圧力センサ６３ａｆと後側圧力センサ６３ａｒとの間にある場合について説明する。長さＬｂは、前側圧力センサ６３ａｆと後側圧力センサ６３ａｒとの中心間距離である。長さＬ１は、後側圧力センサ６３ａｒと重心位置Ｐｇとの間の距離（前後方向成分のみ）である。長さＬ２は、重心位置Ｐｇと前側圧力センサ６３ａｆとの間の距離（前後方向成分のみ）である。

上半身Ｘａに加わる力は、重さＷａおよび板部材６１からの垂直抗力Ｎａである。板部材６１に加わる力は、重さＷｂ、板部材６１からの垂直抗力Ｎａの反作用（−Ｎａ）、後側圧力センサ６３ａｒからの垂直抗力Ｎｒおよび前側圧力センサ６３ａｆからの垂直抗力Ｎｆである。

垂直抗力Ｎｒは、下記数１で表される。
（数１）
Ｎｒ＝（１／２）・Ｗｂ＋（Ｌ２／Ｌｂ）・Ｗａ
垂直抗力Ｎｆは、下記数２で表される。
（数２）
Ｎｆ＝（１／２）・Ｗｂ＋（Ｌ１／Ｌｂ）・Ｗａ
数１から数２を減算してＷｂを削除すると、下記数３が導かれる。
（数３）
Ｎｒ−Ｎｆ＝（（Ｌｂ−２Ｌ１）／Ｌｂ）・Ｗａ
上記数３を展開して、長さＬ１を、長さＬｂ、上半身の重さＷａ、後側圧力センサ６３ａｒの垂直抗力Ｎｒおよび前側圧力センサ６３ａｆの垂直抗力Ｎｆで表すと、下記数４のようになる。
（数４）
Ｌ１＝（Ｌｂ／２）・（１−（Ｎｒ−Ｎｆ）／Ｗａ）

このように、重心位置Ｐｇの前後方向成分である長さＬ１は、後側圧力センサ６３ａｒと前側圧力センサ６３ａｆとの中心間距離である長さＬｂ、上半身の重さＷａ、後側圧力センサ６３ａｒの検出値である垂直抗力Ｎｒおよび前側圧力センサ６３ａｆの検出値である垂直抗力Ｎｆから導出することができる。すなわち、重心位置Ｐｇは、後側圧力センサ６３ａｒの検出値および前側圧力センサ６３ａｆの検出値から導出することができる。なお、上半身の重さＷａは、Ｎｒ＋Ｎｆ−Ｗｂで表される。板部材６１の重さＷｂは、予め記憶装置１６に記憶されているのが望ましい。

説明を図１０のフローチャートに戻す。制御装置１７は、ステップＳ１０６において、先に導出された被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇと所定範囲（第二所定範囲に相当する）とを比較する。すなわち、制御装置１７は、被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇが、所定範囲内にあるか、所定範囲より前方にあるか、所定範囲より後方にあるかを判定する。具体的には、制御装置１７は、長さＬ１が所定範囲内にあるか否かを判定する。所定範囲は、例えば、Ｌｂ／４からＬｂ／２までの範囲である。

重心位置Ｐｇが所定範囲内である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ１０８に進めて、起立動作の開始を許可する。その後、制御装置１７は、プログラムをステップＳ１１０に進めて、本フローチャートを終了し、起立動作を開始する。

重心位置Ｐｇが所定範囲より後方である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ１１２に進めて、起立動作の開始を禁止する。制御装置１７は、ステップＳ１１４において、アクチュエータ１２を駆動させて保持部１３を所定量だけ前傾させる。これにより、被介助者Ｍ１の上半身が前傾するため、重心位置Ｐｇを前方に移動させることができる。また、制御装置１７は、案内装置１８を駆動させて被介助者Ｍ１に上半身を前方に移動する旨を通知するようにしてもよい。これにより、被介助者Ｍ１が上半身を前方に移動する（または前傾する）ため、重心位置Ｐｇを前方に移動させることができる。重心位置Ｐｇが所定範囲内に入るまで、制御装置１７は、ステップＳ１００−１０６，１１２，１１４の処理を繰り返し実行する。

重心位置Ｐｇが所定範囲より前方である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ１１６に進めて、起立動作の開始を禁止する。制御装置１７は、ステップＳ１１８において、アクチュエータ１２を駆動させて保持部１３を所定量だけ後傾させる。これにより、被介助者Ｍ１の上半身が後傾するため、重心位置Ｐｇを後方に移動させることができる。また、制御装置１７は、案内装置１８を駆動させて被介助者Ｍ１に上半身を後方に移動する旨を通知するようにしてもよい。これにより、被介助者Ｍ１が上半身を後方に移動する（または後傾する）ため、重心位置Ｐｇを後方に移動させることができる。重心位置Ｐｇが所定範囲内に入るまで、制御装置１７は、ステップＳ１００−１０６，１１６，１１８の処理を繰り返し実行する。

このように、制御装置１７は、起立動作が開始される前において、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出される、着座している被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲（第二所定範囲）内である場合には、起立動作の開始を許可（ステップＳ１０８）し、一方、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが所定範囲（第二所定範囲）外である場合には、起立動作の開始を禁止（ステップＳ１１２，１１６）する（ステップＳ１０８，１１２，１１６：起立動作許否部）。

さらに、制御装置１７は、起立動作が開始される前において、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出される、着座している被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲（第二所定範囲）外である場合には、アクチュエータ１２を制御して、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが所定範囲（第二所定範囲）内に入るように保持部１３を傾動させる（ステップＳ１１４，１１８：第二制御部）。

次に、起立動作について図１１のフローチャートに沿って説明する。制御装置１７は、図示しない起動スイッチがオンされると、所定の短時間（制御サイクル時間）毎に、上記フローチャートに対応したプログラムを繰り返し実行する。

制御装置１７は、図１１のステップＳ２００にてプログラムの実行を開始する毎に、ステップＳ２０２において、起立動作開始許可があるか否かを判定する。起立動作開始許可がない場合には、制御装置１７は、ステップＳ２０２にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ２１８に進めて、本フローチャートを一旦終了する。これにより、起立動作開始許可がない場合には、制御装置１７は、介助ロボット１０の起立動作を開始しない（すなわち起立動作が禁止される）。
一方、起立動作開始許可がある場合には、制御装置１７は、ステップＳ２０２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ２０４以降に進めて、介助ロボット１０の起立動作を実行する。

制御装置１７は、ステップＳ２０４において、ステップＳ１０２と同様に、検出装置６３から重量配分を取得する（取得部）。さらに制御装置１７は、ステップＳ２０６において、ステップＳ１０４と同様に、ステップＳ２０４にて取得された重量配分から、着座している被介助者Ｍ１の前後方向の重心位置Ｐｇを導出する（重心位置導出部）。

制御装置１７は、ステップＳ２０８において、先に導出された被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇと所定範囲（第一所定範囲に相当する）とを比較する。すなわち、制御装置１７は、被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇが、所定範囲内にあるか、所定範囲より前方にあるか、所定範囲より後方にあるかを判定する。具体的には、制御装置１７は、長さＬ１が所定範囲内にあるか否かを判定する。所定範囲は、例えば、Ｌｂ／４からＬｂ／２までの範囲である。第一所定範囲は、第二所定範囲と同一でもよく、所定比率割り増しした範囲でもよく、所定比率割り引きした範囲でもよい。

重心位置Ｐｇが所定範囲内である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ２１０に進めて、保持部１３の上下動速度（すなわち軸方向速度）および傾きを維持する。軸方向速度は、スライド部３１の軸方向（移動方向）に沿った速度である。
重心位置Ｐｇが所定範囲より後方である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ２１２に進めて、アクチュエータ１２を制御させて、保持部１３の軸方向速度を所定量だけ減少させるか、または保持部１３を所定量だけ前傾させる。また、制御装置１７は、ステップＳ２１２において、保持部１３の速度を減少させるとともに前傾させるようにしてもよい。これにより、被介助者Ｍ１の上半身が前傾するため、重心位置Ｐｇを前方に移動させることができる。重心位置Ｐｇが所定範囲内に入るまで、制御装置１７は、ステップＳ２００−２１２の処理を繰り返し実行する。

重心位置Ｐｇが所定範囲より前方である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ２１４に進めて、アクチュエータ１２を駆動させて、保持部１３の軸方向速度を所定量だけ増大させるか、または保持部１３を所定量だけ後傾させる。また、制御装置１７は、ステップＳ２１４において、保持部１３の速度を増大させるとともに後傾させるようにしてもよい。これにより、被介助者Ｍ１の上半身が後傾するため、重心位置Ｐｇを後方に移動させることができる。重心位置Ｐｇが所定範囲内に入るまで、制御装置１７は、ステップＳ２００−２０８，２１４の処理を繰り返し実行する。

保持部１３が起立位置に到達するまでは、制御装置１７は、ステップＳ２１６にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２１８に進め、本プログラムを一旦終了する。すなわち、制御装置１７は、ステップＳ２０２〜２１６の処理を繰り返し実行し、起立動作を継続する。
一方、保持部１３が起立位置に到達した場合には、制御装置１７は、ステップＳ２１６にて「ＹＥＳ」と判定し、起立動作を終了する（ステップＳ２２０）。制御装置１７は、ステップＳ２１６にて、保持部１３が起立位置に到達したか否かを判定する。具体的には、制御装置１７は、保持部１３が予め設定された被介助者Ｍ１の身長に応じた位置（起立位置に相当する）に到達したか否かを判定することにより、保持部１３が起立位置に到達したか否かを判定する。

このように、制御装置１７は、保持部１３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、アクチュエータ１２を制御して、ステップＳ２０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが所定範囲（第一所定範囲）内に入るように保持部１３を動作させる（ステップＳ２０８−２１４：第一制御部）。

さらに、制御装置１７（第一制御部）は、ステップＳ２０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが所定範囲（第一所定範囲）内より前方である場合には、少なくとも、保持部１３の軸方向速度（移動方向に沿った速度）を速くするか、または保持部１３を後傾させ（ステップＳ２１４）、一方、ステップＳ２０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが所定範囲（第一所定範囲）内より後方である場合には、少なくとも、保持部１３の軸方向速度を遅くするか、または保持部１３を前傾させる（ステップＳ２１２）。

上述した実施形態から明らかなように、本実施形態に係る介助ロボット１０は、基台２１と、被介助者Ｍ１の体の一部を保持し、基台２１に対して少なくとも移動可能かつ傾動可能である保持部１３と、保持部１３に設けられ被介助者Ｍ１から受ける重量配分を検出する検出装置６３と、基台２１に対する保持部１３の動作を行なうアクチュエータ１２と、検出装置６３から重量配分を取得する制御装置１７（ステップＳ２０４：取得部）と、取得部によって取得された重量配分から、被介助者Ｍ１の前後方向の重心位置Ｐｇを導出する制御装置１７（ステップＳ２０６：重心位置導出部）と、保持部１３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、アクチュエータ１２を制御して、重心位置導出部によって導出された重心位置Ｐｇが第一所定範囲内に入るように保持部１３を動作させる制御装置１７（ステップＳ２０８−２１４：第一制御部）と、を備えている。

これによれば、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１を起立させる際に、被介助者Ｍ１の上半身の重心を所定範囲内に維持することができ、ひいては保持部１３に対する被介助者Ｍ１の上半身の姿勢を一定範囲内に保持することができる。したがって、違和感を与えることなく被介助者Ｍ１を起立させる介助ロボット１０を提供することができる。

また、着座している被介助者Ｍ１と介助ロボット１０とが近い場合でも、遠い場合でも、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１を起立させる際に、被介助者Ｍ１の上半身の重心を所定範囲内に維持することができ、ひいては保持部１３に対する被介助者Ｍ１の上半身の姿勢を一定範囲内に保持することができる。

また、本実施形態に係る介助ロボット１０において、制御装置１７（ステップＳ２０８−２１４：第一制御部）は、ステップＳ２０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが第一所定範囲内より前方である場合には、少なくとも、保持部１３の軸方向速度（移動方向に沿った速度）を速くするか、または保持部１３を後傾させ（ステップＳ２１４）、一方、ステップＳ２０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが第一所定範囲内より後方である場合には、少なくとも、保持部１３の軸方向速度を遅くするか、または保持部１３を前傾させる（ステップＳ２１２）。
これによれば、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１を起立させる際に、より確実に被介助者Ｍ１の上半身の重心を所定範囲内に維持することができ、ひいては保持部１３に対する被介助者Ｍ１の上半身の姿勢を一定範囲内に保持することができる。

また、本実施形態に係る介助ロボット１０において、制御装置１７（ステップＳ１０８，１１２，１１６：起立動作許否部）は、ステップＳ２０８−２１４（第一制御部）によって起立動作が開始される前において、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出される、着座している被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇが第二所定範囲内である場合には、起立動作の開始を許可し（ステップＳ１０８）、一方、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが第二所定範囲外である場合には、起立動作の開始を禁止する（ステップＳ１１２，１１６）。
これによれば、介助ロボット１０は、より適切に被介助者Ｍ１の起立を開始させることができる。

また、本実施形態に係る介助ロボット１０において、制御装置１７（ステップＳ１１４，１１８：第二制御部）は、ステップＳ２０８−２１４（第一制御部）によって起立動作が開始される前において、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出される、着座している被介助者Ｍ１の重心位置Ｐｇが第二所定範囲外である場合には、アクチュエータ１２を制御して、ステップＳ１０４（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇが第二所定範囲内に入るように保持部１３を傾動させる。
これによれば、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１の起立開始の準備をより適切かつ確実に実行させることができる。

また、本実施形態に係る介助ロボット１０において、保持部１３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Ｐｓが通過する起立軌跡であって直線状である起立軌跡を示す起立軌跡用基準データを記憶した記憶装置１６（記憶部）をさらに備え、制御装置１７（ステップＳ２０８−２１４：第一制御部）は、アクチュエータ１２を駆動させて、保持部１３を起立軌跡用基準データに基づいて動作させている。
これによれば、介助ロボット１０は、被介助者Ｍ１の起立軌跡を短くすることができ、起立動作を短縮することができる。また、このように直線軌跡においても、被介助者Ｍ１の上半身の重心を適正な範囲に維持することができるため、被介助者Ｍ１は起立動作を心地よく感じることができる。さらに、介助ロボット１０の構造を簡素化でき、コストダウンを図ることができる。

また、本発明は、物体搬送装置１１０にも適用することができる。この物体搬送装置１１０は、図１３に示すように、基台１２１と、物体Ｘｂを保持し、基台１２１に対して少なくとも移動可能かつ傾動可能に搬送する保持部１１３（例えばパレット台）と、保持部１１３に設けられ物体Ｘｂから受ける重量配分を検出する検出装置１６３と、基台１２１に対する保持部１１３の動作を行なうアクチュエータ１１２と、制御装置１１７と、を備えている。

アクチュエータ１１２は、上述したアクチュエータ１２と同様に、保持部１１３を移動させ（上下左右方向に移動（斜め移動も含む）をさせ）かつ傾動させる。具体的には、アクチュエータ１１２は、保持部１１３の重心位置を移動すべき方向（移動方向）に移動可能であり、かつ、保持部１１３の回動点まわりに傾動可能である。検出装置１６３は、上述した検出装置６３と同様に構成されている。
制御装置１１７は、上述した制御装置１７と同様に、検出装置１６３から重量配分を取得する（取得部：ステップＳ３０２）。制御装置１１７は、取得部（ステップＳ３０２）によって取得された重量配分から、物体Ｘｂの搬送方向に沿った前後方向の重心位置Ｐｇを導出する（重心位置導出部：ステップＳ３０４）。制御装置１１７は、保持部１１３に保持されている物体Ｘｂを搬送させる場合において、アクチュエータ１１２を制御して、重心位置導出部（ステップＳ３０４）によって導出された重心位置Ｐｇが第一所定範囲内に入るように保持部１３を動作させる（第一制御部：ステップＳ３０８−３１２）。
重心位置Ｐｇが第一所定範囲より前方（移動方向前方）にある場合、制御装置１１７は、ステップＳ３１２において、保持部１１３の速度を増大させるかまたは後傾させる。また、重心位置Ｐｇが第一所定範囲より後方（移動方向後方）にある場合、制御装置１１７は、ステップＳ３１０において、保持部１１３の速度を減少させるかまたは前傾させる。このように、制御装置１１７は、保持部１１３に載置されている物体Ｘｂが安定するように、保持部１１３の速度を変化させている。

物体搬送装置１１０は、物体Ｘｂを搬送する際に、保持部１１３の傾斜による物体Ｘｂの移動や、物体Ｘｂに加わる遠心力（慣性力）により働くモーメントなどによって、保持部１１３に作用する重量配分が変化する。これに対して、本実施形態によれば、物体Ｘｂを搬送する際に、保持部１１３に作用する重量配分が変化する場合、物体Ｘｂの重心Ｐｇを所定範囲内に維持することができ、ひいては保持部１１３に対する物体Ｘｂの位置を一定範囲内に保持することができる。その結果、物体Ｘｂを保持部１１３に対して相対移動なしで搬送することができる。したがって、物体搬送装置１１０は、特に物体Ｘｂを保持部１１３に対して固定具により固定することなく物体Ｘｂを搬送することができる。その結果、物体搬送の時間を短縮することができる。

なお、上記の実施例にて物体搬送装置１１０は、ステップＳ３１２において、保持部１１３の速度を増大させ、ステップＳ３１０において、保持部１１３の速度を減少させているが、この逆でも良い。また、両ステップにて増大してもよいし、減少させても良い。

１０…介助ロボット、１１…基部、１２，１１２…アクチュエータ、１３，１１３…保持部、１４…ハンドル、１６…記憶装置（記憶部）、１７，１１７…制御装置（取得部、重心位置導出部、第一制御部、第二制御部、起立動作許否部、）、１８…案内装置、２１，１２１…基台、６３…検出装置、１１０…物体搬送装置、Ｍ１…被介助者。

Claims (6)

1. 基台と、
   被介助者の体の一部を保持し、前記基台に対して少なくとも移動可能かつ傾動可能である保持部と、
   前記保持部に設けられ前記被介助者から受ける重量配分を検出する検出装置と、
   前記基台に対する前記保持部の動作を行なうアクチュエータと、
   前記検出装置から前記重量配分を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記重量配分から、前記被介助者の前後方向の重心位置を導出する重心位置導出部と、
   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、前記アクチュエータを制御して、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置が第一所定範囲内に入るように前記保持部を動作させる第一制御部と、
   を備えたことを特徴とする介助ロボット。
2. 前記第一制御部は、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置が前記第一所定範囲内より前方である場合には、少なくとも、前記保持部の移動方向に沿った速度を速くするか、または前記保持部を後傾させ、一方、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置が前記第一所定範囲内より後方である場合には、少なくとも、前記保持部の移動方向に沿った速度を遅くするか、または前記保持部を前傾させることを特徴とする請求項１記載の介助ロボット。
3. 前記第一制御部によって起立動作が開始される前において、前記重心位置導出部によって導出される、着座している前記被介助者の前記重心位置が第二所定範囲内である場合には、前記起立動作の開始を許可し、一方、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置が前記第二所定範囲外である場合には、前記起立動作の開始を禁止する起立動作許否部をさらに備えている請求項１または請求項２記載の介助ロボット。
4. 前記第一制御部によって起立動作が開始される前において、前記重心位置導出部によって導出される、着座している前記被介助者の前記重心位置が前記第二所定範囲外である場合には、前記アクチュエータを制御して、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置が前記第二所定範囲内に入るように前記保持部を傾動させる第二制御部をさらに備えている請求項３記載の介助ロボット。
5. 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、前記被介助者の移動制御部位が通過する起立軌跡であって直線状である起立軌跡を示す起立軌跡用基準データを記憶した記憶部、をさらに備え、
   前記第一制御部は、前記アクチュエータを駆動させて、前記保持部を前記起立軌跡用基準データに基づいて動作させている請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の介助ロボット。
6. 基台と、
   物体を保持し、前記基台に対して少なくとも移動可能かつ傾動可能に搬送する保持部と、
   前記保持部に設けられ前記物体から受ける重量配分を検出する検出装置と、
   前記基台に対する前記保持部の動作を行なうアクチュエータと、
   前記検出装置から前記重量配分を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記重量配分から、前記物体の搬送方向に沿った前後方向の重心位置を導出する重心位置導出部と、
   前記保持部に保持されている前記物体を搬送させる場合において、前記アクチュエータを制御して、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置が第一所定範囲内に入るように前記保持部を動作させる第一制御部と、
   を備えたことを特徴とする物体搬送装置。

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