JP6616834B2 - Assistance robot - Google Patents
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Description
本発明は、介助ロボットに関するものである。 The present invention relates to an assistance robot.
特許文献1,2には、被介助者の起立動作および着座動作を補助する介助ロボットが開示されている。特許文献2の介助ロボットは、保持部材により被介助者を保持した状態で移動可能に構成されている。特許文献2の介助ロボットおいて、基台の左右方向の両側に配置された一対の支持アームにより上記の保持部材が支持される。このような構成により、特許文献2の介助ロボットは、補助された状態にある被介助者の脚部の周囲のスペースを確保している。
被介助者の動作を補助する介助ロボットには、被介助者を保持する保持部材の前後動や傾動など種々の補助動作を可能とすることが求められる。一方で、介助ロボットには、乗降の容易化などを目的として、他の介助機器等との干渉を起こしにくい構成であることが求められる。 An assistance robot that assists a person being assisted is required to be able to perform various auxiliary actions such as forward and backward movement and tilting of a holding member that holds the person being assisted. On the other hand, the assistance robot is required to have a configuration that is unlikely to cause interference with other assistance devices for the purpose of facilitating getting on and off.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、補介助者を保持する保持部材の補助動作を可能としつつ、他の介助機器等との干渉を抑制できる介助ロボットを提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, and provides the assistance robot which can suppress interference with another assistance apparatus etc., enabling the auxiliary operation of the holding member holding an assistance assistant. With the goal.
請求項1に係る介助ロボットは、基台と、前記基台の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置され、前記基台に対して上下方向に伸縮可能な一対の支持アームと、前記一対の支持アームの伸縮動作の駆動を行う昇降アクチュエータと、前記一対の支持アームに直接または間接的に支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で前記一対の支持アームに対して前後動または傾動を含む補助動作可能な保持装置と、前記一対の支持アームの前記左右方向の間に配置され、前記保持装置に一体的に設けられ、前記保持装置の前記補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータと、前記一対の支持アームのそれぞれに連結され、当該連結位置から前記進行方向の前方側に延伸するブラケットと、を備える。前記保持装置は、前記ブラケットを介して前記一対の支持アームに支持される。前記保持装置と前記ブラケットとの連結位置は、前記一対の支持アームと前記ブラケットとの連結位置よりも前記進行方向の前方側に位置する。
The assisting robot according to
請求項3に係る介助ロボットは、基台と、前記基台の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置された一対の支持アームと、前記一対の支持アームのそれぞれに連結され、当該連結位置から前記進行方向の前方側に延伸するブラケットと、前記ブラケットを介して前記一対の支持アームに支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で前記一対の支持アームに対して前後動および傾動を含む補助動作可能な保持装置と、前記一対の支持アームの前記左右方向の間に配置され、前記保持装置に一体的に設けられ、前記保持装置の前記補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータと、を備える。前記保持装置と前記ブラケットとの連結位置は、前記一対の支持アームと前記ブラケットとの連結位置よりも前記進行方向の前方側に位置する。 The assistance robot according to claim 3 is connected to each of the base, the pair of support arms respectively disposed on the left and right sides with the traveling direction of the base in front, and the pair of support arms, A bracket extending from the connection position to the front side in the traveling direction, and supported by the pair of support arms via the bracket, and with respect to the pair of support arms while holding a part of the body of the person being assisted A holding device capable of auxiliary operation including forward and backward movement and tilting is disposed between the pair of support arms in the left-right direction, and is provided integrally with the holding device to drive the auxiliary operation of the holding device. An auxiliary operation actuator. The connection position between the holding device and the bracket is located on the front side in the traveling direction with respect to the connection position between the pair of support arms and the bracket.
請求項1に係る発明の構成によると、保持装置が一対の支持アームにより支持されるので、補助された状態にある被介助者の脚部の周囲のスペースを確保できる。保持装置の補助動作を駆動する補助動作アクチュエータは、一対の支持アームの間に配置される。これにより、補助動作アクチュエータを中心部に集約でき、また保持装置の周囲のスペースを確保できる。よって、一対の支持アームの上端部にアクチュエータを介在させて保持装置を配置する構成と比較して、他の介助機器等との干渉を抑制できる。 According to the configuration of the first aspect of the invention, since the holding device is supported by the pair of support arms, a space around the leg portion of the person being assisted can be ensured. An auxiliary operation actuator that drives the auxiliary operation of the holding device is disposed between the pair of support arms. As a result, the auxiliary operation actuators can be concentrated in the center, and a space around the holding device can be secured. Therefore, compared with the structure which arrange | positions a holding | maintenance apparatus by interposing an actuator in the upper end part of a pair of support arm, interference with another assistance apparatus etc. can be suppressed.
請求項3に係る発明の構成によると、保持装置が一対の支持アームにより支持されるので、補助された状態にある被介助者の脚部の周囲のスペースを確保できる。保持装置の補助動作を駆動する補助動作アクチュエータは、一対の支持アームの間で、且つ一対の支持アームよりも前方に配置される。これにより、補助動作アクチュエータを中心部に集約しつつ、一対の支持アームの間にスペースを確保できる。よって、保持装置と一対の支持アームとの間にアクチュエータを介在させて配置する構成と比較して、他の介助機器等との干渉をより確実に抑制できる。 According to the configuration of the invention of claim 3 , since the holding device is supported by the pair of support arms, a space around the leg portion of the person being assisted can be ensured. The auxiliary operation actuator that drives the auxiliary operation of the holding device is disposed between the pair of support arms and in front of the pair of support arms. Thereby, a space can be secured between the pair of support arms while concentrating the auxiliary operation actuators in the center. Therefore, compared with the structure which arrange | positions an actuator between the holding | maintenance apparatus and a pair of support arms, interference with another assistance apparatus etc. can be suppressed more reliably.
以下、本発明の介助ロボットを具体化した実施形態について図面を参照して説明する。介助ロボットは、被介助者の起立動作および着座動作の補助に用いられる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which an assistance robot according to the present invention is embodied will be described with reference to the drawings. The assistance robot is used to assist the person being assisted in standing up and sitting.
<実施形態>
(1.介助ロボット1の全体構成)
介助ロボット1は、被介助者の体の一部(例えば、上半身)を支えて起立動作および着座動作を補助する。介助ロボット1は、図1および図2に示すように、基台10、一対の昇降アーム20、昇降アクチュエータ30、保持装置50、補助動作アクチュエータ80、および制御装置90を備える。以下の説明において、前後左右は、介助ロボット1の進行方向を前方としたときの前後左右とする。<Embodiment>
(1. Overall configuration of assistance robot 1)
The
基台10は、地面に設置する部位である。基台10は、図3に示すように、上方からの平面視で、後方に開口するU字形状に形成される。基台10は、2つの前輪15および2つの後輪16を備える。基台10は、進行方向に前進および後退可能に構成される。基台10には、図1に示すように、内部を覆って保護する基台用カバー11が装着される。
The
一対の昇降アーム20(本発明の「支持アーム」相当する)は、基台10の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置される。昇降アーム20は、本実施形態において、基台10に対して上下方向に伸縮可能に構成される。昇降アーム20は、図4および図5に示すように、上端が下端に対して前方に傾斜する方向に、直線状に伸縮する。一対の昇降アーム20には、図1に示すように、内部を覆って保護するアーム用カバー25が装着される。
A pair of elevating arms 20 (corresponding to the “support arms” of the present invention) are arranged on both sides in the left-right direction with the traveling direction of the
昇降アクチュエータ30は、基台10に対する一対の昇降アーム20の伸縮動作の駆動を行う。本実施形態において、昇降アクチュエータ30は、一対の昇降アーム20のそれぞれに対応して配置される。昇降アクチュエータ30の駆動により、昇降アーム20の上部に設けられた保持装置50は、基台10に対して下降端にある状態(図4を参照)、上昇端にある状態(図5を参照)、およびこれらの間の所定位置にある状態を適宜制御される。
The
ブラケット40は、一対の昇降アーム20に保持装置50を取り付けるための部材である。ブラケット40は、本実施形態において、一対の昇降アーム20のそれぞれに対応して一対で配置される。ブラケット40は、昇降アーム20の伸縮動作に伴って、基台10に対して上下方向に昇降する。
The
保持装置50は、被介助者の体の位置を保持した状態で一対の昇降アーム20に対して前後動または傾動を含む補助動作可能に構成される。なお、「補助動作」には、本実施形態において、被介助者の胴体を基台10に対して前後方向に移動させる前後動、および被介助者の胴体を基台10に対して所定の角度まで前傾させる傾動の両方が含まれる。より詳細には、本実施形態の「補助動作」は、上記の前後動に傾動が連動する動作である。
The
保持装置50は、図3に示すように、上方からの平面視で、一対の昇降アーム20の間に配置される。また、保持装置50は、図2〜図5に示すように、ブラケット40を介して一対の昇降アーム20に支持される。なお、介助ロボット1は、保持装置50がブラケット40を介さずに一対の昇降アーム20に直接的に支持される構成としてもよい。
As shown in FIG. 3, the
補助動作アクチュエータ80は、保持装置50の補助動作の駆動を行う。本実施形態において、補助動作アクチュエータ80は、一対の昇降アーム20の間における中間位置Pmに対して左右方向の中心を揃えて配置され、保持装置50に一体的に設けられる。補助動作アクチュエータ80の駆動により、保持装置50は、図6の実線で示すようにアタッチメント60を最後端で且つ起こした状態、図6の破線で示すようにアタッチメント60を最前端で且つ傾斜させた状態、およびこれらの間の所定位置で且つ対応する角度にある状態を適宜制御される。
The
制御装置90は、介助ロボット1を用いて被介助者の介助を行う介助者の操作に応じて、昇降アクチュエータ30および補助動作アクチュエータ80の動作を制御する。制御装置90は、本実施形態において、基台10のメインフレーム14に収容される。制御装置90は、昇降アクチュエータ30および補助動作アクチュエータ80に対して電力を供給可能に配線される。制御装置90は、上記操作を含む入力信号に基づいて、昇降アクチュエータ30および補助動作アクチュエータ80の各種動作の駆動を制御する。
The
(2.基台10の構成)
介助ロボット1は、図1に示すように、基台10の基台用カバー11、昇降アーム20のアーム用カバー25、ブラケット40および保持装置50の保持用カバー53により内部を覆って保護される。図2〜図6は、各種カバーを取り除いた介助ロボット1の内部構造を示す。(2. Configuration of base 10)
As shown in FIG. 1, the
基台10は、サイドフレーム12およびメインフレーム14を備える。サイドフレーム12は、被介助者が介助ロボット1の内側に入るために必要な左右方向の間隔を開けて配置される。メインフレーム14は、左右のサイドフレーム12の前端部同士を連結する。メインフレーム14は、昇降アクチュエータ30や補助動作アクチュエータ80の駆動に必要な制御装置90やバッテリー等を収容する。
The
サイドフレーム12の前端部には、左右一対の前輪15がそれぞれ設けられる。サイドフレーム12の後端部には、左右一対の後輪16がそれぞれ設けられる。一対の前輪15は、介助ロボット1の進行方向に応じて旋回する。ここで、前輪15および後輪16は、本実施形態において、駆動する機能を有しない。介助ロボット1は、前輪15または後輪16を電動モータ等により駆動可能な駆動輪とする構成を採用し得る。
A pair of left and right
(3.昇降アーム20および昇降アクチュエータ30の詳細構成)
一対の昇降アーム20は、第一アーム部21、第二アーム部22、および第三アーム部23をそれぞれ備える。第一アーム部21、第二アーム部22および第三アーム部23は、直線の長尺状に形成される。第一アーム部21は、基台10のサイドフレーム12に固定される。第一アーム部21は、基台10に対して前方に所定角度(例えば80度)だけ傾斜した状態で固定される。(3. Detailed configuration of the lifting
The pair of elevating
第二アーム部22は、第一アーム部21に対して長手方向にスライドする。第二アーム部22は、第二アーム部22の大部分が第一アーム部21に収容されて、第一アーム部21に対して収縮した状態とされる。第三アーム部23は、第二アーム部22に対して長手方向にスライドする。第三アーム部23の上端には、ブラケット40が固定される。第三アーム部23は、第三アーム部23の大部分が第二アーム部22に収容されて、第二アーム部22に対して収縮した状態とされる。
The
従って、図4に示すように、第三アーム部23の大部分が第二アーム部22に収容され、且つこの第二アーム部22の大部分が第一アーム部21に収容されて、昇降アーム20が上下方向に最小に収縮した状態とされる。このとき、昇降アーム20の上端に固定されたブラケット40は、最下位置に位置する状態となる。
Therefore, as shown in FIG. 4, most of the
一方で、図5に示すように、第三アーム部23が第一アーム部21に上下方向に重なることなく、第三アーム部23が第一アーム部21から上方に離れた位置にて第二アーム部22に支持され、昇降アーム20が上下方向に最大に伸長した状態とされる。このとき、昇降アーム20の上端に固定されたブラケット40は、最上位置に位置する状態となる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
昇降アクチュエータ30は、基台10および昇降アーム20に亘って設けられる。昇降アクチュエータ30は、回転駆動源31、第一昇降機構32、および第二昇降機構33を備える。回転駆動源31は、制御装置90より電力を供給されて駆動力を出力する電動モータと、駆動力を減速する減速機構とを有する。
The
第一昇降機構32は、回転駆動源31が出力する駆動力により、第一アーム部21に対して第二アーム部22を昇降させる送りねじ機構を有する。第二昇降機構33は、第一昇降機構32の駆動に連動して、第二アーム部22に対して第三アーム部23を昇降させるベルト機構を有する。このような構成により、回転駆動源31による駆動力の回転方向および回転数に応じて第一昇降機構32および第二昇降機構33が駆動して、昇降アーム20が伸縮される。
The first elevating
(4.ブラケット40の構成)
ブラケット40は、本実施形態において、一対の昇降アーム20のそれぞれに対応して一対で配置される。一対のブラケット40は、左右対称の形状からなり、第一取付部材41および第二取付部42をそれぞれ有する。第一取付部材41の一端は、昇降アーム20における第三アーム部23の上端に接続される。第一取付部材41の他端は、第二取付部42の一端に連結される。第二取付部42の他端は、保持装置50に下面部に連結される。(4. Configuration of bracket 40)
In the present embodiment, a pair of
このような構成により、ブラケット40は、昇降アーム20の伸縮動作に伴って、基台10に対して上下方向に昇降する。また、一対のブラケット40それぞれは、図3に示すように、全体形状としては一対の昇降アーム20との連結位置P1から進行方向の前方側に延伸する形状をなしている。よって、図3および図4に示すように、保持装置50とブラケット40との連結位置P2は、一対の昇降アーム20とブラケット40との連結位置P1よりも進行方向の前方側に位置する。
With such a configuration, the
(5.保持装置50および補助動作アクチュエータ80の構成)
補助動作可能な保持装置50は、図3に示すように、一対の昇降アーム20の間における中間位置Pmに対して左右方向の中心を揃えて配置される。また、保持装置50は、図2〜図5に示すように、ブラケット40を介して一対の昇降アーム20に支持される。これにより、保持装置50は、一対の昇降アーム20に荷重を分散して支持される。(5. Configuration of holding
As shown in FIG. 3, the holding
保持装置50は、駆動本体51(本発明の「本体部」に相当する)、動作フレーム52(本発明の「動作部材」に相当する)、アタッチメント60(本発明の「保持部材」に相当する)、および一対のレール機構70を備える。駆動本体51は、長手方向視で上方に開口するU字状に形成される。駆動本体51は、ブラケット40を介して一対の昇降アーム20に固定される。また、駆動本体51は、保持装置50の補助動作を駆動する補助動作アクチュエータ80の主要部を収容する。
The holding
動作フレーム52は、一対のレール機構70を介して駆動本体51に保持される。動作フレーム52は、後述するレール機構70の第一被案内部材73および第二被案内部材74を保持して、当該第一被案内部材73および第二被案内部材74の移動により駆動本体51に対して前後動しながら傾動する補助動作を行う。動作フレーム52には、保持用カバー53およびアタッチメント60が着脱可能に取り付けられる。
The
アタッチメント60は、被介助者に応じて適宜交換される。アタッチメント60は、取付部61と、胴体パッド62、グリップ63、および左右の脇保持部64を備える。取付部61は、保持装置50の動作フレーム52に着脱可能に取り付けられる。胴体パッド62は、クッション材により形成される。胴体パッド62は、アタッチメント60全体の左右方向の中央部且つ前後方向の中央部に位置する。胴体パッド62は、被介助者の胴体における胸部から腹部に亘って保持する。
The
グリップ63は、アタッチメント60における前方部に固定される。グリップ63は、アタッチメント60に保持された被介助者が把持可能に形成される。また、グリップ63の前部は、被介助者の介助を行う介助者が把持する部位であり、介助ロボット1を牽引等する際に用いられる。左右の脇保持部64は、円弧状に形成され、胴体パッド62の左右方向の両側にそれぞれ配置される。脇保持部64は、被介助者の両脇に挟まれて、被介助者の前後動を規制する。
The
一対のレール機構70は、駆動本体51の左右両側の側面と動作フレーム52の内周面との間にそれぞれ設けられる。レール機構70は、駆動本体51に対する動作フレーム52の移動経路を構成する。レール機構70は、第一レール部材71、第二レール部材72、第一被案内部材73、第二被案内部材74、第一連結軸75、および第二連結軸76を有する。第一レール部材71および第二レール部材72は、駆動本体51の側面に固定される案内路であり、本発明の「ガイド部材」に相当する。
The pair of
第一レール部材71および第二レール部材72は、本実施形態において、ともに直線状に形成される。第一レール部材71は、駆動本体51の長手方向に平行に配置される。第二レール部材72は、第一レール部材71の下方において、駆動本体51の長手方向に対して傾斜して配置される。さらに、第一レール部材71および第二レール部材72は、水平面(図6の左右方向を含む平面)に対して進行方向の前方側が下方に傾斜して配置される。換言すると、第一レール部材71および第二レール部材72は、それぞれの後端部に対してそれぞれの前端部が低くなるように傾斜して配置される。
The
上記のような位置関係において、第一レール部材71および第二レール部材72は、図6に示すように、互いの間隔が進行方向の前方側に向かうに従って広がるように配置される。つまり、第一レール部材71および第二レール部材72の後方側のレール間距離Srよりも前方側のレール間距離Sfの方が大きくなるように(Sr<Sf)、第一レール部材71および第二レール部材72は、非平行に配置される。
In the above positional relationship, as shown in FIG. 6, the
第一被案内部材73は、第一レール部材71に対して相対移動可能に保持されて、第一レール部材71の案内方向(第一レール部材71の延伸方向)に沿って移動する。第二被案内部材74は、第二レール部材72に対して相対移動可能に保持されて、第二レール部材72の案内方向(第二レール部材72の延伸方向)に沿って移動する。第一被案内部材73および第二被案内部材74は、例えば対応するレール部材のレール溝に係合しつつ転動可能な転動体により構成される。
The first guided
第一連結軸75は、第一被案内部材73に設けられ、動作フレーム52に対して第一被案内部材73が当該第一連結軸75の軸線周りに相対回転可能に動作フレーム52と第一被案内部材73とを連結する。第二連結軸76は、第二被案内部材74に設けられ、動作フレーム52に対して第二被案内部材74が当該第二連結軸76の軸線周りに相対回転可能に動作フレーム52と第二被案内部材74とを連結する。
The first connecting
上記のように、第一被案内部材73および第二被案内部材74の各々は、一対の第一レール部材71および第二レール部材72に対応して設けられる。さらに、第一被案内部材73および第二被案内部材74は、第一連結軸75および第二連結軸76を介して、動作フレーム52を回転可能に支持する。このような構成により、第一被案内部材73および第二被案内部材74は、動作フレーム52によって、互いの間隔を一定に維持される。なお、一対のレール機構70は、左右対称に構成される。
As described above, each of the first guided
また、本実施形態において、保持装置50とブラケット40との連結位置P2は、一対の第一レール部材71および第二レール部材72における進行方向の中央部P3よりも進行方向の後方側に位置する。つまり、保持装置50は、一対の第一レール部材71および第二レール部材72に対する第一被案内部材73および第二被案内部材74の可動範囲における中央部P3よりも後方側にて、ブラケット40を介して一対の昇降アーム20に支持される。
In the present embodiment, the connection position P2 between the holding
補助動作アクチュエータ80は、上述したように、一対の昇降アーム20に対する保持装置50の前後動および傾動を含む補助動作の駆動を行う。ここで、介助ロボットには、補助動作アクチュエータが複数設けられるタイプがある。このタイプは、例えば一対の支持アーム(本実施形態における昇降アーム20に相当する)により保持装置を支持する構成において、保持装置と一方の支持アームとの間、および保持装置と他方の支持アームとの間の両方に同期して駆動するアクチュエータを備える。
As described above, the
これに対して、本実施形態の介助ロボット1は、一本化された単数の補助動作アクチュエータ80により一対の昇降アーム20に支持された保持装置50の補助動作を駆動する構成を採用する。補助動作アクチュエータ80は、回転駆動源81、ねじ軸82、およびナット部材83を備える。
On the other hand, the
回転駆動源81は、制御装置90より電力を供給されて駆動力を出力する電動モータと、駆動力を減速する減速機構とを有する。回転駆動源81は、保持装置50の駆動本体51に固定される。ねじ軸82は、減速機構を介して回転駆動源81の出力軸に連結され、回転駆動源81により回転駆動される。ねじ軸82は、駆動本体51にねじ軸82の軸線周りに回転可能に支持されている。つまり、回転駆動源81およびねじ軸82は、保持装置50の駆動本体51に傾動不能に設けられている。
The
ナット部材83は、一対のレール機構70の各第一被案内部材73に固定され、各第一被案内部材73同士を連結する。ナット部材83は、本実施形態において、それぞれの第一被案内部材73が第一連結軸75を介して保持装置50の動作フレーム52に対して相対回転可能であることから、動作フレーム52に傾動可能となっている。ナット部材83は、ねじ軸82に係合し、ねじ軸82の回転に伴ってねじ軸82に沿って移動する。補助動作アクチュエータ80は、上述したように、一対の昇降アーム20の間における中間位置Pmに対して左右方向の中心を揃えて配置され、保持装置50に一体的に設けられる。
The
補助動作アクチュエータ80は、回転駆動源81の回転駆動によってねじ軸82を回転させ、当該回転に伴ってナット部材83をねじ軸82の軸線方向に移動させる。このとき、レール機構70の第一被案内部材73および第二被案内部材74が互いの間隔を一定に維持されているため、第一レール部材71および第二レール部材72の間隔および傾斜角度により動作フレーム52の姿勢が決定される。結果として、動作フレーム52は、直動機構である補助動作アクチュエータ80の駆動によって、一対の昇降アーム20および駆動本体51に対して前後動しながら傾動する。
The
また、本実施形態の補助動作は、上述したように、アタッチメント60の前後動にアタッチメント60の傾動が連動する動作である。このような補助動作において、アタッチメント60は、一対のレール機構70により形成される動作フレーム52の移動経路に沿って移動し、当該移動に伴って上下方向にある程度変位する。この上下方向の変位は、昇降アーム20の伸縮によらないものである。
In addition, the auxiliary operation of the present embodiment is an operation in which the tilt of the
これに対して、本実施形態では、第一レール部材71および第二レール部材72の傾斜角度が適宜設定される。これにより、保持装置50は、補助動作に伴うアタッチメント60の上下方向の変位量が単調増加されるような構成としている。具体的には、アタッチメント60は、図6に示すように、最後端から最前端へと移動した場合に、被介助者の胴体を保持する保持中心N1,N2が徐々に下降するように構成されている。即ち、アタッチメント60の補助動作に伴って、アタッチメント60の下方向への変位量が単調増加するように構成されている。
On the other hand, in this embodiment, the inclination angles of the
(6.介助ロボット1の動作)
制御装置90は、例えば介助者による操作を受け付けた場合に、当該操作に関する操作情報を取得する。操作情報には、保持装置50の昇降動作および補助動作が含まれる。制御装置90は、現在の昇降アクチュエータ30と補助動作アクチュエータ80の状態情報(例えば、電動モータの回転インクリメント値など)を取得する。(6. Operation of assistance robot 1)
For example, when an operation by an assistant is accepted, the
制御装置90は、取得した操作情報、昇降アクチュエータ30と補助動作アクチュエータ80の状態情報、および予め記憶されている設定情報に基づいて、昇降アクチュエータ30および補助動作アクチュエータ80の駆動を同期制御する。上記の設定情報には、例えば被介助者の伸長に応じて設定されたアタッチメント60の上昇高さや、立位姿勢における被介助者の上体の前傾度合いを示すモード設定が含まれる。
The
より具体的には、被介助者の起立動作を補助する場合には、介助ロボット1は、保持装置50により座位姿勢にある被介助者を保持して、アタッチメント60を前方に移動させながら被介助者の上体が前傾するように傾動させる。同時に、介助ロボット1は、一対の昇降アーム20を伸長させて、所定の上昇高さまでアタッチメント60を上昇させる。その後に、介助ロボット1は、例えば予め設定されたモードに応じて、被介助者の上体を起こすようにアタッチメント60を後方に移動させながら傾動させる。また、被介助者の着座動作を補助する場合には、介助ロボット1は、起立動作の補助する場合のアタッチメント60の動作を概ね逆順で行うようにして、一対の昇降アーム20および保持装置50を動作させる。
More specifically, in assisting the standing person's standing operation, the
ここで、補助動作アクチュエータ80は、上記のように、一対の昇降アーム20の間における中間位置Pmに対して、当該保持装置50の左右方向の中心を揃えて配置される。このような構成によると、一対の昇降アーム20に対応して複数のアクチュエータを有する構成と比較して、部品点数が低減され、また複数のアクチュエータを対象とする同期制御が不要となり動作制御が簡易になる。また、駆動源としての補助動作アクチュエータ80と左右の昇降アーム20までの距離を等しいので重心位置が左右方向の中央となる。これにより、介助ロボット1の動作の安定化が図られている。
Here, the
(7.実施形態の構成による効果)
介助ロボット1は、基台10と、基台10の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置され、基台10に対して上下方向に伸縮可能な一対の支持アーム(昇降アーム20)と、一対の支持アーム(昇降アーム20)の伸縮動作の駆動を行う昇降アクチュエータ30と、一対の支持アーム(昇降アーム20)に直接または間接的に支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で一対の支持アーム(昇降アーム20)に対して前後動または傾動を含む補助動作可能な保持装置50と、一対の支持アーム(昇降アーム20)の左右方向の間に配置され、保持装置50に一体的に設けられ、保持装置50の補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータ80と、を備える。(7. Effects of the configuration of the embodiment)
The
このような構成によると、保持装置50が一対の昇降アーム20により支持されるので、補助された状態にある被介助者の脚部の周囲のスペースを確保できる。また、保持装置50の補助動作を駆動する補助動作アクチュエータ80は、一対の昇降アーム20の間に配置される。これにより、補助動作アクチュエータ80を中心部に集約でき、また保持装置50の周囲のスペースを確保できる。よって、一対の昇降アーム20の上端部にアクチュエータを介在させて保持装置50を配置する構成と比較して、他の介助機器等との干渉を起こしにくい構成となり、当該干渉を抑制できる。
According to such a structure, since the holding |
介助ロボット1は、基台10と、基台10の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置された一対の支持アーム(昇降アーム20)と、一対の支持アーム(昇降アーム20)のそれぞれに連結され、当該連結位置P1から進行方向の前方側に延伸するブラケット40と、ブラケット40を介して一対の支持アーム(昇降アーム20)に支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で一対の支持アーム(昇降アーム20)に対して前後動および傾動を含む補助動作可能な保持装置50と、一対の支持アーム(昇降アーム20)の左右方向の間に配置され、保持装置50に一体的に設けられ、保持装置50の補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータ80と、を備える。保持装置50とブラケット40との連結位置P2は、一対の支持アーム(昇降アーム20)とブラケット40との連結位置P1よりも進行方向の前方側に位置する。
The
このような構成によると、保持装置50が一対の昇降アーム20により支持されるので、補助された状態にある被介助者の脚部の周囲のスペースを確保できる。保持装置50の補助動作を駆動する補助動作アクチュエータ80は、一対の昇降アーム20の間で、且つ一対の昇降アーム20よりも前方に配置される。これにより、補助動作アクチュエータ80を中心部に集約しつつ、一対の昇降アーム20の間にスペースを確保できる。よって、保持装置50と一対の昇降アーム20との間にアクチュエータを介在させて配置する構成と比較して、他の介助機器等との干渉を起こしにくい構成となり、当該干渉をより確実に抑制できる。
According to such a structure, since the holding |
さらに、介助ロボット1を左右方向から見て、一対の昇降アーム20とブラケット40との連結位置P1が荷重の支点となる。そのため、補助動作アクチュエータ80と被介助者との荷重バランスがよくなり、装置全体としての動作安定性を向上できる。
Further, when the assisting
また、保持装置50は、直接またはブラケット40を介して間接的に一対の支持アーム(昇降アーム20)に固定される本体部(駆動本体51)と、本体部(駆動本体51)に設けられ、補助動作を案内するガイド部材(第一レール部材71、第二レール部材72)と、ガイド部材(第一レール部材71、第二レール部材72)に対して相対移動可能に保持されてガイド部材の案内方向(第一レール部材71、第二レール部材72)に沿って移動する被案内部材(第一被案内部材73、第二被案内部材74)と、被案内部材(第一被案内部材73、第二被案内部材74)を保持して、当該被案内部材(第一被案内部材73、第二被案内部材74)の移動により補助動作を行う動作部材(動作フレーム52)と、動作部材(動作フレーム52)に取り付けられ、被介助者を保持する保持部材(アタッチメント60)と、を備える。
The holding
このような構成によると、一対の第一レール部材71および第二レール部材72により荷重を受けることができるので、保持装置50の耐荷重を向上できる。また、補助動作アクチュエータ80に伝達される荷重を低減できるので、補助動作アクチュエータ80を小型化することが可能となる。
According to such a configuration, since the load can be received by the pair of
また、補助動作には、一対の支持アーム(昇降アーム20)に対する保持部材(アタッチメント60)の前後動および傾動が含まれる。保持装置50は、互いの間隔が進行方向の前方側に向かうに従って広がる一対のガイド部材(第一レール部材71、第二レール部材72)と、一対のガイド部材(第一レール部材71、第二レール部材72)のそれぞれに対応して動作部材(動作フレーム52)に複数設けられ、互いの間隔を一定に維持された複数の被案内部材(第一被案内部材73、第二被案内部材74)と、を備える。
In addition, the auxiliary operation includes the back-and-forth movement and tilting of the holding member (attachment 60) with respect to the pair of support arms (lifting arm 20). The holding
このような構成によると、一対の第一レール部材71および第二レール部材72に沿った一対の第一被案内部材73および第二被案内部材74の動作によって、前後動および傾動を含む補助動作を駆動することが可能となる。また、一対の第一レール部材71および第二レール部材72により一対の第一被案内部材73および第二被案内部材74を支持するため、保持装置50の耐荷重をさらに向上できる。
According to such a configuration, an auxiliary operation including forward and backward movement and tilting is performed by the operation of the pair of first guided
また、一対のガイド部材(第一レール部材71,第二レール部材72)は、水平面に対して進行方向の前方側が下方に傾斜してそれぞれ配置される。
The pair of guide members (the
このような構成によると、一対の第一レール部材71および第二レール部材72がともに前下がりになるように配置される。これにより、保持装置50が前方に移動されると、第一被案内部材73および第二被案内部材74が下方に移動する。よって、保持装置50に保持されて前方に移動する被介助者の進路を一対のレール機構70が遮ることがなく、当該移動を妨げず、また被介助者の視界を良好にできる。また、被介助者の上体の前後動に連動して被介助者の上体を傾動させる補助動作において、被介助者の好適な保持高さを維持した制御が可能となる。
According to such a configuration, the pair of the
また、一対のガイド部材は、レール部材(第一レール部材71、第二レール部材72)であり、且つ直線状に形成される。
Moreover, a pair of guide member is a rail member (the
このような構成によると、汎用的な直線状のレール部材を適用できるので、保持装置50の製造コストを低減できる。また、非平行に配置された一対の第一レール部材71および第二レール部材72により前後動に連動して傾動させることができるので、それぞれの動作に独立したアクチュエータを設ける構成と比較して、補助動作アクチュエータ80を兼用にできる。よって、保持装置50のうち被介助者を保持する部位の周囲にスペースを確保することができる。
According to such a configuration, since a general-purpose linear rail member can be applied, the manufacturing cost of the holding
また、補助動作は、保持部材(アタッチメント60)の前後動に保持部材(アタッチメント60)の傾動が連動する動作である。保持装置50は、補助動作に伴う保持部材(アタッチメント60)の上下方向の変位量が単調増加される。
In addition, the auxiliary operation is an operation in which the tilting of the holding member (attachment 60) is interlocked with the longitudinal movement of the holding member (attachment 60). In the holding
このような構成によると、被介助者の上体の前後動に連動して被介助者の上体を傾動させる補助動作において、被介助者の保持高さを好適に制御できる。これにより、被介助者に対する補助動作において、被介助者に不快を感じさせることなく各種動作を補助できる。 According to such a configuration, the holding height of the person being assisted can be suitably controlled in the assisting operation in which the person's upper body is tilted in conjunction with the longitudinal movement of the person being assisted. Thereby, in assistance operation | movement with respect to a person being assisted, various actions can be assisted without causing the person being assisted to feel uncomfortable.
また、補助動作アクチュエータ80は、保持装置50の本体部(駆動本体51)に傾動不能に設けられる回転駆動源81と、保持装置50の本体部(駆動本体51)に傾動不能に設けられ、回転駆動源81の出力軸に連結されて回転駆動源81により回転駆動されるねじ軸82と、保持装置50の動作部材(動作フレーム52)に傾動可能に設けられ、ねじ軸82に係合してねじ軸82の回転に伴ってねじ軸82に沿って移動するナット部材83と、を備える。
Further, the
このような構成によると、補助動作アクチュエータ80は、送りねじ機構により構成される。このとき、保持装置50においては、アタッチメント60がレール機構70により保持されるので、送りねじ機構のねじ軸82に加えられる負荷が軽減される。よって、送りねじ機構による安定した補助動作の駆動を制御できるとともに、保持装置50および補助動作アクチュエータ80からなるユニットの耐久性を向上できる。
According to such a configuration, the
また、保持装置50とブラケット40との連結位置P2は、ガイド部材(第一レール部材71、第二レール部材72)における進行方向の中央部P3よりも進行方向の後方側に位置する。
Moreover, the connection position P2 between the holding
このような構成によると、保持装置50は、一対の第一レール部材71および第二レール部材72に対する一対の第一被案内部材73および第二被案内部材74の可動範囲に対して、中央部P3より後方側でブラケット40を介して一対の昇降アーム20に支持される。これにより、保持装置50のうち被介助者を保持する部位の周囲にスペースを確実に確保することができる。
According to such a configuration, the holding
<実施形態の変形態様>
実施形態において、介助ロボット1は、補助動作に保持装置50の前後動および傾動を含むものとした。これに対して、保持装置50を昇降可能に支持する一対の支持アーム(実施形態における昇降アーム20)を備える構成においては、補助動作が前後動または傾動のみであるものとして、本発明を適用することが可能である。<Modification of Embodiment>
In the embodiment, the assisting
また、実施形態において、一対の支持アームは、保持装置50を昇降可能に支持する一対の昇降アーム20であるものとした。これに対して、補助動作に保持装置50の前後動および傾動の両方が含まれる構成においては、一対の支持アームが昇降機能を有しないものとして、本発明を適用することが可能である。このような構成においても、実施形態と同様の効果を奏する。
In the embodiment, the pair of support arms is a pair of
実施形態において、保持装置50は、レール機構70を備える構成とした。このレール機構70は、少なくとも1組のレール部材および被案内部材から構成されるものとしてもよい。また、レール部材は、直線状の他に、湾曲させた曲線状等に形成されるようにしてもよい。また、レール機構70に換えて、または併用して、カム孔を有するガイド部材によりピンを支持して、アタッチメント60の移動経路を案内する構成としてもよい。
In the embodiment, the holding
また、昇降アクチュエータ30および補助動作アクチュエータ80には、直動機構として送りねじ機構を採用した。この他に、昇降アクチュエータ30および補助動作アクチュエータ80は、種々の直動機構や、アタッチメント60の移動軌跡に応じた駆動機構を適用することができる。何れの構成においても、実施形態と同様の効果を奏する。
The elevating
1:介助ロボット
10:基台、 20:昇降アーム(支持アーム)
30:昇降アクチュエータ、 40:ブラケット
50:保持装置
51:駆動本体(本体部)、 52:動作フレーム(動作部材)
60:アタッチメント(保持部材)
70:レール機構
71:第一レール部材(ガイド部材)
72:第二レール部材(ガイド部材)
73:第一被案内部材、 74:第二被案内部材
80:補助動作アクチュエータ、
81:回転駆動源、 82:ねじ軸、 83:ナット部材
90:制御装置
P1:第一連結位置、 P2:第二連結位置
P3:レール中央部、 Pm:中間位置
Sr,Sf:レール間距離1: assistance robot 10: base, 20: lifting arm (support arm)
30: Lifting actuator, 40: Bracket 50: Holding device 51: Drive body (main body), 52: Motion frame (motion member)
60: Attachment (holding member)
70: Rail mechanism 71: First rail member (guide member)
72: Second rail member (guide member)
73: 1st guided member, 74: 2nd guided member 80: Auxiliary operation actuator,
81: Rotation drive source, 82: Screw shaft, 83: Nut member 90: Control device P1: First connection position, P2: Second connection position P3: Rail center, Pm: Intermediate position Sr, Sf: Distance between rails
Claims (11)
前記基台の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置され、前記基台に対して上下方向に伸縮可能な一対の支持アームと、
前記一対の支持アームの伸縮動作の駆動を行う昇降アクチュエータと、
前記一対の支持アームに直接または間接的に支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で前記一対の支持アームに対して前後動または傾動を含む補助動作可能な保持装置と、
前記一対の支持アームの前記左右方向の間に配置され、前記保持装置に一体的に設けられ、前記保持装置の前記補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータと、
前記一対の支持アームのそれぞれに連結され、当該連結位置から前記進行方向の前方側に延伸するブラケットと、
を備え、
前記保持装置は、前記ブラケットを介して前記一対の支持アームに支持され、
前記保持装置と前記ブラケットとの連結位置は、前記一対の支持アームと前記ブラケットとの連結位置よりも前記進行方向の前方側に位置する介助ロボット。 The base,
A pair of support arms that are arranged on both sides in the left-right direction with the advancing direction of the base as the front, and extendable in the vertical direction with respect to the base;
An elevating actuator for driving expansion and contraction of the pair of support arms;
A holding device that is supported directly or indirectly by the pair of support arms and includes a back-and-forth movement or tilting with respect to the pair of support arms while holding a part of the body of the person being assisted;
An auxiliary operation actuator disposed between the pair of support arms in the left-right direction, provided integrally with the holding device, and driving the auxiliary operation of the holding device;
A bracket connected to each of the pair of support arms and extending forward from the connection position in the traveling direction;
Equipped with a,
The holding device is supported by the pair of support arms via the bracket,
The assisting robot is located at the front side in the traveling direction of the connecting position between the holding device and the bracket relative to the connecting position between the pair of support arms and the bracket .
前記一対の支持アームに固定される本体部と、
前記本体部に設けられ、前記補助動作を案内するガイド部材と、
前記ガイド部材に対して相対移動可能に保持されて前記ガイド部材の案内方向に沿って移動する被案内部材と、
前記被案内部材を保持して、当該被案内部材の移動により前記補助動作を行う動作部材と、
前記動作部材に取り付けられ、前記被介助者を保持する保持部材と、
を備える、請求項1に記載の介助ロボット。 The holding device is
A main body fixed to the pair of support arms;
A guide member provided in the main body for guiding the auxiliary operation;
A guided member that is held so as to be relatively movable with respect to the guide member and moves along a guide direction of the guide member;
An operation member that holds the guided member and performs the auxiliary operation by moving the guided member;
A holding member attached to the operating member and holding the person being assisted;
The assistance robot according to claim 1, comprising:
前記基台の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置された一対の支持アームと、
前記一対の支持アームのそれぞれに連結され、当該連結位置から前記進行方向の前方側に延伸するブラケットと、
前記ブラケットを介して前記一対の支持アームに支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で前記一対の支持アームに対して前後動および傾動を含む補助動作可能な保持装置と、
前記一対の支持アームの前記左右方向の間に配置され、前記保持装置に一体的に設けられ、前記保持装置の前記補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータと、を備え、
前記保持装置と前記ブラケットとの連結位置は、前記一対の支持アームと前記ブラケットとの連結位置よりも前記進行方向の前方側に位置する介助ロボット。 The base,
A pair of support arms respectively disposed on both sides in the left-right direction with the traveling direction of the base as the front;
A bracket connected to each of the pair of support arms and extending forward from the connection position in the traveling direction;
A holding device which is supported by the pair of support arms via the bracket and includes a back and forth movement and tilting with respect to the pair of support arms in a state where a part of the body of the person being assisted is held;
An auxiliary operation actuator disposed between the left and right directions of the pair of support arms, provided integrally with the holding device, and driving the auxiliary operation of the holding device;
The assisting robot is located at the front side in the traveling direction of the connecting position between the holding device and the bracket relative to the connecting position between the pair of support arms and the bracket.
前記ブラケットを介して前記一対の支持アームに固定される本体部と、
前記本体部に設けられ、前記補助動作を案内するガイド部材と、
前記ガイド部材に対して相対移動可能に保持されて前記ガイド部材の案内方向に沿って移動する被案内部材と、
前記被案内部材を保持して、当該被案内部材の移動により前記補助動作を行う動作部材と、
前記動作部材に取り付けられ、前記被介助者を保持する保持部材と、
を備える、請求項1−3の何れか一項に記載の介助ロボット。 The holding device is
A main body fixed to the pair of support arms via the bracket;
A guide member provided in the main body for guiding the auxiliary operation;
A guided member that is held so as to be relatively movable with respect to the guide member and moves along a guide direction of the guide member;
An operation member that holds the guided member and performs the auxiliary operation by moving the guided member;
A holding member attached to the operating member and holding the person being assisted;
The assistance robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記保持装置は、
互いの間隔が前記進行方向の前方側に向かうに従って広がる一対の前記ガイド部材と、
一対の前記ガイド部材のそれぞれに対応して前記動作部材に複数設けられ、互いの間隔を一定に維持された複数の前記被案内部材と、
を備える、請求項2または4に記載の介助ロボット。 The auxiliary operation includes the forward and backward movement and tilting of the holding member with respect to the pair of support arms,
The holding device is
A pair of the guide members that spread toward each other toward the front side in the traveling direction;
A plurality of the guided members which are provided in a plurality in the operating member corresponding to each of the pair of the guide members, and are maintained at a constant distance from each other;
Comprises, assistance robot according to claim 2 or 4.
前記基台の進行方向を前方とした左右方向の両側にそれぞれ配置され、前記基台に対して上下方向に伸縮可能な一対の支持アームと、
前記一対の支持アームの伸縮動作の駆動を行う昇降アクチュエータと、
前記一対の支持アームに直接または間接的に支持され、被介助者の体の一部を保持した状態で前記一対の支持アームに対して前後動または傾動を含む補助動作可能な保持装置と、
前記一対の支持アームの前記左右方向の間に配置され、前記保持装置に一体的に設けられ、前記保持装置の前記補助動作の駆動を行う補助動作アクチュエータと、
を備え、
前記保持装置は、
前記一対の支持アームに固定される本体部と、
前記本体部に設けられ、前記補助動作を案内するガイド部材と、
前記ガイド部材に対して相対移動可能に保持されて前記ガイド部材の案内方向に沿って移動する被案内部材と、
前記被案内部材を保持して、当該被案内部材の移動により前記補助動作を行う動作部材と、
前記動作部材に取り付けられ、前記被介助者を保持する保持部材と、
を備え、
前記補助動作には、前記一対の支持アームに対する前記保持部材の前後動および傾動が含まれ、
前記保持装置は、
互いの間隔が前記進行方向の前方側に向かうに従って広がる一対の前記ガイド部材と、
一対の前記ガイド部材のそれぞれに対応して前記動作部材に複数設けられ、互いの間隔を一定に維持された複数の前記被案内部材と、
を備える介助ロボット。 The base,
A pair of support arms that are arranged on both sides in the left-right direction with the advancing direction of the base as the front, and extendable in the vertical direction with respect to the base;
An elevating actuator for driving expansion and contraction of the pair of support arms;
A holding device that is supported directly or indirectly by the pair of support arms and includes a back-and-forth movement or tilting with respect to the pair of support arms while holding a part of the body of the person being assisted;
An auxiliary operation actuator disposed between the pair of support arms in the left-right direction, provided integrally with the holding device, and driving the auxiliary operation of the holding device;
Equipped with a,
The holding device is
A main body fixed to the pair of support arms;
A guide member provided in the main body for guiding the auxiliary operation;
A guided member that is held so as to be relatively movable with respect to the guide member and moves along a guide direction of the guide member;
An operation member that holds the guided member and performs the auxiliary operation by moving the guided member;
A holding member attached to the operating member and holding the person being assisted;
With
The auxiliary operation includes the forward and backward movement and tilting of the holding member with respect to the pair of support arms,
The holding device is
A pair of the guide members that spread toward each other toward the front side in the traveling direction;
A plurality of the guided members which are provided in a plurality in the operating member corresponding to each of the pair of the guide members, and are maintained at a constant distance from each other;
Assistive robot equipped with .
前記保持装置は、前記補助動作に伴う前記保持部材の上下方向の変位量が単調増加される、請求項2,4−8の何れか一項に記載の介助ロボット。 The auxiliary operation is an operation in which the tilting of the holding member is interlocked with the longitudinal movement of the holding member,
The holding device, amount of vertical displacement of the holding member with the auxiliary operation is monotonically increased, claim 2, 4 -8 assistance robot according to any one of.
前記保持装置の前記本体部に傾動不能に設けられる回転駆動源と、
前記保持装置の前記本体部に傾動不能に設けられ、前記回転駆動源の出力軸に連結されて前記回転駆動源により回転駆動されるねじ軸と、
前記保持装置の前記動作部材に傾動可能に設けられ、前記ねじ軸に係合して前記ねじ軸の回転に伴って前記ねじ軸に沿って移動するナット部材と、
を備える、請求項2,4−9の何れか一項に記載の介助ロボット。 The auxiliary operation actuator includes:
A rotational drive source provided in a non-tiltable manner in the main body of the holding device;
A screw shaft that is provided on the main body portion of the holding device so as not to tilt and is connected to an output shaft of the rotational drive source and is rotationally driven by the rotational drive source;
A nut member that is tiltably provided on the operation member of the holding device, and that moves along the screw shaft as the screw shaft rotates by engaging with the screw shaft;
The provided, assistance robot according to any one of claims 2, 4 -9.
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