JP6694449B2 - 介助ロボット - Google Patents

Description

本発明は、介助ロボットに関するものである。

特許文献１に記載の介助ロボットは、被介助者の起立動作又は着座動作を補助するロボットであり、被介助者の足を載置する足載置部（搭乗プレート）を備える。この足載置部は、床面に対し略水平な状態と、この略水平状態から跳ね上げて床面に対し略垂直な状態とに切り替え可能に設けられる。足載置部が略水平状態では、介助ロボットは牽引車として機能し、足載置部が略垂直状態では、介助ロボットは歩行器として機能する。

国際公開第２０１５／１４５７５８号

従来の介助ロボットでは、足載置部は略水平状態で歩行器として使用されるため、足首の可動域に制限がある被介助者、すなわち被介助者の膝から足首にかけての部位と被介助者の踝から爪先にかけての部位とのなす角度を大きく変化させることができない被介助者によっては、後傾姿勢となって使用が困難になる場合がある。

本発明は、足首の可動域に制限がある被介助者が容易に使用可能な介助ロボットを提供することを目的とする。

本発明の介助ロボットは、基台と、前記基台に備えられ、被介助者の足を載置可能な足載置部と、前記基台に対して少なくとも上下動可能に設けられ、前記被介助者の体の一部を保持するとともに、アクチュエータの駆動により前記基台に対して少なくとも上下動されて前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助及び前記立位姿勢から前記座位姿勢への着座補助を行う保持部と、を備え、前記保持部は、前記被介助者の胴体を前方から支持する胴体パッドを備え、前記足載置部は、前記保持部による前記起立補助の際に前記足載置部に載せられる前記被介助者の足が爪先下がりとなるように設けられる。

これにより、足首の可動域に制限がある被介助者は、足載置部が接地面に対し前側に向かって下方に傾斜して設けられ、胴体パッドが被介助者の胴体を前方から支持するので、足載置部が接地面に対し略水平に設けられるときと比較して前傾姿勢となり易く、被介助者の胴体を前方から支持する介助ロボットの使用が容易になる。また、足首の可動域に制限がない被介助者でも、後傾姿勢になったとき踏ん張りが効くようになるので使用が楽になる。

本実施形態の介助ロボットを進行方向右側から見た図である。図の右側が進行方向前方である。 図１の介助ロボットの平面図である。図の右側が進行方向前方である。 図１の介助ロボットを進行方向後方から見た図である。 図１の介助ロボットを進行方向前方から見た図である。 図１の介助ロボットにおける保持部を上昇させた状態の介助ロボットを進行方向右側から見た図である。 介助ロボットの足載置部を進行方向後方の斜め上から見た斜視図である。 介助ロボットの足載置部を進行方向後方の斜め下から見た斜視図である。 介助ロボットの足載置部の載置板を伸長させた状態を側方から見た図である。 介助ロボットの足載置部の載置板を縮小させた状態を側方から見た図である。 腰の曲がり具合が比較的大きい被介助者の載置板の傾斜角度を示す図である。 腰の曲がり具合が比較的小さい被介助者の載置板の傾斜角度を示す図である。 介助ロボットの足載置部の載置板を収納部に収納した状態を側方から見た図である。 介助ロボットの足載置部の載置板を収納部から引き出した状態を側方から見た図である。 介助ロボットの足載置部の載置板を回転させた状態を側方から見た図である。 介助ロボットの足載置部の載置板を伸長させた状態を側方から見た図である。 被介助者が着座姿勢のときの介助ロボットを進行方向右側から見た図である。 被介助者が起立姿勢のときの介助ロボットを進行方向右側から見た図である。

（１．介助ロボットの全体構成）
本実施形態の介助ロボットの全体構成について、図１−図５を参照して説明する。介助ロボット１は、被介助者Ｍ（図１０参照）の体の一部（例えば、上半身）を支えて起立動作及び着座動作を補助する。

図１−図５に示すように、介助ロボット１は、基台１０、昇降アーム２０，３０、昇降部４０、保持部５０、アタッチメント６０、足載置部２００、昇降アクチュエータ７０，８０、前後動アクチュエータ９０，１００及び制御装置１２０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。

基台１０は、接地面に設置する部位である。基台１０は、平面視で後方に開口するＵ字形状に形成される（図２参照）。基台１０は、４つの車輪１５−１８を備え、前後進可能である。基台１０は、カバー１１で覆われる。
昇降アーム２０，３０は、基台１０の上面のうち左右それぞれに設けられ、上方に向かって伸縮可能に設けられる。昇降アーム２０，３０は、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（図１及び図５参照）。

昇降部４０は、昇降アーム２０，３０の上端に設けられる。昇降アーム２０，３０が上下方向に伸縮することで、昇降部４０は、基台１０に対して昇降する。つまり、昇降部４０は、基台１０に対して上昇するにつれて、前方に移動する方向に直動する（図１及び図５参照）。昇降アーム２０，３０は、それぞれカバー２５，３５で覆われる。

保持部５０は、昇降部４０の上側に位置し、昇降部４０に支持される。保持部５０は、昇降部４０に対して前後動し且つ傾動する。保持部５０は、被介助者Ｍの体の一部を保持する。保持部５０は、被介助者Ｍに応じて交換可能なアタッチメント６０を備える。

アタッチメント６０は、本体部６１、胴体パッド６２、左右のグリップ６３ａ，６３ｂ、左右の肘載置部６４ａ，６４ｂ、脇保持部６５ａ，６５ｂ、及び、操作部６６を備える。本体部６１は、保持部５０の本体フレーム５１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ほぼ板状に形成される。胴体パッド６２は、本体部６１の上面において、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、上面をわずかに後方に傾斜して設けられる。胴体パッド６２は、被介助者Ｍの胸部から腹部に亘って、且つ、左脇部近傍から右脇部近傍に亘って支持する。胴体パッド６２の上縁は、被介助者Ｍの頭部の動作を妨げないように、凹状に形成される。胴体パッド６２の下縁は、脚部を進入できるように、且つ、腰部を安定して支持できるように、凹状に形成される。

グリップ６３ａ，６３ｂは、本体部６１の左右それぞれにおける前方に固定される。肘載置部６４ａ，６４ｂは、本体部６１の左右それぞれにおける後方に配置される。脇保持部６５ａ，６５ｂは、円弧状に形成され、胴体バッド６２の左右それぞれに配置される。操作部６６は、被介助者Ｍ又は介助者が操作する昇降操作用ボタンを備える。被介助者Ｍが操作部６６における昇降操作用ボタンを操作すると、昇降部４０が昇降動作を行い、且つ、昇降部４０の昇降動作に連動して保持部５０が前後動し且つ傾動する。

足載置部２００は、基台１０のＵ字形状の開口内に設けられ、足載置部２００には被介助者Ｍの足が載置される。足載置部２００は、被介助者Ｍが立位姿勢のとき被介助者Ｍの足が爪先下がりとなるように設けられる。なお、足載置部２００の詳細は後述する。

昇降アクチュエータ７０，８０は、基台１０に対する昇降部４０の昇降動作の駆動を行う。昇降アクチュエータ７０，８０のそれぞれは、対応する昇降アーム２０，３０の伸縮を駆動する。つまり、昇降アクチュエータ７０，８０の駆動により、昇降部４０が、基台１０に対して図１に示す状態から図５に示す上昇位置且つ前進位置への動作、及び、その逆の動作を行う。昇降アクチュエータ７０，８０は、基台１０及び昇降アーム２０，３０に亘って設けられる。

前後動アクチュエータ９０，１００は、昇降部４０に対する保持部５０の前後動且つ傾動の駆動を行う。つまり、前後動アクチュエータ９０，１００の駆動により、保持部５０が、昇降部４０に対して図１に示す状態から図５に示す前進位置且つ前傾状態への動作、及び、その逆の動作を行う。前後動アクチュエータ９０，１００は、昇降部４０及び保持部５０に亘って設けられる。
制御装置１２０は、被介助者Ｍによる操作に応じて、昇降アクチュエータ７０，８０、前後動アクチュエータ９０，１００を制御する。

（２．足載置部の構造）
足載置部２００の構造について図を参照して説明する。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、足載置部２００は、被介助者Ｍの足を載せるための載置板２１０、載置板２１０を収納する収納部２２０、及び載置板２１０の傾斜角度を調節する調節部２３０を備える。

載置板２１０は、略矩形板状に形成される。載置板２１０の上面は、後側から前側に向かって下向きに傾斜するように形成される。つまり、被介助者Ｍが載置板２１０上に足を載せて立位姿勢になったとき、被介助者Ｍの足は爪先下がりとなる。載置板２１０の上面の傾斜角度は、接地面に対して２度から１０度、好ましくは２度から６度に設定される。載置板２１０の上面の傾斜角度は、傾斜角度が大きくなりすぎると被介助者Ｍの体勢が不自然になり被介助者Ｍに余分な負担が掛かるが、上記傾斜角度とすることで被介助者Ｍに掛かる負担を軽減できる。

一般的に、被介助者Ｍが立位姿勢のとき、被介助者Ｍの膝から足首にかけての部位と接地面とのなす角度が８０度近辺となる前傾姿勢が被介助者Ｍにとって楽な姿勢となる。足首の可動域に制限がある被介助者Ｍは、載置板２１０が接地面に対し平行に設けられている場合は上記前傾姿勢が取り難いが、本例では載置板２１０が接地面に対し前側に向かって下方に傾斜して設けられるので、自然に上記前傾姿勢となり使用が容易になる。また、足首の可動域に制限がない被介助者Ｍでも、後傾姿勢になったとき踏ん張りが効くようになるので使用が楽になる。

載置板２１０の上面の前側、すなわち被介助者Ｍが足を載置したときの爪先側には、載置板２１０の上面から立ち上がる段差２１１が設けられる。また、被介助者Ｍの爪先が段差２１１によって位置決めされる位置は、被介助者Ｍの足の載置位置として適切な位置となっている。これにより、被介助者Ｍが載置板２１０上に足を載せて立位姿勢になったとき、被介助者Ｍの爪先が段差２１１に当接して前側へのズレを防止できる。また、足の位置が適正位置になっているので、被介助者Ｍの重心は足裏に乗ることになり安定した立位姿勢をとることができる。

載置板２１０の表面の左右両側には、前後方向に延びるレール状のスライド部２１２がそれぞれ設けられる。スライド部２１２は、後述する収納部２２０のガイド部材２２１に対し前後方向に摺動して伸縮することで、載置板２１０を基台１０のＵ字形状の開口において後側の使用位置（図７Ａの位置）、及び前側の収納位置（図７Ｂの位置）に位置決めする。

後側の使用位置とは、載置板２１０がガイド部材２２１から最も引き出された位置であり、前側の収納位置とは、載置板２１０がガイド部材２２１に対し最も押し込まれた位置である。図７Ａに示すように、この後側の使用位置の位置決めは、スライド部２１２の前側側面に設けられる凸部２１２ａが、後述するガイド部材２２１の後側側面に設けられる窓部２２１ｃに嵌り込むことで行われる。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、収納部２２０は、載置板２１０の前後方向の伸縮を案内する一対のガイド部材２２１、及び跳ね上げられた載置板２１０を支持する一対の支持部材２２２を備える。ガイド部材２２１は、軸方向に延びる開口部を有する筒状、すなわち軸直角断面が略Ｃ字状の筒状に形成される。一対のガイド部材２２１は、載置板２１０の両側のスライド部２１２の間隔をあけて、基台１０のＵ字形状の開口における左右の対向側面に沿ってそれぞれ配置される。

一対のガイド部材２２１の一端側は、基台１０のＵ字形状の開口における前側の内側面に設けられる一対のブラケット２２１ａにそれぞれ回転可能に支持される。すなわち、一対のブラケット２２１ａには、左右方向に延びる軸部材２２１ｂがそれぞれ設けられ、一対のガイド部材２２１は、一対の軸部材２２１ｂを中心にそれぞれ回転する。一対のガイド部材２２１の他端側からは、載置板２１０の両側のスライド部２１２が軸方向にそれぞれ摺動可能に挿入される。

これにより、載置板２１０は、基台１０のＵ字形状の開口において前後方向に伸縮可能、且つ接地面に対し略水平な状態から略垂直な状態又は略垂直な状態から略水平な状態に旋回可能となる。すなわち、載置板２１０は、基台１０のＵ字形状の開口において接地面に対し略水平な状態から跳ね上げ可能となる。よって、足載置部２００の使用が不要な被介助者Ｍの場合、足載置部２００をコンパクトに収納できるので、ロボット動作や介助動作の邪魔となることはない。

一対の支持部材２２２は、帯状部材でＬ字状にそれぞれ形成され、載置板２１０の両側のスライド部２１２の間隔より若干狭い間隔をあけて、一端が上方を向くようにして他端が基台１０のＵ字形状の開口における前側の内側面にそれぞれ固定される。すなわち、一対の支持部材２２２は、一対の軸部材２２１ｂの内側において一対の軸部材２２１ｂの近傍にそれぞれ固定される。これにより、一対の支持部材２２２には、接地面に対し略垂直な状態の載置板２１０の挟み込みが可能となる。

調節部２３０は、一対の調節ねじ２３１及び各調節ねじ２３１が螺合される一対のねじ支持部材２３２を備える。一対のねじ支持部材２３２は、直方体状に形成され、一端側が基台１０のＵ字形状の開口側をそれぞれ向くようにして、他端側が基台１０の裏面における後側の車輪１５，１６の近傍にそれぞれ固定される。一対の調節ねじ２３１は、一対のねじ支持部材２３２の裏面側から上方へそれぞれ貫通するように螺合される。

図７Ａに示すように、一対のねじ支持部材２３２の各一端部、すなわち一対の調節ねじ２３１が螺合されている各端部は、使用位置に位置する載置板２１０の裏面の左右両側に設けられる側方及び下方が開口した溝２１０ａ内にそれぞれ嵌め込まれる。そして、一対の調節ねじ２３１の各上端部は、各溝２１０ａの天井面に当接して載置板２１０を支持する。

これにより、載置板２１０は、ねじ支持部材２３２に対する調節ねじ２３１のねじ込み量を調節することにより、傾斜角度を変化させることができる。すなわち、載置板２１０の傾斜は、調節ねじ２３１のねじ込み量を大きくすることで急になり、小さくすることで緩やかになる。よって、例えば、腰の曲がり具合が異なる被介助者Ｍの場合は、被介助者Ｍの腰の曲がり具合、すなわち前傾姿勢に合わせて調節部２３０で載置板２１０の傾斜角度を調節できる。

つまり、腰の曲がり具合が比較的大きい被介助者Ｍ１（図８Ａ参照）と腰の曲がり具合が比較的小さい被介助者Ｍ２（図８Ｂ参照）の場合、図８Ａの被介助者Ｍ１の載置板２１０の傾斜角度θ１は、図８Ｂの被介助者Ｍ２の載置板２１０の傾斜角度θ２よりも大きく設定する。これにより、腰の曲がり具合が異なる被介助者Ｍ１，Ｍ２であっても、被介助者Ｍ１，Ｍ２の膝から足首にかけての部位と接地面とのなす角度φが８０度近辺となる前傾姿勢に設定できる。

（３．被介助者及び介助ロボットの動作）
被介助者Ｍ及び介助ロボット１の動作について図を参照して説明する。
ここで、介助ロボット１は、使用前においては、図１に示すように、昇降部４０は最も降下した位置に位置決めされ、保持部５０は最も後退した位置に位置決めされている。そして、図９Ａに示すように、足載置部２００の載置板２１０は、ガイド部材２２１に押し込まれた状態で接地面に対し略垂直に起立して支持部材２２２に挟み込まれている。

このような状態の介助ロボット１を使用する場合、先ず、被介助者Ｍ又は介助者は、図９Ｂに示すように、載置板２１０の先端を持って略垂直上方に持ち上げ、載置板２１０を支持部材２２２から引き出す。そして、図９Ｃに示すように、載置板２１０を後方側へ回転させるとともに使用位置まで引き出し、スライド部２１２の凸部２１２ａをガイド部材２２１の窓部２２１ｃに嵌め込む。そして、図７Ａに示すように、載置板２１０の溝２１０ａ内にねじ支持部材２３２を嵌め込み、溝２１０ａの天井面に調節ねじ２３１の上端部を当接させる。以上により、足載置部２００のセットが完了する。

図１０に示すように、被介助者Ｍは、座位姿勢をとり、両腕を伸ばして脇保持部６５ａ，６５ｂのＵ字の内側を通して両手でグリップ６３ａ，６３ｂをそれぞれ把持する。そして、被介助者Ｍは、脇保持部６５ａ，６５ｂを両脇の下にそれぞれ差し込み、胸を胴体パッド６２に押し付ける。そして、被介助者Ｍが操作部６６における昇降操作用ボタンを操作すると、制御装置１２０は、まず前後動アクチュエータ９０，１００を駆動して、保持部５０を前後動し且つ傾動させる。

その後、制御装置１２０は、前後動アクチュエータ９０，１００を駆動しつつ、昇降アクチュエータ７０，８０を駆動する。つまり、保持部５０は、前後動し且つ傾動しながら、上昇する。保持部５０の上昇高さは、被介助者Ｍの身長に応じて設定可能である。図１１に示すように、立位姿勢になった被介助者Ｍは、被介助者Ｍの膝から足首にかけての部位と接地面とのなす角度が８０度近辺となる前傾姿勢になる。

一方、被介助者Ｍが立位姿勢のときから座位姿勢に移行する場合においても、同様に、昇降アクチュエータ７０，８０による昇降動作と、前後動アクチュエータ９０，１００による前後動且つ傾動とが協調して行われる。そして、被介助者Ｍが座位姿勢になったら、被介助者Ｍ又は介助者は、載置板２１０から足を下ろす。

被介助者Ｍ又は介助者は、載置板２１０の先端を持ち上げる。これにより、載置板２１０の溝２１０ａからねじ支持部材２３２が抜ける。被介助者Ｍ又は介助者は、載置板２１０を押し込む。これにより、ガイド部材２２１の窓部２２１ｃからスライド部２１２の凸部２１２ａが抜ける。そして、被介助者Ｍ又は介助者は、載置板２１０を更に押し込みつつ回転させて略垂直状態にする。これにより、載置板２１０は、自重で降下して支持部材２２２に嵌まり込む。以上の操作により、足載置部２００をコンパクトに収納できる。

（４．効果）
本実施形態の介助ロボット１は、基台１０と、基台１０に備えられ、被介助者Ｍの足を載置可能な足載置部２００と、基台１０に対して少なくとも上下動可能に設けられ、被介助者Ｍの体の一部を保持して被介助者Ｍに対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助及び立位姿勢から座位姿勢への着座補助を行う保持部５０と、を備え、足載置部２００は、被介助者Ｍの足が爪先下がりとなるように設けられる。

これにより、足首の可動域に制限がある被介助者Ｍは、足載置部２００が接地面に対し前側に向かって下方に傾斜して設けられるので、足載置部２００が接地面に対し略水平に設けられるときと比較して前傾姿勢となり易く使用が容易になる。また、足首の可動域に制限がない被介助者Ｍでも、後傾姿勢になったとき踏ん張りが効くようになるので使用が楽になる。

また、基台１０には、足載置部２００の傾斜角度を調節可能な調節部２３０が設けられるので、例えば、腰の曲がり具合が異なる被介助者Ｍの場合、被介助者Ｍの腰の曲がり具合、すなわち前傾姿勢に合わせて足載置部２００の傾斜角度を調節できる。
また、調節部２３０は、足載置部２００における被介助者Ｍの足首側の高さの変更が可能に設けられるので、簡易な構成で足載置部２００の傾斜角度を調節でき、コストの上昇を抑制できる。

また、足載置部２００は、被介助者Ｍが足を載置したときの爪先方向に伸縮可能に設けられ、縮小後に爪先側を回転支点として跳ね上げ可能に設けられ、跳ね上げ後に基台に収納可能に設けられる。これにより、足載置部２００の使用が不要な被介助者Ｍの場合、足載置部２００をコンパクトに収納できるので、ロボット動作や介助動作の邪魔となることはない。また、取り外し可能な足載置部と比較して、収納場所の確保や管理が不要となる。

また、足載置部２００には、被介助者Ｍが足を載置したときの爪先側に段差２１１が設けられるので、被介助者Ｍが載置板２１０上に足を載せて立位姿勢になったとき、被介助者Ｍの爪先が段差２１１に当接して前側へのズレを防止できるので、被介助者Ｍの重心は足裏に乗ることになり安定した立位姿勢をとることができる。

また、足載置部２００は、上面の傾斜角度が接地面に対し２度から１０度になるように設けられる。足載置部２００の上面の傾斜角度は、傾斜角度が大きくなりすぎると被介助者Ｍの体勢が不自然になり被介助者Ｍに余分な負担が掛かるが、上記傾斜角度とすることで被介助者Ｍに掛かる負担を軽減できる。

（５．その他）
なお、上述の実施形態では、介助ロボット１は、上下動、前後動及び揺動可能に構成したが、少なくとも上下動可能な構成であればよい。また、上下動の１軸のみの構成、揺動の１軸のみの構成、複数の直動軸を組み合わせた構成、複数の揺動軸を組み合わせた構成、直動軸と揺動軸を組み合わせた構成でもよい。
また、上述の実施形態では、収納部２２０には、上面が傾斜した載置板２１０を収納しているが、上面が傾斜していない載置板であっても収納できる。

１：介助ロボット、 １０：基台、 ２０，３０：昇降アーム、 ４０：昇降部、 ５０：保持部、 ６０：アタッチメント、 ７０，８０：昇降アクチュエータ、 ９０，１００：前後動アクチュエータ、 １２０：制御装置、 ２００：足載置部、 ２１０：載置板、 ２１１：段差、 ２２０：収納部、 ２３０：調節部、 Ｍ：被介助者

Claims (6)

1. 基台と、
   前記基台に備えられ、被介助者の足を載置可能な足載置部と、
   前記基台に対して少なくとも上下動可能に設けられ、前記被介助者の体の一部を保持するとともに、アクチュエータの駆動により前記基台に対して少なくとも上下動されて前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助及び前記立位姿勢から前記座位姿勢への着座補助を行う保持部と、
   を備え、
   前記保持部は、前記被介助者の胴体を前方から支持する胴体パッドを備え、
   前記足載置部は、前記保持部による前記起立補助の際に前記足載置部に載せられる前記被介助者の足が爪先下がりとなるように設けられる、介助ロボット。
2. 基台と、
   前記基台に備えられ、被介助者の足を載置可能な足載置部と、
   前記基台に対して少なくとも上下動可能に設けられ、前記被介助者の体の一部を保持して前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助及び前記立位姿勢から前記座位姿勢への着座補助を行う保持部と、
   を備え、
   前記足載置部は、前記被介助者の足が爪先下がりとなるように設けられるとともに、前記被介助者が足を載置したときの爪先方向に伸縮可能に設けられ、縮小後に爪先側を回転支点として跳ね上げ可能に設けられ、跳ね上げ後に前記基台に収納可能に設けられる、介助ロボット。
3. 前記基台には、前記足載置部の傾斜角度を調節可能な調節部が設けられる、請求項１又は２に記載の介助ロボット。
4. 前記調節部は、前記足載置部における前記被介助者の足首側の高さの変更が可能に設けられる、請求項３に記載の介助ロボット。
5. 前記足載置部には、前記被介助者が足を載置したときの爪先側に段差が設けられる、請求項１−４の何れか一項に記載の介助ロボット。
6. 前記足載置部は、上面の傾斜角度が接地面に対し２度から１０度になるように設けられる、請求項１−５の何れか一項に記載の介助ロボット。

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