JP6846684B2 - ロボット、ロボットの制御方法、及び、プログラム - Google Patents
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Description
まず、本開示に係る一態様の着眼点について説明する。
図1A及び図1Bは、本実施の形態にかかる、ロボットシステム1の動作支援の例を示す。ロボットシステム1は、被介護者7の起立動作、歩行動作、および座位動作から選択される少なくとも1つの動作を支援する。被介護者7の例は、高齢者のユーザである。または、被介護者7は、傷病者または負傷により日常動作が困難なユーザを含む。
介護ベルト3は、図1A〜図1Cに示すように、被介護者7に装着可能であって、被介護者7を保持する。介護ベルト3は、ホールド機構3gと、連結部3cとを備えて、連結部3cを介してロボットアームと着脱可能に接続されている。
歩行機構14は、矩形台14eと、一対の前輪14aと、一対の後輪14bと、前輪用ブレーキ14cと、後輪用ブレーキ14dとを備え、床面13上に置かれる。一対の前輪14aは、矩形台14eの前端の一対の角部に回転自在に配置される。一対の後輪14bは、矩形台14eの後端の一対の角部に回転自在に配置される。前輪用ブレーキ14cは、前輪14aにブレーキをかける。後輪用ブレーキ14dは、後輪14bにブレーキをかける。歩行機構14の上部にはアーム機構4が備えられる。すなわち、矩形台14eの前部の中央部には、アーム機構4が起立支持される。歩行機構14は、移動機構に相当する。
アーム機構4は、歩行機構14の上部に備えられる。アーム機構4は介護ベルト3と接続される。具体的には、アーム機構4の先端は連結部3cを介してホールド機構3gに連結される。アーム機構4は、制御部12の動作制御により、起立及び着座動作の少なくとも一方を支援する動作パターンに従って動作する。
第4アーム4fの前部には、ボタンなどが配置された操作盤などの入力インターフェース(入力IF)6が下向きに突出して、例えば取外し可能に設けられる。このように入力IF6を配置すれば、座位姿勢の被介護者7に対して、アーム機構4の側面から、入力IF6が操作可能に配置されることになる。なお、入力IF6は、入力受付部に相当する。
バッテリ21は、アーム機構4及び介護ベルト3等に電力を供給する電池である。バッテリ21は、電源に相当する。
バッテリ情報データベース22は、バッテリ21のバッテリ残量(貯蔵電力量)が閾値以下になったことを制御部12が検知するための各種閾値を記憶する。バッテリ情報データベース22は、提示部10が動作可能指標を提示するために用いる第1閾値及び第2閾値を、起立動作支援、着座動作支援及び歩行動作支援ごとにそれぞれALU1、ALU2、ALD1、ALD2、ALW1、ALW2として図6Aに示すように記憶する。起立動作支援動作可能指標を提示するために用いる第1閾値がALU1、起立動作支援動作可能指標を提示するために用いる第2閾値がALU2、着座動作支援動作可能指標を提示するために用いる第1閾値がALD1、着座動作支援動作可能指標を提示するために用いる第2閾値がALD2、歩行動作支援動作可能指標を提示するために用いる第1閾値がALW1、歩行動作支援動作可能指標を提示するために用いる第2閾値がALW2である。ここで、第1閾値は、例えば、当該動作を比較的多い所定回数(例えば5回程度)行うことができる電力量である。また、第2閾値は、例えば、当該動作を比較的少ない所定回数(例えば1回程度)行うことができる電力量である。バッテリ21のバッテリ残量が第1閾値以上である場合には、当該動作を行うのに十分な電力量をバッテリ21が貯蔵していることを示している。また、バッテリ21のバッテリ残量が第2閾値以下である場合には、当該動作を行うのに十分な電力量をバッテリ21が貯蔵していないことを示している。なお、上記定義より明らかに、第1閾値は第2閾値より大きい。
制御部12は、入力IF6により入力された指令に基づいてアーム機構4等を制御する。また、制御部12は、入力IF6により入力された前輪用ブレーキ14c及び後輪用ブレーキ14dのON/OFFの指令に基づいて、前輪用ブレーキ14c及び後輪用ブレーキ14dのブレーキを制御する。また、制御部12は、アーム機構4等が動作しているときに、バッテリ残量をバッテリ21から取得し、取得したバッテリ残量とバッテリ情報データベース22から取得した起立動作の第1閾値との大小比較を行う。そして、アーム機構4等の動作中にバッテリ残量が起立動作の第1閾値以下になったことを検知すると、起立動作支援の動作可能指標を決定する。同様に、アーム機構4等の動作中にバッテリ残量が着座動作の第1閾値以下になったことを検知すると、着座動作支援の動作可能指標を決定する。同様に、アーム機構4等の動作中にバッテリ残量が歩行動作の第1閾値以下になったことを検知すると、歩行動作支援の動作可能指標を決定する。なお、上記のようにアーム機構4等の動作中にバッテリ残量と第1閾値等との大小比較を行う代わりに、アーム機構4等が動作する前の時点において、アーム機構4等の動作をさせると仮定してバッテリ残量と第1閾値等との大小比較を行うようにしてもよい。具体的に言えば、例えば、制御部12は、アーム機構4等が動作する前の時点において、アーム機構4により起立動作支援をさせるとするとその動作中にバッテリ残量が起立動作の第1閾値以下になるか否かを検知するようにしてもよい。
提示部10は、制御部12が決定した動作可能指標を提示する。提示部10は、例えば、図7Aのリモコンなどの入力IF6の上部に設けられた液晶モニタに動作可能指標を画像として提示する。具体的には、提示部10は、図7Bに示すように、現在のバッテリ残量で可能な起立動作支援又は着座動作支援の回数、若しくは、歩行動作支援が可能な時間を含む画像を表示する。なお、この画像に示される時間又は回数は、制御部12がバッテリ残量を取得した時点のバッテリ残量において、これらの動作それぞれを、これらの動作それぞれについて示されている時間又は回数行うとバッテリ残量がゼロとなることを示している。例えば、図7Bのように「起立:あと3回、着座:あと2回、歩行時間:あと30分」と示されている場合、ロボットシステム1は、3回の起立動作支援と、2回の着座動作支援と、30分の歩行動作支援とを行うのに必要な電力をバッテリ21が有している。制御部12がバッテリ残量を取得した時点とは、バッテリ残量が取得された時刻のみではなく、バッテリ残量が取得された時刻から所定時間以内の時間範囲を含む。
タイマー16は、ある一定時間(例えば、1msec)毎に、データベース入出力部9及び制御部12による処理を実行させるための指令を、データベース入出力部9及び制御部12に出力する。
データベース入出力部9は、動作情報データベース8と、制御部12との間で、データ(例えば、情報)の入出力を行う。
タイマー16からの指令に基づいてデータベース入出力部9及び制御部12による処理が実行されることで、アーム機構4の位置情報(例えば、第1エンコーダ43及び第2エンコーダ44からのそれぞれの回転角度情報をアーム機構4の位置情報に変換した位置情報)が、ある一定時間(例えば1msec)毎に生成される。これらの生成された位置情報が、時刻を示す情報とともに、動作情報としてデータベース入出力部9を介して動作情報データベース8に出力されて、動作情報データベース8に記憶される。なお、本実施の形態では、動作情報は、入力IF6などにより予め生成されて記憶されるものとする。
以下、制御部12で制御されるロボットシステム1の動作について説明する。ロボットシステム1のアーム機構4の動作手順とそれに伴う介護者18及び被介護者7の動作とについては、図3A〜図3C、図4A〜図4C、及び、図8A〜図8Cに示されている。ロボットシステム1の動作については、図9〜図13に示されている。
図10は、本実施の形態におけるロボットシステム1の初期化処理を示すフロー図である。図10に示されるフロー図は、図9の初期化処理(ステップS100)を詳細化して示すものである。
図11は、本実施の形態におけるロボットシステム1の起立処理を示すフロー図である。図11に示されるフロー図は、図9の起立処理(ステップS200)を詳細化して示すものである。
図12は、本実施の形態におけるロボットシステム1の歩行処理を示すフロー図である。図12に示されるフロー図は、図9の歩行処理(ステップS300)を詳細化して示すものである。
図13は、本実施の形態におけるロボットシステム1の着座処理を示すフロー図である。図13に示されるフロー図は、図9の着座処理(ステップS400)を詳細化して示すものである。
図14は、実施の形態の変形例におけるロボットシステム1の起立処理を示すフロー図である。図14に示される一連の処理である起立処理(ステップS200A)は、実施の形態における図11に示される起立処理(ステップS200)の代わりにロボットシステム1により実行される処理である。起立処理(ステップS200A)は、実施の形態における起立処理(ステップS200)と類似しているが、アーム機構4の制御を行うタイミングが異なる。
2 本体機構
3 介護ベルト
3a 第1保持部
3b 第2保持部
3c、4g 連結部
3g ホールド機構
4 アーム機構
4a 第1駆動部
4b 第2駆動部
4c 第1アーム
4d 第2アーム
4e 第3アーム
4f 第4アーム
5 腰掛部
6 入力IF
6a 電源ボタン
6b 上がるボタン
6c 下がるボタン
6d ブレーキボタン
6e 初期位置移動ボタン
7 被介護者
8 動作情報データベース
9 データベース入出力部
10 提示部
11 制御装置
12 制御部
13 床面
14 歩行機構
14a 前輪
14b 後輪
14c 前輪用ブレーキ
14d 後輪用ブレーキ
14e 矩形台
15 持ち手
16 タイマー
18 介護者
20 ロボット
21 バッテリ
22 バッテリ情報データベース
41 第1モータ
42 第2モータ
43 第1エンコーダ
44 第2エンコーダ
Claims (13)
- ユーザの第1動作である起立動作を支援する第1動作パターンと、前記ユーザの第2動作である着座動作を支援する第2動作パターンとのそれぞれに従って動作可能である動作機構と、
前記動作機構に電力を供給する電源と、
前記電源の貯蔵電力量が第1閾値以下であることを検知すると、前記貯蔵電力量と、前記動作機構による前記第1動作パターンに従う動作に要する電力量と、前記動作機構による前記第2動作パターンに従う動作に要する電力量とに基づいて、前記電源の貯蔵電力量に基づいた、前記第1動作パターンと前記第2動作パターンとを含む複合動作パターンの動作可能性を示す複合指標を決定する制御部と、
前記制御部により決定された前記複合指標を提示する提示部とを備える
ロボット。 - 前記提示部は、前記動作機構による前記第1動作パターンまたは前記第2動作パターンに従う動作中に、前記貯蔵電力量が前記第1閾値以下になったことを前記制御部が検知すると、前記第1動作又は前記第2動作が完了した後に、前記制御部により決定された前記複合指標を提示する
請求項1に記載のロボット。 - 前記提示部は、前記動作機構による前記第1動作パターンまたは前記第2動作パターンに従う動作中に前記貯蔵電力量が前記第1閾値以下になることを、前記動作の前に前記制御部が検知すると、前記制御部により決定された前記複合指標を前記動作の前に提示する
請求項1に記載のロボット。 - 前記動作機構は、さらに、前記ユーザの第3動作を支援する第3動作パターンに従って動作可能であり、
前記制御部は、さらに、
前記動作機構による前記第1動作パターンまたは前記第2動作パターンに従う動作中に、前記貯蔵電力量が前記第1閾値より小さい第2閾値以下になったことを検知すると、前記動作機構による前記動作を中止させ、前記第3動作パターンに従って動作させ、
前記第3動作パターンは、前記動作機構の位置を一時的に維持する動作パターンを含み、
前記制御部は、前記第1動作パターンと前記第2動作パターンとを含む複合動作パターンの動作可能性を示す複合指標を決定する
請求項1に記載のロボット。 - 前記第2閾値は、前記動作機構による前記第1動作パターンまたは前記第2動作パターンに従う動作を1回行うのに要する電力量より小さく、かつ、前記第3動作パターンに従う動作を1回行うのに要する電力量以上である
請求項4に記載のロボット。 - 前記制御部は、さらに、
前記動作機構又は前記ユーザに装着されたセンサからセンサ情報を取得し、
前記センサ情報に基づいて、前記動作機構が移動している場合の前記第2閾値を、前記動作機構が移動していない場合の前記第2閾値より小さくする、
請求項5に記載のロボット。 - 前記複合指標は、前記制御部が前記貯蔵電力量を取得した時点における前記電源の貯蔵電力を用いて前記動作機構が前記複合動作パターンに従う動作を行うことができる回数である
請求項1に記載のロボット。 - 前記複合指標は、前記制御部が前記貯蔵電力量を取得した時点における前記電源の貯蔵電力を用いて前記動作機構が前記複合動作パターンに従う動作を行うことができる時間である
請求項1に記載のロボット。 - 前記複合指標は、前記制御部が前記貯蔵電力量を取得した時点における前記電源の貯蔵電力を用いて前記動作機構が前記複合動作パターンに従う動作を少なくとも1回行うことができることを示す情報、又は、1回も行うことができないことを示す情報である
請求項1に記載のロボット。 - 前記ロボットは、さらに、
前記第1動作パターンまたは前記第2動作パターンに従う動作を前記動作機構に行わせるための入力を受け付ける入力受付部を備え、
前記動作機構は、前記入力を前記入力受付部が受け付けると、前記第1動作パターンまたは前記第2動作パターンのうちの受け付けた前記入力に応じて定められる一部である部分パターンに従って動作し、
前記制御部は、前記貯蔵電力量が前記第1閾値以下になったことを検知すると、前記複合指標を決定し、
前記提示部は、前記複合指標を提示する
請求項1に記載のロボット。 - 前記ロボットは、さらに、
前記ロボットを移動させる移動機構と、
前記移動機構の移動を抑制するブレーキとを備え、
前記提示部は、
前記ブレーキが前記移動の抑制を開始するとき、または、前記移動の抑制を終了するときに、前記複合指標を提示する
請求項10に記載のロボット。 - ユーザの第1動作を支援する第1動作パターンと、前記ユーザの第2動作を支援する第2動作パターンとのそれぞれに従って動作可能である動作機構と、前記動作機構に電力を供給する電源とを備えるロボットの制御方法であって、
前記電源の貯蔵電力量が第1閾値以下であることを検知すると、前記貯蔵電力量と、前記動作機構による前記第1動作パターンに従う動作に要する電力量と、前記動作機構による前記第2動作パターンに従う動作に要する電力量とに基づいて、前記第1動作パターンと前記第2動作パターンとを含む複合動作パターンの動作可能性を示す複合指標を決定する制御ステップと、
前記制御ステップで決定された前記複合指標を提示する提示ステップとを含む
制御方法。 - 請求項12に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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