JPS6279058A - 運搬ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は被運搬体を所定傾斜角に侃って運１ηする運
搬ロボットに関する。

［従来の技術］ 従来、例えば身障者や病院患者のベッドからの抱き−Ｌ
げＡ５移送は、はとんどの場合人手に頼っており、この
ため、介護にあたる看護婦等の間に腰痛が多く発生し、
職業病となっていた。

このような状況を解決する手段として、近年例えば、第
８図に示す運搬介助ロボット１が開発されてきた。この
介助ロボット１は、前後左右方向へ移Ｃノ自在な車輪３
を瞳えた脚部５に、１１部７を立設し、この胴部７に裁
冒台１７及び多数の関節９を備えた腕１１を上下動自在
に設けたものである。従って、前記運搬ロボット１は、
裁買台１７に４０．ケた、例えば病院患者１３をベッド
から１〜イし、浴空等へ自由に移送できるものである。

ところが、このようなロボット１に於ては、例え＋１第
８図に示すように、ロボット１が廊下等のスロープ１５
にさしかかると、裁置台１７が傾斜することとなり、患
者等に転落の危険を感じさせ、不安感を抱かせるという
問題点があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、前記従来の技術の問題点を解決りる
ことであり、運搬の途中でスロープなどの傾斜路面にさ
しかかり、ロボット本体が傾斜しても、常に裁置台を所
定角度に維持でき、従って、前記被運搬体を転落のおそ
れなく安定して運搬することができる運搬ロボットを提
供することである。

［発明の概要１ 前記目的を達成す。、、め、５．）発明１搬。、おット
は、被運搬体の傾斜角を検出する傾斜角検出センサと、
該センサで検出される現在傾斜角を予じめ設定した基準
傾斜角と比較し現在傾斜角が基準傾斜角と相違している
場合には、現在傾斜角を基準傾斜角に一致せしめるべく
ロボッ（〜の姿勢をａｌす１ｌｌ−Ｊる姿勢制御手段と
、を備え、被運搬体を運１ηする途中でスロープ等の傾
斜路面にさしかかり、ロボット本体が傾斜した場合には
、該傾斜の傾斜角に応じて適宜に姿勢制御し、被運搬体
の傾斜角を所定角度に保つようにした。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を第１図乃至第６図を参照しな
がら説明する。第１図は、この実施例に係る運搬介助ロ
ボットの斜視図、第２図は、前記介助ロボットに設けら
れた各駆動軸の説明図、第３図は前記ロボットに設けら
れた電気制御回路のブロック図、第４図は前記電気制御
回路の機能説明図、第５図、第６図は前記ロボットの動
作を示す動作説明図である。

第１図及び第２図を参照するに、この運搬介助ロボット
２１は、脚部２３に胴部２５を立設した構成をなしてい
る。前記脚部２３には、取（ＮＩ　＠Ｉｔを中心として
旋回自在の車輪２７が設けられると共に、ロボット２１
を駆動するためのロボット駆動輪２アａには、かじとり
角度を所望角度に設定するためのＣ軸２９が設けられて
いる。従って、介助ロボッ１へ２１は、これにより前後
左右方向に自在に移動すると共に、例えば胴部２５の中
心軸のまわりに自在に旋回できるものである。

前記脚部２３の四隅には、脚部２３の傾斜を検出するた
めの傾斜角検出センサ３１が設けられている。この傾斜
検出センサ３１は例えば適宜の水県器を含む構成であり
、前記脚部２３の水平位置からの傾斜を検出することが
できる。従ってこれにより、脚部２３の前後方向への傾
斜角α、及び左右方向への傾斜角βが検出されるもので
ある。

一方、前記胴部２５には、左右の腕３３．３５が、その
取付部において上下柱Ｍ　ｅ自在に設けられている。す
なわら、第２図に示すように、たとえば左腕３３は、そ
のナツト部３３Ｎが胴部２５に設けられた垂直＠３３Ｖ
に螺合し、該垂直軸３３の正逆の回転により、上下に自
在に往復動するようになっている。

前記左右の腕３３．３５の構成は全く同様であるので、
以下左腕３３について説明すると、前記左腕３３には、
該腕先端を上下、１右方向へ揺動させるための第１、第
２、第３、第４、第５関節３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３
３ｄ、３３ｅ、及び患者等を載置するための載置台３３
ｆが設置うられており、該関部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ
、３３ｄ。

３３ｅには、それぞれ第１、第２、第３、第４、第５関
節軸３３Ｈ＋　、３３Ｈ２，３３を又１，３３Ｒ２，３
３Ｔが設けられている。

前記第１、第２関節軸３３１−１１．３３Ｈ２は、第２
図に示すように、それぞれ矢印ｉＩ、ｉ２方向に回転す
ることにより該軸より先端部を上下方向へ揺ｖ〕させる
。又、第３、第４関節軸３３Ｒ＋　。

３３Ｒ２はそれぞれ矢印ｉ３．ｉ、１方向へ回転するこ
とにより、該軸より先端腕部を左右方向へ揺動させる。

第５関節軸３３Ｔは矢印１５方向へ回転することにより
、前記載置台３３ｆを左右方向へ旋回させるようにして
いる。従って、前記載置台３３ｆは、前記胴部２５の枢
右軸３３Ｖ、腕３３の関節軸３３Ｈ＋　、３３Ｈ２，３
３Ｒ＋　、３３Ｒ２，３３Ｔを適宜に駆動することによ
り、所望の位置に所望の姿勢で位置決めされるものであ
る。

前記運搬介助ロボットには、又、該ロボット２１の動作
を制御する電気制御回路が設けられている。この電気制
御回路を第３図に基づいて説明する。前記傾斜角検出セ
ンサ３１，３１の出力がそれぞれ、アンプ３１ａ、３１
ａ及びＡ／Ｄコンバータ３１ｂ、３１ｂを介してマイク
ロコンピュータ３７のパラレルｌ１０３９に入力されて
いる。

また、適宜フロピディスクより読みこまれるロボット駆
動データが、フロッピディスクドライバ５１ａ、フロッ
ピディスクコントローラ５１ｂを介してインタフェイス
４７に入力されている。

更に、ＣＲＴ５３ａ及びディスプレイターミナル５３ｂ
より入力される例えば後述の基準傾斜角データα０．Ｒ
０が、シアアルｌ１０４９に入力されている。

マイクロコンピュータ３７は周知の構成であり、前記パ
ラレルｌ１０３９．インタフェイス４７゜シリアルｌ１
０４９の他、ＣＰＵ４１．ＲＡＭ４３、ＲＯＭ４５から
成っている。従ってＣＰＵ４１は、例えばまずインタフ
ェイス４７及びシリアルｌ１０４９から前記ロボット駆
動データ及び基準傾斜角α０．Ｒ０を読み出し、これを
ＲＡ　Ｍに記憶部ると、実際ロボット制御時にはＲＡＭ
に記憶された各データに従って、パラレルｌ１０３９よ
り必要とする現在傾斜角を読み出し、ＲＡＭとの間でデ
ータを交換し、演痒し、必要に応じて処理したデータを
シリアルｌ１０４９へ出力するものである。

前記シリアルｌ１０４９は１１η記処理データを受けと
ると、これを前記ロボットの各軸のモータ駆動部５５Ｖ
、５５ｔ−ｈ　、５５１−１２・・・５７Ｖ、５７Ｈ＋
　、５７Ｈ２・・・及び、図示しない前記駆動輪２７ａ
のモータ駆動部を介して各モータＭに出力し、該各モー
タＭを作動させることにより、前記各軸及び車輪等を駆
動し、該ロボット２１を適宜の方向に移動させると共に
、移動中法ロボットに適宜の姿勢をとらせるものである
。

前記マイクロコンピュータ３７により果される機能のう
ら本発明に係る姿勢制御機能を姿勢制御装置（姿勢制御
手段）３７ａとして表わりと第４図のようになる。なお
第４図では、傾斜各センサ３１に係るアンプ３１ａ、Ａ
／Ｄコンバータ３１ｂは省略した。

同図に示されるように、姿勢制御装置３７ａは現在傾斜
角記憶部５つと、ｕ＊＃４斜角記憶部６１と傾斜角比較
部６３と、軸駆動信号作成部６５とから成っている。

ここに、前記現在傾斜角記憶部５９は、前記傾斜角検出
センサ３１により検出された脚部２３の現在傾斜角α、
βを一時記憶するものである。

前記基準傾斜角記憶部６１は、前記ロボットの脚部２３
の基準となるべき基準傾斜角α０．Ｒ０を記憶するもの
である。

前記傾斜角比較部６３は、前記現在傾斜角α。

βと基準傾斜角のα０．Ｒ０とを比較し、両者が相違す
る場合には、その相違量△α、＝α−α０゜△β＝β−
β０を演算するものである。

前記軸駆動信号作成部６５は、前記傾斜角の相違量Δα
＝α−α０、及び△β＝β−β０に基づいて、前記載置
台３３ｆ、３５ｆ’を水平に保つための適宜の軸駆動信
号を作成するものである。

次に、前記実施側の作用を第４図、第５図、第６図を参
照しながら説明する。但し、前記基準傾斜角のα０．Ｒ
０は載置台３３ｒ、３５ｆに１戒置される９例えば病院
患者を水平に保持するためにαｏ　＝Ｏ’　、β０＝Ｏ
°と設定されているものとする。

まず１１ａ記運搬介助ロボツト２１が、病院患者１３を
載置台３３Ｆ　、３５ｆに載置して、第５図に示す傾斜
角α１のスロープのさしかかり該角変α１だり後方に傾
斜したとする。すると、前記脚部２３に設けた前記傾斜
角検出センサ３１が作動し、該ロボツｌ〜２１の前後、
左右方向の現在傾斜角α。

βを検出する。

第５図に示す場合、各ロボット２１は前１１２方向にα
１だけ傾斜し、左右方向へは傾斜しないので、α−α１
．β＝０°　（以下（α１，０°）と表ね！〉が検出さ
れる。

前記センサ３１は前記現在傾斜角（α１．○°）を検出
すると、検出結末を前記現在傾斜角記憶部５つへ出力す
る。

前記現在傾斜角記憶部５つに前記現在傾斜角（α１，０
°）が、入力されると、傾斜角比較部６３がＪβ動じ、
前記現在傾斜角記憶部５９及び前記３．１県傾斜角記憶
部６１から、それぞれ、現在傾斜角（α１，０°）及び
基準傾斜角（○°、０°）４読み出し、両石を比輸する
。そして、その差額傾斜角△α−α唱−〇°−α１．△
β−〇°−０°−〇°を演算すると、演算結束を軸駆動
信号作成部６５へ出力する。

前記差額傾斜角△α−α１．△β−〇°が駆動信号作成
部６５へ入力されると、該軸駆動信号作成部６５が前記
差額傾斜角△α＝α１、△β＝０°に基づいて、前記載
置台３３ｒ、３５ｆの傾斜を是正するための軸駆動信号
を作成する。すなわち、第６図に示すように、ロボット
２１が後方にα１だり傾斜した場合には、前記軸駆動信
号作成部１４７が、例えば前記左右の第１関ｍ軸３３Ｈ
＋　。

３５Ｈ１を、第６図において、反時計回りに角度α１弱
だけ回転させるための軸駆動信号を作成Ｊると共に、第
２関節軸３３Ｈ２，３５１−１２を少し時計回りに回転
さぼるだめの軸駆動信号を作成する。

こうして、第１、第２関節軸３３　Ｈ＋　、　３５１−
１＋　、３３Ｈ２，３５Ｈ２の軸駆動信号が作成され、
作成された軸駆動信号が左右用１及び第２関節軸駆動部
５５Ｈ＋　、５５Ｈ２，５７）−Ｉｔ　、５７Ｈ２を介
して各軸駆動モータＭへ出力されると、前記左右の第１
及び第２関節＠３３Ｈ＋　、３５Ｈ＋　。

３３　）−１２、３５Ｈ２が適宜に駆動され、患者１３
等を載置する載置台３３ｆ、３５ｆが第５図に示す傾斜
角α１の状態から、第６図に示される水平状態へ是正さ
れるものである。

又、図示しないが、ロボット２１及び載置台３３ｆ、３
５ｆが左右方向に傾斜する場合には前記傾斜角検出セン
サ３１が該左右の傾斜角を検出する。そして現在傾斜角
記憶部５９、基準傾斜角記憶部６１、傾斜角比較部６３
、軸駆動信号作成部６５が１））記センサの検出出力に
基づいて、前記傾斜を是正すべく、例えば前記ノ「右の
垂直軸３３■。

３５Ｖを適宜に駆動するための軸駆動信号を出力する。

例えば、前記左右の垂直軸３３Ｖ、３５Ｖが（０豆に逆
方向に回転され、前記左右の＠３３゜３５が」二下逆方
向に移動されることにより、前記左右の載置台３３ｆ、
３５ｆが水平角度に是正さ１′するらのである。

前−）で、本実施例によれば、＠石等を移送する際スロ
ープ等の傾斜路面にさしかかりロボット本体が顛ｔ、−
１ｔ、でも、患者等を載置する載置台は常に水平に保た
れるから、該患者等を載置台がら転落する危険を感じさ
けることなく移送することができる。

なお、前記実施例に於ては、脚部２３に傾斜角検出セン
サ３１を設け、該脚部２３の傾斜を検出Ｊることにより
間接的に載置台３３ｆ、３５ｆの（１ｒ１斜を検出する
ようにしたが、例えば、第７図に示づように載置台３３
ｆ、３５ｆに直接傾斜角検出センサ６７ａ、６７ｂを設
けることもできる。

このようにすれば、−ｍ正確に１２置台３３ｒ、３５ｒ
の傾斜角が検出でき、より適切な載置台制御を行うこと
ができる。

また、前に実施例に於いては前後・左右の基準傾斜角α
、βは、何れも０°であるとしたが、例えば前記患者等
を座り姿勢で移送する場合には、左右の基準傾斜角を適
宜の有限角度とすればよい。

更に、前記実施例においては、前後・左右の堪卑傾斜角
は１つの値α０．β０であるとしたが所定の誤着δが許
容される場合には、基準傾斜角範囲としてα０−δ〈α
〈α○＋δ、β０−δ〈βくβ０＋δを定め、現在傾斜
角αがこの範囲から逸脱Ｉ）だ場合にのみ、前記各駆動
軸を駆動づ゛るよう制ｔ２ａ　してもよい。このように
すれば、スロープ等の傾斜が小さいためロボッ１〜がほ
とんど傾斜けず、従って、傾斜角を修正する必要がない
場合に於りる無駄な姿勢変更！Ｔ！ＪＪ　Ｖ「を省略す
ることがてきる。

更に又、前記実施例においては、ロボット２１が左右に
傾斜した場合、左右の垂直軸３３Ｖ、３５Ｖを相互に逆
方向に駆動することにより、左右の１１　Ｍ台を水平角
度に保持１“るようにしたが、必ずしもこのようにする
必要はなく、例えば、左右の第１関節軸３３Ｈ＋　、３
５Ｈ＋　を相ηに逆方向に駆動し、左右の腕３３．３５
の上下方向の揺動角をｉｆｆえることにより前記載置台
を水平角度に保つようにしてもよい。

また、前記実施例では、腕の姿勢を適宜に制御すること
により載置台を水平に保つようにしたが、脚部にも適宜
の高さ調整手段を設け、前記腕の姿勢制御と共に、脚部
の高さ調整を行うことにより前記載置台を水平に保つよ
うにすることもできる。

このようにすれば、一層最適に載置台を姿勢制御するこ
とができる。

［発明の効果］ この発明の運搬ロボットは、以上のように構成したこと
により、運搬作業中スロープ等の傾斜路面にさしかかり
ロボット本体が傾斜しても、患者等を載置する載置台は
所定傾斜角度に保持されるから、前記患者等を、転落等
の危険を感じさせることなく安全に移送でさるしのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は何れｂ本発明の一実施例を示し、第
１図はこの実施例に係る運１看介助ロボットの斜視図、
第２図は前記介助ロボットの各駆動軸の説明図、第３図
は前記ロボットの電気制御回路のブロック図、第４図は
前記電気制御回路の１能説明図、第５図、第６図は前記
ロボットの動作を示ず動作説明図、第７図は本発明の他
の実施例に係る運搬介助ロボットの斜視図、第７図は従
来の運搬介助ロボットの斜視図である。 ２１・・・運搬介助ロボット ３１・・・傾斜角検出センサ ３３．３５・・・腕 ３３ｆ’、３５ｆ・・・載置台 ３３Ｖ、３５Ｖ・・・垂直１袖 ３３　ｆ−１＋　、　３５　ｈｌ　＋　・・・第１関節
軸３３Ｈ２，３５＋−１２・・・第２関節軸３７ａ・・
・姿勢制御装置 ５つ・・・現任傾わｌ色記憶部 ６１・・・基準傾斜角記憶部 ６３・・・傾斜角比較部 ６５・・・軸駆動信号作成部 第１図 第２図 第４図　　　’＋’＋Ｖ 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被運搬体を所定傾斜角に保って運搬する運搬ロボ
   ットであって、前記被運搬体の傾斜角を検出する傾斜角
   検出センサと、該センサにより検出される現在傾斜角を
   予じめ設定した基準傾斜角と比較し現在傾斜角が基準傾
   斜角と相違する場合には現在傾斜角を基準傾斜角に一致
   せしめるべく該ロボットの姿勢を制御する姿勢制御手段
   と、を設けたことを特徴とする運搬ロボット。
2. （２）前記姿勢制御は、前記被運搬体を支えるロボット
   の腕の姿勢を変えることにより行うものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の運搬ロボット。
3. （３）前記傾斜角検出センサは前記ロボットの脚部に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の運搬ロボット。
4. （４）前記傾斜角検出センサは、前記被運搬体を裁置す
   る裁置台に設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の運搬ロボット。