JPWO2015145757A1 - 移動補助装置 - Google Patents

Abstract

使用者と移動補助装置とを適切な距離に維持しつつ、使用者に違和感を与えることなく使用者の移動を補助する移動補助装置を提供する。介助ロボットの制御装置は、検出装置から重量配分を取得し（取得部：ステップＳ２０４）、取得部によって取得された重量配分から、基台の走行方向に沿った使用者の前後方向の重心位置を導出し（重心位置導出部：ステップＳ２０６）、基台の走行中において、重心位置導出部によって導出された重心位置を使用して、制動装置が制動力を付与するように制御する（制動制御部：ステップＳ２１２，２１４，２１８，２２０）。

Description

本発明は、使用者の移動を補助する移動補助装置に関する。

移動補助装置の一形式として、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、移動補助装置（歩行補助装置）は、移動可能な移動体と、この移動体に備えられ、使用者を支持する支持部とを有しており、移動体の速度が増加したときに、使用者から支持部に作用する力の変化に対する移動体の速度の変化率を低減させる手段を備えている。この移動補助装置によれば、使用者がつまずいた弾みで支持部に強い力を加えても、移動体が急速に移動することを防ぐことができ、使用者が取り残される可能性が少なくなる。

国際公開第ＷＯ９８／４１１８２号

上述した特許文献１に記載されている移動補助装置は、移動体の速度が増加したときに、使用者から支持部に作用する力の変化に対する移動体の速度の変化率を低減させる手段を備えている。しかし、移動体の速度が増加した場合であっても、使用者が移動体と離れない場合もある。この場合、移動体に制動を付与すると、使用者と移動体とが接近しすぎるため、使用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、使用者と移動補助装置とを適切な距離に維持しつつ、使用者に違和感を与えることなく使用者の移動を補助する移動補助装置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、本発明に係る移動補助装置は、使用者の移動を補助する移動補助装置であって、複数の車輪を備え、走行可能である基台と、基台に設けられ使用者を支える保持部と、保持部に設けられ使用者から受ける重量配分を検出する検出装置と、車輪の何れかに制動力を付与する制動装置と、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、基台の走行方向に沿った使用者の前後方向の重心位置を導出する重心位置導出部と、基台の走行中において、重心位置導出部によって導出された重心位置を使用して、制動装置が制動力を付与するように制御する制動制御部と、を備えたことを特徴とする。

これによれば、移動補助装置は、基台の走行中において、保持部が使用者から受ける重量配分から導出された、基台の走行方向に沿った使用者の前後方向の重心位置を使用して、制動装置が制動力を付与するように制御する。したがって、保持部ひいては移動補助装置に対する使用者の重心位置が所定範囲内に維持されるように制動力を付与することが可能となる。その結果、移動補助装置は、使用者と移動補助装置とを適切な距離に維持しつつ、使用者に違和感を与えることなく使用者の移動を補助する。

本発明による移動補助装置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後方から見た図である。 図１に示す保持部特に検出装置を示す断面図である。 図１に示す介助ロボットを示すブロック図である。 保持部に支えられて着座している使用者を右側から見た図である。 保持部に支えられて起立している使用者を右側から見た図である。 保持部に支えられて肘付き姿勢で歩行している使用者を右側から見た図である。 図６に示す制御装置で実行される制御プログラム（走行（歩行）許否判断）を示すフローチャートである。 図６に示す制御装置で実行される制御プログラム（走行（歩行）補助）を示すフローチャートである。 保持部が使用者から受ける力の配分、および使用者の重心位置を説明するための図である。

以下、本発明による移動補助装置の一実施形態である介助ロボットについて説明する。介助ロボット１０は、使用者Ｍ１の体の一部（例えば、上半身）を支えて起立、着座および移動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、使用者Ｍ１が入るために必要な間隔を開けて配置されている。

基台２１は、複数の車輪２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉを備えており、走行可能である。具体的には、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。また、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇは、車輪２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉのうち車輪２１ｄ，２１ｅに制動力を付与する制動装置ＢＫである。制動装置ＢＫは、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇを発電機として使用する回生ブレーキである。なお、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇは、基台２１に設けられ車輪２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉのうち車輪２１ｄ，２１ｅを駆動可能な駆動用モータである。また、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇは、使用者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。この場合、他の形式の制動装置（例えば、自転車、自動二輪車、自動車に設けられている制動装置）を設けることが好ましい。他の形式の制動装置は、自動で制動が付与されるように構成されているのが好ましい。

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に対して上下動させる。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に対して上下動される。

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上下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、使用者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、使用者Ｍ１の起立動作及び着座動作において使用者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、使用者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は使用者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。使用者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。使用者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、使用者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Ｍ１や介助者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。

制御装置１７は、介助ロボット１０の姿勢変形および走行・制動に関する制御を行う。制御装置１７は、図６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（駆動用モータ：制動装置（回生ブレーキ））、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、使用者Ｍ１、介助者を含む周囲にいる人に対して介助ロボット１０の状態や使用者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。
介助ロボット１０は、基台２１が走行する走行路面の傾斜（傾斜角）すなわち水平面に対する傾斜角θを検出する傾斜検出センサ１９（傾斜検出装置に相当する）をさらに備えている。傾斜検出センサ１９は、基台２１に設けられている。傾斜検出センサ１９は、例えば角速度を検出できるジャイロセンサで構成されている。

次に、上述したように構成された介助ロボット１０の作動を説明する。介助ロボット１０の起立動作と着座動作について図７，８を参照して説明する。介助ロボット１０は、使用者Ｍ１と対面する位置まで移動する（または移動される）。そして、介助ロボット１０は、使用者Ｍ１に対して「ハンドルを握ってください」という案内を行う。使用者Ｍ１が両手でハンドル１４を握ると、接触センサによってハンドル１４を握ったことを検知するため、介助ロボット１０は、使用者Ｍ１を起立させるための起立動作を行う。

起立動作が開始されると、介助ロボット１０は、着座している使用者Ｍ１の上半身を保持部１３によって保持する（図７参照）。そして、介助ロボット１０は、上半身を保持した状態で、使用者Ｍ１を起立状態にする（図８参照）。図８に示すように、介助ロボット１０は、使用者Ｍ１を起立状態で補助している。使用者Ｍ１は、保持部１３の上面に肘を付いて保持部１３により保持された状態で歩行して移動する（図９参照）。

さらに、上述したように構成された介助ロボット１０による使用者Ｍ１に対する歩行補助（移動補助）を説明する。最初に、歩行補助が開始される前の制御（走行許否制御）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、介助ロボット１０が停止中であるか否かを判定する。具体的には、制御装置１７は、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇに内蔵されているエンコーダの検出値がない場合に、介助ロボット１０が停止中である判定する。介助ロボット１０が停止中でない場合には、制御装置１７は、ステップＳ１０２にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１１２に進めて、本フローチャートを一旦終了する。これにより、介助ロボット１０が停止中でない場合には、制御装置１７は、介助ロボット１０の走行許否判定を実行する。
一方、介助ロボット１０が停止中である場合には、制御装置１７は、ステップＳ１０２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０４以降に進めて、介助ロボット１０の走行許否判定を実行する。

制御装置１７は、ステップＳ１０４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Ｓ１０６において、ステップＳ１０４にて取得された重量配分から、着座している使用者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、使用者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。使用者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Ｓ１０８において、先に導出された使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇと所定範囲Ｓａとを比較する。すなわち、制御装置１７は、使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが、所定範囲Ｓａ内にあるか、所定範囲Ｓａより前方にあるか、所定範囲Ｓａ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Ｓａ内にあるか否かを判定する。所定範囲Ｓａは、例えば、後側圧力センサ６３ａｒの中心を基準にしてＬｂ／４から（３／４）・Ｌｂまでの範囲である。

重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ１１０に進めて、走行の開始を許可する。その後、制御装置１７は、プログラムをステップＳ１１２に進めて、本フローチャートを終了し、走行開始が可能となる。

重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ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Ｓ１１４に進めて、走行の開始を禁止する。制御装置１７は、ステップＳ１１６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、使用者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を駆動させて使用者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、使用者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Ｓａ内に入るまで、制御装置１７は、ステップＳ１００−１０８，１１４，１１６の処理を繰り返し実行する。

重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ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Ｓ１１８に進めて、走行の開始を禁止する。制御装置１７は、ステップＳ１２０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、使用者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を駆動させて使用者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、使用者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Ｓａ内に入るまで、制御装置１７は、ステップＳ１００−１０８，１１８，１２０の処理を繰り返し実行する。

このように、制御装置１７は、走行が開始される前すなわち基台２１が停止中であって、ステップＳ１０６（重心位置導出部）によって導出された、介助ロボット１０に補助されて起立状態にある使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内である場合には、基台２１の走行を許容（ステップＳ１１０）し、一方、ステップＳ１０６（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Ｓａ外である場合には、基台２１の走行を禁止（ステップＳ１１４，１１８）する（ステップＳ１１０，１１４，１１８：走行許否制御部）。

さらに、制御装置１７は、走行が開始される前すなわち基台２１が停止中であって、ステップＳ１０６（重心位置導出部）によって導出される、介助ロボット１０に補助されて起立状態にある使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ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Ｓ１０６（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Ｓａ内に入るように保持部１３を傾動させる（ステップＳ１１６，１２０：第二制御部）。これによれば、介助ロボット１０は、使用者Ｍ１の走行（歩行）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。

次に、歩行補助走行について図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、走行（歩行）許可があるか否かを判定する。走行（歩行）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Ｓ２１６に進めて、本フローチャートを一旦終了する。これにより、走行（歩行）許可がない場合には、制御装置１７は、介助ロボット１０による歩行補助を開始しない（すなわち走行が禁止される）。
一方、走行（歩行）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による歩行補助を実行する。

制御装置１７は、ステップＳ２０４において、ステップＳ１０４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Ｓ１０６と同様に、ステップＳ２０４にて取得された重量配分から、着座している使用者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、傾斜検出センサ１９から傾斜角を取得し（ステップＳ２０８）、その取得した傾斜角に応じた所定範囲を設定する（所定範囲設定部：ステップＳ２１０）。例えば、傾斜角が０である場合の所定範囲（上記所定範囲Ｓａ）が基準所定範囲として記憶装置１６に記憶されている。制御装置１７は、傾斜角が０である場合の所定範囲Ｓａを記憶装置１６から取得し、傾斜角が正の値（上り坂）である場合には、所定範囲Ｓａを前方に所定量（傾斜角に応じた値）だけ移動させている。制御装置１７は、傾斜角が負の値（下り坂）である場合には、所定範囲Ｓａを後方に所定量（傾斜角に応じた値）だけ移動させている。

制御装置１７は、ステップＳ２１２において、先にステップＳ２０６にて導出された使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇと、先にステップＳ２１０にて設定された所定範囲Ｓａ（傾斜角が０である場合の所定範囲）とを比較する。すなわち、制御装置１７は、使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが、所定範囲Ｓａ内にあるか、所定範囲Ｓａより前方にあるか、所定範囲Ｓａ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Ｓａ内にあるか否かを判定する。

重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内である場合には、制御装置１７は、プログラムをステップＳ２１４に進めて、制動装置ＢＫが制動力を付与しないように制御する。制御装置１７は、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇを発電機として使用しないで回生制動を付与しない。よって、介助ロボット１０に支持されながら歩行している使用者Ｍ１は、介助ロボット１０との距離が最適に保持されながら歩行を続けることができる。

重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ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Ｓ２１８に進めて、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する。制御装置１７は、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇを発電機として使用して回生制動を付与する。これにより、介助ロボット１０の移動に対して使用者Ｍ１の重心移動が遅れる場合には、制動装置ＢＫが介助ロボット１０に制動力を付与するため、使用者Ｍ１と介助ロボット１０との距離が離れるのを抑制することができる。

重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ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Ｓ２２０に進めて、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する。制御装置１７は、左右駆動輪用モータ２１ｆ，２１ｇを発電機として使用して回生制動を付与する。これにより、介助ロボット１０の移動に対して使用者Ｍ１の重心移動が速く場合には、制動装置ＢＫが介助ロボット１０に制動力を付与するため、使用者Ｍ１と介助ロボット１０との距離が接近するのを抑制することができる。よって、介助ロボット１０に支持されながら歩行している使用者Ｍ１は、介助ロボット１０との距離が広がったり狭まったりしそうになっても、使用者Ｍ１と介助ロボット１０とを適切な距離に維持することができる。

このように、制御装置１７は、保持部１３に支えられて歩行している使用者Ｍ１を補助しながら、基台２１が走行中である場合において、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を使用して、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する（ステップＳ２１４，２１８，２２０：制動制御部）。

さらに、制御装置１７（制動制御部）は、保持部１３に支えられて歩行している使用者Ｍ１を補助しながら、基台２１が走行中である場合において、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Ｓａ内である場合には、制動装置ＢＫが制動力を付与しないように制御し（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Ｓａ外である場合には、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する（ステップＳ２１８，２２０）。

なお、制御装置１７は、重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内にある場合であって、重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａより狭い範囲Ｓｂより後方にある場合には、上述したステップＳ１１６と同様に、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たり、案内装置１８を駆動させて使用者Ｍ１に上半身を前方に移動する旨を通知させたりしてもよい。また、制御装置１７は、重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内にある場合であって、重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａより狭い範囲Ｓｂより前方にある場合には、上述したステップＳ１２０と同様に、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たり、案内装置１８を駆動させて使用者Ｍ１に上半身を後方に移動する旨を通知させたりしてもよい。これにより、介助ロボット１０に支えられながら歩行する使用者Ｍ１は、重心位置が適切な位置となるように補助されて歩行することができる。

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（移動補助装置）は、使用者Ｍ１の移動を補助する介助ロボット１０であって、複数の車輪２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉを備え、走行可能である基台２１と、基台２１に設けられ使用者Ｍ１を支える保持部１３と、保持部１３に設けられ使用者Ｍ１から受ける重量配分を検出する検出装置６３と、車輪２１ｈ，２１ｉに制動力を付与する制動装置ＢＫ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、基台２１の走行方向に沿った使用者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、基台２１の走行中において、重心位置導出部によって導出された重心位置Ｐｇを使用して、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する制御装置１７（ステップＳ２１２，２１４，２１８，２２０：制動制御部）と、を備えている。

これによれば、介助ロボット１０は、基台２１の走行中において、保持部１３が使用者Ｍ１から受ける重量配分から導出された、基台２１の走行方向に沿った使用者Ｍ１の前後方向の重心位置Ｐｇを使用して、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する。したがって、保持部１３ひいては介助ロボット１０に対する使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内に維持されるように制動力を付与することが可能となる。その結果、介助ロボット１０は、使用者Ｍ１と介助ロボット１０とを適切な距離に維持しつつ、使用者Ｍ１に違和感を与えることなく使用者Ｍ１の移動を補助する。

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Ｓ２１２，２１４，２１８，２２０：制動制御部）は、基台２１が走行中において、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Ｓａ内である場合には、制動装置ＢＫが制動力を付与しないように制御し（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Ｓａ外である場合には、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する（ステップＳ２１８，２２０）。
これによれば、介助ロボット１０による使用者Ｍ１の移動中において、保持部１３ひいては介助ロボット１０に対する使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内に確実に維持されるように制動力を付与することが可能となる。

また、本実施形態に係る介助ロボット１０において、基台２１に設けられ車輪２１ｈ，２１ｉを駆動可能な駆動用モータ２１ｆ、２１ｇをさらに備え、制動装置ＢＫは駆動用モータ２１ｆ、２１ｇを発電機として使用する回生ブレーキである。
これによれば、簡単な構成により、保持部１３ひいては介助ロボット１０に対する使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内に維持されるように制動力を付与することが可能となる。

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Ｓ１１０，１１４，１１８：走行許否制御部）は、基台２１が停止中であって、ステップＳ１０６（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Ｓａ内である場合には、基台２１の走行を許容し（ステップＳ１１０）、一方、ステップＳ１０６（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Ｓａ外である場合には、基台２１の走行を禁止（ステップＳ１１４，１１８）する。
これによれば、介助ロボット１０は、より適切に使用者Ｍ１の移動補助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は、基台２１が走行する走行路面の傾斜を検出する傾斜検出センサ１９（傾斜検出装置）をさらに備え、制御装置１７は、傾斜検出センサ１９によって検出された走行路面の傾斜に応じて所定範囲Ｓａを設定する（ステップＳ２１０：所定範囲設定部）。
これによれば、基台２１が走行する走行路面の傾斜の大きさによらないで、保持部１３ひいては介助ロボット１０に対する使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内に維持されるように制動力を付与することが可能となる。

また、制御装置１７は、上述したステップＳ２１２，２１４，２１８，２２０において、基台２１が走行開始した時点にステップＳ２０６またはステップＳ１０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇである走行開始重心位置から、基台２１が走行中にステップＳ２０６（重心位置導出部）によって導出された重心位置Ｐｇである走行中重心位置が所定量離れていない場合には、制動装置ＢＫが制動力を付与しないように制御し（ステップＳ２１４）、一方、走行中重心位置が走行開始重心位置から所定量離れている場合には、制動装置ＢＫが制動力を付与するように制御する（ステップＳ２１８，２２０）ようにしてもよい。この場合、ステップＳ２１２の処理の代わりに、走行開始重心位置から走行中重心位置が所定量離れていないか否かを判定するようにすればよい。
これによれば、走行開始の重心位置の状態を加味した上で、介助ロボット１０による使用者Ｍ１の移動中において、保持部１３ひいては介助ロボット１０に対する使用者Ｍ１の重心位置Ｐｇが所定範囲Ｓａ内に確実に維持されるように制動力を付与することが可能となる。

なお、本発明は、介助ロボット以外の移動補助装置、例えば歩行器に適用可能である。この場合、歩行器は、上述したように、車輪を備え走行可能である基台２１と、基台２１に設けられ使用者Ｍ１を支える保持部１３と、保持部１３に設けられ使用者Ｍ１から受ける重量配分を検出する検出装置６３と、車輪の何れかに制動力を付与する制動装置ＢＫと、を少なくとも備えている。

また、上述した実施形態においては、保持部１３は、テーブル状に形成され、上面に使用者Ｍ１の肘を置くタイプであったが、これに代えて、保持部１３の上面に使用者Ｍ１の脇を載置可能なアタッチメントを載置し、そのアタッチメントに使用者Ｍ１の脇を置くタイプでもよい。

１０…介助ロボット、１１…基部、１２，１１２…アクチュエータ、１３…保持部、１４…ハンドル、１６…記憶装置、１７…制御装置（取得部、重心位置導出部、制動制御部、走行許否制御部、所定範囲設定部）、１８…案内装置、１９…傾斜検出センサ（傾斜検出装置）、２１…基台、２１ｄ，２１ｅ，２１ｈ，２１ｉ…車輪、２１ｆ，２１ｇ…左右駆動輪用モータ（駆動用モータ）、６３…検出装置、ＢＫ…制動装置、Ｍ１…使用者。

Claims (6)

1. 使用者の移動を補助する移動補助装置であって、
   複数の車輪を備え、走行可能である基台と、
   前記基台に設けられ前記使用者を支える保持部と、
   前記保持部に設けられ前記使用者から受ける重量配分を検出する検出装置と、
   前記車輪の何れかに制動力を付与する制動装置と、
   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、前記基台の走行方向に沿った前記使用者の前後方向の重心位置を導出する重心位置導出部と、
   前記基台の走行中において、前記重心位置導出部によって導出された前記重心位置を使用して、前記制動装置が前記制動力を付与するように制御する制動制御部と、を備えたことを特徴とする移動補助装置。
2. 前記制動制御部は、前記基台が走行中において、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所定範囲内である場合には、前記制動装置が前記制動力を付与しないように制御し、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所定範囲外である場合には、前記制動装置が前記制動力を付与するように制御することを特徴とする請求項１記載の移動補助装置。
3. 前記基台に設けられ前記車輪のうち何れかを駆動可能な駆動用モータをさらに備え、
   前記制動装置は前記駆動用モータを発電機として使用する回生ブレーキであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動補助装置。
4. 前記基台が停止中であって、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所定範囲内である場合には、前記基台の走行を許容し、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所定範囲外である場合には、前記基台の走行を禁止する走行許否制御部、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の移動補助装置。
5. 前記基台が走行する走行路面の傾斜を検出する傾斜検出装置と、
   前記傾斜検出装置によって検出された前記走行路面の傾斜に応じて前記所定範囲を設定する所定範囲設定部と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の移動補助装置。
6. 前記制動制御部は、前記基台が走行開始した時点に前記重心位置導出部によって導出された重心位置である走行開始重心位置から、前記基台が走行中に前記重心位置導出部によって導出された重心位置である走行中重心位置が所定量離れていない場合には、前記制動装置が前記制動力を付与しないように制御し、一方、前記走行中重心位置が前記走行開始重心位置から所定量離れている場合には、前記制動装置が前記制動力を付与するように制御することを特徴とする請求項１記載の移動補助装置。

Images