JPWO2015145915A1 - 介助ロボット - Google Patents

Abstract

小型のアクチュエータを用いることができる介助ロボットを提供する。昇降部（４０，２４０，３４０，４４０）及び保持部（５０，２５０，３５０，４５０）の一方は、昇降部（４０，２４０，３４０，４４０）に対する保持部（５０，２５０，３５０，４５０）の前後動且つ傾動を案内する案内路（５３，２５３，３４２，３４３，４５１ａ）を備える。他方は、案内路（５３，２５３，３４２，３４３，４５１ａ）に沿って移動する被案内部材（４３，２４３，３５２，３５３，４４３，４４４）を備える。

Description

本発明は、被介助者の起立動作を補助する介助ロボットに関するものである。

特許文献１には、被介助者の起立動作を補助する介助ロボットが記載されている。ここで、被介助者を座位姿勢から立位姿勢に安定して移動させるためには、保持部を基台に対して上昇、前後動及び傾動をさせる必要がある。そこで、介助ロボットは、被介助者を保持する保持部が基台に対して昇降、前後動、及び、傾動をするために、複数の関節を備えるアーム部を備える。アーム部は、基台に対して第一アーム部を傾動させる第一関節、第一アーム部に対して第二アーム部をスライドさせる第二関節、第二アーム部に対して保持部を傾動させる第三関節を備える。

国際公開第２０１４／１２２７５１号

しかし、基台に対して第一アーム部を傾動させる第一関節は、保持部から離れた位置に位置するため、保持部が被介助者から受ける力に伴って生じるモーメントが非常に大きくなる。そのため、第一関節を駆動するためのアクチュエータが大型となる。つまり、介助ロボット全体が大型となる。

本発明は、小型のアクチュエータを用いることができる介助ロボットを提供することを目的とする。

介助ロボットは、基台と、前記基台に対して昇降する昇降部と、被介助者の体の一部を保持し、前記昇降部に対して前後動し且つ傾動する保持部と、前記基台に対する前記昇降部の昇降動作の駆動を行う昇降アクチュエータと、前記昇降部に対する前記保持部の前後動且つ傾動の駆動を行う前後動アクチュエータとを備える。前記昇降部及び前記保持部の一方は、前後方向に延びて形成され、前記昇降部に対する前記保持部の前後動且つ傾動を案内する案内路を備え、前記昇降部及び前記保持部の他方は、前記案内路に沿って移動する被案内部材を備える。

保持部は、昇降部に対して前後動し且つ傾動する。そして、前後動アクチュエータが、昇降部に対する保持部の前後動且つ傾動の駆動を行う。そのため、被介助者の前後動且つ傾動は、前後動アクチュエータの駆動によって行われる。このように、本発明においては、前後動アクチュエータは、昇降部に対して保持部を駆動する。つまり、従来のように昇降部を基台に対してモーメント駆動させるアクチュエータに比べて、本発明における前後動アクチュエータは、小型となる。

第一実施形態の介助ロボット１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１の平面図である。図の右側が進行方向前方である。 介助ロボット１を進行方向後方から見た図である。 介助ロボット１を進行方向前方から見た図である。 図１の介助ロボット１における保持部を上昇させた状態の介助ロボット１を進行方向右側から見た図である。 図１の介助ロボット１の内部構造を示し、介助ロボット１を進行方向右側から見た図である。 図６の介助ロボット１の左側から見た図、すなわち介助ロボット１を進行方向後方から見た図である。 図７の８−８断面図である。 図８の上部における昇降部４０、保持部５０及び前後動アクチュエータ９０，１００の拡大図である。ただし、図１０の９−９断面図に相当する。 図９の１０−１０断面図である。 保持部５０が図９に示す状態から前方へ移動し且つ前傾した状態を示す図である。 介助ロボット１の制御装置１２０のブロック図である。 被介助者Ｍ１が着座姿勢のときの介助ロボット１を進行方向右側から見た図である。 被介助者Ｍ１が起立姿勢のときの介助ロボット１を進行方向右側から見た図である。 第二実施形態の介助ロボット２００における昇降部２４０、保持部２５０及び前後動アクチュエータ２６０の拡大図である。 保持部２５０が図１５に示す状態から前方へ移動し且つ前傾した状態を示す図である。 第三実施形態の介助ロボット３００における昇降部３４０、保持部３５０及び前後動アクチュエータ３６０の拡大図である。 保持部３５０が図１７に示す状態から前方へ移動し且つ前傾した状態を示す図である。 第四実施形態の介助ロボット４００における昇降部４４０、保持部４５０及び前後動アクチュエータ４６０の拡大図である。 保持部４５０が図１９に示す状態から前方へ移動し且つ前傾した状態を示す図である。

＜第一実施形態＞
（１．介助ロボット１の全体構成）
第一実施形態の介助ロボット１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Ｍ１（図１３，図１４に示す）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。介助ロボット１は、図１−図５に示すように、基台１０、昇降アーム２０，３０、昇降部４０、保持部５０、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、地面に設置する部位である。基台１０は、図２に示すように、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、４つの車輪１５−１８を備え、前後進可能である。

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、図１及び図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。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、図１及び図５に示すように、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。

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Ｍ１の体の一部を保持する。保持部５０は、被介助者Ｍ１に応じて交換可能なアタッチメント６０を備える。

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Ｍ１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．介助ロボット１の内部構造）
介助ロボット１は、図１−図５に示すように、基台１０のカバー１１、昇降アーム２０，３０のそれぞれのカバー２５，３５、昇降部４０のカバー４５、保持部５０のアタッチメント６０を備える。そこで、これらを取り除いた介助ロボット１の内部構造について、図６−図８を参照して説明する。ただし、昇降部４０、保持部５０及び前後動アクチュエータ９０，１００は、後述する。

基台１０は、左右フレーム１２，１３、及び、左右フレーム１２，１３の前端部を連結する連結フレーム１４を備える。左右フレーム１２，１３は、被介助者Ｍ１が入るために必要な間隔を開けて配置される。左右フレーム１２，１３の後端部には、左右後輪１５，１６がそれぞれ設けられる。左右フレーム１２，１３の前端部には、左右前輪１７，１８がそれぞれ設けられる。左右前輪１７，１８は、介助ロボット１の進行方向に応じて旋回する。ここで、本実施形態においては、左右後輪１５，１６及び左右前輪１７，１８は、駆動力を有しない車輪であるが、モータ等により駆動するようにしてもよい。

昇降アーム２０，３０は、第一アーム部２１，３１、第二アーム部２２，３２及び第三アーム部２３，３３を備える。第一アーム部２１，３１、第二アーム部２２，３２及び第三アーム部２３，３３は、直線の長尺状に形成される。第一アーム部２１，３１は、基台１０の左右フレーム１２，１３のそれぞれに固定される。第一アーム部２１，３１は、基台１０に対して前方に所定角度（例えば８０度）にて傾斜させて固定される。

第二アーム部２２，３２は、第一アーム部２１，３１に対して長手方向にスライドする。第二アーム部２２，３２が収縮した際には、第二アーム部２２，３２の大部分が第一アーム部２１，３１に収容される。
第三アーム部２３，３３は、第二アーム部２２，３２に対して長手方向にスライドする。第三アーム部２３，３３の上端には、昇降部４０が固定される。第三アーム部２３，３３が収縮した際には、第三アーム部２３，３３の大部分が第二アーム部２２，３２に収容される。

従って、第二アーム部２２，３２及び第三アーム部２３，３３が収縮した際には、図１に示すように、第三アーム部２３，３３の大部分が第一アーム部２１，３１及び第二アーム部２２，３２に収容される。このとき、昇降部４０は最下位置に位置する。一方、第二アーム部２２，３２及び第三アーム部２３，３３が伸張した際には、図５−図８に示すように、第三アーム部２３，３３は、第一アーム部２１，３１に上下方向に重なることなく、第一アーム部２１，３１から上方に離れた位置に位置する。このとき、昇降部４０は最上位置に位置する。

昇降アクチュエータ７０，８０は、回転駆動源７１，８１、第一昇降機構７２，８２及び第二昇降機構７３，８３を備える。回転駆動源７１，８１は、回転駆動力を出力するモータを備える。適宜、回転駆動源７１，８１は、減速機構を備えるようにしてもよい。

第一昇降機構７２，８２は、回転駆動源７１，８１に連結され、第一アーム部２１，３１に対して第二アーム部２２，３２を昇降する機構である。第一昇降機構７２，８２は、ねじ機構である。なお、第一昇降機構７２，８２は、ベルト機構を適用することもできる。第一昇降機構７２，８２は、回転駆動源７１，８１により回転駆動するねじ軸７２ａ，８２ａと、ナット部材７２ｂ，８２ｂとを備える。本実施形態においては、ねじ軸７２ａ，８２ａは、第一アーム部２１，３１に固定され、ナット部材７２ｂ，８２ｂは、第二アーム部２２，３２に固定される。つまり、ねじ軸７２ａ，８２ａが回転駆動源７１，８１により回転することにより、ナット部材７２ｂ，８２ｂが昇降する。このようにして、第二アーム部２２，３２が第一アーム部２１，３１に対して昇降する。

第二昇降機構７３，８３は、第二アーム部２２，３２に対して第三アーム部２３，３３を昇降する機構である。第二昇降機構７３，８３は、ベルト機構である。なお、第二昇降機構７３，８３は、ねじ機構を適用することもできる。第二昇降機構７３，８３は、第二アーム部２２，３２の長手方向の両端に回転可能に設けられる下プーリ７３ａ，８３ａ及び上プーリ７３ｂ，８３ｂを備える。

さらに、第二昇降機構７３，８３は、下プーリ７３ａ，８３ａ及び上プーリ７３ｂ，８３ｂに懸架されるベルト７３ｃ，８３ｃを備える。ベルト７３ｃ，８３ｃの一方が第一アーム部２１，３１の上端連結部材２１ａ，３１ａに固定され、ベルト７３ｃ，８３ｃの他方が第三アーム部２３，３３の下端連結部材２３ａ，３３ａに固定される。つまり、第二アーム部２２，３２が第一アーム部２１，３１に対して上昇すると、当該上昇動作に連動してベルト７３ｃ，８３ｃが回転する。当該回転動作に連動して、第三アーム部２３，３３が第二アーム部２２，３２に対して上昇する。第二アーム部２２，３２及び第三アーム部２３，３３が下降する動作は、上記動作を逆転させた動作となる。

（３．昇降部４０、保持部５０、前後動アクチュエータ９０，１００の構造）
昇降部４０、保持部５０及び前後動アクチュエータ９０，１００について、図９−図１１を参照して説明する。ここで、以下の説明においては、昇降部４０の左側部分と保持部５０の左側部分との連結構造について説明する。そのため、右側の前後動アクチュエータ１００については説明しない。説明は省略するが、昇降部４０の右側部分と保持部５０の右側部分との連結構造は、左側の構造を左右対称とした構造となる。

昇降部４０は、第三アーム部２３の上端に固定される。また、保持部５０は、昇降部４０に対して、前後動且つ傾動する。ここで、本実施形態の介助ロボット１は、保持部５０がレール部材である案内路５３を備え、昇降部４０が被案内部材４３を備えると共に、前後動アクチュエータ９０，１００のねじ軸９３が保持部５０に設けられ、ナット部材９４が昇降部４０に設けられるタイプである。

昇降部４０は、図９及び図１０に示すように、基部４１、揺動支持部４２及び被案内部材４３を備える。基部４１は、図１０に示すように、前後方向から見た場合にクランク状に形成され、第三アーム部２３，３３の上端に固定される。昇降部４０の揺動支持部４２は、図１０に示すように、前後方向から見た場合に下方に開口するＵ字状に形成され、基部４１の一方の側面（図１０の右側）に固定される。また、被案内部材４３は、後述する案内路５３に移動可能に保持される部材である。被案内部材４３は、側面に溝を有するブロック状に形成される。被案内部材４３は、基部４１の他方の側面（図１０の左側）に固定される。つまり、昇降部４０を構成する基部４１、揺動支持部４２及び被案内部材４３は、一体的に形成される。

保持部５０は、本体フレーム５１、揺動支持部５２及び案内路５３を備える。本体フレーム５１は、上方から見た場合に後方に開口するＵ字状に形成される。図９には、本体フレーム５１の左側の延在部分を示し、図１０には、本体フレーム５１の左側の延在部分及び中央連結部分の一部を示す。保持部５０の揺動支持部５２は、図１０に示すように、前後方向から見た場合に下方に開口するＵ字状に形成される。保持部５０の揺動支持部５２は、昇降部４０の揺動支持部４２に前後方向に重なる位置に位置し、昇降部４０の揺動支持部４２より前方に位置する。

案内路５３は、レール部材であり、本体フレーム５１の左右の延在部分の側面に固定される。案内路５３は、前後方向に延びて形成される。本実施形態においては、案内路５３は、湾曲した非直線状、特に円弧形状に形成される。案内路５３は、図９に示すように、前方ほど下方に位置するように、且つ、上方に弧凸状となるように、本体フレーム５１に固定される。案内路５３は、被案内部材４３により上下方向から挟み込まれるようにして、被案内部材４３を保持する。つまり、案内路５３は、図９及び図１１に示すように、被案内部材４３を案内路５３に沿って円弧状に移動させる。

被案内部材４３が案内路５３に沿って円弧状に移動することによって、図９及び図１１に示すように、保持部５０の本体フレーム５１が、昇降部４０に対して前後動し且つ傾動する。詳細には、図９に示すように被案内部材４３が案内路５３の前端に位置する状態から、図１１に示すように被案内部材４３が案内路５３の後端に位置する状態に変化する際に、保持部５０の本体フレーム５１は、前方へ移動し、且つ、前傾する。また、被案内部材４３と案内路５３との位置関係が図１１に示す状態から図９に示す状態に変化する場合には、保持部５０の本体フレーム５１は、後方へ移動し、且つ、傾きが解消する状態へ移動する。このように、案内路５３は、被案内部材４３を介することによって、昇降部４０に対する保持部５０の前後動且つ傾動を案内する。

前後動アクチュエータ９０，１００は、上述したように、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。ここで、左側の前後動アクチュエータ９０と右側の前後動アクチュエータ１００は、２つであるが、左右の昇降部４０に対して１つの保持部５０を駆動する１種類の駆動動作を行うアクチュエータである。つまり、２つの前後動アクチュエータ９０，１００は、同期して動作し、１種類の駆動動作を行うアクチュエータとして構成される。そして、１種類の駆動動作を行う前後動アクチュエータ９０，１００が、１種類の駆動動作によって昇降部４０に対する保持部５０の前後動且つ傾動の駆動を行う。

前後動アクチュエータ９０は、図９及び図１０に示すように、被支持部材９１、回転駆動源９２、ねじ軸９３及びナット部材９４を備える。被支持部材９１は、中央に貫通孔が形成されたブロック形状に形成される。被支持部材９１は、保持部５０の揺動支持部５２のＵ字状の開口端に、左右方向を回転軸線として揺動可能に支持される。

回転駆動源９２は、例えばモータである。回転駆動源９２は、被支持部材９１に固定される。つまり、回転駆動源９２は、保持部５０の揺動支持部５２に対して傾動可能となる。ねじ軸９３は、回転駆動源９２の出力軸に連結され、回転駆動源９２により回転駆動される。ねじ軸９３は、被支持部材９１により、ねじ軸９３の軸線回りに回転可能に支持されている。つまり、ねじ軸９３は、回転駆動源９２と共に、揺動支持部５２に対して傾動可能となる。ナット部材９４は、昇降部４０の揺動支持部４２のＵ字状の開口端に、左右方向を回転軸線として傾動可能に支持される。ナット部材９４は、ねじ軸９３に係合し、ねじ軸９３の回転に伴ってねじ軸９３に沿って移動する。

つまり、回転駆動源９２は、その回転駆動によってねじ軸９３を回転させ、さらにねじ軸９３の回転に伴ってナット部材９４を前後方向に移動させる。回転駆動源９２の回転に伴って、ねじ軸９３の一端を支持する被支持部材９１とナット部材９４との距離が変化する。このとき、上述したように、被案内部材４３が案内路５３に沿って円弧状に移動することによって、保持部５０の昇降部４０に対する姿勢は決定する。そのため、ねじ軸９３及びナット部材９４は、保持部５０が昇降部４０に対して前後動し且つ傾動することによって、傾動する。

（４．アタッチメント６０の構造）
アタッチメント６０について図１−図４を参照して説明する。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（図９に示す）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Ｍ１の胴体のほぼ全体、すなわち、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。特に、胴体パッド６２の横幅は、胸部に対応する上方を腹部に対応する下方より狭く形成される。これにより、被介助者Ｍ１は、両脇部を違和感なく位置でき、且つ、腹部付近を安定して支持される感覚を得られる。さらに、胴体パッド６２の上縁は、被介助者Ｍ１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。操作部６６は、被介助者Ｍ１又は介助者が操作するボタンである。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。脇保持部６５ａ，６５ｂは、被介助者Ｍ１の両脇に挟まれることで、被介助者Ｍ１の前後動を規制する。操作部６６は、昇降操作用ボタンを備える。被介助者Ｍ１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。

なお、アタッチメント６０は、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のそれぞれを個別に交換可能としてもよい。また、アタッチメント６０は、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の全てを備えている必要はなく、適宜選択されたものを備える構成としてもよい。

（５．制御装置１２０の構成及び介助ロボット１の動作）
制御装置１２０の構成について、図１２を参照して説明する。同時に、介助ロボット１の動作について、図１３及び図１４を参照して説明する。制御装置１２０は、ＣＰＵなどの演算部１２１と、ＨＤＤやＦｌａｓｈ ＳＳＤなどの記憶部１２２とを備える。図示しないが、制御装置１２０は、外部機器としての操作部６６、昇降アクチュエータ７０，８０及び前後動アクチュエータ９０，１００との通信を行うためのインターフェースを備える。

演算部１２１は、被介助者Ｍ１により操作部６６が操作された場合に、操作部６６から操作情報を取得する。操作情報は、保持部５０に対する上昇動作、下降動作及び停止動作である。さらに、演算部１２１は、現在の各アクチュエータ７０，８０，９０，１００の状態情報、例えば、モータの回転インクリメント値を取得する。そして、演算部１２１は、取得した操作情報、現在の各アクチュエータ７０，８０，９０，１００の状態、及び、記憶部１２２に記憶されている情報に基づいて、昇降アクチュエータ７０，８０及び前後動アクチュエータ９０，１００を同期制御する。ここで、記憶部１２２には、操作情報と、現在の各アクチュエータ７０，８０，９０，１００の状態と、各アクチュエータ７０，８０，９０，１００に対する指令値との関係を記憶する。

被介助者Ｍ１が座位姿勢のときに、被介助者Ｍ１が保持部５０のアタッチメント６０の胴体パッド６２に保持された直後には、図１３に示すように、演算部１２１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、演算部１２１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、図１４に示すように、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Ｍ１の身長に応じて設定可能である。また、被介助者Ｍ１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。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の介助ロボット２００における昇降部２４０、保持部２５０及び前後動アクチュエータ２６０について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５及び図１６は、第一実施形態における図９及び図１０と同様に、昇降部２４０の左側部分と保持部２５０の左側部分との連結構造について図示する。

ここで、本実施形態の介助ロボット２００は、保持部２５０がレール部材である案内路２５３を備え、昇降部２４０が被案内部材２４３を備えると共に、前後動アクチュエータ２６０のねじ軸２６２が昇降部２４０に設けられ、ナット部材２６３が保持部２５０に設けられるタイプである。

昇降部２４０は、第三アーム部２３の上端に取り付けられる。昇降部２４０は、基部２４１、両端支持部２４２及び被案内部材２４３を備える。基部２４１は、第一実施形態の基部４１と同様に構成される。両端支持部２４２は、長尺部の両端に鍔部を有する。両端支持部２４２の中央部が、基部２４１の一方の側面（図１５の手前面）に、介助ロボット１の左右方向の軸線回りに傾動可能に支持される。被案内部材２４３は、基部２４１の他方の側面（図１５の奥面）に固定される。

保持部２５０は、本体フレーム２５１、揺動支持部２５２及び案内路２５３を備える。揺動支持部２５２は、本体フレーム２５１に前後方向から見た場合に下方に開口するＵ字状に形成される。案内路２５３は、レール部材であり、本体フレーム２５１の左右の延在部分の側面に固定される。案内路２５３は、前後方向に延びて形成される。案内路２５３は、湾曲した非直線状、特に円弧形状に形成される。案内路２５３は、被案内部材２４３により上下方向から挟み込まれるようにして、被案内部材２４３を保持する。つまり、案内路２５３は、図１５及び図１６に示すように、被案内部材２４３を案内路２５３に沿って円弧状に移動させる。

前後動アクチュエータ２６０は、図１５及び図１６に示すように、回転駆動源２６１、ねじ軸２６２及びナット部材２６３を備える。回転駆動源２６１は、昇降部２４０の両端支持部２４２の一方の鍔部に固定される。つまり、回転駆動源２６１は、昇降部２４０の基部２４１に対して傾動可能となる。ねじ軸２６２は、回転駆動源２６１の出力軸に連結され、回転駆動源２６１により回転駆動される。ねじ軸２６２は、その両端を昇降部２４０の両端支持部２４２の両鍔部に、ねじ軸２６２の軸線回りに回転可能に支持される。つまり、ねじ軸２６２は、回転駆動源２６１と共に、昇降部２４０の基部２４１に対して傾動可能となる。ナット部材２６３は、保持部２５０の揺動支持部２５２のＵ字状の開口端に、左右方向を回転軸線として傾動可能に支持される。ナット部材２６３は、ねじ軸２６２に係合し、ねじ軸２６２の回転に伴ってねじ軸２６２に沿って移動する。

保持部２５０は、昇降部２４０に対して、第一実施形態と同様の動作をする。すなわち、図１５に示す状態を初期状態として、回転駆動源２６１が回転駆動することによってねじ軸２６２が回転し、ねじ軸２６２の回転に伴ってナット部材２６３がねじ軸２６２に沿って一方に移動する。そうすると、ねじ軸２６２を支持する昇降部２４０の両端支持部２４２と、ナット部材２６３を支持する保持部２５０の揺動支持部２５２とが接近する。

このとき、被案内部材２４３は案内路２５３に沿って円弧状に移動する。そのため、図１６に示すように、保持部２５０は、昇降部２４０に対して前方へ移動しつつ、前傾する。一方、回転駆動源２６１が逆方向に回転駆動される場合には、保持部２５０は、昇降部２４０に対して上記と反対の動作をする。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の介助ロボット３００における昇降部３４０、保持部３５０及び前後動アクチュエータ３６０について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７及び図１８は、第一実施形態における図９及び図１０と同様に、昇降部３４０の左側部分と保持部３５０の左側部分との連結構造について図示する。

ここで、本実施形態の介助ロボット３００は、昇降部３４０がレール部材である案内路３４２，３４３を備え、保持部３５０が被案内部材３５２，３５３を備えると共に、前後動アクチュエータ３６０のねじ軸２６２が昇降部３４０に設けられ、ナット部材３６３が保持部２５０に設けられるタイプである。

昇降部３４０は、第三アーム部２３の上端に取り付けられる。昇降部３４０は、基部３４１、第一案内路３４２及び第二案内路３４３を備える。基部３４１は、第一実施形態の基部４１とは異なり、レール部材である案内路３４２，３４３を固定できる程度に前後方向に長尺状に形成される。第一案内路３４２は、直線状に形成され、基部３４１の側面のうち後方に、前後方向に延びるように且つ水平に配置される。第二案内路３４３は、直線状に形成され、基部３４１の側面のうち前方に、前後方向に延びるように、且つ、水平面に対して傾斜した角度で配置される。詳細には、第二案内路３４３の前端が、後端より下方に位置するように設けられる。

保持部３５０は、本体フレーム３５１、第一被案内部材３５２及び第二被案内部材３５３を備える。第一被案内部材３５２は、本体フレーム３５１の後方に、介助ロボット３００の左右方向を回転軸線として傾動可能に支持される。第一被案内部材３５２は、昇降部３４０の第一案内路３４２を上下方向から挟むように、第一案内路３４２に保持される。第一被案内部材３５２は、第一案内路３４２に沿って直線状（前後方向且つ水平）に移動する。

第二被案内部材３５３は、本体フレーム３５１の前方に、左右方向を回転軸線として傾動可能に支持される。第二被案内部材３５３は、昇降部３４０の第二案内路３４３を上下方向から挟むように、第二案内路３４３に保持される。第二被案内部材３５３は、第二案内路３４３に沿って直線状（前後方向且つ前傾）に移動する。

前後動アクチュエータ３６０は、回転駆動源３６１、ねじ軸３６２及びナット部材３６３を備える。回転駆動源３６１は、昇降部３４０の基部３４１に固定される。ねじ軸３６２は、回転駆動源３６１の出力軸に連結され、回転駆動源３６１により回転駆動される。つまり、回転駆動源３６１及びねじ軸３６２は、昇降部３４０に対して傾動不能に支持される。ここで、ねじ軸３６２の軸線は、前後方向に延びるように且つ水平に配置される。

ナット部材３６３は、ねじ軸３６２に係合し、ねじ軸３６２の回転に伴ってねじ軸３６２に沿って移動する。ナット部材３６３は、保持部３５０の第一被案内部材３５２に固定される。つまり、保持部３５０の第一被案内部材３５２は、ナット部材３６３の移動に伴って移動する。

保持部３５０は、昇降部３４０に対して、第一実施形態と同様の動作をする。すなわち、図１７に示す状態を初期状態として、回転駆動源３６１が回転駆動することによってねじ軸３６２が回転し、ねじ軸３６２の回転に伴ってナット部材３６３がねじ軸３６２に沿って前方に移動する。

このとき、第一被案内部材３５２は、第一案内路３４２に沿って直線状且つ水平に移動する。一方、第二被案内部材３５３は、第二案内路３４３に沿って直線状且つ前傾方向に移動する。そのため、図１８に示すように、保持部３５０は、昇降部３４０に対して前方へ移動しつつ、前傾する。一方、回転駆動源３６１が逆方向に回転駆動される場合には、保持部３５０は、昇降部３４０に対して上記と反対の動作をする。

＜第四実施形態＞
第四実施形態の介助ロボット４００における昇降部４４０、保持部４５０及び前後動アクチュエータ４６０について図１９及び図２０を参照して説明する。図１９及び図２０は、第一実施形態における図９及び図１０と同様に、昇降部４４０の左側部分と保持部４５０の左側部分との連結構造について図示する。

ここで、本実施形態の介助ロボット４００は、保持部４５０が溝である案内路４５１ａを備え、昇降部４４０が被案内部材４４３，４４４を備えると共に、前後動アクチュエータ４６０の本体部４６１が昇降部４４０に設けられ、前後動アクチュエータ４６０のロッド部４６２が保持部４５０に設けられるタイプである。

昇降部４４０は、第三アーム部２３の上端に取り付けられる。昇降部４４０は、基部４４１、揺動支持部４４２、第一被案内部材４４３及び第二被案内部材４４４を備える。揺動支持部４４２は、基部４４１の側面のうち前方に設けられる。第一被案内部材４４３及び第二被案内部材４４４は、基部４４１の側面のうち後方に、側方に突出するように設けられる突起部材である。第一被案内部材４４３及び第二被案内部材４４４は、ほぼ前後方向に並んで設けられる。

保持部４５０は、本体フレーム４５１及び揺動支持部４５２を備える。本体フレーム４５１の側面には、側方に開口する溝である案内路４５１ａが形成される。案内路４５１ａは、前後方向に延びる非直線状に形成される。案内路４５１ａの前方部分は、前後方向に延びる直線状に形成され、案内路４５１ａの後方部分は、直線部分に連続的に湾曲した形状に形成される。案内路４５１ａの後端は、前端に対して下方に位置する。つまり、案内路４５１ａは、カム溝を形成する。案内路４５１ａには、第一被案内部材４４３及び第二被案内部材４４４が、案内路４５１ａに沿って移動可能に挿入される。第一被案内部材４４３及び第二被案内部材４４４が案内路４５１ａに挿入されることで、保持部４５０の姿勢は、昇降部４４０に対して安定する。揺動支持部４５２は、本体フレーム４５１の後端に設けられる。

前後動アクチュエータ４６０は、シリンダ機構である。前後動アクチュエータ４６０は、本体部４６１及びロッド部４６２を備える。本体部４６１は、昇降部４４０の揺動支持部４４２に、介助ロボット４００の左右方向を回転軸線として傾動可能に支持される。ロッド部４６２は、本体部４６１に対して突出量を変化するように動作する。ロッド部４６２の先端は、保持部４５０の揺動支持部４５２に、介助ロボット４００の左右方向を回転軸線として傾動可能に支持される。

本実施形態において、保持部４５０は、昇降部４４０に対して、第一実施形態と同様の動作をする。すなわち、図１９に示す状態を初期状態として、ロッド部４６２が本体部４６１に対して伸びている状態から収縮する状態になることで、保持部４５０の揺動支持部４５２が昇降部４４０の揺動支持部４４２に接近する。このとき、第一被案内部材４４３及び第二被案内部材４４４が、溝である案内路４５１ａに沿って相対的に移動する。そうすると、図２０に示すように、保持部４５０は、昇降部４４０に対して前方へ移動しつつ、前傾する。一方、前後動アクチュエータ４６０の動作を逆にすることで、保持部４５０は、昇降部４４０に対して上記と反対の動作をする。

なお、第四実施形態においては、案内路４５１ａは保持部４５０に形成され、被案内部材４４３，４４４は昇降部４４０に設けたが、案内路４５１ａは昇降部４４０に形成され、被案内部材４４３，４４４が保持部４５０に設けるようにしてもよい。

＜まとめ＞
第一、第二、第三、第四実施形態の介助ロボット１，２００，３００，４００は、基台１０と、基台１０に対して昇降する昇降部４０，２４０，３４０，４４０と、被介助者Ｍ１の体の一部を保持し、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対して前後動し且つ傾動する保持部５０，２５０，３５０，４５０と、基台１０に対する昇降部４０，２４０，３４０，４４０の昇降動作の駆動を行う昇降アクチュエータ７０，８０と、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対する保持部５０，２５０，３５０，４５０の前後動且つ傾動の駆動を行う前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０とを備える。

昇降部４０，２４０，３４０，４４０及び保持部５０，２５０，３５０，４５０の一方は、前後方向に延びて形成され、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対する保持部５０，２５０，３５０，４５０の前後動且つ傾動を案内する案内路５３，２５３，３４２，３４３，４５１ａを備える。昇降部４０，２４０，３４０，４４０及び保持部５０，２５０，３５０，４５０の他方は、案内路５３，２５３，３４２，３４３，４５１ａに沿って移動する被案内部材４３，２４３，３５２，３５３，４４３，４４４を備える。

保持部５０，２５０，３５０，４５０は、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対して前後動し且つ傾動する。そして、前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０が、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対する保持部５０，２５０，３５０，４５０の前後動且つ傾動の駆動を行う。そのため、被介助者Ｍ１の前後動且つ傾動は、前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０の駆動によって行われる。このように、前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０は、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対して保持部５０，２５０，３５０，４５０を駆動する。つまり、従来のように昇降部５０，２５０，３５０，４５０を基台１０に対してモーメント駆動させるアクチュエータに比べて、本実施形態における前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０は、小型となる。

さらに、前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０は、保持部５０，２５０，３５０，４５０を傾動させることに加えて、前後動させる。つまり、介助ロボット１，２００，３００，４００は、保持部５０，２５０，３５０，４５０の傾動の駆動のためのアクチュエータと、前後動の駆動のためのアクチュエータを、それぞれ設ける必要が無い。従って、アクチュエータの数が少なくなる。その結果、介助ロボット１，２００，３００，４００が小型となる。

また、第一、第二、第三実施形態の介助ロボット１，２００，３００においては、案内路５３，２５３，３４２，３４３は、レール部材であり、被案内部材４３，２４３，３５２，３５３は、案内路５３，２５３，３４２，３４３に相対移動可能に保持される部材である。レール部材が用いられることにより、保持部５０，２５０，３５０が昇降部４０，２４０，３４０に対して安定して案内される。さらに、レール部材である案内路５３，２５３，３４２，３４３と被案内部材４３，２４３，３５２，３５３との摺動抵抗は小さいため、前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０の動力が少なくなる。

第四実施形態の介助ロボット４００では、案内路４５１ａは、昇降部４４０及び保持部４５０の一方に形成される溝であり、被案内部材４４３，４４４は、案内路４５１ａに相対移動可能に案内路４５１ａに挿入される突起部材である。この場合、案内路４５１ａは、専用の部材ではなく、昇降部４４０及び保持部４５０の一方に形成されるため、部品点数が少なくなる。さらに、溝形状の設計自由度が高いため、保持部４５０の昇降部４４０に対する動作の自由度が高い。

第一、第二、第四実施形態の介助ロボット１，２００，４００においては、保持部５０，２５０，４５０は、案内路５３，２５３，４５１ａを備え、昇降部４０，２４０，４４０は、被案内部材４３，２４３，４４３，４４４を備える。案内路５３，２５３，４５１ａは、前後方向に長さを有するため、案内路５３，２５３，４５１ａを有する部材は、長さを有することになる。一方、被案内部材４３，２４３，４４３，４４４は、案内路５３，２５３，４５１ａに沿って移動する部材であるため、相対的に短い。

また、保持部５０，２５０，４５０は、被介助者Ｍ１の体の一部を保持するため、ある程度の長さを有する。そこで、元々長さを有する保持部５０，２５０，４５０が案内路５３，２５３，４５１ａを備えることで、昇降部４０，２４０，４４０の前後方向の長さが短くできる。結果として、介助ロボット１，２００，４００の前後方向の全長が、短くなる。

第一実施形態の介助ロボット１においては、前後動アクチュエータ９０，１００は、保持部５０に設けられる回転駆動源９２と、回転駆動源９２の出力軸に連結され、回転駆動源９２により回転駆動されるねじ軸９３と、昇降部４０に設けられ、ねじ軸９３に係合し、ねじ軸９３の回転に伴ってねじ軸９３に沿って移動するナット部材９４とを備える。この場合、前後動アクチュエータ９０，１００のねじ軸９３が、保持部５０と一緒に移動する。ねじ軸９３は、長さを有する。保持部５０は、被介助者Ｍ１の体の一部を保持するため、ある程度の長さを有する。そこで、元々長さを有する保持部５０にねじ軸９３を保持させることで、昇降部４０に設ける部材の前後方向の長さが短くできる。結果として、介助ロボット１の前後方向の全長が、短くなる。

さらに、第一実施形態の介助ロボット１においては、回転駆動源９２及びねじ軸９３は、保持部５０に傾動可能に支持され、ナット部材９４は、昇降部４０に傾動可能に支持される。この場合、保持部５０が昇降部４０に対して前後動し且つ傾動する場合に、保持部５０の傾斜角度に応じて、ねじ軸９３が傾動する。従って、前後動アクチュエータ９０，１００の上下方向の小型化が図られる。

第二、第三実施形態の介助ロボット２００，３００においては、前後動アクチュエータ２６０，３６０は、昇降部２４０，３４０に設けられる回転駆動源２６１，３６１と、回転駆動源２６１，３６１の出力軸に連結され、回転駆動源２６１，３６１により回転駆動されるねじ軸２６２，３６２と、保持部２５０，３５０に設けられ、ねじ軸２６２，３６２に係合し、ねじ軸２６２，３６２の回転に伴ってねじ軸２６２，３６２に沿って移動するナット部材６３，３６３とを備える。この場合、回転駆動源２６１，３６１は、昇降部２４０，３４０に対してほとんど前後動しない。従って、回転駆動源２６１，３６１に対する配線の取り回しが非常に良い。

また、第二実施形態の介助ロボット２００においては、回転駆動源２６１及びねじ軸２６２は、昇降部２４０に傾動可能に支持され、ナット部材２６３は、保持部２５０に傾動可能に支持される。この場合、保持部２５０が昇降部２４０に対して前後動し且つ傾動する場合に、保持部２５０の傾斜角度に応じて、ねじ軸２６２が傾動する。従って、前後動アクチュエータ２６０の上下方向の小型化が図られる。

また、第三実施形態の介助ロボット３００においては、回転駆動源３６１及びねじ軸３６２は、昇降部３４０に傾動不能に支持され、ナット部材３６３は、保持部３５０に傾動可能に支持される。回転駆動源３６１及びねじ軸３６２は、昇降部３４０の昇降動作に伴って移動するが、保持部３５０の前後動且つ傾動には追従しない。従って、回転駆動源３６１及びねじ軸３６２に外部からの振動が付与される機会が少ない。そのため、回転駆動源３６１及びねじ軸３６２の寿命が長くなる。

また、第二実施形態の介助ロボット２００においては、ねじ軸２６２の両端は、昇降部２４０に支持される。ねじ軸２６２が安定して保持されるため、介助ロボット２００が動作する場合であっても、ねじ軸２６２とナット部材２６３との係合状態は良好に維持される。従って、ねじ軸２６２及びナット部材２６３の寿命が長くなる。

また、第一、第二、第三第四実施形態の介助ロボット１，２００，３００，４００においては、昇降部４０，２４０，３４０，４４０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。ここで、被介助者Ｍ１が着座姿勢から起立姿勢に移行する場合に、保持部５０，２５０，３５０，４５０は、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対して前方への所定の移動量が必要となる。昇降部４０，２４０，３４０，４４０の上昇動作自身によって、昇降部４０，２４０，３４０，４４０が前方に移動することができる。その結果、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対する保持部５０，２５０，３５０，４５０の前後動のストロークが短くできる。従って、案内路５３，２５３，３４２，３４３，４５１ａの長さが短くなり、介助ロボット１，２００，３００，４００の前後方向の全長が短くなる。

第一、第二、第四実施形態の介助ロボット１，２００，４００においては、案内路５３，２５３，４５１ａは 非直線状に形成される。案内路５３，２５３，４５１ａ自身によって、保持部５０，２５０，４５０が昇降部４０，２４０，４４０に対して前後動且つ傾動を可能となる。構造が簡易に形成できる。
第三実施形態の介助ロボット３００においては、案内路３４３は、直線状であって傾斜して形成される。案内路３４３自身の形成が簡易となる。

また、第一、第二、第三、第四実施形態の介助ロボット１，２００，３００，４００においては、前後動アクチュエータ９０，１００，２６０，３６０，４６０は、１種類の駆動動作を行うアクチュエータにより構成され、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対する保持部５０，２５０，３５０，４５０の前後動且つ傾動の駆動を行う。ここで、１種類の駆動動作を行うアクチュエータとは、複数のアクチュエータであっても、複数のアクチュエータが同期して同種類の動作を行う目的のためのアクチュエータを含む意味である。

つまり、介助ロボット１，２００，３００，４００は、保持部５０，２５０，３５０，４５０の傾動専用の駆動のためのアクチュエータと、前後動専用の駆動のためのアクチュエータを、それぞれ設ける必要が無い。このように、介助ロボット１，２００，３００，４００は、昇降部４０，２４０，３４０，４４０に対して保持部５０，２５０，３５０，４５０を前後動させ且つ傾動させるために、２種類の駆動動作を行うアクチュエータを設ける必要がない。従って、介助ロボット１，２００，３００，４００は、アクチュエータの種類数が少なくて済む。その結果、介助ロボット１，２００，３００，４００が小型となる。

１，２００，３００，４００：介助ロボット、 １０：基台、 ２０，３０：昇降アーム、２３，３３：第三アーム部、 ４０，２４０，３４０，４４０：昇降部、 ４１，２４１，３４１，４４１：基部、 ４３，２４３，３５２，３５３，４４３，４４４：被案内部材、 ５０，２５０，３５０，４５０：保持部、 ５１，２５１，３５１，４５１：本体フレーム、 ５３，２５３，３４２，３４３，４５１ａ：案内路、 ６０：アタッチメント、 ７０，８０：昇降アクチュエータ、 ９０，１００，２６０，３６０，４６０：前後動アクチュエータ、 ９２，２６１，３６１：回転駆動源、 ９３，２６２，３６２：ねじ軸、 ９４，２６３，３６３：ナット部材、 １２０：制御装置、 Ｍ１：被介助者

Claims (13)

1. 基台と、
   前記基台に対して昇降する昇降部と、
   被介助者の体の一部を保持し、前記昇降部に対して前後動し且つ傾動する保持部と、
   前記基台に対する前記昇降部の昇降動作の駆動を行う昇降アクチュエータと、
   前記昇降部に対する前記保持部の前後動且つ傾動の駆動を行う前後動アクチュエータと、
   を備え、
   前記昇降部及び前記保持部の一方は、前後方向に延びて形成され、前記昇降部に対する前記保持部の前後動且つ傾動を案内する案内路を備え、
   前記昇降部及び前記保持部の他方は、前記案内路に沿って移動する被案内部材を備える、介助ロボット。
2. 前記案内路は、レール部材であり、
   前記被案内部材は、前記案内路に相対移動可能に保持される部材である、請求項１に記載の介助ロボット。
3. 前記案内路は、前記昇降部及び前記保持部の一方に形成される溝であり、
   前記被案内部材は、前記案内路に相対移動可能に前記案内路に挿入される突起部材である、請求項１に記載の介助ロボット。
4. 前記保持部は、前記案内路を備え、
   前記昇降部は、前記被案内部材を備える、請求項１−３の何れか一項に記載の介助ロボット。
5. 前記前後動アクチュエータは、
   前記保持部に設けられる回転駆動源と、
   前記回転駆動源の出力軸に連結され、前記回転駆動源により回転駆動されるねじ軸と、
   前記昇降部に設けられ、前記ねじ軸に係合し、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１−４の何れか一項に記載の介助ロボット。
6. 前記回転駆動源及び前記ねじ軸は、前記保持部に傾動可能に支持され、
   前記ナット部材は、前記昇降部に傾動可能に支持される、請求項５に記載の介助ロボット。
7. 前記前後動アクチュエータは、
   前記昇降部に設けられる回転駆動源と、
   前記回転駆動源の出力軸に連結され、前記回転駆動源により回転駆動されるねじ軸と、
   前記保持部に設けられ、前記ねじ軸に係合し、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１−４の何れか一項に記載の介助ロボット。
8. 前記回転駆動源及び前記ねじ軸は、前記昇降部に傾動可能に支持され、
   前記ナット部材は、前記保持部に傾動可能に支持される、請求項７に記載の介助ロボット。
9. 前記回転駆動源及び前記ねじ軸は、前記昇降部に傾動不能に支持され、
   前記ナット部材は、前記保持部に傾動可能に支持される、請求項７に記載の介助ロボット。
10. 前記ねじ軸の両端は、前記昇降部に支持される、請求項７−９の何れか一項に記載の介助ロボット。
11. 前記昇降部は、前記基台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、請求項１−１０の何れか一項に記載の介助ロボット。
12. 前記案内路は 非直線状に形成される、請求項６又は８に記載の介助ロボット。
13. 前記案内路は、直線状であって傾斜して形成される、請求項９に記載の介助ロボット。

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