JPWO2016042703A1 - 起立動作支援システム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、起立動作支援システムの制御部用プログラム、ロボット - Google Patents

Abstract

被介護者の起立動作を支援する起立動作支援システム（１）であって、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部（３ａ）を備えるホールド機構（３ｇ）、及び胸部に位置し前面でホールド機構と連結される連結部（３ｃ）を備える介護ベルト（３）と、ホールド機構に連結され両脇部を通る軸を回転軸として保持部の前部下側を上向きかつ後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構（３０）と、連結部と連結して牽引する牽引機構（４）と、牽引動作開始後、牽引機構が連結部を前方上方に牽引すると同時に回転力付与機構で保持部の回転後、連結部を上方に牽引するように回転力付与機構及び牽引機構を制御する制御部（１２）とを備える。

Description

本開示は、被介護者が座位姿勢の状態から起立する際の動作を支援する起立動作支援システム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、起立動作支援システムの制御部用プログラム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、ロボットに関する。

従来、各被介護者に応じて設定された軌道に沿って、当該軌道の始点または終点を遵守する起立動作支援ロボットが知られている。この起立動作支援ロボットは、被介護者の安全性を確保する観点から、軌道の始点（例えば、被介護者の着座姿勢に対応）または終点（例えば、被介護者の直立姿勢に対応）を遵守することは重要である点に着目して案出されたものである（特許文献１を参照）。

特開２０１３−１５８３８６号公報

しかし、上述した従来の技術では、被介護者の支援の改善が求められていた。

本開示の非限定的で例示的な一態様は、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけことが可能になる。

本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び／又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その１以上を得るために全てが必要ではない。

本開示の一態様に係る起立動作支援システムは、被介護者の起立動作を支援する起立動作支援システムであって、前記被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引すると同時に前記回転力付与機構で前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させた後、前記連結部を上方に向けて牽引するように、前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部を備える。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体を含む。

本開示によれば、被介護者の支援の改善が可能になる。起立動作初期時（すなわち、被介護者の着座姿勢の状態から臀部を離床させるとき）に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけた支援が可能となる。

本開示の第１実施形態における起立動作支援システム（すなわち、起立動作支援装置）の一例としてのロボットシステムのロボットの構成の概要を被介護者と共に示す側面図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムにおいて、被介護者が座位姿勢の状態での、ロボットの構成の概要を被介護者と共に示す正面図 本開示の第１実施形態にかかるロボットシステムにおいて、被介護者が起立姿勢の状態に至ったときの、ロボットの構成の概要を被介護者と共に示す正面図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの詳細構成を示すブロック図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作の概要を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作の概要を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作の概要を示す図 本開示の第１実施形態におけるホールド機構の脱着部を閉じた状態でのホールド機構の詳細な構成を示す側面図 本開示の第１実施形態におけるホールド機構の脱着部を閉じた状態でのホールド機構の詳細な構成を示す平面図 本開示の第１実施形態におけるホールド機構の脱着部を開いた状態でのホールド機構の詳細な構成を示す平面図 本開示の第１実施形態の第１変形例におけるホールド機構の脱着部を閉じた状態でのホールド機構の詳細な構成を示す平面図 本開示の第１実施形態におけるホールド機構の脱着部を閉じた状態でのホールド機構の詳細な構成を示す平面図 本開示の第１実施形態における動作情報データベースの詳細を示す図 本開示の変形例における動作情報データベースの詳細を示す図 本開示の第１実施形態における制御部による動作情報の制御について説明図 本開示の変形例における目標座標値、目標回転角度値を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第１実施形態における制御部のフローチャート 本開示の第２実施形態におけるロボットシステムの構成の概要を示す図 本開示の第２実施形態におけるロボットシステムの詳細構成を示すブロック図 本開示の第２実施形態における動作情報データベースの詳細を示す図 本開示の第２実施形態における動作情報のグラフ 本開示の第２実施形態における動作情報のグラフ 本開示の第２実施形態における制御部のフローチャート 本開示の第２実施形態において、被介護者の背の違いにより、アーム機構に連結される連結部の軌道が違うことを示すグラフ 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの構成の概要を示す側面図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの構成の概要を示す正面図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの詳細構成を示すブロック図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の詳細な構成を示す側面図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の詳細な構成を示す平面図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の詳細な構成を示す平面図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の詳細な構成を示す説明図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の第１膨張室のみが膨張した状態での説明図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の第１膨張室及び第２膨張室が膨張した状態での説明図 本開示の第３実施形態におけるホールド機構の第１〜第３膨張室が膨張した状態での説明図 本開示の第３実施形態における動作情報データベースの詳細を示す図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第３実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図 本開示の第３実施形態における制御部のフローチャート 高齢者の立ち上がり動作を示す図 高齢者の立ち上がり動作を示す図 高齢者の立ち上がり動作を示す図 成人健常者の立ち上がり動作を示す図 成人健常者の立ち上がり動作を示す図 成人健常者の立ち上がり動作を示す図 成人健常者の立ち上がり動作を示す図 成人健常者の立ち上がり動作を示す図 成人健常者の立ち上がり動作を示す図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図面を参照して本開示における実施形態を詳細に説明する前に、本開示の種々の態様について説明する。

本開示の第１態様によれば、被介護者の起立動作を支援する起立動作支援システムであって、前記被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引すると同時に前記回転力付与機構で前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させた後、前記連結部を上方に向けて牽引するように、前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、前記保持部の前部下側を前方上向きにかつ後部上側を後方下向きに回転させることで、被介護者の上体の後屈を促すことができて、起立動作初期時（即ち、着座姿勢の状態から臀部を離床させるとき）に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の起立動作に近づけるよう支援できる。

本開示の第２態様によれば、前記制御部は、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引している間において前記牽引機構の牽引速度を加速させるように制御する、第１の態様に記載の起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、より楽に立ち上がりが可能となるように臀部の離床を促すよう支援する起立動作支援システムを提供することが可能となる。

本開示の第３態様によれば、被介護者の起立動作を支援する起立動作支援システムであって、前記被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記牽引機構が前記連結部を前方かつ上方に向けて牽引した後、前記上方に向けて牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給させた後、上側の前記第２膨張室に気体を供給させるような制御をする、起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、前記保持部の背中部に気体の圧力を加えて上体の後屈を促すことで、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

本開示の第４態様によれば、前記制御部は、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引している間において前記牽引機構の牽引速度を加速させるように制御する、第３の態様に記載の起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、より楽に立ち上がりが可能となるように臀部の離床を促すよう支援する起立動作支援システムを提供することが可能となる。

本開示の第５態様によれば、前記牽引機構は、複数の関節部を有するアーム機構を有する一方、前記起立動作支援システムは、さらに、前記アーム機構を有し、かつ、前後一対の車輪を有する歩行機構をさらに備える、第１〜４のいずれか１つの態様に記載の起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、前記アーム機構によって座位姿勢から立位へ立ち上がった後、すぐに歩行を行うことができる。

本開示の第６態様によれば、前記牽引機構は、複数の関節部を有するアーム機構を有し、前記起立動作支援システムは、さらに、前記アーム機構に外部から加わる力に関する情報を取得する力取得部と、前記アーム機構の位置に関する情報を取得する位置取得部と、前記力取得部より取得された前記力に関する情報と、前記位置取得部より取得された前記位置に関する情報とより、前記アーム機構の動作情報を生成する動作情報生成部とを備え、前記制御部は、前記動作情報生成部より生成された前記動作情報に基づき、前記アーム機構の動作を制御する、第２〜５のいずれか１つの態様に記載の起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、起立動作初期時に、被介護者の身長又は被介護者自身が持つ下半身又は上半身の筋力の違いに係わらず、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

本開示の第７態様によれば、前記動作情報生成部は、前記制御部が、前記連結部を前方かつ上方に向けて牽引するように前記牽引機構を制御しているとき、前記力取得部より取得された第１の時刻における第１の力と、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻における第２の力との差分を算出し、前記牽引動作の開始後から前記力取得部より取得された前記第１の力と前記第２の力との差分の符号が反転するまで間、前記アーム機構が前記連結部を前方かつ上方へ牽引する動作情報を生成し、前記第１の力と前記第２の力との前記差分の符号が反転した後に前記アーム機構が前記連結部を上方へ牽引する動作情報を生成する、第６の態様に記載の起立動作支援システムを提供する。

本構成によって、被介護者の身長又は被介護者自身が持つ下半身又は上半身の筋力の違いに応じて臀部離床のタイミングが異なっても自動で動作を生成することができる。

本開示の第８態様によれば、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、前記牽引すると同時に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させ、その後、前記連結部を上方に向けて牽引すると共に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させる、起立動作支援システムの制御部の制御方法を提供する。

本構成によって、前記保持部の前部下側を前方上向きにかつ後部上側を後方下向きに回転させることで、上体の後屈を促すことができて、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢をできるだけ浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

本開示の第９態様によれば、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、前記牽引すると同時に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させ、その後、前記連結部を上方に向けて牽引すると共に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させる、起立動作支援システムの制御部用プログラムを提供する。

本構成によって、前記保持部の前部下側を前方上向きにかつ後部上側を後方下向きに回転させることで、上体の後屈を促すことができて、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢をできるだけ浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

本開示の第１０態様によれば、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、前記牽引機構が牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給するように制御させ、前記第１膨張室に気体を供給した後、上側の前記第２膨張室に気体を供給するように制御させ、その後、前記連結部を上方に向けて牽引するように制御させる、起立動作支援システムの制御部の制御方法を提供する。

本構成によって、前記保持部の背中部に気体の圧力を加えて上体の後屈を促すことで、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

本開示の第１１態様によれば、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、前記牽引機構が牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給するように制御させ、前記第１膨張室に気体を供給した後、上側の前記第２膨張室に気体を供給するように制御させ、その後、前記連結部を上方に向けて牽引するように制御させる、起立動作支援システムの制御部用プログラムを提供する。

本構成によって、前記保持部の背中部に気体の圧力を加えて上体の後屈を促すことで、起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

本開示の第１２態様によれば、ユーザを保持する保持部を含むサポーターに含まれる連結部に接続され、前記連結部をｘ軸方向及び/またはｚ軸方向に移動させるアーム機構と、前記保持部を回転軸の回りに回転させる回転力付与機構と、動作情報データベースが保持する時刻と前記時刻における目標座標値と目標回転角度を含むデータに基づいて、前記アーム機構と前記回転力付与機構を制御する制御手段を含み、前記時刻、前記目標座標値、前記目標角度は１対１対応しており、前記目標座標値の各々は、対応する時刻に、前記アーム機構に関連する目標位置を示し、前記回転角度の各々は、対応する時刻に、前記回転機構に関連する角度の目標角度を示し、前記ｘ軸、前記ｚ軸は前記アーム機構に含まれるアームが動作する仮想平面と平行で、前記ｘ軸と前記ｚ軸は互いに直交し、前記ｚ軸は前記ロボットが設置される面に垂直で、前記ロボットが設置される面から、前記ロボットに向かう方向が、前記ｚ軸の正方向で、前記連結部から前記サポーターを装着したユーザに向かう方向が、前記ｘ軸の正方向であり、前記回転軸は前記サポーターの位置に対して固定されており、前記回転軸は前記仮想平面に対して垂直であり、前記サポーターを装着した前記ユーザを、前記ユーザの左側面から見た時、前記回転軸の時計回転方向の回転は、正方向の回転であり、前記時刻がｔ１〜ｔ３の場合、前記目標座標値のｚ軸座標値は増加し、前記回転角度は増加し、前記時刻がｔ１〜ｔ２の場合、前記目標座標値のｘ軸座標値は減少し、前記時刻がｔ２〜ｔ３の場合、前記目標座標値のｘ軸座標値は増加し、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３であるロボットを提供する。

本開示の第１３態様によれば、前記サポーターは、前記サポーターを装着した前記ユーザ背中を保持する背中保持部と、前記サポーターを装着したユーザの胸部を保持する胸保持部と、前記サポーターを装着したユーザの左胸側面を保持する左胸側面保持部と、前記サポーターを装着したユーザの右胸側面を保持する右胸側面保持部と、前記連結部と連結され、さらに、前記背中保持、前記胸保持部、前記左胸側面保持部、前記左胸側面保持部を支持する保持部支持体に前記回転付与機構を介して連結されるアーム支持部を含む、第１２態様に記載のロボットを提供する。

（本開示の基礎となった知見）
図２２Ａ〜図２２Ｆに、腰掛部５に座っている成人健常者１９の座位状態から起立状態での動作の様子を示す。図２２Ａから図２２Ｂに示すように、成人健常者１９は、座位状態から、上体を前傾することで重心を前方へ移動する。次いで、図２２Ｃに示すように、成人健常者１９は、臀部を腰掛部５から離床させる。次いで、臀部離床後は、図２２Ｄ〜図２２Ｆに示すように、成人健常者１９は、前方へ移動した重心を後方へ戻しながら、膝を伸ばして起立動作に移行する。

一方、被介護者の多くは筋力低下のため動作速度が遅い。そのため、被介護者７は、起立動作初期時（即ち、着座姿勢の状態から臀部を離床させるとき）には、図２１Ｂ及び図２１Ｃに示すように、深い前傾姿勢をとって、重心を前方へ移動させる必要がある。

そのため、特許文献１の手動モード時に、被介護者７の動きに合わせて、支持部の移動速度を変更させて、速度を遅めに設定した場合には、前傾姿勢が浅い軌道であると臀部の離床が困難になる。逆に、前傾姿勢が深い軌道だと、臀部の離床は可能だが、起立までの距離が長く、特に臀部を離床させた中腰の状態が長く続くため、被介護者７の下肢の負担が大きい。さらに、前傾姿勢が深い場合は、視線が地面に向いていることが多いため、起立動作時に視線が正面に移動するなど視線移動が起こり、被介護者７にめまい又はふらつきが起こりやすい。

すなわち、本発明者らは、起立動作初期時（すなわち、被介護者の着座姿勢の状態から臀部を離床させるとき）に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるように支援することが望ましいことに気づいた。また、本発明者らは、特許文献１に開示された起立動作支援ロボットは、可動域が大きいこと、被介護者の体重の大部分を支える必要があることより、大型で重いという課題が存在することにも気づいた。

そこで、本発明者らは、被介護者の背中部から両脇部を経て鳩尾部の領域をホールド機構で保持可能とし、被介護者の起立動作初期時に、被介護者の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援するためには、ホールド機構を牽引機構で前方かつ上方に牽引するとともに、被介護者の背中部が後屈するようにホールド機構を回転させればよいことを見出した。また、これにより装置の小型化、軽量化が図れることを見出した。

以下、本開示にかかる実施形態にかかる起立動作支援システムなどについて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の第１実施形態にかかる起立動作支援システム（すなわち、起立動作支援装置）の一例としてのロボットシステム１を使った作業の例として、被介護者７の座位姿勢の状態から起立姿勢の状態への動作を支援するロボット２０Ａの様子を示す側面図及び正面図である。被介護者７は、床面１３上の腰掛部５に座ることにより、座位姿勢を採る。図１Ｃは、被介護者７が起立姿勢の状態に至ったときのロボットシステム１の正面図である。図２は、第１実施形態におけるロボットシステム１の詳細構成を示すブロック図である。図３Ａ〜図３Ｃは、本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作の概要を示す図である。

図１Ａ〜図２より、ロボットシステム１は、被介護者７の起立動作を支援する起立動作支援システムの一例であって、ロボット２０Ａを備えるように構成される。ロボットシステム１としては、図２に示すように、ロボット２０Ａの外部に動作情報データベース８を備えるが、動作情報データベース８は、具体的に図示していないが、ロボット２０Ａ内に備えるようにしてもよい。

ロボット２０Ａは、床面１３上に置かれており、本体機構２と、制御装置１１と、入力ＩＦ６とを備える。

本体機構２は、アーム機構４と、回転力付与機構３０と、介護ベルト３と、歩行機構１４とを備える。アーム機構４は、少なくとも牽引機構の一例としてのロボットアームを有する。

《介護ベルト３》
介護ベルト３は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、ホールド機構３ｇと連結部３ｃとを備えて、被介護者７に装着可能である。ホールド機構３ｇは、少なくとも、被介護者７の背中部７ｂ及び両脇部７ｇを保持する保持部３ａ、一例としてはベルト状でかつ密閉された筒状部材の保持部３ａを備えて構成されている。連結部３ｃは、被介護者７の胸部７ｄに位置し、被介護者７の前面にてホールド機構３ｇと連結されている。

保持部３ａは、被介護者７の背中部７ｂから両脇部７ｇの領域を保持可能である。より具体的な一例として、保持部３ａは、被介護者７の背中部７ｂから両脇部７ｇを経て鳩尾７ｋの領域を保持可能な例を図示している。連結部３ｃは、ホールド機構３ｇを装着したときに被介護者７の胸部７ｄ（すなわち、胸部７ｄ付近すなわち、胸部７ｄとその周囲部分）に位置可能であり、かつ、ホールド機構３ｇに連結されており、後述するアーム機構４の一端（例えば、後端）に着脱可能に連結可能とする。ここで、胸部７ｄとは、胸部７ｄとその周囲部分（すなわち、胸部７ｄ自体とその周囲の他に、胸部７ｄから正面に向けた所定距離（例えば３０ｃｍｍ）以内の範囲）を意味している。

ホールド機構３ｇのより具体的な一例を図４Ａ及び図４Ｂ及び図４Ｃに示す。図１Ａ〜図１Ｃでは、図４Ａ〜図４Ｃのホールド機構３ｇを被介護者７が装着した場合の概要を示す。図４Ｂ及び図４Ｃはホールド機構３ｇを上方から見た図である。

図４Ａ〜図４Ｃのホールド機構３ｇは、回転力付与機構３０が組み込まれており、ベルト状でかつ密閉された筒状部材の保持部３ａと、保持部３ａを支持する矩形枠状の保持部支持体３ｂと、保持部支持体３ｂと回転力付与機構３０の後屈用モータ４５とを支持するアーム支持部３ｅと、被介護者７がホールド機構３ｇを脱着する際に、保持部支持体３ｂを図４Ｃに示すように後方部分を開くための脱着部３ｄとを備える。

保持部３ａは一例として、外装は塩化ビニール又はナイロンなどを使用したエアバッグで構成されており、密閉された筒状部材の内部には、気体、例えば空気を充填する。さらに、空気を充填するためのバルブ３ｆを備える。

保持部支持体３ｂは、ベルト状でかつ密閉された筒状部材の保持部３ａの外面を囲みかつその内面に保持部３ａを固定して支持する剛体の矩形枠部材である。被介護者７の両脇部で回転力を被介護者７に付与するため、保持部支持体３ｂの上下方向の幅は、脇部の下から鳩尾までを覆うように、例えば少なくとも１０〜２０ｃｍとしている。

アーム支持部３ｅは、平面的に見てＣ字形状の枠部材である。アーム支持部３ｅの両端間には、回転力付与機構３０を介して、保持部支持体３ｂを介在させている。この構造については、回転力付与機構３０について後述する。アーム支持部３ｅの前部中央部には、連結部３ｃが固定されている。

脱着部３ｄは、被介護者７がホールド機構３ｇを脱着する際に、保持部支持体３ｂの背中部側の部分で、図４Ｃに示すように開くための開閉部である。例えば、脱着部３ｄは、例えば面ファスナーなどで構成して、保持部支持体３ｂが脱着部３ｄで分離されることにより、被介護者７の体に対してホールド機構３ｇを容易に脱着できるようにしても良い。また、図４Ｃは被介護者７の背中部で脱着しているが、第１脱着部３ｄを長くして、いずれか一方の脇部で脱着するようにしても良い。これにより、被介護者７が背中部７ｂに手が回りにくい場合にでも、脇部で脱着が可能となる。

連結部３ｃは、一例として、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、アーム支持部３ｅに固定され、アーム機構４と連結可能として、被介護者７の胸部付近に備えられる。連結部３ｃとアーム機構４の一端とは、一例としてネジを使って固定して連結する。アーム機構４の一端と連結部３ｃとが連結できる方法であれば、任意の方法でも良い。例えば、バックルなどを利用して、アーム機構４の一端と連結部３ｃとが着脱可能に連結されるようにしてもよい。

連結部３ｃを介してアーム機構４からの力が左右均等にホールド機構３ｇに作用させるため、ホールド機構３ｇの保持部３ａと保持部支持体３ｂとアーム支持部３ｅとは、正面から見て左右対称の形状となっている。

《回転力付与機構３０》
回転力付与機構３０は、保持部支持体３ｂとアーム支持部３ｅとの間に配置されて、アーム支持部３ｅに対して、保持部支持体３ｂを回転させるように回転力を保持部支持体３ｂに付与する機構である。言い換えれば、回転力付与機構３０は、アーム支持部３ｅに対して、保持部支持体３ｂ（すなわち、保持部３ａ）の前部下側を前方上向きにかつ後部上側を後方下向きに回転させるように回転力を保持部支持体３ｂに付与する機構である。回転力付与機構３０は、第１回転軸１９ａと、第２回転軸１９ｂと、後屈用駆動部の一例としての後屈用モータ４５とで構成されている。具体的には、保持部支持体３ｂの矩形枠の長手方向の両端（例えば、被介護者７の両脇部７ｇの近傍に相当する位置）に、長手方向沿いに第１回転軸１９ａ及び第２回転軸１９ｂが外向きにそれぞれ突出して固定されている。保持部支持体３ｂの一端（例えば、図４Ｂでは右端）に固定された第１回転軸１９ａの他端は、後屈用モータ４５の回転軸に連結されている。後屈用モータ４５は、第１回転軸１９ａの先端に対向するアーム支持部３ｅのＣ字形状の枠部材の一端（例えば、図４Ｂでは右端）の内面に、後屈用モータ４５のケーシングがモータ固定部２０を介して固定されている。保持部支持体３ｂの他方の第２回転軸１９ｂは、アーム支持部３ｅの他端（例えば、図４Ｂでは左端）に回転自在に支持されている。よって、後屈用モータ４５が回転駆動されると、後屈用モータ４５の回転力が第１回転軸１９ａと保持部支持体３ｂと第２回転軸１９ｂとに伝達されて、アーム支持部３ｅに対して、第１回転軸１９ａ及び第２回転軸１９ｂ回りに保持部支持体３ｂが回転する。言い換えれば、保持部支持体３ｂが、アーム支持部３ｅに対して、被介護者７の両脇部７ｇを通る軸（例えば、第１回転軸１９ａ及び第２回転軸１９ｂ）Ｒを回転中心として保持部支持体３ｂの前部下側を前方上向きにかつ後部上側を後方下向きに移動させるような回転動作を行う。この回転動作により、回転力を保持部支持体３ｂから被介護者７の両脇部７ｇ又は背中部７ｂに付与することができて、保持部支持体３ｂを装着しかつ座位姿勢にある被介護者７の背中部７ｂが後方に曲がるように後屈支援することができる。後屈用モータ４５の駆動は、制御装置１１で制御することができる。この制御のため、後屈用モータ４５には、後屈用モータ４５の回転軸の回転数（例えば、回転角度）を検出する後屈用エンコーダ４６を備えて、後屈用エンコーダ４６からの情報を基に後屈用モータ４５を制御装置１１で制御する。

また、第１実施形態の第１変形例として、図４Ｄに示すように、回転力付与機構３０として１つのモータではなく、２つのモータを備えるようにしてもよい。すなわち、この変形例１では、保持部支持体３ｂの他端（例えば、図４Ｂでは左端）に固定された第２回転軸１９ｂの他端は、後屈用第２モータ４７の回転軸に連結されている。後屈用第２モータ４７は、第２回転軸１９ｂの先端に対向するアーム支持部３ｅのＣ字形状の枠部材の一端（例えば、図４Ｂでは左端）の内面に、後屈用第２モータ４７のケーシングが第２モータ固定部４９を介して固定されている。よって、制御部１２により、後屈用モータ４５と後屈用第２モータ４７とが同期して回転駆動されると、後屈用モータ４５の回転力が第１回転軸１９ａと保持部支持体３ｂとに伝達されると同時に、後屈用第２モータ４７の回転力が第２回転軸１９ｂと保持部支持体３ｂとに伝達されて、アーム支持部３ｅに対して、第１回転軸１９ａ及び第２回転軸１９ｂ回りに保持部支持体３ｂが回転する。このような動作を行わせるため、後屈用第２モータ４７には、後屈用モータ４５と同様に、後屈用第２モータ４７の回転軸の回転数（例えば、回転角度）を検出する後屈用第２エンコーダ４８を備えて、後屈用第２エンコーダ４８からの情報を基に後屈用第２モータ４７を制御装置１１で制御する。

《歩行機構１４》
歩行機構１４は、少なくとも前後一対の車輪１４ａ、１４ｂを備える。一例として、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。一例として一対の前輪１４ａと一対の後輪１４ｂとは、図３Ｃに示す状態で、被介護者７が前方方向（例えば、図３Ｃの左方向）に力を加えることで回転し、歩行器として被介護者７の歩行を支援することができる。なお、この例では、一対の前輪１４ａと一対の後輪１４ｂとは被介護者７が押すことで回転するようにしたが、例えばモータをそれぞれ又はいずれかに備えて、被介護者７の押す力をアシストすることで、楽に移動できるような構成としても良い。さらに前輪用ブレーキ１４ｃと後輪用ブレーキ１４ｄとは一例として電磁ブレーキで構成し、入力ＩＦ６により前輪１４ａ又は後輪１４ｂのブレーキＯＮ／ＯＦＦを行うことができるようにする。前輪用ブレーキ１４ｃ又は１４ｄをＯＮにすることで、前輪１４ａ又は後輪１４ｂにブレーキをかけることができ、前輪用ブレーキ１４ｃ又は１４ｄをＯＦＦにすることで、前輪１４ａ又は後輪１４ｂのブレーキを解除することができる。なお、一例として電磁ブレーキとしたが、手動ブレーキとしても良い。

《アーム機構４》
アーム機構４は、連結部３ｃと連結し、連結部３ｃを牽引する牽引機構の一例であるロボットアームを有している。一例として、アーム機構４は、歩行機構１４の上部に備えられるとともに、先端が連結部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、一例として、第１モータ４１と、第１モータ４１の回転軸の回転数（例えば、回転角度）を検出する第１エンコーダ４３と、第２モータ４２と、第２モータ４２の回転軸の回転数（例えば、回転角度）を検出する第２エンコーダ４４とを備える２自由度のロボットアームである。第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とから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を基に第１モータ４１と第２モータ４２を制御装置１１で制御する。この制御により、一例として、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ロボットシステム１を駆動して、座位姿勢にある被介護者７の臀部７ｅが腰掛部５からの離床を支援するため、ホールド機構３ｇの保持部支持体３ｂを被介護者７の正面方向の前方かつ上方に向けて牽引動作可能で、かつ、その後、上方に向けて牽引動作可能となっている。

より詳しくは、アーム機構４は、複数の関節部を有しており、具体的には、第１アーム４ｃと、第２アーム４ｄと、第３アーム４ｅと、第１駆動部４ａと、第２駆動部４ｂとを備えるロボットアームで構成される。第１アーム４ｃは、矩形台１４ｅの前部の中央において、矩形台１４ｅから上方に向けて起立するように、下端が固定される。第１アーム４ｃの上端には、第１駆動部４ａを内蔵する第１関節部を介して、第２アーム４ｄの前端が回動可能に連結される。第２アーム４ｄの後端は、第２駆動部４ｂを内蔵する第２関節部を介して、第３アーム４ｅの下端に回動可能に連結される。第３アーム４ｅの上端は、アーム支持部３ｅの前端の連結部３ｃに、第３アーム４ｅとアーム支持部３ｅとのそれぞれの軸方向が互いに直交してＬ字状に交差するように固定される。

第１駆動部４ａは、第１アーム４ｃと第２アーム４ｄとの間の関節部に配置され、例えば、第１アーム４ｃに対して第２アーム４ｄを回転させる第１モータ４１と、その回転角度情報を検出する第１エンコーダ４３とで構成される。よって、後述する制御部１２での制御の下に、第１アーム４ｃに対して第２アーム４ｄを所定角度だけ回動させて所望の位置に移動するように駆動することができる。第２駆動部４ｂは、第２アーム４ｄと第３アーム４ｅとの間の関節部に配置され、例えば、第２アーム４ｄに対して第３アーム４ｅを回転させる第２モータ４２と、その回転角度情報を検出する第２エンコーダ４４とで構成される。よって、後述する制御部１２での制御の下に、第２アーム４ｄに対して第３アーム４ｅを所定角度だけ回動させて所望の位置に移動するように駆動することができる。

第３アーム４ｅ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（すなわち、入力ＩＦ）６が突出して設けられる。このように入力ＩＦ６を配置すれば、座位姿勢での被介護者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。よって、被介護者７が入力ＩＦ６を使って種々の指令を入力することで（例えばボタンを押下するなどで）、ロボットシステム１の車輪（例えば、前輪及び後輪）のブレーキＯＮ又はＯＦＦ、ロボットシステム１の電源のＯＮ又はＯＦＦ、及び、立ち上がり開始ボタンのＯＮ又はＯＦＦなどを入力することができる。さらに、第３アーム４ｅの中間部から後ろ向きに（例えば、被介護者側に向けて）、持ち手１５が突出して備えられており、被介護者７が、座位又は起立時に両手で握って持つことができる。なお、持ち手１５は、被介護者７の肘を置くことができる長さで設置しても良い。これにより、立ち上がり時には持ち手として機能し、歩行時には肘を置くことで、より安定して歩行することが可能となる。さらに、アーム支持部３ｅは、上部にウレタンなどの緩衝材を備える構成としても良い。これにより、被介護者７が前方へ転倒するなどして顔又は上半身がアーム支持部３ｅに接触した場合の衝撃を、緩和することができる。

制御装置１１は、データベース入出力部９と、タイマー１６と、制御部１２とを備える。制御部１２は、連結部３ｃと連結し、連結部３ｃを牽引する。一例として、制御部１２は、アーム機構４による牽引動作の開始後、アーム機構４が連結部３ｃを被介護者７の前方かつ上方に向けて牽引すると同時に回転力付与機構３０で保持部３ａの前部下側を上向きかつ保持部３ａの後部上側を下向きに回転させた後、連結部３ｃを上方に向けて牽引するように、回転力付与機構３０の回転動作及びアーム機構４の牽引動作をそれぞれ制御する。

一例として、制御装置１１は、アーム機構４の第１駆動部４ａと第２駆動部４ｂとをそれぞれ独立して駆動制御し、少なくとも、座位姿勢にある被介護者７の臀部７ｅが腰掛部５から離床するように、ホールド機構３ｇの保持部３ａを保持部支持体３ｂを介して被介護者７の正面方向の前方かつ上方に向けて牽引動作するとともに、その後、被介護者７が起立姿勢となるまで、保持部支持体３ｂを保持部支持体３ｂを介して被介護者７の上方に向けて牽引動作するように制御して、被介護者７の起立動作を支援する。また、前方かつ上方に向けて牽引動作するとき、同時に、制御装置１１は、回転力付与機構３０の後屈用モータ４５を駆動制御し、被介護者７の両脇部７ｇで、保持部３ａを保持部支持体３ｂを介して図３Ａの側面図において時計方向に回転動作させて、被介護者７の上体の後屈を支援する。

より詳しくは、制御装置１１の制御動作により、図３Ａに矢印で示すように、ホールド機構３ｇの保持部支持体３ｂをアーム機構４で牽引するように制御装置１１で制御して、被介護者７をその座位姿勢から前方かつ上方に牽引すると同時に、回転力付与機構３０で、被介護者７の腰部に対して上体を後側に傾斜させて後屈させるように、図３Ａにおいて時計方向の回転力Ｃを被介護者７の両脇部７ｇに付与する。このように、保持部支持体３ｂをアーム機構４で前方かつ上方に牽引すると同時に後屈させる回転力を付与することにより、前方かつ上方牽引により骨盤が前方かつ上方向に移動して離床しやすくなるとともに、後屈回転力により、被介護者７は、背筋が反って伸びることで立ち上がりやすくなる。よって、例えば、前方に牽引するのみの場合と比較して、前方かつ上方に牽引と同時に後屈回転動作を付与する方が、被介護者７にとって、臀部７ｅを腰掛部５から確実に離床させやすくなる。次いで、図３Ｂに矢印で示すように上方に牽引して被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させ、図３Ｃの起立姿勢に至るまで、一連の動作を支援する。ここで、制御動作を開始してから被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させるまでが、第１の状態である。この第１の状態以降で被介護者７が起立姿勢に至るまでが、第２の状態である。

《タイマー１６》
タイマー１６は、ある一定時間（例えば、１ｍｓｅｃ毎）の経過後に、データベース入出力部９及び制御部１２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。

《入力ＩＦ６》
また、入力ＩＦ６は、例えばアーム機構４に配置され、ロボットシステム１の電源の開始及び終了、前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄのＯＦ／ＯＦＦ、及び、立ち上がり開始及び終了を指示するための操作インターフェースで、例えばボタンなどで構成される。

《動作情報データベース８》
タイマー１６からの指令に基づいて制御部１２が実行され、アーム機構４の位置情報（すなわち、正確には、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）及び回転力付与機構３０（すなわち、保持部３ａ）の姿勢情報（例えば、後屈用エンコーダ４６からの回転角度情報）が、タイマー１６からの実行指令を利用して、データベース入出力部９及び制御部１２を実行させて、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に生成される。これらの生成された位置情報及び姿勢情報が、時刻と共に、この第１実施形態では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、動作情報として動作情報データベース８に記憶される。なお、第１実施形態では、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。

図５Ａは、動作情報データベース８の情報内容の一例を示す。

（１）「時刻」の欄は、アーム機構４及び回転力付与機構３０が動作している際の時刻に関する情報を示す。第１実施形態では、時刻についてはミリ秒（ｍｓｅｃ）単位系で示す。

（２）「位置及び姿勢」の欄は、アーム機構４の第１及び第２エンコーダ４３、４４などで検出される角度情報を変換したアーム機構４の位置情報及び回転力付与機構３０の後屈用エンコーダ４６で検出される保持部支持体３ｂ（すなわち、保持部３ａ）の姿勢情報（例えば、回転角度情報）を示す。具体的には、「位置及び姿勢」とは、ロボットシステム１の進行方向（例えば、前後方向）ｘ軸と上下方向ｚ軸との２軸の位置と、ホールド機構３ｇの保持部支持体３ｂの回転角度とである。なお、第１実施形態では、位置についてはメートル（ｍ）単位系で示し、姿勢情報である角度についてはラジアン（ｒａｄ）で示す。

《データベース入出力部９》
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（すなわち、情報）の入出力を行う。

《制御部１２》
制御部１２は、データベース入出力部９から入力された動作情報に追従するように、アーム機構４の第１モータ４１と第２モータ４２と回転力付与機構３０の後屈用モータ４５とをそれぞれ独立して動かす。加えて、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。

一例として、制御部１２による、図６Ａに示す動作情報の制御について説明する。図６Ａは、被介護者７の立ち上がり動作時の動作情報を示す。横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸の位置の情報及びＺ軸の位置の情報及び後屈用モータ４５の回転角度θの姿勢の情報を示す。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの区間が、制御動作を開始してから被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させるまでの第１の状態である。次に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの区間が、第１の状態以降で被介護者７が起立姿勢に至るまでの第２の状態である。

一例として、図７Ａに示すように、被介護者７が腰掛部５に座った座位姿勢である状態において、図７Ｂに左斜め上向きの矢印で示すように、アーム機構４を前方かつ上方向へ牽引動作させるよう第１モータ４１と第２モータ４２とをそれぞれ独立して制御する。このとき同時に、図７Ｂに時計回りの矢印で示すように、保持部支持体３ｂの後屈回転動作（例えば、被介護者７の両脇部７ｇを通る軸Ｒを回転軸心として保持部支持体３ｂの前部を上方に後部を下方に移動させるような回転動作）を行うよう後屈用モータ４５を制御する（例えば、図６Ａの時刻ｔ０から時刻ｔ１の第１の状態での動作制御）。図６Ａでは、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの区間として示すように、アーム機構４でホールド機構３ｇのｘ軸位置を前方かつ上方へ加速させる（例えば、図６Ａの時刻ｔ０から時刻ｔ１までの区間のＸ座標の位置より算出した加速度を参照）と同時に、後屈用モータ４５で保持部支持体３ｂを後屈回転させる（例えば、図６Ａの回転角度θのグラフ参照）。すなわち、アーム機構４が連結部３ｃを被介護者７の前方かつ上方に向けて牽引している間においてアーム機構４の牽引速度を加速させるように制御部１２で制御する。その結果、図７Ｂに示すように、ホールド機構３ｇを前方かつ上方へ牽引することで、点線で反時計回りの矢印Ｂに示すように被介護者７の骨盤の前傾を促し、さらに、被介護者７の腰部に対して上体を後屈させるように後屈用モータ４５で保持部支持体３ｂを図７Ｂの時計方向へ回転させることで、点線で時計回りの矢印Ａに示すように被介護者７の上体の後屈を促す。なお、前記した加速制御は、後述する実施形態又は変形例にも適用可能である。

このように、アーム機構４で被介護者７の骨盤の前傾をアシストすることで離床を促し、同時に、回転力付与機構３０で被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７は立ち上がり易くなる。また、被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７は、前傾姿勢を深くとることなく立位へスムーズに移行することが可能となる。

次に、図７Ｃに示すように被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床の段階（すなわち、第１の状態の終了時点）で、図７Ｄに上向きの矢印で示すように、アーム機構４を上方へ移動するように制御部１２でアーム機構４を駆動制御するとともに、回転力付与機構３０で保持部支持体３ｂを回転するように制御部１２で回転力付与機構３０を駆動制御する（例えば、図６Ａの時刻ｔ１から時刻ｔ２の第２の状態での動作制御）。すると、アーム機構４の上向きの移動により被介護者７は上方にアシストされ、図７Ｅにて被介護者７は立ち上がりを完了する。この時点で、被介護者７は立位姿勢の状態となっている。

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。

図７Ａ〜図７Ｅにロボットシステム１のアーム機構４の動作手順と、それに伴う被介護者の動作とを、図８のフローチャートを用いて説明する。

まず、図７Ａに示すように、被介護者７は、床面１３上に配置された、ベッド、椅子、又は、トイレの便座などの腰掛部５に座る。

次に、介護者などにより、ロボットシステム１のロボット２０Ａが、腰掛部５に座った被介護者７の正面に配置される。

次に、図８のステップＳ１０１で、被介護者７が、ロボット２０Ａの入力ＩＦ６によりロボットシステム１の電源をＯＮにする。

次に、ステップＳ１０２で、被介護者７が、入力ＩＦ６により前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄをＯＮにすることで、制御部１２により、歩行機構１４の前輪１４ａと後輪１４ｂとがそれぞれ回転しないようにブレーキがかけられる。このようにすることにより、アーム機構４で連結部３ｃを介してホールド機構３ｇを牽引するとき、歩行機構１４が移動せず、アーム機構４からの力が、連結部３ｃを介してホールド機構３ｇに確実に伝達されるようにしている。

次に、被介護者７は、アーム機構４に連結された介護ベルト３のホールド機構３ｇを体に装着し、持ち手１５を両手で把持する。

次に、ステップＳ１０３で、被介護者７が、入力ＩＦ６の立ち上がり開始ボタンを押下することで、ロボットシステム１が動作を開始する。この例では、立ち上がり開始ボタンを押した状態でのみ動作し、立ち上がり開始ボタンを離すと、ロボットシステム１が動作を停止する。これ以降のステップＳ１０４〜ステップＳ１０６では、ロボットシステム１の制御装置１１により、アーム機構４の第１駆動部４ａと第２駆動部４ｂとをそれぞれ独立して駆動制御するとともに、回転力付与機構３０の後屈用モータ４５を駆動制御し、図３Ａの被介護者７の座位姿勢から図３Ｂの被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させるように、図３Ｃの起立動作を支援する。

次に、ステップＳ１０４で、制御部１２は、データベース入出力部９から動作情報を取得する。

次に、ステップＳ１０５で、制御部１２は、データベース入出力部９から取得した動作情報に追従するように、アーム機構４と回転力付与機構３０とを駆動制御するため、第１モータ４１と第２モータ４２と後屈用モータ４５とをそれぞれ独立して駆動制御する。一例として、制御部１２の制御の下で、図７Ａに示す被介護者７の座位姿勢の状態から、図７Ｂに示すように、アーム機構４を前方かつ上方向へ移動させると同時に、回転力付与機構３０の後屈用モータ４５を駆動して保持部支持体３ｂを後屈回転するような動作（すなわち、保持部３ａの前部下側を前方上向きにかつ後部上側を後方下向きに回転させるような回転動作）を行うよう制御する。その結果、図７Ｂに示すように、アーム機構４により連結部３ｃを介してホールド機構３ｇを前方かつ上方へ牽引することで、点線で反時計回りの矢印Ｂに示すように被介護者７の骨盤の前傾を促し、さらに、後屈用モータ４５でホールド機構３ｇの保持部支持体３ｂを後屈回転させることで、点線で時計回りの矢印Ａに示すように被介護者７の上体の後屈を促す。このように被介護者７の骨盤の前傾をアーム機構４でアシストすることで、被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床を促し、同時に回転力付与機構３０で被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７が腰掛部５から立ち上がり易くなる。また、被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７は、前傾姿勢を深く取ることなく、座位姿勢から立位姿勢へスムーズに移行することが可能となる。

なお、アーム機構４により連結部３ｃを介して保持部支持体３ｂを前方かつ上方へ牽引するとき（言い換えれば、牽引動作を開始してから被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させるまでの第１の状態において）、制御部１２の制御によるアーム機構４の第１モータ４１と第２モータ４２との駆動により、前方かつ上方に対して牽引速度が徐々に加速するように牽引することもできる。このようにすれば、被介護者７の上体の後屈と骨盤の前傾とを、より一層促すことができて、被介護者７の起立動作をより円滑に支援することができる。

次に、図７Ｃに示すように、被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床の段階（すなわち、第１の状態の終了時点）で、図７Ｄに上向きの矢印で示すように、アーム機構４を上方へ移動するように制御部１２でアーム機構４を駆動制御する。すると、アーム機構４の上向きの移動により被介護者７は上方にアシストされ、図７Ｅにて被介護者７は立ち上がりを完了する。この時点で、被介護者７は立位姿勢の状態となっている。被介護者７の臀部７ｅの離床の段階（すなわち、第１の状態の終了時点）では、制御装置１１により、後屈用モータ４５は一定回転角度になるように駆動し続けているか、又は、駆動停止させてもよい。

次に、ステップＳ１０６で、被介護者７は、押下している入力ＩＦ６を戻す（すなわち、離す）ことで、制御部１２による立ち上がり動作の制御動作、すなわち、アーム機構４及び回転力付与機構３０の駆動は停止する。なお、ステップＳ１０６以前においても、被介護者７は、押下している入力ＩＦ６を戻すことで、制御部１２によるアーム機構４及び回転力付与機構３０の駆動を途中で停止することができる。

次に、ステップＳ１０７で、被介護者７は、入力ＩＦ６により、前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄをＯＦＦにする。

さらに、ステップＳ１０８で、被介護者７は、入力ＩＦ６により電源をＯＦＦにする。被介護者７は、図７Ｅに示すように立位姿勢の状態となった後、被介護者７が前方へ力を加えることで、被介護者７の力で前輪１４ａと後輪１４ｂとがそれぞれ自在に回転し、歩行機構１４は、歩行器として被介護者７の歩行を支援することができる。

《第１実施形態の効果》
アーム機構４にホールド機構３ｇを備えるとともにアーム機構４と回転力付与機構３０とを制御する制御装置１１を備えて、制御部１２の制御の下にアーム機構４で牽引動作するように介護ベルト３を前方かつ上方に移動させると共に回転力付与機構３０でホールド機構３ｇを後屈回転させることができる。この結果、起立動作初期時に（すなわち、着座姿勢の状態から臀部７ｅを離床させる第１の状態において）、被介護者７の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけるよう支援することが可能となる。

（第２実施形態）
図９は、本開示の第２実施形態にかかる起立動作支援システム（すなわち、起立動作支援装置）の一例としてのロボットシステム１Ｂを使った作業の例として、被介護者７の座位姿勢の状態から起立姿勢の状態への動作を支援するロボット２０Ｂの様子を示す。図１０は、本開示の第２実施形態におけるロボットシステム１Ｂの詳細構成を示すブロック図である。

この第２実施形態にかかるロボットシステム１Ｂでは、データベース入出力部９から動作情報を取得する代わりに、力取得部の一例としての力検出部１７で検出した力と位置情報と姿勢情報とを基に動作情報生成部１０で動作情報を生成して取得するものであり、力検出部１７と動作情報生成部１０とを備えることが、第１実施形態と大きく異なる。力検出部１７は、アーム機構４に外部から加わる力に関する情報を取得する。動作情報生成部１０は力検出部１７より取得された力に関する情報と、後述する第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とより取得された位置に関する情報とより、アーム機構４の動作情報を生成する。よって、この第２実施形態では、後述する制御部１２Ｂは、動作情報生成部１０より生成された動作情報に基づき、アーム機構４の動作を制御する。以下、詳細に説明する。

第１実施形態の図１Ａ〜図２と同様に、ロボットシステム１Ｂのロボット２０Ｂは、床面１３上に置かれている。ロボット２０Ｂは、本体機構２と、制御装置１１Ｂと、入力ＩＦ６と、力検出部１７とを備える。

本体機構２は、第１実施形態と同様に、アーム機構４と、介護ベルト３と、歩行機構１４とを備える。

制御装置１１Ｂは、データベース入出力部９と、タイマー１６と、制御部１２Ｂと、動作情報生成部１０とを備える。

歩行機構１４と介護ベルト３とタイマー１６と入力ＩＦ６とは、第１実施形態と同様であるため、これらの説明を省略する。

被介護者７は、第１実施形態と同様に、介護ベルト３のホールド機構３ｇにより保持されていて、座位姿勢時に腰掛部５（例えば、ベッド、椅子、又は、トイレの便座など）に座っている。アーム機構４の側面には、ボタンなどが配置された操作盤などの入力ＩＦ６を第１実施形態と同様に配置する。

第１実施形態と異なる点について、以下、詳細に説明する。

《力検出部１７》
まず、アーム機構４に力検出部１７を備えて、被介護者７がアーム機構４に加える力を力検出部１７により検出する。力検出部１７は、被介護者７が、入力ＩＦ６からロボットシステム１Ｂの動作開始情報を入力することで（例えばボタンを押下するなど）、ロボットシステム１Ｂの制御装置１１Ｂの制御動作を開始させたのち、検出を開始する。力検出部１７により、被介護者７がアーム機構４に加える力を検出し、力検出部１７で検出した力とアーム機構４の位置と保持部支持体３ｂの姿勢との情報に基づいて、動作情報生成部１０で動作を生成し、制御部１２Ｂによりアーム機構４と回転力付与機構３０との動作を制御する。

具体的には、図９に示すように、力検出部１７は、アーム機構４の第３アーム４ｅの上端とアーム支持部３ｅの前端との連結部分である連結部３ｃに備えられる。アーム機構４に外部（例えば、被介護者７）から加えられた力情報を力検出部１７で検出する。力検出部１７で検出した情報は、データベース入出力部９を介して、時刻と共に動作情報データベース８に記憶される。一例として、力検出部１７は、ロボットシステム１Ｂの上下方向の力と前後方向の力と後屈用モータ４５が回転する方向、すなわちＹ軸周りの回転モーメントとが計測可能な３軸の力センサなどで構成される。

《アーム機構４》
アーム機構４は、第１実施形態と同様に、歩行機構１４の上部に備えられ、一例として、第１モータ４１と第１エンコーダ４３とを第１関節部に有するとともに第２モータ４２と第２エンコーダ４４とを第２関節部に有する２自由度アームである。第１実施形態と同様に、第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とからの情報を基に第１モータ４１と第２モータ４２とを制御装置１１Ｂで制御することで、一例として、図３Ａ〜図３Ｃに示すようにロボットシステム１Ｂを駆動することができる。さらに、持ち手１５が第１実施形態と同様に備えられており、被介護者７が座位又は起立時に手で握って持つことができる。第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とは、アーム機構４の位置に関する情報を取得する位置取得部の一例として機能する。

《回転力付与機構３０》
さらに、第１実施形態と同様に、回転力付与機構３０が、保持部支持体３ｂとアーム支持部３ｅとの間に配置されて、アーム支持部３ｅに対して保持部支持体３ｂを回転させる。後述するように、動作情報生成部１０で生成されて動作情報データベース８に記憶された動作情報に基づいて、制御部１２Ｂで後屈用モータ４５を制御することで、ホールド機構３ｇの回転を制御することができる。

《動作情報データベース８》
第１実施形態と同様に、タイマー１６からの指令に基づいて制御部１２Ｂが実行され、アーム機構４の位置情報（すなわち、正確には、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）及び回転力付与機構３０（すなわち、保持部３ａ）の姿勢情報（例えば、後屈用エンコーダ４６からの回転角度情報）が、タイマー１６からの実行指令を利用して、データベース入出力部９及び制御部１２Ｂを実行させて、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に生成される。これらの生成された位置情報及び姿勢情報が、時刻と共に、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。第２実施形態では、後述するように、動作情報データベース８に記憶された力検出部１７で検出された力の情報と位置情報と時刻の情報を基にして、動作情報生成部１０で動作情報が生成されて動作情報データベース８に記憶される。

図１１は、動作情報データベース８の情報内容の一例を示す。

（１）「時刻」の欄は、アーム機構４が動作している際の時刻に関する情報を示す。第２実施形態では、時刻についてはミリ秒（ｍｓｅｃ）単位系で示す。

（２）「位置及び姿勢」の欄は、アーム機構４の第１及び第２エンコーダ４３、４４などで検出される角度情報を変換したアーム機構４の位置情報及び回転力付与機構３０の後屈用エンコーダ４６で検出される保持部支持体３ｂの姿勢情報（例えば、回転角度情報）を示す。具体的には、位置は、図９に示すように、アーム機構４の一端を原点Ｏとし、ロボットシステム１Ｂの進行方向逆向きを正としたｘ軸と上向きを正としたｚ軸との２軸の位置とし、原点からの相対座標として示す。さらに、姿勢は、Ｙ軸の回転角度で示される。なお、第２実施形態では、位置についてはメートル（ｍ）単位系で示し、角度（すなわち、姿勢）についてはラジアン（ｒａｄ）で示す。

（３）「力」の欄は、アーム機構４に備えられた力検出部１７で検出される、アーム機構４にかかる力を示す。具体的には、ロボットシステム１Ｂの進行方向逆向きを正としたｘ軸と上向きを正としたｚ軸との２軸のそれぞれにかかる力の情報である。第２実施形態では、力についてはニュートン（Ｎ）単位系で示す。

《データベース入出力部９》
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、力検出部１７と、動作情報生成部１０との間で、データ（すなわち、情報）の入出力を行う。

《動作情報生成部１０》
動作情報生成部１０は、動作情報データベース８に記憶された時刻と位置と姿勢と力との情報を、データベース入出力部９より取得して、これらの位置と姿勢と力との情報に基づいて、アーム機構４の動作情報を生成して、動作情報データベース８に記憶する。

この動作情報の生成について、図１２Ａを利用しながら説明する。図１２Ａは、動作情報生成部１０で生成した動作情報のグラフを示す。図１２Ａは、横軸に時間を示し、縦軸にｘ軸の位置の情報とｚ軸の位置の情報とを示し、加えて、ｘ軸の力の情報とｚ軸の力の情報とを示す。

まず、図７Ａに示すように、被介護者７は、腰掛部５に座った座位姿勢からの立ち上がり動作を開始する（具体的には、後述する、第１実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１０３と同様なステップＳ２０１からステップＳ２０３を参照）。次に、図７Ｂに左斜め上向きの矢印で示すように進行方向（例えば、ｘ軸負方向）にアーム機構４を移動させる（後述するステップＳ２０５参照）ように、制御部１２Ｂで第１モータ４１と第２モータ４２とをそれぞれ独立して駆動制御する動作情報を動作情報生成部１０で生成する。この生成動作と同時に、保持部支持体３ｂで被介護者７の背中部７ｂを後方に曲げるように回転させるように、制御部１２Ｂで後屈用モータ４５を駆動制御する動作情報を動作情報生成部１０で生成する。

このステップＳ２０５の動作は、図１２Ａでは、時刻０から時刻ｔ１までの区間として示される。この時刻ｔ１でｘ軸方向の力とｚ軸方向の力とが大きく変化する。これは、時刻ｔ１が、進行方向に引く動作により臀部７ｅが離床を始めるタイミングであることを意味し、臀部７ｅが離床することで、ｘ軸方向の力が減少し、さらにｚ軸方向の力が減少する。

動作情報生成部１０は、このｔ１の時刻を自動的に検出する。具体的には、動作情報生成部１０は、牽引動作の開始後から、力検出部１７で検出された時刻ｔ１と時刻ｔ０とのそれぞれの時刻のｘ軸方向の力とｚ軸方向の力とを基に、ｘ軸方向の力とｚ軸方向の力とのそれぞれの差分（一例として、第１の時刻における第１の力と、第１の時刻（例えば時刻ｔ１）よりも前の第２の時刻（例えば時刻ｔ０）における第２の力との差分）を算出する。次いで、時刻ｔ２と時刻ｔ１とでも同様に、ｘ軸方向の力とｚ軸方向の力とのそれぞれの差分（別の例として、第１の時刻における第１の力と、第１の時刻（例えば時刻ｔ２）よりも前の第２の時刻（例えば時刻ｔ１）における第２の力との差分）を動作情報生成部１０で算出する。以後同様に、隣接する時刻間での差分を動作情報生成部１０で算出し続ける。

次いで、差分の符号が反転した時刻を動作情報生成部１０で検出する。動作情報生成部１０は、力検出部１７で検出した力の差の符号が反転した時刻が臀部離床を開始した時点であると判断し、その時点でアーム機構４を上方へ移動するような動作を生成する。具体的には、差分の符号が反転した時刻（この例では、時刻ｔ２）の直前の時刻ｔ１が、力が大きく変化する変化点である。この変化点を、動作情報生成部１０で検出したタイミングで、ｚ軸の位置を上方に移動させる（具体的には、図１２Ａの時刻ｔ２以降のｚ軸の位置を上方に移動させる）ように動作情報生成部１０で動作情報を生成する。すなわち、動作情報生成部１０は、牽引動作の開始後から力検出部１７より検出された第１の力と第２の力との差分の符号が反転するまで間、アーム機構４が連結部３ｃを前方かつ上方へ牽引する動作情報を生成し、第１の力と第２の力との差分の符号が反転した後にアーム機構４が連結部３ｃを上方へ牽引する動作情報を生成する。これにより、図７Ｃに示すように、アーム機構４を、前方へ移動しつつ上方へ移動する動作を、動作情報生成部１０で動作情報として生成することが可能となる。また、ホールド機構３ｇの保持部支持体３ｂを後屈用モータ４５で回転させることで、被介護者７の上体の後屈が有効に働き、立ち上がりやすくなっている。なおこの例では、ｘ軸方向の力とｚ軸方向の力との変化点を検出しているが、ｘ軸方向のみの力だけで検出するなど、どちらか一方向の力を使うようにしても良い。

次に、図７Ｄに示すように、被介護者７を上方へ持ち上げる際の速度を、ｚ軸の力の情報で動作情報生成部１０で決定する。

具体的には、図１２Ａの時刻ｔ１以降に示すようにｚ軸の力が下方向に加わっている場合は、アーム機構４により所定の速度で被介護者７を上方に持ち上げる。しかしながら、図１２Ｂに示すように、ｔ１時刻以降のｚ軸方向の力がｚ軸上方向に加わっている場合は、その力が０となる位置まで、アーム機構４によりｚ軸方向の上方への持ち上げ速度を加速するよう動作情報を動作情報生成部１０で生成する。これにより、下半身の筋力が十分有り自らの筋力で上方に立ち上がることができる場合には、その動きに追従するよう持ち上げ速度を加速することで、スムーズに立ち上がることができる。なお、この例では、力が０となる位置まで加速するように動作情報を動作情報生成部１０で生成しているが、例えば、アーム機構４によりｚ軸方向の上方向の力になるように減速するように動作情報を動作情報生成部１０で生成することで、被介護者７の下肢に負荷を与えられるため、被介護者７のリハビリ目的にも利用できる。図７Ｅの終了地点の位置は、被介護者７の身長で予め決められた所定の位置で停止する。ｔ１時刻以降のｚ軸方向の力がｚ軸下方向に加わっている場合は、ｚ軸方向の力が上方向の力になる位置まで、ｚ軸方向の上方への持ち上げ速度を加速する。ｚ軸方向の力が上方向の力になった時点で、ｚ軸方向の上方への持ち上げ速度を加速せず、一定速度で上方に移動させる。これにより、下半身の筋力が低下し、自らの筋力で上方に立ち上がることができない場合には、上方向に加速することで、楽に立ち上がることができるようになる。さらに上方向の力になった時点で加速しないようにすることで、必要以上のアシストをしないようにできる。これにより、被介護者の下半身の筋力を使いながら、足りない力のみアシストすることができるようになる。

以上の動作情報を動作情報生成部１０で生成し、データベース入出力部９を介して、動作情報生成部１０で動作情報データベース８に記憶する。

なお、力検出部１７の値を、例えばアーム機構４に設置されたモニタなどに提示することで、どれぐらいアーム機構４に力を加えているかを確認できるようにしても良い。その場合は、多くの力をかけているほど、被介護者７自身の下肢などの身体を使えていないということなので、例えば、リハビリ装置の進捗を被介護者７自身で確認することができるようになる。さらに、記憶された過去の力情報と比較することで、以前からどれぐらいリハビリの効果があるのかを確認することができる。

《制御部１２Ｂ》
制御部１２Ｂは、データベース入出力部９から入力された動作情報の位置情報と姿勢情報と力情報とに追従するようにアーム機構４の第１モータ４１と第２モータ４２と後屈用モータ４５とを動かす。加えて、制御部１２Ｂ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。

以下、動作情報生成部１０で生成された動作情報を制御部１２Ｂで制御されるロボットシステム１Ｂの動作について説明する。

図７Ａ〜図７Ｅにロボットシステム１Ｂのアーム機構４の動作手順と、それに伴う被介護者７の動作とを、図１３のフローチャートを用いて説明する。

図７Ａに示すように、被介護者７は、床面１３上に配置された、ベッドなどの腰掛部５に座る。次に、介護者などにより、ロボットシステム１のロボット２０Ｂが、腰掛部５に座った被介護者７の正面に配置される。

次に、図１３のステップＳ２０１で、被介護者７が、ロボット２０Ｂの入力ＩＦ６によりロボットシステム１Ｂの電源をＯＮにする。

次に、ステップＳ２０２で、被介護者７が、入力ＩＦ６により前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄをＯＮにすることで、制御部１２Ｂにより、歩行機構１４の前輪１４ａと後輪１４ｂとがそれぞれ回転しないようにブレーキがかけられる。

次に、被介護者７は、アーム機構４に連結された介護ベルト３のホールド機構３ｇを体に装着し、持ち手１５を両手で把持する。

次に、ステップＳ２０３で、被介護者７が、入力ＩＦ６の立ち上がり開始ボタンを押下することで、ロボットシステム１Ｂが動作を開始する。この例では、立ち上がり開始ボタンを押した状態でのみ動作し、立ち上がり開始ボタンを離すと、ロボットシステム１Ｂが動作を停止する。これ以降のステップＳ２０４〜ステップＳ２０６では、ロボットシステム１Ｂの制御装置１１Ｂにより、アーム機構４の第１駆動部４ａと第２駆動部４ｂと後屈用モータ４５とをそれぞれ独立して駆動制御し、図３Ａの被介護者７の座位姿勢から図３Ｂの被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させるように、図３Ｃの起立動作を支援する。

次に、ステップＳ２０４で、力検出部１７で、被介護者７がアーム機構４に加える力を検出する。

次に、ステップＳ２０５で、動作情報生成部１０は、力検出部１７で検出した力とアーム機構４の位置情報と保持部支持体３ｂの姿勢情報とに基づいて、動作情報を生成し、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に記憶する。

次に、ステップＳ２０６で、制御部１２Ｂは、データベース入出力部９から動作情報を取得し、制御部１２Ｂは、アーム機構４がデータベース入出力部９から取得した動作情報に追従するようにアーム機構４を駆動するため、第１モータ４１と第２モータ４２と後屈用モータ４５とをそれぞれ独立して駆動して制御する。

一例として、制御部１２の制御の下で、図７Ａに示す座位姿勢の状態から図７Ｂに示すように、アーム機構４を前方かつ上方向（例えば、図７Ａの斜め左上方向）へ移動させると同時に、被介護者７の両脇部７ｇを通る回転軸心周りに保持部支持体３ｂを、保持部支持体３ｂの前部が上方に後部が下方に移動するように回転させて、被介護者７の背中部７ｂが後方に曲がるような動作を行うよう制御する。すると、図７Ｂに示すように、ホールド機構３ｇを前方かつ上方へ引くことで、点線で反時計回りの矢印Ｂに示すように被介護者７の骨盤の前傾を促し、さらに、保持部支持体３ｂを、保持部支持体３ｂの前部が上方に後部が下方に移動するように回転軸心周りに回転させることで、点線で時計回りの矢印Ａに示すように被介護者７の上体の後屈を促すことが可能となる。このように、被介護者７の骨盤の前傾をアーム機構４でアシストすることで被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床を促し、同時に、回転力付与機構３０で保持部支持体３ｂを回転させて被介護者７の上体の後屈を促すことで、立ち上がり易くなる。また、被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７は、前傾姿勢を深くとることなく立位姿勢へスムーズに移行することが可能となる。

次に、図７Ｃに示すように被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床の段階（すなわち、第１の状態の終了時点、すなわち、第１の状態以降で被介護者７が起立姿勢に至るまでの第２の状態）で、図７Ｄに上向きの矢印で示すように、アーム機構４を上方へ移動するように制御部１２Ｂでアーム機構４を駆動制御する。

この第２実施形態では、力検出部１７で検出した力とアーム機構４の位置情報と保持部支持体３ｂの姿勢情報とに基づいて、動作情報を動作情報生成部１０で生成するため、例えば被介護者７の背の違い又は前傾速度の違いなどに応じて、臨機応変に動作情報を動作情報生成部１０で生成することができる。

一例として、図１４に、被介護者７の背の違いにより、アーム機構４と連結される連結部３ｃの軌道が違うことを説明する。図１４の縦軸はロボットシステム１Ｂの上下方向ｚ軸を示し、横軸はロボットシステム１Ｂの進行方向（例えば、前後方向）ｘ軸を示す。図１４の軌道Ａは、身長１８０ｃｍの被介護者７の連結部３ｃの軌道である。図１４の軌道Ｂは、身長１６７ｃｍの被介護者７の連結部３ｃの軌道である。図１４の軌道Ｃは、身長１５５ｃｍの被介護者７の連結部３ｃの軌道である。身長が高い人ほど軌道が高く、逆に、身長が低い人ほど軌道が低くなっている。なお、図１４の各軌道が「Ｃ」の字形状となっており、下の部分がｘ軸と大略平行になっている部分は、前方かつ上方の牽引の例として、わずかな時間だけ前方に牽引した後に、斜め上方に持ち上げるように牽引している状態を示している。

前記したように、アーム機構４の上向きの移動により、被介護者７は、上方にアシストされ、図７Ｅにて被介護者７は立ち上がりを完了する。この時点で、被介護者７は立位姿勢の状態となっている。

次に、ステップＳ２０７で、被介護者７は、押下している入力ＩＦ６を戻す（すなわち、離す）ことで、制御部１２Ｂによるアーム機構４及び回転力付与機構３０の駆動及び立ち上がり動作の制御は停止する。なお、ステップＳ２０７以前においても、被介護者７は、押下している入力ＩＦ６を戻すことで、制御部１２Ｂによる立ち上がり動作の制御動作及びアーム機構４の駆動は、途中で停止する。

次に、ステップＳ２０８で、被介護者７は、入力ＩＦ６により、前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄをＯＦＦにする。

さらに、ステップＳ２０９で、被介護者７は、入力ＩＦ６により電源をＯＦＦにする。被介護者７は、図７Ｅに示すように立位姿勢の状態となった後、被介護者７が前方へ力を加えることで、被介護者７の力で前輪１４ａと後輪１４ｂとがそれぞれ自在に回転し、歩行機構１４は、歩行器として被介護者７の歩行を支援することができる。

《第２実施形態の効果》
動作情報データベース８に記憶された位置情報と姿勢情報と力検出部１７で検出し動作情報データベース８に記憶された力とに基づいて、動作情報生成部１０でアーム機構４の動作情報を生成するため、例えば背の違い又は前傾速度の違いなどに応じて、臨機応変に動作情報を動作情報生成部１０で生成することができる。この結果、起立動作初期時に（すなわち、着座姿勢の状態から臀部７ｅを離床させる第１の状態において）、被介護者７の前傾姿勢を浅くし、成人健常者の動作に近づけることができるように動作を支援することができる。

（第３実施形態）
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本開示の第３実施形態にかかる起立動作支援システム（すなわち、起立動作支援装置）の一例としてのロボットシステム１Ｃを使った作業の例として、被介護者７の座位姿勢の状態から起立姿勢の状態への動作を支援するロボット２０Ｃの様子を示す。図１６は、本開示の第３実施形態におけるロボットシステム１Ｃの詳細構成を示すブロック図である。

この第３実施形態にかかるロボットシステム１Ｃでは、モータの制御ではなく、空気圧の制御で被介護者７の後屈を支援しようとするものである。すなわち、ロボットシステム１Ｃは、後屈用モータ４５と後屈用エンコーダ４６とで構成する回転力付与機構３０の代わりに、回転力付与機構３０Ｃとして、少なくとも２つの膨張室、例えば、３つの第１〜第３膨張室３６、３７、３８と、３つの空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と、コンプレッサーなどの空気圧供給源３５とで構成されている。これらの構成が、第１及び第２実施形態と大きく異なる。以下、異なる点を中心に詳細に説明する。

《ホールド機構３ｇ》
ホールド機構３ｇの一例を図１７Ａ〜図１７Ｄに示す。図１７Ａは被介護者７がホールド機構３ｇを装着したときの側面図である。図１７Ｂ及び図１７Ｃは、ホールド機構３ｇの装着時と着脱時とのそれぞれのホールド機構３ｇを上方から見た平面図である。図１７Ｄはホールド機構３ｇを装着したときの一部断面側面図である。

第１〜第３膨張室３６、３７、３８は、ホールド機構３ｇの保持部支持体３ｂの背中側の内面に、下から上に向けて順に、保持部３ａの一部として設けられており、それぞれ独立して空気などの気体が供給されて膨張可能なエアバッグで構成されている。なお、第１〜第３膨張室３６、３７、３８は、保持部３ａとは別個に設けられてもよいが、ここでは、保持部３ａの一部として設けられる場合について説明する。

第１実施形態と同様に、保持部支持体３ｂの内面には、保持部３ａを固定して支持しているが、背中部側の内面の保持部３ａは、下から上に向けて順に配置された第１〜第３膨張室３６、３７、３８で構成されている。すなわち、図１７Ｄに具体的に示すように、第１膨張室３６が最も最下部に配置される。第１膨張室３６の上に第２膨張室３７が配置される。第２膨張室３７の上に第３膨張室３８が配置される。一例として、第１〜第３膨張室３６、３７、３８は、互いに独立した密閉空間で構成されている。

第１〜第３膨張室３６、３７、３８は、互いに独立した密閉空間で構成されるものに限らず、互いに連通していてもよい。例えば、隣接する膨張室間に、膨張室よりも細い通路で連通された絞り部をそれぞれ設けて、第１膨張室３６が所定の空気圧まで膨張したのち、絞り部を通して第２膨張室３７が膨張し、次いで、第２膨張室３７が所定の空気圧まで膨張したのち、絞り部を通して第３膨張室３８が膨張するように構成してもよい。

《回転力付与機構３０Ｃ》
回転力付与機構３０Ｃは、少なくとも、ホールド機構３ｇに連結され、被介護者７の背中部７ｂに、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室３６及び第２膨張室３７を有している。一例として、回転力付与機構３０Ｃは、保持部３ａの第１〜第３膨張室３６、３７、３８と、第１〜第３膨張室３６、３７、３８に接続された第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と、第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に接続された空気圧供給源３５とで構成されて、第１〜第３膨張室３６、３７、３８を下から順に膨張させて、保持部支持体３ｂに対して被介護者７の背中部７ｂを回転させるように回転力を被介護者７の背中部７ｂに付与する機構である。

具体的には、第１〜第３膨張室３６、３７、３８はそれぞれ独立して設けられており、第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を介して、空気圧供給源３５に接続される。第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、制御部１２Ｃでそれぞれ独立して開閉制御される。よって、制御部１２Ｃで第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を独立して開閉制御することにより、第１〜第３膨張室３６、３７、３８がそれぞれ独立して膨張して、被介護者７の背中部を押圧することができる。

図１７Ｅ〜図１７Ｇを基に、より詳細に説明する。

まず、図１７Ｅでは、制御部１２Ｃの制御の下に、最も下側に位置する第１膨張室３６の第１空気圧弁Ｖ１のみを開いて、空気圧供給源３５から圧縮空気を第１膨張室３６のみに供給する。これにより、被介護者７の背中部７ｂの下部のみが押圧されることになる。この状態では、被介護者７の姿勢がやや前屈みのままである。

次いで、図１７Ｆに示すように、制御部１２Ｃの制御の下に、空気圧供給源３５から圧縮空気を第１膨張室３６に供給して所定の第１空気圧になると、第１空気圧を維持するために圧縮空気供給を続けながら、最も下側に位置する第１膨張室３６のすぐ上の第２膨張室３７の第２空気圧弁Ｖ２も開いて、空気圧供給源３５から圧縮空気を第１膨張室３６と共に第２膨張室３７にも供給する。これにより、被介護者７の背中部７ｂの下部と、その下部のすぐ上の部分も押圧されることになる。この結果、被介護者７の姿勢がやや前屈みから少し起き上がった状態となる。

次いで、図１７Ｇに示すように、制御部１２Ｃの制御の下に、空気圧供給源３５から圧縮空気を第２膨張室３７に供給して所定の第２空気圧になると、第１空気圧及び第２空気圧を維持するために圧縮空気供給を続けながら、第２膨張室３７のすぐ上の第３膨張室３８の第３空気圧弁Ｖ３も開いて、空気圧供給源３５から圧縮空気を所定の第３空気圧になるまで第３膨張室３８に供給する。これにより、被介護者７の背中部７ｂの下部と、その下部のすぐ上の部分に次いで、さらにその上の部分も押圧されることになる。この結果、被介護者７の姿勢が図１７Ｆの姿勢よりもさらに起き上がって、後屈する状態となる。

このようにして、制御部１２Ｃの制御の下に、第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を順に開いていくことにより、第１〜第３膨張室３６、３７、３８が順に膨張して、被介護者７の背中部７ｂを下から上に向けて押圧する部分が移動することにより、被介護者７は、点線で時計回りの矢印Ａに示すように被介護者７の上体の後屈を促すことができる。

よって、制御部１２Ｃの制御の下に、アーム機構４により連結部３ｃを介してホールド機構３ｇを前方かつ上方へ牽引することで、点線で反時計回りの矢印Ｂに示すように被介護者７の骨盤の前傾を促すときに、さらに、保持部３ａの第１〜第３膨張室３６、３７、３８の空気圧を下から上に順に所定の空気圧まで高くするように第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開閉制御することで、点線で時計回りの矢印Ａに示すように被介護者７の上体の後屈を促すことができる。

《動作情報データベース８Ｃ》
タイマー１６からの指令に基づいて制御部１２Ｃが実行され、アーム機構４の位置情報（すなわち、正確には、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）及び回転力付与機構３０Ｃ（すなわち、保持部３ａ）の姿勢情報（例えば、第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧）が、タイマー１６からの実行指令を利用して、データベース入出力部９及び制御部１２Ｃを実行させて、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に生成される。これらの生成された位置情報及び姿勢情報が、時刻と共に、この第３実施形態では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８Ｃに出力されて、動作情報として動作情報データベース８Ｃに記憶される。なお、第３実施形態では、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。

図１８は、動作情報データベース８Ｃの情報内容の一例を示す。

（１）「時刻」の欄は、アーム機構４及び回転力付与機構３０Ｃが動作している際の時刻に関する情報を示す。第１実施形態では、時刻についてはミリ秒（ｍｓｅｃ）単位系で示す。

（２）「位置」の欄は、アーム機構４の図示しないエンコーダなどで検出される角度情報を変換したアーム機構４の位置情報を示す。具体的には、位置は、ロボットシステム１Ｃの進行方向（例えば、前後方向）ｘ軸と上下方向ｚ軸との２軸の位置である。なお、第１実施形態では、位置についてはメートル（ｍ）単位系で示す。

（３）「空気圧」の欄は、保持部３ａの第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧を示す。図１７Ｅ〜図１７Ｇに示すように、第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧の情報を保持する。なお、第１実施形態では、空気圧の単位はキロパスカル（ｋＰａ）単位系で示す。

《制御部１２Ｃ》
制御部１２Ｃは、アーム機構４が連結部３ｃを前方及び上方に向けて牽引した後、上方に向けて牽引している間に、下側の第１膨張室３６に気体を供給させた後、上側の第２膨張室３７に気体を供給させるような制御をする。一例として、制御部１２Ｃは、データベース入出力部９から入力された動作情報に追従するように、アーム機構４の第１モータ４１と第２モータ４２とをそれぞれ独立して動かす。さらに、制御部１２Ｃは、データベース入出力部９から入力された動作情報に記憶された空気圧に従って、３つの空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉動作を制御して第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧を制御する。加えて、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。

以下、制御部１２Ｃで制御されるロボットシステム１Ｃの動作について説明する。

図１９Ａ〜図１９Ｅにロボットシステム１Ｃのアーム機構４の動作手順と、それに伴う被介護者の動作とを、図２０のフローチャートを用いて説明する。

まず、図１９Ａに示すように、被介護者７は、床面１３上に配置された、ベッド、椅子、又は、トイレの便座などの腰掛部５に座る。次に、介護者などにより、ロボットシステム１Ｃのロボット２０Ｃが、腰掛部５に座った被介護者７の正面に配置される。

次に、図２０のステップＳ３０１で、被介護者７が、ロボット２０Ｃの入力ＩＦ６によりロボットシステム１の電源をＯＮにする。

次に、ステップＳ３０２で、被介護者７が、入力ＩＦ６により前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄをＯＮにすることで、制御部１２Ｃにより、歩行機構１４の前輪１４ａと後輪１４ｂとがそれぞれ回転しないようにブレーキがかけられる。このようにすることにより、アーム機構４で連結部３ｃを介してホールド機構３ｇを牽引するとき、歩行機構１４が移動せず、アーム機構４からの力が、連結部３ｃを介してホールド機構３ｇに確実に伝達されるようにしている。

次に、被介護者７は、アーム機構４に連結された介護ベルト３Ｃのホールド機構３ｇを体に装着し、持ち手１５を両手で把持する。

次に、ステップＳ３０３で、被介護者７が、入力ＩＦ６の立ち上がり開始ボタンを押下することで、ロボットシステム１Ｃが動作を開始する。この例では、立ち上がり開始ボタンを押した状態でのみ動作し、立ち上がり開始ボタンを離すと、ロボットシステム１Ｃが動作を停止する。これ以降のステップＳ３０４〜ステップＳ３０６では、ロボットシステム１Ｃの制御装置１１Ｃにより、アーム機構４の第１駆動部４ａと第２駆動部４ｂとをそれぞれ独立して駆動制御するとともに、回転力付与機構３０Ｃの第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開閉制御し、図３Ａの被介護者７の座位姿勢から図３Ｂの被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させるように、図３Ｃの起立動作を支援する。

次に、ステップＳ３０４で、制御部１２Ｃは、データベース入出力部９から動作情報を取得する。

次に、ステップＳ３０５で、制御部１２Ｃは、データベース入出力部９から取得した動作情報の位置情報に追従するように、アーム機構４を駆動制御するため、第１モータ４１と第２モータ４２とを駆動して制御する。加えて、データベース入出力部９から動作情報の空気圧情報に追従するように、保持部３ａの空気圧、すなわち、第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開閉制御する。一例として、制御部１２Ｃの制御の下で、図１９Ａに示す被介護者７の座位姿勢の状態から、図１９Ｂに示すように、アーム機構４を前方斜め上方向へ移動させると同時に、回転力付与機構３０Ｃの保持部３ａ（例えば、第１〜第３膨張室３６、３７、３８）の第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開閉制御する。具体的には、制御部１２Ｃの制御の下で、図１７Ｄに示す被介護者７の背中部７ｂに配置された保持部３ａの第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧を被介護者７の背中部７ｂの最も下側から上方向に配置された第１膨張室３６、第２膨張室３７、第３膨張室３８の順に空気圧を高くしていくように第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開閉制御する。具体的には、制御部１２Ｃの制御の下で、第１空気圧弁Ｖ１を開けて第１膨張室３６を第１空気圧まで高くし、次いで、第１膨張室３６で第１空気圧を維持したまま第２空気圧弁Ｖ２を開けて第２膨張室３７を第２空気圧まで高くし、次いで、第１膨張室３６で第１空気圧を維持しかつ第２膨張室３７で第２空気圧を維持したまま第３空気圧弁Ｖ３を開けて第３膨張室３８を第３空気圧まで高くする。その結果、図１９Ｂに示すように、アーム機構４により連結部３ｃを介してホールド機構３ｇを前方かつ上方へ牽引することで、点線で反時計回りの矢印Ｂに示すように被介護者７の骨盤の前傾を促し、さらに、保持部３ａの第１〜第３膨張室３６、３７、３８の空気圧を下から上に順に高くするように第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開閉して被介護者７の背中部７ｂの下部から上方に向けて順に押圧することで、点線で時計回りの矢印Ａに示すように被介護者７の上体の後屈を促す。このように被介護者７の骨盤の前傾をアーム機構４でアシストすることで、被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床を促し、同時に図１９Ｂに実線で時計回りの矢印Ｃに示すように回転力付与機構３０Ｃで被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７が腰掛部５から立ち上がり易くなる。また、被介護者７の上体の後屈を促すことで、被介護者７は、前傾姿勢を深く取ることなく、座位姿勢から立位姿勢へスムーズに移行することが可能となる。

次に、図１９Ｃに示すように、被介護者７の臀部７ｅの腰掛部５からの離床の段階（すなわち、第１の状態の終了時点、すなわち、第１の状態以降で被介護者７が起立姿勢に至るまでの第２の状態）で、図１９Ｄに上向きの矢印で示すように、アーム機構４を上方へ移動するように制御部１２Ｃでアーム機構４を駆動制御する。その際に、ステップＳ３０５で高くしていた第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧を低めになるように第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開くように制御することで、保持部３ａの圧迫による苦しさを緩和することができる。アーム機構４の上向きの移動により被介護者７は上方にアシストされ、図１９Ｅにて被介護者７は立ち上がりを完了する。この時点で、被介護者７は立位姿勢の状態となっている。

次に、ステップＳ３０６で、被介護者７は、押下している入力ＩＦ６を戻すことで、制御部１２Ｃによる立ち上がり動作の制御動作、すなわち、アーム機構４及び回転力付与機構３０Ｃの第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉駆動は停止する。なお、ステップＳ３０６以前においても、被介護者７は、押下している入力ＩＦ６を戻すことで、制御部１２Ｃによるアーム機構４及び回転力付与機構３０Ｃの駆動を途中で停止することができる。

次に、ステップＳ３０７で、被介護者７は、入力ＩＦ６により、前輪用ブレーキ１４ｃ及び後輪用ブレーキ１４ｄをＯＦＦにする。

さらに、ステップＳ３０８で、被介護者７は、入力ＩＦ６により電源をＯＦＦにする。被介護者７は、図７Ｅに示すように立位姿勢の状態となった後、被介護者７が前方へ力を加えることで、被介護者７の力で前輪１４ａと後輪１４ｂとがそれぞれ自在に回転し、歩行機構１４は、歩行器として被介護者７の歩行を支援することができる。

《第３実施形態の効果》
ホールド機構３ｇをアーム機構４で前方かつ上方へ引くことで被介護者７の骨盤の前傾を促しつつ、回転力付与機構３０Ｃの第１〜第３空気圧弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉駆動により保持部３ａの第１〜第３膨張室３６、３７、３８のそれぞれの空気圧を被介護者７の下から上に順に高くしていくように構成している。この結果、被介護者７の上体の後屈を促すことで、前傾姿勢を深く取ることなく座位姿勢から立位姿勢へスムーズに移行することが可能となる。

《第１及び第２及び第３実施形態の変形例》
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、ロボットシステム１、１Ｂ、１Ｃにアーム機構４を有する歩行機構１４を備える構成としているが、アーム機構４を、ベッドサイド、トイレ、又は、車椅子などの腰掛部５側に備える構成でも良い。

また、第１実施形態及び第２実施形態において、ホールド機構３ｇの保持部３ａをエアバッグとしたが、ウレタンを内蔵するなど被介護者７を保持できる素材であれば良い。

また、第１実施形態及び第２実施形態において、ホールド機構３ｇに後屈用モータ４５を備える構成としたが、後屈用モータ４５を備えず、第１モータ４１と第２モータ４２を回転させることで、ホールド機構３ｇを回転させるように制御しても良い。

なお、本開示を第１〜第３実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本開示は、前記の第１〜第３実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本開示に含まれる。

各実施形態において、制御装置１１、１１Ｂ、１１Ｃのうちの任意の一部は、それ自体がソフトウェアで構成することができる。よって、例えば、本願明細書のそれぞれの実施形態の制御動作を構成するステップを有するコンピュータプログラムとして、記憶装置（例えば、ハードディスク等）などの記録媒体に読み取り可能に記憶させ、そのコンピュータプログラムをコンピュータの一時記憶装置（例えば、半導体メモリ等）に読み込んでＣＰＵを用いて実行することにより、前記した各ステップを実行することができる。

より詳しくは、前記各制御装置の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における制御装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、１つの態様によれば、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、前記牽引すると同時に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させ、その後、前記連結部を上方に向けて牽引すると共に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させる、起立動作支援システムの制御部用プログラムである。

また、別の態様にかかるプログラムによれば、被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、前記牽引機構が牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給するように制御させ、前記第１膨張室に気体を供給した後、上側の前記第２膨張室に気体を供給するように制御させ、その後、前記連結部を上方に向けて牽引するように制御させる、起立動作支援システムの制御部用プログラムである。

また、さらに別の態様にかかるプログラムによれば、被介護者に装着可能であり、前記被介護者の背中部から両脇部を保持可能な保持部を備えるホールド機構と、前記被介護者の胸部付近に位置可能であり、前記ホールド機構に連結された連結部とを備える介護ベルトと、前記ホールド機構に連結され、前記ホールド機構を介して、座位姿勢にある前記被介護者の前記背中部が後屈するように前記被介護者に回転力を付与する回転力付与機構と、前記連結部を介して前記ホールド機構に連結され、前記座位姿勢にある前記被介護者の臀部が離床するように前記介護ベルトを前記被介護者の正面方向の前方かつ上方に向けて牽引動作する牽引機構とを備える起立動作支援システムで使用されて、前記被介護者の起立動作を支援する起立動作支援用プログラムであって、コンピュータに、前記座位姿勢にある前記被介護者の前記臀部が離床するまでの第１の状態において、前記座位姿勢にある前記被介護者の前記背中部が後屈するように前記回転力を前記回転力付与機構で前記ホールド機構に付与して、前記被介護者の前記両脇部を通る回転軸心周りに前記ホールド機構を回転させる回転動作を制御するステップと、当該ステップを実行するときに、前記被介護者を前記前方かつ上方に牽引するように前記牽引機構による前記介護ベルトの牽引動作を制御するステップとを実行させるための、起立動作支援用プログラムである。

また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。

また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

さらに、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本開示の介護ベルトは、筋力が低下した被介護者の補助目的以外で使用してもよい。例えば、筋力が低下した被介護者に加えて、重たい荷物を抱えた成人健全者がユーザとして、介護ベルトを起立動作を補助するサポーターとして、装着してもよい。

ロボットの構成、アーム機構の制御は下記のようであってもよい。

例えば、図１Ａに示すロボット２０Ａは、図４Ｂに示すように、被介護者７であるユーザを保持する保持部３ａを含む介護ベルト３であるサポーターに含まれる連結部３ｃに接続され、連結部３ｃをｘ軸方向及び/またはｚ軸方向に移動させるアーム機構４を含む。なお、例えば、図９に示すように、ｘ軸、ｚ軸はアーム機構４に含まれるアームが動作する仮想平面と平行で、ｘ軸とｚ軸は互いに直交し、ｚ軸はロボットが設置される面（例えば床面１３）に垂直で、ロボットが設置される面（例えば床面１３）から、ロボットに向かう方向がｚ軸の正方向で、連結部３ｃからサポーターを装着したユーザに向かう方向がｘ軸の正方向である。

図４Ｂに示すように、回転力付与機構３０は保持部３ａを固定する保持部支持体を第１回転軸１９ａの回りに回転させる。サポーターを装着したユーザを、ユーザの左側面から見た時、第１回転軸１９ａの時計回転方向の回転は、正方向の回転である。

動作情報データベース８は図５Ｂに示すようなデータを保持してもよい。図５Ｂに示すデータは、時刻ｔｉにおけるアーム機構４の先端（連結部３ｃとの接触点）の予め定められた箇所（例えば先端の中央）が位置すべき位置すなわち目標座標値ｐｉ（Ｘｉ、Ｚｉ）と、時刻ｔｉにおける保持部３ａを固定する保持部支持体が取るべき回転角度すなわち目標回転角度値θｉを示す。

ロボット２０Ａは、動作情報データベース８が保持する時刻（図５Ｂにおける時刻）と、その時刻における目標座標値（図５Ｂにおける位置）を含むデータに基づいて、アーム機構４を制御する制御装置１１を含む。例えば、制御装置１１はアーム機構４に含まれる第１モータ４１、第２モータ４２を制御して、第１アーム４ｃ、第２アーム４ｄ、第３アーム４ｅを動作させて、ユーザの起立動作を支援する。

ロボット２０Ａは、動作情報データベース８が保持する時刻（図５Ｂにおける時刻）と、その時刻における目標回転角度値（図５Ｂにおける角度）を含むデータに基づいて、回転力付与機構３０を制御する制御装置１１を含む。例えば、制御装置１１は、回転力付与機構３０に含まれる後屈用モータ４５を制御し、保持部３ａを保持部支持体３ｂを介して図３Ａの側面図において時計方向に回転動作させて、ユーザの上体の後屈を支援する。

図５Ｂ、図６Ｂに示すように、時刻がｔ０〜ｔ５１の場合、時間経過とともに目標座標値のｚ軸座標値、及び目標角度値は増加する。時刻がｔ０〜ｔ３０の場合、時間経過とともに目標座標値のｘ軸座標値は減少し、時刻がｔ３０〜ｔ５１の場合、時間経過とともに目標座標値のｘ軸座標値は増加する。ｔ０＜ｔ１＜ｔ２８＜ｔ２９＜ｔ３０＜ｔ３１＜ｔ３２＜ｔ５０＜ｔ５１である。

制御装置１１が図５Ｂに示すデータに基づいて、ロボットを制御することで、連結部３ｃは、時刻ｔ０〜ｔ３０において、ユーザの前方かつ上方に向けて移動し、その後に、すなわち、時刻ｔ３０〜ｔ５１において、連結部３ｃは、ユーザの後方かつ上方に向けて移動する。すなわち、連結部３ｃを含むサポーターを装着したユーザは、ロボット２０Ａより、時刻ｔ０〜ｔ３０において、ユーザの前方かつ上方に向けての移動補助を受け、その後に、すなわち、時刻ｔ３０〜ｔ５１において、連結部３ｃを含むサポーターを装着したユーザは、ロボット２０Ａより、ユーザの後方かつ上方に向けての移動補助を受ける。

制御装置１１が図５Ｂに示すデータに基づいて、ロボットを制御することで、回転力付与機構３０は時刻ｔ０〜ｔ５１において、サポーターを第１回転軸１９ａの回りに正方向に回転させる。すなわち、サポーターを装着したユーザは、ロボット２０Ａより、ユーザの背中部が後方に曲がる後屈支援を受ける。

ｔ０を起立動作補助の開始時間、ｔ５１を起立動作補助の終了時間としてもよい。起立動作補助は、時刻ｔ０〜ｔ３０におけるユーザの前方かつ上方に向けての移動補助、時刻ｔ３０〜ｔ５１におけるユーザの後方かつ上方に向けての移動補助、時刻ｔ０〜ｔ５１において、ユーザの背中部が後方に曲がる後屈支援であってもよい。

ロボットの初期状態（ロボットが起立動作補助の開示時の状態）は第１アーム４ｃと第３アーム４ｅがロボットが設置される面（例えば床面１３）に垂直であり、保持部支持体３ｂ、アーム支持部３ｅが第３アーム４ｅに垂直（ロボットが設置される面（例えば床面１３）に垂直）で、アーム支持部３ｅと保持部支持体３ｂがなす角度がゼロであり、ユーザが着座の姿勢をとる状態であってもよい。

介護ベルト３であるサポーターは下記のようであってもよい。図４Ａ、図４Ｂ、図１７Ａ、１７Ｂに示すように、介護ベルト３（サポーター）は、記サポーターを装着したユーザ背中を保持する背中保持部３ａ−１と、サポーターを装着したユーザの胸部を保持する胸保持部３ａ−２と、サポーターを装着したユーザの左胸側面を保持する左胸側面保持部３ａ−３と、サポーターを装着したユーザの右胸側面を保持する右胸側面保持部３ａ−４と、連結部３ｃと連結され、さらに、背中保持３ａ−１、胸保持部３ａ−２、左胸側面保持部、左胸側面保持部を支持する保持部支持体３ｂに回転付与機構を介して連結されるアーム支持部３ｅを含む。

本開示にかかる起立動作支援システム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、起立動作支援システムの制御部用プログラム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、ロボットは、被介護者の立ち上がり又は歩行をアシストするための起立動作支援システム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、起立動作支援システムの制御部用プログラム、起立動作支援システムの制御部の制御方法、ロボットとして適用が可能である。

１，１Ｂ，１Ｃ ロボットシステム
２ 本体機構
３，３Ｃ 介護ベルト
３ａ 保持部
３ｂ 保持部支持体
３ｃ，３ｃ−１ 連結部
３ｅ アーム支持部
３ｄ 脱着部
３ｆ バルブ
３ｇ，３ｇ−１ ホールド機構
４ アーム機構
４ａ 第１駆動部
４ｂ 第２駆動部
５ 腰掛部（例えば、ベッド又は椅子又は便座など）
６ 入力ＩＦ
７ 被介護者
７ｂ 背中部
７ｄ 胸部
７ｅ 臀部
７ｇ 脇
７ｋ 鳩尾
８ 動作情報データベース
９ データベース入出力部
１０ 動作情報生成部
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
１５ 持ち手
１６ タイマー
１７ 力検出部
１９ａ 第１回転軸
１９ｂ 第２回転軸
２０ モータ固定部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ ロボット
３５ 空気圧供給源
３６ 第１膨張室
３７ 第２膨張室
３８ 第３膨張室
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
４５ 後屈用モータ
４６ 後屈用エンコーダ
Ｖ１ 第１空気圧弁
Ｖ２ 第２空気圧弁
Ｖ３ 第３空気圧弁

Claims (13)

1. 被介護者の起立動作を支援する起立動作支援システムであって、
   前記被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、
   前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、
   前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、
   前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引すると同時に前記回転力付与機構で前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させた後、前記連結部を上方に向けて牽引するように、前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、
   を備える起立動作支援システム。
2. 前記制御部は、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引している間において前記牽引機構の牽引速度を加速させるように制御する、
   請求項１に記載の起立動作支援システム。
3. 被介護者の起立動作を支援する起立動作支援システムであって、
   前記被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、
   前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、
   前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、
   前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記牽引機構が前記連結部を前方及び上方に向けて牽引した後、前記上方に向けて牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給させた後、上側の前記第２膨張室に気体を供給させるような制御をする、
   起立動作支援システム。
4. 前記制御部は、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引している間において前記牽引機構の牽引速度を加速させるように制御する、
   請求項３に記載の起立動作支援システム。
5. 前記牽引機構は、複数の関節部を有するアーム機構を有する一方、
   前記起立動作支援システムは、さらに、
   前記アーム機構を有し、かつ、前後一対の車輪を有する歩行機構をさらに備える、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の起立動作支援システム。
6. 前記牽引機構は、複数の関節部を有するアーム機構を有し、
   前記起立動作支援システムは、さらに、
   前記アーム機構に外部から加わる力に関する情報を取得する力取得部と、
   前記アーム機構の位置に関する情報を取得する位置取得部と、
   前記力取得部より取得された前記力に関する情報と、前記位置取得部より取得された前記位置に関する情報とより、前記アーム機構の動作情報を生成する動作情報生成部とを備え、
   前記制御部は、前記動作情報生成部より生成された前記動作情報に基づき、前記アーム機構の動作を制御する、
   請求項２〜５のいずれか１つに記載の起立動作支援システム。
7. 前記動作情報生成部は、
   前記制御部が、前記連結部を前方かつ上方に向けて牽引するように前記牽引機構を制御しているとき、前記力取得部より取得された第１の時刻における第１の力と、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻における第２の力との差分を算出し、
   前記牽引動作の開始後から前記力取得部より取得された前記第１の力と前記第２の力との差分の符号が反転するまで間、前記アーム機構が前記連結部を前方かつ上方へ牽引する動作情報を生成し、
   前記第１の力と前記第２の力との前記差分の符号が反転した後に前記アーム機構が前記連結部を上方へ牽引する動作情報を生成する、
   請求項６に記載の起立動作支援システム。
8. 被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、
   前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、
   前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、
   前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、
   を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、
   前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、
   前記牽引すると同時に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させ、
   その後、前記連結部を上方に向けて牽引すると共に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させる、
   起立動作支援システムの制御部の制御方法。
9. 被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、
   前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記両脇部を通る軸を回転軸として前記保持部の前部下側を上向きかつ前記保持部の後部上側を下向きに回転させる回転力付与機構と、
   前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、
   前記回転力付与機構の回転動作及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、
   を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、
   前記牽引機構による牽引動作の開始後、前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、
   前記牽引すると同時に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させ、 その後、前記連結部を上方に向けて牽引すると共に、前記回転力付与機構で前記保持部を回転させるように制御させる、
   起立動作支援システムの制御部用プログラム。
10. 被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、
    前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、
    前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、
    前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、
    を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、
    前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、
    前記牽引機構が牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給するように制御させ、
    前記第１膨張室に気体を供給した後、上側の前記第２膨張室に気体を供給するように制御させ、
    その後、前記連結部を上方に向けて牽引するように制御させる、
    起立動作支援システムの制御部の制御方法。
11. 被介護者の背中部及び両脇部を保持する保持部を備えるホールド機構、及び前記被介護者の胸部に位置し、前記被介護者の前面にて前記ホールド機構と連結される連結部を備える介護ベルトと、
    前記ホールド機構に連結され、前記被介護者の前記背中部に、気体をそれぞれ独立して供給することにより独立して膨張しかつ上下方向に配置された第１膨張室及び第２膨張室を有する回転力付与機構と、
    前記連結部と連結し、前記連結部を牽引する牽引機構と、
    前記回転力付与機構の気体供給及び前記牽引機構の牽引動作をそれぞれ制御する制御部と、
    を備える起立動作支援システムの前記制御部に対して、
    前記牽引機構が前記連結部を前記被介護者の前方かつ上方に向けて牽引するように制御させ、
    前記牽引機構が牽引している間に、下側の前記第１膨張室に気体を供給するように制御させ、
    前記第１膨張室に気体を供給した後、上側の前記第２膨張室に気体を供給するように制御させ、
    その後、前記連結部を上方に向けて牽引するように制御させる、
    起立動作支援システムの制御部用プログラム。
12. ユーザを保持する保持部を含むサポーターに含まれる連結部に接続され、前記連結部をｘ軸方向及び/またはｚ軸方向に移動させるアーム機構と、
    前記保持部を回転軸の回りに回転させる回転力付与機構と、
    動作情報データベースが保持する時刻と前記時刻における目標座標値と目標回転角度を含むデータに基づいて、前記アーム機構と前記回転力付与機構を制御する制御手段を含み、
    前記時刻、前記目標座標値、前記目標角度は１対１対応しており、
    前記目標座標値の各々は、対応する時刻に、前記アーム機構に関連する目標位置を示し、前記回転角度の各々は、対応する時刻に、前記回転機構に関連する角度の目標角度を示し、
    前記ｘ軸、前記ｚ軸は前記アーム機構に含まれるアームが動作する仮想平面と平行で、前記ｘ軸と前記ｚ軸は互いに直交し、前記ｚ軸は前記ロボットが設置される面に垂直で、
    前記ロボットが設置される面から、前記ロボットに向かう方向が、前記ｚ軸の正方向で、
    前記連結部から前記サポーターを装着したユーザに向かう方向が、前記ｘ軸の正方向であり、
    前記回転軸は前記サポーターの位置に対して固定されており、
    前記回転軸は前記仮想平面に対して垂直であり、
    前記サポーターを装着した前記ユーザを、前記ユーザの左側面から見た時、前記回転軸の時計回転方向の回転は、正方向の回転であり、
    前記時刻がｔ１〜ｔ３の場合、前記目標座標値のｚ軸座標値は増加し、前記回転角度は増加し、
    前記時刻がｔ１〜ｔ２の場合、前記目標座標値のｘ軸座標値は減少し、
    前記時刻がｔ２〜ｔ３の場合、前記目標座標値のｘ軸座標値は増加し、
    ｔ１＜ｔ２＜ｔ３である
    ロボット。
13. 前記サポーターは、
    前記サポーターを装着した前記ユーザ背中を保持する背中保持部と、
    前記サポーターを装着したユーザの胸部を保持する胸保持部と、
    前記サポーターを装着したユーザの左胸側面を保持する左胸側面保持部と、
    前記サポーターを装着したユーザの右胸側面を保持する右胸側面保持部と、
    前記連結部と連結され、さらに、前記背中保持、前記胸保持部、前記左胸側面保持部、前記左胸側面保持部を支持する保持部支持体に前記回転付与機構を介して連結されるアーム支持部を含む、
    請求項１２記載のロボット。

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