CN106456425A - 起立动作支援***、起立动作支援***的控制部的控制方法、起立动作支援***的控制部用程序、机器人 - Google Patents

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Abstract

支援被护理者的起立动作的起立动作支援***(1),具有:护理带(3),该护理带具有保持机构(3g)和连结部(3c),该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部(3a),该连结部位于胸部并在前面连结于保持机构;旋转力施加机构(30),连结于保持机构,将通过两腋下部的轴作为旋转轴,使保持部的前部下侧向上且后部上侧向下旋转;连结并牵引连结部的牵引机构(4);以及控制部(12),控制旋转力施加机构和牵引机构,使得在牵引动作开始后,牵引机构向前方上方牵引连结部,同时由旋转力施加机构使保持部旋转,然后向上方牵引连结部。

Description

起立动作支援***、起立动作支援***的控制部的控制方法、 起立动作支援***的控制部用程序、机器人
技术领域
本公开涉及对被护理者从落座姿势的状态起立时的动作进行支援的起立动作支援***、起立动作支援***的控制部的控制方法、起立动作支援***的控制部用程序、起立动作支援***的控制部的控制方法、机器人。
背景技术
以往,已知有沿着根据各被护理者而设定的轨道并遵守该轨道的起点或终点的起立动作支援机器人。该起立动作支援机器人从确保被护理者的安全性的观点出发,着眼于以遵守轨道的起点(例如,对应于被护理者的就座姿势)或者终点(例如,对应于被护理者的直立姿势)为要这一方面而被研究出来(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-158386号公报
发明内容
但是,在上述的现有技术中,要求对被护理者的支援的改善。
在本公开的非限定性的示例性的一个方式中,在起立动作初期时,能够使得被护理者的前倾姿势小(浅)而接近成人健全者的动作。
本公开的一个方式的附加的好处以及优点从本说明书和附图可以明了。该好处和/或优点可由本说明书和附图所公开的各种方式以及特征来分别提供,为了得到一个以上好处和/或优点,无需采用所有的方式以及特征。
本公开的一个方式的起立动作支援***是支援被护理者的起立动作的起立动作支援***,该起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持所述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作,以使得在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,同时由所述旋转力施加机构使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转,之后朝向上方牵引所述连结部。
此外,这些总括性的或者具体的方式可以由装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的存储介质来实现,也可以由装置、***、方法、集成电路、计算机程序和计算机可读取的存储介质的任意组合来实现。计算机可读取的存储介质包括例如CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory,光盘只读存储器)等非易失性存储介质。
根据本公开,可改善对被护理者的支援。能够进行支援以在起立动作初期时(即、从被护理者的就座姿势的状态使臀部离座时),减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
附图说明
图1A是与被护理者一起示出作为本公开的第1实施方式中的起立动作支援***(即、起立动作支援装置)的一个例子的机器人***的机器人的构成概要的侧视图。
图1B是与被护理者一起示出在本公开的第1实施方式中的机器人***中、在被护理者为落座姿势的状态下的机器人的构成概要的主视图。
图1C是与被护理者一起示出在本公开的第1实施方式的机器人***中、被护理者到了起立姿势的状态时的机器人的构成概要的主视图。
图2是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的详细构成的框图。
图3A是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作概要的图。
图3B是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作概要的图。
图3C是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作概要的图。
图4A是表示本公开的第1实施方式中的保持机构的装卸部关闭的状态下的保持机构的详细的构成的侧视图。
图4B是表示本公开的第1实施方式中的保持机构的装卸部关闭的状态下的保持机构的详细的构成的俯视图。
图4C是表示本公开的第1实施方式中的保持机构的装卸部打开的状态下的保持机构的详细的构成的俯视图。
图4D是表示本公开的第1实施方式的第1变型例中的保持机构的装卸部关闭的状态下的保持机构的详细的构成的俯视图。
图4E是表示本公开的第1实施方式中的保持机构的装卸部关闭的状态下的保持机构的详细的构成的俯视图。
图5A是表示本公开的第1实施方式中的动作信息数据库的详细情况的图。
图5B是表示本公开的变型例中的动作信息数据库的详细情况的图。
图6A是关于本公开的第1实施方式中的控制部所进行的动作信息的控制的说明图。
图6B是表示本公开的变型例中的目标坐标值、目标旋转角度值的图。
图7A是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作的图。
图7B是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作的图。
图7C是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作的图。
图7D是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作的图。
图7E是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作的图。
图8是本公开的第1实施方式中的控制部的流程图。
图9是表示本公开的第2实施方式中的机器人***的构成概要的图。
图10是表示本公开的第2实施方式中的机器人***的详细构成的框图。
图11是表示本公开的第2实施方式中的动作信息数据库的详细的图。
图12A是本公开的第2实施方式中的动作信息的曲线图。
图12B是本公开的第2实施方式中的动作信息的曲线图。
图13是本公开的第2实施方式中的控制部中的流程图。
图14是表示在本公开的第2实施方式中由于被护理者的身高不同而使得连结于臂机构的连结部的轨道不同的曲线图。
图15A是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的构成概要的侧视图。
图15B是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的构成概要的主视图。
图16是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的详细构成的框图。
图17A是表示本公开的第3实施方式中的保持机构的详细的构成的侧视图。
图17B是表示本公开的第3实施方式中的保持机构的详细的构成的俯视图。
图17C是表示本公开的第3实施方式中的保持机构的详细的构成的俯视图。
图17D是表示本公开的第3实施方式中的保持机构的详细的构成的说明图。
图17E是本公开的第3实施方式中的保持机构的仅第1膨胀室膨胀了的状态下的说明图。
图17F是本公开的第3实施方式中的保持机构的第1膨胀室和第2膨胀室膨胀了的状态下的说明图。
图17G是本公开的第3实施方式中的保持机构的第1~第3膨胀室膨胀了的状态下的说明图。
图18是表示本公开的第3实施方式中的动作信息数据库的详细情况的图。
图19A是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的动作的图。
图19B是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的动作的图。
图19C是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的动作的图。
图19D是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的动作的图。
图19E是表示本公开的第3实施方式中的机器人***的动作的图。
图20是本公开的第3实施方式中的控制部的流程图。
图21A是表示高龄者的起立动作的图。
图21B是表示高龄者的起立动作的图。
图21C是表示高龄者的起立动作的图。
图22A是表示成人健全者的起立动作的图。
图22B是表示成人健全者的起立动作的图。
图22C是表示成人健全者的起立动作的图。
图22D是表示成人健全者的起立动作的图。
图22E是表示成人健全者的起立动作的图。
图22F是表示成人健全者的起立动作的图。
具体实施方式
下面,参照附图对本公开的实施方式进行说明。
在参照附图对本公开的实施方式进行详细说明之前,对本公开的各种方式进行说明。
根据本公开的第1方式,提供一种起立动作支援***,支援被护理者的起立动作,具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持所述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作,以使得在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,同时由所述旋转力施加机构使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转,之后朝向上方牵引所述连结部。
根据本构成,通过使上述保持部的前部下侧向前上且后部上侧向后下旋转,能够促进被护理者的上身的后屈,能够进行支援以使得在起立动作初期时(即、从就座姿势的状态使臀部离座时),减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第2方式,提供第1方式所记载的起立动作支援***,其中,上述控制部控制成,在上述牵引机构朝向上述被护理者的前方且上方牵引上述连结部期间使上述牵引机构的牵引速度加速。
根据本构成,能够提供进行支援以使得在起立动作初期时促进臀部的离座以便减小被护理者的前倾姿势而使之能轻松地起立的起立动作支援***。
根据本公开的第3方式,提供一种起立动作支援***,支援被护理者的起立动作,具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持所述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于所述保持机构,在所述被护理者的所述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的气体供给和所述牵引机构的牵引动作;所述控制部进行如下控制:使得在所述牵引机构朝向前方和上方牵引了所述连结部之后,在朝向所述上方牵引的期间,向下侧的所述第1膨胀室供给气体,然后向上侧的所述第2膨胀室供给气体。
根据本构成,通过对上述保持部的后背部施加气体的压力而促进上身的后屈,从而能够进行支援以使得在起立动作初期时减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第4方式,提供第3方式所记载的起立动作支援***,其中,所述控制部控制成,在所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部期间使所述牵引机构的牵引速度加速。
根据本构成,能够提供进行支援以使得在起立动作初期时促进臀部的离座以便减小被护理者的前倾姿势而使之能轻松地起立的起立动作支援***。
根据本公开的第5方式,提供第1~4方式中任一方式所记载的起立动作支援***,其中,所述牵引机构具有具备多个关节部的臂机构;另一方面,所述起立动作支援***还具备行走机构,该行走机构具有所述臂机构且具有前后一对车轮。
根据本构成,在利用上述臂机构而从落座姿势向站立起立之后,能够立刻进行行走。
根据本公开的第6方式,提供第2~5方式中任一方式所记载的起立动作支援***,其中,所述牵引机构具有具备多个关节部的臂机构;所述起立动作支援***还具有:获取与从外部施加给所述臂机构的力相关的信息的力获取部;获取与所述臂机构的位置相关的信息的位置获取部;以及动作信息生成部,该动作信息生成部根据由所述力获取部获取的与所述力相关的信息和由所述位置获取部获取的与所述位置相关的信息来生成所述臂机构的动作信息;所述控制部基于由所述动作信息生成部生成的所述动作信息来控制所述臂机构的动作。
根据本构成,进行支援以使得在起立动作初期时,不管被护理者的身高或被护理者自身所带的下半身或上半身的肌肉力量如何,都能够减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第7方式,提供第6方式所记载的起立动作支援***,其中,所述动作信息生成部,在所述控制部正在控制所述牵引机构以使得朝向前方且上方牵引所述连结部时,算出由所述力获取部获取的在第1时刻的第1力与在比所述第1时刻靠前的第2时刻的第2力的差量;在从所述牵引动作开始后到由所述力获取部获取的所述第1力与所述第2力的差量的符号反转为止的期间,生成使所述臂机构向前方且上方牵引所述连结部的动作信息;在所述第1力与所述第2力的所述差量的符号反转之后,生成使所述臂机构向上方牵引所述连结部的动作信息。
根据本构成,即使根据被护理者的身高或被护理者自身所带的下半身或上半身的肌肉力量的不同而臀部离座的定时不同,也能够自动地生成动作。
根据本公开的第8方式,提供一种起立动作支援***的控制部的控制方法,所述起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作;所述控制方法使所述控制部控制成:在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,在进行所述牵引的同时由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转,然后,朝向上方牵引所述连结部并由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转。
根据本构成,通过使上述保持部的前部下侧向前上且后部上侧向后下旋转,能够促进上身的后屈,能够进行支援以使得在起立动作初期时尽量减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第9方式,提供一种起立动作支援***的控制部用程序,所述起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作;所述控制部用程序使所述控制部控制成:在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,在进行所述牵引的同时由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转,然后,朝向上方牵引所述连结部并由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转。
根据本构成,通过使上述保持部的前部下侧向前上且后部上侧向后下旋转,能够促进上身的后屈,能够进行支援以使得在起立动作初期时,尽量减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第10方式,提供一种起立动作支援***的控制部的控制方法,所述起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于所述保持机构,在所述被护理者的所述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的气体供给和所述牵引机构的牵引动作;所述控制方法使所述控制部控制成:所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,在所述牵引机构进行牵引的期间向下侧的所述第1膨胀室供给气体,在向所述第1膨胀室供给气体之后,向上侧的所述第2膨胀室供给气体,然后,朝向上方牵引所述连结部。
根据本构成,通过对上述保持部的后背部施加气体的压力而促进上身的后屈,从而能够进行支援以使得在起立动作初期时,减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第11方式,提供一种起立动作支援***的控制部用程序,所述起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于所述保持机构,在所述被护理者的所述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的气体供给和所述牵引机构的牵引动作;所述控制部用程序使所述控制部控制成:所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,在所述牵引机构进行牵引的期间向下侧的所述第1膨胀室供给气体,在向所述第1膨胀室供给气体之后,向上侧的所述第2膨胀室供给气体,然后,朝向上方牵引所述连结部。
根据本构成,通过对上述保持部的后背部施加气体的压力而促进上身的后屈,从而能够进行支援以使得在起立动作初期时减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
根据本公开的第12方式,提供一种机器人,该机器人包含:臂机构,该臂机构与包含于护具的连结部连接,使所述连结部在x轴方向和/或z轴方向移动,该护具包含保持使用者的保持部;使所述保持部绕旋转轴旋转的旋转力施加机构;以及控制单元,该控制单元基于动作信息数据库所保持的包括时刻、在所述时刻的目标坐标值和目标旋转角度的数据来控制所述臂机构和所述旋转力施加机构;所述时刻、所述目标坐标值、所述目标旋转角度是一一对应的;所述目标坐标值分别表示,在对应的时刻,与所述臂机构相关的目标位置,所述目标旋转角度分别表示,在对应的时刻,与所述旋转机构相关的角度的目标角度;所述x轴、所述z轴与包含于所述臂机构的臂进行动作的假想平面平行,所述x轴和所述z轴彼此正交,所述z轴与设置所述机器人的面垂直;从设置所述机器人的面朝向所述机器人的方向为所述z轴的正方向;从所述连结部朝向装上了所述护具的使用者的方向为所述x轴的正方向;所述旋转轴相对于所述护具的位置被固定;所述旋转轴相对于所述假想平面垂直;在从装上了所述护具的所述使用者的左侧面观察所述使用者时,所述旋转轴的顺时针旋转方向的旋转为正方向的旋转;在所述时刻为t1~t3的情况下,所述目标坐标值的z轴坐标值增加,所述旋转角度增加;在所述时刻为t1~t2的情况下,所述目标坐标值的x轴坐标值减少;在所述时刻为t2~t3的情况下,所述目标坐标值的x轴坐标值增加;并且,t1<t2<t3。
根据本公开的第13方式,提供第12方式所记载的机器人,其中,所述护具包括:保持装上了所述护具的所述使用者的后背的后背保持部;
保持装上了所述护具的使用者的胸部的胸保持部;保持装上了所述护具的使用者的左胸侧面的左胸侧面保持部;保持装上了所述护具的使用者的右胸侧面的右胸侧面保持部;以及臂支撑部,该臂支撑部连结于所述连结部,而且,经由所述旋转力施加机构连结于保持部支撑体,所述保持部支撑体支撑所述后背保持部、所述胸保持部、所述左胸侧面保持部、所述右胸侧面保持部。
(成为本公开的基础的见解)
在图22A~图22F中示出了坐在座部5上的成人健全者19从座位状态到起立状态的动作的样子。如从图22A到图22B所示,成人健全者19从座位状态起上身前倾,从而重心向前方移动。然后,如图22C所示,成人健全者19的臀部从座部5离座。然后,臀部离座后,如图22D~图22F所示,成人健全者19一边使已经向前方移动了的重心向后方返回一边伸展膝盖而转移到起立动作。
另一方面,被护理者大多由于肌肉力量低下而动作速度缓慢。因此,被护理者7在起立动作初期时(即、从就座姿势的状态使臀部离座时),需要如图21B和图21C所示那样采取大(深)的前倾姿势而使重心向前方移动。
因此,在专利文献1的手动模式时,与被护理者7的动作一致地变更支撑部的移动速度,在速度设定得慢些的情况下,若是前倾姿势小的轨道,则臀部难以离座。反之,若是前倾姿势大的轨道,则虽然臀部会离座,但到起立为止的距离加长,尤其是使臀部离座的欠身的状态加长,因此,被护理者7的下肢的负担大。而且,在前倾姿势大的情况下,视线多朝向地面,因此,在起立动作时会产生视线向正面移动等视线移动,从而被护理者7容易产生头晕或摇晃。
也就是说,本发明者注意到希望进行支援以使得在起立动作初期时(即、从被护理者的就座姿势的状态使臀部离座时)减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。另外,本发明者也注意到专利文献1所公开的起立动作支援机器人存在如下的课题:由于可动区域大、以及需要支撑被护理者的大部分体重,从而大型化、笨重。
因此,本发明者发现:可用保持机构保持从被护理者的后背部经两腋下部到胸口(日文:鳩尾)部的区域,为了进行支援以使得在被护理者的起立动作初期时减小被护理者的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作,由牵引机构向前方且上方牵引保持机构并使保持机构旋转以使被护理者的后背部后屈即可。另外,发现由此可实现装置的小型化、轻量化。
以下,对本公开的实施方式的起立动作支援***等进行详细说明。
(第1实施方式)
图1A和图1B是作为使用了作为本公开的第1实施方式的起立动作支援***(即、起立动作支援装置)的一个例子的机器人***1的作业例子、示出对从被护理者7的落座姿势的状态向起立姿势的状态的动作进行支援的机器人20A的样子的侧视图和主视图。被护理者7坐在地面13上的座部5而采取落座姿势。图1C是被护理者7达到了起立姿势的状态时的机器人***1的主视图。图2是表示第1实施方式中的机器人***1的详细构成的框图。图3A~图3C是表示本公开的第1实施方式中的机器人***的动作概要的图。
在图1A~图2中,机器人***1是对被护理者7的起立动作进行支援的起立动作支援***的一个例子,构成为具有机器人20A。作为机器人***1,如图2所示,在机器人20A的外部配备有动作信息数据库8,但是,动作信息数据库8也可以配备于机器人20A内(未具体地图示)。
机器人20A置于地面13上,具有主体机构2、控制装置11、以及输入IF6。
主体机构2具有臂机构4、旋转力施加机构30、护理带3、以及行走机构14。臂机构4至少具有作为牵引机构的一个例子的机器人臂。
《护理带3》
如图1A~图1C所示,护理带3具有保持机构3g和连结部3c,可安装于被护理者7。保持机构3g至少具有保持被护理者7的后背部7b和两腋下部7g的保持部3a,作为一个例子,具有作为带状且密闭的筒状部件的保持部3a。连结部3c位于被护理者7的胸部7d,在被护理者7的前面,与保持机构3g连结。
保持部3a能够保持从被护理者7的后背部7b至两腋下部7g的区域。作为更具体的一个例子,图示了保持部3a能够保持从被护理者7的后背部7b经由两腋下部7g至胸口7k的区域的例子。连结部3c在安装了保持机构3g时可位于被护理者7的胸部7d(即,胸部7d附近,也就是说胸部7d及其周围部分),且连结于保持机构3g,能够可装卸地连结于后述的臂机构4的一端(例如,后端)。在此,胸部7d指的是胸部7d及其周围部分(即、胸部7d自身及其周围,还有从胸部7d朝向正面的预定距离(例如30cmm)以内的范围)。
图4A、图4B和图4C示出了保持机构3g的更具体的一个例子。在图1A~图1C中,示出了被护理者7装上了图4A~图4C的保持机构3g的情况的概要。图4B和图4C是从上方观察保持机构3g的图。
图4A~图4C的保持机构3g组装有旋转力施加机构30,具有:作为带状且密闭的筒状部件的保持部3a;支撑保持部3a的矩形框状的保持部支撑体3b;支撑保持部支撑体3b和旋转力施加机构30的后屈用马达45的臂支撑部3e;以及装卸部3d,该装卸部3d用于在从被护理者7卸下保持机构3g时将保持部支撑体3b的后方部分如图4C所示那样打开。
保持部3a,作为一个例子,由外部包装使用了聚氯乙烯或尼龙等的气袋构成,在密闭的筒状部件的内部填充气体、例如空气。而且,配备有用于填充空气的阀3f。
保持部支撑体3b是包围作为带状且密闭的筒状部件的保持部3a的外面且在其内面固定支撑保持部3a的刚性的矩形框部件。为了在被护理者7的两腋下部将旋转力施加给被护理者7,保持部支撑体3b的上下方向的宽度例如至少为10~20cm,以覆盖从腋下部之下到胸口。
臂支撑部3e是俯视为C字形状的框部件。在臂支撑部3e的两端之间经由旋转力施加机构30,介有保持部支撑体3b。关于该结构,将在之后对旋转力施加机构30进行说明。在臂支撑部3e的前部中央部,固定着连结部3c。
装卸部3d是开闭部,用于在被护理者7装卸保持机构3g时,在保持部支撑体3b的后背部侧的部分,如图4C所示那样打开。例如,装卸部3d可以由例如粘扣带等构成,通过在装卸部3d分离保持部支撑体3b,能够容易相对于被护理者7的身体装卸保持机构3g。另外,图4C示出了在被护理者7的后背部进行装卸,但是,也可以增长第1装卸部3d而在任一方的腋下部进行装卸。由此,即使在被护理者7的手难以绕到后背部7b的情况下,也能在腋下部进行装卸。
连结部3c,作为一个例子,如图4A和图4B所示,固定于臂支撑部3e,能够与臂机构4连结,并被配备于被护理者7的胸部附近。作为一个例子,连结部3c和臂机构4的一端使用螺钉来固定连结。只要是能够连结臂机构4的一端和连结部3c的方法,可以是任意的方法。例如,可以利用搭扣等可装卸地连结臂机构4的一端和连结部3c。
为了使从臂机构4传来的力经由连结部3c左右均匀地作用于保持机构3g,保持机构3g的保持部3a、保持部支撑体3b和臂支撑部3e从正面看为左右对称的形状。
《旋转力施加机构30》
旋转力施加机构30配置于保持部支撑体3b和臂支撑部3e之间,是将旋转力施加给保持部支撑体3b以使保持部支撑体3b相对于臂支撑部3e旋转的机构。换言之,旋转力施加机构30是如下机构:将旋转力施加给保持部支撑体3b,以使保持部支撑体3b(即、保持部3a)的前部下侧向前上且使后部上侧向后下相对于臂支撑部3e旋转。旋转力施加机构30由第1旋转轴19a、第2旋转轴19b、以及作为后屈用驱动部的一个例子的后屈用马达45构成。具体地说,在保持部支撑体3b的矩形框的长度方向的两端(例如,与被护理者7的两腋下部7g附近相当的位置),第1旋转轴19a和第2旋转轴19b沿着长度方向分别朝外突出固定。固定于保持部支撑体3b的一端(例如,在图4B中为右端)的第1旋转轴19a的另一端连结于后屈用马达45的旋转轴。对于后屈用马达45,在与第1旋转轴19a的顶端相对向的臂支撑部3e的C字形状的框部件的一端(例如,在图4B中为右端)的内面,经由马达固定部20固定着后屈用马达45的壳体。保持部支撑体3b的另一方的第2旋转轴19b旋转自如地支撑于臂支撑部3e的另一端(例如,在图4B中为左端)。由此,当后屈用马达45被驱动旋转时,后屈用马达45的旋转力被传递给第1旋转轴19a、保持部支撑体3b和第2旋转轴19b,从而保持部支撑体3b相对于臂支撑部3e绕第1旋转轴19a和第2旋转轴19b旋转。换言之,保持部支撑体3b相对于臂支撑部3e、以通过被护理者7的两腋下部7g的轴(例如,第1旋转轴19a和第2旋转轴19b)R作为旋转中心进行如下的旋转动作:使保持部支撑体3b的前部下侧向前上且后部上侧向后下移动。通过该旋转动作,能够将旋转力从保持部支撑体3b施加给被护理者7的两腋下部7g或者后背部7b,从而能够进行后屈支援以使得装上保持部支撑体3b且处于落座姿势的被护理者7的后背部7b向后方弯曲。后屈用马达45的驱动能够由控制装置11进行控制。为了该控制,在后屈用马达45配备有用于检测后屈用马达45的旋转轴的转速(例如,旋转角度)的后屈用编码器46,基于来自后屈用编码器46的信息,由控制装置11来控制后屈用马达45。
另外,作为第1实施方式的第1变型例,如图4D所示,作为旋转力施加机构30,也可以不配备1个马达而配备2个马达。即,在该变型例1中,固定于保持部支撑体3b的另一端(例如,在图4B中为左端)的第2旋转轴19b的另一端连结于后屈用第2马达47的旋转轴。对于后屈用第2马达47,在与第2旋转轴19b的顶端相对向的臂支撑部3e的C字形状的框部件的一端(例如,在图4B中为左端)的内面,经由第2马达固定部49固定着后屈用第2马达47的壳体。由此,当通过控制部12而后屈用马达45和后屈用第2马达47同步地被驱动旋转时,后屈用马达45的旋转力被传递给第1旋转轴19a和保持部支撑体3b,同时后屈用第2马达47的旋转力被传递给第2旋转轴19b和保持部支撑体3b,从而保持部支撑体3b相对于臂支撑部3e绕第1旋转轴19a和第2旋转轴19b旋转。为了进行这样的动作,与后屈用马达45同样地,在后屈用第2马达47配备有检测后屈用第2马达47的旋转轴的转速(例如,旋转角度)的后屈用第2编码器48,基于来自后屈用第2编码器48的信息,由控制装置11来控制后屈用第2马达47。
《行走机构14》
行走机构14具有至少前后一对车轮14a、14b。作为一个例子,行走机构14具有矩形台14e、一对前轮14a、一对后轮14b、前轮用制动器14c、以及后轮用制动器14d,并被置于地面13上。一对前轮14a旋转自如地配置于矩形台14e的前端的一对角部。一对后轮14b旋转自如地配置于矩形台14e的后端的一对角部。前轮用制动器14c使前轮14a制动。后轮用制动器14d使后轮14b制动。在行走机构14的上部配备有臂机构4。作为一个例子,一对前轮14a和一对后轮14b,在图3C所示的状态下,通过被护理者7向前方方向(例如,图3C的左方向)施加力而旋转,能够作为助步器来支援被护理者7的行走。此外,在该例子中,一对前轮14a和一对后轮14b由被护理者7推着而旋转,但是例如也可以通过分别配备或者任一方配备马达来辅助被护理者7的推力、从而能够轻松地移动。而且,前轮用制动器14c和后轮用制动器14d作为一个例子是由电磁制动器构成的,能够通过输入IF6来进行前轮14a或者后轮14b的制动开启/关闭。通过开启前轮用制动器14c或14d,能够使前轮14a或者后轮14b制动,通过关闭前轮用制动器14c或者14d,能够解除前轮14a或者后轮14b的制动。此外,作为一个例子采用了电磁制动器,但也可以采用手动制动器。
《臂机构4》
臂机构4具有作为与连结部3c连结并牵引连结部3c的牵引机构的一个例子的机器人臂。作为一个例子,臂机构4配备于行走机构14的上部,并且,顶端经由连结部3c而连结于保持机构3g。作为一个例子,臂机构4是具有第1马达41、检测第1马达41的旋转轴的转速(例如,旋转角度)的第1编码器43、第2马达42、以及检测第2马达42的旋转轴的转速(例如,旋转角度)的第2编码器44的2自由度的机器人臂。基于将来自第1编码器43和第2编码器44的旋转角度信息转换成了臂机构4的位置信息的位置信息,由控制装置11来控制第1马达41和第2马达42。通过该控制,作为一个例子,如图3A~图3C所示,为了驱动机器人***1来支援处于落座姿势的被护理者7的臀部7e从座部5的离座,能够对保持机构3g的保持部支撑体3b朝向被护理者7的正面方向的前方且上方进行牵引动作、并在此后能朝上方进行牵引动作。
更详细地说,臂机构4具有多个关节部,具体地说由具有第1臂4c、第2臂4d、第3臂4e、第1驱动部4a、以及第2驱动部4b的机器人臂构成。第1臂4c在矩形台14e的前部的中央以从矩形台14e朝上方立起的方式固定下端。在第1臂4c的上端,经由内置第1驱动部4a的第1关节部,可转动地连结着第2臂4d的前端。第2臂4d的后端经由内置第2驱动部4b的第2关节部可转动地连结于第3臂4e的下端。第3臂4e的上端以第3臂4e和臂支撑部3e的各自轴方向彼此正交地交叉成L字形的方式固定于臂支撑部3e的前端的连结部3c。
第1驱动部4a配置于第1臂4c和第2臂4d之间的关节部,例如,由使第2臂4d相对于第1臂4c旋转的第1马达41和检测其旋转角度信息的第1编码器43构成。由此,在后述的控制部12的控制下,能够进行驱动以使第2臂4d相对于第1臂4c转动预定角度而移动到所希望的位置。第2驱动部4b配置于第2臂4d和第3臂4e之间的关节部,例如,由使第3臂4e相对于第2臂4d旋转的第2马达42和检测其旋转角度信息的第2编码器44构成。由此,在后述的控制部12的控制下,能够进行驱动以使第3臂4e相对于第2臂4d转动预定角度而移动到所希望的位置。
在第3臂4e,突出地设置着配置有按钮等的控制板等输入界面(即、输入IF)6。若这样配置输入IF6,则输入IF6配置成落座姿势的被护理者7能够从臂机构4的侧面操作输入IF6。因此,通过被护理者7使用输入IF6来输入各种指令(例如按下按钮等),能够输入机器人***1的车轮(例如,前轮和后轮)的制动开启或关闭、机器人***1的电源的开启或关闭、以及起立开始按钮的开启或关闭等。而且,从第3臂4e的中间部向后(例如,向被护理者侧)突出地配备有把手15,被护理者7在落座或起立时能够用两手握着抓住。此外,把手15可以以能放置被护理者7的肘的长度来设置。由此,在起立时可以作为把手发挥作用,而在行走时通过放置肘来更稳定地行走。而且,臂支撑部3e可以在上部具有聚氨酯等缓冲材料。由此,能够缓和被护理者7向前方栽倒等而导致的脸或上半身接触到臂支撑部3e的情况下的冲击。
控制装置11具有数据库输入输出部9、计时器16、以及控制部12。控制部12与连结部3c连结来牵引连结部3c。作为一个例子,控制部12分别控制旋转力施加机构30的旋转动作和臂机构4的牵引动作,以使得在臂机构4的牵引动作开始后,臂机构4向被护理者7的前方且上方牵引连结部3c,同时由旋转力施加机构30使保持部3a的前部下侧向上且保持部3a的后部上侧向下旋转,之后,向上方牵引连结部3c。
作为一个例子,控制装置11分别独立驱动控制臂机构4的第1驱动部4a和第2驱动部4b,至少如下进行控制来支援被护理者7的起立动作:经由保持部支撑体3b向被护理者7的正面方向的前方且上方对保持机构3g的保持部3a进行牵引动作,以使处于落座姿势的被护理者7的臀部7e从座部5离座,并且,此后经由保持部支撑体3b向被护理者7的上方对保持部3a进行牵引动作直到被护理者7成为起立姿势。另外,在向前方且上方进行牵引动作的同时,控制装置11驱动控制旋转力施加机构30的后屈用马达45,在被护理者7的两腋下部7g,经由保持部支撑体3b使保持部3a向在图3A的侧视图中的顺时针方向旋转动作来支援被护理者7的上身的后屈。
更详细地说,通过控制装置11的控制动作,如图3A中箭头所示,控制装置11进行控制使得保持机构3g的保持部支撑体3b由臂机构4牵引,将被护理者7从其落座姿势向前方且上方牵引,同时由旋转力施加机构30将图3A中顺时针方向的旋转力C施加给被护理者7的两腋下部7g使得被护理者7的上身相对于腰部向后倾斜并后屈。这样,通过由臂机构4向前方且上方牵引保持部支撑体3b、同时施加使得后屈的旋转力,由前方且上方牵引易于使骨盆向前方且上方向移动而离座,并且由后屈旋转力使得被护理者7的脊背后弯伸展而易于起立。因此,例如,与仅向前方牵引的情况相比,在向前方且上方牵引的同时施加后屈旋转动作的情况,对于被护理者7来说,更易于使臀部7e从座部5切实地离座。接下来,如图3B中箭头所示,向上方牵引而使被护理者7的臀部7e从座部5离座,直到成为图3C的起立姿势为止,支援一连串的动作。在此,在从开始控制动作后到被护理者7的臀部7e从座部5离座为止是第1状态。该第1状态以后直到被护理者7成为起立姿势为止是第2状态。
《计时器16》
计时器16在经过了某个固定时间(例如,每1msec)之后,将用于使数据库输入输出部9和控制部12执行的指令输出到数据库输入输出部9和控制部12。
《输入IF6》
另外,输入IF6例如配置于臂机构4,是用于指示机器人***1的电源的开始和结束、前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的开启/关闭、以及起立开始和结束的操作界面,例如由按钮等构成。
《动作信息数据库8》
基于来自计时器16的指令,控制部12执行,利用来自计时器16的执行指令,使数据库输入输出部9和控制部12执行,从而每某个固定时间(例如,每1msec)就生成臂机构4的位置信息(即,准确地说,将来自第1编码器43和第2编码器44的各自的旋转角度信息转换成了臂机构4的位置信息的位置信息)和旋转力施加机构30(即、保持部3a)的姿势信息(例如,来自后屈用编码器46的旋转角度信息)。这些生成的位置信息和姿势信息与时刻一起在该第1实施方式中作为动作信息经由数据库输入输出部9被输出到动作信息数据库8,作为动作信息被存储于动作信息数据库8。此外,在第1实施方式中,动作信息由输入IF6等而预先生成且被存储。
图5A示出了动作信息数据库8的信息内容的一个例子。
(1)“时刻”栏表示与臂机构4和旋转力施加机构30动作时的时刻相关的信息。在第1实施方式中,时刻由毫秒(msec)单位制来表示。
(2)“位置和姿势”栏表示转换了由臂机构4的第1和第2编码器43、44等检测出的角度信息而得的臂机构4的位置信息以及由旋转力施加机构30的后屈用编码器46检测出的保持部支撑体3b(即、保持部3a)的姿势信息(例如,旋转角度信息)。具体地说,“位置和姿势”指的是机器人***1的行进方向(例如,前后方向)x轴和上下方向z轴这2轴的位置、以及保持机构3g的保持部支撑体3b的旋转角度。此外,在第1实施方式中,位置由米(m)单位制来表示,作为姿势信息的角度由弧度(rad)来表示。
《数据库输入输出部9》
数据库输入输出部9在动作信息数据库8和控制部12之间进行数据(即、信息)的输入输出。
《控制部12》
控制部12分别使臂机构4的第1马达41、第2马达42和旋转力施加机构30的后屈用马达45独立动作,以追随从数据库输入输出部9输入的动作信息。而且,基于由输入IF6输入的前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的开启/关闭的指令,来控制前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的制动。
作为一个例子,对控制部12进行的图6A所示的动作信息的控制进行说明。图6A示出了被护理者7的起立动作时的动作信息。横轴表示时间,纵轴表示X轴的位置的信息、Z轴的位置的信息以及后屈用马达45的旋转角度θ的姿势的信息。从时刻t0到时刻t1为止的区间是从开始控制动作后到使被护理者7的臀部7e从座部5离座为止的第1状态。然后,从时刻t1到时刻t2为止的区间是第1状态以后直到被护理者7成为起立姿势的第2状态。
作为一个例子,如图7A所示,在处于被护理者7坐在座部5上的落座姿势的状态下,如图7B中左斜上方的箭头所示,分别独立控制第1马达41和第2马达42以使臂机构4向前方且上方向进行牵引动作。与此同时,如图7B中顺时针箭头所示那样,控制后屈用马达45(例如,图6A的时刻t0至时刻t1的第1状态下的动作控制),以使得进行保持部支撑体3b的后屈旋转动作(例如,以通过被护理者7的两腋下部7g的轴R作为旋转轴心使保持部支撑体3b的前部向上方而后部向下方移动的旋转动作)。在图6A中,如作为从时刻t0到时刻t1为止的区间所示出的那样,由臂机构4使保持机构3g的x轴位置向前方且上方加速(例如,参照根据图6A的时刻t0到时刻t1的区间的X坐标的位置算出的加速度),同时由后屈用马达45使保持部支撑体3b后屈旋转(例如,参照图6A的旋转角度θ的曲线图)。即,由控制部12进行控制以使在臂机构4向被护理者7的前方且上方牵引连结部3c期间中臂机构4的牵引速度加速。结果,如图7B所示,通过向前方且上方牵引保持机构3g,如虚线表示的逆时针箭头B所示那样,促进被护理者7的骨盆的前倾,而且,通过由后屈用马达45使保持部支撑体3b向图7B的顺时针方向旋转以使被护理者7的上身相对于腰部后屈,如虚线表示的顺时针箭头A所示那样,促进被护理者7的上身的后屈。此外,上述的加速控制也可以应用到后述的实施方式或变型例。
这样,通过由臂机构4辅助被护理者7的骨盆的前倾,促进了离座,同时通过由旋转力施加机构30促进被护理者7的上身的后屈,使得被护理者7容易起立。另外,通过促进被护理者7的上身的后屈,被护理者7不必加大前倾姿势就能够顺畅地转移到站立。
接下来,如图7C所示,在被护理者7的臀部7e从座部5离座的阶段(即、第1状态的结束时间点),如图7D中向上的箭头所示那样,由控制部12驱动控制臂机构4以使臂机构4向上方移动,并且由控制机构12驱动控制旋转力施加机构30以使由旋转力施加机构30使保持部支撑体3b旋转(例如,图6A的时刻t1到时刻t2的第2状态下的动作控制)。这样一来,通过臂机构4的向上的移动,被护理者7被向上方辅助,在图7E中,被护理者7完成起立。在该时间点,被护理者7成为站立姿势的状态。
以下,对由控制部12控制的机器人***1的动作进行说明。
采用图8的流程图对图7A~图7E中机器人***1的臂机构4的动作顺序和与之相伴的被护理者的动作进行说明。
首先,如图7A所示,被护理者7坐在被配置于地面13上的床、椅子、或卫生间的坐便器等座部5。
然后,由护理者等将机器人***1的机器人20A配置于坐在座部5上的被护理者7的正面。
然后,在图8的步骤S101中,被护理者7通过机器人20A的输入IF6来开启机器人***1的电源。
然后,在步骤S102中,被护理者7通过输入IF6开启前轮用制动器14c和后轮用制动器14d,从而由控制部12进行制动以使行走机构14的前轮14a和后轮14b都不旋转。由此,在由臂机构4经由连结部3c牵引保持机构3g时,行走机构14不移动,来自臂机构4的力经由连结部3c切实地传递到保持机构3g。
然后,被护理者7将连结于臂机构4的护理带3的保持机构3g装到身体上,用两手把着把手15。
然后,在步骤S103中,被护理者7按下输入IF6的起立开始按钮,从而机器人***1开始动作。在该例子中,仅在按下了起立开始按钮的状态下动作,若松开起立开始按钮的话,机器人***1停止动作。在此以后的步骤S104~步骤S106中,由机器人***1的控制装置11分别独立驱动控制臂机构4的第1驱动部4a和第2驱动部4b,并且驱动控制旋转力施加机构30的后屈用马达45,支援图3C的起立动作,以从图3A的被护理者7的落座姿势起使图3B的被护理者7的臀部7e从座部5离座。
然后,在步骤S104中,控制部12从数据库输入输出部9获取动作信息。
然后,在步骤S105中,控制部12为了驱动控制臂机构4和旋转力施加机构30以追随从数据库输入输出部9获取的动作信息,分别独立驱动控制第1马达41、第2马达42和后屈用马达45。作为一个例子,在控制部12的控制下进行控制使得:从图7A所示的被护理者7的落座姿势的状态,如图7B所示,使臂机构4向前方且上方移动,同时驱动旋转力施加机构30的后屈用马达45而进行使保持部支撑体3b后屈旋转的动作(即、使保持部3a的前部下侧向前上且后部上侧向后下旋转那样的旋转动作)。结果,如图7B所示,通过由臂机构4经由连结部3c向前方且上方向牵引保持机构3g,如虚线表示的逆时针箭头B所示那样促进被护理者7的骨盆的前倾,而且,通过由后屈用马达45使保持机构3g的保持部支撑体3b后屈旋转,如虚线表示的顺时针箭头A所示那样促进被护理者7的上身的后屈。这样,通过由臂机构4辅助被护理者7的骨盆的前倾,促进被护理者7的臀部7e从座部5离座,同时通过由旋转力施加机构30促进被护理者7的上身的后屈,使得被护理者7容易从座部5起立。另外,通过促进被护理者7的上身的后屈,被护理者7不必采取大的前倾姿势就能够顺畅地从落座姿势转移到站立姿势。
此外,也可以在通过臂机构4经由连结部3c向前方且上方牵引保持部支撑体3b时(换言之,在从开始牵引动作后到使被护理者7的臀部7e从座部5离座为止的第1状态下),通过控制部12的控制对臂机构4的第1马达41和第2马达42的驱动,以牵引速度相对于前方且上方逐渐加速的方式进行牵引。这样一来,能够进一步促进被护理者7的上身的后屈和骨盆的前倾,能够更顺畅地支援被护理者7的起立动作。
接下来,如图7C所示,在被护理者7的臀部7e从座部5离座的阶段(即、第1状态的结束时间点),如图7D中向上的箭头所示那样,由控制部12驱动控制臂机构4以使臂机构4向上方移动。这样一来,通过臂机构4的向上移动,被护理者7被向上方辅助,在图7E中,被护理者7完成起立。在该时间点,被护理者7成为站立姿势的状态。在被护理者7的臀部7e离座的阶段(即、第1状态的结束时间点),可以由控制装置11继续进行驱动以使后屈用马达45成为固定旋转角度或者停止驱动。
然后,在步骤S106中,被护理者7复原(即、松开)按下的输入IF6,从而停止由控制部12进行的起立动作的控制动作、即对臂机构4和旋转力施加机构30的驱动。此外,也可以在步骤S106以前,通过被护理者7复原按下的输入IF6而在中途停止控制部12对臂机构4和旋转力施加机构30的驱动。
然后,在步骤S107中,被护理者7通过输入IF6来关闭前轮用制动器14c和后轮用制动器14d。
进而,在步骤S108中,被护理者7通过输入IF6关闭电源。在被护理者7如图7E所示成为站立姿势的状态之后,通过被护理者7向前方施加力,前轮14a和后轮14b分别在被护理者7的力的作用下自由旋转,行走机构14能够作为助步器来支援被护理者7的行走。
《第1实施方式的效果》
在臂机构4配备保持机构3g、并且具有控制臂机构4和旋转力施加机构30的控制装置11,能够在控制部12的控制下以由臂机构4进行牵引动作的方式使护理带3向前方且上方移动、并由旋转力施加机构30使保持机构3g后屈旋转。结果,在起立动作初期时(即、从就座姿势的状态使臀部7e离座的第1状态下),能够进行支援以减小被护理者7的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
(第2实施方式)
图9是作为使用了作为本公开的第2实施方式的起立动作支援***(即、起立动作支援装置)的一个例子的机器人***1B的作业例子、示出对从被护理者7的落座姿势的状态向起立姿势的状态的动作进行支援的机器人20B的样子。图10是表示本公开的第2实施方式中的机器人***1B的详细构成的框图。
在该第2实施方式的机器人***1B中,替代从数据库输入输出部9获取动作信息,基于由作为力获取部的一个例子的力检测部17检测出的力、位置信息和姿势信息,由动作信息生成部10生成动作信息来获取动作信息,该机器人***1B具有力检测部17和动作信息生成部10,这与第1实施方式截然不同。力检测部17荻取与从外部施加给臂机构4的力相关的信息。动作信息生成部10根据由力检测部17获取的与力相关的信息、以及由后述的第1编码器43和第2编码器44获取的与位置相关的信息,生成臂机构4的动作信息。由此,在该第2实施方式中,后述的控制部12B基于由动作信息生成部10生成的动作信息来控制臂机构4的动作。以下进行详细说明。
与第1实施方式的图1A~图2同样地,机器人***1B的机器人20B置于地面13上。机器人20B具有主体机构2、控制装置11B、输入IF6、以及力检测部17。
与第1实施方式同样地,主体机构2具有臂机构4、护理带3、以及行走机构14。
控制装置11B具有数据库输入输出部9、计时器16、控制部12B、以及动作信息生成部10。
行走机构14、护理带3、计时器16和输入IF6由于与第1实施方式是同样的,因此,省略它们的说明。
与第1实施方式同样地,被护理者7由护理带3的保持机构3g保持,在落座姿势时坐在座部5(例如,床、椅子、或卫生间的坐便器等)上。在臂机构4的侧面,与第1实施方式同样地配置着配置有按钮等的控制板等输入IF6。
以下,对与第1实施方式不同的点进行详细说明。
《力检测部17》
首先,在臂机构4配备力检测部17,由力检测部17检测出被护理者7施加给臂机构4的力。力检测部17在通过被护理者7从输入IF6输入机器人***1B的动作开始信息(例如按下按钮等)而开始机器人***1B的控制装置11B的控制动作后,开始检测。由力检测部17检测出被护理者7施加给臂机构4的力,基于由力检测部17检测出的力、臂机构4的位置和保持部支撑体3b的姿势这些信息,由动作信息生成部10生成动作,由控制部12B控制臂机构4和旋转力施加机构30的动作。
具体地说,如图9所示,力检测部17配备于作为臂机构4的第3臂4e的上端和臂支撑部3e的前端的连结部分的连结部3c。由力检测部17检测出从外部(例如,被护理者7)施加给臂机构4的力信息。力检测部17检测出的信息经由数据库输入输出部9,与时刻一起被存储于动作信息数据库8。作为一个例子,力检测部17由能测量机器人***1B的上下方向的力、前后方向的力以及后屈用马达45旋转的方向即绕Y轴的转动力矩的3轴的力传感器等构成。
《臂机构4》
与第1实施方式同样地,臂机构4配备于行走机构14的上部,作为一个例子,是在第1关节部具有第1马达41和第1编码器43且在第2关节部具有第2马达42和第2编码器44的2自由度臂。与第1实施方式同样地,基于来自第1编码器43和第2编码器44的信息,由控制装置11B来控制第1马达41和第2马达42,从而作为一个例子,能够如图3A~图3C所示那样驱动机器人***1B。而且,与第1实施方式同样地配备把手15,被护理者7在落座或起立时能够用两手握着抓住。第1编码器43和第2编码器44作为获取与臂机构4的位置相关的信息的位置获取部的一个例子来发挥作用。
《旋转力施加机构30》
而且,与第1实施方式同样地,旋转力施加机构30配置于保持部支撑体3b和臂支撑部3e之间,使保持部支撑体3b相对于臂支撑部3e旋转。如后所述,基于由动作信息生成部10生成并存储于动作信息数据库8的动作信息,由控制部12B控制后屈用马达45,从而能够控制保持机构3g的旋转。
《动作信息数据库8》
与第1实施方式同样地,基于来自计时器16的指令,控制部12B执行,利用来自计时器16的执行指令,使数据库输入输出部9和控制部12B执行,从而每某个固定时间(例如,每1msec)就生成臂机构4的位置信息(即,准确地说,将来自第1编码器43和第2编码器44的各自的旋转角度信息转换成了臂机构4的位置信息的位置信息)和旋转力施加机构30(即、保持部3a)的姿势信息(例如,来自后屈用编码器46的旋转角度信息)。这些生成的位置信息和姿势信息与时刻一起经由数据库输入输出部9被输出到动作信息数据库8,并被存储于动作信息数据库8。在第2实施方式中,如后所述,基于存储于动作信息数据库8的由力检测部17检测出的力的信息、位置信息和时刻的信息,由动作信息生成部10生成动作信息并存储于动作信息数据库8。
图11示出了动作信息数据库8的信息内容的一个例子。
(1)“时刻”栏表示与臂机构4正在动作时的时刻相关的信息。在第2实施方式中,时刻由毫秒(msec)单位制来表示。
(2)“位置和姿势”栏表示转换了由臂机构4的第1和第2编码器43、44等检测出的角度信息而得的臂机构4的位置信息以及由旋转力施加机构30的后屈用编码器46检测出的保持部支撑体3b的姿势信息(例如,旋转角度信息)。具体地说,如图9所示,关于位置,以臂机构4的一端作为原点O,设为以机器人***1B的行进方向反向为正的x轴和以向上为正的z轴这2轴的位置,位置作为距原点的相对坐标而示出。而且,姿势由Y轴的旋转角度示出。此外,在第2实施方式中,位置由米(m)单位制来表示,角度(即姿势)由弧度(rad)来表示。
(3)“力”栏表示由配备于臂机构4的力检测部17检测出的、施加给臂机构4的力。具体地说,是分别施加给以机器人***1B的行进方向反向为正的x轴和以向上为正的z轴这2轴的力的信息。在第2实施方式中,力由牛顿(N)单位制来表示。
《数据库输入输出部9》
数据库输入输出部9在动作信息数据库8、控制部12、力检测部17和动作信息生成部10之间进行数据(即、信息)的输入输出。
《动作信息生成部10》
动作信息生成部10从数据库输入输出部9获取被存储于动作信息数据库8的时刻、位置、姿势和力的信息,并基于这些位置、姿势和力的信息来生成臂机构4的动作信息,存储于动作信息数据库8。
关于该动作信息的生成,将利用图12A进行说明。图12A表示由动作信息生成部10生成的动作信息的曲线图。在图12A中,横轴表示时间,纵轴表示x轴的位置的信息和z轴的位置的信息,此外,表示x轴的力的信息和z轴的力的信息。
首先,如图7A所示,被护理者7开始从坐在座部5上的落座姿势起的起立动作(具体地说,参照后述的与第1实施方式的从步骤S101到步骤S103同样的、从步骤S201到步骤S203)。然后,由动作信息生成部10来生成如下动作信息:由控制部12B分别独立驱动控制第1马达41和第2马达42,以使得如图7B中左斜上方的箭头所示那样使臂机构4向行进方向(例如,x轴负方向)移动(参照后述的步骤S205)。与该生成动作同时地由动作信息生成部10生成如下动作信息:由控制部12B驱动控制后屈用马达45以使得用保持部支撑体3b使被护理者7的后背部7b向后方弯曲。
该步骤S205的动作在图12A中作为从时刻0到时刻t1为止的区间而被示出。在该时刻t1,x轴方向的力和z轴方向的力大幅变化。这意味着时刻t1是由于向行进方向拉的动作而臀部7e开始离座的定时,通过臂部7e离座,x轴方向的力减少,而且z轴方向的力减少。
动作信息生成部10自动地检测出该t1时刻。具体地说,动作信息生成部10在牵引动作的开始之后,基于由力检测部17检测出的时刻t1和时刻t0这两个时刻的x轴方向的力和z轴方向的力,算出臂x轴方向的力和z轴方向的力各自的差量(差分)(作为一个例子,在第1时刻的第1力与在比第1时刻(例如时刻t1)靠前的第2时刻(例如时刻t0)的第2力的差量)。然后,对于时刻t2和时刻t1也同样地,由动作信息生成部10算出x轴方向的力和z轴方向的力各自的差量(作为另一例子,在第1时刻的第1力与在比第1时刻(例如时刻t2)靠前的第2时刻(例如时刻t1)的第2力的差量)。以后也同样地,由动作信息生成部10继续算出相邻的时刻之间的差量。
然后,由动作信息生成部10检测出差量的符号反转了的时刻。动作信息生成部10判断为由力检测部17检测出的力的差的符号反转了的时刻是臀部开始离座的时间点,并在该时间点生成使臂机构4向上方移动那样的动作。具体地说,紧接着差量的符号反转了的时刻(在该例子中,为时刻t2)之前的时刻t1是力大幅变化的变化点。在由动作信息生成部10检测出该变化点的定时,由动作信息生成部10生成动作信息以使z轴的位置向上方移动(具体地说,使图12A的时刻t2以后的z轴的位置向上方移动)。即,动作信息生成部10在从牵引动作的开始后直到由力检测部17检测出的第1力和第2力的差量的符号反转为止的期间,生成臂机构4将连结部3c向前方且上方牵引的动作信息,在第1力和第2力的差量的符号反转后,生成臂机构4将连结部3c向上方牵引的动作信息。由此,如图7C所示,可由动作信息生成部10作为动作信息生成使臂机构4一边向前方移动一边向上方移动的动作。另外,由后屈用马达45使保持机构3g的保持部支撑体3b旋转,从而被护理者7的上身的后屈有效地动作而易于起立。此外,在该例子中,虽然检测的是x轴方向的力和z轴方向的力的变化点,但也可以仅以x轴方向的力检测等等,使用任一方向的力。
然后,如图7D所示,通过z轴的力的信息由动作信息生成部10决定向上方抬起被护理者7时的速度。
具体地说,在如图12A的时刻t1以后所示那样向下方向施加z轴的力的情况下,由臂机构4以预定的速度将被护理者7向上方抬起。但是,如图12B所示,在t1时刻以后的z轴方向的力向z轴上方向施加的情况下,由动作信息生成部10生成动作信息以使由臂机构4向z轴方向的上方的抬起速度加速直到该力成为0的位置。由此,在下半身的肌肉力量足够而能够靠自身的肌肉力量向上方起立的情况下,通过加速抬起速度以追随该动作,能够顺畅地起立。此外,在该例子中,由动作信息生成部10生成动作信息以进行加速直到力为0的位置,但是例如也可以由动作信息生成部10生成动作信息以使得由臂机构4进行减速成为z轴方向的上方向的力,从而给被护理者7的下肢施加负荷,由此用于被护理者7的机能恢复训练(rehabilitation)目的。关于图7E的结束地点的位置,在由被护理者7的身高而预先决定的预定的位置停止。在t1时刻以后的z轴方向的力向z轴下方向施加的情况下,加速向z轴方向的上方的抬起速度,直到z轴方向的力成为上方向的力的位置。在z轴方向的力成为上方向的力的时间点,不加速向z轴方向的上方的抬起速度而以固定速度向上方移动。由此,在下半身的肌肉力量低下而无法靠自身的肌肉力量向上方起立的情况下,通过向上方向加速,能够轻松地起立。而且,通过在成为上方向的力的时间点不再加速,能够防止进行必要量以上的辅助。由此,既能够使用被护理者的下半身的肌肉力量,又能够仅辅助不充足的力。
以上的动作信息由动作信息生成部10生成,经由数据库输入输出部9,由动作信息生成部10存储于动作信息数据库8。
此外,通过将力检测部17的值例如在设置于臂机构4的监视器等上提示、从而能够确认到底给臂机构4施加了多少力。在此情况下,施加越多的力就越没有使用被护理者7自身的下肢等身体,所以,例如能够由被护理者7自身确认机能恢复训练装置的进度。而且,通过与存储的过去的力信息进行比较,能够确认与以前相比有多少机能恢复训练的效果。
《控制部12B》
控制部12B使臂机构4的第1马达41、第2马达42和后屈用马达45动作,以追随从数据库输入输出部9输入的动作信息的位置信息、姿势信息和力信息。而且,控制部12B基于由输入IF6输入的前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的开启/关闭的指令,来控制前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的制动。
以下,对由控制部12B控制动作信息生成部10生成的动作信息的机器人***1B的动作进行说明。
利用图13的流程图对图7A~图7E中机器人***1B的臂机构4的动作顺序和与之相伴的被护理者7的动作进行说明。
如图7A所示,被护理者7坐在被配置于地面13上的床等座部5。然后,由护理者等将机器人***1的机器人20B配置于坐在座部5上的被护理者7的正面。
然后,在图13的步骤S201中,被护理者7通过机器人20B的输入IF6来开启机器人***1B的电源。
然后,在步骤S202中,被护理者7通过输入IF6开启前轮用制动器14c和后轮用制动器14d,从而由控制部12B进行制动以使行走机构14的前轮14a和后轮14b都不旋转。
然后,被护理者7将连结于臂机构4的护理带3的保持机构3g装到身体上,用两手把着把手15。
然后,在步骤S203中,被护理者7按下输入IF6的起立开始按钮,从而机器人***1B开始动作。在该例子中,仅在按下了起立开始按钮的状态下动作,若松开起立开始按钮的话,机器人***1B就停止动作。在此以后的步骤S204~步骤S206中,由机器人***1B的控制装置11B分别独立驱动控制臂机构4的第1驱动部4a、第2驱动部4b和后屈用马达45,支援图3C的起立动作,以从图3A的被护理者7的落座姿势起使图3B的被护理者7的臀部7e从座部5离座。
然后,在步骤S204中,由力检测部17检测出被护理者7施加给臂机构4的力。
然后,在步骤S205中,动作信息生成部10基于由力检测部17检测出的力、臂机构4的位置信息和保持部支撑体3b的姿势信息,生成动作信息,并经由数据库输入输出部9存储于动作信息数据库8。
然后,在步骤S206中,控制部12B从数据库输入输出部9获取动作信息,控制部12B为了驱动臂机构4以使臂机构4追随从数据库输入输出部9获取的动作信息,分别独立驱动控制第1马达41、第2马达42和后屈用马达45。
作为一个例子,在控制部12的控制下控制成进行如下动作:如从图7A所示的落座姿势的状态到图7B所示,使臂机构4向前方且上方向(例如,图7A的斜向左上方)移动的同时,使保持部支撑体3b绕通过了被护理者7的两腋下部7g的旋转轴心旋转以使保持部支撑体3b的前部向上方而后部向下方移动,从而被护理者7的后背部7b向后方弯曲。这样一来,如图7B所示,通过向前方且上方拉保持机构3g,如虚线表示的逆时针箭头B所示那样促进被护理者7的骨盆的前倾,而且,通过使保持部支撑体3b绕旋转轴心旋转以使保持部支撑体3b的前部向上方而后部向下方移动,如虚线表示的顺时针箭头A所示那样促进被护理者7的上身的后屈。这样,通过由臂机构4辅助被护理者7的骨盆的前倾,促进被护理者7的臀部7e从座部5离座,同时通过由旋转力施加机构30使保持部支撑体3b旋转来促进被护理者7的上身的后屈,从而容易起立。另外,通过促进被护理者7的上身的后屈,被护理者7不必采用大的前倾姿势就能够顺畅地转移到站立姿势。
接下来,如图7C所示,在被护理者7的臀部7e从座部5离座的阶段(即,第1状态的结束时间点,也就是说在第1状态以后直到被护理者7成为起立姿势为止的第2状态),如图7D中向上的箭头所示那样,由控制部12B驱动控制臂机构4以使臂机构4向上方移动。
在该第2实施方式中,基于由力检测部17检测出的力、臂机构4的位置信息和保持部支撑体3b的姿势信息,由动作信息生成部10生成动作信息,因此,能够相应于例如被护理者7的个子的不同或前倾速度的不同等,随机应变地由动作信息生成部10生成动作信息。
作为一个例子,在图14中说明了因被护理者7的个子的不同而导致与臂机构4连结的连结部3c的轨道不同的情况。图14的纵轴表示机器人***1B的上下方向z轴,横轴表示机器人***1B的行进方向(例如,前后方向)x轴。图14的轨道A是身高180cm的被护理者7的连结部3c的轨道。图14的轨道B是身高167cm的被护理者7的连结部3c的轨道。图14的轨道C是身高155cm的被护理者7的连结部3c的轨道。身高越高的人,轨道就越高,反之,身高越矮的人,轨道就越低。此外,图14的各轨道形成“C”字形、下方的部分与x轴大致平行的部分表示:作为向前方且上方的牵引的例子,仅少量时间向前方牵引后被向斜上方抬起地进行牵引的状态。
如上所述,通过臂机构4的向上移动,被护理者7被向上方辅助,在图7E中,被护理者7完成起立。在该时间点,被护理者7成为站立姿势的状态。
然后,在步骤S207中,被护理者7复原(即、松开)按下的输入IF6,从而控制部12对臂机构4和旋转力施加机构30的驱动和起立动作的控制停止。此外,也可以在步骤S207以前,通过被护理者7复原按下的输入IF6而在中途停止控制部12对起立动作的控制动作和臂机构4的驱动。
然后,在步骤S208中,被护理者7通过输入IF6来关闭前轮用制动器14c和后轮用制动器14d。
进而,在步骤S209中,被护理者7通过输入IF6关闭电源。在被护理者7如图7E所示成为站立姿势的状态之后,通过被护理者7向前方施加力,在被护理者7的力的作用下前轮14a和后轮14b分别自由旋转,行走机构14能够作为助步器来支援被护理者7的行走。
《第2实施方式的效果》
基于被存储于动作信息数据库8的位置信息和姿势信息以及由力检测部17检测出并被存储于动作信息数据库8的力,由动作信息生成部10生成臂机构4的动作信息,因此,能够相应于例如个子的不同或前倾速度的不同等,随机应变地由动作信息生成部10生成动作信息。结果,在起立动作初期时(即、从就座姿势的状态使臀部7e离座的第1状态下),能够进行动作支援以减小被护理者7的前倾姿势而使之接近成人健全者的动作。
(第3实施方式)
图15A和图15B是作为使用了作为本公开的第3实施方式的起立动作支援***(即、起立动作支援装置)的一个例子的机器人***1C的作业例子、示出对从被护理者7的落座姿势的状态向起立姿势的状态的动作进行支援的机器人20C的样子。图16是表示本公开的第3实施方式中的机器人***1C的详细构成的框图。
在该第3实施方式的机器人***1C中,并非采用马达控制,而是利用气压(空气压)控制来支援被护理者7的后屈。即,在机器人***1C中,替代由后屈用马达45和后屈用编码器46构成的旋转力施加机构30,作为旋转力施加机构30C,由至少2个膨胀室(例如,3个第1~第3膨胀室36、37、38)、3个气压阀V1、V2、V3、以及压缩机等气压供给源35构成。这些构成与第1和第2实施方式截然不同。以下,将以不同点为中心进行详细说明。
《保持机构3g》
保持机构3g的一个例子在图17A~图17D中示出。图17A是被护理者7装上了保持机构3g时的侧视图。图17B和图17C是从上方观察装上了保持机构3g时和装卸保持机构3g时的保持机构3g的俯视图。图17D是装上了保持机构3g时的局部侧剖视图。
第1~第3膨胀室36、37、38作为保持部3a的一部分、从下向上依次设置于保持机构3g的保持部支撑体3b的后背侧的内面,由分别独立地被供给空气等气体而可膨胀的气袋构成。此外,也可以将第1~第3膨胀室36、37、38与保持部3a分体设置,在此,对膨胀室作为保持部3a的一部分设置的情况进行说明。
与第1实施方式同样地,在保持部支撑体3b的内面固定支撑保持部3a,后背部侧的内面的保持部3a由从下向上依次配置的第1~第3膨胀室36、37、38构成。即,如图17D具体地示出那样,第1膨胀室36配置于最下部。在第1膨胀室36之上配置第2膨胀室37。在第2膨胀室37之上配置第3膨胀室38。作为一个例子,第1~第3膨胀室36、37、38由彼此独立的密闭空间构成。
第1~第3膨胀室36、37、38不限于由彼此独立的密闭空间构成,也可以彼此连通。例如,也可以构成为:在相邻的膨胀室之间分别设置由比膨胀室细的通路连通的颈缩部(节流部),在第1膨胀室36膨胀到预定的气压之后,通过颈缩部而第2膨胀室37膨胀,然后,在第2膨胀室37膨胀到预定的气压之后,通过颈缩部而第3膨胀室38膨胀。
《旋转力施加机构30C》
旋转力施加机构30C至少具有第1膨胀室36和第2膨胀室37,第1膨胀室36和第2膨胀室37连结于保持机构3g,在被护理者7的后背部7b,通过分别独立地供给气体而独立地膨胀,且在上下方向上配置。作为一个例子,旋转力施加机构30C由作为保持部3a的第1~第3膨胀室36、37、38、连接于第1~第3膨胀室36、37、38的第1~第3气压阀V1、V2、V3、以及连接于第1~第3气压阀V1、V2、V3的气压供给源35构成,从下开始依次使第1~第3膨胀室36、37、38膨胀,将旋转力施加到被护理者7的后背部7b以使被护理者7的后背部7b相对于保持部支撑体3b旋转。
具体地说,第1~第3膨胀室36、37、38分别独立地设置,经由第1~第3气压阀V1、V2、V3,与气压供给源35相连。第1~第3气压阀V1、V2、V3由控制部12C分别独立地控制开闭。由此,通过由控制部12C独立地控制第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭,第1~第3膨胀室36、37、38能够分别独立地膨胀来被按压护理者7的后背部。
基于图17E~图17G进行更详细的说明。
首先,在图17E中,在控制部12C的控制下,仅打开位于最下侧的第1膨胀室36的第1气压阀V1,从气压供给源35仅向第1膨胀室36供给压缩空气。由此,仅按压被护理者7的后背部7b的下部。在该状态下,被护理者7的姿势保持稍稍前屈。
然后,如图17F所示,在控制部12C的控制下,当从气压供给源35向第1膨胀室36供给压缩空气而达到预定的第1气压时,一边为了维持第1气压而继续压缩空气的供给,一边也打开紧挨着位于最下侧的第1膨胀室36之上的第2膨胀室37的第2气压阀V2,与第1膨胀室36一起从气压供给源35也向第2膨胀室37供给压缩空气。由此,按压被护理者7的后背部7b的下部及紧挨着该下部之上的部分。结果,被护理者7的姿势从稍稍前屈成为稍稍起立的状态。
然后,如图17G所示,在控制部12C的控制下,当从气压供给源35向第2膨胀室37供给压缩空气而达到预定的第2气压时,一边为了维持第1气压和第2气压而继续压缩空气的供给,一边也打开紧挨着第2膨胀室37之上的第3膨胀室38的第3气压阀V3,从气压供给源35向第3膨胀室38供给压缩空气直到成为预定的第3气压。由此,按压被护理者7的后背部7b的下部及紧挨着该下部之上的部分、进而再之上的部分。结果,被护理者7的姿势比图17F的姿势进一步起立而成为后屈的状态。
这样一来,在控制部12C的控制下,第1~第3气压阀V1、V2、V3依次打开,从而第1~第3膨胀室36、37、38依次膨胀,从下向上按压被护理者7的后背部7b的部分移动,因而能够如虚线表示的顺时针箭头A所示那样促进被护理者7的上身的后屈。
因此,在控制部12C的控制下,在由臂机构4经由连结部3c向前方且上方牵引保持机构3g、从而如虚线表示的逆时针箭头B所示那样促进被护理者7的骨盆的前倾时,进而控制第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭以从下向上依次增加作为保持部3a的第1~第3膨胀室36、37、38的气压直到预定的气压,从而能够如虚线表示的顺时针箭头A所示那样促进被护理者7的上身的后屈。
《动作信息数据库8C》
基于来自计时器16的指令,控制部12C执行,利用来自计时器16的执行指令使数据库输入输出部9和控制部12C执行,从而每某个固定时间(例如,每1msec)就生成臂机构4的位置信息(即,准确地说,将来自第1编码器43和第2编码器44的各自的旋转角度信息转换成了臂机构4的位置信息的位置信息)和旋转力施加机构30C(即、保持部3a)的姿势信息(例如,第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压)。在该第3实施方式中,这些生成的位置信息和姿势信息与时刻一起经由数据库输入输出部9被输出到动作信息数据库8C,并作为动作信息被存储于动作信息数据库8。此外,在第3实施方式中,动作信息通过输入IF6等而被预先生成并存储。
图18示出了动作信息数据库8C的信息内容的一个例子。
(1)“时刻”栏表示与臂机构4和旋转力施加机构30C正在动作时的时刻相关的信息。在第3实施方式中,时刻由毫秒(msec)单位制来表示。
(2)“位置”栏表示转换了由臂机构4的未图示的编码器等检测出的角度信息而得的臂机构4的位置信息。具体地说,位置是机器人***IC的行进方向(例如,前后方向)x轴和上下方向z轴这2轴的位置。此外,在第3实施方式中,位置由米(m)单位制来表示。
(3)“气压”栏表示作为保持部3a的第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压。如图17E~图17G所示,保持第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压的信息。此外,在第3实施方式中,气压的单位由千帕斯卡(kPa)单位制来表示。
《控制部12C》
控制部12C进行如下控制:在臂机构4向前方和上方牵引连结部3c之后,在向上方牵引的期间,向下侧的第1膨胀室36供给气体,之后,向上侧的第2膨胀室37供给气体。作为一个例子,控制部12C分别使臂机构4的第1马达41和第2马达42独立动作,以追随从数据库输入输出部9输入的动作信息。而且,控制部12C按照存储于从数据库输入输出部9输入的动作信息的气压来控制3个气压阀V1、V2、V3的开闭动作,从而控制第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压。此外,基于由输入IF6输入的前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的开启/关闭的指令,来控制前轮用制动器14c和后轮用制动器14d的制动。
下面,对由控制部12C控制的机器人***1C的动作进行说明。
采用图20的流程图对图19A~图19E中机器人***1C的臂机构4的动作顺序和与之相伴的被护理者的动作进行说明。
首先,如图19A所示,被护理者7坐在被配置于地面13上的床、椅子、或卫生间的坐便器等座部5。然后,由护理者等将机器人***1C的机器人20C配置于坐在座部5上的被护理者7的正面。
然后,在图20的步骤S301中,被护理者7通过机器人20C的输入IF6来开启机器人***1的电源。
然后,在步骤S302中,被护理者7通过输入IF6开启前轮用制动器14c和后轮用制动器14d,从而由控制部12C进行制动以使行走机构14的前轮14a和后轮14b都不旋转。由此,在由臂机构4经由连结部3c牵引保持机构3g时,行走机构14不移动,来自臂机构4的力经由连结部3c切实地传递到保持机构3g。
然后,被护理者7将连结于臂机构4的护理带3C的保持机构3g装到身体上,用两手把着把手15。
然后,在步骤S303中,被护理者7按下输入IF6的起立开始按钮,从而机器人***1C开始动作。在该例子中,仅在按下了起立开始按钮的状态下动作,若松开起立开始按钮的话,机器人***1C就停止动作。在此以后的步骤S304~步骤S306中,由机器人***1C的控制装置11C分别独立驱动控制臂机构4的第1驱动部4a和第2驱动部4b,并且控制旋转力施加机构30C的第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭,支援图3C的起立动作,以从图3A的被护理者7的落座姿势起使图3B的被护理者7的臀部7e从座部5离座。
然后,在步骤S304中,控制部12C从数据库输入输出部9获取动作信息。
然后,在步骤S305中,控制部12C为了驱动控制臂机构4以追随从数据库输入输出部9获取的动作信息的位置信息,驱动控制第1马达41和第2马达42。此外,控制保持部3a的气压、即第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭以追随从数据库输入输出部9获取的动作信息的气压信息。作为一个例子,在控制部12C的控制下,从图19A所示的被护理者7的落座姿势的状态,如图19B所示,使臂机构4向前斜上方移动,同时控制旋转力施加机构30C的保持部3a(例如,第1~第3膨胀室36、37、38)的第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭。具体地说,在控制部12C的控制下,控制第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭,以使图17D所示的配置于被护理者7的后背部7b的作为保持部3a的第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压按照从被护理者7的后背部7b的最下侧向上方向配置的第1膨胀室36、第2膨胀室37、第3膨胀室38的顺序增加气压。具体地说,在控制部12C的控制下,打开第1气压阀V1增加第1膨胀室36的气压直到第1气压,然后,在第1膨胀室36维持第1气压的状态下打开第2气压阀V2增加第2膨胀室37的气压直到第2气压,然后,在第1膨胀室36维持第1气压且第2膨胀室37维持第2气压的状态下打开第3气压阀V3增加第3膨胀室38的气压直到第3气压。结果,如图19B所示,通过由臂机构4经由连结部3c向前方且上方牵引保持机构3g,如虚线表示的逆时针箭头B所示那样促进被护理者7的骨盆的前倾,而且,通过以从下向上依次增加作为保持部3a的第1~第3膨胀室36、37、38的气压的方式开闭第1~第3气压阀V1、V2、V3来从被护理者7的后背部7b的下部向上方依次按压,从而如虚线表示的顺时针箭头A所示那样促进被护理者7的上身的后屈。这样,通过由臂机构4辅助被护理者7的骨盆的前倾,促进被护理者7的臀部7e从座部5离座,同时通过图19B中实线表示的顺时针箭头C所示那样由旋转力施加机构30C促进被护理者7的上身的后屈,使得被护理者7容易从座部5起立。另外,通过促进被护理者7的上身的后屈,被护理者7不必采取大的前倾姿势就能够顺畅地从落座姿势转移到站立姿势。
然后,如图19C所示,在被护理者7的臀部7e从座部5离座的阶段(即、第1状态的结束时间点,也就是说在第1状态以后直到被护理者7成为起立姿势为止的第2状态),如图19D中向上的箭头所示那样,由控制部12C驱动控制臂机构4以使臂机构4向上方移动。此时,进行控制来打开第1~第3气压阀V1、V2、V3以使在步骤S305中增加了的第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压低一些,从而能够缓和由保持部3a的压迫带来的痛苦。通过臂机构4的向上移动,被护理者7被向上方辅助,在图19E中,被护理者7完成起立。在该时间点,被护理者7成为站立姿势的状态。
然后,在步骤S306中,被护理者7复原按下的输入IF6,从而停止控制部12C进行的起立动作的控制工作、即对臂机构4和旋转力施加机构30C的第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭驱动。此外,也可以在步骤S306以前,通过被护理者7复原按下的输入IF6而在中途停止控制部12C对臂机构4和旋转力施加机构30C的驱动。
然后,在步骤S307中,被护理者7通过输入IF6来关闭前轮用制动器14c和后轮用制动器14d。
进而,在步骤S308中,被护理者7通过输入IF6关闭电源。在被护理者7如图7E所示成为站立姿势的状态之后,通过被护理者7向前方施加力,在被护理者7的力的作用下前轮14a和后轮14b分别自由旋转,行走机构14能够作为助步器来支援被护理者7的行走。
《第3实施方式的效果》
构成为,一边通过由臂机构4向前方且上方拉保持机构3g来促进被护理者7的骨盆的前倾,一边通过驱动旋转力施加机构30C的第1~第3气压阀V1、V2、V3的开闭来从被护理者7的下方向上方依次增加作为保持部3a的第1~第3膨胀室36、37、38各自的气压。结果,通过促进被护理者7的上身的后屈,不必采取大的前倾姿势就能够顺畅地从落座姿势转移到站立姿势。
《第1、第2和第3实施方式的变型例》
此外,在第1实施方式和第2实施方式中,构成为机器人***1、1B、1C配备具有臂机构4的行走机构14,但是臂机构4也可以配备于床边、卫生间、或轮椅等座部5侧。
另外,在第1实施方式和第2实施方式中,保持机构3g的保持部3a为气袋,但只要是能够保持被护理者7的原材料即可,可以内置聚氨酯,等等。
另外,在第1实施方式和第2实施方式中,在保持机构3g配备后屈用马达45,但也可以不配备后屈用马达45而控制成通过使第1马达41和第2马达42而使保持机构3g旋转。
此外,基于第1~第3实施方式和变型例对本公开进行了说明,但不言而喻的是,本公开不限于上述的第1~第3实施方式和变型例。以下的情况也包含在本公开中。
在各实施方式中,控制装置11、11B、11C中的任意一部分自身可以由软件构成。因此,例如,作为具有构成本申请说明书的各实施方式的控制工作的步骤的计算机程序,可读取地被存储于存储装置(例如,硬盘等)等存储介质,将该计算机程序读入计算机的临时存储装置(例如,半导体存储器等)并用CPU来执行,由此能够执行上述各步骤。
更详细地说,上述各控制装置的一部分或全部,具体地说,是由微处理器、ROM、RAM、硬盘单元、显示器单元、键盘、鼠标等构成的计算机***。在上述RAM或硬盘单元中存储着计算机程序。上述微处理器按照上述计算机程序而动作,从而各部分达到其功能。在此,计算机程序是为了达到预定的功能而组合多个表示对计算机的指令的指令代码而构成的。
例如,通过由CPU等程序执行部读出并执行被存储于硬盘或半导体存储器等存储介质的软件、程序,能够实现各构成要素。此外,实现上述实施方式或变型例中的构成控制装置的要素的一部分或全部的软件是以下那样的程序。也就是说,根据1个方式,该程序是起立动作支援***的控制部用程序,该起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和位于被护理者的胸部的连结部,该保持机构具有用于保持上述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部在上述被护理者的前面,与上述保持机构连结;旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于上述保持机构,以通过上述被护理者的上述两腋下部的轴作为旋转轴,使上述保持部的前部下侧向上且上述保持部的后部上侧向下地旋转;与上述连结部连结并牵引上述连结部的牵引机构;以及分别控制上述旋转力施加机构的旋转动作和上述牵引机构的牵引动作的控制部;所述控制部用程序使上述控制部控制成:在上述牵引机构的牵引动作开始后,使上述牵引机构向上述被护理者的前方且上方牵引上述连结部,在进行上述牵引的同时,由上述旋转力施加机构使上述保持部旋转,然后,向上方牵引上述连结部并由上述旋转力施加机构使上述保持部旋转。
另外,根据其他方式的程序,是起立动作支援***的控制部用程序,该起立动作支援***具有:护理带,该护理带具有保持机构和位于被护理者的胸部的连结部,该保持机构具有保持上述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部在上述被护理者的前面,与上述保持机构连结;具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于上述保持机构,在上述被护理者的上述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;与上述连结部连结并牵引上述连结部的牵引机构;以及分别控制上述旋转力施加机构的气体供给和上述牵引机构的牵引动作的控制部;该控制部用程序使上述控制部控制成:使上述牵引机构向上述被护理者的前方且上方牵引上述连结部,在上述牵引机构的牵引期间,向下侧的上述第1膨胀室供给气体,在向上述第1膨胀室供给气体之后,向上侧的上述第2膨胀室供给气体,然后,向上方牵引上述连结部。
另外,根据其他方式的程序,是起立动作支援用程序,在如下起立动作支援***中被使用,该起立动作支援***具有:护理带,该护理带可安装于被护理者,并具有保持机构和连结部,该保持机构具有可保持从上述被护理者的后背部到两腋下部的保持部,该连结部可位于上述被护理者的胸部附近并连结于上述保持机构;旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于上述保持机构,经由上述保持机构对上述被护理者施加旋转力以使得处于落座姿势的上述被护理者的上述后背部后屈;以及牵引机构,该牵引机构经由上述连结部连结于上述保持机构,向上述被护理者的正面方向的前方且上方牵引上述护理带以使得处于上述落座姿势的上述被护理者的臀部离座,上述程序用于支援上述被护理者的起立动作,使计算机执行:在直到处于上述落座姿势的上述被护理者的上述臀部离座为止的第1状态下,以使得处于上述落座姿势的上述被护理者的上述后背部后屈的方式,由上述旋转力施加机构对上述保持机构施加上述旋转力,并控制使上述保持机构绕通过上述被护理者的上述两腋下部的旋转轴心旋转的旋转动作的步骤;以及在执行上述步骤时,控制上述牵引机构对上述护理带的牵引动作以向上述前方且上方牵引上述被护理者的步骤。
另外,该程序也可以通过从服务器等下载来执行,还可以通过读出被存储于预定的存储介质(例如,CD-ROM等光盘、磁盘、或半导体存储器等)的程序来执行。
另外,执行该程序的计算机可以是一个也可以是多个。也就是说,可以进行集中处理,或者也可以进行分散处理。
而且,通过适当组合上述各实施方式或变型例中的任意的实施方式或变型例,可以获得各自所具有的效果。
另外,可以进行实施方式彼此的组合、实施例彼此的组合或者实施方式和实施例的组合,并且,也可以进行不同实施方式或实施例中的特征彼此的组合。
本公开的护理带也可以用于肌肉力量低下的被护理者的辅助目的以外的目的。例如,除了肌肉力量低下的被护理者之外,也可以是抱着重物的成人健全者作为使用者将护理带作为用于辅助起立动作的护具来安装。
机器人的构成、臂机构的控制也可以如下所示。
例如,图1A所示的机器人20A,如图4B所示,包含臂机构4,该臂机构4与包含于作为护理带3的护具的连结部3c相连,使连结部3c在x轴方向和/或z轴方向移动,该护理带3包含用于保持作为被护理者7的使用者的保持部3a。此外,例如,如图9所示,x轴、z轴与包含于臂机构4的臂进行动作的假想平面平行,x轴和z轴彼此正交,z轴与设置机器人的面(例如地面13)垂直,从设置机器人的面(例如地面13)朝向机器人的方向为z轴的正方向,从连结部3c朝向装上了护具的使用者的方向为x轴的正方向。
如图4B所示,旋转力施加机构30使固定保持部3a的保持部支撑体绕第1旋转轴19a旋转。在从装上了护具的使用者的左侧面观察使用者时,第1旋转轴19a的顺时针旋转方向的旋转为正方向的旋转。
动作信息数据库8可以保持图5B所示那样的数据。图5B所示的数据表示:在时刻ti的臂机构4的顶端(与连结部3c的接触点)的预定部位(例如顶端的中央)所应处的位置即目标坐标值pi(Xi、Zi);以及在时刻ti的固定保持部3a的保持部支撑体所应取的旋转角度即目标旋转角度值θi。
机器人20A包括控制装置11,该控制装置11基于包含动作信息数据库8保持的时刻(图5B中的时刻)以及在该时刻的目标坐标值(图5B中的位置)的数据来控制臂机构4。例如,控制装置11控制包含于臂机构4的第1马达41、第2马达42,使第1臂4c、第2臂4d、第3臂4e动作,从而支援使用者的起立动作。
机器人20A包括控制装置11,该控制装置11基于包含动作信息数据库8保持的时刻(图5B中的时刻)以及在该时刻的目标旋转角度值(图5B中的角度)的数据来控制旋转力施加机构30。例如,控制装置11控制包含于旋转力施加机构30的后屈用马达45,经由保持部支撑体3b使保持部3a向图3A的侧视图中顺时针方向进行旋转动作,从而支援使用者的上身的后屈。
如图5B、图6B所示,在时刻为t0~t51的情况下,随着时间经过,目标坐标值的z轴坐标值和目标角度值增加。在时刻为t0~t30的情况下,随着时间经过,目标坐标值的x轴坐标值减少,在时刻为t30~t51的情况下,随着时间经过,目标坐标值的x轴坐标值增加。t0<t1<t28<t29<t30<t31<t32<t50<t51。
控制装置11基于图5B所示的数据来控制机器人,从而连结部3c在时刻t0~t30向使用者的前方且上方移动,之后、即在时刻t30~t51,连结部3c向使用者的后方且上方移动。即,装上了包含连结部3c的护具的使用者,在时刻t0~t30,从机器人20A接受朝向使用者的前方且上方的移动辅助,之后、即在时刻t30~t51,装上了包含连结部3c的护具的使用者从机器人20A接受朝向使用者的后方且上方的移动辅助。
控制装置11基于图5B所示的数据来控制机器人,从而旋转力施加机构30在时刻t0~t51使护具绕第1旋转轴19a向正方向旋转。即,装上了护具的使用者从机器人20A接受使使用者的后背部向后方弯曲的后屈支援。
可以将t0设为起立动作辅助的开始时间,将t51设为起立动作辅助的结束时间。起立动作辅助,可以是在时刻t0~t30中的朝向使用者的前方且上方的移动辅助、在时刻t30~t51中的朝向使用者的后方且上方的移动辅助、在时刻t0~t51中的使用者的后背部向后方弯曲的后屈支援。
机器人的初始状态(机器人起立动作辅助的开始时的状态)可是如下状态:第1臂4c和第3臂4e与设置机器人的面(例如地面13)垂直,保持部支撑体3b、臂支撑部3e与第3臂4e垂直(与设置机器人的面(例如地面13)垂直),臂支撑部3e和保持部支撑体3b所成的角度为零,使用者采取就座的姿势。
作为护理带3的护具也可以如下。如图4A、图4B、图17A、17B所示,护理带3(护具)包括:保持装上了上述护具的使用者后背的后背保持部3a-1;保持装上了护具的使用者的胸部的胸保持部3a-2;保持装上了护具的使用者的左胸侧面的左胸侧面保持部3a-3;保持装上了护具的使用者的右胸侧面的右胸侧面保持部3a-4;以及臂支撑部3e,该臂支撑部3e与连结部3c连结,而且,经由旋转施加机构连结于支撑后背保持部3a-1、胸保持部3a-2、左胸侧面保持部、右胸侧面保持部的保持部支撑体3b。
产业上的可利用性
本公开的起立动作支援***、起立动作支援***的控制部的控制方法、起立动作支援***的控制部用程序、起立动作支援***的控制部的控制方法、机器人可作为用于辅助被护理者的起立或行走的起立动作支援***、起立动作支援***的控制部的控制方法、起立动作支援***的控制部用程序、起立动作支援***的控制部的控制方法、机器人来使用。
附图标记的说明
1,1B,1C 机器人***
2 主体机构
3,3C 护理带
3a 保持部
3b 保持部支撑体
3c,3c-1 连结部
3e 臂支撑部
3d 装卸部
3f 阀
3g,3g-1 保持机构
4 臂机构
4a 第1驱动部
4b 第2驱动部
5 座部(例如,床、椅子或坐便器等)
6 输入IF
7 被护理者
7b 后背部
7d 胸部
7e 臀部
7g 腋下
7k 胸口
8 动作信息数据库
9 数据库输入输出部
10 动作信息生成部
11 控制装置
12 控制部
13 地面
14 行走机构
14a 前轮
14b 启轮
14c 前轮用制动器
14d 后轮用制动器
15 把手
16 计时器
17 力检测部
19a 第1旋转轴
19b 第2旋转轴
20 马达固定部
20A,20B,20C 机器人
35 气压供给源
36 第1膨胀室
37 第2膨胀室
38 第3膨胀室
41 第1马达
42 第2马达
43 第1编码器
44 第2编码器
45 后屈用马达
46 后屈用编码器
V1 第1气压阀
V2 第2气压阀
V3 第3气压阀

Claims (13)

1.一种起立动作支援***,支援被护理者的起立动作,具有:
护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持所述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;
旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;
牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及
控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作,以使得在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,同时由所述旋转力施加机构使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转,之后朝向上方牵引所述连结部。
2.如权利要求1所述的起立动作支援***,其特征在于,
所述控制部控制成,在所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部的期间使所述牵引机构的牵引速度加速。
3.一种起立动作支援***,支援被护理者的起立动作,具有:
护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持所述被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;
具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于所述保持机构,在所述被护理者的所述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;
牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及
控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的气体供给和所述牵引机构的牵引动作;
所述控制部进行如下控制:使得在所述牵引机构朝向前方和上方牵引了所述连结部之后,在朝向所述上方牵引的期间,向下侧的所述第1膨胀室供给气体,然后向上侧的所述第2膨胀室供给气体。
4.如权利要求3所述的起立动作支援***,其特征在于,
所述控制部控制成,在所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部的期间使所述牵引机构的牵引速度加速。
5.如权利要求1~4中任一项所述的起立动作支援***,其特征在于,
所述牵引机构具有具备多个关节部的臂机构;
另一方面,所述起立动作支援***还具备行走机构,该行走机构具有所述臂机构且具有前后一对车轮。
6.如权利要求2~5中任一项所述的起立动作支援***,其特征在于,
所述牵引机构具有具备多个关节部的臂机构;
所述起立动作支援***还具有:
获取与从外部施加给所述臂机构的力相关的信息的力获取部;
获取与所述臂机构的位置相关的信息的位置获取部;以及
动作信息生成部,该动作信息生成部根据由所述力获取部获取的与所述力相关的信息和由所述位置获取部获取的与所述位置相关的信息来生成所述臂机构的动作信息;
所述控制部基于由所述动作信息生成部生成的所述动作信息来控制所述臂机构的动作。
7.如权利要求6所述的起立动作支援***,其特征在于,
所述动作信息生成部,
在所述控制部正在控制所述牵引机构以使得朝向前方且上方牵引所述连结部时,算出由所述力获取部获取的在第1时刻的第1力与在比所述第1时刻靠前的第2时刻的第2力的差量;
在从所述牵引动作开始后到由所述力获取部获取的所述第1力与所述第2力的差量的符号反转为止的期间,生成使所述臂机构向前方且上方牵引所述连结部的动作信息;
在所述第1力与所述第2力的所述差量的符号反转之后,生成使所述臂机构向上方牵引所述连结部的动作信息。
8.一种起立动作支援***的控制部的控制方法,所述起立动作支援***具有:
护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;
旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;
牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及
控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作;
所述控制方法使所述控制部控制成:
在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,
在进行所述牵引的同时由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转,
然后,朝向上方牵引所述连结部并由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转。
9.一种起立动作支援***的控制部用程序,所述起立动作支援***具有:
护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;
旋转力施加机构,该旋转力施加机构连结于所述保持机构,将通过所述被护理者的所述两腋下部的轴作为旋转轴,使所述保持部的前部下侧向上且所述保持部的后部上侧向下旋转;
牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及
控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的旋转动作和所述牵引机构的牵引动作;
所述控制部用程序使所述控制部控制成:
在所述牵引机构的牵引动作开始后,所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,
在进行所述牵引的同时由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转,
然后,朝向上方牵引所述连结部并由所述旋转力施加机构使所述保持部旋转。
10.一种起立动作支援***的控制部的控制方法,所述起立动作支援***具有:
护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;
具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于所述保持机构,在所述被护理者的所述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;
牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及
控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的气体供给和所述牵引机构的牵引动作;
所述控制方法使所述控制部控制成:
所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,
在所述牵引机构进行牵引的期间向下侧的所述第1膨胀室供给气体,
在向所述第1膨胀室供给气体之后,向上侧的所述第2膨胀室供给气体,
然后,朝向上方牵引所述连结部。
11.一种起立动作支援***的控制部用程序,所述起立动作支援***具有:
护理带,该护理带具有保持机构和连结部,该保持机构具有保持被护理者的后背部和两腋下部的保持部,该连结部位于所述被护理者的胸部并在所述被护理者的前面连结于所述保持机构;
具有第1膨胀室和第2膨胀室的旋转力施加机构,该第1膨胀室和第2膨胀室连结于所述保持机构,在所述被护理者的所述后背部,通过分别独立供给气体而独立地膨胀,并且在上下方向上配置;
牵引机构,该牵引机构连结于所述连结部并牵引所述连结部;以及
控制部,该控制部分别控制所述旋转力施加机构的气体供给和所述牵引机构的牵引动作;
所述控制部用程序使所述控制部控制成:
所述牵引机构朝向所述被护理者的前方且上方牵引所述连结部,
在所述牵引机构进行牵引的期间向下侧的所述第1膨胀室供给气体,
在向所述第1膨胀室供给气体之后,向上侧的所述第2膨胀室供给气体,
然后,朝向上方牵引所述连结部。
12.一种机器人,该机器人包含:
臂机构,该臂机构与包含于护具的连结部连接,使所述连结部在x轴方向和/或z轴方向移动,该护具包含保持使用者的保持部;
使所述保持部绕旋转轴旋转的旋转力施加机构;以及
控制单元,该控制单元基于动作信息数据库所保持的包括时刻、在所述时刻的目标坐标值和目标旋转角度的数据来控制所述臂机构和所述旋转力施加机构;
所述时刻、所述目标坐标值、所述目标旋转角度是一一对应的;
所述目标坐标值分别表示,在对应的时刻,与所述臂机构相关的目标位置,所述目标旋转角度分别表示,在对应的时刻,与所述旋转机构相关的角度的目标角度;
所述x轴、所述z轴与包含于所述臂机构的臂进行动作的假想平面平行,所述x轴和所述z轴彼此正交,所述z轴与设置所述机器人的面垂直;
从设置所述机器人的面朝向所述机器人的方向为所述z轴的正方向;
从所述连结部朝向装上了所述护具的使用者的方向为所述x轴的正方向;
所述旋转轴相对于所述护具的位置被固定;
所述旋转轴相对于所述假想平面垂直;
在从装上了所述护具的所述使用者的左侧面观察所述使用者时,所述旋转轴的顺时针旋转方向的旋转为正方向的旋转;
在所述时刻为t1~t3的情况下,所述目标坐标值的z轴坐标值增加,所述旋转角度增加;
在所述时刻为t1~t2的情况下,所述目标坐标值的x轴坐标值减少;
在所述时刻为t2~t3的情况下,所述目标坐标值的x轴坐标值增加;
并且,t1<t2<t3。
13.如权利要求12所述的机器人,其特征在于,
所述护具包括:
保持装上了所述护具的所述使用者的后背的后背保持部;
保持装上了所述护具的使用者的胸部的胸保持部;
保持装上了所述护具的使用者的左胸侧面的左胸侧面保持部;
保持装上了所述护具的使用者的右胸侧面的右胸侧面保持部;以及
臂支撑部,该臂支撑部连结于所述连结部,而且,经由所述旋转力施加机构连结于保持部支撑体,所述保持部支撑体支撑所述后背保持部、所述胸保持部、所述左胸侧面保持部、所述右胸侧面保持部。
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