JP2016137127A - Transfer support device - Google Patents

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Tomohisa Takai
智久 高井
近藤　秀樹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transfer support device capable of suppressing output required for a driving system.SOLUTION: A transfer support device 1 includes a holding device 4 for holding a care-receiver, an arm 32a connected to the holding device 4 through a joint part 31a, an arm 32b connected to the arm 32a through the joint part 31b, a gravity detection part 54 for detecting a gravity position of the care-receiver, and a driving control part 55 for controlling angles of the joint part 31a and the joint part 31b. The driving control part 55 calculates a trajectory based on a moment arm with respect to the center of gravity of the care-receiver calculated from the gravity position detected by the gravity detection part 54, and executes control according to the trajectory.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は移乗支援装置に関する。   The present invention relates to a transfer support apparatus.

近年、被介護者をベッドや車椅子間などで移乗させる際の負荷を軽減するための様々な移乗支援装置が開発されている。例えば、特許文献１では、被介護者及び移乗支援装置に対応する複数の質点を含む質点系の重心の位置を算出し、算出された重心の位置に基づいて移乗支援装置の安定性を評価し、安定性の評価結果に応じて移乗支援装置の動作状態を制御する技術について開示している。   In recent years, various transfer support devices have been developed for reducing the load when a care recipient is transferred between a bed and a wheelchair. For example, in Patent Document 1, the position of the center of gravity of a mass system including a plurality of mass points corresponding to the care recipient and the transfer support device is calculated, and the stability of the transfer support device is evaluated based on the calculated position of the center of gravity. A technique for controlling the operating state of the transfer support apparatus according to the stability evaluation result is disclosed.

特開２０１０−１５８４６０号公報JP 2010-158460 A

移乗支援装置が、移乗支援の動作を行う際、重心の位置にかかわらず動作を制御する場合、重心の位置によっては駆動系に過大な負荷がかかる場合がある。このため、負荷に見合う出力性能が駆動系に要求され、駆動系の大型化を招くという問題がある。   When the transfer support device controls the operation regardless of the position of the center of gravity when performing the transfer support operation, an excessive load may be applied to the drive system depending on the position of the center of gravity. For this reason, the drive system is required to have output performance commensurate with the load, and there is a problem that the drive system is enlarged.

本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、駆動系に要求される出力を抑制することができる移乗支援装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a transfer support apparatus capable of suppressing an output required for a drive system.

本発明にかかる移乗支援装置は、被介護者を保持する保持具と、第１の関節部を介して前記保持具と連結された第１のアームと、第２の関節部を介して前記第１のアームと連結された第２のアームと、前記被介護者の重心位置を検出する重心検出手段と、前記第１の関節部及び前記第２の関節部の角度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記重心検出手段により検出された重心位置から算出される、前記被介護者の重心に対するモーメントアームに基づいて軌道を算出し、該軌道にしたがって制御を行う。   The transfer support apparatus according to the present invention includes a holder for holding a care recipient, a first arm connected to the holder via a first joint, and the first arm via a second joint. A second arm connected to one arm, a center-of-gravity detecting means for detecting the position of the center of gravity of the care recipient, and a control means for controlling the angles of the first joint part and the second joint part. The control means calculates a trajectory based on a moment arm with respect to the center of gravity of the care receiver calculated from the center of gravity position detected by the center of gravity detection means, and performs control according to the trajectory.

このような移乗支援装置によれば、被介護者の重心位置に応じた軌道に基づいて動作を制御することができるため、重心位置に適した動作を実現し、負荷を抑制することができる。したがって、移乗支援装置の駆動系に要求される出力を抑制することができ、小型化に寄与することができる。   According to such a transfer support device, since the operation can be controlled based on the trajectory corresponding to the center of gravity position of the care recipient, an operation suitable for the center of gravity position can be realized and the load can be suppressed. Therefore, the output required for the drive system of the transfer assist device can be suppressed, which can contribute to downsizing.

本発明によれば、駆動系に要求される出力を抑制することができる移乗支援装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transfer assistance apparatus which can suppress the output requested | required of a drive system can be provided.

実施の形態に係る移乗支援装置の外観を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the external appearance of the transfer assistance apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る移乗支援装置の概略的システム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic system configuration | structure of the transfer assistance apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る移乗支援装置による移乗動作の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the transfer operation | movement by the transfer assistance apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a function structure of the control apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る重心検出部による重心検出における座標を表す図である。It is a figure showing the coordinate in the gravity center detection by the gravity center detection part which concerns on embodiment. 実施の形態に係る重心検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the gravity center detection process which concerns on embodiment. 実施の形態に係る移乗支援装置における移乗支援動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the transfer assistance operation | movement in the transfer assistance apparatus which concerns on embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態に係る移乗支援装置１の外観を示す模式図であり、図２は、移乗支援装置１の概略的システム構成を示すブロック図である。移乗支援装置１は、台車２と、台車２に支持されたアーム群３と、アーム群３の先端に設けられた保持具４と、操作部５と、制御装置６を備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an appearance of a transfer support apparatus 1 according to the embodiment, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic system configuration of the transfer support apparatus 1. The transfer support device 1 includes a carriage 2, an arm group 3 supported by the carriage 2, a holder 4 provided at the tip of the arm group 3, an operation unit 5, and a control device 6.

台車２は、車輪２１が設けられている。台車２は、車輪２１を回転駆動することで、例えば、前後進、左右旋回、加減速、停止などの任意の走行を行うことができる。具体的には、車輪２１は、台車用駆動機構２２の動作により回転駆動する。台車用駆動機構２２は、例えば図示しないモータなどのアクチュエータを備え、制御装置６の制御信号にしたがって車輪２２を駆動する。   The carriage 2 is provided with wheels 21. The trolley 2 can perform arbitrary traveling such as forward / backward movement, left / right turn, acceleration / deceleration, and stop, for example, by rotationally driving the wheels 21. Specifically, the wheel 21 is rotationally driven by the operation of the cart drive mechanism 22. The cart drive mechanism 22 includes an actuator such as a motor (not shown) and drives the wheels 22 in accordance with a control signal from the control device 6.

アーム群３は、関節部３１ａと、アーム３２ａと、関節部３１ｂと、アーム３２ｂを備えている。アーム３２ａは、第１のアームとも呼ばれ、関節部３１ａを介して保持具４と連結している。関節部３１ａは、第１の関節部とも呼ばれ、回転中心点Ａを中心にして図１において時計回り又は反時計回りに回動する。すなわち、関節部３１ａの回動により、アーム３２ａに対する保持具４の角度が変更される。具体的には、関節部３１ａは、関節用駆動機構３３ａの動作により回動する。関節用駆動機構３３ａは、例えば図示しないモータなどのアクチュエータを備え、制御装置６の制御信号にしたがって動作する。   The arm group 3 includes a joint portion 31a, an arm 32a, a joint portion 31b, and an arm 32b. The arm 32a is also referred to as a first arm, and is connected to the holder 4 via the joint portion 31a. The joint portion 31a is also called a first joint portion, and rotates clockwise or counterclockwise in FIG. That is, the angle of the holder 4 with respect to the arm 32a is changed by the rotation of the joint portion 31a. Specifically, the joint portion 31a is rotated by the operation of the joint drive mechanism 33a. The joint drive mechanism 33 a includes an actuator such as a motor (not shown), for example, and operates according to a control signal from the control device 6.

アーム３２ｂは、第２のアームとも呼ばれ、関節部３１ｂを介してアーム３２ａと連結している。アーム３２ｂは、アーム３２ａと連結していない側の端が台車２と連結しており、アーム３２ｂは台車２上に固定されている。関節部３１ｂは、第２の関節部とも呼ばれ、回転中心点Ｏを中心にして図１において時計回り又は反時計回りに回動する。すなわち、関節部３１ｂの回動により、アーム３２ｂに対するアーム３２ａの角度が変更される。具体的には、関節部３１ｂは、関節用駆動機構３３ｂの動作により回動する。関節用駆動機構３３ｂは、例えば図示しないモータなどのアクチュエータを備え、制御装置６の制御信号にしたがって動作する。   The arm 32b is also referred to as a second arm, and is connected to the arm 32a via the joint portion 31b. The end of the arm 32 b that is not connected to the arm 32 a is connected to the carriage 2, and the arm 32 b is fixed on the carriage 2. The joint portion 31b is also called a second joint portion, and rotates clockwise or counterclockwise in FIG. That is, the angle of the arm 32a with respect to the arm 32b is changed by the rotation of the joint portion 31b. Specifically, the joint portion 31b is rotated by the operation of the joint drive mechanism 33b. The joint drive mechanism 33 b includes an actuator such as a motor (not shown) and operates according to a control signal from the control device 6.

保持具４は、被介護者を保持する。移乗支援装置１は、関節部３１ａ、関節部３１ｂ、又は車輪２１を駆動して、保持具４により保持された被介護者の移乗動作を支援する。操作部５は、移乗支援装置１を操作するための入力装置である。操作部５は、例えば、操作レバーを有し、操作レバーに加えられた操作力の大きさ、方向等を検出し、操作信号を制御装置６に出力する。   The holder 4 holds a cared person. The transfer support device 1 drives the joint portion 31 a, the joint portion 31 b, or the wheel 21 to support the transfer operation of the cared person held by the holder 4. The operation unit 5 is an input device for operating the transfer assist device 1. The operation unit 5 includes, for example, an operation lever, detects the magnitude and direction of the operation force applied to the operation lever, and outputs an operation signal to the control device 6.

制御装置６は、例えば、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＣＰＵ６１によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）６２、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）６３等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。制御装置６は、操作部５が出力した操作信号に応じて上述の各駆動機構に制御信号を出力し、各駆動機構を制御する。具体的には、制御装置６は、関節部３１ａ及び関節部３１ｂの動作に関し、操作信号に応じて、関節部３１ａ及び関節部３１ｂの軌道を算出し、算出された軌道に沿った動作を実現する制御信号を関節用駆動機構３３ａ及び関節用駆動機構３３ｂに出力する。   The control device 6 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 61 that performs control processing, arithmetic processing, and the like, a ROM (Read Only Memory) 62 that stores a control program executed by the CPU 61, an arithmetic program, processing data, and the like. The hardware configuration is centered on a microcomputer including a RAM (Random Access Memory) 63 and the like. The control device 6 outputs a control signal to each of the drive mechanisms described above according to the operation signal output from the operation unit 5, and controls each drive mechanism. Specifically, the control device 6 calculates the trajectories of the joint portions 31a and 31b according to the operation signal with respect to the motions of the joint portions 31a and 31b, and realizes the motion along the calculated trajectories. Control signals to be output to the joint drive mechanism 33a and the joint drive mechanism 33b.

以上説明した構成の移乗支援装置１は、図３に示されるように、重心Ｇを有する被介護者１０を関節部３１ａ及び関節部３１ｂの駆動により移動させる。なお、上記の移乗支援装置１の構成は一例であり、これに限定されない。   As illustrated in FIG. 3, the transfer support device 1 having the configuration described above moves the cared person 10 having the center of gravity G by driving the joint portion 31 a and the joint portion 31 b. In addition, the structure of said transfer assistance apparatus 1 is an example, and is not limited to this.

図４は、制御装置６の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図４に示すブロック図では、制御装置６の機能構成のうち、関節部３１ａ及び関節部３１ｂの駆動制御に関する一部分の構成を示しており、理解が容易となるよう他の機能構成については説明を省略している。なお、図４に示される各構成は、例えば、上記制御プログラム又は演算プログラムがＣＰＵ６１により実行されることで実現される。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device 6. In the block diagram shown in FIG. 4, a part of the functional configuration of the control device 6 related to the drive control of the joint portion 31 a and the joint portion 31 b is shown, and other functional configurations are made easy to understand. The explanation is omitted. Note that each configuration shown in FIG. 4 is realized by the CPU 61 executing the control program or the arithmetic program, for example.

制御装置６は、トルク取得部５１ａと、角度取得部５２ａと、トルク取得部５１ｂと、角度取得部５２ｂと、重量取得部５３と、重心検出部５４と、駆動制御部５５とを含んでいる。   The control device 6 includes a torque acquisition unit 51a, an angle acquisition unit 52a, a torque acquisition unit 51b, an angle acquisition unit 52b, a weight acquisition unit 53, a center of gravity detection unit 54, and a drive control unit 55. .

トルク取得部５１ａは、関節部３１ａの関節用駆動機構３３ａにおいて発生するトルクの値を取得する。トルク取得部５１ａは、公知の任意の方法によりトルクの値を取得すればよい。例えば、関節用駆動機構３３ａにおいてトルクを発生させるアクチュエータがモータである場合には、トルク取得部５１ａは、モータに通電している電流の測定値にモータのトルク定数を掛け合わせることにより算出されたトルク値を取得すればよい。   The torque acquisition part 51a acquires the value of the torque generated in the joint drive mechanism 33a of the joint part 31a. The torque acquisition unit 51a may acquire the torque value by any known method. For example, when the actuator that generates torque in the joint drive mechanism 33a is a motor, the torque acquisition unit 51a is calculated by multiplying the measured value of the current flowing in the motor by the torque constant of the motor. What is necessary is just to acquire a torque value.

角度取得部５２ａは、関節部３１ａの角度を取得する。具体的には、角度取得部５２ａは、所定の基準座標軸を基準とした保持具４の角度を取得する。ここで、基準座標軸は、絶対座標系の水平方向の座標軸と一致しているとは限らない。このため、角度取得部５２ａが取得した角度からは、絶対座標系の水平方向の座標軸を基準とした場合の保持具４の角度が直ちにはわからない。なお、角度取得部５２ａは、例えば図示しないロータリエンコーダを用いて角度を取得する。   The angle acquisition unit 52a acquires the angle of the joint part 31a. Specifically, the angle acquisition unit 52a acquires the angle of the holder 4 with reference to a predetermined reference coordinate axis. Here, the reference coordinate axis does not always coincide with the horizontal coordinate axis of the absolute coordinate system. For this reason, from the angle acquired by the angle acquisition unit 52a, the angle of the holder 4 when the horizontal coordinate axis of the absolute coordinate system is used as a reference is not immediately known. The angle acquisition unit 52a acquires an angle using, for example, a rotary encoder (not shown).

トルク取得部５１ｂは、関節部３１ｂの関節用駆動機構３３ｂにおいて発生するトルクの値を取得する。トルク取得部５１ｂは、トルク取得部５１ａと同様、公知の任意の方法によりトルクの値を取得すればよい。   The torque acquisition part 51b acquires the value of the torque generated in the joint drive mechanism 33b of the joint part 31b. The torque acquisition part 51b should just acquire the value of a torque by the well-known arbitrary methods similarly to the torque acquisition part 51a.

角度取得部５２ｂは、関節部３１ｂの角度を取得する。具体的には、角度取得部５２ｂは、絶対座標系の水平方向の座標軸を基準としたアーム３２ａの角度を取得する。なお、角度取得部５２ｂは、例えば図示しないロータリエンコーダを用いて角度を取得する。   The angle acquisition part 52b acquires the angle of the joint part 31b. Specifically, the angle acquisition unit 52b acquires the angle of the arm 32a with respect to the horizontal coordinate axis of the absolute coordinate system. The angle acquisition unit 52b acquires an angle using, for example, a rotary encoder (not shown).

重量取得部５３は、被介護者の重量を取得する。重量取得部５３は、例えば、図示しない入力装置を介してユーザなどから入力された重量を取得してもよいし、保持具４などに設けられた図示しない重量センサにより重量を取得してもよい。   The weight acquisition unit 53 acquires the weight of the care recipient. For example, the weight acquisition unit 53 may acquire a weight input from a user or the like via an input device (not shown), or may acquire a weight by a weight sensor (not shown) provided in the holder 4 or the like. .

重心検出部５４は、被介護者の重心位置を検出する。重心検出部５４は、関節部３１ａにおけるトルク及び角度と関節部３１ｂにおけるトルク及び角度と被介護者の重量とを用いて重心の位置を推定することにより、被介護者の重心位置を検出する。なお、重心検出部５４による具体的な重心位置の検出については、後述する。   The center of gravity detection unit 54 detects the position of the center of gravity of the care receiver. The center-of-gravity detection unit 54 detects the position of the center of gravity of the cared person by estimating the position of the center of gravity using the torque and angle at the joint part 31a, the torque and angle at the joint part 31b, and the weight of the cared person. The specific detection of the center of gravity position by the center of gravity detection unit 54 will be described later.

駆動制御部５５は、制御手段として機能し、関節部３１ａ及び関節部３１ｂの角度を制御する。具体的には、駆動制御部５５は、まず、重心検出部５４により検出された重心位置から算出される、被介護者の重心に対するモーメントアームに基づいて軌道を算出する。駆動制御部５５は、例えば、乗り心地や移乗支援装置１の動作における可動範囲の制約などの予め定められた制約条件下での最小のモーメントアームを、関節部３１ａ及び関節部３１ｂの動作時に実現する軌道を算出する。そして、駆動制御部５５は、算出された軌道にしたがって関節用駆動機構３３ａ及び関節用駆動機構３３ｂに対し制御信号を出力し関節部３１ａ及び関節部３１ｂの角度を制御する。   The drive control unit 55 functions as a control unit and controls the angles of the joint portion 31a and the joint portion 31b. Specifically, the drive control unit 55 first calculates a trajectory based on the moment arm with respect to the center of gravity of the care receiver calculated from the position of the center of gravity detected by the center of gravity detection unit 54. The drive control unit 55 realizes, for example, the minimum moment arm under a predetermined constraint condition such as a ride comfort or a movable range limitation in the operation of the transfer support device 1 when the joint portion 31a and the joint portion 31b are operated. The trajectory to be calculated is calculated. Then, the drive control unit 55 outputs a control signal to the joint drive mechanism 33a and the joint drive mechanism 33b according to the calculated trajectory to control the angles of the joint unit 31a and the joint unit 31b.

次に、図５を参照して、重心検出部５４による重心検出の詳細について説明する。図５及び以下の説明において、各変数は次のように定義される。
Ｔ１：関節部３１ｂの関節用駆動機構３３ｂにおいて、被介護者が搭乗した状態でアーム３２ａを支持するために必要なトルク（すなわち、重力方向の力に釣り合った状態のトルク）を示すベクトル
｜Ｔ１｜：Ｔ１の大きさ
Ｔ２：関節部３１ａの関節用駆動機構３３ａにおいて、被介護者が搭乗した状態の保持具４を支持するために必要なトルク（すなわち、重力方向の力に釣り合った状態のトルク）を示すベクトル
｜Ｔ２｜：Ｔ２の大きさ
ＬＯＡ：関節部３１ｂの回転中心点Ｏから関節部３１ａの回転中心点Ａに向けたベクトル
｜ＬＯＡ｜：ＬＯＡの大きさ
ＬＡＧ：関節部３１ａの回転中心点Ａから被介護者の重心Ｇに向けたベクトル
｜ＬＡＧ｜：ＬＡＧの大きさ
ＬＯＧ：関節部３１ｂの回転中心点Ｏから被介護者の重心Ｇに向けたベクトル
ｍｇ：被介護者の重量ベクトル
｜ｍｇ｜：被介護者の重量
θ１：水平方向の座標軸を基準としたアーム３２ａの角度
θ２：水平方向の座標軸を基準とした重心Ｇの角度
θ２offset：上述の基準座標軸と水平方向の座標軸とのなす角度
Δθ２：上述の基準座標軸を基準とした重心Ｇの角度
Ｇ′：重心Ｇの水平方向の座標軸上の位置
ここで、上記の変数に関し、以下の関係が成り立つ。 Next, details of the center of gravity detection by the center of gravity detection unit 54 will be described with reference to FIG. In FIG. 5 and the following description, each variable is defined as follows.
T 1 : A vector indicating the torque required to support the arm 32a in a state where the cared person is in the joint drive mechanism 33b of the joint portion 31b (that is, torque in a state balanced with the force in the gravity direction) T 1 |: T 1 size T 2 : In the joint drive mechanism 33a of the joint portion 31a, the torque required for supporting the holder 4 in a state where the cared person is riding (ie, the force in the direction of gravity) T 2 | | vector indicating the torque) of the balanced state: T 2 of size L OA: vector towards the center of rotation a from the rotational center point O of the joint portion 31b joints 31a | L OA |: L OA Size L AG : Vector from the rotation center point A of the joint part 31a toward the center of gravity G of the cared person | L AG |: L AG magnitude L OG : From the rotation center point O of the joint part 31b Center of gravity G Vector mg: cared person's weight vector | mg |: cared person's weight θ 1 : angle of arm 32a with reference to horizontal coordinate axis θ 2 : center of gravity G with reference to horizontal coordinate axis Angle θ 2offset : Angle Δθ 2 formed by the above-mentioned reference coordinate axis and the horizontal coordinate axis: Angle G ′ of the center of gravity G with respect to the above-mentioned reference coordinate axis: Position of the center of gravity G on the horizontal coordinate axis The following relationship holds for variables.

Figure 2016137127
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Figure 2016137127
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Figure 2016137127
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Figure 2016137127
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また、上記数式において、｜ｍｇ｜は重量取得部５３により取得され、θ１は角度取得部５２ｂにより取得される。｜ＬＯＡ｜はアーム３２ａの長さに相当するため既知の値である。ここで、基準座標軸を基準とした重心Ｇの角度Δθ２と、角度取得部５２ａにより取得される基準座標軸を基準とした保持具４の角度との差をθｄとすると、θｄが得られれば、角度取得部５２ａにより取得される角度に基づき、Δθ２を得ることができる。また、θ２offsetが得られれば、式（５）よりθ２が求まる。そして、｜Ｔ１｜がトルク取得部５１ｂにより取得されれば、式（２）より｜ＬＡＧ｜が求められるため、重心Ｇの座標位置を検出することができる。 In the above equation, | mg | is acquired by the weight obtaining unit 53, theta 1 is acquired by the angle acquisition unit 52b. | L OA | is a known value because it corresponds to the length of the arm 32a. Here, the angle [Delta] [theta] 2 of the center of gravity G relative to the reference coordinate axes, when the difference between the angle of the holder 4 relative to the reference coordinate axes that are acquired by the angle acquisition unit 52a and theta d, theta d is obtained For example, Δθ 2 can be obtained based on the angle acquired by the angle acquisition unit 52a. If θ 2offset is obtained, θ 2 can be obtained from equation (5). If | T 1 | is acquired by the torque acquisition unit 51b, | L AG | can be obtained from Equation (2), and therefore the coordinate position of the center of gravity G can be detected.

具体的には、重心検出部５４は、以下の流れで重心Ｇの座標位置を検出する。図６は、重心検出部５４における重心検出の流れを説明するフローチャートである。以下のフローチャートでは、まずステップ１００及びステップ１０１においてθ２offsetを取得し、ステップ１０２からステップ１０４において上記θｄを取得している。以下、具体的に説明する。 Specifically, the centroid detection unit 54 detects the coordinate position of the centroid G in the following flow. FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of centroid detection in the centroid detection unit 54. In the following flowcharts, first obtains the theta 2Offset in step 100 and step 101, and obtains the theta d in step 104 from step 102. This will be specifically described below.

ステップ１００（Ｓ１００）において、被介護者が保持具４に搭乗していない状態で、関節部３１ａを変動させる。なお、この変動の際の一時点において、保持具４の角度は水平となるものとする。   In step 100 (S100), the joint portion 31a is changed in a state where the cared person is not on the holder 4. In addition, the angle of the holder 4 shall be horizontal at one time in the case of this fluctuation | variation.

ステップ１０１（Ｓ１０１）において、トルク取得部５１ａにより取得されるトルク値を監視し、上記変動の際にトルク値が最大となった時の保持具４の角度をθ２offsetとして取得する。なお、ここで取得される保持具４の角度は、角度取得部５２ａにより取得される、基準座標軸を基準とした角度である。トルク値が最大となった時は、保持具４が水平状態になった時と想定される。このため、この時に角度取得部５２ａにより取得される角度がθ２offsetに等しい。 In step 101 (S101), the torque value acquired by the torque acquisition unit 51a is monitored, and the angle of the holder 4 at the time when the torque value becomes maximum at the time of the change is acquired as θ2offset . In addition, the angle of the holder 4 acquired here is an angle based on the reference coordinate axis acquired by the angle acquisition unit 52a. When the torque value becomes maximum, it is assumed that the holder 4 is in a horizontal state. For this reason, the angle acquired by the angle acquisition unit 52a at this time is equal to θ 2offset .

ステップ１０２（Ｓ１０２）において、被介護者が保持具４に搭乗した状態で関節部３１ａを変動させる。なお、この変動の際の一時点において、保持具４の角度は水平となるものとする。   In step 102 (S102), the joint part 31a is changed in a state where the cared person gets on the holder 4. In addition, the angle of the holder 4 shall be horizontal at one time in the case of this fluctuation | variation.

ステップ１０３（Ｓ１０３）において、トルク取得部５１ａにより取得されるトルク値を監視し、上記変動の際にトルク値が最大となった時の保持具４の角度θ′を取得する。なお、θ′は、角度取得部５２ａにより取得される基準座標軸を基準とした保持具４の角度である。トルク値が最大となった時は、ＬＡＧが水平状態になった時と想定される。すなわち、この時、θ２＝０である。 In step 103 (S103), the torque value acquired by the torque acquisition unit 51a is monitored, and the angle θ ′ of the holder 4 when the torque value becomes maximum at the time of the change is acquired. Θ ′ is the angle of the holder 4 with reference to the reference coordinate axis acquired by the angle acquisition unit 52a. When the torque value becomes maximum, it is assumed that LAG is in a horizontal state. That is, at this time, θ 2 = 0.

ステップ１０４（Ｓ１０４）において、まず、Δθ２を算出する。θ２＝０であり、ステップ１０１においてθ２offsetが取得されているため、式（５）よりΔθ２が算出される。そして、このΔθ２とステップ１０３で取得された角度θ′とから、θ′−Δθ２により上記θｄを算出する。 In step 104 (S104), first, Δθ 2 is calculated. Since θ 2 = 0 and θ 2 offset is acquired in step 101, Δθ 2 is calculated from equation (5). Then, since this [Delta] [theta] 2 and the angle obtained in step 103 theta ', calculates the theta d by θ'-Δθ 2.

ステップ１０５（Ｓ１０５）において、被介護者が保持具４に搭乗した状態で、保持具４の角度θ″を取得する。ここで取得される保持具４の角度θ″は、角度取得部５２ａにより取得される、基準座標軸を基準とした角度である。なお、ステップ１０５において、保持具４の角度は、任意の角度に固定された状態である。   In step 105 (S105), the angle θ ″ of the holder 4 is acquired in a state where the cared person gets on the holder 4. The angle θ ″ of the holder 4 acquired here is obtained by the angle acquisition unit 52a. This is the angle obtained with reference to the reference coordinate axis. In step 105, the angle of the holder 4 is fixed at an arbitrary angle.

ステップ１０６（Ｓ１０６）において、この時の重心Ｇの角度θ２を、式（５）を用いて算出する。なお、式（５）において、θ２offsetは既知であり、Δθ２は、θ″−θｄにより得られる。 In step 106 (S106), the angle theta 2 of the center of gravity G at this time is calculated using Equation (5). In Equation (5), θ 2offset is known, and Δθ 2 is obtained by θ ″ −θ d .

ステップ１０７（Ｓ１０７）において、保持具４の角度が固定された状態で、関節部３１ｂを駆動するトルクを増加させる。   In step 107 (S107), the torque for driving the joint portion 31b is increased in a state where the angle of the holder 4 is fixed.

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、アーム３２ａの角度θ１が増加し始めた時のトルク値を｜Ｔ１｜として取得する。トルク値｜Ｔ１｜は、トルク取得部５１ｂにより取得される。アーム３２ａの角度θ１が増加し始めた時は、関節部３１ｂにおけるトルクが、重力方向の力に釣り合った状態の時と想定される。このため、｜Ｔ１｜として取得することができる。 At step 108 (S108), a torque value when the angle theta 1 of the arm 32a is started to increase | is obtained as | T 1. The torque value | T 1 | is acquired by the torque acquisition unit 51b. When the angle theta 1 of the arm 32a starts to increase, the torque in the joint portion 31b is assumed the state commensurate with the gravity force. Therefore, it can be acquired as | T 1 |.

ステップ１０９（Ｓ１０９）において、式（２）より｜ＬＡＧ｜を算出する。具体的には、｜ＬＡＧ｜は、取得された｜Ｔ１｜と、重量取得部５３により取得された｜ｍｇ｜と、既知の｜ＬＯＡ｜と、角度取得部５２ｂにより取得されたθ１と、角度取得部５２ａにより取得された角度に基づいて得られるθ２とを用いて算出される。｜ＬＡＧ｜が求まると、図５に示される位置関係から重心Ｇの座標位置が算出される。 In step 109 (S109), | L AG | is calculated from equation (2). Specifically, | L AG | is the obtained | T 1 |, | mg | obtained by the weight obtaining unit 53, the known | L OA |, and θ obtained by the angle obtaining unit 52b. 1 and θ 2 obtained based on the angle acquired by the angle acquisition unit 52a. When | L AG | is obtained, the coordinate position of the center of gravity G is calculated from the positional relationship shown in FIG.

以上のようにして重心検出部５４により重心Ｇの座標位置が検出される。次に、移乗支援装置１における移乗支援動作について説明する。図７は、移乗支援装置１の動作の一例を示すフローチャートである。   As described above, the coordinate position of the gravity center G is detected by the gravity center detection unit 54. Next, a transfer support operation in the transfer support apparatus 1 will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the transfer support apparatus 1.

ステップ１０（Ｓ１０）において、重心検出部５４が被介護者の重心Ｇの位置を検出する。なお、ステップ１０の具体的な処理の流れを示したものが上述の図６に示されるフローチャートである。   In step 10 (S10), the center-of-gravity detector 54 detects the position of the center of gravity G of the care recipient. In addition, what showed the flow of the specific process of step 10 is the flowchart shown by the above-mentioned FIG.

ステップ１１（Ｓ１１）において、駆動制御部５５が、ステップ１０で検出された重心位置から算出される被介護者の重心に対するモーメントアームに基づいて軌道を算出する。被介護者の重心に対するモーメントアームは、回転中心点Ｏから重心Ｇの水平方向の座標軸上の位置Ｇ′までの長さに相当する。   In step 11 (S11), the drive control unit 55 calculates a trajectory based on the moment arm with respect to the center of gravity of the cared person calculated from the position of the center of gravity detected in step 10. The moment arm with respect to the center of gravity of the cared person corresponds to the length from the rotation center point O to the position G ′ on the coordinate axis in the horizontal direction of the center of gravity G.

ステップ１２（Ｓ１２）において、駆動制御部５５は、ステップ１１で算出された軌道にしたがって、関節部３１ａ及び関節部３１ｂの角度を制御する。   In step 12 (S12), the drive control unit 55 controls the angles of the joint portion 31a and the joint portion 31b according to the trajectory calculated in step 11.

このように、移乗支援装置１は、被介護者の重心位置に応じた軌道に基づいて動作を制御することができるため、重心位置に適した動作を実現し、負荷を抑制することができる。つまり、モーメントアームが最小となる軌道で移乗動作を実現するため、移乗支援装置１の駆動系に要求される出力を抑制することができる。よって、冗長な出力特性を移乗支援装置１が有する必要がなくなり、搭載するアクチュエータや電池などを小型化することができる。   Thus, since the transfer assistance apparatus 1 can control operation | movement based on the track | orbit according to the cared person's gravity center position, operation | movement suitable for a gravity center position can be implement | achieved and load can be suppressed. That is, since the transfer operation is realized on the trajectory where the moment arm is minimized, the output required for the drive system of the transfer support device 1 can be suppressed. Therefore, it is not necessary for the transfer support apparatus 1 to have redundant output characteristics, and the mounted actuator, battery, and the like can be reduced in size.

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態１では、角度取得部５２ａにより取得される保持具４の角度と、重心Ｇの角度とのずれ量であるθｄを算出した。本実施の形態では、重心Ｇの角度を、角度取得部５２ａにより取得される保持具４の角度で近似して重心位置の算出を行う。すなわち、本実施の形態では、重心Ｇの角度を保持具４の角度とみなす。 <Embodiment 2>
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, θ d , which is a deviation amount between the angle of the holder 4 acquired by the angle acquisition unit 52a and the angle of the center of gravity G, is calculated. In the present embodiment, the center of gravity position is calculated by approximating the angle of the center of gravity G with the angle of the holder 4 acquired by the angle acquisition unit 52a. That is, in the present embodiment, the angle of the center of gravity G is regarded as the angle of the holder 4.

このため、実施の形態２にかかる重心検出部５４では、上述のθｄの算出処理は省略される。具体的には、図６に示されるステップ１０２からステップ１０４の処理が省略されることとなる。また、上記の近似を行うため、本実施の形態では、上記ステップ１０６において、Δθ２は角度取得部５２ａにより取得されることとなる。 For this reason, in the center-of-gravity detection unit 54 according to the second embodiment, the above-described calculation process of θ d is omitted. Specifically, the processing from step 102 to step 104 shown in FIG. 6 is omitted. In addition, in order to perform the above approximation, in the present embodiment, Δθ 2 is acquired by the angle acquisition unit 52 a in step 106.

実施の形態２にかかる移乗支援装置１によれば、実際の重心Ｇの角度と重心位置の検出に用いる重心Ｇの角度との間に誤差が生じる恐れがあるものの、より簡便な方法により重心位置を検出することができる。また、実施の形態１と同様、移乗支援装置１の駆動系に要求される出力を抑制することができる。
なお、本実施の形態では、重心Ｇの角度を保持具４の角度とみなしているが、θｄを予め定められた固定値としてもよい。 According to the transfer support apparatus 1 according to the second embodiment, there is a possibility that an error may occur between the actual angle of the center of gravity G and the angle of the center of gravity G used for detecting the position of the center of gravity. Can be detected. Moreover, the output requested | required of the drive system of the transfer assistance apparatus 1 can be suppressed similarly to Embodiment 1. FIG.
In the present embodiment, although the angle of the center of gravity G are considered as the angle of the holder 4, it may be a fixed value which is determined the theta d advance.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１ 移乗支援装置
２ 台車
４ 保持具
６ 制御装置
３１ａ、３１ｂ 関節部
３２ａ、３２ｂ アーム
３３ａ、３３ｂ関節用駆動機構
５１ａ、５１ｂ トルク取得部
５２ａ、５２ｂ 角度取得部
５３ 重量取得部
５４ 重心検出部
５５ 駆動制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transfer assistance apparatus 2 Carriage 4 Holding tool 6 Control apparatus 31a, 31b Joint part 32a, 32b Arm 33a, 33b Joint drive mechanism 51a, 51b Torque acquisition part 52a, 52b Angle acquisition part 53 Weight acquisition part 54 Center of gravity detection part 55 Drive Control unit

Claims (1)

被介護者を保持する保持具と、
第１の関節部を介して前記保持具と連結された第１のアームと、
第２の関節部を介して前記第１のアームと連結された第２のアームと、
前記被介護者の重心位置を検出する重心検出手段と、
前記第１の関節部及び前記第２の関節部の角度を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記重心検出手段により検出された重心位置から算出される、前記被介護者の重心に対するモーメントアームに基づいて軌道を算出し、該軌道にしたがって制御を行う
移乗支援装置。 A holding tool for holding the cared person;
A first arm connected to the holder via a first joint,
A second arm connected to the first arm via a second joint;
Centroid detection means for detecting the centroid position of the care recipient;
Control means for controlling the angles of the first joint part and the second joint part,
The transfer support device, wherein the control means calculates a trajectory based on a moment arm with respect to the center of gravity of the care receiver calculated from the center of gravity position detected by the center of gravity detection means, and performs control according to the trajectory.
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