JP2019536498A - 少なくとも１つの枢動支えシステムを含む介助用稼働ロボット - Google Patents

Abstract

本発明は、可動ベース（１２）の運動特性を制御するように構成された制御システム（１４）を有する可動ベース（１２）と、人が把持するように構成された支えシステム（３０）と、を含む可動ロボットにおいて、支えシステム（３０）が、垂直回転軸（Ａ２２）に沿って、可動ベース（１２）との関係において自由に枢動するように構成されていること、およびロボットが、少なくとも１つの第１のセンサ（６０）を含み、このセンサは、可動ベース（１２）との関係における支えシステム（３０）の回転運動の少なくとも１つの特性を検出するように、かつ第１のセンサ（６０）が検出した支えシステム（３０）の回転運動特性に応じてロボットの軌道を修正するように構成されている制御システム（１４）に情報提供するように構成されていること、を特徴とする可動ロボットを目的とする。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの枢動支えシステムを含む介助用稼働ロボットに関する。

特許文献１は、多目的ロボット、より詳細には人の介助用に適応されたロボットについて記述している。このロボットは、下部部分に車輪、ならびに動力源、センサおよび可動ベースの移動を制御できるようにする指令装置を含む制御システムを含んだ可動ベースを含む。したがって、この特許文献１に記載されている多目的ロボットは、例えば家庭環境内で移動するためには充分な性能を発揮する。

図８に描かれている一実施形態によると、ロボットは、より詳細には、人の介助用に適応されており、付属備品が装備されていてよい。この文書によると、多目的ロボットは、このロボットに連結された走行ベースを含む散歩用装置を牽引することができる。この場合、ロボットは、自らが決定した軌道をたどり、散歩用装置を支えとする人はロボットが課す軌道をたどる。或る種の状況下、例えばロボットが曲線軌道をたどる場合、ロボットがたどり人に課す軌道は、必ずしもこの人にとって理想的な軌道ではない。理想的軌道が人によって変動する限り、各ロボットの軌道が各人の軌道に適応されるように制御システムを構成することは困難である。

国際公開第２００８／１４９０１８号

本発明は、先行技術の欠点を改善することを目的とする。

このため本発明は、可動ベースの運動特性を制御するように構成された制御システムを有する可動ベースと、人が把持するように構成された支えシステムと、を含む可動ロボットにおいて、支えシステムが、垂直回転軸に沿って、可動ベースとの関係において自由に枢動するように構成されていること、およびロボットが、少なくとも１つの第１のセンサを含み、このセンサは、可動ベースとの関係における支えシステムの回転運動の少なくとも１つの特性を検出するように、かつ第１のセンサが検出した支えシステムの回転運動特性に応じてロボットの軌道を修正するように構成されている制御システムに情報提供するように構成されていること、を特徴とする可動ロボットを目的としている。

こうして、人は、可動ベースの軌道とは独立した軌道を選択し、可動ベースに軌道を課すことができる。

他の特徴および利点は、添付図面を参照しながら単なる一例として記される、本発明に関する以下の説明から明らかになるものである。

本発明の一実施形態を例示する散歩用装置が備わったロボットの側面図である。 図１中に見られる散歩用装置が備わったロボットの斜視図である。 本発明の一実施形態を例示する図１中に見られる散歩用装置の斜視図である。 本発明の別の実施形態を例示する散歩装置が備わったロボットの斜視図である。 散歩装置を支えとする人の座位から直立位への移行を例示する散歩装置が備わったロボットの略図である。 散歩装置を支えとする人の座位から直立位への移行を例示する散歩装置が備わったロボットの略図である。 ロボットおよび人がたどる軌道の第１の構成を例示する、散歩装置が備わったロボットと人の上面図である。 ロボットおよび人がたどる軌道の第２の構成を例示する、散歩装置が備わったロボットと人の上面図である。 ロボットおよび人がたどる軌道の第３の構成を例示する、散歩装置が備わったロボットと人の上面図である。 本発明の別の実施形態を例示する、散歩装置が備わったロボットの斜視図である。 図９中に見られるロボットの第２の斜視図である。

異なる図において、稼働ロボットを１０として表わした。このロボットは、より詳細には、人の介助用に適応されている。

このロボット１０は、可動ベース１２を含む。

一実施形態によると、可動ベース１２は、特許文献１に記載のものと同一である。可動ベース１２についてはこれ以上説明しない。概して、この可動ベース１２は、例えば住宅または建築物の内部などの環境内でロボット１０が自律的に移動することを可能にする。

したがって、可動ベース１２は、少なくとも３つの車輪１６上に載ったベース１００、可動ベース１２の運動特性（速度、軌道等）を制御するように構成された制御システム１４を含む。

好ましい構成によると、可動ベース１２は、２つの駆動輪１６と少なくとも１つの遊動輪１６’を含み、２つの駆動輪１６の回転運動特性（回転速度、回転方向）は、制御システム１４によって制御される。

１つの操縦モードによると、駆動輪１６は、差動モードで機能するように構成されている。したがって、可動ベース１２は、駆動輪１６に異なる回転速度を課すことによって曲線軌道をたどる。可動ベース１２は、地面に直交し（したがって、地面が水平である場合には垂直）２つの車輪の中央に位置付けされた枢動軸１８に沿って自転枢動できるように構成されている。

特に図１および図２中に見られる一実施形態によると、可動ベース１２は、４つの車輪、すなわち、進行方向に直交する軸を伴う２つの側方駆動輪１６、および側方車輪１６との関係において進行方向に沿って前方および後方に位置付けされ垂直軸に沿って枢動するように構成されている２つの遊動輪１６’を含む。

図９および図１０中に見られる別の実施形態によると、可動ベース１２は、３つの車輪、すなわち、進行方向に直交する軸を伴う２つの側方駆動輪１６、および側方車輪１６との関係において進行方向に沿って前方に位置付けされ垂直軸に沿って枢動するように構成されている遊動輪１６’を含む。この構成により、人の足元により多くのスペースを空けることができる。

可動ベース１２は同様に、障害物を検出し、制御システム１４が可動ベース１２の運動特性を場合により修正するようにこの制御システム１４に情報提供するように構成された少なくとも１つの環境センサ１０２も含んでいる。

一実施形態によると、この環境センサ１０２は、ベース１００上に設けられベース１００の周囲の少なくとも一部分上に延在する第１のスリット１０４の中に位置付けされている。

ロボットには、散歩装置２０が備わっている。

ロボット１０または散歩装置２０は、可動ベース１２の枢動軸１８に平行でかつ好ましくは前記枢動軸１８と１つになった回転軸Ａ２２に沿って可動ベース１２との関係において回転する可動本体２２を含む。

一実施形態によると、ロボットは、走行ベース１２に連結された下端部と本体２２を支持する上端部２６を有する垂直なカラム２４を含む。

第１の変形形態によると、散歩装置２０は、図４に例示されている通り、ロボット１０と一体化され分解不可能である。

第２の変形形態によると、散歩装置２０は、図２および図３に例示されているように、散歩装置２０とロボット１０とを連結または分離することを可能にする結合システム２８によって、ロボット１０に結合される。

図２および図３中に見られる一実施形態によると、本体２２は、ロボット１０と一体化され、結合システム２８は本体２２と散歩装置２０の間に具備される。

別の実施形態によると、本体は散歩装置２０と一体化され、結合システム２８は本体２２とカラム２４の間に具備される。

散歩装置２０は、本体に連結され人の支えとして役立つように構成された、少なくとも１つの把持可能な支えシステム３０を含む。一実施形態によると、支えシステム３０は、回転軸Ａ２２に直交する平面内でＵ字形の輪郭をたどる管の形をした少なくとも１つの手摺３２を含む。好ましくは、Ｕ字形の手摺３２は、下向きに曲げられた端部３４Ｅを伴う、進行方向に対し平行な２つの分岐３４、３４’を含む。

把持可能な支えシステムとは、人が少なくとも片手で把持でき、一成分が地面に向いている応力を人が加えることのできる、ロボットの一要素を意味する。

本発明の一つの特徴によると、散歩装置は、垂直な回転軸Ａ２２に沿って可動ベース１２との関係において自由に枢動するように構成された１つの支えシステム３０しか含まなくてよい。したがって、人は、可動ベースの軌道とは独立した軌道を選択することができる。こうして、人の軌道の曲率半径Ｃ１は、図６に例示されているように可動ベース１２の軌道の曲率半径Ｃ２より大きいものであり得、あるいは、人の軌道の曲率半径Ｃ１は、図７に例示されているように、可動ベース１２の軌道の曲率半径Ｃ２より小さいものでもあり得る。

図８に例示されているように、支えシステム３０の枢動が可動ベース１２の枢動とは独立したものである限り、この可動ベース１２は、人が動く必要なく自転枢動することができる。したがって、人の側方運動を介助することが可能である。

図２および図３中に見られる一実施形態によると、本体２２および手摺３２は、協働する形状を有する。一実施形態によると、本体２２は、円形テーブルの形をしており、手摺３２が形成するＵ字形の基底３６は、テーブルの直径と正比例する直径の円弧を描く。図２上に例示されているように、Ｕ字形の基底３６は人が手摺３２を把持できるようにするために手摺３２と本体２２の間に間隔を残すような形で、テーブルよりもわずかに大きい直径を有する。

一実施形態によると、散歩装置２０は、手摺３２を本体２２に連結する少なくとも２つの継手３８を含む。これらの継手３８は、本体２２の周りに配置され、好ましくは、直径方向反対側にある。一構成によると、各継手３８と本体２２の間には、結合システム２８が位置付けされている。

１つの特徴によると、散歩装置２０は、手摺３２の各分岐３４、３４’について、分岐３４、３４’の下側に位置付けされた垂直な脚部４０、４０’を含み、この脚部の下端部は地面上に載り、その上端部は分岐に剛結されている。各脚部４０、４０’の下端部は、遊動輪４２、４２’を含む。

図５Ａおよび図５Ｂに例示されているように、脚部４０、４０’は、人が散歩装置２０を支えにした際、特に姿勢変更（座位／直立位）の際に生成される下向きの応力を取り込む。

一実施形態によると、支えシステム３０は、２つの管状フレーム４４、４４’を含み、その各々が手摺３２の分岐と同じ垂直平面内に配置された２つの垂直材を伴い、これらのフレーム各々について、手摺３２の分岐３４、３４’の１つがフレーム４４、４４’の上部側面を形成している。この実施形態によると、各脚部４０、４０’は、対応する管状フレーム４４、４４’の下部側４６、４６’に連結されている。

散歩装置は、脚部４０、４０’の遊動輪４２、４２’の間の離隔距離が、可動ベース１２の側方駆動輪１６、１６’の間の離隔距離にほぼ等しくなるように構成されている。

一構成によると、ロボット１０が直線状に前進する場合、分岐３４、３４’および脚部４０、４０’は、可動ベース１２の側方駆動輪１６、１６’と同一平面内に配置され、遊動輪４２、４２’は、可動ベース１２の側方駆動輪１６との関係において後方にずらして位置付けされている。

単純化された一変形形態によると、支えシステム３０は、各分岐３４、３４’の下に配置された２つの垂直材を含む。

垂直材は、複数レベルでの握りを提供できるようにしている。

散歩装置は、少なくとも１つの歩行用杖立４８、少なくとも１つのバスケット５０および／または少なくとも１つのスクリーン５２を含むことができる。

本発明の一実施形態によると、散歩装置２０は、可動ベース１２の移動を制御するために可動ベース１２の制御システム１４に少なくとも１つの信号を伝送するように構成された少なくとも１つの指令装置を含む。

第１の変形形態によると、散歩装置２０は、人が直接動かすことのできる少なくとも１つの手動式指令装置を含む。

この第１の変形形態によると、散歩装置２０は、右側分岐３４上に位置付けされ右方へのロボットの方向転換を指令するように構成された第１の指令装置５４と、左側分岐３４’上に位置付けされ左方へのロボットの方向転換を指令するように構成された第２の指令装置５６とを含む。任意には、散歩装置２０は、可動ベース１２の速度変更を指令するように構成された第３の指令装置５８を含む。

第２の変形形態によると、散歩装置２０は、少なくとも１つの自動式指令装置を含む。この第２の変形形態によると、ロボットは、少なくとも１つの第１のセンサ６０を含み、このセンサは、可動ベース１２との関係における支えシステム３０の回転運動の少なくとも１つの特性を検出するように、かつ第１のセンサ６０が検出した回転運動特性に応じて可動ベース１２の運動特性を制御システム１４が場合によって修正するように制御システム１４に情報提供するように構成されている。一実施形態によると、この第１のセンサ６０は、ベース１２との関係において支えシステム３０の回転方向を検出するように構成されている。こうして、第１の方向に沿った支えシステム３０の回転は、可動ベース１２の右方への方向転換を生成し、第２の方向に沿った本体２２の回転は、左方への方向転換を生成する。

別の実施形態によると、回転方向の検出に加えて、第１のセンサ６０は、可動ベース１２との関係における支えシステム３０の回転運動の回転角度を決定するように構成されており、ここで可動ベース１２の舵取り半径は、第２のセンサ１０６により測定された値に応じて、可動ベース２２との関係における支えシステム３０の回転角度に反比例する。

図９および１０に見られる一実施形態によると、可動ベース１２は、支えシステム３０を支えとする人の移動速度を検出するように、かつ制御システム１４が場合によって可動ベース１２の運動特性を修正をするべくこの制御システムに情報を提供するように構成された少なくとも１つの第２のセンサ１０６を含む。

この第２のセンサ１０６は、人の脚の運動を検出するように構成され、ベース１００内に設けられたほぼ水平の第２のスリット１０８の中に位置付けされ、ほぼ人の膝の高さに位置付けされる。

この第２のスリット１０８は、ベース１００の周囲全体にわたって延在することができ、第１のスリット１０４についても同じことが言える。

別の特徴によると、散歩装置は、例えばロボットの進行方向（前進方向／後進方向）、ロボットの速度（低速／中速／高速）、将来の方向転換（右への方向転換／左への方向転換）または目的地などのロボットの運動に関する情報を表示するためのスクリーン５２などの表示装置を含むことができる。ロボットの運動に関するこれらの情報は、音声メッセージを介して人に伝達されてよい。

本発明によると、ロボットは、複数のモードにしたがって機能し得る。

手動モードと呼ばれる第１のモードによると、散歩装置を支えとする人は、回転軸Ａ２２を中心として支えシステム３０を枢動させることによって、ロボットの方向転換を制御することができる。補足として、ロボットは、人の進行速度、進行方向を検出するように構成されたセンサ、およびセンサが検出したデータに基づいて、可動ベース２２の進行速度、進行方向を制御するための指令装置を含む。

自動モードと呼ばれる第２のモードによると、可動ベース１２は自律的に移動し、可動ベース１２との関係における支えシステム３０の枢動は、可動ベース１２の軌道に対しいかなる影響も及ぼさない。この場合、ロボットは、散歩装置を支えとする人の進行速度に自らの進行速度を適応させる。

散歩装置が備わったロボットは、散歩装置を支えとしている人に肉体的な運動をさせることを可能にすることができる。こうして、可動ベース１２によって自動的に、一連の運動がプログラミングされ実施され得る。

Claims (10)

1. 可動ベース（１２）の運動特性を制御するように構成された制御システム（１４）を有する可動ベース（１２）と、
   人が把持するように構成された支えシステム（３０）と、
   を含む可動ロボットにおいて、
   支えシステム（３０）が、垂直回転軸（Ａ２２）に沿って、可動ベース（１２）との関係において自由に枢動するように構成されていること、およびロボットが少なくとも１つの第１のセンサ（６０）を含み、このセンサは、可動ベース（１２）との関係における支えシステム（３０）の回転運動の少なくとも１つの特性を検出するように、かつ第１のセンサ（６０）が検出した支えシステム（３０）の回転運動特性に応じてロボットの軌道を修正するように構成されている制御システム（１４）に情報提供するように構成されていること、を特徴とする可動ロボット。
2. 支えシステムの回転軸（Ａ２２）が、可動ベース（１２）の自転枢動軸（１８）と１つになっていること、を特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 支えシステム（３０）が可動ベース（１２）の進行方向に平行な２つの分岐（３４、３４’）を含む少なくとも１つの手摺（３２）を含むこと、を特徴とする請求項１または２に記載のロボット。
4. 各分岐（３４、３４’）について、分岐（３４、３４’）の下側に位置付けされ、床上に載っている下端部および分岐（３４、３４’）に剛結された上端部を有する垂直方向脚部（４０、４０’）を含むこと、を特徴とする請求項３に記載のロボット。
5. 各脚部（４０、４０’）の下端部が遊動輪（４２、４２’）を含むこと、を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 支えシステム（３０）を支えとする人の移動速度を検出するように、かつ制御システム（１４）が場合によって可動ベース（１２）の運動特性を修正するべくこの制御システムに情報を提供するように構成された少なくとも１つの第２のセンサ（１０６）を含むこと、を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 第１のセンサ（６０）が、ベース（１２）との関係における支えシステム（３０）の回転方向を検出するように構成されていること、を特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 第１のセンサ（６０）が、可動ベース（１２）との関係における支えシステム（３０）の回転運動の回転角度を決定するように構成されていること、を特徴とする請求項７に記載のロボット。
9. 支えシステム（３０）が２つの垂直材を含むこと、を特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボット。
10. ロボットの運動に関する情報を表示するための表示装置（５２）を含むこと、を特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボット。

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