JP6636057B2 - 介助ロボット - Google Patents

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Description

本発明は、介助ロボットに関するものである。
特許文献1に記載のロボットは、身体能力が異なる複数の被介助者の歩行による移動又は搭乗による移動を補助する。このロボットは、複数の歩行姿勢及び搭乗姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種に変形可能に構成される。
国際公開第2014/122751号
上述のロボットは、被介助者の身体能力が異なるときに当該被介助者に適した移動を補助する。しかし、被介助者の座位姿勢から立位姿勢への起立補助は、単に被介助者の上半身を保持した状態で持ち上げるのみであり、被介助者の介護度合に応じた起立補助を行うことはできない。
本発明は、被介助者の介護度合に応じた起立補助を行える介助ロボットを提供することを目的とする。
本発明の介助ロボットは、基台と、前記基台に対して上下動可能、前後動可能及び傾動可能に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、前記保持部の上下動、前後動及び傾動をそれぞれ変化させる制御を行うことで、少なくとも前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助を行う制御装置と、を備える。
そして、前記制御装置は、前記起立補助を行うときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の動作軌跡、並びに前記起立補助が完了したときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さ及び前後方向の位置の少なくとも一方が、異なるモードで前記保持部の上昇、前後動及び傾動をそれぞれ制御し、前記異なるモードは、第1モード及び第2モードを含み、前記第1モードは、比較的重度の前記被介助者が使用するときのモードであり、前記第2モードは、比較的軽度の前記被介助者が使用するときのモードであり、前記第1モードでは、前記被介助者が前傾姿勢になる方向にのみ傾動するように前記保持部の傾動を制御し、前記第2モードでは、前記被介助者が前傾姿勢になる方向に傾動した後に逆方向に傾動するように前記保持部の傾動を制御する。これにより、被介助者の肩の位置の動作軌跡や前後方向の位置を設定できるので、被介助者の介護度合に応じた起立補助を行うことができる。被介助者が重介護M1、例えば被介助者の体幹のバランスが悪い場合は、座位姿勢から中腰の立位姿勢への起立補助を行うことが可能であり、被介助者M2が軽介護、例えば被介助者の体幹がしっかりしている場合は、座位姿勢から腰が立った立位姿勢への起立補助を行うことが可能である。そして、被介助者の介護程度に応じてモードを的確に選択できる。被介助者が重介護の場合は、保持部にもたれて体を支えることができ、被介助者が軽介護の場合は、立位姿勢をとることが容易となる。
本実施形態の介助ロボットを進行方向右側から見た図である。図の右側が進行方向前方である。 図1の介助ロボットの平面図である。図の右側が進行方向前方である。 図1の介助ロボットを進行方向後方から見た図である。 図1の介助ロボットを進行方向前方から見た図である。 図1の介助ロボットにおける保持部を上昇させた状態の介助ロボットを進行方向右側から見た図である。 重介護の被介助者の起立補助時の動作を示す図である。 軽介護の被介助者の起立補助時の動作を示す図である。
(1.介助ロボットの全体構成)
本実施形態の介助ロボットの全体構成について図を参照して説明する。この介助ロボットは、被介助者の体の一部(例えば、上半身)を支えて座位姿勢から立位姿勢への起立補助及び立位姿勢から座位姿勢への着座補助を行う。特に、被介助者の介護度合に応じた起立補助を行う。
すなわち、被介助者が重介護、例えば被介助者の体幹のバランスが悪い場合は、座位姿勢から中腰の立位姿勢への起立補助を行うモード(以下、「第1モード」という)が可能であり、被介助者が軽介護、例えば被介助者の体幹がしっかりしている場合は、座位姿勢から腰が立った立位姿勢への起立補助を行うモード(以下、「第2モード」という)が可能である。第2モードは、第1モードよりも介護程度が低い被介助者用の動作モードである。
図1−図5に示すように、介助ロボット1は、基台10、昇降アーム20,30、昇降部40、保持部50、アタッチメント60、足載置部200、昇降アクチュエータ70,80、前後動アクチュエータ90,100及び制御装置120を備える。以下の説明において、前後左右は、介助ロボット1の進行方向を前方としたときの前後左右とする。
基台10は、接地面に設置する部位である。基台10は、平面視で後方に開口するU字形状に形成される(図2参照)。基台10は、4つの車輪15−18を備え、前後進可能である。基台10は、カバー11で覆われる。
昇降アーム20,30は、基台10の上面のうち左右それぞれに設けられ、上方に向かって伸縮可能に設けられる。昇降アーム20,30は、上端が下端に対して前方に傾斜する方向に、直線状に伸縮する(図1、図5参照)。
昇降部40は、昇降アーム20,30の上端に設けられる。昇降アーム20,30が上下方向に伸縮することで、昇降部40は、基台10に対して昇降する。つまり、昇降部40は、基台10に対して上昇するにつれて、前方に移動する方向に直動する(図1、図5参照)。昇降アーム20,30は、それぞれカバー25,35で覆われる。
保持部50は、昇降部40の上側に位置し、昇降部40に支持される。保持部50は、昇降部40に対して前後動し且つ傾動する。保持部50は、被介助者の体の一部を保持する。保持部50は、被介助者に応じて交換可能なアタッチメント60を備える。
アタッチメント60は、本体部61、胴体パッド62、左右のグリップ63a,63b、左右の肘載置部64a,64b、脇保持部65a,65b、及び、操作部66を備える。本体部61は、保持部50の本体フレーム51に着脱可能に取り付けられる。胴体パッド62は、クッション材によりほぼ板状に形成される。胴体パッド62は、本体部61の上面において、アタッチメント60全体の左右方向の中央部且つ前後方向の中央部に位置する。
胴体パッド62は、上面をわずかに後方に傾斜して設けられる。胴体パッド62は、被介助者の胸部から腹部に亘って、且つ、左脇部近傍から右脇部近傍に亘って支持する。胴体パッド62の上縁は、被介助者の頭部の動作を妨げないように、凹状に形成される。胴体パッド62の下縁は、脚部を進入できるように、且つ、腰部を安定して支持できるように、凹状に形成される。
グリップ63a,63bは、本体部61の左右それぞれにおける前方に固定される。肘載置部64a,64bは、本体部61の左右それぞれにおける後方に配置される。脇保持部65a,65bは、円弧状に形成され、胴体バッド62の左右それぞれに配置される。操作部66は、被介助者又は介助者が操作するモード選択ボタンを備える。被介助者が操作部66におけるモード選択ボタンを操作すると、昇降部40が昇降動作を行い、且つ、昇降部40の昇降動作に連動して保持部50が前後動し且つ傾動する。
足載置部200は、基台10のU字形状の開口内に設けられ、足載置部200には被介助者の足が載置される。足載置部200は、基台10のU字形状の開口における前側の内側面に設けられる図略の軸部材により回転可能に支持される。これにより、足載置部200は、基台10のU字形状の開口において接地面に対し略水平な状態から略垂直な状態又は略垂直な状態から略水平な状態に旋回可能となる。よって、足載置部200の使用が不要な被介助者の場合、足載置部200をコンパクトに収納できるので、ロボット動作や介助動作の邪魔となることはない。
昇降アクチュエータ70,80は、基台10に対する昇降部40の昇降動作の駆動を行う。昇降アクチュエータ70,80のそれぞれは、対応する昇降アーム20,30の伸縮を駆動する。つまり、昇降アクチュエータ70,80の駆動により、昇降部40が、基台10に対して図1に示す状態から図5に示す上昇位置且つ前進位置への動作、及び、その逆の動作を行う。昇降アクチュエータ70,80は、基台10及び昇降アーム20,30に亘って設けられる。
前後動アクチュエータ90,100は、昇降部40に対する保持部50の前後動且つ傾動の駆動を行う。つまり、前後動アクチュエータ90,100の駆動により、保持部50が、昇降部40に対して図1に示す状態から図5に示す前進位置且つ前傾状態への動作、及び、その逆の動作を行う。前後動アクチュエータ90,100は、昇降部40及び保持部50に亘って設けられる。
制御装置120は、被介助者による操作に応じて、昇降アクチュエータ70,80、前後動アクチュエータ90,100を制御する。
(2.被介助者及び介助ロボットの動作)
先ず、図6を参照して重介護の被介助者M1に適用される第1モードについて説明する。なお、図6においては、介助ロボット1のアタッチメント60(肘載置部64a,64bを除く)の図示を省略する。ここで、介助ロボット1は、動作前においては、昇降部40は最も降下した位置に位置決めされ、保持部50は最も後退した位置に水平状態で位置決めされる。そして、足載置部200は、水平状態に位置決めされる。また、被介助者M1は、接地面Gに載置されている椅子Cに着座している。
被介助者M1は、図6の実線で示すように、足を足載置部200に載せ、両腕を伸ばして脇保持部65a,65bのU字の内側を通して両手でグリップ63a,63bをそれぞれ把持する。そして、被介助者M1は、両脇の下に脇保持部65a,65bをそれぞれ挟み込み、胸を胴体パッド62に押し付け、両肘を肘載置部64a,64bにそれぞれ載せる。以上の動作は介助者が行ってもよい。そして、被介助者M1又は介助者は、操作部66における第1モードのモード選択ボタンを操作する。
すると、制御装置120は、前後動アクチュエータ90,100を駆動しつつ、昇降アクチュエータ70,80を駆動する。つまり、保持部50は、前方に移動しつつ斜め前下方に向かう傾斜が急になっていく方向に傾動、すなわち水平面に対する傾斜角度が0(実線で示す水平状態)から傾斜角度θ1m(一点鎖線で示す傾斜状態)を経て最終の傾斜角度θ1e(>θ1m、二点鎖線で示す傾斜状態)に徐々に増加しながら上昇する。そして、保持部50が、傾斜角度θ1eの最終状態に達したら、制御装置120は、前後動アクチュエータ90,100及び昇降アクチュエータ70,80を駆動停止する。
以上の第1モードの動作中、被介助者M1は、座位姿勢から斜め前方に引き上げられ、最終的に中腰の立位姿勢になる。このときの被介助者M1の肩(網掛けの円で示す)の位置は、保持部50の傾斜角度が0のときにQ1sであったものが、保持部50の傾斜角度がθ1mのときはQ1sから前方斜め上方のQ1mに移動し、保持部50の傾斜角度がθ1eのときはQ1mから更に前方斜め上方のQ1eに移動する。つまり、第1モードにおける被介助者M1の肩の移動は、前方への移動のみで終了する(太線矢印で示す動作軌跡QQ1)。
次に、図7を参照して軽介護の被介助者M2に適用される第2モードについて説明する。なお、図7においても、介助ロボット1のアタッチメント60(肘載置部64a,64bを除く)の図示を省略する。そして、介助ロボット1は、動作前においては、昇降部40は最も降下した位置に位置決めされ、保持部50は最も後退した位置に水平状態で位置決めされる。また、被介助者M2は、接地面Gに載置されている椅子Cに着座している。ただし、足載置部200は、接地面Gに対し略垂直状態に位置決めされる。
被介助者M2は、図7の実線で示すように、足を接地面Gに置き、両腕を伸ばして脇保持部65a,65bのU字の内側を通して両手でグリップ63a,63bをそれぞれ把持する。そして、被介助者M2は、両脇の下に脇保持部65a,65bをそれぞれ挟み込み、胸を胴体パッド62に押し付け、両肘を肘載置部64a,64bにそれぞれ載せる。そして、被介助者M2又は介助者は、操作部66における第2モードのモード選択ボタンを操作する。
すると、制御装置120は、前後動アクチュエータ90,100を駆動しつつ、昇降アクチュエータ70,80を駆動する。つまり、保持部50は、前方に移動しつつ斜め前下方に向かう傾斜が急になっていく方向に傾動、すなわち水平面に対する傾斜角度が0(実線で示す水平状態)から傾斜角度θ2m(一点鎖線で示す傾斜状態)を経て最大の傾斜角度θ2e(>θ2m、二点鎖線で示す傾斜状態)に徐々に増加しながら上昇する。なお、本例では、第2モードの最大の傾斜角度θ2eは、第1モードの最大の傾斜角度θ1eと同一となる。
続いて、保持部50は、後方に移動しつつ斜め前下方に向かう傾斜が緩くなっていく方向に傾動、すなわち水平面に対する傾斜角度が最大の傾斜角度θ2eから最終の傾斜角度が0(破線で示す水平状態)に徐々に減少しながら上昇する。そして、保持部50が、最終の傾斜角度が0の状態に達したら、制御装置120は、前後動アクチュエータ90,100及び昇降アクチュエータ70,80を駆動停止する。
以上の第2モードの動作中、被介助者M2は、座位姿勢から斜め前方に引き上げられた後、斜め後方に引き上げられて最終的に腰が立った立位姿勢になる。このときの被介助者M2の肩(網掛けの円で示す)の位置は、保持部50の傾斜角度が0のときにQ2sであったものが、保持部50の傾斜角度がθ2mのときはQ2sから前方斜め上方のQ2mに移動し、保持部50の傾斜角度がθ2eのときはQ2mから更に前方斜め上方のQ2eに移動し、保持部50の傾斜角度が再び0のときはQ2eから後方斜め上方のQ2fに移動する。つまり、第2モードにおける被介助者M2の肩の移動は、前方へ移動した後に後方に移動して終了する(太線矢印で示す動作軌跡QQ2)。
ここで、図6及び図7に示すように、保持部50は、動作開始時は第1、第2モード共に水平状態にある。そして、第1モードでは、保持部50の傾斜角度は徐々に急になり、最終的に傾斜角度はθ1eとなる。一方、第2モードでは、保持部50の傾斜角度は第1モードと同様に徐々に急になり、第1モードの最終の傾斜角度θ1eと同一の傾斜角度θ2eに達した後は徐々に緩くなり、最終的に水平状態となる。
そして、第1、第2モードにおいて保持部50の傾斜角度が同一(θ1e=θ2e)のときの被介助者M1,M2の肩の位置を比較すると、図6及び図7に示すように、第1モードにおける被介助者M1の肩の位置の接地面Gからの垂直方向の高さH1は、第2モードにおける被介助者M2の肩の位置の接地面Gからの垂直方向の高さH2よりも低くなる。これにより、体幹のバランスが悪い被介助者M1は、腰を伸ばさなくてもよいので、楽な姿勢で体を保持できる。また、体幹がしっかりしている被介助者M2は、腰がほぼ立った状態になるので、最終的な腰が立った立位姿勢に楽に移行できる。
また、図6及び図7に示すように、第1モードにおける被介助者M1の肩の前後方向の位置(初期位置Q1sから水平方向に距離P1の位置)は、第2モードにおける被介助者M2の肩の前後方向の位置(初期位置Q1sから水平方向に距離P2の位置)よりも後方に位置する。これにより、体幹のバランスが悪い被介助者M1は、保持部50に体をもたせかけられるので、楽な姿勢で移動できる。また、体幹がしっかりしている被介助者M2は、過度な前かがみにならないので、最終的な腰が立った立位姿勢に楽に移行できる。
なお、被介助者M1,M2が立位姿勢のときから座位姿勢に移行する場合においても、同様に、昇降アクチュエータ70,80による昇降動作と、前後動アクチュエータ90,100による前後動且つ傾動とが協調して行われる。
(3.効果)
本実施形態の介助ロボット1は、基台10と、基台10に対して上下動可能、前後動可能及び傾動可能に設けられ、被介助者M1,M2の体の一部を保持する保持部50と、保持部50の上下動、前後動及び傾動をそれぞれ変化させる制御を行うことで、少なくとも被介助者M1,M2に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助を行う制御装置120と、を備える。
そして、制御装置120は、起立補助を行うときの保持部50に保持された被介助者M1,M2の肩の位置の動作軌跡、並びに起立補助が完了したときの保持部50に保持された被介助者M1,M2の肩の位置の高さ及び前後方向の位置の少なくとも一方が、異なるモードで保持部50の上昇、前後動及び傾動をそれぞれ制御する。
これにより、被介助者M1,M2の肩の位置の動作軌跡や前後方向の位置を設定できるので、被介助者M1,M2の介護度合に応じた起立補助を行うことができる。
また、異なるモードは、第1モード及び第2モードを含み、第1モードは、比較的重度の被介助者M1が使用するときのモードであり、第2モードは、比較的軽度の被介助者M2が使用するときのモードであるので、被介助者の介護程度に応じてモードを的確に選択できる。
また、制御装置120は、第1モードでは、保持部50に保持された被介助者M1の肩が前方にのみ移動するように保持部50の移動を制御し、第2モードでは、保持部50に保持された被介助者M2の肩が前方に移動した後に後方に移動するように保持部50の移動を制御する。これにより、被介助者M1が重介護の場合は、保持部50にもたれて体を支えることができ、被介助者M2が軽介護の場合は、立位姿勢をとることが容易となる。
また、制御装置120は、第1モードでは、保持部50に保持された被介助者M1の肩が前方にのみ移動するように保持部50の移動を制御し、第2モードでは、保持部50に保持された被介助者M2の肩が前方に移動した後に後方に移動するように保持部50の移動を制御する。これにより、被介助者が重介護M1、例えば被介助者の体幹のバランスが悪い場合は、座位姿勢から中腰の立位姿勢への起立補助を行うことが可能であり、被介助者M2が軽介護、例えば被介助者の体幹がしっかりしている場合は、座位姿勢から腰が立った立位姿勢への起立補助を行うことが可能である。
また、制御装置120は、保持部50の傾斜角度が所定角度のとき、第1モードでの保持部50に保持された被介助者M1の肩の位置の高さが、第2モードでの保持部50に保持された被介助者M2の肩の位置の高さよりも低くなるように制御する。これにより、体幹のバランスが悪い被介助者M1は、腰を伸ばさなくてもよいので、楽な姿勢で体を保持できる。また、体幹がしっかりしている被介助者M2は、腰がほぼ立った状態になるので、最終的な腰が立った立位姿勢に楽に移行できる。
また、制御装置120は、保持部50の傾斜角度が所定角度のとき、第1モードでの保持部50に保持された被介助者M1の肩の位置が、第2モードでの保持部50に保持された被介助者M2の肩の位置よりも後方に位置するように制御する。これにより、体幹のバランスが悪い被介助者M1は、保持部50に体をもたせかけられるので、楽な姿勢で移動できる。また、体幹がしっかりしている被介助者M2は、過度な前かがみにならないので、最終的な腰が立った立位姿勢に楽に移行できる。
(4.その他)
上述の実施形態の介助ロボット1は、第1モード及び第2モードの2つの動作モードを有していたが、3つ以上の異なる動作モードを有するようにしてもよい。介助ロボット1は、被介助者の介護程度に応じた少なくとも2つの動作モードを有していればよい。
1:介助ロボット、 10:基台、 20,30:昇降アーム、 40:昇降部、 50:保持部、 60:アタッチメント、 70,80:昇降アクチュエータ、 90,100:前後動アクチュエータ、 120:制御装置、 200:足載置部、 M1,M2:被介助者

Claims (4)

  1. 基台と、
    前記基台に対して上下動可能、前後動可能及び傾動可能に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、
    前記保持部の上下動、前後動及び傾動をそれぞれ変化させる制御を行うことで、少なくとも前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助を行う制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記起立補助を行うときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の動作軌跡、並びに前記起立補助が完了したときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さ及び前後方向の位置の少なくとも一方が、異なるモードで前記保持部の上昇、前後動及び傾動をそれぞれ制御し、
    前記異なるモードは、第1モード及び第2モードを含み、前記第1モードは、比較的重度の前記被介助者が使用するときのモードであり、前記第2モードは、比較的軽度の前記被介助者が使用するときのモードであり、
    前記第1モードでは、前記被介助者が前傾姿勢になる方向にのみ傾動するように前記保持部の傾動を制御し、前記第2モードでは、前記被介助者が前傾姿勢になる方向に傾動した後に逆方向に傾動するように前記保持部の傾動を制御する、介助ロボット。
  2. 基台と、
    前記基台に対して上下動可能、前後動可能及び傾動可能に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、
    前記保持部の上下動、前後動及び傾動をそれぞれ変化させる制御を行うことで、少なくとも前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助を行う制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記起立補助を行うときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の動作軌跡、並びに前記起立補助が完了したときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さ及び前後方向の位置の少なくとも一方が、異なるモードで前記保持部の上昇、前後動及び傾動をそれぞれ制御し、
    前記異なるモードは、第1モード及び第2モードを含み、前記第1モードは、比較的重度の前記被介助者が使用するときのモードであり、前記第2モードは、比較的軽度の前記被介助者が使用するときのモードであり、
    前記第1モードでは、前記保持部に保持された前記被介助者の肩が前方にのみ移動するように前記保持部の移動を制御し、前記第2モードでは、前記保持部に保持された前記被介助者の肩が前方に移動した後に後方に移動するように前記保持部の移動を制御する、介助ロボット。
  3. 基台と、
    前記基台に対して上下動可能、前後動可能及び傾動可能に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、
    前記保持部の上下動、前後動及び傾動をそれぞれ変化させる制御を行うことで、少なくとも前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助を行う制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記起立補助を行うときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の動作軌跡、並びに前記起立補助が完了したときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さ及び前後方向の位置の少なくとも一方が、異なるモードで前記保持部の上昇、前後動及び傾動をそれぞれ制御し、
    前記異なるモードは、第1モード及び第2モードを含み、前記第1モードは、比較的重度の前記被介助者が使用するときのモードであり、前記第2モードは、比較的軽度の前記被介助者が使用するときのモードであり、
    前記保持部の傾斜角度が所定角度のとき、前記第1モードでの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さが、前記第2モードでの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さよりも低くなるように制御する、介助ロボット。
  4. 基台と、
    前記基台に対して上下動可能、前後動可能及び傾動可能に設けられ、被介助者の体の一部を保持する保持部と、
    前記保持部の上下動、前後動及び傾動をそれぞれ変化させる制御を行うことで、少なくとも前記被介助者に対して座位姿勢から立位姿勢への起立補助を行う制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記起立補助を行うときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の動作軌跡、並びに前記起立補助が完了したときの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置の高さ及び前後方向の位置の少なくとも一方が、異なるモードで前記保持部の上昇、前後動及び傾動をそれぞれ制御し、
    前記異なるモードは、第1モード及び第2モードを含み、前記第1モードは、比較的重度の前記被介助者が使用するときのモードであり、前記第2モードは、比較的軽度の前記被介助者が使用するときのモードであり、
    前記保持部の傾斜角度が所定角度のとき、前記第1モードでの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置が、前記第2モードでの前記保持部に保持された前記被介助者の肩の位置よりも後方に位置するように制御する、介助ロボット。
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