JPH0685795B2 - 看護介助ロボツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば寝たきりの患者や重症の患者の看護
介助を行なうための看護介助ロボットに関する。

［発明の技術的背景及びその問題点］ 寝たきりの患者や老人等を浴室やトイレ、病室等に移動
し、看護婦等の介助者の負担を軽減するように入浴、ベ
ットからの抱き上げ、体位の変換、車椅子への移動等の
介助作業を行なうための看護介助ロボットの開発の要望
が高まっている。そして、このような要望に答えるため
の看護介助ロボットの一つが本願出願人によって特願昭
60−92237号において開示されている。

このような看護介助ロボットはオペレータの操作によっ
て患者を抱き起こしたり、抱え上げて移動したり、抱え
たまま入浴姿勢を取らせたりすることができ、看護人の
労力の負担を軽減するのに極めて役立つものである。そ
して、このような看護介助ロボットにおいては、患者の
姿勢がどのような時に患者に対する負担や不安を軽減す
ることができ、安定した状態で看護介助できるかをロボ
ット自体が判断し、患者の最適姿勢を自動的に実現する
ことが望ましい。

［発明の目的］ この発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたも
のであって、左右のロボットアームの患者支え部材に掛
る患者の荷重分布をみて患者が最適姿勢を取っているか
どうかを判断し、自動的に患者に最適姿勢を取らせ、楽
な姿勢で患者の看護介助を行なえる看護介助ロボットを
提供することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明は前記の問題点に鑑み、看護介助用ロボットにお
いて、任意な方向に走行可能な台車部５の上に設けられ
制御部13を備えたロボット本体７と、該ロボット本体７
に対して昇降駆動自在に設けられた一対のアーム取付け
用ブラケット15に一端を回動駆動可能に設けられた一対
の上腕部材17と、該一対の上腕部材17の他端に設けられ
た肘関節部材19に一端を回動駆動可能に連結された一対
の前腕部材21と、該一対の前腕部材21の他端部に設けら
れた回転軸24に軸支される一対の患者支え部材用ブラケ
ット23と、該患者支え部材用ブラケット23に前記回転軸
24と平行に固着して設けた一対の患者支え部材25と、該
一対の患者支え部材25上に複数の流体マット式圧力セン
サ27を設け、該複数の流体マット式圧力センサ上に指定
した支持姿勢で患者Ｋを載置した時に生じる各圧力セン
サの圧力分布データと予め前記制御部13の記憶装置RAM
およびROM（43,45）に記憶した支持姿勢の中から前記指
定支持姿勢における理想的圧力分布データおよび患者Ｋ
の体型情報とを比較演算し、ロボットの各腕部の姿勢を
最適に制御する構成としたものである。

［発明の実施例］ 第１図および第２図はこの発明の一実施例の看護介助ロ
ボットを示しており、底面四隅に取り付けられたキャス
タ1,1と中央部左右に取り付けられた駆動輪３とによっ
て任意の方向に走行可能な台車部５の上にロボット本体
７を取り付けてなる。このロボット本体７は、左右個別
に動作制御可能な複数の関節からなるロボットアーム9,
11を備えており、また左右各々のロボットアーム9,11お
よび前記台車部５の電気的制御のための制御部13を備え
ている。

左右のロボットアーム9,11にはそれぞれ、ロボット本体
７の昇降装置によって上下駆動されるアーム取付用ブラ
ケット15に対して第１図において上下方向に揺動駆動可
能に左右一対の上腕部材17が連結され、この上腕部材17
に対して左右一対の肘関節部材19が連動連結され、さら
に肘関節部材19に対して第１図において左右方向に揺動
駆動可能に左右一対の前腕部材21が連結されている。こ
の前腕部材21の下端部に左右一対の支え板用ブラケット
23が回転軸24に回動駆動自在に軸支され、この支え板用
ブラケット23に対して患者支え部材25が連結されてい
る。

そしてこの看護介助ロボットは、オペレータが操作ボッ
クスを操作することにより制御部13が左右のロボットア
ーム9,11の各回転軸部を駆動して、第４図に示すように
左右の患者支え部材25を同じ高さに保って患者を水平に
抱え上げて移動することができる。また第５図に示すよ
うに、片方のロボットアーム９を他方のロボットアーム
11より高い位置にし、しかも片方の患者支え部材25は斜
めに傾けることにより患者の上半身を抱き起した形にし
て支えることができる。

このような看護介助ロボットでは第１図及び第２図に示
すように左右一対の患者支え部材25,25の上面側にそれ
ぞれエアマット式あるいは水枕式等の流体マット式の圧
力センサ27が適数チャンネル分、例えば実施例のように
５チャンネル分ずつ取り付けられている。各チャンネル
に通じる流体チューブ29がロボットアーム9,11を通して
制御部13内の圧力測定部に接続されている。

第３図に示すように、患者を支え部材25,25上に支える
患者の荷重分布の測定システムでは、各チャンネルの圧
力センサ27の流体チューブ29が圧力変換器31に接続され
ている。各チャンネルの圧力センサ27に掛る荷重は、こ
の圧力変換器31により電気信号に変換され、増幅部33、
A/D変換器35を介してパラレル入出力装置PIO37に与えら
れ、システムバス39を介して荷重分布測定用の演算装置
CPU41に入力される。さらにこのシステムでは、ランダ
ムアクセスメモリ43、リードオンリメモリ45、フロッピ
ーディスクコントローラFDC47およびフロッピーディス
クドライバFDD49を備え、さらにシリアル入出力装置SIO
51を備えている。このシリアル入出力装置SIO51に対し
ては、CRTディスプレーターミナル53が接続され、さら
に左右のロボットアーム9,11の各駆動軸の制御系、すな
わち位置制御モジュールPCL55、サーボアンプ57、サー
ボモータ59が駆動軸数分接続されている。

この制御システムの動作を第４図乃至第６図に基づいて
説明る。例えばフロッピーディスクコントローラFDC47,
フロッピーディスクドライバFDD49によって、患者を水
平に支える時や上半身を抱き起した形に支えるときの左
右の患者支え部材25,25の各圧力センサ27に掛る荷重分
布の理想的な形をROM45にセットしておく。そして扱う
患者の身長や体重の必要な体型に関するデータを図示省
略した端末からRAM43に入力し、つづいて患者をどのよ
うな姿勢で支えるかの姿勢の指定を入力する−ステップ
61〜63。

この入力の後にアーム駆動を実行すると、左右の患者支
え部材25,25の圧力センサ27,27の各チャンネルに掛る荷
重分布がCPU41によって測定され、理想分布と比較され
る−ステップ64〜66。この荷重分布測定結果は、CRTデ
ィスプレーターミナル53によって第４図または第５図に
示すように表示される。第４図に示す例は、患者Ｋを水
平に支える場合の荷重分布の測定結果を各チャンネルN
o.1−No.10についてグラフ表示しており、第５図では上
半身を抱き起した形で支える場合の荷重分布を各チャン
ネル毎にグラフ表示したものである。

このようにして実際の荷重分布は、予め入力されている
支持姿勢の中から同一の支持姿勢の理想的な荷重分布と
比較され、ある許容範囲をもたせてその理想分布状態に
なったとき、患者Ｋは最適な姿勢で支えているものとし
てロボットアーム9,11の駆動を停止し、その状態を保持
する。

このようにしてオペレータは、CRTディスプレーターミ
ナル53の表示による荷重分布を見ながら、自動的にある
いは手動によって患者を最適姿勢に支えることができる
のである。また圧力センサ27としてエアマット式あるい
は水枕式等の流体マット式の圧力センサを用いているた
め、患者Ｋに対して柔かい感触を与えることができ、患
者の不快感を軽減することができるものとなる。また、
流体マット式の圧力センサ27を、制御部13内の測定部と
流体チューブ29で接続した形になっており、このように
電気部分をロボットアーム9,11から離しているため、患
者を入浴させるときの介助に用いた場合でも、水の浸入
による故障が起きることがなく、システムの安定化が図
れる。

なお上記実施例の第３図において、流体マット式圧力セ
ンサ27内の流体温度を測定するために熱電対のような熱
電変換器71、この熱電変換器71の出力の増幅装置73およ
びA/D変換器75をPIO37に接続しているのは、圧力測定の
温度変化を補償するためのものであり、CPU41によって
算出される圧力に補正を掛ける。この温度補正は必要に
応じて行なうものであり、さほど厳密さを要求されない
場合には備えなくてもよい。

第７図はこの発明の他の実施例を示すものであり、ロボ
ットアーム9,11の患者支え部材25に対し、その前端側に
エアマット77を設け、支え板用ブラケット23側に設けた
エアボンベ79とエアチューブ81によって接続している。
このエアマット77の患者支え部材25に対する取り付け方
式は、第８図（ａ）または（ｂ）に示すように、エアマ
ット77のベース83に係止用凸部85を設け、患者支え部材
25の前端に設けた係止部87に係止する構成である。

このようにして患者支え部材25の前端部にエアの供給、
放出自在のエアマット77を取り付けるようにするなら
ば、エアマット77の空気を抜いた状態でプレート状の患
者支え部材25を患者Ｋの下に差し入れることができる。
そして、その後にエアマット77にエアボンベ79からエア
を吹き込んで脹らせ、第７図に示すように患者支え部材
25の前端部を膨出した状態にするならば、患者Ｋを抱え
上げるときにエアマット77が患者の転落を防止し、患者
Ｋに大きな安心感を与えることができるものとなる。

［発明の効果］ この発明は左右のロボットアームの患者支え部材の上に
それぞれ流体マット式の圧力センサを設け、患者支え時
の荷重分布を測定するようにしたものであるため、荷重
分布を見ることにより患者が最適な姿勢で支えられてい
るかどうかを判断することができ、オペレータが患者の
姿勢を見ながらロボットアームの動きを操作したり、患
者に直接尋ねながら操作する必要がなく、最適姿勢を実
現する操作が楽になる利点がある。また圧力センサとし
て流体マット式のものを用いることにより、患者に当る
感触を和げることができ、さらに入浴介助の場合のよう
にロボットアームを水の中に浸すような場合でも水の浸
入により信号系が故障するといった心配がなく、操作性
の向上を図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の側面図、第２図は上記実
施例の平面図、第３図は上記実施例に用いる荷重測定シ
ステム図、第４図は患者を水平姿勢に支える場合の動作
説明図、第５図は患者の上半身を抱き起した形で支える
場合の動作説明図、第６図は上記実施例の動作を説明す
るフローチャート、第７図はこの発明の他の実施例の側
面図、第８図（ａ），（ｂ）はそれぞれエアマットを患
者支え部材に取り付ける方式の例を示す分解斜視図であ
る。 １……キャスタ、３……駆動輪、５……台車部 ７……ロボット本体、9,11……ロボットアーム 13……制御部、15……アーム取付用ブラケット 17……上腕部材、19……肘関節部材 21……前腕部材、23……支え板用ブラケット 25……患者支え部材 27……流体マット式の圧力センサ 29……流体チューブ、31……圧力変換器 41……演算装置 53……CRTディスプレーターミナル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】看護介助用ロボットにおいて、任意な方向
   に走行可能な台車部５の上に設けられ制御部13を備えた
   ロボット本体７と、該ロボット本体７に対して昇降駆動
   自在に設けられた一対のアーム取付け用ブラケット15に
   一端を回動駆動可能に設けられた一対の上腕部材17と、
   該一対の上腕部材17の他端に設けられた肘関節部材19に
   一端を回動駆動可能に連結された一対の前腕部材21と、
   該一対の前腕部材21の他端部に設けられた回転軸24に軸
   支される一対の患者支え部材用ブラケット23と、該患者
   支え部材用ブラケット23に前記回転軸24と平行に固着し
   て設けた一対の患者支え部材25と、該一対の患者支え部
   材25上に複数の流体マット式圧力センサ27を設け、該複
   数の流体マット式圧力センサ上に指定した支持姿勢で患
   者Ｋを載置した時に生じる各圧力センサの圧力分布デー
   タと予め前記制御部13の記憶装置RAM43およびROM45に記
   憶させた支持姿勢データの中から前記指定支持姿勢にお
   ける理想的圧力分布データおよび患者Ｋの体型情報とを
   比較演算し、ロボットの各腕部の姿勢を最適に制御する
   ことを特徴とする看護介助ロボット。