JPS63260559A - 介助用マニプレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はベッドサイドや患者搬送用の台車等に取付け
て寝たきりの患者の補助、介助のために使用する介助用
マニプレータに関するものである。

〈従来の技術〉 第５図ないし第７図は従来の介助用マニプレータを示す
ものである。

図に於いて１はベッドであって、その横にサイドテーブ
ル２がある。３はマニプレータ基台であって、その上に
介助用マニプレータ４を設け、この介助用マニプレータ
４を患者５が自分の音声等を使用して操作し、自分の手
のがわりにサイドデープル２上のコツプ等を操作するも
のである。

介助用マニプレータ４は、第６図のよう、に介助用の搬
送台車６に取付けて使用する場合がある。

即ち、この図に示す搬送台車６は中央と、その両側に回
動自在に装着したシート７を有するもので、ベッド上に
寝ている患者５をベッド上に向けて進退するスライド板
８を利用してベッド１上がらすくい上げたり、抱き上げ
たりして搬送する機能をもっている。

従って、この台車６に介助用マニプレータ４を付けるこ
とによって、更に患者にとって便利な装置とすることが
できる。

又、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｌは前記のように、搬
送台車６に取付けた介助用マニプレータ４の一つの使用
方法を示すものである。

即ち、ベッド１上の患者５のすくい上げの動作途中にお
いて、スライド板８上の患者が何等かの操作が行なえる
ように、介助用マニプレータ４の操作板９を患者５の顔
の近辺にかざしておいて操作がしやすいようにしてやる
動作を行なわせるものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のような介助用マニプレータにおいて、最も重要な
問題は安全性である。

即ち、患者に極く近い場所で動作するものであるから、
この動作によって患者に危害が加わるようなことがない
ように注意しなければならない。

しかしながら１．現在までのところ介助用として使用す
るマニプレータの研究において、その点まで言及された
ものは見当たらない。

今までこの最も重要な問題に答が与えられていないのは
、一つには患者の存在する空間的領域を知るための簡単
な方法がなかったことになる。

患者の存在する位置を知ることができれば、今までに障
害物回避法として発表されている方法を摘要することも
可能である。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、ベッド上もしくは搬送台車上等の患者支持
部に患者の接触を検知するセンサを取付け、そのセンサ
により患者の存在位置を推定し、これにより患者との干
渉を避けるようにして、患者に危害を加えないように動
作せしめる制御手段を備えたものである。

〈作用〉 この発明は上記の＠造であり、患者が寝ているベッド上
に設けた大型の面状接触センサ等によって患者の位置を
検出し、その検出値をマニプレータの制御用コンピュー
タに入力する。

一方ベッド上の患者はマニプレータ等の動きを教示する
指令を同じコンピュータに与える。

コンピュータではこの二つのデータを比較検討し、その
結果に基いて制御手段によりマニプレータの駆動部を制
御して、患者にマニプレータが衝突しないようにする。

〈実施例〉 第１図は前記第５図の従来例と同様にベッド１の横に設
置するベッドサイド用介助マニプレータ４にセンサを取
付は実施したものである。

この場合、ベッド１上に大型の面状接触センサ１１を設
ける。

このセンサ１１は例えば特願昭６０−０８０３４１号公
報により明らかにされているような格子点パターンを有
し、患者５が接触している位置を制御用コンピュータ１
２に入力する。

上記のセンサ１１が高感度の場合は接触パターンのエツ
ジを抽出して患＠５の人体形状を求めることができる。

又、高感度でない場合でも接触パターンの中心位置を求
めて人体の中心位置とすることができる。

この接触位置から中心位置を求めて処理する装置の例と
しては特願昭６１−０９４６４７号公報によって明らか
にされている。

上記のような情報から人体の存在する領域１２′を定め
る。接触パターンから人体形状を再構成することは不可
能なので、ベッド１上の例えば直方体の領域１２′を定
め、その中にマニアル＝り４が侵入しないように該マニ
プレータ４を制御すればよい。

第１図に示したような使い方においては直方体を非干渉
領域１２′　として設定することで充分対処できる。

しかし、例えばコツプの水を患者に飲ませる等の動作の
ように患者にほとんど接触するような近辺でのマニプレ
ータ４の動作の場合は、前記のような直方体領域を設定
していたのでは、目的の範囲にマニプレータ４を接近さ
せることができない。

そのときには、例えば患者の身体と頭を別々の楕円の筒
で被うような領域を設定する等の方策を用いて非干渉領
域ができるだけ人体の持つ体型に近くなるようにする。

ここでは、実施例として前記第６図に示したすくい上げ
、及び抱き上げ機能付きの介助用の搬送台車６上に搭載
された介助用マニプレータ４の場合の非干渉制御の場合
を第２図ないし第３図に基づいて説明する。

この場合、中央とその両側の各シート７のスライド板８
上に面状接触センサ１１を取付け、人体の位置を推定で
きるようにする。

そして、この各面状接触センサ１１の上に前記のように
、直方体或いは楕円の非干渉領域１２′を設定し、この
非干渉領域１２′内にマニプレータ４が干渉しないよう
に制御する。

まず、背中部のシート７におけるスライド板８の場合に
ついて考える。

第３図に示すように各部分に固定されている座標系を考
える。

マニプレータ４の基台３に固定されている座標系をΣＯ
とし、その原点をＯとする。

この座標系は介助Ｈｉｄそのものに固定されている絶対
座標系とみなすことができマニプレータ４の動きや、抱
き上げ時のシート７の動きに対して不変であると考える
。

又背中部のシート７に固定されている座標系をΣＢ、原
点をＢ、スライド板８の座標系をΣＳ１原点をＳとする
。

第３図では背中部のシート７を起こすための回転軸にΣ
Ｂは固定されているものとしているが、Σ０１ΣＳ全で
、どのような位置にどのような方向で定めようとかまわ
ない。

スライド板８上ならスライド板８上の成る１点に座標系
を定めればよい。

又、マニプレータ４の手先の点を１１人体の荷重により
分布荷重センサより得られる人体接触位置の中心位置を
Ｇとする。

そして、ＨをΣ０により表現したものをＨＯとする。こ
の日Ｏはマニプレータ４を動作させたい人間により入力
されるデータそのものに対応する。

又、ＧをΣＳにて表現したものをＧｓとする。

Ｑｓはセンサより出力されるデータそのものに対応する
。

たとえスライド板８が移動してもＧｓは変化しない。以
下の説明に同次変換法を導入する。即ち、という１×４
のベクトルで位置を記述する−０この方法によると、各
座標系間の移動を４×４のマトリクスで表現できる。Σ
０からΣＢへの変換をは各座標系間の回転移動を示す。

ここでθｂは背中シートの起き上がり角度に対応する。

これらの変換マトリクスを用いると、１１点をΣＳにて
表現したＨ８は次式にて計算することがさて、背中シー
ト上の人体の存在する空間を次のように簡略に記述する
。センサから得られるのは接触部分の中心位置であり、
そのデータから人体の形状を詳細に記述することはでき
ない。そこで第４図に示すようにＧＳを中心に直方体の
空間を作り、その内部に１１が存在するかどうかで、干
渉チェックとする。直方体の大きさ、（第４図中のｄχ
１．　ｄｘ２など）は、実験的に求めておくこととする
。前記（４）式にて与えられるＨはΣＳにて表現されて
いる１点なのでＨが次の条件をみたすかどうかをチェッ
クすればよい。即ち χＨｓ＞χｓｓ＋ｄχ２．χ）１５＜χｔｘｓ−ｄχ１
ＹＨｓ＞ＹｃＩｓ＋ｄｙ　ＩＹＨｓ＜Ｙｑｓ−ｄｙＫｓ
ｓ＞ｄｉ 同様に尻部分のシート７、足部分シー１−７に対しても
同様のチェックを行なえば、教示されたマニプレータ先
端１立置が安全かどうかを知ることができる。

〈効果〉 この発明は上記のように、介助用マニプレータが人体の
存在する領域に接触しないように制御され、マニプレー
タが人体に接触してベッド上の患者に危害を与えるよう
なおそれが全くなくなるので、マニプレータを極めて安
全に使用することができる。

従って、この発明は寝たきり患者を介助する為に使用す
る介助マニプレータに最適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のベッドサイド用マニプレータの斜視
図、第２図はこの発明の搬送台車用マニプレータの斜視
図、第３図は各座標系を示す斜視図、第４図は非接触領
域の例を示す斜視図、第５図は従来のベッドサイド用マ
ニプレータの斜視図、第６図は従来の搬送台車用マニプ
レータの斜視図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同
上の作用を示す斜視図である。 １・・・ベッド　　　　　　　４・・・マニプレータ５
・・・患者　　　　　　　　６・・・介助用の搬送台車
７・・・シート　　　　　　　８・・・スライド板９・
・・操作板　　　　　　　１１・・・面状接触センサ１
２・・・非接触領域 出願人代理人　　弁理士　　和　１）昭第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベッドサイドもしくは介助用搬送台車に取付けて使用す
   る介助用マニプレータであって、ベッド上もしくは搬送
   台車上等の患者支持部に患者の接触を検知するセンサを
   取付け、そのセンサにより患者の存在位置を推定し、こ
   れにより患者との干渉を避けるようにして、患者に危害
   を加えないように動作せしめる制御手段を備えたことを
   特徴とする介助用マニプレータ。