WO2017060964A1 - 介助ロボット - Google Patents

Abstract

　起立補助動作の際に被介助者（Ｍ）に不快感を与えることを抑制できる介助ロボット（１）を提供する。介助ロボット（１）の制御装置（８０）は、被介助者（Ｍ）が初期の座位姿勢の時から中間姿勢時までの少なくとも一部区間において、昇降部（３０）の下降とアーム（４０）の前旋回とを協調させる第一動作を実行させる。制御装置（８０）は、中間姿勢時から立位姿勢の時までの区間において、昇降部（３０）を上昇させる第二動作を実行させる。

Description

介助ロボット

　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、被介助者の起立補助を行う介助ロボットが開示されている。この介助ロボットは、２つの駆動軸を備えており、駆動部材の一つとして上下方向に直動する軸部と、駆動部材のもう一つとして軸部の上端に揺動可能に設けられるテーブルとを備える。この介助ロボットは、座位姿勢である被介助者の肘をテーブルの上に載せた状態で、テーブルを揺動（前旋回）させて上昇準備位置に移動させ、その後にテーブルを上昇させることで被介助者を立ち上がらせる。

特開２０１２－２１７６８６号公報

　しかし、上記介助ロボットは、最初に、座位姿勢である被介助者の肘をテーブルの上に載せた状態で、テーブルを前旋回させている。テーブルの前旋回によってテーブルは上昇するため、テーブルの前旋回の開始に伴って被介助者の上半身は持ち上げられる。

　ここで、被介助者が座面に着座した座位姿勢の状態において、通常、被介助者の重心は、被介助者の足の接地位置より後方に離れている。この状態から、テーブルの前旋回によって被介助者の上半身が持ち上げられた場合に、被介助者の上半身が介助ロボットのテーブルから後方に離れようとする力が発生する。そのため、被介助者には、被介助者がテーブルから離れないようにするための力が作用し、被介助者に不快感を与える。

　本発明は、起立補助動作の際に被介助者に不快感を与えることを抑制できる介助ロボットを提供することを目的とする。

　本発明に係る介助ロボットは、基台と、前記基台に対して上下方向に直動する昇降部と、前記昇降部に所定の揺動軸心を中心軸として揺動可能に設けられるアームと、前記アームの先端に設けられ、被介助者の上半身を保持する保持部と、前記昇降部の上下動及び前記アームの揺動を制御して、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。

　前記制御装置は、前記被介助者が初期の座位姿勢の時から所定の中間姿勢時までの少なくとも一部区間において、前記昇降部の下降と前記アームの前旋回とを協調させる第一動作と、前記所定の中間姿勢時から前記立位姿勢の時までの区間において、前記昇降部を上昇させる第二動作とを実行させる。

　本発明によれば、第一動作が、昇降部の下降とアームの前旋回とを協調して行う動作である。アームの前旋回によって、被介助者の上半身が前傾する。ここで、第一動作は、アームの前旋回によって昇降部に対して保持部を上昇させるが、昇降部の下降によって基台に対して昇降部を下降させている。そのため、第一動作において、アームの前旋回による昇降部に対する保持部の上昇動作の少なくとも一部は、昇降部の下降動作によって相殺される。

　従って、被介助者が初期の座位姿勢の状態から被介助者の重心が前方に移動する際に、本発明による第一動作の場合には、従来のように単にアームの前旋回のみの場合と比べて、被介助者の上半身の上昇量が抑制される。そのため、座位姿勢から立位姿勢までの初期段階において、被介助者の上半身が持ち上げられる量が少なくなり、被介助者に不快感を与えることが抑制される。

本実施形態の介助ロボットの外観の後方斜視図である。 介助ロボットの構造を示す右側から見た図であり、被介助者が初期の座位姿勢の時を示す。 介助ロボットの構造を示す右側から見た図であり、被介助者が初期の座位姿勢の時を示す。 介助ロボットの構造を示す右側から見た図であり、被介助者が初期の座位姿勢の時を示す。 介助ロボットを用いた被介助者の起立動作において、被介助者の肩の位置Ｐの軌跡及び肩の位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における胴体受部の角度θを示す図である。 被介助者の起立動作において、補助開始から補助終了までの胴体受部の角度θの時間変化を示す。 比較例として、健常者の起立動作において、健常者の肩の位置Ｐａの軌跡及び肩の位置Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３における胴体の角度θａを示す図である。 健常者の起立動作において、動作開始から動作終了までの胴体の角度θａを示す。

　（１．介助ロボット１の構成）
　介助ロボット１は、被介助者Ｍ（図２に示す）に対し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、本実施形態の介助ロボット１は、自力での起立が困難な被介助者Ｍを主として対象とし、例えば、被介助者Ｍのボトムス（下半身に着る衣服）の着脱支援や、被介助者Ｍの排泄介助などに有効に用いられる。介助ロボット１が立位姿勢における被介助者Ｍの上半身を支持することで、一人の介助者が、被介助者Ｍの上記処置を行うことができる。つまり、本実施形態における立位姿勢とは、少なくとも被介助者Ｍの下半身が立っている状態を意味し、上半身及び下半身が立っている状態を意味するものではない。

　なお、本実施形態の介助ロボット１は、被介助者Ｍの下半身のみを立たせた立位姿勢への補助を目的として説明するが、被介助者Ｍの下半身及び上半身を立たせた立位姿勢への補助を目的とすることもできる。

　介助ロボット１は、図１及び図２に示すように、基台１０、車輪２０、昇降部３０、アーム４０、保持部５０、グリップ６０、下腿当て部７０、制御装置８０を備える。以下において、前後左右上下は、図１に示すように、被介助者Ｍから見た前後左右上下とする。
　基台１０は、フレーム１１と、支柱１２と、足載置台１３と、固定カバー１４とを備える。フレーム１１は、接地面２（床面、地面）から僅かに離れた位置であって、接地面２に対してほぼ水平に設けられる。

　支柱１２は、フレーム１１に固定されており、フレーム１１の前方上面から上方に向かって立設される。支柱１２は、フレーム１１の前方のうち、左右方向中央に配置される。なお、本実施形態において、介助ロボット１は、１本の支柱１２を有するが、２本以上の支柱１２を備えるようにしてもよい。

　足載置台１３は、フレーム１１の上面後方に固定される。足載置台１３の上面には、被介助者Ｍの足の接地マーク１３ａが記されている。つまり、接地マーク１３ａは、被介助者Ｍに対して足の位置を案内する役割を有する。固定カバー１４は、図１に示すように、フレーム１１又は支柱１２に固定され、後述する昇降部３０の昇降本体３１の下側部分の周囲を囲む。

　車輪２０は、図１に示すように、フレーム１１の前後左右の四隅に配置される。車輪２０は、回転を規制するロック機能を有する。車輪２０は、本実施形態においては、自由回転可能に設けられるが、駆動装置により駆動可能に設けてもよい。

　昇降部３０は、昇降本体３１と、揺動支持部３２と、昇降カバー３３とを備える。昇降本体３１は、図２に示すように、上下方向に長尺状に形成され、支柱１２の前面に上下方向に直動可能に設けられる。昇降本体３１は、支柱１２の前面のガイド（図示せず）に案内されると共に、直動装置（図示せず）により駆動される。この昇降本体３１は、固定カバー１４により囲まれている。

　揺動支持部３２は、昇降本体３１上端側に設けられ、左右方向に平行な揺動軸心３２ａを有する。詳細には、揺動支持部３２は、昇降本体３１の上端から後方に突出形成される。つまり、揺動軸心３２ａは、支柱１２より後方に位置し、且つ、昇降本体３１より後方に位置する。

　昇降カバー３３は、図１に示すように、昇降部３０に固定され、昇降部３０を囲む。さらに、昇降カバー３３は、支柱１２及び固定カバー１４を囲む。昇降カバー３３は、昇降部３０が上昇した位置においても固定カバー１４との重なりを有する。
　なお、本実施形態においては、介助ロボット１は、１本の支柱１２を有するため１個の昇降部３０を有するが、仮に、２本以上の支柱１２を有する場合には、支柱１２の数に対応する数の昇降部３０を有することになる。

　アーム４０は、昇降部３０の揺動支持部３２の揺動軸心３２ａを中心軸として揺動可能に設けられる。アーム４０は、アーム駆動装置（図示せず）によって揺動させられる。アーム４０は、揺動支持部３２より高い位置を揺動する。つまり、アーム４０の揺動範囲は、アーム４０の先端が揺動支持部３２の後方に延びる状態（図２に示す）と、アーム４０の先端が揺動支持部３２又は昇降本体３１の上方付近に位置する状態（図４に示す）との間である。介助ロボット１が起立補助を行う場合には、アーム４０は、後方に延びた状態から前旋回し、介助ロボット１が着座補助を行う場合には、アーム４０は、後方に延びる状態となるように後旋回する。

　保持部５０は、アーム４０の先端に設けられ、被介助者Ｍの上半身を保持する。本実施形態においては、保持部５０は、被介助者Ｍの胴体に接触する胴体受部５１と、被介助者Ｍの両脇を抱える脇受部５２とを備える。なお、保持部５０は、胴体受部５１と脇受部５２の何れか一方のみを備えるようにしてもよい。

　胴体受部５１は、被介助者Ｍの胴体を下方から支持する。胴体受部５１は、面状に形成され、クッション材により形成される。胴体受部５１は、標準的な被介助者Ｍの胴体に応じた初期形状に形成され、個々の被介助者Ｍの胴体に応じて柔軟に変形する。本実施形態では、胴体受部５１は、被介助者Ｍの胸部から腹部に亘って接触する。

　脇受部５２は、円弧状に形成され、円弧開口が上方を向くように胴体受部５１の左右それぞれに配置される。脇受部５２は、被介助者Ｍの脇を下方から支持することで、被介助者Ｍの上半身を支持する。さらに、脇受部５２は、被介助者Ｍの両脇を前後方向から挟むことで、被介助者Ｍの前後動を規制する。従って、胴体受部５１及び脇受部５２は、保持部５０により保持された状態の被介助者Ｍの肩の位置Ｐを規制できる。

　アーム４０が昇降部３０に対して揺動することにより、胴体受部５１の左右方向の中央線は、鉛直線に対して２０°～１１０°の範囲で揺動する。胴体受部５１の当該中央線の角度が２０°～９０°の範囲においては、胴体受部５１が上方且つ後方を向く状態となる。一方、胴体受部５１の当該中央線の角度が９０°～１１０°の範囲においては、胴体受部５１が上方且つ前方を向く状態となる。

　グリップ６０は、Ｕ字状に形成され、グリップ６０のＵ字状の両端が、胴体受部５１の下面に固定される。グリップ６０の中央部は、胴体受部５１の前方に位置し、保持部５０に保持された状態の被介助者Ｍにより把持される。

　下腿当て部７０は、座位姿勢における被介助者Ｍの下腿前部（脛部又は膝部）を接触させることで、座位姿勢における被介助者Ｍの下半身の位置及び姿勢を決める。特に、足の位置がある程度決定される。下腿当て部７０は、基台１０の支柱１２に固定される。下腿当て部７０は、２個の支持部材７１と、下腿当て本体７２とを備える。

　支持部材７１は、Ｌ字状に形成される。支持部材７１のＬ字状の一端が、支柱１２に固定され、支持部材７１のＬ字状の他端が、支柱１２より後方に位置する。下腿当て本体７２は、支持部材７１の他端側に固定され、昇降カバー３３の後方且つ揺動支持部３２の下方に位置する。下腿当て本体７２は、被介助者Ｍの下腿前部を接触させる部位であり、面状に形成され、クッション材により形成される。

　制御装置８０は、基台１０の水平台１１に固定されており、水平台１１の前方上面から上方に向かって立設される。制御装置８０は、支柱１２の横に配置される。制御装置８０は、昇降部３０の上下動及びアーム４０の揺動を制御して、被介助者Ｍに対して起立補助及び着座補助を行う。

　制御装置８０は、操作者（被介助者Ｍ又は介助者）により起立開始高さの調整操作が実行されると、昇降部３０の上下動のみを制御し、このときアーム４０を揺動させない。つまり、制御装置８０は、被介助者Ｍの伸長に応じて、起立開始高さを調整する。

　さらに、制御装置８０には、予め起立補助動作を行う際の起立補助プログラムが記憶されている。操作者（被介助者Ｍ又は介助者）によって起立補助操作が実行されることにより、制御装置８０は、起立補助プログラムを実行し、昇降部３０の上下動及びアーム４０の揺動を制御する。また、制御装置８０には、予め着座補助動作を行う際の着座補助プログラムが記憶されている。操作者（被介助者Ｍ又は介助者）によって着座補助操作が実行されることにより、制御装置８０は、着座補助プログラムを実行し、昇降部３０の上下動及びアーム４０の揺動を制御する。また、制御装置８０は、起立開始高さに応じて、起立補助プログラム及び着座補助プログラムを補正する。

　（２．介助ロボット１による起立補助動作）
　介助ロボット１による被介助者Ｍに対する起立補助動作について、図２～図４を参照して説明する。ここで、図２～図４において、太実線にて、被介助者Ｍの起立動作中の肩の位置Ｐの軌跡を示し、太破線にて、被介助者Ｍの起立動作中の重心Ｇの軌跡を示す。起立補助動作は、介助ロボット１を、図２に示す初期状態から、図３に示す中間状態に移行し、そして図４に示す最終状態に至るまでの動作である。つまり、起立補助動作によって、被介助者Ｍは、図２に示す初期の座位姿勢から、図３に示す中間姿勢に移行し、そして図４に示す立位姿勢となる。つまり、制御装置８０は、肩の位置Ｐが図２～図４に示す軌跡を移動するように、昇降部３０の上下動及びアーム４０の前旋回を行う。

　図２に示すように、起立補助動作の初期状態では、被介助者Ｍは、座面３に着座した状態（座位姿勢の状態）である。介助ロボット１は、被介助者Ｍ又は介助者による操作によって、起立補助動作の初期状態にセットされる。介助ロボット１の初期状態とは、起立補助プログラムにおいて、保持部５０が最も後方に位置する状態である。つまり、介助ロボット１の初期状態とは、アーム４０が後方に延びる状態である。被介助者Ｍの下半身は、保持部５０の下方空間に配置される。被介助者Ｍの足が、接地マーク１３ａ上に位置する。被介助者Ｍの下腿が、下腿当て本体７２の後面に接触する。

　この状態において、被介助者Ｍ又は介助者が、座面３上に座位姿勢である被介助者Ｍの上半身の高さに応じて昇降部３０のみの上下動操作を行うことにより、制御装置８０が昇降部３０を上下動させる。このようにして、被介助者Ｍの胴体の前面が、胴体受部５１の胴体保持面に接触する。さらに、被介助者Ｍは、脇を脇受部５２の上に載置し、被介助者Ｍは、グリップ６０を把持する。この初期状態において、被介助者Ｍの上半身は、少し前傾姿勢となる。ただし、初期状態における被介助者Ｍの重心Ｇ１の前後方向位置は、被介助者Ｍの足の前後方向範囲Ｆより後方に位置する。

　続いて、被介助者Ｍ又は介助者が起立補助操作を開始すると、制御装置８０が、起立補助プログラムに従って、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回とを協調させる。ここで、被介助者Ｍの初期の座位姿勢の時から中間姿勢時までの動作を第一動作と称する。つまり、第一動作は、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回との協調を、初期の座位姿勢の時から中間姿勢時までの少なくとも一部区間において行う動作である。

　なお、本実施形態においては、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回との協調動作は、初期の座位姿勢の時から中間姿勢時までの全ての区間において行われる。もちろん、協調動作が一部区間のみにて実行されるようにしてもよい。このとき、アーム４０は、前旋回のみであり、後旋回を行わず、昇降部３０は、下降のみであり、上昇を行わない。

　第一動作によって、図２及び図３に示すように、被介助者Ｍの肩の位置Ｐは、ほぼ水平に前方へ移動していく。第一動作において、アーム４０の前旋回によって、保持部５０は昇降部３０に対して上昇する。しかし、昇降部３０が下降することによって、肩の位置Ｐがほぼ水平に移動するようにできる。ここで、ほぼ水平とは、水平である場合、水平から上下に僅かに傾斜した状態を含む。

　さらに、第一動作において、アーム４０の前旋回によって、胴体受部５１の胴体保持面は、前傾するとともに前方に移動する。従って、協調させる第一動作により、被介助者Ｍの肩の位置Ｐは前進すると共に、胴体受部５１の後端が上昇する。従って、被介助者Ｍの上半身は前傾し、且つ、被介助者Ｍの腹部付近が持ち上げられる。このような第一動作により、被介助者Ｍの臀部が座面３に接触している状態を維持しつつ、被介助者Ｍの背筋が伸びると共に、骨盤が立つ状態となる。従って、このような姿勢となった被介助者Ｍを、保持部５０は安定して支持できる。

　また、中間姿勢時には、図３に示すように、被介助者Ｍの重心Ｇ２の前後方向位置が、被介助者Ｍの足の接地面の前後方向範囲Ｆに進入している。従って、被介助者Ｍは自力では起立できないが、中間姿勢時においては、被介助者Ｍは、自身の足により自身を安定して支え易い姿勢となっている。

　ここで、被介助者Ｍの重心Ｇ２の前後方向位置が足の接地面の前後方向範囲Ｆに含まれているか否かは、被介助者Ｍの伸長及び体重により予測可能である。そこで、予め被介助者Ｍの重心Ｇを予測して、昇降部３０の上下動及びアーム４０の前旋回の角度を設定することで、上記を実現できる。

　この他に、保持部５０にかかる質量を計測し、被介助者Ｍの上半身の質量に対する所定割合に達したか否かにより、上記判断を行うこともできる。また、保持部５０が被介助者Ｍから受ける後方荷重が所定値以下に達したか否かにより、上記判断を行うこともできる。さらに、被介助者Ｍの上半身の傾きが所定値以上に達したか否かにより、上記判断を行うこともできる。

　続いて、制御装置８０は、昇降部３０の動作を下降から上昇に切り替える。本実施形態においては、制御装置８０は、起立補助プログラムに従って、昇降部３０の上昇とアーム４０の前旋回とを協調させる。ここで、被介助者Ｍの中間姿勢時から立位姿勢の時までの動作を第二動作と称する。つまり、第二動作は、昇降部３０の上昇とアーム４０の前旋回との協調を、中間姿勢時から立位姿勢の時までの少なくとも一部区間において行う動作である。

　なお、本実施形態においては、昇降部３０の上昇とアーム４０の前旋回との協調動作は、中間姿勢時から立位姿勢の時までの全ての区間において行われる。もちろん、協調動作が一部区間のみにて実行されるようにしてもよい。このとき、アーム４０は、前旋回のみであり、後旋回を行わず、昇降部３０は、上昇のみであり、下降を行わない。

　第二動作によって、図３及び図４に示すように、被介助者Ｍの肩の位置Ｐは、中間姿勢時から僅かに前進しながらもほぼ真上に向かって上昇する。つまり、保持部５０は、アーム４０の前旋回により僅かに前進しつつ、主として昇降部３０の上昇により上昇する。

　第二動作が行われることによって、被介助者Ｍの臀部は座面３から離れて上昇する。第二動作において、アーム４０の前旋回によって、胴体受部５１の胴体保持面は、さらに前傾する。被介助者Ｍの上半身は、上昇しつつ、さらに前傾する。従って、第二動作により、被介助者Ｍの上半身が上昇する際において、被介助者Ｍの背筋が伸びた状態が維持される。そのため、第二動作の際に、保持部５０は、被介助者Ｍを安定して支持できる。

　さらに、第二動作の際に、被介助者Ｍの重心Ｇの前後方向位置（Ｇ２～Ｇ３）は、被介助者Ｍの足の接地面の前後方向範囲Ｆに位置している。従って、被介助者Ｍの上半身が上昇する際に、被介助者Ｍは安心感を得ることができる。

　（３．揺動軸心３２ａの位置）
　次に、揺動軸心３２ａの位置について、図２～図４を参照して説明する。足載置台１３の上面から揺動軸心３２ａまでの高さは、昇降部３０の上下動によって、４００～１０００ｍｍの範囲で上下動する。起立補助プログラムにおいては、介助ロボット１が図３に示す中間状態の時に、揺動軸心３２ａが最も下に位置し、介助ロボット１が図４に示す最終状態の時に、揺動軸心３２ａが最も上に位置する。ただし、昇降部３０の上下動は適宜調整できるため、被介助者Ｍの伸長に応じて、揺動軸心３２ａが最下位置及び最上位置は変化できるようにしている。

　胴体受部５１のうち左右方向の中央は、被介助者Ｍの胴体前面の左右方向の中央に接触する。肩の位置Ｐを通り、保持部５０の胴体受部５１による被介助者Ｍの胴体保持面に平行な線と、アーム４０の揺動軸心３２ａとの距離Ｌ（図２及び図４に示す）は、２３０～２９０ｍｍである。特に、当該距離Ｌは、２５０～２７０ｍｍが好適である。

　また、揺動軸心３２ａは、被介助者Ｍの足の接地面の前後方向範囲Ｆより前方に位置する。揺動軸心３２ａは、被介助者Ｍの足のかかとの接地位置より、２５０～４５０ｍｍ前方に位置する。特に、揺動軸心３２ａと当該接地位置との距離は、３００～４００ｍｍが好適である。

　揺動軸心３２ａは、第一動作の際に、被介助者Ｍの上半身の高さ範囲内、すなわち被介助者Ｍの臀部の下面（座面３）から頭部の上端までの範囲内で、下降する。特に、本実施形態においては、揺動軸心３２ａは、第一動作の際に、被介助者Ｍの胴体（胸部及び腹部）の高さ範囲内で、下降する。

　さらに、揺動軸心３２ａは、図２に示すように、初期の座位姿勢における被介助者Ｍの頭部より前方に位置する。さらに、揺動軸心３２ａは、図４に示すように、保持部５０に保持された状態の被介助者Ｍが立位姿勢における被介助者Ｍの頭部より後方に位置する。

　（４．被介助者と健常者の肩の位置）
　次に、起立補助動作において、被介助者Ｍの肩の位置Ｐの軌跡及び胴体受部５１の角度θの軌跡について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は時刻を表し、Ｐ１（Ｔ１）は、時刻Ｔ１における肩の位置Ｐ１を意味し、Ｐ２（Ｔ２）、Ｐ３（Ｔ３）も同様である。

　比較のため、健常者が起立動作を行う場合に、健常者の肩の位置Ｐａの軌跡及び胴体の傾きθａの軌跡について、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３，Ｔａ４は時刻を表し、Ｐａ１（Ｔａ１）は、時刻Ｔａ１における肩の位置Ｐａ１を意味し、Ｐａ２（Ｔａ２）、Ｐａ３（Ｔａ３）、Ｐａ４（Ｔａ４）も同様である。なお、被介助者Ｍの肩の位置Ｐの軌跡及び胴体受部５１の角度θの軌跡、並びに、健常者の肩の位置Ｐａの軌跡及び胴体の角度θａの軌跡は、一例であり、伸長や座高、股下長さなどに応じて、適宜異なる数値となる。

　被介助者Ｍの肩の位置Ｐは、図５Ａに示すように、被介助者Ｍが初期の座位姿勢の時Ｔ１にＰ１に位置し、中間姿勢時Ｔ２にはＰ２に位置し、立位姿勢の時Ｔ３にはＰ３に位置する。肩の位置Ｐは、Ｐ１からＰ２へ、ほぼ水平に前進している。その後、肩の位置Ｐは、Ｐ２から前進しながら、上昇してＰ３へ到達する。肩の位置Ｐは、Ｐ１からＰ３までにおいて、前進しながら、上昇している。Ｐ１が最下位置となり、Ｐ３が最上位置となる。

　胴体受部５１の角度θ（被介助者Ｍの胴体の角度に相当）は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、被介助者Ｍが初期の座位姿勢の時Ｔ１に３５°であり、中間姿勢時Ｔ２に６４°であり、立位姿勢の時Ｔ３に９５°である。図５Ｂに示すように、角度θは、増加し続ける。

　一方、健常者の肩の位置Ｐａは、図６Ａに示すように、健常者が初期の座位姿勢の時Ｔａ１にＰａ１に位置し、上半身を前傾して臀部が座面３から離れて上昇する姿勢の時Ｔａ２に、最下位置であるＰａ２に位置する。その後、健常者の肩の位置Ｐａは、上昇して、立位姿勢の時Ｔａ４に、Ｐａ４に位置する。

　健常者の胴体の角度θａは、初期の座位姿勢の時Ｔａ１の時には５°であり、徐々に前傾することで、臀部が座面３から離れる時Ｔａ２に４４°となる。その直後の時Ｔａ３に、胴体の角度θａが最大となり、その後胴体の角度θａが小さくなりながら上昇する。そして、胴体の角度θａは、立位姿勢の時Ｔａ４に、３°となる。

　被介助者Ｍの肩の位置Ｐは、健常者の肩の位置ＰａにおけるＰａ２付近からＰａ３とＰａ４の中間付近に近似した軌跡となる。よって、被介助者Ｍは健常者のように上半身を前にスライドさせてから立ち上がるので、被介助者Ｍは重心Ｇを足の裏に乗せて気持ちよく立ち上がることができる。ただし、健常者の場合には、胴体の角度θａが大きくなった後に小さくなっているのに対して、被介助者Ｍの場合には、胴体受部５１の角度θは大きくなり続けている。この違いの理由は、最終的な立位姿勢が異なるためである。

　（５．効果）
　上述した介助ロボット１は、基台１０と、基台１０に対して上下方向に直動する昇降部３０と、昇降部３０に所定の揺動軸心３２ａを中心軸として揺動可能に設けられるアーム４０と、アーム４０の先端に設けられ、被介助者Ｍの上半身を保持する保持部５０と、昇降部３０の上下動及びアーム４０の揺動を制御して、被介助者Ｍ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８０とを備える。

　そして、制御装置８０は、図２に示す被介助者Ｍが初期の座位姿勢の時（図５Ａ及び図５ＢのＴ１）から図３に示す中間姿勢時（図５Ａ及び図５ＢのＴ２）までの少なくとも一部区間において、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回とを協調させる第一動作を実行させる。さらに、制御装置８０は、図３に示す中間姿勢時（図５Ａ及び図５ＢのＴ２）から図４に示す立位姿勢の時（図５Ａ及び図５ＢのＴ３）までの区間において、昇降部３０を上昇させる第二動作を実行させる。

　制御装置８０による第一動作が、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回とを協調して行う動作である。アーム４０の前旋回によって、被介助者Ｍの上半身が前傾する。ここで、第一動作は、アーム４０の前旋回によって昇降部３０に対して保持部５０を上昇させるが、昇降部３０の下降によって基台１０に対して昇降部３０を下降させている。そのため、第一動作において、アーム４０の前旋回による昇降部３０に対する保持部５０の上昇動作の少なくとも一部は、昇降部３０の下降動作によって相殺される。

　従って、被介助者Ｍが初期の座位姿勢の状態から被介助者Ｍの重心Ｇが前方に移動する際に、上述した第一動作の場合には、従来のように単にアームの前旋回のみの場合と比べて、被介助者Ｍの上半身の上昇量が抑制される。そのため、座位姿勢から立位姿勢までの初期段階において、被介助者Ｍの上半身が持ち上げられる量が少なくなり、被介助者Ｍに不快感を与えることが抑制される。

　また、保持部５０は、被介助者Ｍの胴体に接触する胴体受部５１を備える。そして、第一動作は、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回との協調により胴体受部５１の後端を上昇させる動作である。このような第一動作により、被介助者Ｍの背筋が伸びると共に、骨盤が立つ状態となる。従って、このような姿勢となった被介助者Ｍを、保持部５０は安定して支持できる。さらに、第二動作の際に、介助ロボット１は、被介助者Ｍを安定して立位姿勢に移行できる。つまり、被介助者Ｍに安心感を与えることができる。

　また、第一動作は、少なくとも一部区間において、昇降部３０の下降とアーム４０の前旋回との協調により、保持部５０により保持された状態の被介助者Ｍの肩の位置Ｐをほぼ水平に前進させる動作である。そうすることで、初期の座位姿勢の時Ｔ１から中間姿勢時Ｔ２までにおいて、被介助者Ｍに負担がかかることなく、立ち上がりの準備ができる。

　また、制御装置８０による第一動作及び第二動作は、アーム４０を前旋回させる動作を含み、アーム４０を後旋回させる動作を含まない。つまり、被介助者Ｍの胴体の角度が、一方方向のみに変化することになる。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、健常者であれば、胴体は、途中で逆転する。第一動作及び第二動作を上記のようにすることで、被介助者Ｍの下半身のみを立たせた立位姿勢への補助を目的とする場合に有効である。

　また、第二動作は、中間姿勢時Ｔ２から立位姿勢の時Ｔ３までの少なくとも一部区間において、昇降部３０の上昇とアーム４０の前旋回とを協調させる動作としている。つまり、被介助者Ｍは、第二動作において、さらに前傾姿勢へ移行する。従って、特に、被介助者Ｍの下半身のみを立たせた立位姿勢への補助を目的とする場合に有効である。

　また、アーム４０の揺動軸心３２ａは、第一動作の際に、被介助者Ｍの上半身の高さ範囲内で下降する。さらに、アーム４０の揺動軸心３２ａは、初期の座位姿勢における被介助者Ｍの頭部より前方に位置し、前記立位姿勢における前記被介助者の頭部より後方に位置する。アーム４０の揺動軸心３２ａを上記のような位置にすることで、介助ロボット１は、被介助者Ｍに不快感を与えることなく、起立補助を行うことができる。

　また、保持部５０により保持された状態の被介助者Ｍの肩の位置Ｐを通り、保持部５０による被介助者Ｍの胴体保持面に平行な線と、アーム４０の揺動軸心３２ａとの距離Ｌは、２３０～２９０ｍｍである。アーム４０の揺動軸心３２ａを上記のような位置にすることで、介助ロボット１は、被介助者Ｍに不快感を与えることなく、起立補助を行うことができる。

　また、被介助者Ｍの中間姿勢時Ｔ２は、以下の何れとしてもよい。本実施形態においては、中間姿勢時Ｔ２は、以下の全てに該当することとしたが、以下のうちの少なくとも一つに該当すればよい。

　第一の被介助者Ｍの中間姿勢時Ｔ２は、被介助者Ｍの臀部が座面３から上昇開始する時である。第二の被介助者Ｍの中間姿勢時Ｔ２は、被介助者Ｍの重心Ｇの前後方向位置が被介助者Ｍの足の接地面の前後方向範囲Ｆに進入している時である。第三の被介助者Ｍの中間姿勢時Ｔ２は、保持部５０が被介助者Ｍの上半身の質量に対する所定割合以上の質量を支持している状態に達した時である。第四の被介助者Ｍの中間姿勢時Ｔ２は、介助ロボット１が被介助者Ｍから受ける後方荷重が所定値以下に達した時である。第五の被介助者Ｍの中間姿勢時Ｔ２は、被介助者Ｍの上半身の傾きが所定値以上に達した時である。

１：介助ロボット、　３：座面、　１０：基台、　３０：昇降部、　３１：昇降本体、　３２：揺動支持部、　３２ａ：揺動軸心、　４０：アーム、　５０：保持部、　５１：胴体受部、　５２：脇受部、　８０：制御装置、　Ｆ：足の接地面の前後方向範囲、　Ｍ：被介助者、　Ｇ：被介助者の重心、　Ｐ：肩の位置、　Ｔ１：初期の座位姿勢時、　Ｔ２：中間姿勢時、　Ｔ３：立位姿勢時、　θ：胴体受部の角度

Claims (12)

1. 　基台と、
   　前記基台に対して上下方向に直動する昇降部と、
   　前記昇降部に所定の揺動軸心を中心軸として揺動可能に設けられるアームと、
   　前記アームの先端に設けられ、被介助者の上半身を保持する保持部と、
   　前記昇降部の上下動及び前記アームの揺動を制御して、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、
   　前記被介助者が初期の座位姿勢の時から所定の中間姿勢時までの少なくとも一部区間において、前記昇降部の下降と前記アームの前旋回とを協調させる第一動作と、
   　前記所定の中間姿勢時から前記立位姿勢の時までの区間において、前記昇降部を上昇させる第二動作と、
   　を実行させる、介助ロボット。
2. 　前記保持部は、前記被介助者の胴体に接触する胴体受部を備え、
   　前記第一動作は、前記昇降部の下降と前記アームの前旋回との協調により前記胴体受部の後端を上昇させる動作である、請求項１に記載の介助ロボット。
3. 　前記第一動作は、前記少なくとも一部区間において、前記昇降部の下降と前記アームの前旋回との協調により、前記保持部により保持された状態の前記被介助者の肩の位置をほぼ水平に前進させる動作である、請求項１又は２に記載の介助ロボット。
4. 　前記第一動作及び前記第二動作は、前記アームを前旋回させる動作を含み、前記アームを後旋回させる動作を含まない、請求項１－３の何れか一項に記載の介助ロボット。
5. 　前記第二動作は、前記所定の中間姿勢時から前記立位姿勢の時までの少なくとも一部区間において、前記昇降部の上昇と前記アームの前旋回とを協調させる動作である、請求項４に記載の介助ロボット。
6. 　前記アームの前記揺動軸心は、前記第一動作の際に、前記被介助者の上半身の高さ範囲内で下降し、
   　前記アームの前記揺動軸心は、前記初期の座位姿勢における前記被介助者の頭部より前方に位置し、前記立位姿勢における前記被介助者の頭部より後方に位置する、請求項１－５の何れか一項に記載の介助ロボット。
7. 　前記保持部により保持された状態の前記被介助者の肩の位置を通り、前記保持部による前記被介助者の胴体保持面に平行な線と、前記アームの前記揺動軸心との距離は、２３０～２９０ｍｍである、請求項１－６の何れか一項に記載の介助ロボット。
8. 　前記所定の中間姿勢時は、前記被介助者の臀部が座面から上昇開始する時である、請求項１－７の何れか一項に記載の介助ロボット。
9. 　前記所定の中間姿勢時は、前記被介助者の重心の前後方向位置が前記被介助者の足の接地面の前後方向範囲に進入している時である、請求項１－７の何れか一項に記載の介助ロボット。
10. 　前記所定の中間姿勢時は、前記保持部が前記被介助者の上半身の質量に対する所定割合以上の質量を支持している状態に達した時である、請求項１－７の何れか一項に記載の介助ロボット。
11. 　前記所定の中間姿勢時は、前記介助ロボットが前記被介助者から受ける後方荷重が所定値以下に達した時である、請求項１－７の何れか一項に記載の介助ロボット。
12. 　前記所定の中間姿勢時は、前記被介助者の上半身の傾きが所定値以上に達した時である、請求項１－７の何れか一項に記載の介助ロボット。

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