(57)【要約】【課題】装着具を介して人体を保持機構が保持する際に、位置決めを高精度に、かつ、自動的に行うこと。【解決手段】被介護者Ｕに装着されるとともに、位置決めマーク１１１〜１１３が設けられた装着具１００と、装着具１００を介して被介護者Ｕを着脱自在に保持する保持機構３０と、保持機構３０を吊り下げて位置決めするホイスト機構２０とを備え、ホイスト機構２０は、装着具１００の位置決めマーク１１１〜１１３を検出するＣＣＤカメラ２９ａ，２９ｂと、ＣＣＤカメラ２９ａ，２９ｂにより検出された位置決めマーク１１１〜１１３の位置・方向に基づいて保持機構３０の位置決めを行う制御部７０を備えている。【選択図】      図１
2006068153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体を保持して移動させるための人体保持装置において、
上記人体の所定部位に着脱自在に装着されるとともに、位置決めマークが設けられた装着具と、
この装着具を介して上記人体を着脱自在に保持する保持機構と、
この保持機構を吊り下げて位置決めするホイスト機構とを備え、
上記保持機構は、所定の回動軸周りに回動することで上記人体を着脱自在に抱える可動片と、この可動片を駆動する伝動機構と、この伝動機構を上記ホイスト機構との協働により駆動するメインフレームに取り付けるサブレバー機構と、上記可動片の動きを固定するロック機構とを有し、
上記ホイスト機構は、上記装着具の位置決めマークを検出する一対の検出機構と、これら一対の検出機構により検出された位置決めマークの位置・方向に基づいて上記保持機構の位置決めを行う位置制御部を備えていることを特徴とする人体保持装置。
【請求項２】
上記位置決めマークは、同一直線上には無い少なくとも３点のマークを具備することを特徴とする請求項１に記載の人体保持装置。
【請求項３】
上記可動片は、上記人体の両脇側を抱える一対の脇可動片と、上記人体の両肩側を抱える左右一対の肩可動片と、上記人体の股側を抱える股可動片とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の人体保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば身体の不自由な被介護者を保持して移動するための人体保持装置に関し、特に位置決めを正確に行うことができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自力によって起き上がって歩行することが困難な被介護者を椅子に腰掛けさせるような場合、介護者は最初に被介護者をベッド上で起き上がらせる。ついで、その被介護者を車椅子に載せたり、抱きかかえるなどして椅子のある位置まで移動させ、座らせるようにしていた。
【０００３】
このような介護動作を介護者に大きな負担をかけることなく行うことを可能にした介護用ロボット装置が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。これらの介護用ロボット装置では、被介護者の所定部位に装着した装着具を介して保持機構で保持し、ホイスト装置と呼ばれる吊り下げ装置で吊り下げて目的の位置まで移動させるようにしていた。
【特許文献１】特開２００３−１３５５３９号公報
【特許文献２】特開２００４−０８９３９０号公報
【特許文献３】特許３１７２４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した介護用ロボット装置であると次のような問題があった。すなわち、保持機構による人体の正確な保持を行うために、装着具の所定部と保持機構の所定部とを結合させる必要があった。このため、装着具と保持機構とを確実に結合させるために介護者が微調整する必要があるため、自動化を行うことが困難であった。また、介護者が居る場合であっても、装着具と保持機構が近づいてゆくと、その結合部が目視しにくくなるため、何度も試行しなければならず、被介護者や介護者に負担となる虞がある。
【０００５】
そこで本発明は、装着具を介して人体を保持機構が保持する際に、位置決めを高精度に、かつ、自動的に行うことが可能な人体保持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の人体保持装置は次のように構成されている。
【０００７】
（１）人体を保持して移動させるための人体保持装置において、上記人体の所定部位に着脱自在に装着されるとともに、位置決めマークが設けられた装着具と、この装着具を介して上記人体を着脱自在に保持する保持機構と、この保持機構を吊り下げて位置決めするホイスト機構とを備え、上記保持機構は、所定の回動軸周りに回動することで上記人体を着脱自在に抱える可動片と、この可動片を駆動する伝動機構と、この伝動機構を上記ホイスト機構との協働により駆動するメインフレームに取り付けるサブレバー機構と、上記可動片の動きを固定するロック機構とを有し、上記ホイスト機構は、上記装着具の位置決めマークを検出する一対の検出機構と、これら一対の検出機構により検出された位置決めマークの位置・方向に基づいて上記保持機構の位置決めを行う位置制御部を備えていることを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）に記載された人体保持装置であって、上記位置決めマークは、同一直線上には無い少なくとも３点のマークを具備することを特徴とする。
【０００９】
（３）上記（１）に記載された人体保持装置であって、上記可動片は、上記人体の両脇側を抱える一対の脇可動片と、上記人体の両肩側を抱える左右一対の肩可動片と、上記人体の股側を抱える股可動片とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装着具を介して人体を保持機構が保持する際に、位置決めを高精度に、かつ、自動的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態に係る介護用ロボット装置（人体保持装置）１０を示す説明図、図２は介護用ロボット装置１０に組み込まれたホイスト装置２０による上下動作の一例を示す説明図、図３は介護用ロボット装置１０に組み込まれた保持機構３０を示す斜視図、図４は保持機構３０の平面図、図５は被介護者Ｕに装着される装着具１００を示す斜視図、図６及び図７は保持機構３０の動作を示す側面図である。なお、これらの図中矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印ＸＹは水平方向、矢印Ｚは鉛直方向を示している。
【００１２】
介護用ロボット装置１０は、床面に配置されたホイスト機構２０と、このホイスト機構２０に吊り下げられるとともに被介護者Ｕを保持する保持機構３０と、被介護者Ｕ又は介護者により動作指令が与えられるタッチパネル等の動作指示装置６０と、これらを連携制御する制御部７０と、被介護者に装着する装着具１００とを備えている。
【００１３】
ホイスト機構２０は、ベース部材２１を備え、複数のキャスタ２２及びこれらを駆動するモータ（不図示）によって水平方向について全方向に移動可能に設けられている。
【００１４】
ベース部材２１には、その基端部分がヒンジＨ１にて回動自在に保持された伸縮自在なアーム２３と、このアーム２３の先端にヒンジＨ２にて回動自在に取り付けられたメインアーム２４とが設けられている。また、ベース部材２１には、その基端部分が固定された鉛直アーム２５が設けられている。さらに、アーム２３の中途に設けられたヒンジＨ３とメインアーム２４の中途に設けられたヒンジＨ４とに軸支されたリンクアーム２６と、アーム２３の中途に設けられたヒンジＨ５と鉛直アーム２５の中途に設けられたヒンジＨ６とに軸支されたリンクアーム２７とを備えている。これら各アームの接続によりリンク機構が構成されている。なお、メインアーム２４の先端には、保持機構３０を吊り下げるための取付具２８が設けられている。この取付具２８は、保持機構３０の後述するメインフレーム３６に対してサブレバー機構２８としてスライド自在に係合している。取付具２８は、上述したリンク機構により、例えば、図２に示すようにほぼ鉛直方向に移動される。また、図１中２９ａ，２９ｂは一対のＣＣＤカメラを示しており、装着具１００の後述する３点の位置決めマーク１１１〜１１３を検出する。位置決めマーク１１１〜１１３の位置信号は、制御部７０に入力され、装着具１００の位置、姿勢が算出される。
【００１５】
保持機構３０は、図３及び図４に示すように、矩形状のベースプレート３１を備えている。このベースプレート３１の一側面（前面）の幅方向両端部には帯板状の一対の支持部材３２が設けられている。この支持部材３２の一端部には主回転軸３３が両端部を回転可能に支持されている。
【００１６】
主回転軸３３の支持部材３２から突出した両端部にはそれぞれ駆動歯車３４と連動部材３５の一端部とが順次取付けられている。さらに、主回転軸３３には逆Ｕ字状のメインフレーム（サブレバー機構を取り付ける）３６の両端が取付け固定されている。したがって、このメインフレーム３６を図３に実線で示す倒伏状態から二点鎖線で示す起立状態に回動させれば、その回動に主回転軸３３が連動して回転するようになっている。すなわち、メインフレーム３６は後述するようにホイスト機構２０の取付具２８との協働により、主回転軸３３を駆動する。また、主回転軸３３によって駆動される各回転軸は伝動機構を構成する。
【００１７】
支持部材３２には、中途部に一対の取付け軸３７がそれぞれ中途部を固定して設けられ、他端部に第１の従動回転軸３８が回転可能に取付けられている。さらに、ベースプレート３１の幅方向中心部の主回転軸３３と第１の従動回転軸３８との間には、両端が回転可能に支持された縦回転軸３９が設けられている。
【００１８】
主回転軸３３の中途部には第１のベベルギヤ４１が設けられ、この第１のベベルギヤ４１には縦回転軸３９に設けられた第２のベベルギヤ４２が噛合している。それによって、主回転軸３３の回転が縦回転軸３９に伝達されるようになっている。
【００１９】
縦回転軸３９の中途部と、一対の取付け軸３７との端部とには合計で４つのベベルギヤを互いに噛合させた差動機構４３が設けられている。一対の取付け軸３７の一端部には、それぞれベベルギヤが回転可能に設けられ、縦回転軸３９に対しては、下側のベベルギヤが回転可能で、上側のベベルギヤが固定されて設けられている。
【００２０】
縦回転軸３９には、差動機構４３の縦回転軸３９に設けられた下側のベベルギヤと一体的に回転する第１の胴押え部材４５と、縦回転軸３９と一体に回転する第２の胴押え部材４６とが設けられている。したがって、縦回転軸３９が回転すると、第１の胴押え部材４５は差動機構４３によって縦回転軸３９を支点として回転し、第２の胴押え部材４６は縦回転軸３９とともに第１の胴押え部材４５と逆方向に回転するようになっている。
【００２１】
つまり、一対の胴押え部材４５，４６は図３に実線で示すように被介護者の胴の部分を保持する状態と、二点鎖線で示すように保持状態を開放する状態とに回転可能になっている。
【００２２】
縦回転軸３９の上端部には第３のベベルギヤ４７が設けられている。この第３のベベルギヤ４７は第１の従動回転軸３８に固定的に設けられた第４のベベルギヤ４８に噛合している。したがって、縦回転軸３９が回転すれば、その回転が第１の従動回転軸３８に伝達されるようになっている。
【００２３】
第１の従動回転軸３８には、一対の押え片５１ａを有する肩押え部材５１が取付けられている。第１の従動回転軸３８が縦回転軸３９の回転に連動すると、図３に実線で示すように被介護者Ｕの肩の部分を保持する状態と、二点鎖線で示すように保持状態を開放する状態とに回転可能となっている。
【００２４】
主回転軸３３に一端部が取付けられた一対の連動部材３５の他端には第２の従動回転軸５２の両端部が取付け固定されている。第２の従動回転軸５２には、主回転軸３３の両端部に設けられた一対の駆動歯車３４に噛合する従動歯車５３が嵌着固定されている。さらに、第２の従動回転軸５２には取付け板５４が設けられ、この取付け板５４にはＵ字状の股間支持部材５５の一端部が固着されている。
【００２５】
メインフレーム３６を回動させて主回転軸３３を回転させれば、主回転軸３３に設けられた駆動歯車３４が回転するから、この駆動歯車３４に噛合した従動歯車５３は連動部材３５の一端を支点として駆動歯車３４に沿って自転しながら公転する。この従動歯車５３の公転に股間支持部材５５が第２の従動回転軸５２を介して連動するから、股間支持部材５５は図３に実線で示す被介護者Ｕの股間に入り込んだ保持状態と、二点鎖線で示す保持状態を開放する状態とに回転可能となっている。
【００２６】
ベースプレート３１の一端部の幅方向中央部には、このベースプレート３１の板面に対して垂直に当接部材５８が突設され、一対の取付け軸３７の端部には平坦部３７ａが形成されている。
【００２７】
上述したように構成されることで、図６に示すように、メインフレーム３６と取付具２８との相対位置により、保持機構３０を開放状態から保持状態へと切り替えることができる。また、図７に示すように、メインフレーム３６を固定した状態で取付具２８を移動させると被介護者Ｕを吊り上げることが可能となる。
【００２８】
動作指示装置６０は、図１に示すように、タッチパネル状に構成され、動作開始・停止や動作方向の設定等の各種設定を行うことができるとともに、動作状態表示部を兼ねている。なお、図１中６１は回転半径、６２は速度と姿勢角、６３は進行方向、６４は走行設定、６５は走行開始、６６は上昇、６７は下降、６８は左回転、６９は右回転をそれぞれ指示する部位である。
【００２９】
制御部７０は、動作指示装置６０とホイスト装置２０との間に設けられており、動作指示装置６０により入力された指令に基づいてホイスト装置２０の制御を行う機能を有している。
【００３０】
装着具１００は、図５に示すように、被介護者Ｕの胴部の前面及び側面に亘って設けられた板状部材から形成されており、腹部に対応する部分に３点の位置決めマーク１１１〜１１３が設けられている。なお、位置決めマーク１１１〜１１３は装着具１００の他の部分に設けてもよい。
【００３１】
このように構成された介護用ロボット装置１０では、次のようにして被介護者Ｕを保持・移動させる。図８は介護用ロボット装置１０の動作を示すフローチャート、図９は介護用ロボット装置１０による保持・移動動作の順次説明する説明図である。なお、保持機構３０は予め開放状態にしておく。すなわち、メインフレーム３６を図３中二点鎖線で示すように起立方向に回動させる。これにより、第１、第２の胴押え部材４５，４６、肩押え部材５１及び股間支持部材５５が実線で示す保持状態から二点鎖線で示す開放状態に回転する。また、保持機構３０の基準位置ｄｃはホイスト機構２０の動作で定まるため、制御部７０に逐一入力されている。
【００３２】
最初に、被介護者Ｕ又は介護者が動作指示装置６０を指で接触する等して動作開始が要求される（ＳＴ１）。これにより、ホイスト機構２０のＣＣＤカメラ２９ａ，２９ｂにより、被介護者Ｕに装着されている装着具１００の位置決めマーク１１１〜１１３が画像データとして取り込まれ、制御部７０に画像データが送られる（ＳＴ２）。
【００３３】
制御部７０では、位置決めマーク１１１〜１１３の画像データ（ｒｃ１，ｒｃ２）に基づいて３次元位置検出法により、装着具１００の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角αを算出し、保持機構３０の現在位置から、ホイスト機構２０による移動量ｒｃ（ｘ，ｙ，ｚ，α）が算出される（ＳＴ３）。
【００３４】
ホイスト機構２０により水平方向の移動（ｘ，ｙ）と姿勢角αを移動させる（ＳＴ４）。開放状態のまま、図９の（ａ）に示すように、保持機構３０を仰臥した被介護者Ｕに接近させ、胴押え部材４５、４６を被介護者Ｕの胴の部分に対向させ、肩押え部材５１を肩の部分に対向させるとともに、股間支持部材５５を股間に対向位置させる。
【００３５】
保持機構３０の基準位置ｄｃと、装着具１００の基準位置ｒｃとが一致したか否かが判断され、一致していなければＳＴ２に戻る（ＳＴ６）。一致していればＳＴ７に進む。
【００３６】
次に図９の（ｂ）に示すように、メインフレーム３６を二点鎖線で示す起立状態から実線で示す倒伏状態へ回動させると、第１、第２の胴押え部材４５，４６、肩押え部材５１及び股間支持部材５５が二点鎖線で示す開放状態から実線で示す保持状態に回転する。そのため、被介護者Ｕは第１、第２の胴押え部材４５、４６によって胴の部分が保持され、肩押え部材５１によって肩が保持されるとともに股間支持部材５５が股間に入り込むから、被介護者Ｕの人体は保持機構３０に保持されることになる。
【００３７】
保持機構３０のロック３８ａを９０度回転させ、被介護者Ｕを保持し従動回転軸３８とメインフレーム３６とをロックする（ＳＴ７）。ホイスト機構２０を作動させ、取付具２８を図７中矢印に示すようにメインフレーム３６上をスライドさせ、図９の（ｃ）に示すように保持機構３０を起こす。図９の（ｄ）に示すように、取付具２８がメインフレーム３６の上端まで完全に移動した時点で、ホイスト機構２０により保持機構３０を上昇させ、所望の位置へ移動させる（ＳＴ８）。
【００３８】
なお、メインフレーム３６を図４に実線で示す状態から二点鎖線で示す状態へ回転させることで、胴押え部材４５，４６、肩押え部材５１及び股間支持部材５５による人体の保持状態を解除することができる。
【００３９】
上述したように、本実施の形態に係る介護用ロボット装置１０によれば、ＣＣＤカメラ２９ａ，２９ｂにより、装着具１００の位置を演算し、その演算結果に基づいて保持機構３０を位置決めするようにしているので、位置決めを高精度に、かつ、自動的に行うことが可能となる。したがって、介護者に負担を掛けることなく介護操作を行なうことが可能となる。
【００４０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、上述した実施の形態では、位置決めマークとしてカラーマークを例示したが、カラーボールやランプ等、ＣＣＤカメラ等の認識手段により認識できるものであれば別のものでもよい。また、ホイスト装置としてリンク機構を利用したものを例示したが、複数の関節を有するロボットアームを用いてもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る介護用ロボット装置（人体保持装置）を示す説明図。
【図２】同介護用ロボット装置に組み込まれたホイスト装置による上下動作の一例を示す説明図。
【図３】同介護用ロボット装置に組み込まれた保持機構を示す斜視図。
【図４】同保持機構の平面図。
【図５】同介護用ロボット装置に組み込まれた装着具を示す斜視図。
【図６】同保持機構の動作を示す側面図。
【図７】同保持機構の動作を示す側面図。
【図８】同介護用ロボット装置の動作を示すフローチャートを示す説明図。
【図９】同介護用ロボット装置による保持・移動動作を順次説明する説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１０…介護用ロボット装置（人体保持装置）、２０…ホイスト装置（ホイスト機構）、３０…保持機構、６０…動作指示装置、７０…制御部、１００…装着具、Ｕ…被介護者。
【図１】
2006068153.tif 000003
【図２】
2006068153.tif 000004
【図３】
2006068153.tif 000005
【図４】
2006068153.tif 000006
【図５】
2006068153.tif 000007
【図６】
2006068153.tif 000008
【図７】
2006068153.tif 000009
【図８】
2006068153.tif 000010
【図９】
2006068153.tif 000011