(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザを保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、かつ、前記保持機構の位置が所定の軌道を描くように、前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記所定の軌道上における前記保持機構の位置を測定する位置センサと、
前記位置センサにより前記保持機構の位置が測定されたときに、前記牽引機構に加わる第１の力を測定する力センサと、
（ａ）前記第１の力、及び、前記位置センサにより測定された保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を推定し、（ｂ）前記推定された前記保持機構の位置が前記所定の軌道上に無い場合、前記第１の力及び前記保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を前記所定の軌道上の位置にするように、前記牽引機構の動作を制御する制御装置と、
を備えるロボットシステム。
【請求項２】
前記位置センサは、現在の前記保持機構の位置を測定し、
前記制御装置は、
（ａ）前記第１の力、及び前記位置センサにより測定された保持機構の位置を基に、前記現在から所定時間後の前記保持機構の位置を推定する、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、
（ｂ）前記牽引機構の牽引する速度を変更することにより、前記所定時間後の前記保持機構の位置を前記所定の軌道上の位置にする、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記所定の軌道は、前記ユーザの前方向に凸の湾曲した軌道であり、かつ、第１の位置および第２の位置を含む、
前記第１の位置は、前記第２の位置よりも下である、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、
（ｂ）前記牽引機構の牽引する高さ方向の速度のみを変更することにより、前記所定時間後の前記保持機構の位置を前記所定の軌道上の位置にする、
請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、予め定められた動作情報データベースに基づいて、前記牽引機構の動作を制御し、ここで、前記動作情報データベースは、時刻と、前記保持機構の位置、前記保持機構の水平方向の速度、及び前記保持機構の高さ方向の速度とが対応付けられた前記牽引機構の動作情報が記憶されており、
前記制御装置は、
（ｂ１）前記動作情報データベースの動作情報と前記第１の力とに基づいて、前記所定時間後の前記保持機構の高さ方向の位置を算出し、
（ｂ２）前記所定軌道上における、前記所定時間後の前記保持機構の高さ方向の位置に対応する水平方向の位置を算出し、
（ｂ３）前記算出された水平方向の位置に、前記所定時間後に前記牽引機構を位置させるための前記保持機構の水平方向の速度を算出し、
（ｂ４）前記動作情報データベースに記憶されている前記保持機構の水平方向の速度に代えて、前記算出した前記保持機構の水平方向の速度により、前記保持機構を動作させる、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記ロボットシステムは、さらに、前記牽引機構に対する操作入力を受付ける操作装置を備え、
前記制御装置は、前記操作装置が前記操作入力を受付け続けている間、前記保持機構の位置が所定の軌道を描くように、前記牽引機構の動作を制御する
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記第１の位置から前記所定の軌道上の所定の位置までの前記保持機構を牽引する速度は、前記所定の位置から前記第２の位置までの前記保持機構を牽引する速度よりも遅い、
請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項９】
前記制御装置で前記牽引機構を制御する前記軌道は、前記ユーザを起立させると共に前記ユーザを着座させる軌道である、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
前記牽引機構は、複数の関節部を有するアーム機構と、前記アーム機構の下部に複数の車輪とを有する、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１１】
ユーザを保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、かつ、前記保持機構の位置が所定の軌道を描くように、前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記所定の軌道上における前記保持機構の位置を測定する位置センサと、
前記位置センサにより前記保持機構の位置が測定されたときに、前記牽引機構に加わる第１の力を測定する力センサと、
前記保持機構の位置及び前記第１の力を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を推定し、（ｂ）前記推定された前記保持機構の位置が前記所定の軌道上に無い場合、前記第１の力及び前記保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置が前記所定の軌道上にするように、前記牽引機構の動作を制御する制御装置と、
を備えるロボットシステムに用いられる前記保持機構であって、
前記ユーザの首部又は背中部を保持する第１保持部と、
前記ユーザの腰部を保持する第２保持部と、
前記ユーザの胸部に位置し、かつ前記第１保持部と前記第２保持部とを前記ユーザの前面にて連結する連結部と、を備え、
前記連結部を介して、前記牽引機構と着脱可能に構成されている、
保持機構。
【請求項１２】
ユーザを保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、かつ、前記保持機構の位置が所定の軌道を描くように、前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記所定の軌道上における前記保持機構の位置を測定する位置センサと、
前記位置センサにより前記保持機構の位置が測定されたときに、前記牽引機構に加わる第１の力を測定する力センサとを備えるロボットシステムのコンピュータに実行させるプログラムであって、
（ａ）前記第１の力、及び、前記位置センサにより測定された保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を推定し、（ｂ）前記推定された前記保持機構の位置が前記所定の軌道上に無い場合、前記第１の力及び前記保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を前記所定の軌道上の位置にするように、前記牽引機構の動作を制御する
プログラム。
【請求項１３】
前記位置センサにより、現在の前記保持機構の位置を測定され、
前記工程（ａ）において、前記第１の力、及び前記位置センサにより測定された保持機構の位置を基に、前記現在から所定時間後の前記保持機構の位置を推定する、
請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
前記工程（ｂ）において、前記牽引機構の牽引する速度を変更することにより、前記所定時間後の前記保持機構の位置を前記所定の軌道上の位置にする、
請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１５】
ユーザを保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、かつ、前記保持機構の位置が所定の軌道を描くように、前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記所定の軌道上における前記保持機構の位置を測定する位置センサと、
前記位置センサにより前記保持機構の位置が測定されたときに、前記牽引機構に加わる第１の力を測定する力センサとを備えるロボットシステムの制御方法であって、
（ａ）前記第１の力、及び、前記位置センサにより測定された保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を推定し、（ｂ）前記推定された前記保持機構の位置が前記所定の軌道上に無い場合、前記第１の力及び前記保持機構の位置を基に、所定時間後の前記保持機構の位置を前記所定の軌道上の位置にするように、前記牽引機構の動作を制御する
ロボットシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被介護者が座位姿勢の状態からの起立の際の動作又は起立姿勢の状態からの着座の際の動作を支援する起立又は着座動作支援システム及び起立又は着座動作支援用制御方法、起立又は着座動作を支援するロボットの制御装置を有するロボット、並びに、起立又は着座動作を支援する起立又は着座動作支援用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
操作者が実行スイッチを押している間、予め設定された軌道データに従って起立動作を支援する起立動作支援ロボットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。被介護者の胸部を支持部で支持し、３つのサーボモータを制御することで、自動モード時は、あらかじめ定められた軌道に沿って支持部を自動運転し、手動モード時は、被介護者の動きに合わせて、手動パルス発生器のダイヤルを回すことによって、支持部の移動速度と移動方向とを変更することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５８３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような起立動作支援ロボットによる動作支援に加え、被介護者が自身の力によって動作を行なうと、特定の動作を行なうのに適した軌道から逸脱する可能性がある。例えば、起立動作支援ロボットが被介護者の起立動作を支援する場合、起立動作支援ロボットによる起立動作支援に加え、被介護者が自身の力によっても起立しようとすると、牽引機構が被介護者によって引っ張られ、牽引機構が起立動作に適した軌道を遵守できなくなる。すると、被介護者が意図しない動作を牽引機構が行うことになり、被介護者に不快感が生ずる。これは、被介護者が起立姿勢の状態からの着座の際の動作を支援するときでも、同様に、被介護者が意図しない動作を牽引機構が行うと、被介護者に不快感が生ずる。
【０００５】
本開示は、前記従来の課題を解決するもので、被介護者が座位姿勢の状態からの起立の際の動作を支援するとき、又は、被介護者が起立姿勢の状態からの着座の際の動作を支援するとき、被介護者が意図しない動作を牽引機構が行うことがなく、被介護者に不快感が生ずることを防止できる、起立又は着座動作支援システム及び起立又は着座動作支援用制御方法、ロボット、並びに、起立又は着座動作支援用プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本開示の１つの態様によれば、
被介護者を保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、前記保持機構を第１の時刻及び第２の時刻に第１の位置及び第２の位置をそれぞれ通過させることにより、前記被介護者の前方向に凸の湾曲した軌道を前記保持機構が描くように前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の時刻である第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を測定する位置センサと、
前記第３の時刻における前記保持機構を介して前記牽引機構に付加される第１の力を測定する力センサと、
前記第３の位置及び前記第１の力を基に、前記第３の位置を、前記第３の時刻より後の時刻での前記軌道上の位置に変更することにより、前記保持機構が前記軌道を描くように前記牽引機構を制御する制御装置と、
を備えるロボットシステムを提供する。
【０００７】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の前記態様によれば、被介護者が座位姿勢の状態からの起立の際の動作を支援するとき、又は、被介護者が起立姿勢の状態からの着座の際の動作を支援するとき、被介護者が意図しない動作を牽引機構が行うことがなく、被介護者に不快感が生ずることを防止できる起立又は着座動作支援システム及び起立又は着座動作支援用制御方法、ロボット、並びに、起立又は着座動作支援用プログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本開示の第１実施形態における起立又は着座動作支援システム（例えば、起立又は着座動作支援装置）の一例としてのロボットシステムのロボットの構成の概要を被介護者と共に示す側面図
【図１Ｂ】本開示の第１実施形態にかかるロボットシステムにおいて、被介護者が座位姿勢の状態での、ロボットの構成の概要を被介護者と共に示す正面図
【図１Ｃ】本開示の第１実施形態にかかるロボットシステムにおいて、被介護者が起立姿勢の状態に至ったときの、ロボットの構成の概要を被介護者と共に示す正面図
【図２】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの詳細構成を示すブロック図
【図３Ａ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作の概要を示す図
【図３Ｂ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作の概要を示す図
【図３Ｃ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作の概要を示す図
【図４Ａ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作の概要を示す図
【図４Ｂ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作の概要を示す図
【図４Ｃ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作の概要を示す図
【図５】本開示の第１実施形態における入力ＩＦの概要を示す図
【図６】本開示の第１実施形態における動作情報データベースの詳細を示す図
【図７Ａ】本開示の第１実施形態における動作情報のグラフ
【図７Ｂ】本開示の第１実施形態における動作情報のグラフ
【図７Ｃ】本開示の第１実施形態における動作情報のグラフ
【図７Ｄ】本開示の第１実施形態における動作情報のグラフ
【図８Ａ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図
【図８Ｂ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図
【図８Ｃ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図
【図８Ｄ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの動作を示す図
【図９Ａ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作を示す図
【図９Ｂ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作を示す図
【図９Ｃ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作を示す図
【図９Ｄ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作を示す図
【図９Ｅ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作を示す図
【図１０Ａ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作を示す図
【図１０Ｂ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作を示す図
【図１０Ｃ】本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作を示す図
【図１１Ａ】本開示の第１実施形態における制御部のフローチャート
【図１１Ｂ】本開示の第１実施形態における制御部の初期化動作のフローチャート
【図１１Ｃ】本開示の第１実施形態における制御部の起立動作のフローチャート
【図１１Ｄ】本開示の第１実施形態における制御部の歩行動作のフローチャート
【図１１Ｅ】本開示の第１実施形態における制御部の着座動作のフローチャート
【図１１Ｆ】本開示の第１実施形態における制御部の終了化動作のフローチャート
【図１２】本開示の第１実施形態の変形例における連結機構の説明図
【図１３Ａ】本開示の第１実施形態の変形例における連結機構の説明図
【図１３Ｂ】本開示の第１実施形態の変形例における連結機構の説明図
【図１３Ｃ】本開示の第１実施形態の変形例における連結機構の説明図
【図１４】本開示の第１実施形態の変形例におけるアーム機構の姿勢と被介護者との関係を説明するための説明図
【図１５】本開示の第１実施形態の変形例における制御部の起立動作のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図面を参照して本開示における実施形態を詳細に説明する前に、本開示の種々の態様に
ついて説明する。
【００１２】
本開示の第１の態様によれば、被介護者を保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、前記保持機構を第１の時刻及び第２の時刻に第１の位置及び第２の位置をそれぞれ通過させることにより、前記被介護者の前方向に凸の湾曲した軌道を前記保持機構が描くように前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の時刻である第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を測定する位置センサと、
前記第３の時刻における前記保持機構を介して前記牽引機構に付加される第１の力を測定する力センサと、
前記第３の位置及び前記第１の力を基に、前記第３の位置を、前記第３の時刻より後の時刻での前記軌道上の位置に変更することにより、前記保持機構が前記軌道を描くように前記牽引機構を制御する制御装置と、
を備えるロボットシステムを提供する。
【００１３】
前記第１の態様によれば、被介護者が座位姿勢の状態からの起立の際の動作を支援するとき、又は、被介護者が起立姿勢の状態からの着座の際の動作を支援するとき、被介護者が意図しない動作を牽引機構が行うことがなく、被介護者に不快感が生ずることを防止できる。
【００１４】
すなわち、被介護者の特定の動作を支援するロボットシステムは、被介護者を保持機構により保持した状態で、特定の動作を行なうのに適した軌道により、被介護者の動作を支援することが求められる。
【００１５】
しかし、ロボットシステムによる動作支援に加え、被介護者が自身の力によって動作を行なうと、特定の動作を行なうのに適した軌道から逸脱する可能性がある。例えば、ロボットシステムが被介護者の起立動作又は着座動作を支援する場合、ロボットシステムによる起立動作支援又は着座動作支援に加え、被介護者が自身の力によっても起立又は着座しようとすると、牽引機構が被介護者によって引っ張られ、牽引機構が起立動作又は着座動作に適した軌道を遵守できなくなる。すると、被介護者は、意図した行動が妨げられて、不快感を感じることになる。
【００１６】
本態様によると、第３の位置及び第３の力を基に第３の位置を第３の時刻より後の時刻での軌道上の位置に変更することにより、軌道を遵守させることができる。これにより、例えば、被介護者が自身の力によって起立又は着座することにより牽引機構を引っ張ったとしても、牽引機構が牽引する保持機構が描く軌道は変更されない。従って、被介護者は、意図した行動が妨げられることもなく、不快感を感じることもない。
【００１７】
本開示の第２の態様によれば、前記ロボットシステムは、さらに、前記牽引機構に対する操作入力を受付ける操作装置を備え、
前記制御装置は、前記操作装置が前記操作入力を受付け続けている間、前記保持機構が前記軌道を描くように前記牽引機構を制御する、
第１の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００１８】
本第２の態様によると、被介護者又は介護者が操作装置を用いて操作入力を入力し続けている間に、牽引機構が動作することになる。これにより、被介護者又は介護者が操作入力しないときは牽引機構が動作することはないので、安全を図ることができる。
【００１９】
本開示の第３の態様によれば、前記制御装置は、前記操作入力を受付けた時刻から時間内の前記牽引機構の牽引速度を、牽引速度と位置とが対応付けられた対応表と、前記操作入力を受付けた時刻での位置とを基に、前記時間内は前記対応表で対応付けられた速度よりも遅くする、
第２の態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００２０】
本第３の態様によると、牽引機構が牽引を開始後しばらくの間は、ゆっくり牽引することになる。これにより、牽引開始直後に被介護者が急激に牽引されることを防止し、被介護者の安全を図ることができる。
【００２１】
本開示の第４の態様によれば、前記制御装置で前記牽引機構を制御する前記軌道は、前記被介護者を起立させると共に前記被介護者を着座させる軌道である、
第１から３のいずれか１つの態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００２２】
本開示の第５の態様によれば、前記牽引機構は、複数の関節部を有するアーム機構と、前記アーム機構の下部に複数の車輪とを有する、
第１から４のいずれか１つの態様に記載のロボットシステムを提供する。
【００２３】
本開示の第６の態様によれば、第１から５のいずれか１つの態様に記載のロボットシステムに用いられる前記保持機構であって、
前記被介護者の首部又は背中部を保持する第１保持部と、
前記被介護者の腰部を保持する第２保持部と、
前記被介護者の胸部に位置し、かつ前記第１保持部と前記第２保持部とを前記被介護者の前面にて連結する連結部と、を備え、
前記連結部を介して、前記牽引機構と着脱可能に構成されている、
保持機構を提供する。
【００２４】
本開示の第７の態様によれば、被介護者を保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、前記保持機構を第１の時刻及び第２の時刻に第１の位置及び第２の位置をそれぞれ通過させることにより、前記被介護者の前方向に凸の湾曲した軌道を前記保持機構が描くように前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の時刻である第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を測定する位置センサと、
前記第３の時刻における前記保持機構を介して前記牽引機構に付加される第１の力を測定する力センサとを備えるロボットシステムのコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記位置センサで、前記第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を取得し、
前記位置センサで、前記第３の時刻における前記保持機構の前記第３の位置を取得し、
前記取得した第３の位置及び前記取得した第１の力を基に、前記第３の位置を、前記第３の時刻より後の時刻での前記軌道上の位置に変更することにより、前記被介護者の前方向に凸の湾曲した軌道を前記保持機構が描くように前記牽引機構を制御装置で制御する、
プログラムを提供する。
【００２５】
本開示の第８の態様によれば、被介護者を保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、前記保持機構を第１の時刻及び第２の時刻に第１の位置及び第２の位置をそれぞれ通過させることにより、前記保持機構が軌道を描くように前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の時刻である第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を測定する位置センサと、
前記第３の時刻における前記保持機構を介して前記牽引機構に付加される第１の力を測定する力センサとを備えるロボットシステムの制御方法であって、
前記位置センサで、前記第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を測定し、
前記位置センサで、前記第３の時刻における前記保持機構の前記第３の位置を測定し、
前記第３の位置及び前記第１の力を基に、前記第３の位置を、前記第３の時刻より後の時刻での前記軌道上の位置に変更することにより、前記保持機構が前記軌道を描くように前記牽引機構を制御装置で制御する、
ロボットシステムの制御方法を提供する。
【００２６】
（本開示の知見）
ロボットシステムにより座位姿勢の状態からの起立の際の動作又は起立姿勢の状態からの着座の際の動作の支援を被介護者が受けるとき、被介護者が自身の力によって動作を行なうと、起立の際の動作又は着座の際の動作を行なうのに適した軌道から逸脱する可能性がある。例えば、ロボットシステムが被介護者の起立動作を支援する場合、ロボットシステムによる起立動作支援に加えて、被介護者が自身の力によっても起立しようとすると、牽引機構が被介護者によって引っ張られ、牽引機構が起立動作に適した軌道を遵守できなくなる。すなわち、ロボットシステムでは、牽引機構が起立動作に適した軌道を遵守しようとするため、被介護者は、被介護者の意図した行動が牽引機構により妨げられて、不快感を感じることになる。
【００２７】
そこで、このような被介護者に不快感を生じさせないようにするためには、被介護者を牽引動作する牽引機構の軌道を、異なる時間での、ロボット側で記憶されているそれぞれの動作に対する支援動作での軌道上の位置に戻すようにすれば、被介護者に不快感を生じさせないことを、本発明者は見出した。このように牽引機構の軌道を軌道上の位置に戻すことにより、牽引機構は軌道を遵守できるようになり、被介護者は、意図した行動が牽引機構により妨げられることがなくなり、不快感を感じることも防止できる。
【００２８】
以下、本開示にかかる実施形態にかかる起立動作支援システムなどについて詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の第１実施形態にかかる動作支援システム（例えば、起立又は着座動作支援装置）の一例を示す。図１及び１Ｂは、動作支援システムの一例であるロボットシステム１を示す。被介護者７の座位姿勢の状態から起立姿勢の状態若しくは起立姿勢から座位姿勢への動作を支援するロボット２０の着座時の様子を示す側面図及び正面図である。被介護者７は、床面１３上の腰掛部５に座っている（座位姿勢とも表記する）。図１Ｃは、被介護者７が起立姿勢の状態のロボットシステム１の正面図である。図２は、第１実施形態におけるロボットシステム１の詳細構成を示すブロック図である。図３Ａ〜図３Ｃは、本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの起立動作（例えば、第１の動作の一例）における第１の駆動パターンの一例の概要を示す図である。図４Ａ〜図４Ｃは、本開示の第１実施形態におけるロボットシステムの着座動作（例えば、第２の動作の一例）における第２の駆動パターンの一例の概要を示す図である。
【００３０】
図１Ａ〜図２に示すロボットシステム１は、被介護者７の起立動作を支援する起立動作支援システムの一例である。ロボットシステム１は、ロボット２０を備える。図２に示すロボットシステム１は、ロボット２０の外部に動作情報データベース８及び動作状態データベース２３を備える。ロボット２０が動作情報データベース８と動作状態データベース２３とを備えても良い。ここで、被介護者７とは、動作支援システムに支援されるユーザを意味する。
【００３１】
ロボット２０は、床面１３上に置かれており、本体機構２と、制御装置１１と、入力ＩＦ６、力センサである力検出部１７とを備える。
【００３２】
本体機構２は、アーム機構４と、保持機構の一例である介護ベルト３と、歩行機構１４とを備える。本体機構２は、歩行機構１４を備えていなくても良い。アーム機構４は、少なくとも牽引機構の一例としてのロボットアームを有する。
【００３３】
制御装置１１は、データベース入出力部９と、動作情報生成部１０と、タイマー１６と、制御部１２とを備える。
【００３４】
≪介護ベルト３≫
介護ベルト３は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、被介護者７に装着可能であって、かつ、被介護者７を保持する。介護ベルト３は、第１保持部３ａと、第２保持部３ｂと、連結部３ｃとを備えて、連結部３ｃを介して、ロボットアームと着脱可能に構成されている。
【００３５】
ホールド機構３ｇは、少なくとも、第１保持部３ａと第２保持部３ｂとを備える。
【００３６】
第１保持部３ａは、被介護者７の首部７ａ、又は背中部７ｂ、又は首部７ａ及び背中部７ｂを保持可能となっている。
【００３７】
第１保持部３ａは、被介護者７の首部７ａ、又は背中部７ｂ、又は首部７ａ及び背中部７ｂを保持可能である。
【００３８】
連結部３ｃは、ホールド機構３ｇを被介護者７が装着したときに被介護者７の胸部７ｄに位置可能であり、かつ、第１保持部３ａと第２保持部３ｂとを被介護者７の前面にて連結している。連結部３ｃは、ホールド機構３ｇに連結されており、後述するアーム機構４の一端（例えば、後端）に着脱可能に連結可能とする。
【００３９】
連結部３ｃは、一例として図１Ａ〜図１Ｃに示すようにアーム機構４の一端に連結される。連結部３ｃは、被介護者７の胸部の中央付近で且つ第１保持部３ａと第２保持部３ｂとの中間付近に位置する。また、連結部３ｃは、第１保持部３ａと第２保持部３ｂとのそれぞれの端部が連結される付近に架け渡されるように備えられる。連結部３ｃはアーム機構４の一端と、ネジを使って固定して連結されている。ただし、任意の公知の方法により、アーム機構４の一端と連結部３ｃとが連結されても良い。このような任意の方法の一例である連結機構６０を以下に説明する。
図１２に、アーム機構４の連結部４ｇの具体的な例である連結部材４ｇａと、介護ベルト３の連結部３ｃの具体的な例である連結部材３ｃａとで構成される、着脱可能な連結機構６０を示す。図１３Ａ及び図１３Ｂは、連結機構６０の一部の斜視図である。
図１２及び図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、アーム機構４側の連結部材４ｇａは、第４アーム４ｆの後端（図１２では上端）に固定された連結固定具６１と、連結固定具６１の被介護者側を覆う柔軟物のマット部６２と、連結固定具６１の両側に張り出したＪ字状の一対の係止部６３とで構成されている。各係止部６３の基端は、連結固定具６１の側面に固定され、各係止部６３の先端は、連結固定具６１の側面との間に隙間６４をあけて配置されている。連結固定具６１の被介護者側には、柔軟物のマット部６２が存在するため、万が一、被介護者７が連結部材４ｇａに接触しても、接触時の衝撃又は痛みを軽減させることができる。
一方、介護ベルト３側の連結部材３ｃａは、第１保持部３ａと第２保持部３ｂとのいずれかに各基端が固定された左右一対のベルト部材６６と、左右のベルト部材６６の各先端に取り付けられた三角形枠形状の係止具６５とで構成されている。
よって、介護ベルト３側の連結部材３ｃａの左右の係止具６５を、アーム機構４側の連結部材４ｇａの左右の隙間３４を通して係止部６３に係止させる。左右の隙間６４は、アーム機構４側に形成されているため、左右の隙間３４を通して係止部６３に挿入した係止具６５は、係止部６３に係止して被介護者側に引っ張っても抜け出ることはなく、係止される。これにより、アーム機構４側の連結部材４ｇａと介護ベルト３側の連結部材３ｃａとが簡単に連結ができる。
逆に、係止を解除するときは、係止具６５をアーム機構側に緩めて、左右の隙間３４を通して係止部６３から取り外すようにすれば、簡単に連結解除できる。
なお、介護ベルト３側の連結部材３ｃａの左右の三角形枠形状の係止具６５の他の例としての係止具６７を図１３Ｃに示す。係止具６７は、Ｄ字枠状の金具であり、機能的には、係止具６５と同等である。
なお、連結部３ｃは、第１保持部３ａと第２保持部３ｂと比較して伸縮性の低い材質で構成されている方が望ましい。これにより、介護ベルト３がアーム機構４によって牽引される際、連結部３ｃが伸長することを防止できるため、アーム機構４からの外力をホールド機構３ｇにより確実に伝えることができる。
【００４０】
≪歩行機構１４≫
歩行機構１４は、矩形台１４ｅと、一対の前輪１４ａと、一対の後輪１４ｂと、前輪用ブレーキ１４ｃと、後輪用ブレーキ１４ｄとを備え、床面１３上に置かれる。一対の前輪１４ａは、矩形台１４ｅの前端の一対の角部に回転自在に配置される。一対の後輪１４ｂは、矩形台１４ｅの後端の一対の角部に回転自在に配置される。前輪用ブレーキ１４ｃは、前輪１４ａにブレーキをかける。後輪用ブレーキ１４ｄは、後輪１４ｂにブレーキをかける。歩行機構１４の上部にはアーム機構４が備えられる。すなわち、矩形台１４ｅの前部の中央部には、アーム機構４が起立支持される。一例として一対の前輪１４ａと一対の後輪１４ｂとは、図３Ｃに示す状態で、被介護者７が前方方向（例えば、図３Ｃの左方向）に力を加えることで回転し、歩行器として被介護者７の歩行を支援することができる。なお、この例では、一対の前輪１４ａと一対の後輪１４ｂとは被介護者７が押すことで回転するようにしたが、例えばモータをそれぞれ又はいずれかに備えて、被介護者７の押す力をアシストすることで、楽に移動できるような構成としても良い。さらに前輪用ブレーキ１４ｃと後輪用ブレーキ１４ｄとは一例として電磁ブレーキで構成し、入力ＩＦ６により前輪１４ａ又は後輪１４ｂのブレーキＯＮ／ＯＦＦを行うことができるようにする。ブレーキ１４ｃ又は１４ｄをＯＮにすることで、前輪１４ａ又は後輪１４ｂにブレーキをかけることができ、ブレーキ１４ｃ又は１４ｄをＯＦＦにすることで、前輪１４ａ又は後輪１４ｂのブレーキを解除することができる。なお、一例として電磁ブレーキとしたが、手動ブレーキとしても良い。また、一対の前輪１４ａと、一対の後輪１４ｂを備える構成としたが、矩形台１４ｅ中央にさらに１つの車輪を追加するなど、車輪の数や大きさに寄らない。
【００４１】
≪アーム機構４≫
アーム機構４は、歩行機構１４の上部に備えられるとともに、先端が連結部３ｃを介してホールド機構３ｇに連結される。アーム機構４は、一例として、第１モータ４１と、第１モータ４１の回転軸の回転数（例えば、回転角度）を検出する第１エンコーダ４３と、第２モータ４２と、第２モータ４２の回転軸の回転数（例えば、回転角度）を検出する第２エンコーダ４４とを備える２自由度のロボットアームである。第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とは、位置センサの一例である。第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とからの回転角度情報をアーム機構４の位置情報に変換した位置情報を基に第１モータ４１と第２モータ４２とを制御装置１１の制御部１２で制御する。なお、アーム機構４の位置情報は、第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４とからの回転角度情報より求める他に、アーム機構４に位置センサを設置して直接求めてもよい。また、アーム機構４の位置情報とは、例えば、アーム機構４と保持機構の例である介護ベルト３との連結部分の位置に関する情報である。この制御により、一例として、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ロボットシステム１を駆動して、座位姿勢にある被介護者７の臀部７ｅが腰掛部５からの離床を支援するため、ホールド機構３ｇの第１保持部３ａと第２保持部３ｂとを、同時に、被介護者７の正面方向の斜め前方に向けて牽引動作可能で、かつ、その後、上方に向けて牽引動作可能となっている。さらに図４Ａ〜図４Ｃに示すように、ロボットシステム１を駆動して、立位姿勢にある被介護者７が腰掛部５に着座するまでの着座動作を支援するため、ホールド機構３ｇの第１保持部３ａと第２保持部３ｂとを、同時に、少なくとも、被介護者７の下方、次いで下方やや前方に向けて牽引動作した後、下方やや後方に向けて牽引動作可能となっている。
【００４２】
より詳しくは、アーム機構４は、第１アーム４ｃと、第２アーム４ｄと、第３アーム４ｅと、第４アーム４ｆと、第１駆動部４ａと、第２駆動部４ｂとを備えるロボットアームで構成される。第１アーム４ｃは、矩形台１４ｅの前部の中央において下端が固定される。第１アーム４ｃの上端には、第１駆動部４ａを内蔵する第１関節部を介して、第２アーム４ｄの前端が回動可能に連結される。第２アーム４ｄの後端は、第２駆動部４ｂを内蔵する第２関節部を介して、第３アーム４ｅの下端に回動可能に連結される。第３アーム４ｅの上端は、第４アーム４ｆの前端に、第３アーム４ｅと第４アーム４ｆとのそれぞれの軸方向が互いに直交してＬ字状に屈曲するように固定される。第４アーム４ｆの後端には、介護ベルト３の連結部３ｃに着脱可能に連結される連結部４ｇを有している。
【００４３】
第１駆動部４ａは、第１アーム４ｃと第２アーム４ｄとの間の関節部に配置され、例えば、第１アーム４ｃに対して第２アーム４ｄを回転させる第１モータ４１と、その回転角度情報を検出する第１エンコーダ４３とで構成される。よって、後述する制御部１２での制御の下に、第１アーム４ｃに対して第２アーム４ｄを所定角度だけ回動させるように駆動することができる。第２駆動部４ｂは、第２アーム４ｄと第３アーム４ｅとの間の関節部に配置され、例えば、第２アーム４ｄに対して第３アーム４ｅを回転させる第２モータ４２と、その回転角度情報を検出する第２エンコーダ４４とで構成される。第１エンコーダ４３及び第２エンコーダ４４からのそれぞれの回転角度情報は、アーム機構４の位置情報に変換されて、位置情報として制御部１２で使用される。よって、後述する制御部１２での制御の下に、第２アーム４ｄに対して第３アーム４ｅを所定角度だけ回動させて所望の位置に移動するように駆動することができる。
【００４４】
第３アーム４ｅの中間部から後ろ向きに（例えば、被介護者側に向けて）、持ち手１５が突出して備えられており、被介護者７が、座位又は起立時に両手で握って持つことができる。なお、持ち手１５は、被介護者７の肘を置くことができる長さで設置しても良い。これにより、立ち上がり時には持ち手として機能し、歩行時には肘を置くことで、より安定して歩行することが可能となる。さらに、第４アーム４ｆは、上部にウレタンなどの緩衝材を備える構成としても良い。これにより、万が一、被介護者７が前方へ転倒するなどして顔又は上半身が第４アーム４ｆに接触したとしても、そのような場合の衝撃を、緩和することができる。
【００４５】
≪入力ＩＦ６≫
第４アーム４ｆの前部には、ボタンなどが配置された操作盤などの入力インタフェース（すなわち、入力ＩＦ）６が下向きに突出して設けられる。このように入力ＩＦ６を配置すれば、座位姿勢での被介護者７に対して、アーム機構４の側面から、入力ＩＦ６が操作可能に配置されることになる。入力ＩＦ６の一例を図５に示す。ロボットシステム１の電源のＯＮ又はＯＦＦボタン６ａ（例えば、ボタンを押し込むとＯＮ、ボタンを戻すとＯＦＦ）、ブレーキＯＮ又はＯＦＦボタン６ｄ（例えば、ボタンを押し込むとＯＮ、ボタンを戻すとＯＦＦ）、立ち上がり時に使用する上がるボタン６ｂ、着座時に使用する下がるボタン６ｃなど、アーム機構４を初期位置に移動する初期位置移動ボタン６ｅなどを配置し、入力することができる。なお、アーム機構４の初期位置の一例として、図３Ａに示すように、被介護者７の前面付近の位置である。また、入力ＩＦ６は第４アーム４ｆの前部から取り外し、リモコンとしても機能し、介護者が手で持って操作することも可能である。
【００４６】
≪力検出部１７≫
アーム機構４に力検出部１７を備えて、被介護者７がアーム機構４に加える力を力検出部１７により検出する。力検出部１７は、被介護者７が、入力ＩＦ６からロボットシステム１の動作開始情報を入力することで（例えば上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃを押下するなど）、ロボットシステム１の制御装置１１の制御動作を開始させたのち、検出を開始する。力検出部１７により、被介護者７がアーム機構４に加える力を検出し、力検出部１７で検出した力とアーム機構４の位置とに基づいて、動作情報生成部１０で動作を生成し、制御部１２によりアーム機構４の動作を制御する。
【００４７】
具体的には、図１Ａに示すように、力検出部１７は、アーム機構４の第３アーム４ｅの上端と第４アーム４ｆの前端との連結部分付近に備えられる。アーム機構４に外部（例えば、被介護者７）から加えられた力情報を力検出部１７で検出する。力検出部１７で検出した情報は、データベース入出力部９を介して、時刻とともに動作情報データベース８に記憶される。一例として、力検出部１７は、ロボットシステム１の上下方向の力と前後方向の力とが計測可能な２軸の力センサ、又は、手前方向の回転も含めた３軸力センサなどで構成される。
【００４８】
≪タイマー１６≫
タイマー１６は、ある一定時間（例えば、１ｍｓｅｃ毎）の経過後に、データベース入出力部９及び制御部１２を実行させるための指令を、データベース入出力部９及び制御部１２に出力する。
【００４９】
≪データベース入出力部９≫
データベース入出力部９は、動作情報データベース８と、制御部１２と、力検出部１７と、動作情報生成部１０との間で、データ（例えば、情報）の入出力を行う。
【００５０】
≪動作情報データベース８≫
タイマー１６からの指令に基づいて制御部１２が実行され、アーム機構４の位置情報（例えば、第１エンコーダ４３及び第２エンコーダ４４からのそれぞれの回転角度情報をアーム機構４の位置情報に変換した位置情報）が、タイマー１６からの実行指令を利用して、データベース入出力部９及び制御部１２を実行させて、ある一定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に生成される。これらの生成された位置情報が、時刻と共に、データベース入出力部９を介して動作情報データベース８に出力されて、動作情報データベース８に記憶される。後述するように、動作情報データベース８に記憶された力検出部１７で検出された力の情報と位置情報と時刻の情報とを基にして、動作情報生成部１０で動作情報が生成されて動作情報データベース８に記憶される。さらに、力検出部１７で検出した力の情報に基づいて動作を生成するかどうかを示す制御フラグに関する情報、動作情報データベース８の一連の動作のうち、どの時点の動作をアーム機構４の初期位置にするかを示す初期位置フラグ、及び、力検出部１７で検出した力の情報に基づいて動作を生成する際の制御パラメータを動作情報として動作情報データベース８に記憶する。さらに、動作情報生成部１０は、ロボットシステム１の動作時の進捗に関する情報をから動作情報として生成して、動作情報データベース８に記憶する。一例として、上がるボタン６ｂ若しくは下がるボタン６ｃを押した後、再度、ボタン６b，又は６cを離した時点の進捗情報を「１」に動作情報生成部１０で設定し、前の進捗情報「１」を「０」に動作情報生成部１０で設定する。
【００５１】
図６は、動作情報データベース８の動作情報の内容の一例を示す。
【００５２】
（１）「時刻」の欄は、アーム機構４が動作している際の時刻に関する情報を示す。時刻についてはミリ秒（ｍｓｅｃ）単位系で示す。
【００５３】
（２）「位置」の欄は、アーム機構４の第１及び第２エンコーダ４３、４４などで検出される角度情報を変換したアーム機構４の位置情報を示す。具体的には、図１Ａに示すように、アーム機構４の一端（例えば、図１Ａに示すように第１アーム４ｃの下端）を原点Ｏとし、ロボットシステム１Ｂの進行方向逆向きを正としたｘ軸と、上向きを正としたｚ軸との２軸の位置とし、原点Ｏからの相対座標として示す。位置についてはメートル（ｍ）単位系で示す。
【００５４】
（３）「力」の欄は、アーム機構４に備えられた力検出部１７で検出される、アーム機構４にかかる力を示す。具体的には、ロボットシステム１Ｂの進行方向逆向きを正としたｘ軸と、上向きを正としたｚ軸との２軸のそれぞれにかかる力の情報である。力についてはニュートン（Ｎ）単位系で示す。
【００５５】
（４）「制御フラグ」の欄は、アーム機構４を制御する際に、（２）の「位置」のみに基づいて動作する場合はフラグ「０」を記憶し、（２）の「位置」と（３）の「力」とに基づいて動作する場合はフラグ「１」を記憶する。なお、ｘ軸、ｚ軸それぞれで制御フラグを設定できるようにしても良いし、ｘ軸は「位置」のみで制御する場合はｚ軸のみの制御フラグを記憶してもよい。この例では、（例えば、ｘ軸の制御フラグ、ｚ軸の制御フラグ）として記憶する。
【００５６】
（５）「初期位置フラグ」の欄は、図８Ａに示すようにアーム機構４が収納のため折りたたまれている状態から、図８Ｂに示すように初期位置に移動する際の初期位置の座標を示すためのフラグを格納する。初期位置フラグは「０」又は「１」を格納し、「１」の場合はその時刻の位置を初期位置と設定し、「０」の場合は初期位置ではないことを示す。
【００５７】
（６）「制御パラメータ」の欄は、後述する動作情報生成部１０において、力検出部１７で検出した力の値に基づいて、アーム機構４を制御する際の制御パラメータを格納する。ｘ軸、ｚ軸それぞれ２つの定数として記憶する。具体的には、ｚ軸については、力の情報が上方向（例えば、図１Ａの原点Ｏのｚ軸正の方向）にかかっている場合の定数をａｕｚとし、力の情報が下方向（例えば、図１Ａの原点Ｏのｚ軸負の方向）にかかっている場合の定数をａｄｚとし、ｘ軸については、ｘ軸の力の情報が被介護者７に向けた方向（例えば、図１Ａ原点Ｏのｘ軸正の方向）へかかっている場合の定数をａｕｘとし、ｘ軸の力の情報が被介護者７とは反対方向（例えば、図１Ａ原点Ｏのｘ軸負の方向）へかかっている場合の定数をａｄｘとする。
【００５８】
（７）「進捗情報」の欄は、ロボットシステム１の動作時の進捗に関する情報を格納する。現在の（すなわち、制御動作を行うときの）ロボットシステム１の位置に合致する時刻には「１」を格納し、それ以外の時刻は「０」を格納する。初期位置移動が完了していない時点ではすべての時刻に「０」を格納し、初期位置移動が完了した直後は初期位置フラグが「１」と格納されている時刻と同じ時刻の進捗情報に「１」として格納される。
【００５９】
≪動作情報生成部１０≫
動作情報生成部１０は、動作情報生成の指令に基づき、動作情報データベース８に記憶された時刻と位置と力との情報を、データベース入出力部９より取得して、これらの位置と力との情報に基づいて、アーム機構４の動作情報を生成して、動作情報データベース８に記憶する。
【００６０】
さらに、介護者１８又は被介護者７がロボット２０の入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂ若しくは下がるボタン６ｃを押した際に、押してから所定の時間（例えば２秒間）減速するように、動作情報データベース８に記憶された時刻と位置とを生成して、動作情報として動作情報データベース８に記憶する。なお、動作情報生成部１０に対する動作情報生成の指令は、データベース入出力部９を介して制御部１２より指令される。
【００６１】
また、介護者１８又は被介護者７が上がるボタン６ｂ若しくは下がるボタン６ｃを押した際の進捗情報を動作情報生成部１０が生成して、動作情報データベース８に記憶する。
【００６２】
以上の動作情報の生成について、図７Ａ〜図７Ｃを利用しながら説明する。図７Ａ及び図７Ｂ及び図７Ｃは、動作情報生成部１０で生成した動作情報のグラフを示す。図７Ａ及び図７Ｂは、横軸に時間を示し、縦軸にｘ軸の速度（例えば、Ｘ軸の位置と時間とで算出）の情報とｚ軸の速度（例えば、Ｚ軸の位置と時間で算出）の情報とを示し、加えて、ｘ軸の力の情報とｚ軸の力の情報とを示す。図７Ａは、被介護者７が下方向に力を加えたときのグラフを示し、図７Ｂは、被介護者７が上方向に力を加えたときのグラフを示す。図７Ｃにおいて、横軸はｘ軸の位置を示し、縦軸はｚ軸の位置を示す。
【００６３】
まず、図８Ａに示すように、被介護者７は、床面１３上に配置された、ベッドなどの腰掛部５に座る。アーム機構４が収納のため折りたたまれている状態のロボットシステム１を、介護者１８が被介護者７の正面付近に移動させて、入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄにより、車輪ブレーキをオンにして、歩行機構１４の車輪１４ａ，１４ｂにブレーキをかけておく。
【００６４】
次に、図８Ｂに示すように、例えば介護者１８又は被介護者７によりロボット２０の入力ＩＦ６の初期位置移動ボタン６ｅが押されることにより、制御部１２の制御の下にアーム機構４が駆動され、ロボットシステム１を初期位置に移動させる。具体的には、図７Ｃの初期位置Ｐ０に移動させる。
【００６５】
次に、図８Ｂに示すように、被介護者７が装着した介護ベルト３の連結部３ｃとアーム機構４の連結部４ｇとの高さが合わない場合は、アーム機構４の連結部４ｇの高さを調整する。図８Ｂの例では、アーム機構４の連結部４ｇを上方に移動させる必要があるため、介護者１８又は被介護者７が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押すことで、連結部４ｇの高さの調整を行う。高さの調整は一例として図６の動作情報データベース８（例えば、図７Ｃに軌道を図示）に従って決定され、例えば、進捗情報「１」である時刻ｔ１で介護者１８又は被介護者７が上がるボタン６ｂを押した際には、図７Ｃの軌道の上向き方向すなわち図６の時刻ｔ２方向（例えば、図６の表の下方）へ向かって連結部４ｇが移動し、介護者１８又は被介護者７が下がるボタン６ｃを押した際には、図７Ｃの軌道の下方向すなわち図６の時刻ｔ０方向（例えば、図６の表の上方）へ向かって連結部４ｇが移動するように制御部１２で制御される。図８Ｂの例では、アーム機構４の連結部４ｇを上方に移動させる必要があるため、介護者１８又は被介護者７が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押すことで、図７Ｃの軌道において上向きに沿って連結部４ｇが移動し、高さの調整が完了した時点で、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｃを離すと、その位置で連結部４ｇが停止する。
【００６６】
ただし、介護者１８又は被介護者７が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押下した際に連結部４ｇが急に動作し始めることを防ぐために、動作情報生成部１０で連結部４ｇが減速するように動作情報データベース８を動作情報生成部１０で修正する。一例として、介護者１８又は被介護者７が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押下した際には、動作情報データベース８の進捗情報が「１」の時点の時刻から一定時間（例えば、２秒間）の間、時刻ｔを２倍にするように動作情報生成部１０で修正する。一例として、図６に示す動作情報データベース８の進捗情報が「１」の時刻から図６の表の下方向に向かって、２秒間の間、時刻ｔを２倍に変更する。介護者１８又は被介護者７が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを押下した際には、動作情報データベース８の進捗情報が「１」の時点の時刻から一定時間（例えば、２秒間）の間、時刻ｔを２倍にするように修正する。一例として、図６に示す動作情報データベース８の進捗情報が「１」の時刻から図６の表の上方向に向かって、２秒間の間、時刻ｔを２倍に変更する。また、別の例として、一定時間（例えば、２秒間）の間、時刻を２倍、１．５倍、１倍と序々に倍率を下げていくことで、連結部４ｇが２秒後に急に加速することを防ぐことができる。被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃを離した段階で制御部１２による制御を停止し、動作情報生成部１０により、以前の進捗情報「１」を「０」に修正した後、停止した時刻の進捗情報を「１」に修正する。図８Ｂが調整前のロボットシステム１（例えば、図７の初期位置Ｐ０）で、図８Ｃが調整後のロボットシステム１（例えば、図７の位置Ｐ１）を示す。
【００６７】
以上の高さ調整により、図８Ｃに示すように、介護ベルト３の連結部３ｃとアーム機構４の連結部４ｇの高さが調整可能となる。
【００６８】
次に、図８Ｄに示すように、介護ベルト３の連結部３ｃとアーム機構４の連結部４ｇとを結合する。このとき、介護者１８が入力ＩＦ６をアーム機構４側に取り付けて、以後の動作は被介護者７が自分で行うようにしてもよい。もちろん、入力ＩＦ６をアーム機構４側に取り付けることなく、介護者１８が入力ＩＦ６を操作し続けても良い。
【００６９】
次に、図９Ａに示すように、被介護者７は、腰掛部５に座った座位姿勢からの立ち上がり動作を開始する。被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押すと、アーム機構４は立ち上がり動作が開始し、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂを離すと、アーム機構４はその位置で停止する。被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂを押下した際に、アーム機構４が急に動作し始めることを防ぐために、上述した高さ調整時の上がるボタン６ｂの押下時と同様に、進捗情報が「１」の時点の時刻から一定時間（例えば、２秒間）の間、動作情報生成部１０により時刻ｔの値を大きく修正することで（例えば２倍など）、アーム機構４が急に立ち上がり動作を開始することを防ぐことができる。
【００７０】
次に、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、一定時間の減速の後、動作情報データベース８の動作情報に従って、制御部１２によりアーム機構４は動作制御される。一例として、図９Ｂに前方斜め上方向の矢印で示すように、アーム機構４の連結部４ｇを移動させる。被介護者７の臀部７ｅが腰掛部５から離床するまでは、ｘ軸及びｚ軸ともに動作情報データベース８に記憶された位置のみで、制御部１２によりアーム機構４は動作制御される。
【００７１】
次に、図９Ｄに示すように、被介護者７の上方向への起立をアーム機構４でアシストする際には、ｚ軸方向について動作情報データベース８に記憶された位置と力との情報に基づいて、制御部１２によりアーム機構４が動作制御される。図９Ｃに示すように、アーム機構４の連結部４ｇを、前方へ移動しつつ上方へ移動する動作を、動作情報生成部１０で動作情報として生成することが可能となる。また、ホールド機構３ｇの第１保持部３ａで被介護者７の上半身を保持しているために、被介護者７の上半身の後屈が有効に働き、被介護者７が立ち上がりやすくなっている。
【００７２】
次に、図９Ｄに示すように、アーム機構４の連結部４ｇで被介護者７を上方へ持ち上げる際の速度を、アーム機構４におけるｚ軸の力の情報に基づいて動作情報生成部１０で決定する。
【００７３】
具体的には、図７Ａの時刻ｔ１以降に示すようにｚ軸の力Ｆが下方向に加わっている場合は、アーム機構４の連結部４ｇにより、所定の速度ｓｚで被介護者７を上方に持ち上げる。ただし、動作情報生成部１０において、速度ｓｚは、一定速度に決定しても良いし、又は、式（１）ｓｚ＝αＦ＋ｓ０（ここで、αは定数値、ｓ０は初期速度）で決定しても良い。式（１）で定数値αの値を負とした場合には、ｚ軸の力Ｆが大きくなるほど（すなわち、値は負の方向に大きくなる）速度ｓｚが上方向に大きくなることで加速し、ｚ軸の力Ｆが小さくなるほど速度ｓｚが小さくなることで減速させるなど、ｚ軸の力Ｆに応じて動作情報生成部１０で可変させるようにしても良い。
【００７４】
さらに、動作情報生成部１０において、別の例として、図７Ｂに示すように、式（１）で、定数値αの値を正の値に設定し、アーム機構４に作用するｚ軸の上方向の力が大きくなるほど（すなわち、定数値αの値は正の方向に大きくなる）、例えばアーム機構４の連結部４ｇを、より上方向に加速し、アーム機構４に作用するｚ軸の上方向の力Ｆが、より小さくなるほど、連結部４ｇを減速させるなど、アーム機構４に作用するｚ軸の力Ｆに応じて、連結部４ｇの移動方向での加減速を可変にしても良い。
【００７５】
これにより、被介護者７は下半身の筋力が十分有り、被介護者７が自らの筋力で上方に立ち上がることができる場合には、その動きに追従するよう、アーム機構４の連結部４ｇの持ち上げ速度を加速することで、被介護者７はスムーズに立ち上がることができる。
【００７６】
動作情報生成部１０において、定数値αは動作情報データベース８より取得し、ｚ軸の力Ｆがアーム機構４に対して下方向に加わっている場合には、図６のａｄｚの制御パラメータを使用し、ｚ軸の力Ｆがアーム機構４に対して上方向に加わっている場合には、図６のａｕｚの制御パラメータを使用するようにしても良い。なお、定数値αは、動作情報データベース８では、図６の制御パラメータのａｕｚ、ａｄｚとして記録されている。
【００７７】
また、動作情報生成部１０において、ｚ軸の力Ｆがアーム機構４に対して下方向に加わっている場合は、その力Ｆに応じて連結部４ｇの移動の速度を可変させる際に、式（１）の定数値αの絶対値を小さな値に設定することで、同じ力でも、速度をより小さくしても良い。これにより、被介護者７は、あまりアシスト感を感じることがなくなり、被介護者７の下半身の筋力を使いながら起立する、いわゆる、リハビリの使い方も可能となる。定数値αの絶対値を小さな値に設定するとは、一例として、定数値αを、それまでの定数値αの絶対値の２割程度の小さな値とすることを意味するが、定数値αを、０より大きく定数値αの絶対値までの間の任意の値に設定することを意味するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、動作情報生成部１０において、被介護者７がアーム機構４に対して上方向から下方向に力のかけ具合を変化させた場合に、式（１）の初期速度ｓ０を０より大きな値に設定しておくことで、上方向から下方向に力Ｆが切り替わる際に力Ｆが０となり、速度ｓｚが０となることを防ぐことができ、被介護者７のスムーズな起立が可能となる。
【００７９】
また、初期速度ｓ０を０に設定することで、力Ｆの符号の切り替え時点でアーム機構４の連結部４ｇの移動を停止することができる。このようにすることで、被介護者７が下方向から上方向に力のかけ具合を変化させている、すなわち、被介護者７が自らの力で起立していっているということを、アーム機構４の連結部４ｇの移動を停止するという動作で提示することが可能となる。
【００８０】
なお、単純に、ｚ軸の速度のみを可変にすると、図７Ｃに示した軌道から連結部４ｇがずれて被介護者７が違和感を感じることになる。
【００８１】
具体的には、連結部４ｇのｘ軸とｚ軸との速度を変更しない場合は、図７Ｄに示すように、時刻ｔ１０の時の位置ｐ１０から、時刻ｔ１１に位置ｐ２０に連結部４ｇが移動する（例えば、図７Ｄの真ん中の実線の元の軌道Ｋ０上の位置ｐ１０及び位置ｐ２０を参照）。
【００８２】
しかし、連結部４ｇのｘ軸の速度を変更せずにｚ軸の速度のみを加速した場合は、時刻ｔ１１のときは、連結部４ｇのｘ軸の位置はｐ２０と同じだが、連結部４ｇのｚ軸の位置がより上方に移動するため、結果的には、連結部４ｇが位置ｐ２１に移動し、連結部４ｇが、図７Ｄの最も左側に一点鎖線で湾曲した軌道Ｋ１をたどることになる。
【００８３】
逆に、連結部４ｇのｘ軸の速度を変更せずにｚ軸の速度のみを減速した場合には、連結部４ｇは、時刻ｔ１０の位置ｐ１０の位置から、時刻ｔ１１の時のｘ軸の位置はｐ２０と同じだが、位置ｐ１０のｚ軸からあまり上方に移動しないため、位置ｐ２２に移動し、図７Ｄの最も右側に一点鎖線で湾曲した軌道Ｋ２をたどることになる。
【００８４】
このように力Ｆと位置とに基づいて、動作情報生成部１０においてアーム機構４の動作情報を生成することで、アーム機構４の連結部４ｇの移動のための軌道は、図７Ｄの２つの軌道Ｋ１とＫ２との真ん中で実線で湾曲した元の軌道Ｋ０から軌道Ｋ１とＫ２に大きく変更される可能性がある。すなわち、もし、自然な立ち上がり軌道となるように、元の軌道Ｋ０を動作情報生成部１０で決めたとしても、動作情報生成部１０が位置と力とにより速度を可変させることで、自然な立ち上がり軌道Ｋ０から外れることとなり、自然な起立が実現できなくなる。ここで、元の軌道Ｋ０とは、動作情報データベース８に予め記録されている被介護者７が自然に起立又は着座できるように支援するためにアーム機構４の駆動で介護ベルト３（言い換えれば、連結部４ｇ）が移動する軌道を意味する。ここでは、一例として、起立動作支援の軌道について説明している。
【００８５】
そこで、連結部４ｇが前記ｚ軸の速度になるように、動作情報データベース８の位置情報を動作情報生成部１０で修正して、元の軌道Ｋ０から別の軌道Ｋ１又は別の軌道Ｋ２となるよう修正するのではなく、元の軌道Ｋ０、すなわち、動作情報データベース８の位置は修正せず、修正後のｚ軸の速度で連結部４ｇが元の軌道Ｋ０となるように、ｘ軸の速度を動作情報生成部１０で変更する。
【００８６】
次に、その速度になるように、動作情報データベース８の時刻を動作情報生成部１０で修正することで、連結部４ｇは、速度を変更しても、元の軌道Ｋ０を保持することが可能となる。具体的には、連結部４ｇは、ｚ軸方向の移動において加速した場合には、別の軌道Ｋ１上の位置ｐ２１に移動するように動作情報データベース８の時刻ｔ１１の位置情報を修正するのではなく、元の軌道Ｋ０上の、加速したｚ軸と同じｚ軸の位置である位置ｐ２３に移動するように、動作情報データベース８の位置ｐ２３の時刻を、記憶されている動作情報中の時刻ｔ１２ではなく、それより早い時刻ｔ１１に動作情報生成部１０で動作情報を変更する。
【００８７】
言い換えれば、第１の時刻ｔ１０と第２の時刻ｔ１２との間の時刻である第３の時刻ｔ１１における介護ベルト３（又は、連結部４ｇ）の第３の位置ｐ２１を第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４で測定する。次いで、第３の時刻ｔ１１における介護ベルト３及び連結部４ｇを介してアーム機構４に付加される第１の力を力検出部１７で測定する。次いで、第３の位置ｐ２１及び第１の力を基に、第３の位置ｐ２１を、第３の時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１２での元の軌道Ｋ０上の位置ｐ２３となるように動作情報生成部１０で動作情報を変更することにより、介護ベルト３（又は、連結部４ｇ）が所定の軌道Ｋ０を描くようにアーム機構４を制御装置１１で制御している。ここで、所定の軌道Ｋ０とは、被介護者７の前方向に凸の湾曲した軌道であって、例えば、被介護者７の後方向には連結部４ｇは移動せず、軌道の始点から終点までの全部の通過点が決まっているＣ字状の半円弧状の軌道である。この結果、速度を変更した際に、所定の軌道Ｋ０を遵守するように動作情報生成部１０で動作情報を修正していることになる。ここで、第３の時刻ｔ１１より後の時刻としては、第３の時刻ｔ１１より後の任意の時刻であるが、元の軌道Ｋ０上の位置を外れる時刻では設定できないので、動作情報生成部１０に記録された最後の時刻ｔｆまでの間の、元の軌道Ｋ０上の位置に対応する任意の時刻として設定される。なお、万が一、元の軌道Ｋ０上の位置を外れかける可能性がある場合には、最後の時刻ｔｆに設定するようにしてもよい。また、本実施形態ではｚ軸方向の力に基づいてｚ軸方向の速度を可変させたが、図６の制御パラメータのａｕｘ、ａｄｘを使用してｘ軸方向の速度を可変させた後、元の軌道Ｋ０を保持するようにｚ軸の速度を可変させても良い。
【００８８】
次に、図９Ｄに続き、図９Ｅの起立終了地点に到達すると、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを離すことで、アーム機構４の連結部４ｇ移動を停止する（例えば図７Ｃの起立位置Ｐ２）ため、被介護者７の身長に合わせて立ち上がり位置を調整することができる。アーム機構４の連結部４ｇが移動停止した時点（例えば図７Ｃの時刻ｔｎ）の「進捗情報」を「１」に修正する。
【００８９】
なお、起立終了地点の前に、動作情報データベース８に記憶された位置と力との情報に基づいて動作していた場合に、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを離すと（例えば図９Ｄの時点）、上がるボタン６ｂを離す直前に、ｚ軸方向について動作情報データベース８に記憶された位置と力との情報に基づいて制御されている場合には、再度、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押して再開する際には、動作情報データベース８に記憶された位置のみで動作情報を生成する、即ち、力に基づいて加速又は減速はしない。具体的には、動作情報データベース８の制御フラグ（０，１）を（０，０）に修正する。一方、起立終了地点の前に、動作情報データベース８に記憶された位置の情報に基づいて動作していた場合に、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを離すと（例えば図９Ｂの時点）、再度、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押して再開する際には、動作情報データベース８に記憶された位置のみで動作情報を生成する、即ち、動作情報データベース８の制御フラグは修正しない。なお、制御フラグを修正した場合は、再度、位置と力とに基づいて制御ができるように、修正前のデータを動作情報データベース８に保存しておき、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃを離した時点の修正前の動作情報データベース８の制御フラグが（０，０）、すなわち、位置のみで制御するようになった時点で、修正前の動作情報データベース８に戻すようにしても良い。
このロボットシステム１では、前記したように、起立動作支援時にアーム機構４の動作を制御部１２で制御するとき、連結部４ｇにおいては、ｚ軸方向の移動とｘ軸方向の移動とが制御される。このとき、アーム機構４に力が作用するなどして、連結部４ｇのｚ軸方向の位置が、動作情報の軌道の目標位置からずれていくとき、連結部４ｇのｘ軸方向の移動は、動作情報に基づいて行うように制御部１２で制御するが、連結部４ｇのｚ軸方向の移動は、動作情報で示された位置とは異なる位置に移動することにより、連結部４ｇが軌道からずれていくのを修正して、軌道に乗せるように制御部１２で制御している。
例えば、連結部４ｇのｘ軸方向の移動は、例えば被介護者７の前方に向けて一定速度で、決められた時刻に到達する位置が予め決められている前記軌道に沿って移動するように制御部１２で制御している。また、連結部４ｇのｚ軸方向の移動も、決められた時刻に到達する位置が予め決められている前記軌道に沿って移動するように制御部１２で制御している。しかしながら、被介護者７からアーム機構４に作用する力により、連結部４ｇのｚ軸方向の位置が前記軌道（元の軌道）からずれて別の軌道になりかけたとき、前記元の軌道に戻すように、ｚ軸方向の位置を変えるように制御部１２で制御している。すなわち、力がアーム機構４に作用すると、連結部４ｇのｚ軸方向の速度を変えて、ｚ軸方向の位置を変え、ｚ軸方向の位置が変わって別の軌道に変わろうとするのを修正するように制御部１２で動作制御している。
【００９０】
次に、ベッドなどの腰掛部５からの被介護者７の起立が完了し、図９Ｅの状態で入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄにより、車輪ブレーキを解除し、被介護者７が前方方向（例えば、図９Ｅの左方向）に力を加えることで回転し、歩行機構１４の車輪１４ａ，１４ｂが回転し、歩行器として被介護者７の歩行を支援することができる。
【００９１】
次に、トイレの便器の便座などの腰掛部５への着座動作を支援する。歩行機構１４を腰掛部５の手前まで移動させたのち、入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄにより、車輪ブレーキをオンにして、歩行機構１４の車輪１４ａ，１４ｂにブレーキをかけておく。
【００９２】
図１０Ａに示すように、被介護者７は、腰掛部５の手前に立った姿勢から、着座動作を開始する。被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを押すと、アーム機構４が着座動作を開始し、被介護者７又は介護者１８が下がるボタン６ｃを離すとその位置で停止する。着座時は、勢い良く着座することで被介護者７の臀部７ｅと腰掛部５が衝突することで、臀部７ｅなどが骨折することを防ぐために、被介護者７が転倒しないような着座姿勢となるよう支援する。さらに、腰掛部５への座り位置を調整するために、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを離した位置でアーム機構４が移動停止できるようにする。
【００９３】
具体的には、図１０Ａに示すように、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを押下することで、動作情報データベース８の進捗情報が「１」の時点の位置から図６の表の上方向へ順に動作情報を動作情報生成部１０で生成する。着座時は転倒しないように安定した姿勢を支援するために、力の情報は使わずに、位置のみで動作情報を動作情報生成部１０で生成する。従って、被介護者７又は介護者１８が下がるボタン６ｃの押下後は制御フラグ位置のみで制御するために、全て（０，０）に動作情報生成部１０で修正する。一例として、図７Ｃの起立位置Ｐ２から下方向へ動作情報を動作情報生成部１０で生成することで、図７Ｃの軌道をたどるように動作情報を動作情報生成部１０で生成する。図１０Ａから図１０Ｂのように前方下方向に動作し、図１０Ｃに示すように腰掛部５に着座が完了した時点で、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを離す。起立時と同様に、移動停止した時点の「進捗情報」を「１」に動作情報生成部１０で修正する。
【００９４】
なお、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃは、どの位置でも、被介護者７又は介護者１８が押下したり離したりすることができる。例えば、トイレの便座への着座時に、図１０Ａから着座を開始し、図１０Ｂの時点で被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを離すと、アーム機構４の移動を停止する。被介護者７の臀部７ｅが便座から浮いている状態で、下着の脱衣などを行った後に、再度、被介護者７又は介護者１８が下がるボタン６ｃを押下することで、被介護者７がトイレの便座などの腰掛部５に着座することができる。さらに、起立時に一旦起立位置で起立を停止した後に、もう少し高さを調整したい場合は、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃを押下することで高さの調整を行うことができる。ただし、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂを押下した時点の動作情報の制御フラグに「１」が含まれている場合、すなわち、位置と力との情報に基づいて制御する場合は、それ以降の全ての制御フラグを「０」に修正するよう動作情報を動作情報生成部１０で生成する。これは、動作の開始時は、被介護者７の動作状態が不安定となり、より必要以上に被介護者７がアーム機構４に力を加える場合がある。そのため、位置のみで安定的に動作情報を動作情報生成部１０で生成して制御することで、被介護者７の動き始めの動作の不安定さを軽減することが可能となる。
【００９５】
なお、力検出部１７の値を、例えばアーム機構４に設置されたモニタ（図示せず）などに提示することで、どれぐらいアーム機構４に力を加えているかを確認できるようにしても良い。その場合は、多くの力をかけているほど、被介護者７自身の下半身などの身体を使えていないということなので、例えば、リハビリ装置の進捗を被介護者７自身で確認することができるようになる。さらに、ロボットシステム１に記憶された過去の力情報と比較することで、以前からどれぐらいリハビリの効果があるのかを確認することができる。
【００９６】
さらに、前記では、速度を変更した際に所定の軌道を遵守するように動作情報生成部１０で動作情報を修正するようにしたが、修正前の軌道と修正後の軌道との差異が所定の範囲内に収まるように動作情報を動作情報生成部１０で修正しても良い。
【００９７】
≪制御部１２≫
制御部１２は、入力ＩＦ６により入力された指令に基づいて、アーム機構４を制御する。加えて、制御部１２は、入力ＩＦ６により入力されたブレーキ１４ｃ及びブレーキ１４ｄのＯＮ／ＯＦＦの指令に基づいて、ブレーキ１４ｃ及びブレーキ１４ｄのブレーキを制御する。
【００９８】
以下、動作情報生成部１０で生成された動作情報に基づいて制御部１２で制御されるロボットシステム１の動作について説明する。
【００９９】
図８Ａ〜図８Ｄ及び図９Ａ〜図９Ｅ及び図１０Ａ〜図１０Ｃにロボットシステム１のアーム機構４の動作手順とそれに伴う介護者１８と被介護者７の動作と図１１Ａ〜図１１Ｆのフローチャートとを用いて説明する。
【０１００】
まず、図８Ａに示すように被介護者７は、床面１３上に配置された、ベッドなどの腰掛部５に座る。アーム機構４が収納のため折りたたまれている状態で介護者１８が被介護者７の正面付近にロボットシステム１を移動させる。
【０１０１】
これ以降の動作は、概略、図１１Ａに示すように、初期化動作Ｓ−Ａと、起立動作Ｓ−Ｂと、歩行動作Ｓ−Ｃと、着座動作Ｓ−Ｄと、終了化動作Ｓ−Ｅとを順に行う。
【０１０２】
最初に行う初期化動作Ｓ−Ａは、図１１Ｂに示すように、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で構成されている。
【０１０３】
まず、ステップＳ１０１で、介護者１８若しくは被介護者７が、ロボット２０の入力ＩＦ６の電源ボタン６ａによりロボットシステム１の電源をＯＮにする。
【０１０４】
次に、介護者１８若しくは被介護者７が、ステップＳ１０２で、ロボット２０の入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄによりブレーキをＯＮにする。
【０１０５】
次に、ステップＳ１０３で、ロボット２０の入力ＩＦ６の初期位置移動ボタン６ｅの押下げにより、ロボットシステム１を初期位置に移動する。具体的には、図８Ａに示すように、アーム機構４が収納のため折りたたまれている状態から、図８Ｂに示すようにアーム機構４の初期位置に移動するように制御部１２でアーム機構４の動作を制御する。初期値の座標は、データベース入出力部９を介して動作情報データベース８の初期位置フラグが「１」の時刻の位置情報を取得し、その位置になるように第１モータ４１と第２モータ４２をそれぞれ独立して駆動して制御する。
【０１０６】
次に、被介護者７が装着した介護ベルト３の連結部３ｃとアーム機構４の連結部４ｇの高さが合わない場合は、ステップＳ１０４でアーム機構４の連結部４ｇの高さを調整する。具体的には、入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂ若しくは下がるボタン６ｃで高さを調整する。図７Ｃは動作情報データベースの位置に関する情報を横軸Ｘ軸、縦軸Ｚ軸としてプロットしたグラフである。初期位置は図７Ｃの初期位置Ｐ０で、上がるボタン６ｂを押下した時は図７Ｃの軌道の上方向に移動し、被介護者７又は介護者１８が下がるボタン６ｃを押下した時は図７Ｃの軌道の下方向に移動することで、高さの調整を行うことができる。なお、この上がるボタン６ｂと下がるボタン６ｃは押した状態の時のみ制御され、被介護者７又は介護者１８がボタンを離すと停止するように制御する。図８Ｃは高さ調整が完了して様子を示す。
【０１０７】
これで初期化動作Ｓ−Ａを終了する。
【０１０８】
なお、必要に応じて、ロボット２０の入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄによりブレーキをＯＦＦにし、ロボットシステム１を被介護者７に近づけ、再度、入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄによりブレーキをＯＮにする。
【０１０９】
また、図８Ｄに示すように、介護ベルト３の連結部３ｃとアーム機構４の連結部４ｇを取り付け、被介護者７は持ち手１５を両手で把持する。
【０１１０】
二番目に行う起立動作Ｓ−Ｂは、図１１Ｃに示すように、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０９で構成されている。
【０１１１】
次に、ステップＳ１０５で、介護者１８若しくは被介護者７が、入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを押下することで、ロボットシステム１のアーム機構４が起立動作の支援を開始する。この例では、被介護者７又は介護者１８が上がりボタン６ｂを押した状態でのみ動作し、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂを離すと、アーム機構４が動作を停止する。一例として、図３Ａの被介護者７の座位姿勢から図３Ｂの被介護者７の臀部７ｅを腰掛部５から離床させる時点までは、Ｘ軸とＺ軸とは共に、動作情報データベース８の位置で制御され、図３Ｂから図３Ｃに示すように上方に立ち上がる際に、動作情報生成部１０は、ステップＳ１０６にて力検出部１７で検出した力の情報とアーム機構４の位置情報とに基づいて、動作情報生成部１０により動作情報を生成し、データベース入出力部９を介して動作情報データベース８に記憶する（ステップＳ１０７）。
【０１１２】
次に、ステップＳ１０８で、制御部１２はデータベース入出力部９から動作情報を取得し、制御部１２は、アーム機構４がデータベース入出力部９から取得した動作情報に追従するようにアーム機構４を駆動するため、第１モータ４１と第２モータ４２とをそれぞれ独立して駆動して制御する。
【０１１３】
ステップＳ１０９で、起立位置で介護者１８又は被介護者７が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂを離すことで、アーム機構４の起立動作が終了する。
【０１１４】
これで起立動作Ｓ−Ｂを終了する。
【０１１５】
三番目に行う歩行動作Ｓ−Ｃは、図１１Ｄに示すように、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１１で構成されている。
【０１１６】
まず、ステップＳ１１０で、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄによりブレーキをＯＦＦにして、被介護者７が前方方向（例えば、図９Ｅの左方向）に力を加えることで、歩行機構１４の車輪１４ａ，１４ｂが回転し、歩行器として被介護者７の歩行を支援する。
【０１１７】
次いで、被介護者７がトイレの便座などの腰掛部５の前に到着すると、ステップＳ１１１で、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６のブレーキボタン６ｄによりブレーキをＯＮにする。
【０１１８】
これで歩行動作Ｓ−Ｃを終了する。
【０１１９】
四番目に行う着座動作Ｓ−Ｄは、図１１Ｅに示すように、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１５で構成されている。
【０１２０】
まず、ステップＳ１１２で、被介護者７がトイレの便座などへの着座を開始してアーム機構４の着座動作を開始する。アーム機構４の着座開始は、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の下がるボタン６ｃを押すと、アーム機構４の着座動作が開始し、下がるボタン６ｃを離すと、アーム機構４がその位置で移動停止する。
【０１２１】
次に、ステップＳ１１３で、被介護者７又は介護者１８が下がるボタン６ｃの押下後は、制御フラグ位置のみで制御するために、全て（０，０）に修正するように動作情報を動作情報生成部１０で生成して、動作情報データベース８に記憶する。
【０１２２】
次に、ステップＳ１１４で、制御部１２は、データベース入出力部９を介して動作情報データベース８から動作情報を取得し、制御部１２は、アーム機構４がデータベース入出力部９から取得した動作情報に追従するようにアーム機構４を駆動する。
【０１２３】
次に、被介護者７又は介護者１８が下がるボタン６ｃを離すことで、アーム機構４の着座動作が終了する（ステップＳ１１５）。
【０１２４】
これで着座動作Ｓ−Ｄを終了する。
【０１２５】
五番目に行う終了化動作Ｓ−Ｅは、図１１Ｆに示すように、ステップＳ１１６で構成されている。
【０１２６】
ロボット２０の使用を終了する場合には、介護ベルト３の連結部３ｃとアーム機構４の連結部４ｇとを取り外した後、電源をＯＦＦする（ステップＳ１１６）。
【０１２７】
これで終了化動作Ｓ−Ｅを終了する。
【０１２８】
≪第１実施形態の効果≫
起立又は着座動作支援システムは、位置センサ（例えば、第１エンコーダ４３と第２エンコーダ４４）で検出した第３の位置ｐ２１及び力検出部１７で検出した第１の力を基に、第３の位置ｐ２１を、第３の時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１２での所定の軌道Ｋ０上の位置ｐ２３に変更することにより、介護ベルト３が所定の軌道Ｋ０を描くように、アーム機構４を制御装置１１で動作制御するように構成している。この結果、被介護者７が座位姿勢の状態からの起立の際の動作を支援するとき、又は、被介護者７が起立姿勢の状態からの着座の際の動作を支援するとき、被介護者７が意図しない動作をアーム機構４が行うことがなく、被介護者７に不快感が生ずることを防止できる。
【０１２９】
また、力検出部１７と動作情報生成部１０とを備えて、被介護者７の残存している能力をリアルタイムに計測しながら、必要な支援のみをすることで、被介護者の下肢筋力の低下を防ぐことが可能となる。さらに、被介護者７又は介護者１８が入力ＩＦ６の上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃを押したときのみ動作し、被介護者７又は介護者１８が上がるボタン６ｂ又は下がるボタン６ｃを離すと停止する操作インタフェースを備えることで、安全で、且つ、被介護者の身長又はベッドなどの腰掛部５の高さに合わせた調整が可能となる。
【０１３０】
（第１実施形態の変形例）
被介護者７が起立動作支援を受けるとき、アーム機構４の姿勢によっては、アーム機構４からの起立動作支援を受けても、被介護者７が円滑に立ち上りにくいときがある。
まず、図１４の（ａ）〜（ｃ）に破線の横線で示すように、アーム機構４の連結部４ｇとそれに連結された介護ベルト３の連結部３ｃの高さは全て同じであるが、アーム機構４の姿勢が異なっている。図１４の（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ、図１４の（ａ）〜（ｃ）のときの、アーム機構４の被介護者側の先端である第４アーム４ｆの軸方向と直交する面７０の状態を、面７０付近を拡大して示している。面７０の傾斜角度θは、第４アーム４ｆと直交して連結された第３アーム４ｅと鉛直方向とのなす角度θとが等しいので、この第３アーム４ｅの傾斜角度を測定して、面７０の傾斜角度θを検出することも可能である。
例えば、図１４の（ａ）及び（ｄ）に示すようにアーム機構４の第４アーム４ｆの軸方向と直交する面７０が鉛直方向沿いの場合、又は、図１４の（ｂ）及び（ｅ）に示すように、第４アーム４ｆの軸方向と直交する面７０が、前方に傾斜している前傾状態の場合には、被介護者７がアーム機構４からの起立動作支援を受けると、図３Ａ〜図３Ｃで先に説明したように、アーム機構４側の連結部４ｇの面７０が被介護者７の上半身が前方に傾くようになり、被介護者７は前屈みになりながら、円滑に立ち上ることができる。
ところが、図１４の（ｃ）及び（ｆ）に示すように、第４アーム４ｆの軸方向と直交する面７０が、後方に傾斜している後傾状態の場合には、被介護者７がアーム機構４からの起立動作支援を受けると、被介護者７はその上半身が後方に傾くようになり、被介護者７は後ろ向きに反り返った状態で上方に吊り下げられるような状態となる。このように、被介護者７の上半身が後方に傾く場合には、あまり前傾せずにのけ反った状態での起立となるため、健常者の起立方法と異なり、非常に立ちにくいことになる。
そこで、例えば、先に述べた初期位置、又は初期位置に位置したのちでかつ高さ調整したのちの高さ調整後の位置で、被介護者７が起立動作支援を受けるときは、図１４の（ａ）及び（ｄ）及び図１４の（ｂ）及び（ｅ）に示すように、アーム機構４の連結側の先端の面７０が、鉛直方向沿いの状態か又は前傾状態となっていることを検出し、このような状態が検出されたときのみ、アーム機構４からの起立動作支援が有効となるようにしてもよい。例えば、力センサなどの、面７０の傾きを検出して入力ＩＦ６から検出情報が入力される検出器を連結部４ｇに備えて、前記状態を検出したときのみ、制御部１２でアーム機構４からの起立動作支援が有効となるように動作制御してもよい。
傾斜角度θは、図１４の（ｅ）及び（ｆ）において、時計回りを正とした場合、一例として０度〜−３０度の範囲内が適正な鉛直状態又は前傾状態と定義する。この定義では、後傾状態のときの角度θは、例えばθ＞０となる。よって、センサで検出した角度θが、０度〜−３０度の範囲内ならば、面７０が適正な鉛直状態又は前傾状態（前傾状態等）であると判定することができて、制御部１２でアーム機構４からの起立動作支援が有効となるように動作制御することができる。センサで検出した角度θが、これ以外ならば、制御部１２でアーム機構４からの起立動作支援をせず停止するように動作制御することができる。
センサで角度θを検出するときは、例えば、初期位置又は高さ調整後の位置に位置したのちの所定の時間（例えば４秒程度の数秒間）だけ、角度θの検出を行い、その期間内に検出した角度θに基づき、面７０の状態の判定を行うようにしてもよい。
また、入力ＩＦ６を介して制御部１２に入力可能でかつスイッチからの検出情報又はカメラでの撮像情報に基いて、連結操作中であるか否かを制御部１２で判定できる場合には、連結操作が終了次第、角度θの検出を行うようにしてもよい。
また、角度θの検出の代わりに、前記した力センサである力検出部１７を利用して、進行方向前向きの力を検出し、進行方向前向きの力が閾値未満ならば、進行方向前向きの力が所定値以上であり、前傾状態であるとして、起立動作支援を続けるように制御部１２で動作制御するようにしてもよい。すなわち、図１５は、起立動作Ｓ−Ｂにおいて、前記した前傾状態等の判定動作を行うタイミングを示している。起立動作Ｓ−Ｂを説明したステップＳ１０５〜ステップＳ１０９の図１１Ｃにおいて、ステップＳ１０５の前に、ステップＳ２０１の力検出（前後方向）と、ステップＳ２０２の前方向の力が閾値未満か否かを判定する動作を行っている。
まず、ステップＳ２０１では、力検出部１７で、前後方向の力検出を行う。このとき、前方向を負の符号、後方向を正の符号とする。
次いで、ステップＳ２０２で、力検出部１７で検出された力が、閾値（例として、−１０Ｎ）未満ならば、進行方向前向きの力が所定値以上であり、前傾状態であるとして、ステップＳ１０５以降の起立動作支援を続けるように制御部１２で動作制御する。もし、力検出部１７で検出された力が、閾値未満でないときは、ステップＳ２０１に戻る。なお、所定時間経過しても、ステップＳ２０１に戻る動作が続くときは、一連の動作を停止する。
また、角度θの検出又は力検出部１７での検出により前傾状態等でなかったとき、前傾状態等でないとの出力（表示又は音声）、又は、前傾状態とするように被介護者７に促す出力（表示又は音声）を行ったり、警告又は警報を発したりするようにしてもよい。
従って、この変形例におけるロボットシステムは、前記牽引機構による牽引動作開始前に、前記保持機構を介して前記牽引機構に付加される前記牽引機構の進行方向前向きの力を測定する牽引動作開始判定用力センサをさらに備え、牽引動作開始判定用力センサで検検出した力が閾値を越える場合にのみ、前記牽引機構による牽引動作を開始するように構成するものである。牽引動作開始判定用力センサは、前記したように、力検出部１７で兼用してもよいし、力検出部１７とは別に、牽引機構側（例えば連結部４ｇなど）に新たに設けるようにしてもよい。
このように構成することにより、被介護者７に、より安全にかつ円滑に起立動作支援を行なうことができる。
なお、第１実施形態において、ロボットシステム１にアーム機構４を有する歩行機構１４を備える構成としているが、アーム機構４を、ベッドサイド、トイレの便座、又は、車椅子などの腰掛部５側に備える構成でも良い。
【０１３１】
また、牽引機構は、例えばアーム機構４として説明しているが、これに限定されない。牽引機構は、被介護者７の起立動作を補助するため、介護ベルト３に対しての外力を負荷するものであれば良い。
【０１３２】
各実施形態において、制御装置１１のうちの任意の一部は、それ自体がソフトウェアで構成することができる。よって、例えば、本願明細書のそれぞれの実施形態の制御動作を構成するステップを有するコンピュータプログラムとして、記憶装置（例えば、ハードディスク等）などの記録媒体に読み取り可能に記憶させ、そのコンピュータプログラムをコンピュータの一時記憶装置（例えば、半導体メモリ等）に読み込んでＣＰＵを用いて実行することにより、前記した各ステップを実行することができる。
【０１３３】
より詳しくは、前記各制御装置の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１３４】
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における制御装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。
【０１３５】
つまり、被介護者の起立及び着座動作を支援する起立又は着座動作支援用プログラムであって、
被介護者を保持する保持機構と、
前記保持機構と連結され、前記保持機構を第１の時刻及び第２の時刻に第１の位置及び第２の位置をそれぞれ通過させることにより、前記被介護者の前方向に凸の湾曲した軌道を前記保持機構が描くように前記保持機構を牽引する牽引機構と、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の時刻である第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を測定する位置センサと、
前記第３の時刻における前記保持機構を介して前記牽引機構に付加される第１の力を測定する力センサとを備えるロボットシステムのコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記位置センサで、前記第３の時刻における前記保持機構の第３の位置を取得し、
前記位置センサで、前記第３の時刻における前記保持機構の前記第３の位置を取得し、
前記取得した第３の位置及び前記取得した第１の力を基に、前記第３の位置を、前記第３の時刻より後の時刻での前記軌道上の位置に変更することにより、前記保持機構が前記軌道を描くように前記牽引機構を制御装置で制御する、
プログラムである。
【０１３６】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【０１３７】
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０１３８】
さらに、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【０１３９】
また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明にかかる起立動作支援システム及び起立又は着座動作支援用制御方法、ロボット、並びに、起立又は着座動作支援用プログラムは、被介護者が座位姿勢の状態からの起立の際の動作を支援するとき、被介護者が意図しない動作を牽引機構が行うことがなく、被介護者に不快感が生ずることを防止できて、被介護者の立ち上がり又は歩行をアシストするための起立動作支援システム及び起立又は着座動作支援用制御方法、ロボット、並びに、起立又は着座動作支援用プログラムとして適用が可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  ロボットシステム
２  本体機構
３  介護ベルト
３ａ  第１保持部
３ｂ  第２保持部
３ｃ  連結部
３ｇ  ホールド機構
４  アーム機構
４ａ  第１駆動部
４ｂ  第２駆動部
４ｃ  第１アーム
４ｄ  第２アーム
４ｅ  第３アーム
４ｆ  第４アーム
４ｇ  連結部
４１  第１モータ
４２  第２モータ
４３  第１エンコーダ
４４  第２エンコーダ
５  腰掛部（例えば、ベッド又は椅子又は便座など）
６  入力ＩＦ
６ａ  電源ボタン
６ｂ  上がるボタン
６ｃ  下がるボタン
６ｄ  ブレーキボタン
６ｅ  初期位置移動ボタン
７  被介護者
７ａ  首部
７ｂ  背中部
７ｃ  腰部
７ｄ  胸部
７ｅ  臀部
８  動作情報データベース
９  データベース入出力部
１０  動作情報生成部
１１  制御装置
１２  制御部
１３  床面
１４  歩行機構
１４ａ  前輪
１４ｂ  後輪
１４ｃ  前輪ブレーキ
１４ｄ  後輪ブレーキ
１４ｅ  矩形台
１５  持ち手
１６  タイマー
１７  力検出部
１８  介護者
１９  成人健常者
２０  ロボット
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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