JP6126139B2 - 移動補助ロボット - Google Patents

Description

本発明は、被介助者の移動を補助する移動補助ロボットに関する。

移動補助ロボットの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図３に示されているように、移動補助ロボットにおいては、使用者は座った状態にて支持部７に対して可動部材１１が下動限位置へ移動した支持部材１９の各延出部１９ａに脇を挟み込みながら一方の操作ハンドル２１ａを把持操作して電動モータ１７を所定の方向へ駆動させると、所要の方向へ回転する送りねじ１５により支持部７に対して可動部材１１を上方へ移動させる。これにより使用者は上方へ移動する支持部材１９により持ち上げられて起立させられる。

そして使用者が各延出部１９ａの把持が可能な位置まで起立させられると、使用者は操作ハンドル２１ａの把持操作を中断して可動部材１１の上動を停止させる。この状態にて使用者は各延出部１９ａを把持しながら走行部材３を所望の方向へ移動させながら歩行することができる。

また、移動補助ロボットの他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２に示されているように、移動補助ロボットは、ユーザーを補助して非起立位置と起立位置の間で移行させうることができ、またユーザーを目的地まで案内する協働モード及び自律モードを提供することにより、歩行を促進しうることができる。

特開平０９−０６６０８２号公報 特開２０１２−０３００７７号公報

上述した特許文献１に記載されている移動補助ロボットにおいては、使用者は各延出部１９ａを把持しながら走行部材３を所望の方向へ移動させながら歩行することができる。また、上述した特許文献２に記載されている移動補助ロボットにおいては、ユーザーを目的地まで案内する協働モード及び自律モードを提供することにより、歩行を促進することができる。しかし、いずれの場合も、使用者の身体能力によって使用可能な移動補助ロボットが限定されるため、異なる身体能力に応じた様々なタイプの移動補助ロボットを揃えておく必要があった。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、１つのタイプの移動補助ロボットによって身体能力が異なる複数の使用者に対応可能となる移動補助ロボットを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る移動補助ロボットは、着座している被介助者を起立させるとともに、起立させた被介助者の移動を補助する移動補助ロボットであって、少なくとも４つの車輪を備えた基台と、基台に設けられ、駆動部用駆動源を備えた駆動部によって相対移動が可能であるロボットアーム部であって、被介助者の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種に変形可能に構成されたロボットアーム部と、ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者を支えることが可能である保持部と、ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者の肘を載置可能である肘置き部と、ロボットアーム部の先端部に設けられ被介助者が握ることが可能であるハンドルと、複数の形態種のうち一の形態種を選択する選択操作部と、駆動部を駆動させて、ロボットアーム部を選択操作部にて選択された形態種に変形する変形制御部と、を備え、複数の形態種は、被介助者がその肘を肘置き部に載せて押しながら歩行して移動する肘つき歩行補助用移動姿勢に応じた肘つき歩行補助形態種と、基台に設けられ起立状態の被介助者の足を乗せる足乗せ部に被介助者が立って搭乗した状態で移動する起立搭乗移動用移動姿勢に応じた起立搭乗移動形態種と、を少なくとも含んでおり、選択操作部にて選択された形態種が肘つき歩行補助形態種である場合に、肘置き部は歩行している被介助者がその肘をつく高さに配置されるとともに、ハンドルが被介助者によって握られる位置にあり、選択操作部にて選択された形態種が起立搭乗移動形態種である場合に、足乗せ部が少なくとも４つの車輪に囲まれた範囲に配置されていることを特徴とする。

本発明による移動補助ロボットの一実施形態についてその移動補助ロボットが配置されている介護センタの概要を示す概要図である。 図１に示す移動補助ロボットを示す右側面図である。 図１に示す移動補助ロボットを示す平面図である。 図１に示す伸張状態にある移動補助ロボットの内部構造の概要を示す右側面図である。 図４ａに示す第１スライド部を含む周辺を示す正面図である。 図１に示す収縮状態にある移動補助ロボットの内部構造の概要を示す右側面図である。 図５ａに示す５ｂ−５ｂ線に沿った端面図である。 図５ａに示す第１スライド部を含む周辺を示す正面図である。 図１に示す移動補助ロボットを示すブロック図である。 図６に示す制御装置を示すブロック図である。 図６に示す記憶装置に記憶されている各基準座標データにそれぞれ対応する被介助者の移動姿勢を示す図である。 各形態種に対応した基準座標データをそれぞれ示す図である。 移動補助ロボットが着座している被介助者を支えている様子を示す側面図である。 移動補助ロボットが起立している被介助者を支えている様子を示す側面図である。 図６に示す制御装置において実行されるプログラムのフローチャートである。

以下、本発明による移動補助ロボットの一実施形態について説明する。図１はこの移動補助ロボット２０が配置されている介護センタ１０の概要を示す概要図である。この介護センタ１０は、ステーション１１、トレーニング室１２、各個室１３ａ〜１３ｄが設けられている。介護センタ１０は、人が居住する居住区域である。介護センタ１０内に存在する人は、介助を必要とする被介助者Ｍ１や被介助者Ｍ１を介助する介助者Ｍ２である。

図１に示すように、ステーション１１は、介助者Ｍ２の詰め所であり、移動補助ロボット２０が待機したり、充電されたりする基地である。移動補助ロボット２０は、人が居住する居住区域内の移動が許可されかつ居住区域内を駆動源である左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈによる駆動によって移動するものである。トレーニング室１２は、被介助者Ｍ１がトレーニングやリハビリテーションを行う部屋である。各個室１３ａ〜１３ｄは、被介助者Ｍ１が居住する部屋である。

ステーション１１、トレーニング室１２、および各個室１３ａ〜１３ｄは、入出口１１ａ，１２ａ，１３ａ１〜１３ｄ１がそれぞれ設けられており、入出口１１ａ，１２ａ，１３ａ１〜１３ｄ１は通路１４を介して接続されている。なお、図１において、移動補助ロボット２０の近傍の矢印は、移動補助ロボット２０の進行方向を示している。

移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の移動を補助するための移動補助ロボットである。この移動補助ロボット２０は、図２および図３に示すように、基台２１、ロボットアーム部２２、保持部２３、ハンドル２４、操作装置２５、および制御装置２６を含んで構成されている。

基台２１は、左右基部２１ａ，２１ｂと左右脚部２１ｃ，２１ｄを備えている。左右基部２１ａ，２１ｂは、左右方向に所定距離を置いて配設されており、左右基部２１ａ，２１ｂには、左右駆動輪２１ｅ、２１ｆがそれぞれ設けられるとともに、左右駆動輪２１ｅ、２１ｆをそれぞれ駆動する左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ（駆動源）が内蔵されている。移動補助ロボット２０は、左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ（駆動源）によりそれぞれ駆動する左右駆動輪２１ｅ、２１ｆによって走行する。

移動補助ロボット２０は、水平面に対する傾斜角θを検出する傾斜検出センサ３１を備えている。傾斜検出センサ３１は、基台２１に設けられている。傾斜検出センサ３１は、例えば角速度を検出できるジャイロセンサで構成されている。

左右脚部２１ｃ，２１ｄは、左右基部２１ａ，２１ｂから前方方向（図２，３において左方向）に水平に延設されている。左右脚部２１ｃ，２１ｄの先端部には、左右従動輪２１ｉ，２１ｊがそれぞれ設けられている。また、左右脚部２１ｃ，２１ｄの先端には、一対の衝突防止センサ２１ｋ、２１ｌがそれぞれ設けられている。衝突防止センサ２１ｋ、２１ｌは、障害物を検知するセンサであり、その検出信号は制御装置２６に送信されるようになっている。

なお、図８に示すように、基台２１には、後述する起立搭乗移動形態種において使用する足乗せ部３２を設けるようにしてもよい。足乗せ部３２は、起立状態の被介助者Ｍ１の足を乗せる板状部材である。足乗せ部３２は、左右脚部２１ｃ，２１ｄに装架して固定するように構成してもよいし、左右脚部２１ｃ，２１ｄから自動的に出入するように構成してもよい。また、後述する着座搭乗移動形態種において使用する足乗せ部３２に加えて椅子部３３を設けるようにしてもよい。椅子部３３は、足乗せ部３２と一体型でもよく、後付ができる別体型でもよい。

ロボットアーム部２２は、基台２１にその基部が取り付けられており、主として図４ａ、図５ａに示すように、第１および第２回転用モータ２２ａ１ｃ，２２ｂ３およびスライド用モータ２２ａ２ｂを含んで構成される駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアーム２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えている。なお、ロボットアーム部２２は、複数の軸から構成するようにしてもよい。この場合の軸は回転軸およびスライド軸の少なくともいずれかを含めばよい。

図４ａ，４ｂおよび図５ａ〜５ｃに示すように、第１アーム２２ａは、その基部が基台２１に取りつけられている。第１アーム２２ａは、スライド基部２２ａ１、第１スライド部２２ａ２および第２スライド部２２ａ３を備えている。

スライド基部２２ａ１は、図２，３に示すように、ほぼ直方体状に形成されている。スライド基部２２ａ１は、その基端部が基台２１に第１回転軸２２ａ１ａ回りに回転可能に取り付けられているフレーム２２ａ１ｂを備えている。このフレーム２２ａ１ｂは、ほぼ断面Ｕ字状に形成されており、曲げて形成された左右板状部材２２ａ１ｂ１、２２ａ１ｂ２と左右板状部材２２ａ１ｂ１、２２ａ１ｂ２の上部後端に左右両端が接続された後板状部材２２ａ１ｂ３とから構成されている。

第１回転用モータ２２ａ１ｃは、基台２１に設けられている。第１駆動ベルト２２ａ１ｄは、この第１回転用モータ２２ａ１ｃのプーリと第１回転軸２２ａ１ａのプーリとの間に装架されている。第１回転用モータ２２ａ１ｃが駆動すると、フレーム２２ａ１ｂすなわちスライド基部２２ａ１が第１回転軸２２ａ１ａ回りに前方向または後方向に回転する。

図５ｂに示すように、フレーム２２ａ１ｂの内側（左右板状部材２２ａ１ｂ１、２２ａ１ｂ２の内側）には、後述する第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａの後板状部材２２ａ２ａ２の左右端に摺動可能に係合する左右ガイド溝２２ａ１ｅが形成されている。フレーム２２ａ１ｂの左板状部材２２ａ１ｂ１の上部には、後述するスライド用ベルト２２ａ２ｅに取り付けられて固定される固定部２２ａ１ｆが設けられている（図４ｂ、図５ｃ参照）。

第１スライド部２２ａ２は、図２、３に示すように、ほぼ直方体状に形成されており、スライド基部２２ａ１より小さく構成されている。第１スライド部２２ａ２は、スライド基部２２ａ１に対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際にはスライド基部２２ａ１内にほぼ収容されるように構成されている。

具体的には、第１スライド部２２ａ２は、フレーム２２ａ２ａを備えている。このフレーム２２ａ２ａは、図５ｂに示すように、断面Ｈ字状かつ側面視Ｈ字状に形成されており、前後板状部材２２ａ２ａ１、２２ａ２ａ２と前後板状部材２２ａ２ａ１、２２ａ２ａ２の上下方向中央部に前後両端が接続された接続板状部材２２ａ２ａ３とから構成されている。後板状部材２２ａ２ａ２の左右両端は、フレーム２２ａ１ｂの左右ガイド溝２２ａ１ｅに摺動可能に係合されている。主として図４ａに示すように、後板状部材２２ａ２ａ２の上部には、スライド用モータ２２ａ２ｂが設けられている。後板状部材２２ａ２ａ２の下部には、プーリ２２ａ２ｃが回転可能に設けられている。このスライド用モータ２２ａ２ｂのプーリ２２ａ２ｄとプーリ２２ａ２ｃとの間には、スライド用ベルト２２ａ２ｅが装架されている。

フレーム２２ａ２ａの前板状部材２２ａ２ａ１の左右両端部には、ガイドレール２２ａ２ｆが設けられている。ガイドレール２２ａ２ｆは、後述する第２スライド部２２ａ３のフレーム２２ａ３ａの左右板状部材の内側の左右ガイド受け部２２ａ３ｂに摺動可能に係合する。

第２スライド部２２ａ３は、図２、３に示すように、ほぼ直方体状に形成されており、第１スライド部２２ａ２より小さく構成されている。第２スライド部２２ａ３は、第１スライド部２２ａ２に対して長手方向（軸動方向）にスライドするものであり、収縮した際には第１スライド部２２ａ２内にほぼ収容されるように構成されている。

具体的には、第２スライド部２２ａ３は、フレーム２２ａ３ａを備えている。このフレーム２２ａ３ａは、図５ｂに示すように、ほぼ断面Ｕ字状に形成されており、左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２と左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２の前端部に左右両端が接続された前板状部材２２ａ３ａ３とから構成されている。フレーム２２ａ３ａの内側（左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２の内壁面）には、フレーム２２ａ２ａのガイドレール２２ａ２ｆに摺動可能に係合する左右ガイド受け部２２ａ３ｂが設けられている。フレーム２２ａ３ａの右板状部材２２ａ３ａ２の下部には、スライド用ベルト２２ａ２ｅに取り付けられて固定される固定部２２ａ３ｃが設けられている（図４ｂ、図５ｃ参照）。

スライド用モータ２２ａ２ｂが駆動すると、第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａは、スライド基部２２ａ１のフレーム２２ａ１ａに対して軸動方向に沿って伸張する（図４ａおよび４ｂに示す伸張状態）。これと同時に、第２スライド部２２ａ３のフレーム２２ａ３ａは第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａに対して伸張する（図４および４ｂに示す伸張状態）。

一方、スライド用モータ２２ａ２ｂが逆方向に駆動すると、第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａは、スライド基部２２ａ１のフレーム２２ａ１ａに対して軸動方向に沿って収縮する（図５ａおよび図５ｃに示す収縮状態）。これと同時に、第２スライド部２２ａ３のフレーム２２ａ３ａは第１スライド部２２ａ２のフレーム２２ａ２ａに対して収縮する（図５ａおよび図５ｃに示す収縮状態）。

第２アーム２２ｂは、図２、３に示すように、ほぼ直方体状に形成されており、第２スライド部２２ａ３の先端部に、長手方向に対して直交する方向（前方向）に延ばして形成されている。具体的には、主として図４ａに示すように、第２アーム２２ｂは、左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂから構成されているフレーム２２ｂ１を備えている。フレーム２２ｂ１の左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂの後端部が、フレーム２２ａ３ａの左右板状部材２２ａ３ａ１、２２ａ３ａ２の上端部にそれぞれ接続固定されている。

フレーム２２ｂ１の左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂの先端部には、第２回転軸２２ｂ２が回動可能に介装されている。左右板状部材２２ｂ１ａ、２２ｂ１ｂの中央部には、第２回転用モータ２２ｂ３が設けられている。第２回動ベルト２２ｂ４は、第２回転用モータ２２ｂ３のプーリと第２回転軸２２ｂ２のプーリとの間に装架されている。

第３アーム２２ｃは、ほぼ直方体状に形成されており、その基端部が第２アーム２２ｂの先端部に第２回転軸２２ｂ２回りに回転可能に取り付けられている。具体的には、第３アーム２２ｃは、フレーム２２ｃ２を備えている。フレーム２２ｃ２の後端部は、第２回転軸２２ｂ２と一体回転するように固定されている。フレーム２２ｃ２の前端部は、保持部２３の後端に固定されている。
第２回転用モータ２２ｂ３が駆動すると、フレーム２２ｃ２すなわち第３アーム２２ｃが第２回転軸２２ｂ２回りに上方向または下方向に回転する。

保持部２３は、第３アーム２２ｃの先端に固定されている。この保持部２３は、例えば、被介助者Ｍ１の起立動作及び着座動作において被介助者Ｍ１に対して対向したときに、その両腕（両脇）を下側から支える部材であり、前方向に向けて開放する平面視略Ｕ字形状に形成されている。保持部２３は、例えば、被介助者Ｍ１に接することを前提とした比較的柔らかい材質で形成されている。

ハンドル２４は、第３アーム２２ｃの上面に固定されている。このハンドル２４は、左右一対の棒状取っ手で構成されており、被介助者Ｍ１の左右の手でそれぞれ握られるようになっている。ハンドル２４には、握っていることを検知する接触センサ２４ａ，２４ｂが設けられている。ハンドル２４には、移動補助ロボット２０を左旋回させるための左旋回スイッチ２４ｃと移動補助ロボット２０を右旋回させるための右旋回スイッチ２４ｄが設けられている。さらにハンドル２４には、移動補助ロボット２０を停止させるための停止スイッチ２４ｅが設けられている。

また、第３アーム２２ｃには、被介助者Ｍ１が保持部２３により支持されている状態で歩行する場合や被介助者Ｍ１がハンドル２４を握った状態で歩行する場合に、被介助者Ｍ１から受ける力を検知する荷重センサ２２ｃ１が設けられている。荷重センサ２２ｃ１は、荷重の変化によって変化する起歪体の歪み量を電圧変化として検出するものや、シリコンチップに圧力が加わると、そのたわみに応じ、ゲージ抵抗が変化し電気信号に変換される半導体式圧力センサなどである。

操作装置２５は、画像を表示する表示部２５ａと、使用者（介助者Ｍ２や被介助者Ｍ１）からの入力操作を受け付ける操作部２５ｂとを備えている。この操作装置２５は、被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種（後述する）のうち一の形態種を選択する選択操作部である。

表示部２５ａは、液晶ディスプレイで構成されており、移動補助ロボット２０の作動モードの選択画面などを表示する。作動モードとしては、使用者の起立動作を補助する起立動作補助モードや、使用者の着座動作を補助する着座動作補助モードや、使用者の移動を補助する移動補助モードなどが設定されている。移動補助モードとしては、起立歩行補助モード、肘つき歩行補助モード、手つき歩行補助モード、起立搭乗移動モードおよび着座搭乗移動モード（被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ対応している）が設定されている。

操作部２５ｂは、カーソルを上下左右に移動させるカーソルキー、入力をキャンセルするキャンセルキー，選択内容を決定する決定キーなどを備えており、使用者の指示をキー入力できるように構成されている。なお、操作装置２５は、表示部２５ａの表示機能と操作部２５ｂの入力機能とを備えており、画面上の表示を押すことで機器を操作するタッチパネルで構成するようにしてもよい。

記憶装置２７は、被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ対応した複数の形態種の基準座標データを記憶する。形態種は、ロボットアーム部２２の姿勢形態（形状）の種類を表しており、被介助者Ｍ１の異なる移動姿勢にそれぞれ対応する。例えば、起立歩行補助モード、肘つき歩行補助モード、手つき歩行補助モード、起立搭乗移動モードおよび着座搭乗移動モードは、被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ対応したモードであり、これら各モードにそれぞれ対応した複数の形態種がある。

図８に示すように、被介助者Ｍ１の移動姿勢は、起立歩行補助モードにおける起立歩行姿勢、肘つき歩行補助モードにおける肘つき歩行姿勢、手つき歩行補助モードにおける手つき歩行姿勢、起立搭乗移動モードにおける起立搭乗姿勢、および着座搭乗移動モードにおける着座搭乗姿勢がある。形態種は、起立歩行補助モードにおける起立歩行補助形態種、肘つき歩行補助モードにおける肘つき歩行補助形態種、手つき歩行補助モードにおける手つき歩行補助形態種、起立搭乗移動モードにおける起立搭乗移動形態種、および着座搭乗移動モードにおける着座搭乗移動形態種がある。

起立歩行補助形態種は、被介助者Ｍ１がその脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する第１の移動姿勢（起立歩行姿勢）に応じた第１の形態種である。手つき歩行補助形態種は、被介助者Ｍ１がロボットアーム部２２の先端部に設けたハンドル２４を握って押しながら歩行して移動する第２の移動姿勢（手つき歩行姿勢）に応じた第２の形態種である。歩行補助形態種は、被介助者Ｍ１がその肘を保持部２３の上面に載せて押しながら歩行して移動する第３の移動姿勢（肘つき歩行姿勢）に応じた第３の形態種である。これらの形態種は、被介助者Ｍ１が歩行して移動する歩行移動姿勢に応じた歩行移動形態種である。

起立搭乗移動形態種は、被介助者Ｍ１が基台２１に設けた足乗せ部３２に立って搭乗した状態で移動する第４の移動姿勢（起立搭乗姿勢）に応じた第４の形態種である。着座搭乗移動形態種は、被介助者Ｍ１が基台２１に設けた椅子部３３に座って搭乗した状態で移動する第５の移動姿勢（着座搭乗姿勢）に応じた第５の形態種である。これらの形態種は、被介助者Ｍ１が搭乗した状態で移動する搭乗移動姿勢に応じた搭乗移動形態種である。

基準座標データは、これら複数の形態種毎に形成されている基準となる座標データである。例えば、座標データは、第１回転用モータ２２ａ１ｃの回転角度である第１角度（θａ）、スライド用モータ２２ａ２ｂのアーム長さ（Ｌ：スライド量：このアーム長さに相当する回転角度）、および第２回転用モータ２２ｂ３の回転角度である第２角度（θｂ）から構成されている。

上述した各形態種に対応した基準座標データは、図９に示すように、一覧表として記憶装置２７に記憶されている。具体的には、起立歩行補助形態種は、起立歩行用基準座標データ（θａ１、Ｌ１、θｂ１）に基づいて形成されるロボットアーム部２２の姿勢形態（形状）である。肘つき歩行補助形態種は、肘つき歩行用基準座標データ（θａ２、Ｌ２、θｂ２）に基づいて形成されるロボットアーム部２２の姿勢形態（形状）である。手つき歩行補助形態種は、手つき歩行用基準座標データ（θａ３、Ｌ３、θｂ３）に基づいて形成されるロボットアーム部２２の姿勢形態（形状）である。起立搭乗移動形態種は、起立搭乗用基準座標データ（θａ４、Ｌ４、θｂ４）に基づいて形成されるロボットアーム部２２の姿勢形態（形状）である。着座搭乗移動形態種は、着座搭乗用基準座標データ（θａ５、Ｌ５、θｂ５）に基づいて形成されるロボットアーム部２２の姿勢形態（形状）である。

さらに、記憶装置２７は、床面の傾斜に応じた補正量（第１の補正量）を記憶している。この第１の補正量は、上述した各基準座標データを補正するための値である。
例えば、傾斜角θが＋θ１であるときには、第１角度θａについては第１の補正量は＋Δθａ１であり、アーム長さＬについては第１の補正量は−ΔＬａ１である。また、傾斜角θが−θ１であるときには、第１角度θａについては第１の補正量は−Δθａ１であり、アーム長さＬについては第１の補正量は＋ΔＬａ１である。傾斜角θが所定角度毎に第１の補正量が記憶されている。なお、第２角度θｂについても補正量を記憶するようにしてもよい。

なお、移動補助ロボット２０が平床面から上り傾斜面にさしかかる場合には、傾斜角θが「＋」であり、平床面から下り傾斜面にさしかかる場合には、傾斜角θが「−」である。また、第１角度θａ（または第２角度θｂ）において、「＋」は図８にてスライド基部２２ａ１の時計回り方向の回転を示し、「−」は反時計回り方向の回転を示す。

これら第１角度θａについての第１の補正量＋Δθａ１、−Δθａ１、およびアーム長さＬについての第１の補正量−ΔＬａ１、＋ΔＬａ１は、上り傾斜を移動する場合において、被介助者Ｍ１の上半身が鉛直ないし前傾姿勢となるように、また、下り傾斜を移動する場合において、被介助者Ｍ１の上半身が鉛直ないし後傾姿勢となるように、設定されている。

また、記憶装置２７は、被介助者Ｍ１の身長に応じた補正量（第２の補正量）を記憶している。この第２の補正量は、上述した各基準座標データを補正するための値である。上述した各基準座標データは、被介助者Ｍ１の身長が所定値（例えば平均身長などであり、具体的には１７０ｃｍである。）であるときのデータである。

例えば、身長が＋ΔＨ１であるときには、第１角度θａについては第２の補正量は−Δφａ１であり、アーム長さＬについては第２の補正量は＋ΔＬｂ１であり、第２角度θｂについては第２の補正量は＋Δφｂ１である。また、身長が−ΔＨ１であるときには、第１角度θａについては第２の補正量は＋Δφａ１であり、アーム長さＬについては第２の補正量は−ΔＬｂ１であり、第２角度θｂについては第２の補正量は＋Δφｂ１である。所定値との差が所定両毎に第２の補正量が記憶されている。
これらの補正量は、各形態種において身長に応じて適切な形態となるように実機を使用した実験などで得たデータに基づいて予め設定されている。
なお、上述した各補正量は、マップとして記憶されているが、演算式として記憶されていてもよい。

制御装置２６は、移動補助ロボット２０の走行や姿勢変形に関する制御を行う。制御装置２６は、図６に示すように、上述した衝突防止センサ２１ｋ，２１ｌ、膝センサ２２ａ１ｄ、荷重センサ２２ｃ１、接触センサ２４ａ，２４ｂ、左旋回スイッチ２４ｃ、右旋回スイッチ２４ｄ、停止スイッチ２４ｅ、左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ、第１回転用モータ２２ａ１ｃ、スライド用モータ２２ａ２ｂ、第２回転用モータ２２ｂ３、操作装置２５、記憶装置２７、撮像装置２８、案内装置２９および傾斜検出センサ３１が接続されている。また、制御装置２６はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。

制御装置２６は、図７に示すように、形態種取得部２６ａおよび変形制御部２６ｂを備えている。形態種取得部２６ａは、操作装置２５によって選択された移動補助ロボット２０の移動補助モードを取得するものである。

変形制御部２６ｂは、第１および第２回転用モータ２２ａ１ｃ，２２ｂ３およびスライド用モータ２２ａ２ｂを含んで構成される駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を操作装置２５にて選択された形態種に変形する。具体的には、変形制御部２６ｂは、形態種取得部２６ａによって選択された形態種に応じた基準座標データを、記憶装置２７から読み込む。そして、変形制御部２６ｂは、その読み込んだ基準座標データとなるように、前記駆動部を駆動させる。

なお、制御装置２６は、上記各形態種において、移動補助ロボット２０が移動する床面の傾斜に応じてロボットアーム部２２の形態をそれぞれ調整する。具体的には、制御装置２６は、傾斜検出センサ３１から傾斜角θを入力し、その入力した傾斜角θに応じた補正量（第１の補正量）を記憶装置２７から読み込む。そして、制御装置２６は、前記駆動部を駆動させて、基準座標データに変形されているロボットアーム部２２の形態（姿勢）をその補正量だけ調整する。

また、制御装置２６は、上記各形態種において、被介助者Ｍ１の身長に合わせてロボットアーム部２２の形態をそれぞれ調整する。具体的には、制御装置２６は、使用者による操作装置２５から被介助者Ｍ１の身長を入力し、その入力した身長との差ΔＨに応じた補正量（第２の補正量）を記憶装置２７から読み込む。そして、制御装置２６は、前記駆動部を駆動させて、基準座標データに変形されているロボットアーム部２２の形態（姿勢）をその補正量だけ調整する。

撮像装置２８は、スライド基部２２ａ１の前面および第１スライド部２２ａ２の背面にそれぞれ設けられている。スライド基部２２ａ１の前面に設けられた撮像装置２８は、移動補助ロボット２０の前方にある対象を撮影する。第１スライド部２２ａ２の背面に設けられた撮像装置２８は、移動補助ロボット２０の後方または上方にある対象を撮影する。

移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１、介助者Ｍ２を含む周囲にいる人に対して移動補助ロボット２０の状態を音声や表示により案内する案内装置２９を備えている。案内装置２９は、音声を出力するスピーカでもよく、文字、図形等を表示するＬＣＤやＬＥＤなどの表示装置でもよい。

次に、上述したように構成された移動補助ロボット２０の作動を説明する。最初に、移動補助ロボット２０の移動について説明する。移動補助ロボット２０が、ステーション１１から各個室１３ａ〜１３ｄまで（または各個室１３ａ〜１３ｄからステーション１１まで）単独で移動する場合について説明する。ステーション１１から各個室１３ａ〜１３ｄまでの通路１４を移動する場合には、移動補助ロボット２０は、ステーション１１の入出口１１ａから各個室１３ａ〜１３ｄの各入出口１３ａ１〜１３ｄ１までの経路であって予め記憶装置２７に記憶されている経路に沿って移動する。

また、移動補助ロボット２０は、通路１４に設けられている案内用マーク１４ａを撮像装置２８を介して読み取り、その情報から残りの道程を算出しその結果に基づいて移動する。案内用マーク１４ａは、例えば二次元バーコードである。二次元バーコードには、現在地点（例えば、通路１４の交差点）、現在地点から目的地までの距離と方向（例えば、移動補助ロボット２０がステーション１１から第１個室１３ａに移動する場合には、通路１４の交差点に差し掛かった際に交差点から第１個室１３ａまでの距離と方向（左折））などの情報が記載されている。案内用マーク１４ａは、ステーション１１の入出口１１ａ、各個室１３ａ〜１３ｄの各入出口１３ａ１〜１３ｄ１の角や、通路１４の所定箇所（例えば、交差点の角や天井面）に設けられている。

次に、移動補助ロボット２０が着座している被介助者Ｍ１に接近している場合について説明する。このとき、移動補助ロボット２０は、第１個室１３ａの入出口１３ａ１から第１個室１３ａに入室し、その後、ベッド脇に着座している被介助者Ｍ１に向けて接近する。移動補助ロボット２０は、移動補助ロボット２０の前面を進行方向に向けて前進する。移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の近傍に設けられている案内用マーク１４ｂを前面の撮像装置２８を介して読み取り、その情報に基づいて被介助者Ｍ１に接近する。

さらに、移動補助ロボット２０の起立動作と着座動作について図１０および図１１を参照して説明する。移動補助ロボット２０は、膝センサ２２ａ１ｄの検出結果（移動補助ロボット２０と被介助者Ｍ１の膝との距離）を使用して、着座している被介助者Ｍ１との距離が所定距離となる所定の位置まで移動する。この所定の位置は、被介助者Ｍ１を起立させるために最適な位置（起立最適位置）である。

そして、移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１に対して「ハンドルを握ってください」という案内を行う。被介助者Ｍ１が両手でハンドル２４を握ると、接触センサ２４ａ，２４ｂによってハンドル２４を握ったことを検知するため、移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１を起立させるための起立動作を行う。なお、このとき、使用者または被介助者Ｍ１によって起立歩行補助モードが選択されている。

起立動作が開始されると、移動補助ロボット２０は、着座している被介助者Ｍ１の上半身を保持部２３によって保持する（図１０参照）。そして、移動補助ロボット２０は、上半身を保持した状態で、被介助者Ｍ１を起立状態にする（図１１参照）。このとき、ロボットアーム部２２は、起立歩行補助形態種に変形される。

移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１を起立状態で補助している。被介助者Ｍ１は、その脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する（起立歩行補助モード）。このように被介助者Ｍ１の歩行を補助している移動補助ロボット２０が、第１個室１３ａからトレーニング室１２まで移動する場合には、上述した移動補助ロボット２０が単独で移動する場合と同様に、予め記憶されている経路に沿って移動し、または案内用マーク１４ａを撮像装置２８により読み取って移動する。

移動補助ロボット２０は、第１個室１３ａの入出口１３ａ１で右折して通路１４に出て、通路１４の交差点で右折し、トレーニング室１２の入出口１２ａで左折してトレーニング室１２に入室する。移動補助ロボット２０は、移動補助ロボット２０の背面を進行方向に向けて前進する。

このとき、被介助者Ｍ１は移動補助ロボット２０を押しながら歩行する。制御装置２６は、図１２に示すフローチャートに沿って、被介助者Ｍ１の押圧力を荷重センサ２２ｃ１によって検出しその検出値を取得している（ステップＳ１０２）。制御装置２６は、荷重センサ２２ｃ１によって検出した荷重が所定値（例えば５０Ｎ）以上である場合には、左右駆動輪モータ２１ｇ、２１ｈを駆動して走行を開始する（ステップＳ１０４にて「ＹＥＳ」）。制御装置２６は、荷重センサ２２ｃ１によって検出した荷重の大きさに応じて左右駆動輪モータ２１ｇ、２１ｈを駆動して速度を調整している（ステップＳ１０６）。制御装置２６は、接触センサ２４ａ，２４ｂの検出結果によって被介助者Ｍ１がハンドル２４から手を離したと判定した場合には（ステップＳ１０８にて「ＹＥＳ」）、移動補助ロボット２０の移動を停止する（ステップＳ１１０）。

なお、前述した制御は、手つき歩行補助モードも同一である。肘つき歩行補助モードもハンドル２４を握ることを前提にすれば、起立歩行補助モードと同様に制御できる。また、搭乗移動モードは、基本的には移動補助ロボット２０の単独走行と同様に自動制御である。

また、起立歩行補助モード、肘つき歩行補助モード、手つき歩行補助モード、起立搭乗移動モードおよび着座搭乗移動モードにおいては、移動補助ロボット２０の使用は、被介助者Ｍ１の移動を目的に一つとするが、被介助者Ｍ１のトレーニングも目的のひとつである。すなわち、被介助者Ｍ１が自らの力（足）で歩行して移動するモードにおいては、搭乗移動モードに比較して、身体が全体的にトレーニングされる。

歩行移動モードにおいては、起立歩行補助モード、肘つき歩行補助モード、手つき歩行補助モードの順番で身体に対する負荷が高く（重く）なる。換言すると、起立歩行補助モード、肘つき歩行補助モード、手つき歩行補助モードの順番で被介助者Ｍ１の身体能力が高くなる。起立歩行補助モードにおいては、被介助者Ｍ１の上半身は保持部２３によって支えられている。これに対して、手つき歩行補助モードにおいては、被介助者Ｍ１の上半身は保持部２３によって支えられておらず、被介助者Ｍ１は自らの力で上半身を支え、さらに手を含めて上半身で移動補助ロボット２０を押さなければならないからである。肘つき歩行補助モードは、これら両モードの中間に位置するモードである。

搭乗移動モードにおいても、搭乗者である被介助者Ｍ１はバランスをとる必要があるため、身体能力に応じてトレーニングされる。起立搭乗であれば、下半身と上半身がトレーニングされる。着座搭乗であれば、上半身がトレーニングされる。

なお、移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１を着座させるための着座動作が開始されると、起立状態にある被介助者Ｍ１（図１１参照）を、被介助者Ｍ１の上半身を保持部２３によって保持した状態で着座状態にする（図１０参照）。

そして、移動補助ロボット２０は、着座動作が終了すると、被介助者Ｍ１に対して「ハンドルから手を放してください」という案内を行う。被介助者Ｍ１がハンドル２４から手を放すと、接触センサ２４ａ，２４ｂによってハンドル２４から手を放したことを検知するため、移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１から離れる。

本実施形態によれば、移動補助ロボット２０は、被介助者Ｍ１の移動を補助する移動補助ロボットであって、駆動源（左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ）により駆動する左右駆動輪２１ｅ、２１ｆによって走行する基台２１と、基台２１に設けられ駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアーム２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えたロボットアーム部であって被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種に変形可能に構成されたロボットアーム部２２と、ロボットアーム部２２の先端部に設けられ被介助者を支える保持部２３と、複数の形態種のうち一の形態種を選択する操作装置２５（選択操作部）と、前記駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を操作装置２５にて選択された形態種に変形する変形制御部２６ｂと、を備えている。

ロボットアーム部２２が、駆動源（左右駆動輪用モータ２１ｇ，２１ｈ）により駆動する左右駆動輪２１ｅ、２１ｆによって走行する基台２１に設けられ、第１および第２回転用モータ２２ａ１ｃ，２２ｂ３およびスライド用モータ２２ａ２ｂを含んで構成される駆動部によって互いに相対移動が可能である複数のアーム２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えたロボットアーム部であって被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種に変形可能に構成されている。保持部２３が、ロボットアーム部２２の先端部に設けられ被介助者Ｍ１を支える。変形制御部２６ｂが、前記駆動部を駆動させて、ロボットアーム部２２を選択操作部２５にて選択された形態種に変形する。これにより、１つのタイプの移動補助ロボット２０が、被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種に変形可能であるため、複数のタイプの移動補助ロボットを備える必要はなく、１つのタイプの移動補助ロボットを備えるだけで、身体能力が異なる使用者である被介助者に対応可能となる。また、被介助者Ｍ１の複数の移動姿勢は、被介助者Ｍ１のトレーニングレベルに対応しているので、被介助者Ｍ１の希望に沿ったレベルのトレーニングを行いながら移動することができる。

また、ロボットアーム部２０は、被介助者Ｍ１がその脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する第１の移動姿勢（起立歩行補助モード）に応じた第１の形態種と、被介助者Ｍ１がロボットアーム部２２の先端部に設けたハンドル２４を握って押しながら歩行して移動する第２の移動姿勢（手つき歩行補助モード）に応じた第２の形態種と、に変形可能に構成されている。これにより、１つのタイプの移動補助ロボット２０が、被介助者Ｍ１がその脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する第１の移動姿勢に応じた第１の形態種と、および被介助者Ｍ１がロボットアーム部２２の先端部に設けたハンドル２４を握って押しながら歩行して移動する第２の移動姿勢に応じた第２の形態種と、に変形可能である。よって、１つのタイプの移動補助ロボット２０を備えるだけで、身体能力が異なる被介助者に対応可能となる。

また、ロボットアーム部２２は、被介助者Ｍ１が歩行して移動する歩行移動姿勢（起立歩行補助モード、肘つき歩行補助モードおよび手つき歩行補助モード）に応じた歩行移動形態種と、被介助者Ｍ１が搭乗した状態で移動する搭乗移動姿勢（起立搭乗移動モードおよび着座搭乗移動モード）に応じた搭乗移動形態種と、に変形可能に構成されている。これにより、１つのタイプの移動補助ロボット２０が、被介助者Ｍ１が歩行して移動する歩行移動姿勢に応じた歩行移動形態種と、被介助者Ｍ１が搭乗した状態で移動する搭乗移動姿勢に応じた搭乗移動形態種と、に変形可能である。よって、１つのタイプの移動補助ロボット２０を備えるだけで、身体能力が異なる被介助者に対応可能となる。

また、ロボットアーム部２２は、被介助者Ｍ１がその脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する第１の移動姿勢（起立歩行補助モード）に応じた第１の形態種と、被介助者Ｍ１がロボットアーム部２２の先端部に設けたハンドル２４を握って押しながら歩行して移動する第２の移動姿勢（手つき歩行補助モード）に応じた第２の形態種と、被介助者Ｍ１がその肘を保持部の上面に載せて押しながら歩行して移動する第３の移動姿勢（肘つき歩行補助モード）に応じた第３の形態種と、被介助者Ｍ１が基台２１に設けた足乗せ部３２に立って搭乗した状態で移動する第４の移動姿勢（起立搭乗移動モード）に応じた第４の形態種と、被介助者Ｍ１が基台２１に設けた椅子部３３に座って搭乗した状態で移動する第５の移動姿勢（着座搭乗移動モード）に応じた第５の形態種と、に変形可能に構成されている。これにより、１つのタイプの移動補助ロボット２０が、被介助者Ｍ１がその脇の下を保持部２３により保持された状態で歩行して移動する第１の移動姿勢に応じた第１の形態種と、被介助者Ｍ１がロボットアーム部２２の先端部に設けたハンドル２４を握って押しながら歩行して移動する第２の移動姿勢に応じた第２の形態種と、被介助者Ｍ１がその肘を保持部２３の上面に載せて押しながら歩行して移動する第３の移動姿勢に応じた第３の形態種と、被介助者Ｍ１が基台２１に設けた足乗せ部３２に立って搭乗した状態で移動する第４の移動姿勢に応じた第４の形態種と、被介助者Ｍ１が基台２１に設けた椅子部３３に座って搭乗した状態で移動する第５の移動姿勢に応じた第５の形態種と、に変形可能である。よって、１つのタイプの移動補助ロボット２０を備えるだけで、身体能力が異なる被介助者に対応可能となる。

また、上記各形態種において、移動補助ロボット２０が移動する床面の傾斜に応じてロボットアーム部２２の形態をそれぞれ調整する。これにより、床面の傾斜に応じて被介助者Ｍ１の姿勢を安定した姿勢に変更させることができるため、被介助者Ｍ１の移動を安定して補助することができる。

また、上記各形態種において、被介助者Ｍ１の身長に合わせてロボットアーム部２２の形態をそれぞれ調整する。これにより、被介助者Ｍ１の姿勢を、被介助者Ｍ１の身長に応じた最適な姿勢に変更させることができるため、被介助者Ｍ１の移動を安定して補助することができる。

１０…介護センタ、１１…ステーション、１２…トレーニング室、１３ａ〜１３ｄ…第１〜第４個室、１４…通路、２０…移動補助ロボット、２１…基台、２１ｇ，２１ｈ…左右駆動輪用モータ（駆動源）、２２…ロボットアーム部、２２ａ…第１アーム、２２ａ１ｃ…第１回転用モータ（駆動部）、２２ａ２ｂ…スライド用モータ（駆動部）、２２ｂ…第２アーム、２２ｂ３…第２回転用モータ（駆動部）、２２ｃ…第３アーム、２３…保持部、２４…ハンドル、２５…操作装置、２６…制御装置、２６ａ…形態種取得部、２６ｂ…変形制御部、２７…記憶装置、２８…撮像装置、２９…案内装置、３１…傾斜検出センサ、Ｍ１…被介助者、Ｍ２…介助者。

Claims (5)

1. 着座している被介助者を起立させるとともに、起立させた前記被介助者の移動を補助する移動補助ロボットであって、
   少なくとも４つの車輪を備えた基台と、
   前記基台に設けられ、駆動部用駆動源を備えた駆動部によって相対移動が可能であるロボットアーム部であって、前記被介助者の複数の移動姿勢にそれぞれ応じた複数の形態種に変形可能に構成されたロボットアーム部と、
   前記ロボットアーム部の先端部に設けられ前記被介助者を支えることが可能である保持部と、
   前記ロボットアーム部の先端部に設けられ前記被介助者の肘を載置可能である肘置き部と、
   前記ロボットアーム部の先端部に設けられ前記被介助者が握ることが可能であるハンドルと、
   前記複数の形態種のうち一の形態種を選択する選択操作部と、
   前記駆動部を駆動させて、前記ロボットアーム部を前記選択操作部にて選択された形態種に変形する変形制御部と、
   を備え、
   前記複数の形態種は、前記被介助者がその肘を前記肘置き部に載せて押しながら歩行して移動する肘つき歩行補助用移動姿勢に応じた肘つき歩行補助形態種と、前記基台に設けられ起立状態の前記被介助者の足を乗せる足乗せ部に前記被介助者が立って搭乗した状態で移動する起立搭乗移動用移動姿勢に応じた起立搭乗移動形態種と、を少なくとも含んでおり、
   前記選択操作部にて選択された形態種が前記肘つき歩行補助形態種である場合に、前記肘置き部は歩行している前記被介助者がその肘をつく高さに配置されるとともに、前記ハンドルが前記被介助者によって握られる位置にあり、
   前記選択操作部にて選択された形態種が前記起立搭乗移動形態種である場合に、前記足乗せ部が前記少なくとも４つの車輪に囲まれた範囲に配置されていることを特徴とする移動補助ロボット。
2. 前記肘置き部は、前記保持部の上面であり、
   前記ハンドルは、前記保持部の上面より上方に配置されるとともに前記保持部の基端面より前記ロボットアーム側に配置されていることを特徴とする請求項１の移動補助ロボット。
3. 前記少なくとも４つの車輪は前記移動補助ロボットの前輪および後輪を構成し、前記前輪は前記被介助者の前方向に位置する車輪であり、前記後輪は前記被介助者の後方向に位置する車輪であり、
   前記後輪の車輪間距離は、前記前輪の車輪間距離より広く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２の移動補助ロボット。
4. 前記各形態種において、前記移動補助ロボットが移動する床面の傾斜に応じて前記ロボットアーム部の形態をそれぞれ調整することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項の移動補助ロボット。
5. 前記各形態種において、前記被介助者の身長に合わせて前記ロボットアーム部の形態をそれぞれ調整することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項の移動補助ロボット。

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