JPH11253504A - 上肢動作補助装置 - Google Patents
上肢動作補助装置Info
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- JPH11253504A JPH11253504A JP10061681A JP6168198A JPH11253504A JP H11253504 A JPH11253504 A JP H11253504A JP 10061681 A JP10061681 A JP 10061681A JP 6168198 A JP6168198 A JP 6168198A JP H11253504 A JPH11253504 A JP H11253504A
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
- A47G21/00—Table-ware
- A47G21/08—Serving devices for one-handed persons
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成により身体の手作業の動作を補助
でき、日常生活やリハビリティに有効に役立てることが
できる上肢動作補助装置を提供する。 【解決手段】 被補助者２の上肢に装着する装具２３が
設けられた自由端部１１を有し、前記装具２３に加えら
れた被補助者２の力情報に基づいて前記自由端部１１の
軌道を制御して前記上肢の動作を補助する。
でき、日常生活やリハビリティに有効に役立てることが
できる上肢動作補助装置を提供する。 【解決手段】 被補助者２の上肢に装着する装具２３が
設けられた自由端部１１を有し、前記装具２３に加えら
れた被補助者２の力情報に基づいて前記自由端部１１の
軌道を制御して前記上肢の動作を補助する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、身体障害者や高齢
者などの日常生活における手作業の動作補助や、リハビ
リティ等に用いられる上肢動作補助装置に関するもので
ある。
者などの日常生活における手作業の動作補助や、リハビ
リティ等に用いられる上肢動作補助装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、身体の不自由な高齢者や、身体障
害者等の動作を補助する装置として車椅子などがある
が、これは単に身体の移動等に利用されるだけであり、
身体の各部分、すなわち手足やその各関節部分の動作を
補助する機能はもたされていない。
害者等の動作を補助する装置として車椅子などがある
が、これは単に身体の移動等に利用されるだけであり、
身体の各部分、すなわち手足やその各関節部分の動作を
補助する機能はもたされていない。
【０００３】しかし、実際の日常の生活では、単なる身
体の移動だけでなく、手足や関節等を動かす必要が多く
生じ、このため、簡単な構造でそれを可能とする装置が
強く要望されている。
体の移動だけでなく、手足や関節等を動かす必要が多く
生じ、このため、簡単な構造でそれを可能とする装置が
強く要望されている。
【０００４】特に、食事などの簡単な手作業を行う場合
であっても、身体不自由者や介護の必要な老人の場合
に、物を安定に把持して手を自由に動かすことができな
いため、介護者が食事などの手作業を常に補助してやら
ないと言う問題があった。
であっても、身体不自由者や介護の必要な老人の場合
に、物を安定に把持して手を自由に動かすことができな
いため、介護者が食事などの手作業を常に補助してやら
ないと言う問題があった。
【０００５】また、身体不自由者のリハビリティに用い
られる用具や装置には高価なものが多く、一般家庭でリ
ハビリに必要な用具等を取揃えるには、多大な金額を要
するため、従来家庭内でのリハビリティが充分に行えな
い問題があった。
られる用具や装置には高価なものが多く、一般家庭でリ
ハビリに必要な用具等を取揃えるには、多大な金額を要
するため、従来家庭内でのリハビリティが充分に行えな
い問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、斯かる点に鑑みて為されたものであって、簡単な構
成により身体の手作業の動作を補助でき、日常生活やリ
ハビリティに有効に役立てることができる上肢動作補助
装置を提供することにある。
は、斯かる点に鑑みて為されたものであって、簡単な構
成により身体の手作業の動作を補助でき、日常生活やリ
ハビリティに有効に役立てることができる上肢動作補助
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、被補助者の上
肢に装着する装具が設けられた自由端部を有し、前記装
具に加えられた被補助者の力情報に基づいて前記自由端
部の軌道を制御して前記上肢の動作を補助することを特
徴とするものであり、具体的には、被補助者の上肢に装
着する装具が設けられた自由端部を有し、該自由端部の
軌道制御が可能なマニピュレータと、前記装具に加えら
れた被補助者の力ベクトルを検出する力センサと、該力
センサの検出ベクトルに応じて、前記自由端部の移動方
向及び移動量を制御する制御部とを備え、該制御部は、
前記力センサにより検出された力方向に、検出力の大き
さに応じた移動量で前記自由端部を移動させ、前記上肢
の動作を補助することを特徴とするものである。
肢に装着する装具が設けられた自由端部を有し、前記装
具に加えられた被補助者の力情報に基づいて前記自由端
部の軌道を制御して前記上肢の動作を補助することを特
徴とするものであり、具体的には、被補助者の上肢に装
着する装具が設けられた自由端部を有し、該自由端部の
軌道制御が可能なマニピュレータと、前記装具に加えら
れた被補助者の力ベクトルを検出する力センサと、該力
センサの検出ベクトルに応じて、前記自由端部の移動方
向及び移動量を制御する制御部とを備え、該制御部は、
前記力センサにより検出された力方向に、検出力の大き
さに応じた移動量で前記自由端部を移動させ、前記上肢
の動作を補助することを特徴とするものである。
【０００８】この構成を用いることにより、被補助者の
上肢の動作を被補助者の意志に基づく力に応じた補助が
行われ、食事などの手作業を被補助者一人で行うことが
可能となる。
上肢の動作を被補助者の意志に基づく力に応じた補助が
行われ、食事などの手作業を被補助者一人で行うことが
可能となる。
【０００９】また、前記装具は、被補助者の手部若しく
は手首部に装着される構成にしても良い。これにより、
上肢の中で被補助者の意志に基づく力ベクトルを最も細
かに検出することができる。
は手首部に装着される構成にしても良い。これにより、
上肢の中で被補助者の意志に基づく力ベクトルを最も細
かに検出することができる。
【００１０】さらに、前記制御部は、前記装具に加えら
れた被補助者の力方向が低周波数の周期で変化している
場合には、前記力センサの検出ベクトルに応じた前記自
由端部の軌道制御を行わない構成にしても良い。これに
より、被補助者の手の震えなどによって発生する本人の
意志と関係のない力ベクトルを検出して誤った力補助さ
れることがない。
れた被補助者の力方向が低周波数の周期で変化している
場合には、前記力センサの検出ベクトルに応じた前記自
由端部の軌道制御を行わない構成にしても良い。これに
より、被補助者の手の震えなどによって発生する本人の
意志と関係のない力ベクトルを検出して誤った力補助さ
れることがない。
【００１１】そして、前記マニピュレータは、駆動電源
からの電力供給が遮断された場合に、前記自由端部が前
記装具に加えられた被補助者の力によって移動可能に設
けられている構成にしても良い。これにより、停電など
により駆動電源からの電力供給が突然遮断された場合に
は、自由端部が装具に加えられた被補助者の力によって
自由に動かすことができ、被補助者に電力遮断による不
安感を与えることなく安全である。
からの電力供給が遮断された場合に、前記自由端部が前
記装具に加えられた被補助者の力によって移動可能に設
けられている構成にしても良い。これにより、停電など
により駆動電源からの電力供給が突然遮断された場合に
は、自由端部が装具に加えられた被補助者の力によって
自由に動かすことができ、被補助者に電力遮断による不
安感を与えることなく安全である。
【００１２】また、前記マニピュレータは、その自由端
部の先端に所定作業用の器具を保持する保持部を有し、
前記制御部は、前記力センサの検出ベクトルに関係なく
前記器具が適正姿勢となるように、前記保持部の軌道を
制御する構成にしても良い。これにより、例えば食事な
どの作業時にスプーンなどの器具の姿勢が適正に保持さ
れ、被補助者の口まで運ぶ途中でスプーンの凹部に載せ
ている食品を落としてしまうのを極力防止することがで
きる。
部の先端に所定作業用の器具を保持する保持部を有し、
前記制御部は、前記力センサの検出ベクトルに関係なく
前記器具が適正姿勢となるように、前記保持部の軌道を
制御する構成にしても良い。これにより、例えば食事な
どの作業時にスプーンなどの器具の姿勢が適正に保持さ
れ、被補助者の口まで運ぶ途中でスプーンの凹部に載せ
ている食品を落としてしまうのを極力防止することがで
きる。
【００１３】そして、前記器具の適正姿勢に関する情報
を予め記憶させた記憶部を有し、前記制御部は、該記憶
部に記憶された情報に基づいて前記保持部の軌道を制御
する構成にしても良い。これにより、器具の適正な姿勢
データに基づく最適な制御を行うことができる。
を予め記憶させた記憶部を有し、前記制御部は、該記憶
部に記憶された情報に基づいて前記保持部の軌道を制御
する構成にしても良い。これにより、器具の適正な姿勢
データに基づく最適な制御を行うことができる。
【００１４】さらに、前記装具は、該装具が装着された
手の各指の把持力を補助する補助機構部を備えている構
成にしても良い。これにより、被補助者自ら器具を把持
するための把持力が所定量補助され、安定的に把持する
ことができる。
手の各指の把持力を補助する補助機構部を備えている構
成にしても良い。これにより、被補助者自ら器具を把持
するための把持力が所定量補助され、安定的に把持する
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の上肢動作補助装置
の一実施形態例について、以下に示す図面に基づいて説
明する。
の一実施形態例について、以下に示す図面に基づいて説
明する。
【００１６】図１は本発明の一実施形態を示す上肢動作
補助装置の概略構成図、図２は図１装置を用いて被補助
者に装着した状態を説明する説明図、図３は図１装置の
概略制御ブロック図をそれぞれ示している。
補助装置の概略構成図、図２は図１装置を用いて被補助
者に装着した状態を説明する説明図、図３は図１装置の
概略制御ブロック図をそれぞれ示している。
【００１７】図１及び図２において、１は一端に自由端
部１１を有する多自由度マニピュレータであり、自由端
部１１と反対側の端部には任意の場所に固定可能な吸着
部１２を有する固定部１３が設けられている。固定部１
３はアーム１４を水平面に垂直及び平行な軸回りに回転
可能とする２自由度Ｃ１，Ｃ２を有する第１関節部１５
を有している。アーム１４とアーム１６との間には、ア
ーム１６を水平面に平行な軸回り回転可能とする自由度
Ｃ３を有する第２関節部１７が設けられ、同様にアーム
１６とアーム１８との間には、アーム１８を水平面に平
行な軸回り回転可能とする自由度Ｃ４を有する第３関節
部１９が設けられている。アーム１８の自由端部１１側
には食事用のスプーンやフォークなどの器具２０を着脱
自在に保持し得る保持部２１が第４関節部２２を介して
設けられている。第４関節部２２は、保持部２１に装着
されている器具２０を水平面に平行な軸回り回転可能と
する自由度Ｃ５を有しており、その回転駆動により器具
２０が適正な姿勢を維持し得るように設定されている。
例えば、器具２０として図に示すようにスプーンを用い
る場合、スプーン２０の凹部に食品を載せ被補助者２の
口まで運ぶ途中においては、その凹部が常に水平面と平
行な姿勢となるように、第４関節部２２の回動によって
その姿勢が維持されることになる。また、スプーン（器
具）２０は弾性プラスチック材料などで構成され、作業
領域３内の食器４に載置された食品をスプーン２０に載
せる際や、スプーン２０に載っている食品を被補助者２
の口の中へ入れる際に適度に弾性変形が可能なようにな
っている。
部１１を有する多自由度マニピュレータであり、自由端
部１１と反対側の端部には任意の場所に固定可能な吸着
部１２を有する固定部１３が設けられている。固定部１
３はアーム１４を水平面に垂直及び平行な軸回りに回転
可能とする２自由度Ｃ１，Ｃ２を有する第１関節部１５
を有している。アーム１４とアーム１６との間には、ア
ーム１６を水平面に平行な軸回り回転可能とする自由度
Ｃ３を有する第２関節部１７が設けられ、同様にアーム
１６とアーム１８との間には、アーム１８を水平面に平
行な軸回り回転可能とする自由度Ｃ４を有する第３関節
部１９が設けられている。アーム１８の自由端部１１側
には食事用のスプーンやフォークなどの器具２０を着脱
自在に保持し得る保持部２１が第４関節部２２を介して
設けられている。第４関節部２２は、保持部２１に装着
されている器具２０を水平面に平行な軸回り回転可能と
する自由度Ｃ５を有しており、その回転駆動により器具
２０が適正な姿勢を維持し得るように設定されている。
例えば、器具２０として図に示すようにスプーンを用い
る場合、スプーン２０の凹部に食品を載せ被補助者２の
口まで運ぶ途中においては、その凹部が常に水平面と平
行な姿勢となるように、第４関節部２２の回動によって
その姿勢が維持されることになる。また、スプーン（器
具）２０は弾性プラスチック材料などで構成され、作業
領域３内の食器４に載置された食品をスプーン２０に載
せる際や、スプーン２０に載っている食品を被補助者２
の口の中へ入れる際に適度に弾性変形が可能なようにな
っている。
【００１８】アーム１８の途中には、被補助者２の手首
部を装着する装具２３が設けられている。この装具２３
は、アーム１８に対して、アーム１８と平行な軸回り及
び垂直な軸回りに手首部が所定量揺動可能なように構成
されている。これは、後述する自由端部１１の軌道制御
時における被補助者２の手首部に無理な力がかからによ
うにするためである。また、装具２３には、被補助者２
の意志に基づいて手首部から加えられた力のベクトルを
検出する力センサ２４（図示せず）が設けられている。
部を装着する装具２３が設けられている。この装具２３
は、アーム１８に対して、アーム１８と平行な軸回り及
び垂直な軸回りに手首部が所定量揺動可能なように構成
されている。これは、後述する自由端部１１の軌道制御
時における被補助者２の手首部に無理な力がかからによ
うにするためである。また、装具２３には、被補助者２
の意志に基づいて手首部から加えられた力のベクトルを
検出する力センサ２４（図示せず）が設けられている。
【００１９】ここで、第１関節部１５、第２関節部１
７、第３関節部１９、第４関節部２２は、それぞれ後述
する制御部３１からの指令に基づいて、その回転が駆動
モータ（図示せず）により回転駆動されている。そし
て、停電などにより駆動モータに対する駆動電源（図示
せず）からの電力供給が遮断された場合には、各関節部
１５，１７，１９，２２における駆動モータとの連結を
行っている電磁クラッチがオフとなり、自動的にその連
結が切断され、自由端部１１が装具２３に加えられた被
補助者２の力によって自由に動かすことができるように
なっている。ここで、各関節部１５，１７，１９，２２
における駆動モータとの連結及び切断を電磁クラッチ以
外の電気粘性流体や磁性流体を用いて行っても構わな
い。
７、第３関節部１９、第４関節部２２は、それぞれ後述
する制御部３１からの指令に基づいて、その回転が駆動
モータ（図示せず）により回転駆動されている。そし
て、停電などにより駆動モータに対する駆動電源（図示
せず）からの電力供給が遮断された場合には、各関節部
１５，１７，１９，２２における駆動モータとの連結を
行っている電磁クラッチがオフとなり、自動的にその連
結が切断され、自由端部１１が装具２３に加えられた被
補助者２の力によって自由に動かすことができるように
なっている。ここで、各関節部１５，１７，１９，２２
における駆動モータとの連結及び切断を電磁クラッチ以
外の電気粘性流体や磁性流体を用いて行っても構わな
い。
【００２０】また、被補助者２の手の震えなどによって
発生する本人の意志と関係のない力ベクトルを検出して
しまわないように、力センサ２４で検出された力方向が
数Ｈｚ程度の低周波数の周期で変化している場合には、
制御部３１はこの検出ベクトルに応じた自由端部１１の
軌道制御を行わないように制御している。
発生する本人の意志と関係のない力ベクトルを検出して
しまわないように、力センサ２４で検出された力方向が
数Ｈｚ程度の低周波数の周期で変化している場合には、
制御部３１はこの検出ベクトルに応じた自由端部１１の
軌道制御を行わないように制御している。
【００２１】次に、図３に示す上記構成の上肢動作補助
装置の概略制御ブロック図を用いて、その動作内容につ
いて説明する。図３において、制御部３１は装具２３に
設けられた力センサ２４によって検出された被補助者２
からの力ベクトルを所定周期で読み込み、加えられた力
の大きさと方向に応じたマニピュレータ１の自由端部１
１の軌道制御を行わせるためのに各関節部１５，１７，
１９，２２における駆動モータを制御するモータドライ
バ３２に制御信号を出力し、各関節部１５，１７，１
９，２２の回転量を制御していると共に、その指令値に
基づいて固定部１３を基準とした自由端部１１の位置を
算出している。３３は、自由端部１１の軌道制御のため
のプログラムや、器具２０の種類に応じた適正姿勢制御
を行うための姿勢データや、食事のための作業領域の位
置情報等が記憶されている記憶部としてのメモリであ
る。
装置の概略制御ブロック図を用いて、その動作内容につ
いて説明する。図３において、制御部３１は装具２３に
設けられた力センサ２４によって検出された被補助者２
からの力ベクトルを所定周期で読み込み、加えられた力
の大きさと方向に応じたマニピュレータ１の自由端部１
１の軌道制御を行わせるためのに各関節部１５，１７，
１９，２２における駆動モータを制御するモータドライ
バ３２に制御信号を出力し、各関節部１５，１７，１
９，２２の回転量を制御していると共に、その指令値に
基づいて固定部１３を基準とした自由端部１１の位置を
算出している。３３は、自由端部１１の軌道制御のため
のプログラムや、器具２０の種類に応じた適正姿勢制御
を行うための姿勢データや、食事のための作業領域の位
置情報等が記憶されている記憶部としてのメモリであ
る。
【００２２】そして、具体的には制御部３１では、作業
領域３内に載置された食器４内の食品を器具（スプー
ン）２０の凹部に載せる場合には、力センサ２４により
検出された被補助者２からの力の方向に、その力の大き
さに応じた移動量で自由端部１１が移動し得るように、
第１関節部１５、第２関節部１７、第３関節部１９の回
転量を制御して、スプーン２０が所望の軌道をとるよう
に移動させることができる。また、スプーン２０の凹部
に食品を載せ被補助者２の口まで運ぶ途中においては、
その凹部が常に水平面と平行な姿勢となるように、制御
部３１は第４関節部２２の回動を制御してその姿勢を適
正に維持させている。
領域３内に載置された食器４内の食品を器具（スプー
ン）２０の凹部に載せる場合には、力センサ２４により
検出された被補助者２からの力の方向に、その力の大き
さに応じた移動量で自由端部１１が移動し得るように、
第１関節部１５、第２関節部１７、第３関節部１９の回
転量を制御して、スプーン２０が所望の軌道をとるよう
に移動させることができる。また、スプーン２０の凹部
に食品を載せ被補助者２の口まで運ぶ途中においては、
その凹部が常に水平面と平行な姿勢となるように、制御
部３１は第４関節部２２の回動を制御してその姿勢を適
正に維持させている。
【００２３】これにより、被補助者２の上肢の動作を補
助して食事などの手作業を一人で行うことを可能として
日常生活に役立てることができると共に、身体不自由者
のリハビリも簡単に行うことができる。
助して食事などの手作業を一人で行うことを可能として
日常生活に役立てることができると共に、身体不自由者
のリハビリも簡単に行うことができる。
【００２４】上述した第１の実施形態例では、多自由度
マニピュレータ１の固定部を作業領域３と同一のテーブ
ルなどに固定する場合について説明したが、特にこれに
限らず、多自由度マニピュレータ１の固定部が取り付け
られた本体が独立して移動及び固定できるようにし、所
望の場所で本体を固定して利用できる構成としても構わ
ない。
マニピュレータ１の固定部を作業領域３と同一のテーブ
ルなどに固定する場合について説明したが、特にこれに
限らず、多自由度マニピュレータ１の固定部が取り付け
られた本体が独立して移動及び固定できるようにし、所
望の場所で本体を固定して利用できる構成としても構わ
ない。
【００２５】上記した第１実施形態例では、アーム１８
の自由端部１１側に器具２０を着脱自在に保持し得る保
持部２１を第４関節部２２を介して設けた構成について
説明したが、被補助者２の手部で直接保持し得るように
構成した場合の他の実施形態例について以下に説明す
る。尚、アーム１８の自由端部１１側に設けられた保持
部２１、第４関節部２２、装具２３を除く構成について
は上述した第１実施形態例と同一であるのでその説明は
省略する。
の自由端部１１側に器具２０を着脱自在に保持し得る保
持部２１を第４関節部２２を介して設けた構成について
説明したが、被補助者２の手部で直接保持し得るように
構成した場合の他の実施形態例について以下に説明す
る。尚、アーム１８の自由端部１１側に設けられた保持
部２１、第４関節部２２、装具２３を除く構成について
は上述した第１実施形態例と同一であるのでその説明は
省略する。
【００２６】図４は、本発明の第２の実施形態例を説明
するための説明図である。図４において、４１は被補助
者２の手部及び手首部に装着する装具であって、上記し
た第１実施形態例と同様に被補助者の手首部から加えら
れた力のベクトルを検出する力センサ２４（図示せず）
が設けられている。そして、この装具４１には、図示し
ているように、被補助者の手首部４２の関節部分と、手
部４３の各指４４の各関節部分ごとに分割して連結され
たチューブ４５が屈曲可能に取り付けられており、チュ
ーブ４５の伸長動作により各指４４が手の平側に押され
て指を握ることができるようになっている。この各指４
４に取り付けられたチューブ４５を伸縮させ、所定の把
持力を補助するための駆動源４６が設けられている。こ
の駆動源４６としては、油が充填されたチューブ４５に
所定の油圧を加え伸縮動作を行わせる油圧機構部が設け
られている。そして、各指４４の先端部には第２力セン
サ４７が設けられており、その第２力センサ４７では各
指４７に所定の大きさ以上の力が加わった場合に、各指
４４が手の平側に閉じるか若しくは手の甲側に開くかの
動作補助を行うようになっている。但し、安全性の点か
ら手の甲側への各指４４の移動時には各指４４の開度が
所定量以上の場合には駆動源４６によりチューブ４５に
引張力が働かないようになっている。尚、駆動源４６の
制御は、第２力センサ４７の検出結果に基づいて上述し
た制御部３１で行わせている。
するための説明図である。図４において、４１は被補助
者２の手部及び手首部に装着する装具であって、上記し
た第１実施形態例と同様に被補助者の手首部から加えら
れた力のベクトルを検出する力センサ２４（図示せず）
が設けられている。そして、この装具４１には、図示し
ているように、被補助者の手首部４２の関節部分と、手
部４３の各指４４の各関節部分ごとに分割して連結され
たチューブ４５が屈曲可能に取り付けられており、チュ
ーブ４５の伸長動作により各指４４が手の平側に押され
て指を握ることができるようになっている。この各指４
４に取り付けられたチューブ４５を伸縮させ、所定の把
持力を補助するための駆動源４６が設けられている。こ
の駆動源４６としては、油が充填されたチューブ４５に
所定の油圧を加え伸縮動作を行わせる油圧機構部が設け
られている。そして、各指４４の先端部には第２力セン
サ４７が設けられており、その第２力センサ４７では各
指４７に所定の大きさ以上の力が加わった場合に、各指
４４が手の平側に閉じるか若しくは手の甲側に開くかの
動作補助を行うようになっている。但し、安全性の点か
ら手の甲側への各指４４の移動時には各指４４の開度が
所定量以上の場合には駆動源４６によりチューブ４５に
引張力が働かないようになっている。尚、駆動源４６の
制御は、第２力センサ４７の検出結果に基づいて上述し
た制御部３１で行わせている。
【００２７】これにより、手作業を行う際に被補助者自
ら器具を把持する際の把持力を所定量補助して安定的に
把持することができる。また、上述した第１実施形態例
と同様に、被補助者の手の震えなどによって発生する本
人の意志と関係のない力ベクトルを検出してしまわない
ように、第２力センサ４７で検出された力方向が数Ｈｚ
程度の低周波数の周期で変化している場合には、制御部
３１はこの検出ベクトルに応じたチューブ４５の伸縮動
作制御を行わないように制御している。
ら器具を把持する際の把持力を所定量補助して安定的に
把持することができる。また、上述した第１実施形態例
と同様に、被補助者の手の震えなどによって発生する本
人の意志と関係のない力ベクトルを検出してしまわない
ように、第２力センサ４７で検出された力方向が数Ｈｚ
程度の低周波数の周期で変化している場合には、制御部
３１はこの検出ベクトルに応じたチューブ４５の伸縮動
作制御を行わないように制御している。
【００２８】次に、被補助者の上半身部分に装着させた
マニピュレータを用いた上肢動作補助装置５１について
説明する。図５は本発明の第３の実施形態例を示す上肢
動作補助装置の概略構成図、図６は図５装置を用いて被
補助者に装着した状態を説明する説明図をそれぞれ示し
ている。
マニピュレータを用いた上肢動作補助装置５１について
説明する。図５は本発明の第３の実施形態例を示す上肢
動作補助装置の概略構成図、図６は図５装置を用いて被
補助者に装着した状態を説明する説明図をそれぞれ示し
ている。
【００２９】図５及び図６において、５２は一端に自由
端部５３を有する多自由度マニピュレータであり、自由
端部５３側に設けられ、被補助者６１の手首部６２を装
着する装具５４が設けられている。この装具５４には、
３本のリンク部材５５，５６，５７の一端が同一個所に
連結されており、これらのリンク部材５５，５６，５７
の他端が被補助者６１の上半身部に装着可能な固定装具
５８の所定の場所に上下左右自由に回動可能にそれぞれ
３自由度を有するように取り付けられている。具体的に
は、リンク部材５５の他端が固定装具５８の胸部部分に
取り付けられ、リンク部材５６、５７の他端が固定装具
５８の右肩部分の首側と腕側にそれぞれ取り付けられて
いる。そして、各リンク部材５５，５６，５７は、図６
矢印で示すように伸縮可能に構成されており、各リンク
部材５５，５６，５７には駆動モータ（図示せず）が内
蔵されている各駆動部５５０，５６０，５７０が設けら
れており、その各駆動モータの回転駆動させてリンク部
材の伸縮させている。そして、上述した実施形態例と同
様に、停電などにより駆動モータに対する駆動電源（図
示せず）からの電力供給が遮断された場合には、各駆動
部５５０，５６０，５７０における駆動モータとの連結
を行っている電磁クラッチがオフとなり、自動的にその
連結が切断され、自由端部５３が装具５４に加えられた
被補助者６１の力によって自由に動かすことができるよ
うになっている。ここで、各駆動部５５０，５６０，５
７０における駆動モータとの連結及び切断を電磁クラッ
チ以外の電気粘性流体や磁性流体を用いて行っても構わ
ない。
端部５３を有する多自由度マニピュレータであり、自由
端部５３側に設けられ、被補助者６１の手首部６２を装
着する装具５４が設けられている。この装具５４には、
３本のリンク部材５５，５６，５７の一端が同一個所に
連結されており、これらのリンク部材５５，５６，５７
の他端が被補助者６１の上半身部に装着可能な固定装具
５８の所定の場所に上下左右自由に回動可能にそれぞれ
３自由度を有するように取り付けられている。具体的に
は、リンク部材５５の他端が固定装具５８の胸部部分に
取り付けられ、リンク部材５６、５７の他端が固定装具
５８の右肩部分の首側と腕側にそれぞれ取り付けられて
いる。そして、各リンク部材５５，５６，５７は、図６
矢印で示すように伸縮可能に構成されており、各リンク
部材５５，５６，５７には駆動モータ（図示せず）が内
蔵されている各駆動部５５０，５６０，５７０が設けら
れており、その各駆動モータの回転駆動させてリンク部
材の伸縮させている。そして、上述した実施形態例と同
様に、停電などにより駆動モータに対する駆動電源（図
示せず）からの電力供給が遮断された場合には、各駆動
部５５０，５６０，５７０における駆動モータとの連結
を行っている電磁クラッチがオフとなり、自動的にその
連結が切断され、自由端部５３が装具５４に加えられた
被補助者６１の力によって自由に動かすことができるよ
うになっている。ここで、各駆動部５５０，５６０，５
７０における駆動モータとの連結及び切断を電磁クラッ
チ以外の電気粘性流体や磁性流体を用いて行っても構わ
ない。
【００３０】また、装具５４には、被補助者６１の意志
に基づいて手首部６２から加えられた力のベクトルを検
出する力センサ２４（図示せず）も同様に設けられてお
り、上述した第１実施形態例と同様に、この検出ベクト
ルに応じた各駆動部５５０，５６０，５７０における駆
動モータの回転駆動を制御して、力センサ２４により検
出された力方向に、検出力の大きさに応じた移動量で自
由端部５３を移動させ、上肢の動作を補助することがで
きるようになっている。
に基づいて手首部６２から加えられた力のベクトルを検
出する力センサ２４（図示せず）も同様に設けられてお
り、上述した第１実施形態例と同様に、この検出ベクト
ルに応じた各駆動部５５０，５６０，５７０における駆
動モータの回転駆動を制御して、力センサ２４により検
出された力方向に、検出力の大きさに応じた移動量で自
由端部５３を移動させ、上肢の動作を補助することがで
きるようになっている。
【００３１】以上の構成により、上述した第１及び第２
実施形態例のように作業領域の変更の都度に多自由度マ
ニピュレータ１の固定部１３の移動させる必要が無く、
どこでも所望の手作業やリハビリを行うことが可能であ
る。
実施形態例のように作業領域の変更の都度に多自由度マ
ニピュレータ１の固定部１３の移動させる必要が無く、
どこでも所望の手作業やリハビリを行うことが可能であ
る。
【００３２】尚、この第３実施形態例では３本のリンク
部材５５，５６，５７でパラレルリンクさせて多自由度
マニピュレータ５２を構成する場合について説明した
が、上述の第１及び第２実施形態例と同様の多関節部を
有する多自由度マニピュレータを用いその固定部を固定
装具５８に固定させる構成としても構わない。更に、被
補助者６１の手の震えなどによって発生する本人の意志
と関係のない力ベクトルを検出してしまわないように、
力センサ２４で検出された力方向が数Ｈｚ程度の低周波
数の周期で変化している場合に、この検出ベクトルに応
じた自由端部５３の軌道制御を行わないように制御して
も構わない。
部材５５，５６，５７でパラレルリンクさせて多自由度
マニピュレータ５２を構成する場合について説明した
が、上述の第１及び第２実施形態例と同様の多関節部を
有する多自由度マニピュレータを用いその固定部を固定
装具５８に固定させる構成としても構わない。更に、被
補助者６１の手の震えなどによって発生する本人の意志
と関係のない力ベクトルを検出してしまわないように、
力センサ２４で検出された力方向が数Ｈｚ程度の低周波
数の周期で変化している場合に、この検出ベクトルに応
じた自由端部５３の軌道制御を行わないように制御して
も構わない。
【００３３】尚、上記実施の形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではな
い。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、
特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可
能であることは勿論である。
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではな
い。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、
特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可
能であることは勿論である。
【００３４】例えば、上記第１実施形態例の説明では、
多関節部を有する多自由度マニピュレータ１を用いる場
合について説明したが、第３実施形態例で説明したよう
に、パラレルリンク機構によって実現した多自由度マニ
ピュレータを用いても構わない。
多関節部を有する多自由度マニピュレータ１を用いる場
合について説明したが、第３実施形態例で説明したよう
に、パラレルリンク機構によって実現した多自由度マニ
ピュレータを用いても構わない。
【００３５】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、被補助者
の上肢の動作を補助して食事などの手作業を被補助者自
らの意志で行うことを可能とし、日常動作の有効な支
援、あるいは機能訓練のためのリハビリも簡単に行うこ
とができる。
の上肢の動作を補助して食事などの手作業を被補助者自
らの意志で行うことを可能とし、日常動作の有効な支
援、あるいは機能訓練のためのリハビリも簡単に行うこ
とができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態例を示す上肢動作補
助装置の概略構成図である。
助装置の概略構成図である。
【図２】 図１装置を用いて被補助者に装着した状態を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図３】 図１装置の概略制御ブロック図を示してい
る。
る。
【図４】 本発明の第２の実施形態例を説明するための
説明図である。
説明図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態例を示す上肢動作補
助装置の概略構成図である。
助装置の概略構成図である。
【図６】 図５装置を用いて被補助者に装着した状態を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
１，５２ 多自由度マニピュレータ ２，６１ 被補助者 ３ 作業領域 ４ 食器 １１，５３ 自由端部 １３ 固定部 １４，１６，１８ アーム １５ 第１関節部 １７ 第２関節部 １９ 第３関節部 ２０ 器具 ２１ 保持部 ２２ 第４関節部 ２３，４１，５４ 装具 ２４ 力センサ ３１ 制御部 ３２ モータドライバ ３３ メモリ（記憶部） ５５，５６，５７ リンク部材 ５８ 固定装具
フロントページの続き (72)発明者 青木 英明 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 被補助者の上肢に装着する装具が設けら
れた自由端部を有し、前記装具に加えられた被補助者の
力情報に基づいて前記自由端部の軌道を制御して前記上
肢の動作を補助することを特徴とする上肢動作補助装
置。 - 【請求項２】 被補助者の上肢に装着する装具が設けら
れた自由端部を有し、該自由端部の軌道制御が可能なマ
ニピュレータと、 前記装具に加えられた被補助者の力ベクトルを検出する
力センサと、 該力センサの検出ベクトルに応じて、前記自由端部の移
動方向及び移動量を制御する制御部とを備え、 該制御部は、前記力センサにより検出された力方向に、
検出力の大きさに応じた移動量で前記自由端部を移動さ
せ、前記上肢の動作を補助することを特徴とする上肢動
作補助装置。 - 【請求項３】 前記装具は、被補助者の手部若しくは手
首部に装着されることを特徴とする請求項２記載の上肢
動作補助装置。 - 【請求項４】 前記制御部は、前記装具に加えられた被
補助者の力方向が低周波数の周期で変化している場合に
は、前記力センサの検出ベクトルに応じた前記自由端部
の軌道制御を行わないことを特徴とする請求項２又は３
に記載の上肢動作補助装置。 - 【請求項５】 前記マニピュレータは、駆動電源からの
電力供給が遮断された場合に、前記自由端部が前記装具
に加えられた被補助者の力によって移動可能に設けられ
ていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記
載の上肢動作補助装置。 - 【請求項６】 前記マニピュレータは、その自由端部の
先端に所定作業用の器具を保持する保持部を有し、 前記制御部は、前記力センサの検出ベクトルに関係なく
前記器具が適正姿勢となるように、前記保持部の軌道を
制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに
記載の上肢動作補助装置。 - 【請求項７】 前記器具の適正姿勢に関する情報を予め
記憶させた記憶部を有し、 前記制御部は、該記憶部に記憶された情報に基づいて前
記保持部の軌道を制御することを特徴とする請求項６記
載の上肢動作補助装置。 - 【請求項８】 前記装具は、該装具が装着された手の各
指の把持力を補助する補助機構部を備えていることを特
徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の上肢動作補
助装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10061681A JPH11253504A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 上肢動作補助装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10061681A JPH11253504A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 上肢動作補助装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11253504A true JPH11253504A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13178262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10061681A Pending JPH11253504A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 上肢動作補助装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11253504A (ja) |
Cited By (27)
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-
1998
- 1998-03-12 JP JP10061681A patent/JPH11253504A/ja active Pending
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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