专利名称：起立动作辅助机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及对老人及被护理者从椅子或床等起立时的起立动作进行辅助的起立动作辅助机器人。
背景技术：
专利文献I中公开有具备一对上肢保持框、可动支柱及支柱的电动起立训练器。可动支柱安装成能够相对于支柱纵向摆动。一对上肢保持框安装于可动支柱的前端部(使
用者一侧的端部)。根据该专利文献I所记载的电动起立训练器，当使用者起立时，能够通过在一对上肢保持框从下方保持使用者的腋下的状态下(在使用者将一对上肢保持框夹在两腋下的状态下)使可动支柱摆动来辅助使用者的起立动作。专利文献2中公开有具备一对使用者保持部、保持臂及支柱的步行辅助装置。保持臂安装成能够相对于支柱纵向摆动。一对使用者保持部安装于保持臂的前端部(使用者一侧的端部)。根据该专利文献2所记载的步行辅助装置，当使用者起立时，能够通过在一对使用者保持部从下方保持使用者的腋下的状态下(在使用者将一对使用者保持部夹在两腋下的状态下)使保持臂摆动来辅助使用者的起立动作。专利文献I :日本特开平8-71114号公报专利文献2 日本特开平7-184966号公报但是，专利文献I的电动起立训练器及专利文献2的步行辅助装置均是通过单一的摆动机构来辅助使用者的起立动作。因此，需要根据起立动作时的使用者的呈直线的身体动作，使上肢保持框(专利文献I)、使用者保持部(专利文献2)进行摆动。因此，需要减小上肢保持框、使用者保持部的摆动时的曲率。换言之，需要增大摆动半径。例如，在专利文献I的电动起立训练器的情况下，在可动支柱的前端部配置有上肢保持框。另外，在可动支柱的后端部(支柱的上端部)配置有可动支柱的摆动中心。这样一来，增大了上肢保持框的摆动半径。但是，由于摆动半径较大，所以当辅助使用者的起立动作时，因使用者的体重而在摆动中心的周围产生较大的力矩。因此，摆动机构容易产生不良状况。而且，为了克服使用者的体重而使可动支柱摆动，需要采用大输出的促动器。另夕卜，会导致电动起立训练器大型化。同样地，在专利文献2的步行辅助装置的情况下，也由于使用者保持部的摆动半径较大，所以当辅助使用者的起立动作时，因使用者的体重而在摆动中心的周围产生较大的力矩。因此，摆动机构容易产生不良情况。而且，为了克服使用者的体重而使可动支柱摆动，需要采用大输出的促动器。另外，会导致步行辅助装置大型化。
发明内容
本发明的起立动作辅助机器人是鉴于上述问题而提出的。本发明的目的在于提供一种能够小型化的起立动作辅助机器人。(I)为解决上述问题，本发明的起立动作辅助机器人的特征在于，其具备机器人主体，上述机器人主体具有基部；轴部，能够相对于该基部在上下方向上伸缩；和平台，该平台具有平台主体，能够相对于上述轴部在纵向上摆动；肘部放置部，比上述平台主体的摆动中心靠近辅助对象者地配置于上述平台主体上；和把手部，比上述平台主体的摆动中心远离上述辅助对象者地配置于上述平台主体上；在上述辅助对象者的肘部放置于上述肘部放置部、且由上述辅助对象者把持上述把手部的状态下，使上述平台主体摆动，直至到达上述辅助对象者的重心接近上述轴部的上升准备位置，在上述上升准备位置使上述轴部伸长，由此辅助上述辅助对象者的起立动作。起立动作辅助机器人具备机器人主体。机器人主体具备基部、轴部及平台。轴部能够相对于基部在上下方向上伸缩。平台能够相对于轴部在纵向上摆动。在平台主体的上表面，隔着平台主体的摆动中心，在辅助对象者侧配置肘部放置部，而在相反侧配置把手部。在对辅助对象者的起立动作进行辅助时，首先，辅助对象者将肘部放置于肘部放置部。并且，辅助对象者把持把手部。接着，自动地或者借助辅助对象者的力量使平台主体在纵向(具体而言，是把手部下降、肘部放置部上升的方向)上摆动。当平台主体摆动时，辅助对象者的前腕部也随着平台主体的摆动而进行倾动。因此，辅助对象者成为前倾姿势。 随着辅助对象者的前倾姿势变深，辅助对象者的重心靠近轴部(也就是上升轴)。此处，上升准备位置设定成，在使辅助对象者起立时与重心与轴部的接近程度为最佳。当平台主体的摆动角度到达该上升准备位置时，使轴部伸长而抬起辅助对象者。如上所述，本发明的起立动作辅助机器人对辅助对象者的起立动作进行辅助。如上所述，专利文献I的电动起立训练器及专利文献2的步行辅助装置均是通过单一的摆动机构来对辅助对象者(使用者)的起立动作进行辅助。因此，需要根据使用者的身体动作，使上肢保持框(专利文献I)、使用者保持部(专利文献2)摆动。因此，需要将上肢保持框、使用者保持部的摆动半径设置得较大。相对于此，本发明的起立动作辅助机器人的情况下，对摆动机构(平台)和上升机构(轴部)进行组合而对辅助对象者的起立动作进行辅助。即，通过平台使辅助对象者成为前倾姿势，并通过轴部将辅助对象者抬起。因此，不需要将平台的摆动半径设置得较大。因此，本发明的起立动作辅助机器人能够小型化。另外，当对辅助对象者的起立动作进行辅助时，辅助对象者的体重经由肘部放置部与把手部而施加于平台。此处，肘部放置部与把手部隔着摆动中心而分开地配置于两侧。由肘部放置部施加的力矩的方向与由把手部施加的力矩的方向彼此相反。因此，两个力矩的至少一部分彼此互相抵消，不易在摆动中心的周围产生较大的力矩。因此，平台的摆动机构不易产生不良情况。另外，由于平台的摆动力设置得较小即可，所以当自动地使平台摆动时，不需要采用大输出的摆动用促动器。另外，当借助辅助对象者的力量使平台摆动时，以较小的力即可使平台摆动。另外，当轴部将辅助对象者抬起时，平台主体的摆动角度到达上升准备位置。gp，轴部(也就是上升轴)与辅助对象者的重心接近。因此，以较小的力即可使辅助对象者起立。因此，不需要采用大输出的上升用促动器。(2)优选形成如下结构，在上述(I)的结构的基础上，还具备多个载荷传感器，分担施加于上述机器人主体的载荷并进行检测；和控制部，被输入上述多个载荷传感器的检测值；上述控制部基于上述多个载荷传感器的上述检测值的平衡来判断上述辅助对象者的重心位置。随着辅助对象者的前倾姿势变深，辅助对象者的重心接近轴部。根据本结构，控制部能够根据多个载荷传感器的检测值来把握该重心的移动。因此，能够对辅助对象者随着平台主体的摆动而倾动进行确以。(3)优选形成如下结构，在上述(2)的结构的基础上，上述控制部具有存储部，该存储部中存储有分别与多个上述辅助对象者对应的上述上升准备位置。根据本结构，按照各个辅助对象者分别准备有上升准备位置。因此，多个辅助对象者之间能够共用起立动作辅助机器人。(4)优选形成如下结构，在上述⑴至(3)中任一项的结构的基础上，还具备臂部，该臂部连接于上述机器人主体上，并在上述起立动作辅助机器人对上述辅助对象者的起立动作进行辅助时固定于相邻的结构物上。根据本结构，当对辅助对象者的起立动作进行辅助时，机器人主体经由臂部固定 于结构物。即，起立动作辅助机器人能够将辅助对象者周围的结构物临时地用作锚部(卡定物)。因此，当对辅助对象者的起立动作进行辅助时，能够抑制起立动作辅助机器人的姿势变得不稳定。(5)优选形成如下结构，在上述(I)至⑷中任一项的结构的基础上,上述起立动作辅助机器人还具备引导用座椅，该引导用座椅具有绳带，连接于上述平台主体上；和座椅主体，连接于上述绳带上并铺垫于上述辅助对象者的臀部；在上述起立动作辅助机器人对上述辅助对象者的起立动作进行辅助时，与上述平台主体的摆动进行联动，上述引导用座椅将上述辅助对象者的上述臀部抬起。根据本结构，当对辅助对象者的起立动作进行辅助时，与平台主体的摆动进行联动，座椅主体被绳带拉伸而上升。因此，能够将就座于座椅主体的辅助对象者的臀部抬起。辅助对象者为了成为前倾姿势，需要有能够追随平台的摆动的程度的体力(例如将平台相对地拉到自己的胸口侧的腕力等)。对于这一点，根据本结构，引导用座椅能够从下方对辅助对象者的倾动进行辅助。因此，即使是体力较弱的辅助对象者，也可容易地成为前倾姿势。发明效果根据本发明，可提供能够小型化的起立动作辅助机器人。
图I是第一实施方式的起立动作辅助机器人的立体图。图2是第一实施方式的起立动作辅助机器人的前后方向的剖视图。图3是第一实施方式的起立动作辅助机器人的框图。图4是第一实施方式的起立动作辅助机器人的呼叫步骤的示意图。图5是第一实施方式的起立动作辅助机器人的固定步骤的示意图。图6是第一实施方式的起立动作辅助机器人的倾动步骤前段的示意图。图7是第一实施方式的起立动作辅助机器人的倾动步骤后段的示意图。图8是第一实施方式的起立动作辅助机器人的上升步骤的示意图。图9是第二实施方式的起立动作辅助机器人的倾动步骤前段的示意图。
图10是第二实施方式的起立动作辅助机器人的倾动步骤后段的示意图。标号说明I :起立动作辅助机器人 2 :机器人主体3Lf :载荷传感器3Lr :载荷传感器3Rf :载荷传感器3Rr :载荷传感器
4:控制部5 :臂部6:引导用座椅7Lf:驱动轮7Lr :驱动轮7Rf :驱动轮7Rr :驱动轮9 :床20 :基部21 :轴部22 :平台23 :脚部40 :存储部41 :运算部42 :输入输出部50 :上腕部51 :前腕部52D :下手指部52U :上手指部60D :绳带60U :绳带61 :座椅主体90 :结构物200 :轴部收容孔210 :摆动轴(摆动中心)220 :平台主体221L肘部放置部221R:肘部放置部222L :把手部222R :把手部223L轴承部223R :轴承部430 :受光部431 :遥控器432 :轴部用载荷传感器433 :平台用转矩传感器434 :CCD相机435 :接近传感器436 :臂部用转矩传感器437D :下手指部用转矩传感器437U :上手指部用转矩传感器 440:轴部用汽441 :平台用马达442Lf:行走用马达442Lr:行走用马达442Rf :行走用马达442Rr:行走用马达443 :臂部用马达444D :下手指部用马达444U :上手指部用马达900 :结构物A :上升轴G :重心M :辅助对象者
具体实施例方式以下，对本发明的起立动作辅助机器人的实施方式进行说明。第一实施方式起立动作辅助机器人的机械结构首先，对本实施方式的起立动作辅助机器人(以下，适当地简称为“机器人”)的机械结构进行说明。图I表示本实施方式的机器人的立体图。图2表示该机器人的前后方向的剖视图。图3表示该机器人的框图。如图I 图3所示，本实施方式的机器人I具备机器人主体2 ;载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr ;控制部 4 ;臂部 5 ;及驱动轮 7Lf、7Lr、7Rf、7Rr。(机器人主体2)机器人主体2具备基部20、轴部21、平台22及脚部23。如图2所示，基部20呈朝上开口的有底棱筒状。即，在基部20上，开有在上下方向上较长的轴部收容孔200。在轴部收容孔200的底部收容有轴部用汽缸440。轴部用汽缸440具有在上下方向上驱动后述的轴部21的、作为轴部用促动器的功能。轴部用汽缸440的上方配置有轴部用载荷传感器
432。如图I所示，脚部23呈X字型。脚部23安装于基部20的下端。如图I所示，轴部21呈棱柱状。轴部21呈在上下方向上较长的直线状。如图2 所示，轴部21的上端朝前方(进行起立动作前的辅助对象者一侧)弯曲。在轴部21的上端配置有摆动轴210。摆动轴210包含于本发明的“摆动中心”的概念中。轴部21的下端收容于基部20的轴部收容孔200中。轴部21的下端抵接于轴部用载荷传感器432。施加于轴部21的载荷由轴部用载荷传感器432来检测。轴部21由轴部用汽缸440在上下方向上进行驱动。因此，轴部21的上升轴A与轴部用汽缸440的上下方向驱动轴一致。相对于上升轴A,摆动轴210向前方偏移了距尚L3。如图I所示，平台22具备平台主体220 ;左右一对肘部放置部221L、221R ;左右一对把手部222L、222R;及左右一对轴承部223L、223R。平台主体220呈长方形板状。在平台主体220的前缘处配置有受光部430和CCD (Charge-Coupled Device)相机434。受光部430能够接收来自后述的遥控器431的红外线。CXD相机434能够对机器人I的前方进行拍摄。左右一对轴承部223L、223R配置于平台主体220的下表面。左右一对轴承部223L、223R安装成能够相对于轴部21的摆动轴210在纵向(上下方向)上摆动。因此，平台22能够相对于轴部21在纵向上摆动。如图3所示，经由平台主体220而施加于摆动轴210的转矩由平台用转矩传感器433来检测。另外，平台主体220由平台用马达441驱动。平台用马达441具有使平台22在纵向上摆动的、作为平台用促动器的功能。如图I所示，左右一对肘部放置部221L、221R配置于平台主体220的上表面。肘部放置部221L、221R呈柔软的衬垫状。如图I中的剖面线所示，辅助对象者的肘部放置在肘部放置部221L、221R上。如图2所示，肘部放置部221L、221R配置成比摆动轴210更靠近前方。如图I所示，左右一对把手部222L、222R配置于平台主体220的上表面。把手部222L、222R呈短轴棒状。把手部222L、222R由辅助对象者的手来把持。如图2所示，把手部222L、222R配置成比摆动轴210更靠近后方。这样一来，肘部放置部221L、221R与把手部222L、222R隔着摆动轴210而在前后方向上分开地配置。此处，如图2所示，从摆动轴210到肘部放置部221L、221R(具体而言，是图I中的剖面线所示的辅助对象者的肘部的位置)的距离LI比从摆动轴210到把手部222L、222R的距离L2短。因此，从肘部放置部221L、221R向平台主体220施加的图2中的逆时针方向的“力矩的力臂”比从把手部222L、222R向平台主体220施加的图2中的顺时针方向的“力矩的力臂”短。(驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr)
如图I所示，驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr配置于机器人主体2的脚部23的X字前端。驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr具有使机器人I移动的、作为移动体的功能。如图3所示，驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr能够通过行走用马达442Lf、442Lr、442Rf、442Rr而各自独立地转动。行走用马达442Lf、442Lr、442Rf、442Rr具有使驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr滚动的、作为驱动轮用促动器的功能。(载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr)载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr各自安装于驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr与机器人主体2的脚部23的X字前端之间。机器人主体2的左前部分的载荷输入至载荷传感器3Lf，机器人主体2的左后部分的载荷输入至载荷传感器3Lr,机器人主体2的右前部分的载荷输入至载荷传感器3Rf，机器人主体2的右后部分的载荷输入至载荷传感器3Rr。(臂部5)如图I、图2所示，臂部5配置于基部20的前壁。臂部5具备上腕部50、前腕部 51、上手指部52U及下手指部52D。上腕部50设置成从基部20的前壁朝前方突出。前腕部51以能够纵向摆动的方式安装于上腕部50的前端。如图3所示，施加于前腕部51的转矩由臂部用转矩传感器436来检测。另外，前腕部51由臂部用马达443来驱动。臂部用马达443具有使前腕部51纵向摆动的、作为臂部用促动器的功能。如图I、图2所示，上手指部52U、下手指部52D以能够纵向开闭的方式安装于在前腕部51的前端。上手指部52U、下手指部52D具有相对于后述结构物固定机器人主体2或解除机器人主体2的固定、作为锁定部的功能。如图3所示，施加于上手指部52U、下手指部52D的转矩分别由上手指部用转矩传感器437U、下手指部用转矩传感器437D来检测。另外，上手指部52U、下手指部52D分别由上手指部用马达444U、下手指部用马达444D来驱动。上手指部用马达444U、下手指部用马达444D具有作为驱动锁定部的锁定部用促动器的功能。起立动作辅助机器人的电气结构接着，对本实施方式的起立动作辅助机器人的电气结构进行说明。如图3所示，控制部4具备存储部40、运算部41及输入输出部42。控制部4被输入有来自受光部430、轴部用载荷传感器432、平台用转矩传感器
433、(XD相机434、接近传感器435、臂部用转矩传感器436、上手指部用转矩传感器437U及下手指部用转矩传感器437D的信号。红外线从遥控器431被发送至在受光部430。另外，控制部4对轴部用汽缸440、平台用马达441、行走用马达442Lf、442Lr、442Rf、442Rr、臂部用马达443、上手指部用马达444U及下手指部用马达444D发出驱动指示。起立动作辅助机器人的动作接着，对本实施方式的起立动作辅助机器人的动作进行说明。辅助起立动作时的机器人的动作具有初始设定步骤、呼叫步骤、固定步骤、倾动步骤及上升步骤。(初始设定步骤)在本步骤中，多个辅助对象者分别使用机器人I尝试进行多次起立动作。接着，对应各个辅助对象者，将使辅助对象者起立时重心与轴部的接近程度达到最佳的位置、即上升准备位置分别存储于图3所示的存储部40。另外，将上升准备位置处的载荷传感器3Lf、3Lr.3Rf.3Rr的检测值存储于存储部40。这样一来，根据本步骤，可对应各个辅助对象者将上升准备位置处的平台主体220的摆动角度、上升准备位置处的重心位置分别存储于存储部40。(呼叫步骤)图4表示本实施方式的起立动作辅助机器人的呼叫步骤的示意图。如图4所示，在本步骤中，使机器人I从任意位置向床9的旁边移动。即，坐在床9上的辅助对象者M通过从遥控器431发送的红外线将呼叫命令传送至机器人I (具体而言为图I所示的受光部430)的控制部4。接收到呼叫命令的机器人I在利用接近传感器435、CCD相机434确认周围状况的同时，利用驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr自动行走。接着，机器人I到达床9的旁边。(固定步骤)图5表示本实施方式的起立动作辅助机器人的固定步骤的示意图。如图5所示，在本步骤中，将臂部5固定于辅助对象者M的周围的结构物(床框架)90。
首先，图3所示的运算部41从CXD相机434获取图像。预先将多个辅助对象者M的身体数据存储于存储部40。运算部41对该身体数据与图像进行比较，并从多个辅助对象者M之中判断本次呼叫机器人I的辅助对象者M是谁。接着，运算部41利用C⑶相机434搜索床9周围的结构物。当发现结构物90时，运算部41利用CCD相机43对结构物90的信息显示部(条形码)进行拍摄。另外，在信息显示部中存储有结构物90的耐受载荷信息。之后，运算部41对该耐受载荷信息与存储于存储部40的辅助对象者M的体重信息进行比较。当比较的结果是判断为在对辅助对象者M的起立动作进行辅助时结构物90能够承受辅助对象者M的体重时，如图3所示，运算部41适当地驱动臂部用马达443、上手指部用马达444U、下手指部用马达444D。接着，如图5所不，通过上手指部52U、下手指部52D把持结构物90。也就是说，经由臂部5将机器人I卡定在结构物90上。(倾动步骤)图6表示本实施方式的起立动作辅助机器人的倾动步骤前段的示意图。图7表示该起立动作辅助机器人的倾动步骤后段的示意图。如图6、图7所示，在本步骤中，使辅助对象者M处于前倾姿势。首先，辅助对象者M如图6所示那样将肘部放置于肘部放置部221L、221R。并且，辅助对象者M把持把手部222L、222R。因此，在平台22、轴部21上输入有载荷。如图3所示，从轴部用载荷传感器432、平台用转矩传感器433及载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr向控制部4发送伴随载荷的输入而产生的信号。运算部41根据该信号来识别出辅助对象者M已将肘部放置于肘部放置部221L、221R并把持把手部222L、222R。接着，图3所示，运算部41驱动平台用马达441，使平台主体220在肘部放置部221L、221R上升、且把手部222L、222R下降的方向上摆动。此时，运算部41检查四个载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr的检测值的平衡。即，检查辅助对象者M的重心G的移动。如上所述，在存储部40中对应各个辅助对象者M预先存储有上升准备位置。而且，存储有上升准备位置处的重心G的位置。如图7所示，运算部41使平台主体220摆动，直至摆动角度到达上升准备位置为止。另外，运算部41对存储于存储部40的上升准备位置处的重心G的水平方向位置和由四个载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr检测出的实际的重心G的水平方向位置位于容许范围内进行确认。也就是说，对辅助对象者M随着平台主体220的摆动而成为前倾姿势进行确认。另外，在上升准备位置处，辅助对象者M的重心G的水平方向位置和上升轴A的水平方向位置大体一致。(上升步骤)图8表示本实施方式的起立动作辅助机器人的上升步骤的示意图。在本步骤中，如图3所示，运算部41驱动轴部用汽缸440。接着，如图8所示，使轴部21从基部20向上方伸长。辅助对象者M随着轴部21的伸长而伸开膝部。S卩，辅助对象者M起立。这样一来，机器人I通过使平台22摆动并使轴部21伸长而对辅助对象者M的起立动作进行辅助。另外，根据四个载荷传感器31^、31^、31^、31^的检测值来检查辅助对象者M的重心G的变化。作用效果根据本实施方式的起立动作辅助机器人1，如图4 图8所示，对摆动机构(平台22)与上升机构(轴部21)进行组合，而对辅助对象者M的起立动作进行辅助。S卩，通过平 台22使辅助对象者M处于前倾姿势，并通过轴部21将辅助对象者M抬起。因此，不需要将平台22的摆动半径设置成较大的半径。因此，本实施方式的起立动作辅助机器人I可实现小型化。另外，如图2所示，当对辅助对象者M的起立动作进行辅助时，辅助对象者M的体重经由肘部放置部221L、221R与把手部222L、222R而施加于平台22。此处，肘部放置部221L、221R与把手部222L、222R隔着摆动轴210而分开地配置于前后两侧。从肘部放置部221L、221R施加的力矩的方向与从把手部222L、222R施加的力矩的方向彼此相反。因此，两个力矩的至少一部分彼此互相抵消，不易在摆动轴210的周围产生较大的力矩。因此，平台22的摆动机构不易产生不良情况。另外，由于平台22的摆动力较小即可，所以，图3所示的平台用马达441的输出较小即可。另外，如图2所示，从摆动轴210到肘部放置部221L、221R的距离L I比从摆动轴210到把手部222L、222R的距离L2短。因此，从肘部放置部221L、221R向平台主体220施加的图2中的逆时针方向的“力矩的力臂”比从把手部222L、222R向平台主体220施加的图2中的顺时针方向的“力矩的力臂”短。因此，平台主体220容易朝顺时针方向(辅助对象者M前倾的方向)摆动。关于这一点，同样地，由于平台22的摆动力较小即可，所以，图3所示的平台用马达441的输出较小即可。另外，如图7所示，当轴部21将辅助对象者M抬起时，平台主体220的摆动角度到达上升准备位置。即，辅助对象者M的重心G置于轴部21 (也就是上升轴A)的正上方。因此，以较小的力即可使辅助对象者M起立。因此，图3所示的轴部用汽缸440的输出较小即可。另外，根据本实施方式的起立动作辅助机器人I，如图3所示，控制部4可以根据多个载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr的检测值来把握辅助对象者M的重心G的移动。因此，能够对辅助对象者M随着平台主体220的摆动而倾动进行确认。另外，根据本实施方式的起立动作辅助机器人1，在图3所示的存储部40中，按照各个辅助对象者M分别准备有上升准备位置。因此，多个辅助对象者M之间能够共用起立动作辅助机器人I。另外，如图I所示，本实施方式的起立动作辅助机器人I具备臂部5。因此，如图4 图8所示，当对辅助对象者M的起立动作进行辅助时，能够经由臂部5将机器人主体2固定于结构物90。即，机器人I能够将辅助对象者M周围的结构物90临时地用作锚部(卡定物)。因此，当对辅助对象者M的起立动作进行辅助时，能够抑制机器人I的姿势变得不稳定。另外，与通过增加机器人I的重量而在进行起立动作辅助时实现机器人I的姿势稳定化的情况相比，能够使机器人I轻量化。另外，与通过使机器人I大型化而在进行起立动作辅助时实现机器人I的姿势稳定化的情况相比，能够使机器人I小型化。与例如通过控制机器人I的驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr (通过保持机器人I的姿势平衡)而在进行起立动作辅助时实现机器人I的姿势稳定化的情况相比，能够简化机器人I的控制机构。根据本实施方式的起立动作辅助机器人1，平台主体220如图6、图7所示那样地 摆动。因此，辅助对象者M仅通过把持把手部222L、222R即可成为前倾姿势。因此，与平台主体220不摆动的情况相比，辅助对象者M以较小的体力即可成为前倾姿势。另外，根据本实施方式的起立动作辅助机器人I，如图2所示，摆动轴210配置成比上升轴A更靠近前方。因此，辅助对象者M容易把持把手部222L、222R。第二实施方式本实施方式的起立动作辅助机器人与第一实施方式的起立动作辅助机器人的不同点为，具备引导用座椅。在此，仅对不同点进行说明。图9表示本实施方式的起立动作辅助机器人的倾动步骤前段的示意图。图10表示该起立动作辅助机器人的倾动步骤后段的示意图。另外，对于与图6、图7相对应的部位，用相同的标号表不。如图9所示，引导用座椅6具备左右一对绳带60U、左右一对绳带60D及座椅主体61。座椅主体61呈长方形布状。座椅主体61覆盖辅助对象者M的臀部到腰部。左右一对绳带60U的后端安装于把手部222L、222R(参照图I)的上端。左右一对绳带60U的前端安装于座椅主体61的上边缘的左右两端。左右一对绳带60D的后端安装于把手部222L、222R(参照图I)的下端。左右一对绳带60D的前端安装于座椅主体61的下边缘的左右两端。如图10所示，当通过平台用马达441 (参照图3)使平台22进行摆动时，四根绳带60U、60D被拉伸而以摆动轴210为中心摆动，从而将座椅主体61抬起。因此，辅助对象者M的臀部及腰部被座椅主体61从下方抬起。关于本实施方式的起立动作辅助机器人与第一实施方式的起立动作辅助机器人的结构相同的部分，具有同样的作用效果。另外，辅助对象者M为了成为前倾姿势，需要有能够追随平台22的摆动的程度的体力(例如将平台22相对地拉到自己的胸口侧的腕力等)。对于这一点，根据本实施方式的机器人1，引导用座椅6能够从下方对辅助对象者M的倾动进行辅助。因此，即使是体力较弱的辅助对象者M，也容易成为前倾姿势。其他以上，对本发明的起立动作辅助机器人的实施方式进行了说明。但是，实施方式不限定于上述方式。还能够以本领域技术人员可进行的各种变形方式、改良方式加以实施。例如，在上述实施方式的起立动作辅助机器人I中，如图3所示，通过平台用马达441对平台主体220进行了驱动。但是，辅助对象者M也可以利用人力使平台主体220摆动。此时，为了抑制平台主体的急剧摆动，也可以在摆动轴210上配置制动机构及减震机构。另夕卜，为了抑制平台主体220的摆动方向在辅助对象者倾动时发生反转，也可以在摆动轴210上配置将摆动方向限制为一个方向的离合机构。另外，在上述实施方式的起立动作辅助机器人I中，如图3所示，配置了共四个载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr。载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr的配置数量为两个以上即可，不特别限定数量。如图2所示，对于载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr的位置，只要隔着上升轴A而配置于前后两处即可，不特别限定位置。另外，如图7所示，上升准备位置处的四个载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr的检测值也可以不全部一致。只要能够实现辅助对象者M起立时的最佳前倾姿势即可。同样地，如图7所示，上升准备位置处的辅助对象者M的中心G也可以与上升轴A不一致。只要能够实现辅助对象者M起立时的最佳前倾姿势即可。如图6、图7所示，当辅助对象者M倾动时，可以使平台主体220摆动的同时，使轴 部21向下方收缩。这样一来，根据辅助对象者M的体格，更加容易成为前倾姿势。在上述实施方式的起立动作辅助机器人I中，如图4 8所示，通过利用臂部5把持结构物90抑制了在辅助起立动作时的机器人I的晃动。但是，也可以通过锁定图3所示的驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr来抑制辅助起立动作时的机器人I的晃动。对图4 8所示的结构物90的种类不进行特别限定。也可以使用管道、地面、壁面、架及柱等。另外，对存储有结构物90的耐受载荷信息的信息显示部的种类不进行特别限定。除了条形码以外，也可以使用文字、图形、符号、QR码(注册商标)等二维码。例如也可以用CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)相机、红外相机等代替图3所示的CXD相机434。作为图3所示的轴部用载荷传感器432、载荷传感器3Lf、3Lr、3Rf、3Rr，例如，可以使用歪式量规式载荷传感器、静电电容式载荷传感器、电阻变化式载荷传感器。作为图3所示的接近传感器435，例如可以使用超声波式接近传感器、激光式接近传感器。另外，也可以使用液压缸、空气缸、人工肌肉等其他促动器来代替图3所示的各种马达。同样地，也可以使用马达、人工肌肉等其他促动器来代替图3所示的轴部用汽缸440。图I所示的把手部222L、222R也可以为单个把手。另外，也可以将平台主体220的后缘部本身用作把手部来代替把手部222L、222R。在上述实施方式的起立动作辅助机器人I中，图3所示的控制部4对辅助对象者M是谁进行判断，但辅助对象者M也可以使用遥控器431等将自己是谁发送至控制部4。在上述实施方式的起立动作辅助机器人I中，如图2所示，使轴部21的上端朝前方弯曲，但轴部21也可以为直线状。即，上升轴A与摆动轴210也可以重叠。在上述实施方式的起立动作辅助机器人I中，如图2所示，设定成距离LI <距离L2，但也可以设定成距离LI >距离L2、距离LI =距离L2。对驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr的配置数量不进行特别限定。也可以是三个、五个等。车轮可以不全是驱动轮。另外，驱动轮7Lf、7Lr、7Rf、7Rr也可以不是车轮。例如，也可以是
脚、履带等。另外，如图9、图10所示的第二实施方式的起立动作辅助机器人I的绳带60U、60D也可以配置成在施加有大载荷时断开、或者从把手部222L、222R脱离。这样一来，在座椅主体61钩挂到相邻物上时等 情况下，能够抑制过大的载荷施加于平台主体220即平台用马达 441。
权利要求
1.ー种起立动作辅助机器人，其具备机器人主体， 所述机器人主体具有 基部; 轴部，能够相对于该基部在上 下方向上伸缩；和 平台，该平台具有平台主体，能够相对于所述轴部在纵向上摆动；肘部放置部，比所述平台主体的摆动中心靠近辅助对象者地配置于所述平台主体上；和把手部，比所述平台主体的摆动中心远离所述辅助对象者地配置于所述平台主体上； 在所述辅助对象者的肘部放置于所述肘部放置部、且由所述辅助对象者把持所述把手部的状态下，使所述平台主体摆动，直至到达所述辅助对象者的重心接近所述轴部的上升准备位置，在所述上升准备位置使所述轴部伸长，由此辅助所述辅助对象者的起立动作。
2.根据权利要求I所述的起立动作辅助机器人，其中， 所述起立动作辅助机器人还具备多个载荷传感器，分担施加于所述机器人主体的载荷并进行检测；和控制部，被输入所述多个载荷传感器的检测值； 所述控制部基于所述多个载荷传感器的所述检测值的平衡来判断所述辅助对象者的重心位置。
3.根据权利要2所述的起立动作辅助机器人，其中， 所述控制部具有存储部，该存储部中存储有分别与多个所述辅助对象者对应的所述上升准备位置。
4.根据权利要I至3中任一项所述的起立动作辅助机器人，其中， 所述起立动作辅助机器人还具备臂部，该臂部连接于所述机器人主体上，并在所述起立动作辅助机器人对所述辅助对象者的起立动作进行辅助时固定于相邻的结构物上。
5.根据权利要I至4中任一项所述的起立动作辅助机器人，其中，所述起立动作辅助机器人还具备引导用座椅，该引导用座椅具有绳带，连接于所述平台主体上；和座椅主体，连接于所述绳带上并铺垫于所述辅助对象者的臀部； 在所述起立动作辅助机器人对所述辅助对象者的起立动作进行辅助时，与所述平台主体的摆动进行联动，所述引导用座椅将所述辅助对象者的所述臀部抬起。
全文摘要
本发明提供一种能够小型化的起立动作辅助机器人(1)，其具备机器人主体(2)，机器人主体具有基部(20)、能够在上下方向上伸缩的轴部(21)及平台(22)，平台具有能够纵向摆动的平台主体(220)、配置于摆动中心(210)的两侧的肘部放置部(221L、221R)及把手部(222L、222R)。起立动作辅助机器人(1)中，在辅助对象者(M)的肘部放置于肘部放置部、且由辅助对象者把持把手部的状态下，使平台主体摆动，直至到达辅助对象者的重心(G)接近轴部的上升准备位置，在上升准备位置使轴部伸长，由此对辅助对象者的起立动作进行辅助。
文档编号A61G7/10GK102727356SQ201210105419
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者藤田政利 申请人:富士机械制造株式会社