技术领域
[0001] 本发明所公开的实施方式涉及一种辅助装置及辅助方法。
相关背景技术
[0002] 专利文献1中记载有站立補助装置。该站立補助装置具备：成为基座的基体；及位于顶端的支撑使用者身体的支撑部，在基体处具有：被固定成可转动的第一臂；能够沿着第一臂的内侧进行滑动的第二臂；及收纳于基体内部且驱动第一臂、第二臂的驱动装置。
[0003] 专利文献1：日本国特开2014-8341号公报
具体实施方式
[0010] 以下，参照附图对一个实施方式进行说明。并且，以下，为了便于说明辅助装置等的结构，虽然有时会适当采用图1及图2所示的上下左右前后等方向，但是并不限定辅助装置等的各结构的位置关系。
[0011] 1.辅助装置的整体结构首先，用图1及图2对本实施方式所涉及的辅助装置1的整体结构的一个例子进行说明。
辅助装置1是辅助使用者(老年人或需要护理者等)的动作尤其是坐立动作、步行动作等的装置。
[0012] 如图1及图2所示，辅助装置1具有本体部3、支撑台5、一对驱动轮7、对驱动轮7进行驱动的马达9、一对从动轮11、控制器13等。马达9、控制器13收容在本体部3内。
[0013] 支撑台5(支撑构件的一个例子)是支撑使用者身体的构件，在该例子中从上侧观察的形状呈大致U字状。支撑台5被支柱15支撑在本体部3的上侧。支柱15如下构成，通过未图示的马达能够以本体部3的下部为中心进行转动，且可伸缩。如图1的点划线所示，辅助装置1如下，通过向后方转动支柱15，从而能够使支撑台5向后方转动而发生倾斜，同时通过使支柱15发生伸缩，从而能够在上下方向上移动支撑台5。
[0014] 在支撑台5前方侧的上面，设置有手柄17。在使用者把持着手柄17的状态下，辅助装置1辅助坐立动作、步行动作等。在手柄17的左右方向的大致中央部设置有操作部19。使用者通过对操作部19进行操作，从而能够使支撑台5进行转动动作、伸缩动作等。作为操作部19，虽然可使用例如按钮、开关、操作杆等，但是也可以设置操作盘等。
[0015] 在支撑台5的内侧表面的左右方向的大致中央部(第2部位的一个例子)，设置有距离传感器21。距离传感器21(第2传感器的一个例子)检测使用者的身体(例如躯体)与支撑台5的传感器设置部位之间的距离。虽然并不特意限定距离传感器21的种类，但是例如可使用红外线传感器、超声波传感器等。
[0016] 在支撑台5的后方侧的左右两侧，设置有使用者在进行坐立动作等时可作为扶手来使用的把持部23(第1部位的一个例子)。在各把持部23的适当位置，在该例子中是上面，设置有检测身体是否接触的接触传感器25(第1传感器的一个例子)。虽然并不特意限定接触传感器25的种类，但是例如可使用静电电容式传感器、压敏传感器等。
[0017] 一对驱动轮7(车轮的一个例子)分别设置在本体部3前方下侧的左右，一对从动轮11分别设置在本体部3后方下侧的左右。介由未图示的减速器等将马达9分别连结于各驱动轮7，驱动轮7被马达9驱动。从动轮11是不被马达9驱动的非驱动轮。并且，虽然在该例子中对各驱动轮7分别设置有1台马达9，但是也可以构成为分配1台马达9的动力而驱动2个驱动轮7。
[0018] 在各马达9上分别设置有编码器27。编码器27(第3传感器的一个例子)检测马达9的转速(也称为单位时间内的旋转角度、角速度，也是驱动轮7及从动轮11的转速)。另外，在转速的基础上或者代替转速，编码器27也可以检测旋转加速度(也称为角加速度)。并且，编码器27也可以设置于驱动轮7或从动轮11。另外，只要可检测出马达9(驱动轮7或从动轮11)的转速、旋转加速度，则也可以使用编码器以外的设备。
[0019] 控制器13进行关于马达9的控制与关于支撑台5的转动动作、伸缩动作的控制等，进行对辅助装置1整体的控制。向控制器13输入来自操作部19的信号及来自接触传感器25、距离传感器21、编码器27的信号等。
[0020] 2.控制器的功能构成接下来，用图3对控制器13的功能构成当中的关于驱动轮7制动的功能构成的一个例子进行说明。
[0021] 如图3所示，控制器13具有第1判定部29、第1制动控制部31、第2判定部33、第3判定部35、第2制动控制部37、第4判定部39、第3制动控制部41。
[0022] 第1判定部29根据来自操作部19的输入信号判定操作部19是否被操作。当第1判定部29判定成操作部19被操作时，第1制动控制部31控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。并且，“伺服锁紧”指如下状态，当在马达9的位置控制中没有指令信号时，在因外力而旋转位置发生偏离时，以修正其误差的方式位置环发挥作用而向马达9通电，产生抵抗外力的转矩而增大驱动轮7的旋转阻力，保持停止位置。其结果，马达9保持停止状态(锁紧)。
[0023] 并且，例如当第1判定部29判定成操作部19不再被操作时，或从不再被操作时经过规定时间时，或进行规定的锁紧解除操作时，第1制动控制部31解除马达9的伺服锁紧而解放驱动轮7。
[0024] 第2判定部33根据来自接触传感器25的输入信号判定是否接触把持部23。另外，第3判定部35判定由距离传感器21检测出的距离是否大于第1阈值。第1阈值是辅助装置1在辅助使用者的步行动作的状态(后述的图11所示的状态)下为了排除在接触接触传感器25时的误检测而设定的阈值，例如被设定为从接触传感器25到支撑台5后端部为止的距离。当第
2判定部33判定成接触把持部23且第3判定部35判定成距离大于第1阈值时，第2制动控制部
37控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。
[0025] 并且，例如当第2判定部33判定成不再接触把持部23时，或从不再接触时经过规定时间时，或进行规定的锁紧解除操作时，第2制动控制部37解除马达9的伺服锁紧而解放驱动轮7。
[0026] 另外，例如在因接触传感器25被设置在支撑台5的侧面等而在步行动作的辅助状态(后述的图11所示的状态)下并不发生误检测时，也可以不设置距离传感器21。此时，也不需要上述第3判定部35。从而，当第2判定部33判定成接触把持部23时，第2制动控制部37控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。
[0027] 第4判定部39判定由编码器27检测出的转速(或者也可以是旋转加速度)是否大于第2阈值。第2阈值被设定为比通常辅助时的马达9转速更大的规定值，以便在辅助装置1辅助使用者的步行动作的状态(后述的图11所示的状态)下，能够检测出使用者突然失去平衡或险些跌倒的情况。当第4判定部39判定成转速大于第2阈值时，第3制动控制部41控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。
[0028] 并且，例如当从制动驱动轮7的时刻经过规定时间时，或进行规定的锁紧解除操作时，第3制动控制部41解除马达9的伺服锁紧而解放驱动轮7。
[0029] 并且，在上述的第1判定部29、第1制动控制部31等中的处理等，并不局限于上述处理所分担的例子，例如既可以由更少量的处理部(例如1个处理部)进行处理，另外也可以由更被细化的处理部进行处理。另外，控制器13的各功能既可以通过由后述的CPU901(参照图13)执行的程序来实现，其一部分或全部也可以通过ASIC、FPGA、其他电路等的实际装置来实现。
[0030] 3.由控制器执行的处理顺序接下来，用图4～图12对由控制器13(图13的CPU901)执行的处理顺序及辅助装置1的动作的一个例子进行说明。
[0031] 3-1.操作部被操作时的驱动轮制动如图4所示，在步骤S5(第1判定顺序的一个例子)中，控制器13通过第1判定部29根据来自操作部19的输入信号判定操作部19是否被操作。当判定成操作部19未被操作时(步骤S5：
否)，结束本流程。另一方面，当判定成操作部19被操作时(步骤S5：是)，过渡到接下来的步骤S10。
[0032] 在步骤S10(第1制动顺序的一个例子)中，控制器13利用第1制动控制部31控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。通过如此，结束本流程。
[0033] 在图5及图6中示出辅助装置1在辅助使用者M的坐立动作时的动作的一个例子。如图5所示，在倾斜辅助装置1的支撑台5的状态下，就座于椅子43的使用者M用双手把持手柄17。在此状态下，如图6所示，使用者M(或者未图示的护理者等)对操作部19进行操作而使支撑台5向前方转动，从而能够辅助使用者M从椅子43站立的动作。此时，使用者M(或者未图示的护理者等)也可以根据需要对操作部19进行操作而使支柱15发生伸缩，使支撑台5在上下方向上进行移动而调整高度。另外，以与如上内容相反的顺序辅助使用者M的就座动作。
[0034] 在上述的情况下，由于使用者M在将身体的一部分(在该例子中是前腕部)依托于支撑台5的状态下就座，因此在驱动轮7、从动轮11未被锁紧的情况下，辅助装置1有可能因使用者M身体的重量而移动，使用者M有可能跌倒。本实施方式中，由于通过控制器13的上述控制而能够在操作部19被操作期间锁紧驱动轮7，因此能够安全地辅助使用者M的坐立动作。
[0035] 3-2.把持部被把持时的驱动轮制动如图7所示，在步骤S15(第2判定顺序的一个例子)中，控制器13利用第2判定部33根据来自接触传感器25的输入信号判定身体是否接触支撑台5的把持部23。当判定成未接触把持部23时(步骤S15：否)，结束本流程。另一方面，当判定成接触把持部23时(步骤S15：是)，过渡到接下来的步骤S20。
[0036] 在步骤S20(第3判定顺序的一个例子)中，控制器13利用第3判定部35判定由距离传感器21检测出的距离是否大于第1阈值，换言之，判定支撑台5与使用者身体(躯体)之间的距离是否大于规定距离。当判定成检测出的距离小于第1阈值时(步骤S20：否)，结束本流程。另一方面，当判定成检测出的距离大于第1阈值时(步骤S20：是)，过渡到接下来的步骤S25。
[0037] 在步骤S25(第2制动顺序的一个例子)中，控制器13利用第2制动控制部37控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。通过如此，结束本流程。并且，如上所述当未设置有距离传感器21时，并不需要上述步骤S20。
[0038] 在图8及图9中示出使用者M在将辅助装置1的支撑台5的把持部23作为扶手来使用时的动作的一个例子。如图8所示，在辅助装置1的支撑台5呈水平的状态(也可以是倾斜的状态)下，就座于椅子43的使用者M把持支撑台5的把持部23。之后，如图9所示，使用者M将把持部23作为扶手来使用，能够从椅子43上站立。另外，使用者M的就座动作以与上述的内容相反的顺序进行。
[0039] 在上述的情况下，由于使用者M也在将身体的一部分(在该例子中是手)依托于支撑台5的状态下进行坐立，因此在驱动轮7、从动轮11未被锁紧的情况下，辅助装置1有可能因使用者M身体的重量而移动，使用者M有可能跌倒。本实施方式中，由于通过控制器13的上述控制而能够在把持支撑台5的把持部23期间锁紧驱动轮7，因此使用者M能够安全地进行坐立动作。
[0040] 3-3.转速较大时的驱动轮制动如图10所示，在步骤S30(第4判定顺序的一个例子)中，控制器13利用第4判定部39判定由编码器27检测出的转速(或者也可以是旋转加速度)是否大于第2阈值。当判定成检测出的转速小于第2阈值(步骤S30：否)，结束本流程。另一方面，当判定成检测出的转速大于第2阈值时(步骤S30：是)，过渡到接下来的步骤S35。
[0041] 在步骤S35(第3制动顺序的一个例子)中，控制器13利用第3制动控制部41控制马达9而使其处于伺服锁紧状态，从而制动驱动轮7。通过如此，结束本流程。
[0042] 在图11及图12中示出辅助装置1在辅助使用者M的步行动作时的一个例子。如图11所示，在辅助装置1的支撑台5呈水平的状态下，使用者M用双手把持手柄17而进行步行。此时，马达9例如既可以处于无负载的状态，也可以处于为了使用者M的康复而施加规定负载(旋转阻力)的状态，为了对使用者M进行引导等而也可以处于驱动状态。
[0043] 在如此进行步行时，如图12所示，在例如使用者M突然失去平衡或绊脚而险些跌倒的情况下，如果驱动轮7、从动轮11未被锁紧，则辅助装置1及使用者M有可能摔倒。本实施方式中，由于通过控制器13的上述控制而在驱动轮7的转速急剧变大时能够锁紧驱动轮7，因此即使在使用者M突然失去平衡或险些跌倒的情况下，也能够防止辅助装置1及使用者M摔倒。
[0044] 在以上内容中，步骤S5～步骤S35相当于通过对马达的控制而制动车轮的制动顺序的一个例子。
[0045] 4.控制器的硬件构成例接下来，用图13对以上说明的由CPU901执行的程序实现的第1判定部29、第1制动控制部31等的处理的控制器13的硬件构成例进行说明。
[0046] 如图13所示，控制器13例如具有CPU901、ROM903、RAM905、用于ASIC或FPGA等特定用途的专用集成电路907、输入装置913、输出装置915、存储装置917、驱动器919、连接口921、通信装置923等。上述构成如下，介由总线909、输入输出接口911被连接成相互可传递信号。
[0047] 程序例如可被存储于ROM903、RAM905、存储装置917等。
[0048] 另外，也可以将程序临时或非临时(永久)地存储在例如柔性磁盘等的磁盘、各种CD-MO盘与DVD等的光盘、半导体存储器等的可取下的存储介质925中。将这样的存储介质925也可作为所谓封装式软件包而提供。此时，存储于上述存储介质925中的程序也可以被驱动器919读出，介由输入输出接口911、总线909等而存储在上述存储装置917中。
[0049] 另外，也可以将程序例如存储在下载网站、其他电脑、其他存储装置等(未图示)中。此时，程序介由LAN、互联网等的网络(NW)被传送，通信装置923接收该程序。之后，由通信装置923接收的程序也可以介由输入输出接口911、总线909等而存储在上述存储装置917中。
[0050] 另外，也可以将程序例如存储在适当的外部连接设备927中。此时，程序也可以介由适当的连接口921被传送，介由输入输出接口911、总线909等而存储在上述存储装置917中。
[0051] 之后，通过CPU901根据存储在上述存储装置917中的程序来执行各种处理，从而实现上述的由第1判定部29、第1制动控制部31等进行的处理。此时，CPU901例如既可以从上述存储装置917直接读出程序而执行，也可以在暂时加载到RAM905之后执行。而且，CPU901例如在介由通信装置923、驱动器919、连接口921接收程序时，也可以将接收的程序并不存储于存储装置917而直接执行。
[0052] 另外，根据需要，CPU901也可以根据从包括上述操作部19的例如鼠标、键盘、麦克风(未图示)等的输入装置913输入的信号、信息来进行各种处理。
[0053] 之后，CPU901既可以将执行上述处理的结果例如从显示装置、语音输出装置等的输出装置915输出，而且CPU901根据需要也可以将该处理结果介由通信装置923、连接口921发送，也可以存储在上述存储装置917、存储介质925中。
[0054] 5.实施方式的效果如以上说明，本实施方式的辅助装置1具有：支撑台5，支撑使用者M的身体；驱动轮7，用于移动支撑台5；马达9，对驱动轮7进行驱动；及控制器13，通过对马达9的控制来制动驱动轮7。
[0055] 另外，本实施方式的辅助方法具有通过对马达9的控制来制动驱动轮7的步骤S5～步骤S35。
[0056] 由此，由于在辅助使用者M的动作时能够锁紧驱动轮7，因此能够防止辅助装置1因使用者M身体的重量而移动。从而，能够安全地辅助使用者M的动作。
[0057] 另外，本实施方式中尤其辅助装置1还具有在使支撑台5进行移动时被操作的操作部19，控制器13具有：第1判定部29，根据来自操作部19的输入信号判定操作部19是否被操作；及第1制动控制部31，当第1判定部29判定成操作部19被操作时，对驱动轮7进行制动。
[0058] 另外，本实施方式的辅助方法具有：步骤S5，根据来自操作部19的输入信号判定操作部19是否被操作；及步骤S10，当通过步骤S5判定成操作部19被操作时，对驱动轮7进行制动。由此，得到如下的效果。
[0059] 即，本实施方式的辅助装置1如下，通过对操作部19进行操作而使支撑台5进行动作，从而能够辅助使用者M的坐立动作。此时，由于使用者M在将身体的一部分依托于支撑台5的状态下进行坐立，因此在驱动轮7、从动轮11未被锁紧的情况下，辅助装置1有可能因使用者M身体的重量而移动，使用者M有可能跌倒。本实施方式中，由于能够在操作部19被操作期间锁紧驱动轮7，因此能够安全地辅助使用者M的坐立动作。
[0060] 另外，本实施方式中尤其辅助装置1还具有设置在支撑台5的把持部23且检测是否发生接触的接触传感器25，控制器13具有：第2判定部33，根据来自接触传感器25的输入信号判定是否接触把持部23；及第2制动控制部37，当第2判定部33判定成接触把持部23时，对驱动轮7进行制动。
[0061] 另外，本实施方式的辅助方法具有：步骤S15，根据来自接触传感器25的输入信号判定是否接触把持部23；及步骤S25，当通过步骤S15判定成接触把持部23时，对驱动轮7进行制动。由此，得到如下的效果。
[0062] 即，在本实施方式的辅助装置1中，使用者M将支撑台5作为扶手来使用，能够进行坐立动作。此时，由于使用者M在将身体的一部分依托于支撑台5的状态下进行坐立，因此在驱动轮7、从动轮11未被锁紧的情况下，辅助装置1有可能因使用者M身体的重量而移动，使用者M有可能跌倒。本实施方式中，由于能够在支撑台5被把持期间锁紧驱动轮7，因此使用者M能够安全地进行坐立动作。
[0063] 另外，本实施方式中尤其辅助装置1还具有检测使用者M的身体与支撑台5的传感器设置位置之间的距离的距离传感器21，控制器13具有判定由距离传感器21检测出的距离是否大于第1阈值的第3判定部35，当第2判定部33判定成接触把持部23且第3判定部35判定成距离大于第1阈值时，第2制动控制部37对驱动轮7进行制动。
[0064] 另外，本实施方式的辅助方法具有判定由距离传感器21检测出的距离是否大于第1阈值的步骤S20，当通过步骤S15判定成接触把持部23且通过步骤S20判定成距离大于第1阈值时，在步骤S25中对驱动轮7进行制动。由此，得到如下的效果。
[0065] 即，只是由接触传感器25检测是否发生接触，则有可能无法正确地检测出使用者M将支撑台5作为扶手来使用而进行坐立动作。例如，在使用者M的身体被支撑台5支撑的状态下，在辅助装置1辅助步行动作时，有可能发生误检测。本实施方式中，由于将使用者M的身体离支撑台5规定距离以上作为驱动轮7的锁紧条件，因此能够正确地检测出使用者M将支撑台5作为扶手来使用而进行坐立动作。从而，能够防止误检测，能够提高可靠性。
[0066] 另外，本实施方式中尤其辅助装置1还具有检测马达9的转速及旋转加速度当中的至少一个的编码器27，控制器13具有：第4判定部39，判定由编码器27检测出的所述转速及旋转加速度当中的至少一个是否大于第2阈值；及第3制动控制部41，当第4判定部39判定成转速及旋转加速度当中的至少一个大于第2阈值时，对驱动轮7进行制动。
[0067] 另外，本实施方式的辅助方法具有：步骤S30，判定由编码器检测出的转速及旋转加速度当中的至少一个是否大于第2阈值；及步骤S35，当通过步骤S30判定成转速及旋转加速度当中的至少一个大于第2阈值时，对驱动轮7进行制动。由此，得到如下的效果。
[0068] 即，本实施方式的辅助装置1如下，在使用者M的身体被支撑台5支撑的状态下，能够辅助使用者M的步行动作。在该步行时，在使用者M突然失去平衡或险些跌倒的情况下，如果驱动轮7、从动轮11未被锁紧，则辅助装置1及使用者M有可能摔倒。本实施方式中，由于在驱动轮7的转速、旋转加速度急剧变大时能够锁紧驱动轮7，因此即使在使用者M突然失去平衡或险些跌倒的情况下，也能够防止辅助装置1及使用者M摔倒。
[0069] 另外，本实施方式中尤其控制器13通过使马达9处于伺服锁紧状态来制动驱动轮7。
[0070] 由此，只使用伺服马达就足够对驱动轮7进行驱动，不需要另外设置用于制动的零部件、装置。从而，能够在实现装置小型化的同时降低成本。
[0071] 6.变形例并且，以上所公开的实施方式并不局限于上述内容，在不脱离其主旨及技术思维的范围内可进行各种变形。以下，对这样的变形例进行说明。
[0072] 以上，虽然通过使马达9处于伺服锁紧状态来制动驱动轮7，但是通过对马达的控制来得到制动力的方法并不局限于此。例如，作为马达9也可以使用具备电磁制动器的有制动器的马达，在伺服锁紧的基础上或者代替伺服锁紧，也可以通过控制器13来控制电磁制动器，从而制动驱动轮7。此时，通过例如使用无励磁工作型制动器，从而即使在辅助装置1的电源断开时也能够进行制动。从而，例如在前述的使用者M将辅助装置1的支撑台5的把持部23作为扶手来使用时等，由于也考虑到了辅助装置1的电源断开的状态，因此尤其有效。
[0073] 另外，例如也可以如下，作为马达9而使用具备动态制动器的马达，在上述的伺服锁紧、电磁制动器的基础上或者代替该伺服锁紧、电磁制动器，也可以由控制器13对该动态制动器进行控制而制动驱动轮7。即，在控制器13进行制动时，利用电阻器使马达的端子之间发生短路，从而能够热耗掉旋转能而得到制动力。即使在这种情况下，在辅助装置1的电源断开时，也能够得到制动力，能够使辅助装置1难以发生移动。
[0074] 另外，虽然在以上内容中将可制动的驱动轮7配置于辅助装置1的前轮，将从动轮11配置于后轮，但是车轮的配置结构并不局限于此。例如，也可以将从动轮11配置于前轮，将驱动轮7配置于后轮。另外，车轮的数量并不局限于4个，既可以是3个以下，也可以是5个以上。例如在6个轮子以上时，也可以将可制动的驱动轮7配置在前轮与后轮之间的中间位置。
[0075] 另外，在以上所述的内容以外，也可以适当组合上述实施方式、各变形例所涉及的方法而加以利用。除此之外，虽然并不一一例示，但是在不脱离其主旨的范围内，可施加各种变更而实施上述实施方式、各变形例。
