JPH0694110B2 - Master-slave system robot - Google Patents
Master-slave system robotInfo
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- JPH0694110B2 JPH0694110B2 JP60092237A JP9223785A JPH0694110B2 JP H0694110 B2 JPH0694110 B2 JP H0694110B2 JP 60092237 A JP60092237 A JP 60092237A JP 9223785 A JP9223785 A JP 9223785A JP H0694110 B2 JPH0694110 B2 JP H0694110B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、看護介助に用いられるマスタ・スレーブ方
式ロボットに関する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a master-slave robot used for nursing assistance.
［発明の技術的背景及びその問題点］ 寝たきり患者等の重度の身体障害者を浴室やトイレ、病
室などに移動し、入浴、ベットからの抱き上げ、体位の
変換、車椅子への移動などの介助作業を行ない、看護婦
などの介助者の負担を軽減することを目的とする看護介
助ロボットとしては、従来通産省工業技術院で試作され
た通称「メルコング」というロボットが知られている。[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] Assistance work such as moving a physically handicapped person such as a bedridden patient to a bathroom, toilet, hospital room, bathing, lifting from bed, changing body position, moving to a wheelchair, etc. As a nursing assistance robot whose purpose is to reduce the burden on caregivers such as nurses, a robot known as "Mercong" that has been prototyped at the Industrial Technology Institute of the Ministry of International Trade and Industry is known.
ところがこの看護介助ロボットの場合には、オペレータ
がロボットそのものの動きを見ながら操作盤でロボット
のアームの動きや、位置の移動を行うようにしたもので
ある。However, in the case of this nursing assistance robot, the operator moves the robot arm or position on the operation panel while watching the movement of the robot itself.
従って、その看護ロボットの操作には、熟練を要し、医
療に従事する通常の看護婦のような人々がそのロボット
を自在に使いこなすという点で問題があった。Therefore, operation of the nursing robot requires skill and there is a problem in that people such as ordinary nurses who are engaged in medical care can use the robot freely.
［発明の目的］ この発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、操作が容易で、しかも人の手の動きができる
マスタ・スレーブ方式ロボットを提供することを目的と
する。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a master-slave system robot that is easy to operate and can move a human hand. .
［発明の構成］ 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、移動自在
な台車の前後方向のほぼ中央に立設したロボット本体の
前側に左右のスレーブアームを設け、かつスレーブアー
ムを制御する制御盤を台車上の後側に設けてなり、上記
スレーブアームは、上記ロボット本体に個別に上下駆動
自在に設けた各ブラケットに設けた垂直な各水平回転用
出力軸を個別に回転駆動自在に設けると共に、各水平回
転用出力軸に備えた各フレームに水平な捻転用出力軸を
個別に捻転駆動自在に設け、各捻転用出力軸に備えた捻
転用フレームに、上記各捻転用出力軸に直交する方向の
第１の前後回転用出力軸を個別に回転駆動自在に設ける
と共に、第１の各前後回転用出力軸に取付けた各上腕ア
ームに第２の前後回転用出力軸を個別に回転駆動自在に
設け、上記第２の前後回転用出力軸に取付けた各下腕ア
ームに第３の前後回転用出力軸を個別に回転駆動自在に
設けると共に、第３の各前後回転用出力軸にそれぞれハ
ンドを設けてなり、前記各スレーブアームを操作するた
めに前記スレーブアームに相似形に構成したマスタアー
ムを支持したマスタ支持パイプを、オペレータの背中に
当てる本体部に固定して設け、この本体部を上記オペレ
ータに固定するための胴ベルトを、オペレータの背丈に
応じてマスタアームの高さ位置を調節すべく前記本体部
に上下調節自在に装着して設け、上記マスタアームにお
ける上腕シャフトおよび下腕シャフトの長さを前記オペ
レータの上腕及び下腕の長さに対応して調節すべく上記
上腕シャフト及び下腕シャフトを長さ調整可能に設けて
なるものである。[Structure of the Invention] In view of the conventional problems as described above, the present invention provides left and right slave arms on the front side of a robot main body that is erected at approximately the center in the front-rear direction of a movable carriage, and controls the slave arms. The control panel is installed on the rear side of the bogie, and the slave arm can individually rotate and drive the vertical horizontal output shafts provided on the brackets that are individually vertically movable on the robot body. In addition, the horizontal twisting output shafts are individually provided to each of the horizontal rotation output shafts so that the horizontal twisting output shafts can be freely twisted, and the twisting output shafts are provided on the twisting output shafts. A first front-rear rotation output shaft is provided so as to be individually rotatable and driven, and a second front-rear rotation output shaft is individually attached to each upper arm attached to each of the first front-rear rotation output shafts. Can be freely rotated On the other hand, each of the lower arm arms attached to the second front-rear rotation output shaft is provided with a third front-rear rotation output shaft individually rotatably driven, and a hand is attached to each of the third front-rear rotation output shafts. A master support pipe supporting a master arm configured in a similar shape to the slave arms for operating the slave arms is fixedly provided to a main body part to be applied to an operator's back, and the main body part is provided as described above. A torso belt for fixing to the operator is provided by being vertically adjustable attached to the main body part in order to adjust the height position of the master arm according to the height of the operator, and the upper arm shaft and the lower arm shaft of the master arm are provided. The lengths of the upper arm shaft and the lower arm shaft are adjustable so that the lengths can be adjusted according to the lengths of the upper arm and the lower arm of the operator.
［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。Embodiments of the Invention Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
第１図はマスタ・スレーブ方式の看護介助ロボットの全
体を示すものであり、スレーブロボット１は、全方向走
行可能な台車３上の前後方向のほぼ中央に設けられたロ
ボット本体５の前側に左右のスレーブアーム7,9を上下
駆動可能に取付け、また同じ台車３上の後側にスレーブ
アーム7,9の駆動制御を行なう制御盤11を設置した一体
構造のものである。FIG. 1 shows the entire master-slave type nursing assistance robot. The slave robot 1 is provided on the front and rear sides of a robot main body 5 provided in the center of the carriage 3 which can travel in all directions in the front-rear direction. The slave arms 7 and 9 are mounted so that they can be moved up and down, and a control panel 11 for controlling the drive of the slave arms 7 and 9 is installed on the rear side of the same trolley 3 in an integrated structure.
またマスタアーム13はオペレータ15の左右の腕17にそれ
ぞれ装着し、そのオペレータ15の腕17の動きを関節部の
回転の度合によって検知し、スレーブロボット１の制御
盤11にその信号を与え、スレーブアーム7,9にオペレー
タ15の腕17の動きと同じ動きをとらせるようにする。The master arm 13 is attached to each of the left and right arms 17 of the operator 15, and the movement of the arm 17 of the operator 15 is detected by the degree of rotation of the joint portion, and the signal is given to the control panel 11 of the slave robot 1, and the slave The arms 7 and 9 are made to perform the same movement as the movement of the arm 17 of the operator 15.
第２図、第３図及び第６図はスレーブロボット１の全体
を示すものである。ロボット本体５の左右に設けられた
上下用ボールねじ19に上下用ナット21を噛合せ、このナ
ット21にそれぞれ左右のスレーブアーム7,9のブラケッ
ト23が取付けられている。従ってボールねじ19の回転に
よってナット21が上下し、ブラケット23を介して左右の
アーム7,9が上下動する。上下用ブラケット23には水平
回転用軸（R1軸）用モータ25が取付けられており、ハー
モニツクドライブのような減速機27を介して水平回転用
出力軸（R1軸）29が連動連結されている。2, 3 and 6 show the entire slave robot 1. Vertical nuts 21 are engaged with vertical ball screws 19 provided on the left and right of the robot body 5, and brackets 23 of the left and right slave arms 7 and 9 are attached to the nuts 21, respectively. Therefore, the nut 21 moves up and down by the rotation of the ball screw 19, and the left and right arms 7 and 9 move up and down via the bracket 23. The horizontal rotation shaft (R 1 axis) motor 25 is attached to the vertical bracket 23, and the horizontal rotation output shaft (R 1 axis) 29 is interlockingly connected via a speed reducer 27 such as a harmonic drive. Has been done.
このR1軸29はフレーム31が水平回転可能に取付けられて
おり、このフレーム31内に捻転用軸（R2軸）用モータ33
が設けられている。このR2軸用モータ33は減速機35を介
して捻転用出力軸（R2軸）37に連動連結されており、R2
軸用モータ33の回転によりR2軸37が捻転（腕を捻るよう
な回転）を行なう。上記R2軸37には捻転用フレーム39が
取付けられており、このフレーム39内に前後回転用軸
（Ｈ軸）駆動モータ41が設けられている。そしてこのＨ
軸駆動モータ41を減速機43を介して前後回転用出力軸
（Ｈ軸）45に連動連結されており、このＨ軸45を前後方
向に回転させる。A frame 31 is attached to the R 1 shaft 29 so as to be horizontally rotatable, and a motor 33 for a twisting shaft (R 2 shaft) is installed in the frame 31.
Is provided. The R 2 for axis motor 33 is operatively connected to a torsion drive output shaft (R 2 axes) 37 via a reduction gear 35, R 2
The rotation of the shaft motor 33 causes the R 2 shaft 37 to twist (rotate like twisting an arm). A twisting frame 39 is attached to the R 2 shaft 37, and a longitudinal rotation shaft (H-axis) drive motor 41 is provided in the frame 39. And this H
A shaft drive motor 41 is interlocked with a front-rear rotation output shaft (H shaft) 45 via a speed reducer 43, and the H shaft 45 is rotated in the front-rear direction.
このＨ軸45には上腕アーム47が取付けられている。そし
てこの上腕アーム47の内側には前後回転用軸（Ｖ軸）駆
動モータ49が設けられており、このＶ軸駆動モータ49は
ベベルギアボックス51、減速機53を介して前後回転用出
力軸（Ｖ軸）55に連動連結している。従ってＶ軸駆動モ
ータ49の回転によりこのＶ軸55は前後方向に回転する。An upper arm arm 47 is attached to the H-axis 45. A front-rear rotation shaft (V-axis) drive motor 49 is provided inside the upper arm 47. The V-axis drive motor 49 includes a bevel gear box 51 and a speed reducer 53, and the front-rear rotation output shaft (V). Axis) 55 is linked and linked. Therefore, the rotation of the V-axis drive motor 49 causes the V-axis 55 to rotate in the front-rear direction.
上記Ｖ軸55には下腕アーム57が連結されており、この下
腕アーム57の内側に前後回転用軸（Ｗ軸）駆動モータ59
が設けられている。このＶ軸駆動モータ59はベベルギア
ボックス61、減速機63を介して前後回転用出力軸（Ｗ
軸）65と連動連結されている。従ってこのＷ軸65はＷ軸
駆動用モータ59の回転により減速された前後方向の回転
を行なう。このＷ軸65にはハンド67が取付けられてい
る。A lower arm 57 is connected to the V-axis 55, and a longitudinal rotation axis (W-axis) drive motor 59 is provided inside the lower arm 57.
Is provided. The V-axis drive motor 59 is provided with a bevel gear box 61 and a speed reducer 63, and an output shaft for forward and backward rotation (W
(Axis) 65 is linked and linked. Therefore, the W shaft 65 rotates in the front-rear direction, which is decelerated by the rotation of the W-axis drive motor 59. A hand 67 is attached to the W shaft 65.
またこのスレーブロボット１の台車３は、第４図及び第
５図に示すようにその底面４隅にそれぞれ全方向走行可
能なボールキャフタ69が設けられている。またこの台車
３の底面中央部には旋回プレート71が旋回用プレート71
が旋回用ベアリング73を介して回転自在に取付けられて
いる。そしてこの旋回用プレート71の左右両翼にそれぞ
れ駆動モータ75,77が取付けられており、各駆動モータ7
5,77それぞれに駆動タイヤ79,81が設けられている。ま
た旋回プレート71の中央部には大ギヤ83が取付けられて
おり、この大ギヤ83は台車３の底面に取付けられた小ギ
ヤ85と噛合っている。この小ギヤ85にはブレーキ装置87
が取付けられており、ブレーキ装置87の作動により小ギ
ヤ85を介して大ギヤ83を固定し、旋回プレート71の方向
性を固定することができる。Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the trolley 3 of the slave robot 1 is provided with ball caps 69 capable of traveling in all directions at the four corners of the bottom surface thereof. Further, a swivel plate 71 is provided at the center of the bottom surface of the cart 3 for swivel plate 71.
Are rotatably mounted via a swivel bearing 73. The drive motors 75 and 77 are attached to the left and right wings of the turning plate 71, respectively.
Driving tires 79 and 81 are provided on each of the 5 and 77. A large gear 83 is attached to the center of the swivel plate 71, and the large gear 83 meshes with a small gear 85 attached to the bottom surface of the carriage 3. This small gear 85 has a brake device 87
The large gear 83 is fixed via the small gear 85 by the operation of the brake device 87, and the directionality of the swivel plate 71 can be fixed.
こうして上記構成のスレーブロボット１は、第６図に示
すように台車３によって前後左右全方向走行可能とな
り、所望の位置にこの台車３を移動させ、左右のスレー
ブアーム7,9を人の腕のように動作させることにより、
患者の介護を行なうのである。In this way, the slave robot 1 having the above-described structure can travel in all directions in the front, rear, left, and right by the carriage 3 as shown in FIG. 6, move the carriage 3 to a desired position, and move the left and right slave arms 7 and 9 to the human arm. By operating like
Caring for the patient.
第７図乃至第10図はマスタアーム13を示すものである。
このマスタアーム13は、オペレータ15の左右の腕17に取
付けてその左右の腕の動きを検知し、スレーブロボット
１のスレーブアーム7,9を追従させるものである。上記
左右のマスタアーム13は前記左右のスレーブアーム7,9
に相似形に構成してある。左右のマスタアーム13にはそ
れぞれ前記スレーブアーム7,9の各駆動部と対応する位
置にエンコーダを設け、オペレータ15の腕17の各関節部
の動きの度合を検知する。そのために肩関節部において
は水平回転（R1）検知用エンコーダ89、捻転（R2）検知
用エンコーダ91、前後回転（Ｈ）検知用エンコーダ93を
設け、肘関節部には垂直回転（Ｖ）検知用エンコーダ95
を備え、手首関節部にも垂直回転（Ｗ）検知用エンコー
ダ97を備えている。そしてこれらの肩関節部と肘関節部
との間にはターンバックルのように伸縮調整可能な上腕
シャフト99が設けられており、肘関節部と手首関節部と
の間には伸縮調節可能な下腕シャフト101が設けられて
いる。また手首関節部にはグリップ103が設けられてい
る。そしてこのグリップ103にはスレーブアーム7,9を上
下動させるための上下駆動（Ｚ軸）用スイッチSW1、さ
らにマスタアーム13の動作を行なわせるための動作有効
スイッチSW2が設けられている。7 to 10 show the master arm 13.
The master arm 13 is attached to the left and right arms 17 of the operator 15, detects movements of the left and right arms, and causes the slave arms 7 and 9 of the slave robot 1 to follow. The left and right master arms 13 are the left and right slave arms 7, 9
It is configured in a similar shape to. Encoders are provided on the left and right master arms 13 at positions corresponding to the drive units of the slave arms 7 and 9, respectively, and the degree of movement of each joint of the arm 17 of the operator 15 is detected. Therefore, a horizontal rotation (R 1 ) detection encoder 89, a torsion (R 2 ) detection encoder 91, and a longitudinal rotation (H) detection encoder 93 are provided in the shoulder joint portion, and the elbow joint portion is vertically rotated (V). Encoder 95 for detection
In addition, the wrist joint is also provided with a vertical rotation (W) detection encoder 97. An upper arm shaft 99 that can be expanded and contracted like a turnbuckle is provided between these shoulder joints and elbow joints, and an elastically adjustable lower arm shaft is provided between the elbow joint and the wrist joint. An arm shaft 101 is provided. A grip 103 is provided on the wrist joint. The grip 103 is provided with a vertical drive (Z-axis) switch SW 1 for vertically moving the slave arms 7 and 9, and an operation enable switch SW 2 for operating the master arm 13.
従ってオペレータ15がその左右の腕17を動かして患者の
介護がしたい姿勢に移動させると、その左右の腕の動き
を各エンコーダが肩関節部、肘関節部、手首関節部の各
軸R1,R2,H,V,Wの回転角度として回転角度に応じた出力
パルスを発生する。Therefore, when the operator 15 moves the left and right arms 17 to move to the posture in which the patient wants to care, the encoders move the left and right arms by the respective shoulder joints, elbow joints and wrist joints R 1 , An output pulse corresponding to the rotation angle is generated as the rotation angle of R 2 , H, V, and W.
ここで各エンコーダの部分は、第８図に詳しく示されて
いるように、共通して軸105（ここではR1軸が示されて
いるが、他のR2,H,V,W軸についても同じ。）をベアリン
グ107によって支持し、その軸105の回転を大ギヤ109と
小ギヤ111との噛合せにより例えば２倍程度に増幅して
エンコーダ89に入力する。この構成によりマスタアーム
13の微小な動きに対しても適確な動きの把握ができ、正
確にスレーブアーム7,9を追従させることができるので
ある。また小パルスのエンコーダを用いることができ、
マスタアーム13の軽量化を図ることもできる。Here, as shown in detail in FIG. 8, each encoder portion has a common axis 105 (here, the R 1 axis is shown, but other R 2 , H, V, W axes are shown. Is also supported by a bearing 107, and the rotation of the shaft 105 is amplified by, for example, about twice by the meshing of the large gear 109 and the small gear 111 and input to the encoder 89. With this configuration, the master arm
The precise movement can be grasped even for the minute movement of 13, and the slave arms 7 and 9 can be made to accurately follow. You can also use a small pulse encoder,
It is also possible to reduce the weight of the master arm 13.
なお上記マスタアーム13はその材質にアルムミニウムを
採用することにより全体の軽量化が可能である。さらに
シャフト99,101は中空材を用いることにより、より一層
の軽量化が可能となる。The master arm 13 can be made lighter as a whole by adopting aluminum as its material. Furthermore, the shafts 99 and 101 can be made even lighter by using a hollow material.
上記構成のマスタアーム13はオペレータ15の左右の腕７
に取付けなければならないのであるが、そのために第11
図及び第12図に示すような背負装置113を用いる。この
背負装置113はオペレータの背中に当てる本体部115と胴
ベルト117とで成る。この胴ベルト117にはバックル119
によって胴ベルト前部121が取外し自在に係合されてい
る。また肩当前部123はバックル125によって本体部115
に繋がれている。前記本体部115にはマスタアーム支持
パイプ127が固定されており、この支持パイプ127によっ
て左右のマスタアーム13がそれぞれ支持されるのであ
る。The master arm 13 having the above-described configuration is the left and right arms 7 of the operator 15.
It has to be installed on the
A backpack device 113 as shown in FIGS. 12 and 13 is used. The backpack device 113 is composed of a main body 115 and a waist belt 117 which are placed on the operator's back. This body belt 117 has a buckle 119
The torso belt front portion 121 is detachably engaged with. Further, the shoulder pad front part 123 is provided with the buckle 125 and the main body part 115.
Connected to. A master arm support pipe 127 is fixed to the main body 115, and the left and right master arms 13 are supported by the support pipe 127.
またオペレータが交替すれば、その背丈に応てマスタア
ーム13の取付け高さも調整する必要があるため、本体部
115に対して胴ベルト117は上下調節が可能な構造として
ある。つまり胴ベルト117にスライドガイド129が設けら
れており、本体部115をこのスライドガイド129に対して
スライドさせ、オペレータ各自が自分のウエストの位置
に胴ベルト117がくるように両者の高さを調整する。そ
の時、把手131とその把手131に設けられたピン133は本
体部115の側面に上下方向に複数個開けられている係合
孔135の１つに挿入され、固定されるのである。そして
このピン133が係合孔135に確実に押し込まれるように、
押えばね137がピン133を本体部115の方向に押すように
設けられている。従って、把手131を引き、ピン133を係
合孔135から外し、本体部115をスライドガイド129に対
して上下にスライドさせて適当な位置まで移動させ、そ
の状態で把手131を離せば、押えばね137によってピン13
3は係合孔135の別の１つに係合し、本体部115と胴ベル
ト117の高さ位置が調整できるのである。Also, if the operator changes, the mounting height of the master arm 13 must be adjusted according to the height of the operator.
In contrast to 115, the body belt 117 has a structure that can be adjusted up and down. That is, the body belt 117 is provided with a slide guide 129, and the main body 115 is slid with respect to the slide guide 129, and each operator adjusts the height of the body belt 117 so that the body belt 117 comes to the position of his waist. To do. At that time, the handle 131 and the pin 133 provided on the handle 131 are inserted and fixed in one of the engaging holes 135 formed in the side surface of the main body 115 in the vertical direction. And so that this pin 133 is surely pushed into the engagement hole 135,
A presser spring 137 is provided so as to press the pin 133 toward the main body 115. Therefore, pull the handle 131 to disengage the pin 133 from the engagement hole 135, slide the main body 115 up and down with respect to the slide guide 129 to move it to an appropriate position, and then release the handle 131 to release the holding spring. 137 by pin 13
3 is engaged with another one of the engaging holes 135, and the height positions of the main body 115 and the body belt 117 can be adjusted.
上記の構成を備えるマスタ・スレーブ方式の看護介助ロ
ボットの動作について次に説明する。The operation of the master-slave type nursing assistance robot having the above configuration will be described below.
上記構成のマスタ・スレーブ方式の看護介助ロボットで
はスレーブロボット１をその台車３の左右のモータ75,7
7を動作させて所望の位置まで移動させる。In the master-slave type nursing assistance robot having the above configuration, the slave robot 1 is driven by the left and right motors 75, 7 of the carriage 3.
Operate 7 to move it to the desired position.
患者を看護する場合には、オペレータ15が第７図に示す
ように左右にそれぞれマスタアーム13を装着し、グリッ
プ103を握り、動作有効スイッチSW2を押しながら看護し
たい姿勢を取るように左右の腕を動かし、マスタアーム
13を操作する。このオペレータ15の操作により、マスタ
アーム13はオペレータ15の腕の動きに応じて、その肩関
節部の動きをR1軸、R2軸、Ｈ軸それぞれのエンコーダ8
9、91、93によって把握し、また肘間接部の動きはＶ軸
エンコーダ95によって把握し、さらに手首関節部の動き
はＷ軸エンコーダ97によって把握し、それぞれのエンコ
ーダがオペレータ15の腕17の動きに応じた回転角度をパ
ルス出力として出力する。When caring for a patient, the operator 15 attaches the master arms 13 to the left and right as shown in FIG. 7, holds the grip 103, and presses the operation enable switch SW 2 so that the operator can take the posture to the left and right. Move the arm, master arm
Operate 13. By this operation of the operator 15, the master arm 13 changes the movement of the shoulder joint portion according to the movement of the arm of the operator 15 by using the encoders 8 for the R 1 , R 2 , and H axes.
The movements of the joints of the elbow are grasped by the V-axis encoder 95, and the movements of the wrist joint are grasped by the W-axis encoder 97. The rotation angle corresponding to is output as a pulse output.
この各エンコーダのパルス出力は第８図に示したように
大ギヤ109と小ギヤ111との噛合せにより約２倍に増幅さ
れた状態でエンコーダに与えられるため、ギヤ比補正を
した状態でスレーブアーム7,9の対応する各駆動モータ2
5,33,41,49,59に与えられ、スレーブアーム7,9に所望の
動きを与える。As shown in FIG. 8, the pulse output of each encoder is given to the encoder in a state in which it is amplified by the meshing of the large gear 109 and the small gear 111, and therefore the slave outputs the gear ratio corrected state. Corresponding drive motors 2 for arms 7 and 9
5,33,41,49,59 to give the slave arms 7,9 the desired movement.
また左右のスレーブアーム7,9の上下の調整はオペレー
タ15が左右のマスタアーム13それぞれのグリップ103の
上下駆動用スイッチSW1を操作することによって行な
う。上記の動作によってマスタ・スレーブ方式の看護介
助ロボットは操作されるのであるが、このような看護介
助ロボットを用いた病人看護の具体的な例を次に第13図
及び第14図をもとに説明する。The up / down adjustment of the left and right slave arms 7 and 9 is performed by the operator 15 operating the up / down drive switch SW 1 of the grip 103 of each of the left and right master arms 13. The master-slave type nursing assistance robot is operated by the above operation, and a concrete example of sickness nursing using such a nursing assistance robot will be described below with reference to FIGS. 13 and 14. explain.
オペレータ15は上記背負装置113を用いて第７図に示し
たように左右の腕17に対してそれぞれマスタアーム13を
取付ける。そしてスレーブロボット１の台車３を第13図
に示すように患者139の伏しているベット141に近付け
る。つづいてマスタアーム13の動作有効スイッチSW2を
押しながら、介護者であるオペレータが患者139を介護
したいと思う姿勢をとるように左右の腕17を動かす。The operator 15 attaches the master arms 13 to the left and right arms 17 as shown in FIG. Then, the dolly 3 of the slave robot 1 is brought close to the lying bed 141 of the patient 139 as shown in FIG. Subsequently, while pushing the operation enable switch SW 2 of the master arm 13, the operator who is a caregiver moves the left and right arms 17 so that the operator takes a posture in which he / she wants to care for the patient 139.
このオペレータ15の動作によりマスタアーム13はオペレ
ータ15の左右の腕17の動きを検知し、それに追従してス
レーブロボット１の左右のスレーブアーム7,9を動作さ
せ、患者139をベット141から抱え上げることができる。
つづいてこの患者を台車３の移動により例えば浴室に運
ばせる。The master arm 13 detects the movement of the left and right arms 17 of the operator 15 by the operation of the operator 15, and follows the movement of the left and right slave arms 7 and 9 of the slave robot 1 to lift the patient 139 from the bed 141. be able to.
Subsequently, the patient is moved to the bathroom, for example, by moving the carriage 3.
浴室に到着したならば、第14図に示すように浴室のバス
タブ143内に患者139を抱えたまま入れるように、オペレ
ータ15はマスタアーム13のグリップにある上下駆動用ス
イッチSW1を操作して左右のスレーブアーム7,9の上下位
置を調整し、同時に動作スイッチSW2を操作しながら患
者の背中を起こすような形に左右のマスタアーム13を移
動させる。この操作によってスレーブアーム7,9はそれ
ぞれマスタアーム13の動きに追従し、バスタブ143内に
おいて患者139を抱き起こした形において漬らせること
ができる。Upon arrival at the bathroom, the operator 15 operates the vertical drive switch SW 1 on the grip of the master arm 13 so that the patient 139 can be held in the bathtub 143 of the bathroom as shown in FIG. The vertical positions of the left and right slave arms 7 and 9 are adjusted, and at the same time, the left and right master arms 13 are moved so as to raise the back of the patient while operating the operation switch SW 2 . By this operation, the slave arms 7 and 9 follow the movements of the master arm 13, respectively, and the patient 139 can be immersed in the bathtub 143 in a raised state.
［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、移動自在な台車（３）の前後方向のほぼ
中央に立設したロボット本体（５）の前側に左右のスレ
ーブアーム（7,9）を設け、かつスレーブアーム（7,9）
を制御する制御盤（11）を台車（３）上の後側に設けて
なり、上記各スレーブアーム（7,9）は、上記ロボット
本体（５）に個別に上下駆動自在に設けた各ブラケット
（23）に設けた垂直な各水平回転用出力軸（29）を個別
に回転駆動自在に設けると共に、各水平回転用出力軸
（29）に備えた各フレーム（31）に水平な捻転用出力軸
（37）を個別に捻転駆動自在に設け、各捻転用出力軸
（37）に備えた捻転用フレーム（39）に、上記各捻転用
出力軸（39）に直交する方向の第１の前後回転用出力軸
（45）を個別に回転駆動自在に設けると共に、第１の各
前後回転用出力軸（45）に取付けた各上腕アーム（47）
に第２の前後回転用出力軸（55）を個別に回転駆動自在
に設け、上記第２の前後回転用出力軸（55）に取付けた
各下腕アーム（57）に第３の前後回転用出力軸（65）を
個別に回転駆動自在に設けると共に、第３の各前後回転
用出力軸（65）にそれぞれハンド（65）を設けてなり、
前記各スレーブアーム（7,9）を操作するために前記ス
レーブアーム（7,9）に相似形に構成したマスタアーム
（13）を支持したマスタ支持パイプ（127）を、オペレ
ータの背中に当てる本体部（115）に固定して設け、こ
の本体部（115）を上記オペレータに固定するための胴
ベルト（117）を、オペレータの背丈に応じてマスタア
ーム（13）の高さ位置を調節すべく前記本体部（115）
に上下調節自在に装着して設け、上記マスタアーム（1
3）における上腕シャフト（99）および下腕シャフト（1
01）の長さを前記オペレータの上腕及び下腕の長さに対
応して調節すべく上記上腕シャフト（99）及び下腕シャ
フト（101）を長さ調整可能に設けてなるものである。[Effects of the Invention] As will be understood from the above description of the embodiments, in short, the present invention provides left and right movements on the front side of the robot body (5) that is erected at approximately the center in the front-rear direction of the movable carriage (3). Slave arm (7,9) of, and slave arm (7,9)
A control panel (11) for controlling the above is provided on the rear side of the trolley (3), and the slave arms (7, 9) are individually mounted on the robot body (5) in the respective brackets which are vertically movable. Each vertical horizontal rotation output shaft (29) provided in (23) is individually rotatably driven, and horizontal twisting output is provided in each frame (31) provided for each horizontal rotation output shaft (29). The shafts (37) are individually twisted and driven, and the twisting frame (39) provided on each twisting output shaft (37) has a first front-back direction in a direction orthogonal to the above twisting output shafts (39). Each of the upper arm arms (47) is attached to the first front-rear rotation output shaft (45) while the rotation output shaft (45) is individually rotatably driven.
A second front-rear rotation output shaft (55) is individually rotatably driven, and each of the lower arm arms (57) attached to the second front-rear rotation output shaft (55) has a third front-rear rotation output shaft (55). The output shafts (65) are individually rotatably driven, and the hands (65) are respectively provided on the third front-rear rotation output shafts (65).
A body for applying a master support pipe (127) supporting a master arm (13) configured in a similar shape to the slave arms (7, 9) to operate the slave arms (7, 9) to the operator's back A body belt (117) for fixing the main body (115) to the operator is provided so as to adjust the height position of the master arm (13) according to the height of the operator. The main body (115)
It is installed by being adjustable up and down on the master arm (1
3) upper arm shaft (99) and lower arm shaft (1
The upper arm shaft (99) and the lower arm shaft (101) are adjustable in length in order to adjust the length of 01) according to the lengths of the upper arm and the lower arm of the operator.
上記構成より明らかなように、本発明においては、台車
３の前後方向のほぼ中央に立設したロボット本体５の前
側には左右のスレーブアーム7,9が個別に上下駆動自在
に設けてあり、各スレーブアーム7,9は水平回転用出力
軸29を介して水平に回動自在であると共に捻転用出力軸
37を介して捻転自在であり、かつ上腕アーム47,下腕ア
ーム57およびハンド67は各前後回転用出力軸を介して順
次支承されているから、各スレーブアーム7,9の上下位
置および各出力軸を個別に制御することにより、第13
図，第14図に示すように、患者139を所望の姿勢で抱え
ることができるものである。As is clear from the above configuration, in the present invention, the left and right slave arms 7 and 9 are individually provided to be vertically movable on the front side of the robot main body 5 which is erected approximately at the center in the front-rear direction of the carriage 3. Each slave arm 7 and 9 is horizontally rotatable via an output shaft 29 for horizontal rotation, and an output shaft for twisting.
Since it can be twisted via 37 and the upper arm arm 47, the lower arm arm 57, and the hand 67 are sequentially supported via the front-rear rotation output shafts, the vertical position of each slave arm 7 and 9 and each output. By controlling the axes individually,
As shown in FIGS. 14 and 15, the patient 139 can be held in a desired posture.
この際、患者139の体重により台車３に前側の偏荷重が
作用することになるが、制御盤11が台車３上の後側に設
けてあるのでバランスすることとなり、台車３はスムー
ズに走行することができるものである。At this time, an unbalanced load on the front side acts on the trolley 3 due to the weight of the patient 139, but since the control panel 11 is provided on the rear side of the trolley 3, it is balanced and the trolley 3 runs smoothly. Is something that can be done.
さらに、本発明においては、マスタアーム13を支持した
支持パイプ127はオペレータの背中に当てる本体部115に
固定してあり、この本体部115をオペレータに固定する
ための胴ベルト117は、オペレータの背丈に応じてマス
タアーム13の高さ位置を調節すべく前記本体部115に上
下位置調節自在に装着してある。Further, in the present invention, the support pipe 127 supporting the master arm 13 is fixed to the main body portion 115 which is applied to the operator's back, and the trunk belt 117 for fixing the main body portion 115 to the operator is the height of the operator. In order to adjust the height position of the master arm 13 according to the above, the master arm 13 is mounted on the main body 115 so that the vertical position can be adjusted.
また、マスタアーム13における上腕シャフト99および下
腕シャフト101は、オペレータの上腕及び下腕の長さに
対応して調節すべく長さ調整可能に設けてある。Further, the upper arm shaft 99 and the lower arm shaft 101 in the master arm 13 are provided so that the lengths thereof can be adjusted so as to be adjusted according to the lengths of the upper arm and the lower arm of the operator.
したがって、本発明によれば、オペレータの背丈が異な
る場合であっても、マスタアーム13がオペレータの肩部
より高すぎたり低すぎることのないように最適な高さ位
置に調節でき、かつマスタアーム13における上腕シャフ
ト99及び下腕シャフト101をオペレータの上腕及び下腕
の長さに調節することができ、オペレータの上腕及び下
腕の動きに正確に追従して上腕シャフト99及び下腕シャ
フト101が動作することとなり、オペレータの上腕及び
下腕の動きに対応してスレーブアーム7,9を正確に追従
させることができるものである。Therefore, according to the present invention, even when the height of the operator is different, the master arm 13 can be adjusted to the optimum height position so that the master arm 13 is not higher or lower than the operator's shoulder, and the master arm 13 is adjusted. The upper arm shaft 99 and the lower arm shaft 101 in 13 can be adjusted to the lengths of the upper arm and the lower arm of the operator, and the upper arm shaft 99 and the lower arm shaft 101 can accurately follow the movements of the upper arm and the lower arm of the operator. As a result, the slave arms 7 and 9 can accurately follow the movements of the operator's upper and lower arms.
第１図はこの発明の一実施例の全体図、第２図は上記実
施例のスレーブロボットの斜視図、第３図は上記スレー
ブロボットのスレーブアームの断面図、第４図は上記ス
レーブロボットの台車の底面図、第５図は上記台車の側
面図、第６図は上記スレーブロボットの機構図、第７図
は上記実施例のマスタアームの装着状態を示す斜視図、
第８図は上記マスタアームの側面図、第９図は上記マス
タアームの手先部の平面図、第10図は上記マスタアーム
の機構図、第11図は上記マスタアームの背負装置の背面
図、第12図は第11図におけるXII−XII線断面図、第13図
は上記実施例の患者抱え上げ状態を示す側面図、第14図
は上記実施例のスレーブロボットによる患者入浴介助動
作を示す側面図である。 １……スレーブロボット、３……台車 ５……ロボット本体、7,9……スレーブアーム 11……制御盤、13……マスタアーム 15……オペレータ、17……腕 19……上下用ボールねじ、21……上下用ナット 23……ブラケット、25……水平回転用軸駆動モータ 29……水平回転用出力軸、33……捻転用軸駆動モータ 37……捻転用出力軸、41……前後回転用軸駆動モータ 45……前後回転用出力軸、47……上腕アーム 49……垂直回転用軸駆動モータ、55……垂直回転用出力
軸 57……下腕アーム、59……垂直回転用軸駆動モータ 65……垂直回転用出力軸、67……ハンド 69……ボールキャスタ、71……旋回プレート 75,77……駆動モータ、79,81……駆動タイヤ 89……水平回転検知用エンコーダ、91……捻転検知用エ
ンコーダ 93……前後回転検知用エンコーダ、95……垂直回転検知
用エンコーダ 97……垂直回転検知用エンコーダ、99……上腕シャフト 101……下腕シャフト、103……グリップ SW1……上下駆動用スイッチ、SW2……動作有効スイッチ 113……背負装置、115……本体部 117……胴ベルト、127……マスタアーム支持パイプFIG. 1 is an overall view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a slave robot of the above embodiment, FIG. 3 is a sectional view of a slave arm of the slave robot, and FIG. FIG. 5 is a bottom view of the dolly, FIG. 5 is a side view of the dolly, FIG. 6 is a mechanical view of the slave robot, and FIG. 7 is a perspective view showing a mounted state of the master arm of the embodiment.
FIG. 8 is a side view of the master arm, FIG. 9 is a plan view of a hand portion of the master arm, FIG. 10 is a mechanical view of the master arm, and FIG. 11 is a rear view of a backpack device of the master arm. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII in FIG. 11, FIG. 13 is a side view showing the patient holding state of the above embodiment, and FIG. 14 is a side view showing the patient bathing assistance operation by the slave robot of the above embodiment. It is a figure. 1 …… Slave robot, 3 …… Truck 5 …… Robot body, 7,9 …… Slave arm 11 …… Control panel, 13 …… Master arm 15 …… Operator, 17 …… Arms 19 …… Up and down ball screw , 21 …… Upper and lower nuts 23 …… Brackets, 25 …… Horizontal rotation shaft drive motors 29 …… Horizontal rotation output shafts, 33 …… Twisting shaft drive motors 37 …… Twisting output shafts, 41 …… Front and rear Rotation shaft drive motor 45 …… Front-back rotation output shaft, 47 …… Upper arm arm 49 …… Vertical rotation shaft drive motor, 55 …… Vertical rotation output shaft 57 …… Lower arm arm, 59 …… Vertical rotation Axis drive motor 65 …… Vertical rotation output shaft, 67 …… Hand 69 …… Ball caster, 71 …… Swivel plate 75,77 …… Drive motor, 79,81 …… Drive tire 89 …… Horizontal rotation detection encoder , 91 …… Twisting detection encoder 93 …… Front-back rotation detection encoder, 95 …… Vertical rotation detection Use encoder 97 ...... vertical rotation detecting encoders, 99 ...... brachial shaft 101 ...... lower arm shaft, 103 ...... grip SW 1 ...... vertical drive switch, SW 2 ...... effectively operate the switch 113 ...... backpack device, 115 ...... Main body 117 …… Body belt, 127 …… Master arm support pipe
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−131173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−15986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−79525（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−113170（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−107992（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−120485（ＪＰ，Ｕ)Continuation of the front page (56) References JP-A-60-131173 (JP, A) JP-A-56-15986 (JP, A) JP-A-57-79525 (JP, A) Actual development Sho-50-113170 (JP , U) Actual opening 55-107992 (JP, U) Actual opening 55-120485 (JP, U)
Claims (1)
央に立設したロボット本体（５）の前側に左右のスレー
ブアーム（7,9）を設け、かつスレーブアーム（7,9）を
制御する制御盤（11）を台車（３）上の後側に設けてな
り、上記各スレーブアーム（7,9）は、上記ロボット本
体（５）に個別に上下駆動自在に設けた各ブラケット
（23）に設けた垂直な各水平回転用出力軸（29）を個別
に回転駆動自在に設けると共に、各水平回転用出力軸
（29）に備えた各フレーム（31）に水平な捻転用出力軸
（37）を個別に捻転駆動自在に設け、各捻転用出力軸
（37）に備えた捻転用フレーム（39）に、上記各捻転用
出力軸（39）に直交する方向の第１の前後回転用出力軸
（45）を個別に回転駆動自在に設けると共に、第１の各
前後回転用出力軸（45）に取付けた各上腕アーム（47）
に第２の前後回転用出力軸（55）を個別に回転駆動自在
に設け、上記第２の前後回転用出力軸（55）に取付けた
各下腕アーム（57）に第３の前後回転用出力軸（65）を
個別に回転駆動自在に設けると共に、第３の各前後回転
用出力軸（65）にそれぞれハンド（65）を設けてなり、
前記各スレーブアーム（7,9）を操作するために前記ス
レーブアーム（7,9）に相似形に構成したマスタアーム
（13）を支持したマスタ支持パイプ（127）を、オペレ
ータの背中に当てる本体部（115）に固定して設け、こ
の本体部（115）を上記オペレータに固定するための胴
ベルト（117）を、オペレータの背丈に応じてマスタア
ーム（13）の高さ位置を調節すべく前記本体部（115）
に上下調節自在に装着して設け、上記マスタアーム（1
3）における上腕シャフト（99）および下腕シャフト（1
01）の長さを前記オペレータの上腕及び下腕の長さに対
応して調節すべく上記上腕シャフト（99）及び下腕シャ
フト（101）の長さ調節可能に設けてなることを特徴と
するマスタ・スレーブ方式ロボット。1. A left and right slave arms (7, 9) are provided on the front side of a robot body (5) which is erected approximately at the center in the front-rear direction of a movable carriage (3), and the slave arms (7, 9) are provided. A control panel (11) for controlling the above is provided on the rear side of the trolley (3), and the slave arms (7, 9) are individually mounted on the robot body (5) in the respective brackets which are vertically movable. Each vertical horizontal rotation output shaft (29) provided in (23) is individually rotatably driven, and horizontal twisting output is provided in each frame (31) provided for each horizontal rotation output shaft (29). The shafts (37) are individually twisted and driven, and the twisting frame (39) provided on each twisting output shaft (37) has a first front-back direction in a direction orthogonal to the above twisting output shafts (39). Each of the rotation output shafts (45) is individually rotatably driven and attached to each of the first front-rear rotation output shafts (45). Upper arm (47)
A second front-rear rotation output shaft (55) is individually rotatably driven, and each of the lower arm arms (57) attached to the second front-rear rotation output shaft (55) has a third front-rear rotation output shaft (55). The output shafts (65) are individually rotatably driven, and the hands (65) are respectively provided on the third front-rear rotation output shafts (65).
A body for applying a master support pipe (127) supporting a master arm (13) configured in a similar shape to the slave arms (7, 9) to operate the slave arms (7, 9) to the operator's back A body belt (117) for fixing the main body (115) to the operator is provided so as to adjust the height position of the master arm (13) according to the height of the operator. The main body (115)
It is installed by being adjustable up and down on the master arm (1
3) upper arm shaft (99) and lower arm shaft (1
The length of the upper arm shaft (99) and the lower arm shaft (101) are adjustable so that the length of 01) can be adjusted according to the lengths of the upper arm and the lower arm of the operator. Master / slave robot.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60092237A JPH0694110B2 (en) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | Master-slave system robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60092237A JPH0694110B2 (en) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | Master-slave system robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61252084A JPS61252084A (en) | 1986-11-10 |
| JPH0694110B2 true JPH0694110B2 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=14048826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60092237A Expired - Lifetime JPH0694110B2 (en) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | Master-slave system robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694110B2 (en) |
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1985
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Also Published As
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| JPS61252084A (en) | 1986-11-10 |
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