以下、本発明の実施形態について図面を� ��照しながら説明する。

 図1には、本実施形態に係るマッサージロ ボットの概略構成図が示されている。この図 において、マッサージロボット10は、マッサ� ��ジの被施術者となる使用者Hに対してオーラ ルリハビリテーション用の顎顔面マッサージ を自動的に行うロボットである。このマッサ ージロボット10は、マッサージ動作が可能な� ��ボット本体11と、このロボット本体11を動作 させる複数のモータからなる駆動装置13と、� ��該駆動装置13の駆動を制御してロボット本� �11に所定の動作をさせる制御装置15とを備え� ��構成されている。

 前記ロボット本体11は、使用者Hの顔面F(� �表面)に接触する接触子17と、当該接触子17を 先端側で保持しながら所定空間内を移動させ るアーム19と、接触子17の近傍に設けられ、� �該接触子17の顔面Fへの押圧に対する反力を� �定可能なセンサ21とを備えている。

 前記接触子17は、顔面F上を転動可能なロ� ��ラにより構成されている。この接触子17と� �ては、ローラに限らず、各種の顎顔面マッ� �ージに応じて顔面Fを刺激できるものであれ� ��何でもよく、例えば、人間の手指を模擬し� ��形成された人造手指や、顔面Fに対する接触 部位を加温又は冷却する発熱体又は冷却体や 、前記接触部位に振動を与えるバイブレータ 等を採用することもできる。これら各種の接 触子17は、マッサージの目的に応じて適宜交� ��可能にすることもできる。

 前記アーム19は、前記駆動装置13の駆動に よって6自由度の動作が可能となる構造体で� �り、その先端側の接触子17を任意の位置姿勢 に移動可能にする公知の機構が採用されてい る。当該機構については、本発明の本質では ないため、ここでは詳細な説明を省略する。 このアーム19は、使用者Hの視界に入り難い位 置に設けられており、本実施形態では、使用 者Hの目の高さよりも低い位置に配置されて� �る。なお、アーム19としては、図示した構造 のものに限定されず、6自由度の動作が可能� �構造であれば、何でも良い。また、図中、� �箇所のみに設けられているが、マッサージ� �種類等によって同様のアーム19を更に増設し 、当該アーム19に対して後述する動作制御を� ��てもよい。

 前記センサ21は、直交3軸の並進方向及び� ��該各軸回りの回転方向である6軸方向の反力 を測定可能な6軸力センサからなる。なお、� �のセンサ21としては、並進方向となる直交3� �方向の反力を少なくとも測定可能なセンサ� �あれば、何でも良い。

 前記制御装置15は、所定のコンピュータ� �らなり、以下の各機能を実現させるための� �ログラムがインストールされている。この� �御装置15は、顔面Fに沿って移動する接触子17 のマッサージ軌跡を作成する軌跡作成機能24� ��、軌跡作成機能24で作成されたマッサージ� �跡に基づいて接触子17にマッサージ動作をさ せるマッサージ動作制御機能25とを備えてい� ��。

 前記軌跡作成機能24は、顔面Fにおける任� ��の複数位置に接触子17を接触させることで� �当該各位置の座標をマッサージ軌跡上の設� �点として記憶する記憶部28と、記憶部28に記� ��された各設定点を繋いでマッサージ軌跡を� ��める軌跡決定部30とを備えている。この軌� �決定部30では、各設定点をスプライン曲線で 補間することにより、マッサージ軌跡が求め られる。ここで、各設定点を繋ぐ手法として は、前述のスプライン補間による手法に限ら ず、直線で補間する手法、多項式、AR曲線等� ��近似する手法を採用することもできる。

 前記マッサージ動作制御機能25では、マッ� �ージ軌跡に沿って接触子17を移動させながら 、接触子17の押圧時における顔面Fからの反力 に応じて、顔面Fへの押圧方向に接触子17を進 退させる仮想コンプライアンス制御を行うよ うになっている。すなわち、先ず、センサ21� ��測定された反力Fから、次式(1)の微分方程式 を解くことにより、マッサージ軌跡に対する 接触子17の押圧方向の移動量となる補正量x _cc が求められる。

 つまり、ここで、
 とすると、
 上式(1)は、
 となる。

 以上の各式において、Kは、仮想ばね係数で あり、Cは、仮想粘性減衰係数であり、これ� �係数K,Cは、実験結果等に基づいて任意に定� �られるようになっており、マッサージ時に� �面Fに適切な押圧力が作用したときに補正量x _cc がゼロとなるように設定されている。つまり 、ここでの仮想コンプライアンス制御は、あ たかも、ばねとダッシュポットが接触子17に� ��して並列に接続されているかのように、コ� ��ピュータによりアーム19を動作制御するよ� �になっている。

 従って、以上のコンプライアンス制御によ� ��て、次の通りに接触子17が移動するように� �ーム19の動作が制御される。先ず、予め設定 された前記正常値がセンサ21で検出されれば� ��補正量x _cc は、ゼロとなって、接触子17は、マッサージ� ��跡に対し前記押圧方向の位置を変えずに移� ��する。ところが、センサ21で前記正常値よ� �も大きい反力値が検出されれば、上式(3)で� �められた補正量x _cc 分、接触子17が顔面Fから離れる方向に移動す る。逆に、センサ21で前記正常値よりも小さ� ��反力値が検出されれば、上式(3)で求められ� ��補正量x _cc 分、接触子17が顔面Fを更に押し込む方向に移 動する。

 例えば、むくみ、腫れや吹出物等による� ��部が顔面Fに存在するような場合に、原状態 のまま前記突部を接触子17で押圧すると、設� ��押圧力以上の押圧力が顔面Fに作用すること になる。ところが、この際、前述の仮想コン プライアンス制御機能によって、接触子17が� ��面Fから離れる方向に移動することになり、 予め設定した押圧力で顔面Fを押圧できるよ� �になる。従って、使用者Hの顔面Fの形状に対 してマッサージ軌跡が多少正確でなくても、 仮想コンプライアンス制御機能による調整に より、適正な押圧力で顔面Fを押圧マッサー� �することができる。

 なお、ここでの仮想コンプライアンス制� ��は、センサ21による測定結果に基づき接触� �17の押圧方向の移動を制御する一種のフィー ドバック制御であり、例えば、その制御周期 は5msecである。この点、接触子17は、例えば� �顔面に沿う方向に0.01mm/msec程度の速度で移動 するため、前記制御1回当たりの接触子17の顔 面に沿う方向の移動量は、0.05mmとなり、制御 の時間遅れに対する問題は殆どない。

 次に、前記マッサージロボット10の一連� �動作について説明する。

 先ず、施術現場において医師の手でアー� ��19に力を加えることで、接触子17を顔面F上� �所望の位置、すなわち、後で作成されるマ� �サージ軌道上に存在させたいマッサージの� �須部位となる複数箇所に移動し、駆動装置13 の図示しないセンサで把握される前記必須部 位の直交3軸方向の座標を設定点として、そ� �ぞれ記憶部28に記憶させる。なお、この際に おけるアーム19の移動時には、図示しないス� ��ッチによって、前記仮想コンプライアンス� ��御の上式(1)における仮想ばね係数Kがゼロと される。つまり、ここでは、医師が、接触子 17或いはアーム19を手で持って、先ず、使用� �Hの顔面F上のマッサージ開始位置まで接触子 17を移動し、接触子17がマッサージ開始位置� �到達したときに、その位置を開始点として� �憶部28に記憶させる。次に、想定するマッサ ージ軌道上の任意の複数地点に接触子17をそ� ��ぞれ誘導し、それら各位置をマッサージ軌� ��の中継点として記憶部28に記憶させる。そ� �て、同様に、接触子17をマッサージ終了位置 まで移動し、その位置を終了点として記憶部 28に記憶させる。

 次に、軌跡決定部30により、以上で設定� �た開始点、中継点、終了点からなる各設定� �をスプライン曲線で補間することにより、� �ッサージ軌跡が求められて記憶される。

 以上の準備作業後、図示しないスイッチ� ��投入することで、求めたマッサージ軌跡に� ��って唾液腺マッサージが行われる。すなわ� ��、マッサージ動作制御機能25によるアーム19 の動作制御によって、接触子17が、予め設定� ��れた押圧力で顔面Fを押圧しながらマッサー ジ軌跡に沿って顔面F上を移動する。このと� �、仮想コンプライアンス制御がなされるこ� �になり、センサ21で測定された顔面Fからの� �力が設定された押圧力より増減している場� �、当該増減をキャンセルするように顔面Fの� ��圧方向に接触子17が進退することになる。� �って、使用者Hの実際の顔面Fにおける外形線 が、部分的にマッサージ軌跡に沿わないよう な場合等において、設定した押圧力よりも高 い押圧力が顔面Fに作用したときには、適切� �押圧力が顔面Fに作用するように、接触子17� �顔面Fから離れる方向に移動し、押圧力を減� ��させる。一方、設定した押圧力よりも低い� ��圧力が顔面Fに作用したときには、適切な押 圧力が顔面Fに作用するように、接触子17が顔 面Fを押し込む方向に移動し、押圧力を増大� �せる。

 なお、一旦作成されたマッサージ軌跡Tは 、制御装置15に記憶されることになり、次回� ��同一の使用者Hが同一のマッサージを行う場 合には、マッサージ軌跡を求めるまでの前述 の準備作業を行わずに、接触子17の唾液腺マ� ��サージを開始しても良い。この際、顔面Fの むくみ等で、使用時点の顔面Fの外形線が、� �ッサージ軌跡を求めたときの顔面Fの外形線� ��完全に一致していなくても、前記仮想コン� ��ライアンス制御により、接触子17の押圧方� �の移動による調整で適正な押圧力が顔面Fに� ��用することになる。

 従って、本実施形態によれば、同一の使� ��者Hが繰り返しマッサージを行う場合に、最 初にマッサージ軌跡を求めてしまえば、マッ サージ毎に医師の立会いの下でマッサージ軌 跡を求める準備作業を行う必要がなくなり、 二回目のマッサージ以降、使用者Hは、簡単� �操作でターゲットとなる各器官を確実に押� �する的確なマッサージを受けることができ� �。

 また、この際、前回のマッサージに対し� ��使用者Hの頭部のセッティング位置に多少の ずれがある場合や、むくみや吹き出物が発生 した場合等、使用者Hの顔面Fの外形線がマッ� ��ージ毎に一致していなくても、仮想コンプ� ��イアンス制御による接触子17の動作補正に� �って、設定押圧力で顔面Fが押圧されること� ��なる。このため、使用者Hは、頭部の位置決 めを毎回厳密に行わなくても、的確なマッサ ージを受けることができる。

 なお、前記実施形態では、スプライン補� ��を行うための設定点の設定作業を医師の手� ��行ったが、以下の変形例では、ロボット本� ��11の動作制御により、前記設定点の設定を� �動的に行えるようにしている。この変形例� �、図2に示されるように、前記軌跡作成機能2 4に予備動作制御部32が更に設けられており、 それ以外は前記実施形態と同様の構成となっ ている。

 前記予備動作制御部32では、顔面Fの外側� ��ら顔面Fに向かうように予め設定された複数 の事前処理用軌跡L(図3参照)のそれぞれにつ� �て、接触子17を移動させるように、アーム19� ��動作を制御するようになっている。そして� ��接触子17が前記各事前処理用軌跡L上を移動� ��たときに、所定の大きさの反力がセンサ21� �測定された位置が前記設定点として記憶部28 に記憶されるようになっている。つまり、先 ず、接触子17を顔面Fから一定距離以上離れた 位置に移動させ、耳下に延びる最初の事前処 理用軌跡Lに沿って接触子17が顔面Fに向かっ� �移動し、接触子17が顔面Fに接触してセンサ21 で所望の反力値が検出されると、接触子17の� ��動を停止させ、その位置が開始点として記� ��部28に記憶される。そして、隣に位置する� �前処理用軌跡Lから顎下に延びる最後の事前� ��理用軌跡Lについて順に、同様の設定点の設 定作業が行われ、中継点、終了点の各位置が 記憶部28に記憶される。その後、前記実施形� ��と同様に、各設定点をスプライン曲線で補� ��することで、マッサージ軌道が生成され、� ��該マッサージ軌道に沿って接触子17がマッ� �ージ動作を行うことになる。

 なお、本変形例において、事前処理用軌� ��Lを無数に設けることで、顔面Fに沿って細� �いピッチで中継点を設定することもできる� �また、設定点の位置を決めるための判断と� �る反力値を記憶部28に予め記憶させずに、図 示しないモニタで表示された値を医師が確認 し、及び/又は、使用者Hとの問診により、医� ��の判断で設定点の位置決めを行ってもよい� ��

 本変形例によれば、医師の手で接触子17� �顔面Fに当てながら設定点を決める必要がな� ��、マッサージロボット10によって自律的に� �術対象の形状を探索して設定点を決めるこ� �ができ、マッサージ軌道の作成をより簡単� �行うことができる。

 なお、前記実施形態及びその変形例では� ��マッサージロボット10をオーラルリハビリ� �ーション用のロボットとしたが、本発明は� �れに限定されず、胴体部分や脚足部分等、� �の部位に対するマッサージにも適用するこ� �ができる他、顔面Fその他の部位に対するエ� ��テ用のロボットとしても適用可能である。

 その他、本発明における装置各部の構成� ��図示構成例に限定されるものではなく、実� ��的に同様の作用を奏する限りにおいて、種� ��の変更が可能である。