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Development of Safer Wearable Assistive Robot based on Contact Force Distribution

Research Project

Project/Area Number 16H05915
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Funabora Yuki  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20633548)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥25,480,000 (Direct Cost: ¥19,600,000、Indirect Cost: ¥5,880,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2018: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2016: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Keywords福祉・介護用ロボット / 装着型アシストロボット / 制御工学 / 機械力学・制御 / 知能ロボティックス / 知能ロボティクス / 福祉・介護ロボット
Outline of Final Research Achievements

In order to achieve safer assisting for complex body parts such as body trunk, wearable assistive robots enabling to measure the contact force with wearer have been researched. We have developed a design methodology of robot’s contact parts (link parts); having similar shapes with contacting humans' body parts for measuring the contact force distribution (CFD) between user and robot via tactile sensors. Also, we’ve developed a contact force predictive control system; new control strategy taking safer assist by using CFD. By using the control system, local contact forces with high magnitude occurred between wearer and robot can be reduced, and CFD with wearer can control to be intended one. Through some experiments with developed robots, both the safety of wearer and the effectiveness of the transmissibility of assistive power can be evaluated/observed/visualized with CFD.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人に直接触れて力を加える装着型アシストロボットにもかかわらず、ロボットが直接人体に加える力(接触力)はこれまで把握できていなかった。本研究では、接触力を直接計測するための装着型ロボット設計法を提案、設計法に従いロボットを試作することで、人体とロボット間の接触力の分布情報を計測・可視化した。また、計測可能となった接触力の分布情報を用いた新たなロボット制御則を開発した。装着型アシストロボットにおいて、安全で適切な接触力となっているかをリアルタイムで確認できると同時に、危険な接触状態を回避する制御法を示した。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (38 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Validation of Control with Contact Force Distribution for Multi-joint Wearable Robot for Body Trunk Assist2019

    • Author(s)
      舟洞佑記,内山直哉,道木慎二,道木加絵
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Issue: 11 Pages: 1325-1332

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.1325

    • NAID

      130007740600

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2019-11-01
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    • Author(s)
      舟洞佑記,内山直哉,道木慎二,道木加絵
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 55 Issue: 9 Pages: 520-528

    • DOI

      10.9746/sicetr.55.520

    • NAID

      130007709154

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
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    • Author(s)
      舟洞佑記, 内山直哉, 道木慎二, 道木加絵
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集

      Volume: 印刷中

    • NAID

      130007709154

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      佐藤飛鳥, 舟洞佑記, 内山直哉, 道木慎二, 道木加絵
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      パシフィコ横浜(神奈川県)
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      舟洞佑記
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      生命の海科学館(愛知県)
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      Columbia University (USA)
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      内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
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      Phuket (Thailand)
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      札幌コンベンションセンター(北海道)
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    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道)
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  • [Book] 地域ケアリング(寄稿題目:着用者に加える力を直接計測・制御する安全な装着型ロボットを目指して)2018

    • Author(s)
      舟洞佑記, (冊子の著者/編者: 五島 清国, 本村 光節)
    • Total Pages
      116
    • Publisher
      北陸館
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      http://doki-n.nuee.nagoya-u.ac.jp

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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