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Development of a low-cost force sensor device for medical caring robots

Research Project

Project/Area Number 19K12834
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90130:Medical systems-related
Research InstitutionAkashi National College of Technology

Principal Investigator

ohmukai Masato  明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (70259901)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三谷 祐一朗  沼津工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (00280389)
上 泰  明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (20413809)
田崎 良佑  青山学院大学, 理工学部, 准教授 (70644467)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords力覚検出デバイス / 加圧力推定 / 医療・介護ロボット / 感圧導電性ゴム / ニューラルネットワーク / LSTM / 力覚センサ / オンライン同定 / 医療用ロボット / 力覚センサー / 感圧ゴム / モデリング
Outline of Research at the Start

近年,人手不足が深刻な医療の現場で活躍するロボットの開発が進められているが,現場からは,販売価格が高くて購入できないという声が挙がっている.ここで,価格が上がる一因はパワーアシスト(加えた力の方向にロボットが自動で動く)機能の実現に必須となる6軸力覚センサの価格であり,現場の期待に応えるために本機能の実現に許容できるコストは数万円といわれている.
本研究では研究代表者らが開発した感圧ゴムと可変抵抗を用いた安価な力覚センサデバイスの性能を改善・小型化し,6軸力覚センサの代わりを完全に務めることができる力覚センサシステムを完成させ,実際のロボットでその性能を検証する.

Outline of Final Research Achievements

The goal of this study is to develop a low-cost force sensor device to detect manipulation to proceed or rotate medical caring robots. As a low-cost force sensor, pressure-sensitive conductive rubber has been adopted instead of the expensive 6-axis force sensor ever used. In this study, some procedures have been proposed for more the precise estimation of applied forces. Moreover, a smaller prototype of a force sensor device has been developed, verified to have practical performances.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,パワーアシスト機能で検出すべき力が「押す力」と「回す力」の2種類であることに注目し,安価に入手できる感圧導電性ゴムと可変抵抗を用いて6軸力覚センサの代替となるデバイスを,現場が許容できる開発コスト内(数万円以内)で試作できた.そして,実際にロボットが押した方向に動くことを検証し,実用上の観点で必要な性能を有していることを確認できた点に意義がある.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] 感圧導電性ゴムを用いたパワーアシスト用力覚検出デバイスの開発2022

    • Author(s)
      上泰,岩野優樹,大向雅人
    • Journal Title

      システム・制御・情報

      Volume: 66 Pages: 107-112

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  • [Journal Article] フィジカルケアロボットによる手技療法における身体の状態推定と制御2022

    • Author(s)
      田崎良佑, 秋月拓磨, 真下智昭, 大村廉, 本名敦夫, 北崎充晃
    • Journal Title

      システム/制御/情報

      Volume: 66 Pages: 50-55

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tactile force measurement of fingertips during manual operation to realize precision assembly by industrial robots2021

    • Author(s)
      Suzuki Hikaru、Yamashita Takahito、Tasaki Ryosuke
    • Journal Title

      Measurement: Sensors

      Volume: 18 Pages: 1001801-5

    • DOI

      10.1016/j.measen.2021.100180

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and Experimental Verification of a Person Tracking System of Mobile Robots Using Sensor Fusion of Inertial Measurement Unit and Laser Range Finder for Occlusion Avoidance2021

    • Author(s)
      K.Funato, R.Tasaki, H.Sakurai, K.Terashima
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 33 Pages: 33-43

    • NAID

      130007988361

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Experimental Analysis and Anti-Sway Control of Jigiri Behavior in a Nursing Lift2020

    • Author(s)
      K. Funato, Y. Kenmotsu, R. Tasaki, T. Sakakibara, K. Kakihara, K. Terashima
    • Journal Title

      Int. Journal of Automation Technology

      Volume: 14 Pages: 615-624

    • NAID

      130007869746

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ロボットマッサージにおける力覚情報を用いた対象筋の加圧力追従制御2021

    • Author(s)
      原田直弥, 笹竹晴萌, 山下貴仁, 本名敦夫, 北崎充晃, 田崎良佑
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会
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  • [Presentation] ニューラルネットワークを用いた感圧導電性ゴムへの加 圧力推定に関する実験的検証2020

    • Author(s)
      奥村,上,奥村,西村
    • Organizer
      人工知能学会第34回全国大会
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  • [Presentation] Effect of Motion and Hand Shape of a Massage Robot on Social Impression: Exploratory study in a Virtual Environment2020

    • Author(s)
      K. Yamamoto, Y. Kato, R. Tasaki, T. Akiduki, T. Mashimo, A. Honna, M. Kitazaki
    • Organizer
      ICAT-EGVE
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deep Imitation Learning for Broom-Manipulation Tasks Using Small-Sized Training Data2020

    • Author(s)
      H. Sasatake, R. Tasaki, N. Uchiyama
    • Organizer
      7th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT'20)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 体幹筋の回旋動作へのアシスト制御システムの提案2020

    • Author(s)
      堀切翼, 田崎良佑
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
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  • [Presentation] ロボットマニピュレータによる掃き掃除の深層模倣学習と実行2020

    • Author(s)
      笹竹晴萌, 内山直樹, 山下貴仁, 田崎良佑
    • Organizer
      日本鋳造工学会 第176回全国講演大会
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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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