介護者の代わりに電動車いすを安全に誘導する先導ロボットシステムの開発
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19K12885
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
堀 勝博 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (90261388)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 電動車いす / 先導ロボット / 安全 / 誘導 / 介護者 / 支援システム |
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| Outline of Research at the Start |
高齢化社会の到来に伴い，安全で使いやすい電動車いすの研究が進められているが，これまでは車いす単体の高機能化に関する研究が主流であった。しかし，車いす単体を高機能化しても，廊下の曲がり角などでセンサの死角が生じる場合があり，介護者なしでは十分な安全性が確保できない場面が存在する。本研究では，このような場面に対して，介護者の代わりに，車いすを先導して移動先の障害物をいち早く検知し安全な経路へ誘導する先導ロボットおよびそれを用いた新しい電動車いすユーザ支援システムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は，本研究の核となる先導ロボットシステムの基本設計およびその有効性の検証について研究を進めた。まず，先導ロボットシステムの基本設計については，利用者が操作機器を使用することなく，先導ロボットが電動車いすを安全に誘導し，目的地へ安全に到達できるようにするため，利用者は先導ロボットへ目的地を指示し，利用者から指示を受けた先導ロボットが周囲に危険がないか確認しながら安全に目的地へ移動して，電動車いすを先導ロボットに追従させて安全に誘導するといった３つの手順で動作するように設計した。先導ロボットは電動車いすと比べて慣性が小さく機敏に動作可能な筐体とし，周囲の障害物を検知し安全を確認するため，先導ロボットの上部に赤外線レーザ測域センサを搭載して，無線通信により先導ロボットから電動車いすの動作指令が可能となる通信機器を搭載することしとした。また，先導ロボットシステムの動作アルゴリズムは，動的障害物がある環境において障害物回避と目的地への移動が同時に実現可能な仮想ポテンシャル法に基づいて設計した。先導ロボットは，電動車いすの視点から確認できない障害物を先行して検知することが可能なため，間接的に電動車いすが障害物を検出する範囲を広げることができ，また電動車いすに比べ機動性が高いため，走行中に突然発生する危険を回避できるといった性能向上が期待できる。そこで，本システムの有効性について検討するため，通行人など動的障害物が存在する屋内十字路環境を設定し，動的ロボットシミュレータを用いて先導ロボットシステムの動作シミュレーションを実行した。その結果，接近する通行人を安全に回避して十字路を通過でき，先導ロボットを導入することで，電動車いす単体時と比較して，通行人との最接近距離を広げることができ安全性の向上を確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
先導ロボットシステムの基本設計を行い，屋内十字路環境に対して有効性の検証を行った。その結果，接近する通行人を安全に回避して安全に十字路を通過でき，先導ロボットを導入することで，電動車いす単体時と比較して，通行人との最接近距離を広げることができ，安全性の向上を確認でき，おおむね研究計画書の項目を実施している。
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| Strategy for Future Research Activity |
先導ロボットシステムの有効性の検証において，2019年度に想定した動作シミュレーション環境から通行人の人数や速度条件等を変更して，様々な実環境での使用を想定した検討を行う。また，本システムを実機へ実装するため，実機の開発に進めるとともに，未整備である電動車いすの誘導制御アルゴリズム等の構築に着手する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
