2015 Fiscal Year Research-status Report
メカニカル安全装置を用いたロボットスーツの開発（安心・安全を目指して）
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15K05910
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
甲斐 義弘 東海大学, 工学部, 教授 (00320119)
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2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | ロボット / ロボットスーツ / 安全装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，人の身体に装着して使用するロボットスーツの研究開発が活発に行われてきており，医療・福祉をはじめとする様々な分野でロボットスーツの実用化が望まれている．このようなロボットスーツにおいては，その制御用コンピュータやセンサが故障等により機能しなくなりロボットスーツが暴走した場合でも人の安全を確保するための安全対策が重要である．ロボットスーツが暴走した時の安全対策として，緊急停止ボタンや関節可動域を制限する関節角度リミッタの使用などが挙げられる．しかし，緊急停止ボタンでは，ボタンが押される前に，(i)ロボットスーツを取り付けた脚が地面等と高速度で衝突する，(ii)人体に高負荷が掛かるなどの危険性が考えられる．また，関節角度リミッタにおいても，関節可動域制限に達するまで，同様の危険性がある．本研究では，人に対するロボットスーツの安全性の向上を目指し，ロボットスーツ暴走時に予め設定しておいたレベルの角速度・トルクがロボットスーツの関節に発生した場合，機械要素のみでそれを検知しロボットスーツを停止させる「ロボットスーツ用メカニカル安全装置（以下，メカニカル安全装置）」を搭載したロボットスーツ（下肢用ロボットスーツ）を開発することを目的とする．予め設定する角速度・トルクのレベルは，ロボットスーツに要求される内容に応じて設定変更可能である．平成２７年度は，メカニカル安全装置を搭載した下肢用ロボットスーツの設計を行うための解析およびその有効性検証実験を行った．さらに，解析結果および実験結果を踏まえて，ロボットスーツの膝関節部に関して設計を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画当初（平成２７年度科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金）交付申請書作成時，平成２７年１０月）においては，平成２７年度は，(1) メカニカル安全装置を搭載したロボットスーツの理論解析とその解析結果に基づくロボットスーツの設計，(2) (1)の設計に基づいた右脚用ロボットスーツの発注と一部製作，平成２８年度は，(1)メカニカル安全装置を搭載した右脚用ロボットスーツの製作，(2) メカニカル安全装置を搭載した右脚用ロボットスーツを用いた動作実験，(3) 左脚用ロボットスーツの発注と一部製作，平成２９年度は，(1) メカニカル安全装置を搭載した左脚用ロボットスーツの製作， (2)ロボットスーツ両脚での実験，(3)まとめの順で研究を実施する予定であった．しかし，この計画では，もし，平成２７年度における理論解析において見落とし等があった場合，それに気づかずロボットスーツを設計・製作してしまい，研究終盤になって実施する実験によりその見落とし等による不具合が発見される危険性がある．そこで，その危険性をなるべく減らし，不具合があればそれを早期に修正するために，本研究では，平成２７年度に，理論解析結果の有効性を検証するための実験装置を製作し，理論解析結果の検証実験を行いつつ，ロボットスーツを設計することとした．そのため，当初の計画では，平成２７年度にロボットスーツを設計し，右脚部を発注・一部組み立てることとしていたが，膝関節部しか設計できなかったため，当初計画よりもやや遅れていると判断した．しかし，当初計画よりもやや遅れることにはなったが，上記の危険性は低減できたと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」で示したとおり，理論解析結果の検証実験を行いつつ，ロボットスーツを設計することとしたため，ロボットスーツ全体の設計は完了していない．しかし，平成２７年度に実施した理論解析は残りの各部の設計にも応用可能であるので，その設計にそれほど時間は掛からないと予想できる．以上を踏まえ，今後，次のように実施し効率よく研究を進める．平成２８年度は，(1) 平成２７年度に引き続き，ロボットスーツの設計を行う, (2) ロボットスーツ片脚部（右脚部）を製作し，ロボットスーツの動作実験・メカニカル安全装置の有効性検証実験を行う．平成２９年度は，(1) ロボットスーツ左脚部を製作し，ロボットスーツの動作実験を行う，(2) 現有の人型マネキンの両脚に，製作したロボットスーツを取り付け，ロボットスーツ両脚での駆動実験・メカニカル安全装置の有効性検証実験を行う，(3)まとめを行う．
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| Causes of Carryover |
前述したとおり，本研究では，平成２７年度に，より確実に動作・機能するロボットスーツを設計するために，その設計の基礎となる理論解析の有効性を検証するための実験装置を製作し，検証実験を行いつつ，ロボットスーツの設計を行うこととした．そのため，ロボットスーツ全体の設計は完了できず，当初計画していたロボットスーツ片脚部（右脚部）の発注を行うことができなかった．そのため，予算が残ることとなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は，「ロボットスーツ片脚部（右脚部）」および「片脚部の動作実験・メカニカル安全装置の有効性検証実験を行うための実験装置」を製作する．製作したロボットスーツ片脚部および実験装置を用いて，動作実験・有効性検証実験を行う．なお，平成２７年度に「理論解析結果の有効性を検証するための実験装置」を製作するために購入した物品等で「ロボットスーツ片脚部の製作」や「その有効性を検証するための実験装置の製作」に転用可能なものは転用する．
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