2018 Fiscal Year Annual Research Report
Low-cost sensor system for power assistance function in medical and care equipments
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16K01430
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| Research Institution | Akashi National College of Technology |
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Principal Investigator |
大向 雅人 明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (70259901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上 泰 明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (20413809)
岩野 優樹 明石工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (90413799)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 力覚センサ / 医療・介護用ロボット / パワーアシスト / 感圧導電性ゴム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，医療や介護分野における人材不足の解決・現場の負担軽減に向けて開発されているロボットがもつ，購入価格が高いため普及しないという問題点の解決に貢献することを目標とする．このようなロボットには，誰でもロボットを軽々と動かせるようにするため「ロボット自身が動かしたい方向へ自動で動く機能(パワーアシスト機能)」が必須となる．しかし，この機能に必要となる加圧方向を検出するセンサ（6軸力覚センサ）の価格（５０万円程度）が価格が上がる一因となっている（許容できるコストは５万円程度）．本研究では，ロボットを動かすために検出すべき力が並進方向（地面と平行方向）の力と旋回方向（地面の法線方向回り）の力の2種類であり，実際にロボットを動かそうとする際は，(1) 並進時は実際の進行方向を見ながら操縦者が手動操作するためある程度の精度があれば良いこと，(2) 旋回は安全上低速で行われるためその方向のみ検出できれば十分であること，を利用し，検出する力を限定し，かつ，検出精度を実用上問題がない範囲で下げることで，力覚センサの代替デバイスを安価に実現することを目的とする．
上記目的の達成に向け，当グループでは，ジョイスティック状のデバイスを構想した．本デバイスにおいて，操作部（スティック）の周囲には45°毎に加圧によって電気抵抗値が小さくなる感圧ゴム（1cm四方で約100円）を環状配置し，複数枚の感圧ゴムの抵抗値（実際はこれにかかる電圧）を比較して加圧方向を推測することを考えた．また，スティックの根元に直接回転角度計（可変抵抗・1個数千円）を取り付け，抵抗値の増減から回転方向を検出することを考えた．そして，実際に上記の構成を持つデバイスを試作し，全方向移動ロボットを用いた操作実験により実用上十分な精度で2種類の加圧力を検出できること，および，5万円未満のコストで十分製作できることを確認した．
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