Development of an alter ego robot to expand social connections for students with severe multiple disabilities

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K02771
• Research Institution: National Institute of Technology, Kumamoto College
• Principal Investigator: 柴里 弘毅 熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系CIグループ, 教授 (60259968)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 弘文 熊本高等専門学校, 企画運営部, 教授 (10223869) ; 加藤 達也 熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系CIグループ, 助教 (10707970)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 特別支援教育 / 福祉人間工学 / アシスティブテクノロジー / 分身ロボット

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは，障害による物理的な操作上の不利や障壁を工学的立場から軽減し支援を行う「アシスティブテクノロジー」を基軸とした社会実装型の研究を実践している．社会実装とは，研究開発成果を社会で利用・展開して，社会に内在する具体的な問題を解決する取り組みを指す．これまで，高専が得意とする基盤技術を活用し，特別支援学校の重度重複障害クラス，および訪問教育課程の児童生徒のニーズに応える教育教材や支援機器の開発に継続的に取り組んでいる．児童生徒は肢体不自由と知的障害の重複障害があるため，1人につき教諭1名の体制で授業が行われており，教諭と密度の濃い関係を構築できることが特徴である．一
方，個々の特性や持てる力が異なるため，児童生徒間のコミュニケーションを持たせる取り組みを頻繁に行うのが困難，社会との繋がりが希薄になりやすいなどの問題を抱えている．この問題解決のため，特別支援学校に通う児童生徒間のコミュニケーション活性化を目的としたプロトタイプロボットを製作した．現在は，ARマーカを目標としてビジュアルフィードバックにより移動するプロトタイプが完成した段階にある．ARマーカを用いることで使用場面や環境，認識対象の変更に柔軟に対応することが可能となった．また，ロボットの移動機構にはオムニホイールを使用した．オムニホイールはロボットの姿勢を保ったまま移動方向
を変えることが可能で，対象を見失う事象を軽減させることができる．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

重度の重複障害がある対象者の残存能力により操作が行われるため，ロボットの精細な制御は困難である．そこで，分身ロボットには，一部自律した動作が求められる．これを実現するために，使用場面や環境，認識対象の変更に柔軟に対応できる「ARマーカ」を用いて環境の認識を行う．また，ロボットの移動機構にはオムニホイールを使用し，モータの制御にはArduinoとモータシールドを採用した．オムニホイールはロボットの姿勢を保ったまま移動方向を変えることが可能である．なお，プロトタイプの分身ロボットでは，動作指令にピエゾスイッチを用いたが，残存能力に応じてロボットを制御できるように，視線検出センサ，および，深度センサと自己推定センサを追加した．視線検出センサの追加により，分身ロボットの移動先を視線で指定することも可能となった．また，移動経路内に障害物が検出された場合は，障害物を回避して移動する機能を追加した．現在は，障害物の検出から回避経路の自動生成アルゴリズムの改良を行っている．

Strategy for Future Research Activity

残存能力に応じてロボットを制御できるように，視線検出センサ，および新型の深度センサと自己推定センサを追加した．移動経路内に障害物が検出された場合は，障害物を回避して移動する機能を追加した．室内には，静的な障害物だけでなく，動的（人・ペット）な障害物も存在するため，障害物の移動速度を考慮して分身ロボットの移動経路生成を行うためのアルゴリズムの改良を行う．

Causes of Carryover

分身ロボット機構の再検討のため．令和元年度購入予定であった物品は令和２年度に購入予定である．