医療・介護用ロボット用の安価な力覚計測システムの開発と回診支援ロボットによる検証

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12834
• Research Institution: Akashi National College of Technology
• 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)
• 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
• Keywords: 感圧導電性ゴム / 力覚センサ / 医療・介護ロボット / オンライン同定

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，医療・介護用ロボットに必要とされるパワーアシスト機能の実現のため，ロボット内部に搭載されている高価な6軸力覚センサを安価に代替するデバイスを感圧ゴムを用いて開発することを目的としている．この実現に向け，本科研費による研究では，１）加圧方向推定速度の改善，および，２）デバイスの小型化を主な課題としている．

１）については，感圧ゴムの動特性が加圧力に依存することを見出しており，これを利用した手法として，感圧ゴムの数学モデルのオンライン同定法の開発を進めてきた．さらに，この方法に加えてニューラルネットワークも利用可能であろうとの着想に至り，現在，両方の手法の研究を進めている段階にある．どちらの手法でも，準備段階となる簡単な識別は可能になっている．

２）については，従前に開発したデバイス（10cm×10cm×17cm）をおよそ6.5cm×6.5cm×9cmのサイズに小型化した試作機を製作した．なお，この試作機には，現時点では１）の研究で得た成果は反映しておらず，従前のデバイスと同じ加圧力推定法を利用している．そして，自作した全方向移動ロボットを用いて走行実験を行い，加圧方向の検出性能（自分が動かしたい方向（加圧力を加えた方向）に動かすことができたか）の検証，および，反応速度（加圧後，操作者が遅いと感じることなくロボットが動き出したか）の検証を行った．その結果，従前のデバイスとほぼ同程度の検出性能・反応速度が確保されていること，および，より操作性を向上させるための課題を見出すことができた．以上により，加圧力方向推定速度の改善，および，小型化について，一定の成果を得ることができた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

推定速度の改善に向けた見込みがある程度ついており，小型化も最初の試作と性能検証が終わったため

Strategy for Future Research Activity

引き続き，加圧方向推定速度の改善と小型化を進める．
具体的には，推定速度の改善向けては，これまで通り，オンライン同定法の確立に加えてニューラルネットワークによる識別の可能性を検証し，効果が高い方を選択すればよいと考える．小型化については，操作性の確保・向上の課題をクリアしながらより小型にするための設計・試作を進める．

Causes of Carryover

新型コロナウィルスによる年度末に予定していた出張の見送り，および，次年度の予定を考えた際にまとめて利用するほうが効率的に研究が進められる見込みがあるため繰り越しが生じている．出張見送り分については，新型コロナウィルスの影響をみながら，次年度の旅費として利用予定である．