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面状圧力分布情報に基づく安全な装着型アシストロボットの開発と制御

研究課題

研究課題/領域番号 16H05915
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

舟洞 佑記  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20633548)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワード福祉・介護用ロボット / 装着型アシストロボット / 制御工学 / 機械力学・制御 / 知能ロボティックス / 知能ロボティクス / 福祉・介護ロボット
研究成果の概要

人体と同一機構(関節構造)でのロボット製作が困難、かつ、面での接触が前提となる体幹部においても安全に機能するアシスト制御法として接触力分布予測制御を提案、シミュレーションによって制御効果を確認した。
体表面形状に即したロボットのリンク構造設計法を提案し、ロボットが人体に加える力(接触力)を直接計測・制御可能な装着型ロボットを開発した。試作機(腕部用・体幹部用・脚部から体幹部用)による計測・制御実験により、人体とロボット間の接触力分布を可視化し、力の伝達性と装着者の安全性を管理・制御できる装着型ロボットの実現可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人に直接触れて力を加える装着型アシストロボットにもかかわらず、ロボットが直接人体に加える力(接触力)はこれまで把握できていなかった。本研究では、接触力を直接計測するための装着型ロボット設計法を提案、設計法に従いロボットを試作することで、人体とロボット間の接触力の分布情報を計測・可視化した。また、計測可能となった接触力の分布情報を用いた新たなロボット制御則を開発した。装着型アシストロボットにおいて、安全で適切な接触力となっているかをリアルタイムで確認できると同時に、危険な接触状態を回避する制御法を示した。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 体幹部用多関節装着型ロボットの実現に向けた人体との接触圧力分布情報の制御利用の有用性検証2019

    • 著者名/発表者名
      舟洞佑記,内山直哉,道木慎二,道木加絵
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 11 ページ: 1325-1332

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.1325

    • NAID

      130007740600

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-11-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 体幹部全体を安全にアシストする多関節装着型ロボットの実現に向けた逆運動学に基づく人体との接触力分布フィードバック制御の提案2019

    • 著者名/発表者名
      舟洞佑記,内山直哉,道木慎二,道木加絵
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 号: 9 ページ: 520-528

    • DOI

      10.9746/sicetr.55.520

    • NAID

      130007709154

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 体幹部全体を安全にアシストする多関節装着型ロボットの実現に向けた逆運動学に基づく人体との接触力分布フィードバック制御の提案2019

    • 著者名/発表者名
      舟洞佑記, 内山直哉, 道木慎二, 道木加絵
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007709154

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Design of Wearable Robot Focused on Contact State with Wearer2019

    • 著者名/発表者名
      S.Honda, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      EEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2019)(Poster Contribution)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 接触力分布情報を計測可能な汎用腕部装着型ロボットの試作2019

    • 著者名/発表者名
      正岡真一,舟洞佑記,道木慎二(名大),道木加絵(愛工大)
    • 学会等名
      令和元年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 身体との接触力分布情報を計測可能な体幹部装着型ロボットの試作2019

    • 著者名/発表者名
      本田翔大,舟洞佑記,道木慎二(名大),道木加絵(愛工大)
    • 学会等名
      令和元年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Markerless Measurement System of Body Surface Deformation for Structure Determination of Wearable Robot2019

    • 著者名/発表者名
      S.Honda, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control System Based on Contact Force Distribution for Wearable Robot with Tactile Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      D.Ito, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 安全なアシストのための圧力分布センサによる装着者との接触状態の計測2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤大輝, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 体幹部装着型ロボットの接触部位構造検討のための体表面形状変形のマーカレス計測2018

    • 著者名/発表者名
      本田翔大, 伊藤大輝, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 装着者との接触力分布情報が直接計測可能な腕部装着型ロボットの製作2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤大輝, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      平成30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 柔軟物体を対象としたマーカレス表面形状変形計測法における計測精度の基礎評価2018

    • 著者名/発表者名
      本田翔大, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      平成30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Prototype of Wearable Robot with Tactile Sensor Measurable Contact Force Distribution with User2018

    • 著者名/発表者名
      D.Ito, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 身体との面接触に基づく体幹部装着型ロボットの構造検討2018

    • 著者名/発表者名
      本田翔大, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 体幹部全体を安全で力強くアシストする装着型ロボットのための接触力分布の予測制御2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年総合大会 情報・システムソサイエティ特別企画学生ポスターセッション予稿集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 装着型アシストロボットの接触部位形状検討のための複数台のKinectを用いた体表面形状計測2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤大輝, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 表面圧力分布センサを搭載した体幹部装着型ロボットにおける接触力分布の予測制御2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥, 舟洞佑記, 内山直哉, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ロボット表面に搭載した接触圧力分布センサ情報に基づく接触力分布フィードバック制御システム2017

    • 著者名/発表者名
      舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面圧力分布センサ搭載型ロボットにおける接触力分布のフィードバック制御系2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      平成29年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 人体表面形状計測システムの構築と表面形状に基づく装着型ロボットの構造検討2017

    • 著者名/発表者名
      本田翔太, 伊藤大輝, 舟洞佑記, 道木慎二, 道木加絵
    • 学会等名
      平成29年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Impedance Control System Based on Contact Force Distribution for Wearable Robot with Tactile Sensors2017

    • 著者名/発表者名
      A.Sato, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contact Force Distribution Predictive Control System for Wearable Robot with Tactile Sensors2017

    • 著者名/発表者名
      A.Sato, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      The 2017 Asian Control Conference (ASCC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボット表面に圧力分布センサを搭載した多関節装着型ロボットによる体幹部アシスト2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      2017年 電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学 天白キャンパス(愛知県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 面状圧力センサを配置した人間協調ロボットの圧力情報に基づく制御による人体への安全性確保2016

    • 著者名/発表者名
      韓天実,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多関節装着型ロボットにおける人体との接触状態を考慮した制御法の実機実装2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥,内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 面状圧力センサを搭載した多関節装着型ロボットによる体幹部アシストの実現2016

    • 著者名/発表者名
      内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 人間の生活を支援するロボット技術2016

    • 著者名/発表者名
      舟洞佑記
    • 学会等名
      第41回東海ファジィ研究会(蒲研2016)
    • 発表場所
      生命の海科学館(愛知県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Control System based on Pressure Distribution on Contact Surface for Wearable Assist Robot2016

    • 著者名/発表者名
      N.Uchiyama, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      The 25th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Comuunication (RO-MAN2016)
    • 発表場所
      Columbia University (USA)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多関節装着型ロボットによる安全なアシストのための接触面の圧力分布情報フィードバック制御2016

    • 著者名/発表者名
      内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      LIFE2016
    • 発表場所
      東北大学 青葉山キャンパス(宮城県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 体幹部アシスト用多関節装着型ロボットの試作と接触力の分布情報に基づく制御法の実機実装2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥,内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      LIFE2016
    • 発表場所
      東北大学 青葉山キャンパス(宮城県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 面状圧力センサを表面に配置した人間協調ロボットにおける圧力分布情報に基づく制御による安全性向上2016

    • 著者名/発表者名
      韓天実,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      平成28年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊田工業高等専門学校(愛知県)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Control System based on Pressure Distribution for Wearable Assist Robot on Multi-Joint Body Part2016

    • 著者名/発表者名
      N.Uchiyama, Y.Funabora, S.Doki, K.Doki
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Control, Automation, Robtics and Vision (ICARCV2016)
    • 発表場所
      Phuket (Thailand)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 体幹部の安全なパワーアシストのための面状圧力センサを搭載した多関節装着型ロボットの制御2016

    • 著者名/発表者名
      内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      第17回 公益社団法人 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多関節ロボットの試作機における接触情報のフィードバック制御法の検証2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤飛鳥,内山直哉,舟洞佑記,道木慎二,道木加絵
    • 学会等名
      第17回 公益社団法人 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 地域ケアリング(寄稿題目:着用者に加える力を直接計測・制御する安全な装着型ロボットを目指して)2018

    • 著者名/発表者名
      舟洞佑記, (冊子の著者/編者: 五島 清国, 本村 光節)
    • 総ページ数
      116
    • 出版者
      北陸館
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学道木研究室ホームページ

    • URL

      http://doki-n.nuee.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 道木研究室

    • URL

      http://doki-n.nuee.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 道木研究室

    • URL

      http://doki-n.nuee.nagoya-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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