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2019 年度 実施状況報告書

人間共存型ロボットのための速度・接触力に基づくメカニカル安全ブレーキの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04056
研究機関東海大学

研究代表者

甲斐 義弘  東海大学, 工学部, 教授 (00320119)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードロボット / 人間共存型ロボット / 安全装置
研究実績の概要

安心・安全な人間共存型ロボットの実用化は,医療・福祉をはじめとする様々な分野・国民から大いに期待されている.本研究代表者は,これまでに,人間共存型ロボットの安全性の更なる向上を目指し,ロボット暴走時に発生するロボットの速度・人との接触力を受動的機械要素のみで検知しロボットの駆動軸をロックするロック式メカニカル安全装置を開発してきた.しかし,ロック式では,例えば車輪移動型ロボットの車輪駆動軸に安全装置を適用した場合,ロボットの駆動軸を急停止させてしまうため,坂道等で作動した場合にロボットが転倒してしまうなどの危険性がある.そこで,本研究では,ロボット暴走時の速度・接触力を検知後,ロボットの駆動軸を緩やかに減速させ停止させるメカニカル安全ブレーキを提案・開発することを目的とする.2018年度は,これまでのロック式安全装置における研究成果などを踏まえ,メカニカル安全ブレーキの設計および試作を行った.また,試作したメカニカル安全ブレーキを搭載した1自由度ロボットを製作し,実験により1自由度ロボット搭載時のメカニカル安全ブレーキの有効性を確認した.さらに,「メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボット」の設計も行った.本年度(2019年度)は,2018年度に設計した「メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボット」を実際に製作した.次年度(2020年度)は車輪移動型ロボットに搭載した際のメカニカル安全ブレーキの有効性について実験を行うことにより検証する予定である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画当初(平成30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)において,2018年度は,(i) これまでのロック式安全装置における研究成果などを踏まえたメカニカル安全ブレーキの設計,(ii) メカニカル安全ブレーキの試作,(iii) 試作したメカニカル安全ブレーキを搭載した1自由度ロボットの製作,(iv) 1自由度ロボット搭載時のメカニカル安全ブレーキの有効性評価実験とそれに基づく有効性の検証,(v) メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボットの設計を行うことを計画した.2019年度は,(vi)2018年度に設計した「メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボット」を実際に製作することを計画した.2018年度・2019年度ともに,研究計画当初に計画した(i)~(vi)を計画通り実施できたため,「おおむね順調に進展している」と判断した.

今後の研究の推進方策

本研究における今後の推進方策は以下のとおりである.ただし,新型コロナウィルスの感染拡大の状況を常に注視し,健康に留意し,無理のない範囲で研究を進める.
2020年度は,2018年度に設計し2019年度に製作した「メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボット」を用いて実験を行い,車輪移動型ロボットに搭載した場合のメカニカル安全ブレーキの有効性について検証する.「メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボット」において改良点などが見つかれば,適宜改良する.最後に,本研究で得られた成果のまとめを行う.

次年度使用額が生じた理由

物品費等なるべく節約するように努力した.具体的には,研究室で所有している物品で「メカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボット」の部品として転用可能なものは転用しロボットを製作した.その結果,次年度使用額が生じた.翌年度分の助成金と合わせ,車輪移動型ロボットを用いた実験や車輪移動型ロボットの改良等を充実させたい.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Design of a compact mechanical safety device for human-friendly robots2019

    • 著者名/発表者名
      SATO Haruka、SATO Yoshiaki、KAI Yoshihiro
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Science

      巻: 31 ページ: 31105-1~31105-8

    • DOI

      https://doi.org/10.2978/jsas.31105

    • 査読あり
  • [学会発表] 速度ベースメカニカル安全ブレーキの開発(実験用車輪移動型ロボットの設計・製作)2020

    • 著者名/発表者名
      三島 弘希,遠藤 嘉康,佐藤 喜昭,甲斐 義弘
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第59回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] Design of a New Velocity-Based Mechanical Safety Device for Wheeled Mobile Robots2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Sato, S. Shinoda, Y. Sato, Y. Kai, K. Abe, H. Wada
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Manufacturing, MachineDesign and Tribology (JSME & KSME)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a Wheeled Mobile Robot Equipped with New Velocity-Based Mechanical Safety Devices2019

    • 著者名/発表者名
      S. Shinoda, Y. Sato, Y. Sato, Y. Kai, K. Abe, H. Wada
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Manufacturing, MachineDesign and Tribology (JSME & KSME)
    • 国際学会
  • [学会発表] 車輪移動型ロボットのための速度ベースメカニカル安全ブレーキの設計2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 喜昭,篠田 修平,佐藤 優磨,甲斐 義弘
    • 学会等名
      The 2019 JSME Conference on Robotics and Mechatronics
  • [学会発表] 速度ベースメカニカル安全ブレーキを搭載した車輪移動型ロボットの設計2019

    • 著者名/発表者名
      篠田 修平,佐藤 喜昭,佐藤 優磨,甲斐 義弘
    • 学会等名
      The 2019 JSME Conference on Robotics and Mechatronics
  • [学会発表] 車輪移動型ロボットのための速度ベースメカニカル安全ブレーキの開発(設計および製作)2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 喜昭,篠田 修平,佐藤 優磨,甲斐 義弘
    • 学会等名
      日本機械学会2019年度年次大会
  • [学会発表] 車輪移動型ロボットのための速度ベースメカニカル安全ブレーキの開発(設計及び動作確認実験)2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 喜昭,遠藤 嘉康,三島 弘希,甲斐 義弘
    • 学会等名
      '19 SAS Symposium (SAS: Society of Advanced Science)

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公開日: 2021-01-27  

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