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2012 年度 実績報告書

単体多機能型自立生活支援ロボットの本質的安全技術と知能化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24300203
研究種目

基盤研究(B)

研究機関高知工科大学

研究代表者

王 碩玉  高知工科大学, 工学部, 教授 (90250951)

研究分担者 井上 喜雄  高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)
石田 健司  高知大学, 大学病院, 准教授 (10274367)
片岡 万里  高知大学, 医学部, 教授 (40273792)
藤江 正克  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339716)
江丸 貴紀  北海道大学, 工学研究科, 准教授 (30440952)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード生活支援 / 安全性 / 知能 / ロボット / 制御 / 移乗 / ホイール / 意図推定
研究概要

本研究では,下肢障害者の自立生活を支援するために,移動・移乗・作業・訓練を一体化した単体多機能型自立生活支援ロボットを試作し,その有効性を調査してきた.H24年では,アイデアやそれぞれの要素の実現可能性について試験で検証することを目的として,具体的に下記の2課題を実施した.
課題1:速度制限機構の開発
狭い自宅や施設の個室で動作する生活支援ロボットは,人や物に当たる可能性をゼロにはできない.当たっても怪我や破壊をさせないためには,速度を安全範囲内に制限するしかない.しかし,制御アルゴリズムや電気回路の誤動作により,電動機は設計された定格回転数を超えて回転することがある.そこで本年度では,速度制限法としては,制御と電気回路とを独立させ,また電磁気ブレーキも使わず,ホイールの半径方向にスライド軸を設け,安全速度範囲を超えると,ブレーキをかけるというメカニズムの開発に成功した.
課題2:力制限機構の開発
生活支援ロボットは,人や物との間で相対的に運動しなくても大きな力で押し続けると,人にとって非常に危険である.電動機の発生する力は電機子電流に比例するので,モータ・ドライバーの電流を制限する方法も考えられるが,ブリッジ回路はショートするなどの故障によって大電流が流れると,電動機は設計された定格出力の5倍~10倍を超えてしまう静的力を出してしまう.そこで本年度では,ドライバーや制御回路の工夫と異なり,ホイールを動かす力制限機構を開発した.

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

試作した速度制限機構は予定の通りで機能できた.力制限機構はメカニズムとして予定の通り動作したが,制限範囲の自由自在な設定は困難であることが判った.次年度では,機構材料の特性試験を行うことで,特性に基づいて力を制限する.

今後の研究の推進方策

速度と力の制限機構をオムニホイールに内蔵し,安全性を確保する新型オムニホイールを試作する.また,使用者の意図の推定法と制御法を確立する。最後に安全性試験を行う.

次年度の研究費の使用計画

力制限機構はメカニズムとして予定の通り動作したが,制限範囲を自由自在に設定することができなかったので,力制限機構の完成版としての試作が次年度にずれ込む.よって,直接経費次年度使用額として1,471,581円であり,力の制限機構の試作費として使用する.

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (36件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Improving the Motion performance for an Intelligent Walking Support Machine by RLS algorithm2013

    • 著者名/発表者名
      Yina Wang, Shuoyu Wang, Renpeng Tan, Yinlai Jiang, Kenji Ishida, Yo Kobayashi and Masakatsu G. Fujie
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters

      巻: Vol. 7, No. 4 ページ: 1177-1182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion Control of a wheeled Mobile Robot Using Digital Acceleration Control Method2013

    • 著者名/発表者名
      Yina Wang, Shuoyu Wang, Renpeng Tan and Yinlai Jiang
    • 雑誌名

      International Journal of Innovative Computing, Information and Control

      巻: Vol. 9, No. 1 ページ: 387-396

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion Control of a Cushion Robot Considering Load Change and Center of Gravity Shift2012

    • 著者名/発表者名
      Renpeng Tan, Shuoyu Wang and Yinlai Jiang
    • 雑誌名

      Journal of System Design and Dynamics

      巻: Vol.6, No.5 ページ: 740-753

    • DOI

      10.1299/jsdd.6.740

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Digital Acceleration Controller for an Elevator to Adapt to Load Changes and Nonlinear Air Damping2012

    • 著者名/発表者名
      Yina Wang and Shuoyu Wang
    • 雑誌名

      ICIC express letters

      巻: Vol. 6, No. 12 ページ: 3149-3154

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive Controller for Motion Control of Seat-style Omnidirectional Mobile Walker2012

    • 著者名/発表者名
      Shuoyu Wang, Yuto Watanabe and Renpeng Tan
    • 雑誌名

      ICIC express letters

      巻: Vol. 6, No. 12 ページ: 3183-3188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bilateral Frontal Cortex Activation during Fragmented-Letter Identificat ion is Greater than that during Complete-Letter Identification2012

    • 著者名/発表者名
      Yinlai Jiang, Hirotaka Yanagida, Tatsuhisa Takahashi, Shuoyu Wang
    • 雑誌名

      Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering

      巻: Vol.50, No.2 ページ: 219-226

    • 査読あり
  • [学会発表] Can Robotics Contribute to Aged Society?2013

    • 著者名/発表者名
      Shuoyu Wang
    • 学会等名
      Second Mini Symposium on Intelligent Informatics (MS112013)
    • 発表場所
      BoHai Pearl Hotel Dalian (Dalian, China)(特別講演)
    • 年月日
      2013-05-27
  • [学会発表] 立ち上がり補助における動作解析2013

    • 著者名/発表者名
      木地尾友喜
    • 学会等名
      機械学会中国四国支部第51期総会・講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-08
  • [学会発表] 座位歩行訓練機の重心位置変化に対し適応制御を用いた走行制御2013

    • 著者名/発表者名
      渡辺悠人
    • 学会等名
      機械学会中国四国支部第51期総会・講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-08
  • [学会発表] 肢体の加速度測定による転倒検知2013

    • 著者名/発表者名
      真辺良祐
    • 学会等名
      機械学会中国四国支部第51期総会・講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-08
  • [学会発表] 歩行リハビリテーションにおける回復状態評価について2013

    • 著者名/発表者名
      湯澤亮祐
    • 学会等名
      機械学会中国四国支部第51期総会・講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-08
  • [学会発表] ロボットの知能化法開発~模倣アプローチの試み~2013

    • 著者名/発表者名
      岩松将輝
    • 学会等名
      機械学会中国四国学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] 加速度情報による仰臥位状態からの起き上がり感知2013

    • 著者名/発表者名
      原貴之
    • 学会等名
      機械学会中国四国学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] 加速度信号による特定動作認識法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      福岡優輝
    • 学会等名
      機械学会中国四国学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] 立ち上がり補助椅子を脳で制御するための基礎研究2013

    • 著者名/発表者名
      萩野涼
    • 学会等名
      機械学会中国四国学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] ディジタル加速度制御法による全方向移動型歩行訓練機の走行制御2013

    • 著者名/発表者名
      大森雄介
    • 学会等名
      機械学会中国四国学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] 寝たきり障害者の生活支援ロボット開発を目指して~口渇時における脳活動の計測~2013

    • 著者名/発表者名
      中田篤志
    • 学会等名
      機械学会中国四国学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] 全方向移動型歩行訓練機の径路追従のためのロバスト故障許容制御2013

    • 著者名/発表者名
      孫平
    • 学会等名
      電気学会研究会資料 -制御研究会
    • 発表場所
      電気学会 第1~5会議室(東京)
    • 年月日
      2013-03-04
  • [学会発表] 入力制限を考慮した歩行支援機のオンライン軌道計画2013

    • 著者名/発表者名
      王義娜
    • 学会等名
      電気学会研究会資料 -制御研究会
    • 発表場所
      電気学会 第1~5会議室(東京)
    • 年月日
      2013-03-04
  • [学会発表] User Directional Intention Identification for a Walking Support Walker Adaptation to Individual Differences with Fuzzy Learning2012

    • 著者名/発表者名
      Yinlai Jiang
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2012)
    • 発表場所
      Kobe Convention Center (Kobe, Japan)
    • 年月日
      2012-11-23
  • [学会発表] An Improved Adaptive Controller with Parameter Optimization by GA for an Omni-directional Walker2012

    • 著者名/発表者名
      Renpeng Tan
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2012)
    • 発表場所
      Kobe Convention Center (Kobe, Japan)
    • 年月日
      2012-11-23
  • [学会発表] Evaluation and Visualization of Evacuees' Walking Difficulty in Disasters2012

    • 著者名/発表者名
      Isao Hayashi
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS-ISIS 2012)
    • 発表場所
      Kobe Convention Center (Kobe, Japan)
    • 年月日
      2012-11-23
  • [学会発表] ロボットの知能化法開発~模倣アプローチの試み~2012

    • 著者名/発表者名
      岩松将輝
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会ソフトロボティックス研究会 第7回ポトラック&ワークショップ
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] ディジタル加速度制御法による全方向移動型歩行訓練機の走行制御2012

    • 著者名/発表者名
      大森雄介
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会ソフトロボティックス研究会 第7回ポトラック&ワークショップ
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] 立ち上がり補助椅子を脳で制御するための基礎研究2012

    • 著者名/発表者名
      萩野涼
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会ソフトロボティックス研究会 第7回ポトラック&ワークショップ
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] 加速度情報による仰臥位状態からの起き上がり予測2012

    • 著者名/発表者名
      原貴之
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会ソフトロボティックス研究会 第7回ポトラック&ワークショップ
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] 加速度信号による身体の特定動作認識法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      福岡優輝
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会ソフトロボティックス研究会 第7回ポトラック&ワークショップ
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] 寝たきり障害者の生活支援ロボット開発を目指して~口渇時における脳活動の測定~2012

    • 著者名/発表者名
      中田篤志
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会ソフトロボティックス研究会 第7回ポトラック&ワークショップ
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] 重心位置を考慮した座位歩行訓練機の適応制御法による走行制御2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺悠人
    • 学会等名
      第55回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2012-11-17
  • [学会発表] 歩行リハビリテーションにおける歩行状態評価のための基礎研究2012

    • 著者名/発表者名
      湯澤亮祐
    • 学会等名
      生活生命支援医療福祉工学系連合大会(LIFE2012)
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 年月日
      2012-11-03
  • [学会発表] 肢体の加速度測定による転倒予測2012

    • 著者名/発表者名
      真辺良祐
    • 学会等名
      生活生命支援医療福祉工学系連合大会(LIFE2012)
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 年月日
      2012-11-03
  • [学会発表] Adaptive Control Method for a Walking Support Machine Considering Center-of-gravity Shifts and Load Changes2012

    • 著者名/発表者名
      Yina Wang
    • 学会等名
      The 2012 International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMechS 2012)
    • 発表場所
      Tokyo University of Agriculture and Technology (Tokyo, Japan)
    • 年月日
      2012-09-20
  • [学会発表] 歩行支援機のための利用者の方向意図同定法~距離型ファジィ学習による個人特性への対応2012

    • 著者名/発表者名
      姜銀来
    • 学会等名
      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2012-09-20
  • [学会発表] 全方向移動型座布団ロボットの運動制御法2012

    • 著者名/発表者名
      譚仁鵬
    • 学会等名
      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2012-09-20
  • [学会発表] インテリジェント歩行支援機の運動制御精度向上2012

    • 著者名/発表者名
      王義娜
    • 学会等名
      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2012-09-20
  • [学会発表] 分割時系列型特異値解析を用いた歩行困難の評価2012

    • 著者名/発表者名
      姜銀来
    • 学会等名
      第28回ファジィシステムシンポジウム(FSS2012)
    • 発表場所
      名古屋工業大学(名古屋)
    • 年月日
      2012-09-14
  • [学会発表] 真理値を考慮した適合度型ファジィ推論法2012

    • 著者名/発表者名
      王碩玉
    • 学会等名
      第28回ファジィシステムシンポジウム(FSS2012)
    • 発表場所
      名古屋工業大学(名古屋)
    • 年月日
      2012-09-14
  • [学会発表] 日本発ネットネス機器~JOBAの開発経緯・実験・試験・実用化~2012

    • 著者名/発表者名
      王碩玉
    • 学会等名
      第13回HSS研究会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知(特別講演)
    • 年月日
      2012-08-18
  • [学会発表] Digital Acceleration Controller Based on Recursive Least Squares (RLS) Identification for an Excretion Care Support Robot2012

    • 著者名/発表者名
      Yina Wang
    • 学会等名
      The 2012 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2012)
    • 発表場所
      Wangjiang Hotel Chengdu (Chengdu, China)
    • 年月日
      2012-08-08
  • [学会発表] Embodied Knowledge Extraction from Human Motion Using Singular Value Decomposition2012

    • 著者名/発表者名
      Yinlai Jiang
    • 学会等名
      The 2012 IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI 2012)
    • 発表場所
      Brisbane Convention &Exhibition Centre (Brisbane, Australia)
    • 年月日
      2012-06-13
  • [学会発表] Quantitative Evaluation of Walking Disability Using Singular Value Decomposition2012

    • 著者名/発表者名
      Yinlai Jiang
    • 学会等名
      The 5th Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications (APSSRA2012)
    • 発表場所
      Furama Riverfront Hotel (Singapore)
    • 年月日
      2012-05-25
  • [学会発表] Visual Evaluation of Gesture Motion and Walking Difficulty Using Singular Value Decomposition2012

    • 著者名/発表者名
      Isao Hayashi
    • 学会等名
      The 12th Annual Meeting of Vision Sciences Society (VSS2012)
    • 発表場所
      Waldorf Astoria Naples (Naple, Florida, USA)
    • 年月日
      2012-05-15
  • [備考]

    • URL

      http://www.lab.kochi-tech.ac.jp/robotics/

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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