2020 Fiscal Year Research-status Report
Realization of a Life Support Robot that Plays and Interacts with Children through Dynamic Physical Contact
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20K04389
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣井 富 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 准教授 (80405927)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ロボティクス / ヒューマン・ロボットインタラクション / 遊びロボット / 生活支援 / 子ども |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，少子化や一人っ子の増加の影響により，子どもの運動能力の低下が指摘されている．本研究の目的は，ロボットと子どもが共に走る状態で，ロボットが子どもに“タッチする”ことが可能な「子どもと遊ぶ生活支援ロボット」を実現することである．これが実現すると，人に対して，より安全・安心に振る舞うロボットが開発出来る．本ロボット開発には，「ルールが簡潔」かつ「役割が明確化」されている“鬼ごっこ”を開発モデルとして取り扱う．本開発モデルを用いることで，ロボットの特性評価を効率的に行うことが可能となる．
本研究では，以下の2点に重点を置き，ロボット開発実現を達成する．
1. 高速に移動する人を追従することが可能なロボットシステムの開発
2. “タッチする”ことが可能な「子どもと遊ぶ生活支援ロボット」の開発
本年度は，COVID-19を配慮した開発となったため，ロボットの実機の開発を一時中断し，シミュレーション環境を構築した．従来の人の後方からの人への追従は，“鬼ごっこ”のようにプレイヤである人が急停止した際に，鬼役であるロボットが人に衝突の危険性がある．そこで，2020年度の開発目標である「人に衝突しない安全な追従走行の実現」において，従来の人の後方からの人への追従ではなく，人の横方向へ追従し，追い越す手法の開発を行った．これについては，ROBOMECH 2021で発表予定である．また，「鬼ごっこ」の開始の合図として，人からロボットへの腕振りをすることとし，それに対しロバストな腕降りの認識手法を開発した．これについては，SII 2021において示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
従来の人の後方からの人への追従は，“鬼ごっこ”のようにプレイヤである人が急停止した際に，鬼役であるロボットが人に衝突の危険性がある．そこで，2020年度の開発目標である「人に衝突しない安全な追従走行の実現」において，従来の人の後方からの人への追従ではなく，人の横方向へ追従し，追い越す手法の開発を行い，目的は達成した．
しかし，COVID-19への対応のため，実機製作を一時停止していたために遅れは生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，以下の2点に重点を置き，ロボット開発実現を達成しようとしている．
1. 高速に移動する人を追従することが可能なロボットシステムの開発
2. “タッチする”ことが可能な「子どもと遊ぶ生活支援ロボット」の開発
2021年度以降は，
1については，代表者らの従来手法は，2次元のLRFを用いているそのため，人とそれに似た幅を持つものを間違う可能性がある．そこで，3次元LRF（以後3D LiDARとする）と2次元LRFを組み合わせる．3DLiDARを用いると，点群情報から人と人以外の物体を見分けることが可能になる．次に高安全タッチ用アームの開発を目指す．アームは，衝撃力軽減のため，軽量であることが望ましい．そこで，3Dプリンタを用いアームを作成することで1本あたり，300gを目指す．なお，生活支援ロボットの「親しみ感」を向上させるための代表者が開発しているロボットアバタを搭載する．さらに，人へのタッチ方法を実現する．すべてのタッチ方法において，パラメータは，人の痛覚耐性の許容範囲以下になるように設定する．実現の方法のベースとして，インピーダンス制御を用いる．解決すべきことはロボットも人も走る状態におけるタッチである．2020年度の成果である横方向への人追従を用いてタッチし，即，離脱するようにロボットを制御することで，安全性を確保する．
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| Causes of Carryover |
（理由）
COVID-19の影響で，ロボットの実機製作が一時中断したことと，学会がオンラインとなり，旅費が生じなかったため．
（使用計画）
ロボットの実機製作が完了していないため，その開発費，および国内，国際学会発表等に用いる．
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