広報活動

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2015年2月23日

理化学研究所

人と柔らかく接しながら力仕事を行なう高機能ロボット

-移乗、起立補助などの研究用プラットフォーム「ROBEAR」-

横抱き、立った姿勢での抱きかかえ両腕支持による立ち上げの図

横抱き(左)、立った姿勢での抱きかかえ(中)、両腕支持による立ち上げ(右)

高齢者社会の到来で、介護者不足が社会問題化しています。介護の現場では、ベッドから車いすへの移乗など体に負荷がかかる作業が多く、多くの介護士が腰痛に悩まされています。こうした重労働が介護士不足の一因にもなっています。このため、負荷が大きな作業をロボットに行わせて、介護者の負荷を軽減させようという取り組みに、期待が寄せられています。

理研と住友理工(旧東海ゴム)が連携して研究開発を行っている「理研-住友理工人間共存ロボット連携センター」は、2009年に、腕を用いて移乗介助を行う人型ロボット「RIBA」を、2011年には、ゴム製の触覚センサを用いて床からの抱き上げを可能とした「RIBA-Ⅱ」を開発しています。連携センターは、これまでの技術を継承しながら、介護の現場でよく行われる立った姿勢での抱きかかえや起立補助などの場合でも、被介護者(高齢者)に不安を感じさせないように、柔らかく接触でき、かつ力強い、新しい介護ロボットの開発を目指しました。

研究チームは、まず、駆動部分の小型・高精度・高パワー化の実現に挑みました。駆動部(アクチュエータ)は、ACサーボモータ、ギヤ、モータドライバと、それらを制御する制御・通信モジュールで構成されていますが、これらを一体化しました。また、従来機と比べ、ギヤ比が10分の1程度の高効率なギヤを用いることで、最高速度を2.5~10倍、精度を4~30倍に高めました。これにより、アクチュエータの出力部分で受けた力が入力側に伝わるバックドライバビリティが確保され、衝突や接触時に柔らかく対応できるようになります。また、人と接触しながら動作を行うため、力覚センサを用いて接触状態を高精度に検出できるようにしました。ひずみゲージを用いた6軸力/トルクセンサ、関節部のモータを流れる電流から関節トルクを推定する電流トルク推定器、ロボットの表面で外部からの接触状態を検知する触覚センサ(スマートラバーセンサ)の3種類の力覚センサを採用しました。低ギヤ比で大きな力を出せるアクチュエータユニットと、小さな力から大きな力まで多様な状況での検出が可能な力覚系センサの組み合わせによって、人と柔らかく接して、必要に応じて大きな力を出せるようにしました。なお、こうした設計の見直しにより、重量を約140kg(RIBA-Ⅱは約230kg)と大幅に軽量化し、部品点数も約250点(同約750点)に減らすことに成功しました。

新開発の介護用人型ロボットは「ROBEAR(ロベア)」と名付けられ、今後、研究用のプラットフォームとして利用されます。

理化学研究所
イノベーション推進センター 理研―住友理工人間共存ロボット連携センター ロボット感覚情報研究チーム
チームリーダー 向井 利春 (むかい としはる)