産総研、上肢に障害のある人の生活を支援するロボットアームを開発

 産業技術総合研究所(産総研、 http://www.aist.go.jp )知能システム研究部門・サービスロボティクス研究グループは、将来の安全認証を考慮して、上肢に障害のある人向けの小型軽量ロボットアーム(Robotic Arm for Persons with Upper-limb Disabilities 以下「RAPUD」という)を開発した。

産総研「RAPUD1」テーブルに取り付けられたRAPUD RAPUDは、アームとハンド(把持部分)を合わせて7自由度、可搬重量(保持、運搬できる物体の重量)0.5kg、全体重量約6kgのロボットアームである。操作時におけるユーザーの視野を広げ、アームによる挟み込み部分(ジョイント箇所)を減らすためにブロック連続体を使った直動伸縮機構を採用した。また、関節の動きを測るセンサーの2重化や、高信頼性通信の導入など、将来の安全認証を考慮して設計した。さらに、ユーザーが購入意欲を持てるように、低コスト化を考慮した。


 これまで介助者に依存していた上肢に障害のある人が、自分の意思で操作できる小型軽量ロボットアームとしての利用が期待されるため、現在、想定ユーザーである筋ジストロフィーや頸椎損傷を負った人たちによる、RAPUDの評価実験を進めている。

 今回の具体的な開発ターゲットは、上肢に障害のある人が自分自身で操作する生活支援用小型軽量ロボットアームとした。産業化が可能な水準の価格設定を開発目標とし、安価な部品を開発するとともに、既存の技術を統合したシステム開発を目指した。

産総研「RAPUD2」電動車いすに取り付けられたRAPUD RAPUDは、産総研で研究開発してきた小型軽量ロボットアーム設計技術、安全・信頼性技術、小型CPUボード技術、3次元視覚技術、操作インターフェース技術、RTミドルウエアなどのRT(ロボットテクノロジー)基盤技術を利用したユーザー指向ロボットオープンアーキテクチャに基づき効率良く開発された。




 主な特徴は以下のとおり。

  1. 小型軽量ロボットアーム設計技術
     リスクアセスメントの結果から、肘回転関節の代わりに直動伸縮機構を採用し、服や物などがジョイント部分に挟み込まれるリスクを減らすとともに、外装に鋭角部分が無い適切な形状を採用することにより、高い安全性を確保した。また、直動伸縮機構を樹脂ブロックの結合により構成することで小型軽量のロボットアームを実現した。RAPUDはアームとハンドを合わせて7自由度を持ち、高さ約75cm、全長40~100cm、可搬重量0.5kg、全体重量約6kgである。小型軽量であるため、ユーザーの使用状況に合わせて、ワンタッチでRAPUDの取り付け、取り外しができる。ベッドサイドに取り付けられたRAPUDを電動車いすへ付けかえるといったことが簡単にできる。
  2. 安全・信頼性技術
     開発の各段階でリスクアセスメントを行い、各種センサーの2重化、安全認証取得済み通信モジュールの採用、分散型制御モジュール、安全リレーモジュールの開発などによって高い安全性が確保されている。
  3. 小型CPUボード技術
     組み込み機器用CPUを採用し、LAN、USB、シリアルポート、デジタル入出力など各種の入出力インターフェースを実装した、名刺サイズのロボット用小型省電力高性能CPUボードを開発した。
  4. 3次元視覚技術
     アームなどに取り付け可能な小型ステレオカメラと注視した物体を把持するための位置・姿勢を検出するRTコンポーネントを開発した。

 経済産業省は、ロボット技術の高度化を通じた生産性と生活の質の向上を目的として、ロボット・新機械イノベーションプログラムを推進している。2007年7月には、次世代ロボット安全性確保ガイドラインをとりまとめ、現在もロボット産業政策研究会を組織し、生活支援ロボット等の実用化に向けた取り組みを行っている。

 生活支援分野におけるロボット技術は、大きな市場に発展する可能性を持つ。そのような生活支援ロボット産業の発展が望まれているが、単に試作するだけではなく、想定されるユーザーにも実際に開発に参加してもらい、ユーザーが満足する性能を備えたシステムを開発するとともに、ユーザーが購入意欲を持てる価格にしなければ産業化を実現することはできない。また、将来の安全認証を視野に入れ安全性にも配慮する必要があるという。