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多関節介護ロボット制御用の圧力分布センサ

国内特許コード P04A006914
整理番号 KN000486
掲載日 2005年3月18日
出願番号 特願2000-108346
公開番号 特開2001-287189
登録番号 特許第3511088号
出願日 平成12年4月10日(2000.4.10)
公開日 平成13年10月16日(2001.10.16)
登録日 平成16年1月16日(2004.1.16)
発明者
  • 岡本 修
  • 中谷 輝臣
  • 上村 平八郎
  • 山口 功
  • 鈴木 誠三
  • 薮内 賀義
  • 上野 純一
  • 臼井 康起
  • 永野 裕章
  • 蓮佛 克彦
  • 伊崎 光晴
出願人
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 多関節介護ロボット制御用の圧力分布センサ
発明の概要 【課題】 ロボットの腕を構成している両端部がオフセット角をもってカットされた円筒形状である各関節ユニットの全面に亘って圧力分布が測定できる接触センサを提供することと、該センサからの検出値をもちいてロボットの腕のリアルタイムの駆動制御を可能にする技術を提供すること。
【解決手段】 平行に配置された行電極と糸巻き形態に配置された列電極を組み合わせた感圧シートセンサとすることによって、両端部がオフセット角をもってカットされた円筒形状である各関節の全面に亘り電極交点が分布されるようにすると共に、行列ともに所定幅をカバーする電極構造とすることによって、出力信号端子の数を減少させて演算処理の負担を軽減した。更に各関節毎に備えた感圧シートセンサ、エンコーダと情報処理手段とによってローカル処理を実行してからCPUに送信することで、中央の演算処理負担を軽減した。
従来技術、競合技術の概要


高齢化社会を迎え、高齢者等の介護が益々その必要度を増している中で、介護をする人の肉体的な負担は重く、介護者自身が腰や膝や肩、腕等を痛めてしまう例が多発している。そのような状況に対応して介護補助具の研究開発が盛んに行われており、介護ロボットの開発にも期待が寄せられているが、これについては未だ実用段階にはない。工業用のロボットと異なり、生身の人間しかも身体的に弱い人を対象とするものであるため、その動作は単に安全確実なだけで無く介護を受ける人に安心感を与える繊細なもの、すなわち人に優しいことが要求されるため、介護ロボットの提供には機構的にも制御上も極めて厄介な問題を伴うことになる。

産業上の利用分野


本発明は、高齢者等の介護を補助するロボットに関し、特に多関節の腕等にかかる圧力分布を検出し、その駆動制御に使用するセンサとその周辺技術に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
基材シート上に平行に配置された行電極と同じく基材シート上に糸巻き形態に配置された列電極を感圧抵抗素材を介在させて重ね合わせた感圧シートセンサを、両端部が傾斜角をもってカットされた円筒形状である関節ユニットを複数個直列につないだ多関節を腕とするものの外表面に巻きつけ、前記両電極の交点が前記関節ユニットの外表面全域に分布されるようにして圧力分布を検出できるようにしたことを特徴とする多関節介護ロボット制御用の圧力分布センサ。

【請求項2】
従動側アームが駆動側アームのアーム軸線に対しオフセット角γのオフセット回転関節で連接されている状態を検出すると共に、この情報を信号線で隣接する関節へ伝送する機能を備え、基準となる固定座標系が肩部側関節から順次伝達されるオフセット関節に用いられるものであって、隣接する複数の行電極を短絡接続すると共に、隣接する複数の列電極を短絡接続することによって信号出力端子の数を減少させて、情報処理の演算負担を軽減すると共に領域を代表する信頼性の高い信号検出を実現したことを特徴とする請求項1に記載の多関節介護ロボット制御用の圧力分布センサ。

【請求項3】
所定幅を蛇行する形状の行電極と同じく所定幅を蛇行する形状の列電極とを組合せて、信号出力端子の数を減少させて、情報処理の演算負担を軽減すると共に領域を代表する信頼性の高い信号検出を実現したことを特徴とする請求項1に記載の多関節介護ロボット制御用の圧力分布センサ。

【請求項4】
各関節ユニットは請求項1に記載の圧力分布センサとオフセット関節のオフセット角を検知するエンコーダと情報処理手段を備えると共に、各関節ユニットと中央の制御用CPUとはネットワーク接続されており、前記感圧シートセンサとエンコーダの出力信号および肩側関節の位置情報とから前記情報処理回路によって各関節ユニット毎にローカル演算処理を実行し、基準座標系の位置情報として中央のCPUに送信することで、応答性の早い制御を実現したことを特徴とする多関節介護ロボット制御システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2000108346thum.jpg
出願権利状態 登録
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