成果報告書詳細
管理番号20140000000506
タイトル平成23年度-平成25年度成果報告書 生活支援ロボット実用化プロジェクト 安全技術を導入した搭乗型生活支援ロボットの開発 安全要素部品群と安全設計に基づく搭乗型移動ロボットの開発
公開日2014/7/24
報告書年度2011 - 2013
委託先名アイシン精機株式会社 日本信号株式会社 オプテックス株式会社 株式会社ヴィッツ 学校法人千葉工業大学
プロジェクト番号P09009
部署名ロボット・機械システム部
和文要約高齢社会をむかえ、高齢者の自立した日常生活の移動を支援する移動手段が期待されている。特に都市部を中心とした屋内外の歩行者空間をシームレスに移動可能な手段は日常生活の移動支援として有効である。また歩行者空間を移動可能な電動車いすがすでに実用化され社会導入がされている。本開発では電動車いすをベースとし、最高速度を時速10kmまで拡張した搭乗型移動ロボットとその安全移動支援技術を開発した。本開発では利用シーンを歩行者専用空間としてショッピングモールおよび自転車等との共存空間である歩道とし、対象ロボットを利用する際のリスクアセスメントを実施した。リスクアセスメントの結果、対象ロボットのリスクの定量把握、及びリスクを低減する安全機能を選定した。この機能を実現する技術を「許容リスク以下安全移動支援技術」と呼ぶ。本技術は、リアルタイムリスク分析の考えのもと、時々刻々と変化する「生活空間内移動リスク」のリアルタイム推定/空間マッピングを行い、この情報に基づきロボットの最高速度を自律的/動的に調整することでリスクを低減するものである。さらに、上記安全技術を実現するために、各事象検出に必要なセンサ性能、安全機能等の仕様を洗い出し、IEC61508 SIL2準拠の安全を達成できるように安全要素部品群(3次元レーザ測域センサ、距離画像カメラ、安全無線通信モジュール)を開発した。また実装するソフトウェアについてもIEC61508 SIL2に準拠した機能安全ソフトウェア開発プロセスに基づき構築した。これらの安全技術、安全要素部品を組み込んだ搭乗型移動ロボットを開発し、性能試験を生活支援ロボット安全検証センターで実施した。安全要素部品とロボットの安全機能を同時に開発することで、安全要素部品開発面では機能実現に必要な必須仕様が明確になり、安全機能システムの実装では、デバイスレベルからの統合的な安全設計が可能となり、結果、質の高い安全性を実現できた。生活支援ロボット安全検証センターにて要求性能を達成した後、つくば市のつくばモビリティロボット実験特区にて実際に利用シーンを想定した公道走行実証実験を実施し、開発した搭乗型移動ロボットの利便性と安全機能の安全性について検証した。
英文要約As an aged society has come, the expectation to safety moving assistance tools for elderly persons are increased. A motorized wheelchair is a good example of the moving assistance tool which has already been in practical use. Especially in urban locations or pedestrian areas, it is highly effective to introduce a vehicular tool for their daily moving assistance, which can seamlessly travel indoors or not. In this project, a personal mobility robot based on motorized wheelchair with 10 km/h speed and its safety technologies were developed. Risk assessments of the robot usage in pedestrian spaces, such as malls, sidewalks and paths with bicycles, were first carried out to quantify risks of moving assistance. Functions reducing these risks were then carefully selected and designed. The functions, realized by “Safety moving assistance technology under the acceptable risk”, can estimate “moving risk” in life space in real-time manner, and generate a moving risk map. According to the moving risk map, the maximum speed of the robot is autonomously and dynamically adjusted, consequently decreasing its moving risk to the acceptable level. To realize the technology with the authority of IEC61508 SIL2, the system components, which were a 3D laser range finder, a range image camera and a safety wireless communication module, were also developed based on required performance and necessary safety functions. Additionally, the system software was corded according to functional safety software development process with the reference to IEC61508 SIL2.The developed personal mobility robot was verified to satisfy its required performance in Robot Safety Center. Because of parallel developments of the safety components and the safety functions, both of the performance clarifications of the safety components and the integration of the safety functions on the mobility system design were effectively achieved in this project. Consequently, high-quality safety of the developed robot was realized. Experiments including realistic usage on public roads were conducted in Tsukuba mobility robot special district, and the convenience and the safety of the developed robot were verified.
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