成果報告書詳細
管理番号20140000000578
タイトル平成21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 搭乗型生活支援ロボットにおけるリスクアセスメントと安全機構の開発 実証実験を伴った搭乗型ロボットリスクアセスメントの研究開発
公開日2014/9/18
報告書年度2009 - 2013
委託先名独立行政法人国立長寿医療研究センター
プロジェクト番号P09009
部署名ロボット・機械システム部
和文要約生活支援ロボットは、商業施設、駅・空港等の交通施設、オフィス、家庭に至るまで、不特定多数の人や、他の移動体や障害物と同一空間内で共存が可能なこと求められる.そこで,本研究では生活支援ロボットが至近距離で人と同居するという状況下で人に与える危険性やリスク、皮膚等の人体損傷の可能性を予測・評価して、安全性確保に益する資料を提供するため、生活支援ロボットの安全性の実証実験を病院・介護施設等の諸施設で実施し、顕在化された人体損傷リスク評価の基礎検討を行った。なお,本研究の遂行に際しては,病院が生活支援ロボットの病院・介護施設における実証試験を担当し、研究所が生活支援ロボットに係る人体損傷リスクの基礎検討を行った。
 平成21年度は,ユースケース検討では、トヨタ自動車開発者で検討し、立ち乗り搭乗型生活支援ロボットでは杖的な外出サポートなど、座り乗り搭乗型生活支援ロボットでは自律移動の電動車いす進化型が提案された。立ち乗りと座り乗り搭乗型生活支援ロボットを国立長寿医療センターに持ち込んで、試乗後にアンケートを実施し,適応対象者の絞り込みと利用拡張性について明らかにした。
 人体損傷の評価では、1.転倒の機序と人体機構の連関、2.人間の心理的かつ緊急時の回避行動の可能性と妥当性、3.ロボットの安定性特性の評価、4.人体の物性値の取得と欠損データの取得実験、及び動的な物性値の推定、5.損傷のシミュレーションなどが重要点であり,人体数値データや静的物性値は既存データベースなどで比較的良くデータが取得できた
平成22年度は,加齢による機能低下を考慮した立ち乗り搭乗型生活支援ロボットの予備実証試験を実施し、操作の安全性評価を行い、高齢者が操作した場合の問題点を検討した。高齢者の運動機能、感覚機能、知覚機能の低下は、高齢者体験セットによって再現し、ロボット使用による安全性を比較した。ロボットの適応者の条件は、立位、歩行、踏み台昇降、視力、聴力、排泄の各能力がすべて日常生活に支障のない状態の者となり、今後の臨床患者の試験参加条件となると思われた。
 自動車研究所と本ロボットを想定した模擬台車を作成し、ダミー人形を搭乗させ出会い頭に衝突の状況を想定し,諸条件を組み合わせて衝突実験を実施した。損傷評価には自動車追突試験に用いられる頭部損傷基準値(HIC)を利用した.病院等で使用されるリノリュウムは転倒時の頭部損傷を1/2—1/3に低減する効果が示された。ダミー人形を用いた実験より、模擬台車からの転倒は複数の過程から存在することが判明した。それは、ダミーが搭乗者・模擬台車に衝突する、台車の片輪が浮き上がる、台車の回転運動とダミーが慣性により姿勢を保持したまま傾いた台上を滑落する、ダミーの下肢が捻れた後、大地に踵が接地する、踵を回転中心として、頭部が回転自由落下する、という一連の流れである。この過程を逐次数理モデル化すれば、幾つかの方程式群が得られた。この数理モデリングとダミー実験データより衝突、転倒、受傷過程の詳細吟味が可能となった.
平成23年度は,患者が日々使用するコースを移動してデータ収集して評価し、その後に健常患者による見学参加が計画された。医療従事者6名による本ロボット搭乗に関して、内科データと速度の測定、ビデオ撮影、安全アンケート調査を実施した。血圧、脈拍、心拍出量などの循環器データは本ロボット搭乗による影響はなかった。見学した健常患者5名は、20%が「本ロボットが入院患者を介助できる」と回答し、座椅子、荷物置き、安定感などの改良点があげられた。危ないという印象との回答率は80%で、理由に操作困難、スピード、乗降時、不安定性、転倒不安があげられた。患者の搭乗による実証試験を十分に実現するには、懸垂装置等の安全確保を病院内に設置することが必要と考えられた。
自動車研究所と本ロボットを想定した模擬台車を作成し、ダミー人形を搭乗させ、ダミーが正面から5km/hで衝突したケースと双方が5km/h出会い頭に衝突した場合等の実験を行った。転倒時には、最初にロボットが接地して相当の衝撃を吸収し、その後、四肢等、そして、最後に頭部、胸部などの重要部位の接地が望ましいことがわかった。
英文要約In order to guarantee safety during trials in medical institutions such as the National Center for Geriatrics and Gerontology (NCGG), it is necessary from a risk assessment point of view to provide a controlled testing environment. Obviously, providing the medical staff with the standing-style passenger robot to move inside the hospital is one viable test case. Another situation is to allow the patients themselves to utilize the standing-style robot as well. However, in the event of an accident or device failure, since static stability cannot be maintained with only two wheels, there is a concern that elderly patients in particular would have difficulty getting on and off the robot. After careful consideration, we opted for the addition of an auxiliary wheel for stabilization. The sitting-style passenger robot will be used primarily for patient-side testing and evaluation. While this technology could be quickly adapted to allow patients to drive themselves around inside the hospital, the use of an electric wheelchair would be more cost efficient. Rather, employing the sitting-style robots to autonomously transport patients between hospital bed and examination table, would be much more beneficial, according to the medical staff. As the feasibility of such a situation would depend upon the condition of the patient, having a wide range of input from physicians and other qualified specialists in the medical field is essential.
The result of 2010 was ; Preliminary trial for use case demonstration was conducted. At NCGG, we brought in both types of passenger robots and obtained opinions from many medical staffs on which elderly patients would most benefit from them, points for improvement, and assumed risks.
The result of 2011 was ; In the preliminary experiment, when the elderly simulation set was in place and our medical staff moved ahead using a standing-style robot, there was no change in the feeling of risk but the feeling increased when riding or dismounting. Similarly, a green lamp became difficult to distinguish visually. Moreover, they replied that the indication for using the standing-style robot for hospital patients would be their having no disability in daily life.
The result of 2012 was ; Living support robots that people stand on to ride were brought in for trial in the hospital. First, six members of the medical staff rode them for transportation within the ward. Various data were measured, videos were taken, and a safety questionnaire was conducted. With regard to safety, actions and settings that respondents said were “very risky” were “opening patient room doors while still on the robot,” “making U-turns in hallways,” and “stepping off to the rear one leg at a time while pulling on the steering handle.” Next, five physically able patients observed medical staff members riding the robot. Twenty percent of them responded that “this robot can assist hospital inpatients.” Actions and settings respondents said were “very risky” were “returning to the patient room and getting off the robot at bedside” and “riding the elevator.” To achieve an adequate verification test with patients riding the robot in the future, it will be necessary to ensure safety by installing protective equipment in the hospital.
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