OS3-5
短脚二足歩行型ソーシャルロボットの機構研究
Research of mechanism of social robot walking with two short legs
○ 中島 一（中里研）

伊藤 章人（中里研）

中里 裕一（日本工業大学）

Hajime NAKAJIMA, Nippon Institute of Technology Graduate School
Akihito Ito, Nippon Institute of Technology Graduate School
Yuichi NAKAZATO, Nippon Institute of Technology nakazato@nit.ac.jp
Abstract: Now, many pet robots for animal therapy are developed. In this series of studies, we already proposed the teddy bear
type social pet robot walking with two short legs, and it turns out that this robot has healing effect form questionnaire researchabout prototype. But, surveyed people point out the necessity to improve the strangeness to the touch and heaviness to fold. The
purpose of this report, we propose the new pet robot mechanism to improve these points. We redesign the flame more lightweight
than ever before, and can adopt small-scale actuator for new pet robot. The same actuation using only half of actuators became
possible by the proposal mechanism that operate at the same time as few joints.

Keyword: pet robots, animal therapy,
1．目的
認知症患者はコミュニケーション能力や記憶に障害が発タの小型化と個数の削減が必要だと考えた。既に報告し生し、日常生活に多大な影響がでる。2012 年度には、65 歳

たペットロボットの総重量は約 1.3kgf であり、そのうち（1）以上の約 1 割の人が認知症を発症している。そのため、そアクチュエータの総重量は約 0.7kgf と大半を占めていの症状を改善する策が求められている。その一つとしてアニる。本報ではアクチュエータの総重量に占める割合を軽(2)マルセラピーが注目されている 。アニマルセラピーは動物減しながら、従来と同等の、上半身を傾け重心を軸足にと触れ合うことにより、精神的、生理的、社会的な医療効果移動させて反対側の足を 1mm 程持ち上げ、軸足のピッチを得るものであり、有効な手段となる可能性が示唆されてい軸の回転によって行う歩行動作やお辞儀動作が可能な機(2)る 。しかし、牙や爪などによる攻撃により人に怪我をさせ構の検討を行う。具体的にはアクチュエータ数を減らし、る可能性もある。これらの事から、今までの動物を利用したアクチュエータ自体も小型のものに変更することで軽量方法では、高齢者には導入が躊躇われる。そのため、ペット化を図る。安全性に関しては、各関節への動力伝達機構の代わりとなり、アニマルセラピー効果を発揮するロボットに、柔軟な樹脂ワイヤを使用することで関節の剛性を低(3)の研究が進められている 。

め、指を挟む等した時に怪我をさせる可能性を軽減する。

本研究では、対象者に長期にわたって飽きられずに、親しみや安らぎを与えられるロボットの研究を行っている（4)。
2.ロボットの形状
人が持つ動物に対する知識や経験を引き出しつつ、感情的な行動を主観的に連想させるロボットの形態として４つがある。(5)人型、身近な動物型、身近でない動物型、架空の動物やキャラクター、これら４つの中からペットロボットの問題（6）点として挙げられている「飽き」の来ない形状を選択しなければならない。本研究では、「飽き」の改善策として「会話（7）機能の付加」、「違和感のない動作」

Fig.1
apparent of Pet robot before
4. アクチュエータ
機構の見直しを行うに当たり、アクチュエータの各自由を考慮し、架空の動物度への再配置を行った。図 2、図 3 にアクチュエータの配そこで本研究では、アニメー置をを示す。図 2、図 3 でグレーに塗りつぶされている回ションなどで実際に話したり、動いたりしているデフォルメ転対偶がアクチュエータを付加した能動対偶である。腕部された２足歩行型のクマを選んだ。

は左右の肩にロール軸とピッチ軸の各 2 自由度のうち左右やキャラクターに着目した。

3．改良方針のロール軸を同期させる。歩行機構は重心移動と足を上げ（8）図 1 に既に報告したペットロボットを示す。既に報告しる関節を連動させ、また、両足首と腰の回転動作を連動さたペットロボットでアンケート調査を行った結果少し重いせることで 2 個のアクチュエータにより歩行を可能となとの感想が多く寄せられたことから軽量化という結論に至る。首にはピッチ軸に、アクチュエータを入れることで、った。ペットロボットを軽量化するに当たり、アクチュエーお辞儀の動作を可能にした。

OS3-5-1

7.

改良結果改良したペットロボット外観を図 6 に示す。体長は32cm であり、総重量は 557gf となった。
また、歩行動作は歩行スピードは 1.6 秒と早くなり、歩幅は 2cm であり、上半身を傾け重心を軸足に移動させて反対側の足を 1mm 程持ち上げ、軸足のピッチ軸の回転によって行う歩行動作をさせる事に成功し、お辞儀動作もさせることができた。
Fig.2 Placement of theactuator so far

Fig.3 Arrangement of the joint

5．腕部の機構
胸の中心に配置したアクチュエータの回転動力を、プーリと糸により伝達する事で両腕のロール軸の動作が可能になる。図 4 に胸部から肩のプーリの機構を示す。
Resin wire
Left shoulder joint

Right shoulder joint

Fig.6
8.

Pet robot that improved

結論

今回、既に報告したペットロボットを軽量化するに当たり、アクチュエータの使用数を削減したが、複数関節の動作を連動させることにより、歩行動作やお辞儀動作を行わせることができた。また、改良したペットロボットは既にPulley

報告したものに比べ、、アクチュエータの小型化及び使用Guide ring数削減により、約 58％の軽量化行うことに成功した。

Fig.4 Rotation mechanism of an arm joint

参考文献

6．歩行部の機構（1）毎日新聞、2012 年 8 月 24 日（金）夕刊、認知症 300

図 5 に重心移動の順序を示す。左右の足の付け根のロー万人

ル軸関節の距離を変更し上体を傾けたときに、重心が軸足

厚労省推計

65 歳以上の 1 割（2）大阪府・医療法人豊済会介護老人保健施設やすらぎ

作のロール軸の外側に出るようにした。この結果重心移動に

業療法士 加藤 篤 痴呆性高齢者の犬とのコミュニケ伴い、軸足のロール軸に回転モーメントが発生し、自動的ーション －動物介在療法を試みて－に反対側の足が持ち上がる。次に軸足の足首のヨー軸を内（3）清水遵, 須賀京子, 永忍夫,ペットロボット介在活動が転させて足を踏み出す。

認知症高齢者の心身に及ぼす影響-唾液試料を指標とした検討-,愛知淑徳大学論集 コミュニケーション学
部 ･ コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン 研 究 科 篇 ,No.8,Page.99108,2008.03.17田村大樹, 中里裕一,短脚の二足歩行
ペットロボットにおける自立化に向けた検討, 2011（4）柴田 宗徳,ロボットセラピーの展開, 計測と制御 第42 巻 第9号 Ｐ758（5）柴田 宗徳, ロボットセラピーの展開, 計測と制御 第Yaw axis

42 巻 第 9 号Ｐ758

Pitch axis

Roll axis（6）柴田 宗徳, ロボットと癒し, 映像情報メディア学会
Direction of travel誌
Yaw axis
Pitch axis

Vol.57 No.1-pp.38（7）柴田 宗徳,ロボットセラピーの展開, 計測と制御 第42 巻 第9号 Ｐ756
（8）生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会 2012 講演要旨集，page.69 伊藤章人，竹内大二郎，中里裕一，木製二足歩行型ペ:Center of gravity

Roll axis

Fig.5 The order of the center of gravity moves

OS3-5-2ットロボットの研究．