夜勤の老人ホーム職員支援ロボットの開発
The development of the nursing home staff support robot of night shift
江見 圭司，小嶋 聡，沼田 周，植野 貴裕，鷲田 晶一，トム 忍足，ネパル・アナンダ，
大西 健吾（京都情報大学院大学）
Keiji Emi, Satoshi Kojima, Shu Numata, Takahiro Ueno, Akikazu Washida, Tom Oshidari,
Nepal Amanda and Kengo Onishi（The Kyoto College of Graduate Studies for Informatics）

Abstract
高齢化社会の到来に伴い老人ホームの勤務者数は不足する。老人ホームでは夜間時間でも特に早朝 3時から 7 時に廊下で問題が発生しやすい。勤務者は入所者の居室で業務をこなすが，入所者は早起きであるため，勤務者が手薄な廊下をうろつくことになるが，居室との急激な温度差で倒れることが多い。
プライバシー保護の観点から監視カメラも設置できないため，長い廊下を巡回するロボットを製作し，この問題の解決に当たることにした。
With the arrival of an aging society, the number of workers for seniors will be insufficient. In a
nursing home it is easy to solve even at night time Early in the morning 3 o’clock to 7 o’clock introuble in the corridor. The worker performs work in the resident ‘s room, but since the residents are
early risers, the workers will wander through the corridor which is weak, but they often collapse dueto the sudden temperature difference with the room. Since it is not possible to set up surveillancecameras from the viewpoint of privacy protection, we decided to create a robot to circle a long corridor
and to solve this problem.

■ 1．はじめに
1.1．日本の高齢化社会の現状
1.1.1

超高齢社会に突入した日本

人が 65 歳以上になると予想されており，今後ますます超高齢社会が進むと考えられる。
日本の超高齢社会に合わせて，年々一人暮らしの高齢者が増えている。[1] の統計によると平成 27

日本は現在高齢化社会を迎えている。内閣府の高年の時点で一人暮らしをしている高齢者は男女合わ

齢社会白書によると，平成 27 年 (2015 年 ) に日本のせて 6 千万人にのぼるとされており，今後はさら高齢化率（総人口の内 65 歳以上の高齢者が占めるに増加していくと予想されている [3]。

割合）は 26% に達している [1]。これは，日本国民の 4 人に 1 人が 65 歳以上の高齢者という計算になる。

高齢者の介護

世界保健機構（WHO）や国連の定義では，高齢超高齢社会を迎えた日本で問題になるのは，高齢化率が 7% を超えた社会を「高齢化社会」，14% を者の介護である。人によって差異があるが，多くの超えた社会を「高齢社会」，
21% を超えた社会を「超場合，人は年齢を重ねると身体が衰えていき，高齢高齢社会」と定義している [2]。高齢化率が 26% のを迎えると，視力・聴力の悪化，手足が不自由にな

日本はすでに超高齢社会に突入したことになる。まる，寝たきりになる，認知症を患う等の問題を抱えた，図 1.1 のその後の将来推計を見ると，平成 47

ることが多い。

年 (2035 年 ) に高齢化率は 33%，国民の 3 人に 1

64

1.1.2

NAIS Journal

症状が軽く生活に支障がない場合もあるが，症状が重い場合は一人で生活できないため，他者に介護なサービスを受ける「デイサービス」や，介護が少してもらう必要がある。この介護者は多くの場合高なくても済む高齢者が住む「シニア向け住宅」等の齢者の家族や親族となる。しかし，高齢者の介護の施設もある。

ために介護者が仕事をやめなければならない，介護

これらの介護施設でサービスを受けるには，高齢によるストレスによる介護うつ等，様々な負担が介者が市役所等から要介護・要支援認定を受ける必要

護者に強いられてしまう。最悪の場合，介護者と高がある。この認定は，ケアマネジャーと相談し，高齢者が共倒れになったり，虐待につながってしまう

齢者の状態，家族の状態，住んでいる地域等を踏まというケースもある [4]。また，一人暮らしの高齢え認定される。要介護・要支援の目安については，者が増えた結果，家族・親族がいないため介護を受以下 [7] に記載する。要介護・要支援を受けた高齢

けられず，高齢者が一人で孤独死していたという者は，その区分に合わせて介護サービスを受けるこケースも存在している [5]。

とができる。本プロジェクトでは，主に要介護 3・4 の高齢者が対象になる。

1.2．日本の老人ホーム
1.1.2 項で述べた介護者の負担や高齢者の孤独死を削減・回避する方法として，介護施設を利用する

非該当；自立と判断され，介護保険サービスを受けられない状態。

という方法がある。介護施設には様々な種類がある。

要支援 1：基本的な日常生活能力はあるが，身の回

その 1 つである老人ホームは，入所高齢者が 24 時りの世話に一部介助が必要。

間泊まり込みで暮らし，
介護職員に移動や食事，入浴，要支援 2：立ち上がりや歩行がやや不安定で，排せ排せつ等を介護してもらいながら生活する施設であつ，入浴等で一部介助が必要。

る。その老人ホームには以下のような種類 [6] がある。

要介護 1：立ち上がりや歩行が不安定。排せつ，入浴等で部分的な介助が必要。
要介護 2：立ち上がりや歩行が自力では困難。排せ●介護保険施設・特別養護老人ホーム

重介護の人を中心に受け入つ，入浴，衣類の着脱等で介助が必要。

れ，サービスが手厚く人気が高い。待機者も多く

要介護 3：立ち上がりや歩行が自分ではできない。

入所条件が厳しい。

排せつ，入浴，衣類の着脱等で全体的な・介護老人保健施設

症状の安定した高齢者が自宅復帰を目指すためのリハビリ施設。
・介護療養型医療施設

長期治療が必要な高齢者のための医療施設。他施設と比べると医師，看護師の数が多く，医療サービスが充実。
●特定施設

介助が必要。認知症高齢者が該当。
要介護 4：排せつ，入浴，衣類の着脱等の日常生活に全面的な介助が必要。認知症高齢者が該当。
要介護 5：日常生活全般に全体的な介助が必要。問
題行動等が見られ，意思の伝達が困難。

・介護付き有料老人ホーム

職員から 24 時間介護

寝たきり高齢者が該当。

を受ける「一般型」，要介護者のみ受け入れる「介護専用型」，自立から要介護まで入所できる「混合型」等がある。

1.3．夜勤帯の老人ホームの問題点
本プロジェクトは，大𣘺悠記氏をリーダーとして・サービス付き高齢者向け住宅

特定施設の指定を老人ホームの問題を解決するために，老人ホーム勤受けた住居をはじめとする介護サービスを充実さ務の鷲田晶一なども含めて行ったプロジェクトであせた住宅。

り，詳細は大𣘺氏の課程修了プロジェクトのレポー

・介護型ケアハウス

特定施設入所者生活介護サービスが利用できる介護付きケアハウス。
●グループホーム
認知症高齢者グループホーム

トに譲る [8]。
夜勤帯の老人ホームの問題点を解決することにある。実際に老人ホームで勤務してきた筆者（鷲田晶

認知症高齢者が少人

数による家庭的環境の中で共同生活するホーム。

一）の体験をシステム要件と考えた。その結果，夜勤帯の老人ホームには，『夜勤帯の特に午前 3 時〜 7 時は人手が少なく見老人ホームの他にも，昼間に高齢者が通って様々回りが難しい。廊下で入所者が倒れている等の異常

NAIS Journal

65

があっても気付けない。』という問題があることが約条件が存在する。

わかった。
図 1 は夜勤帯の問題点のイメージ図である。平1.4.1

廊下が広く，すぐ駆けつけられない

均的な老人ホームでは，午前・午後には十数人いる

多くの入所者が寝泊まりする老人ホームは建物が介護職員が，夜勤帯は 3 人しか勤務していないこ

広い場合が多い。図 2 は老人ホームの見取り図のとが多い。その夜勤帯，特に午前 3 時〜 7 時の間例である。この老人ホームの場合は，廊下を 1 周

は入所高齢者が居室から出てトイレに行こうとした

すると約 190m になり，時速 4km（≒秒速約 1m）

り，廊下を徘徊したりする。その際，入所者が急病で歩くと 1 周するのに約 3 分かかる。このようにを患って倒れたりする場合がある。しかし，その時老人ホームの廊下は広い場合が多く，死角も多く，間帯，3 人しかいない職員は各居室でオムツ替えな

職員は廊下の巡回が大変な上に，異常があった際にどの仕事に追われ，廊下で起きている異常に気付く

すぐに駆けつけることは難しい。

ことが難しい。老人ホームの現場ではこの問題を解決することが求められている。

1.4.2

プライバシー保護から室内監視カメラが設
置できない

1.4．老人ホームの制約条件
1.3. 節の問題点と共に，老人ホームには以下の制

図1

上記のように廊下が広く，見回りができないのであれば，室内監視カメラを設置するという方法もあ

夜勤帯（午前 3 ～ 7 時）に廊下で異常が発生したイメージ図

図2 平 均的な老人ホームの見取り図例（鷲田による）。建築図面であるので，寸法はミリメートルで表現されている。なお，セキュリティを配慮して図面は見えにくく加工した。

66

NAIS Journalる。しかし，入所者家族や全国老人福祉施設協議会
より，入所者のプライバシー保護の観点から室内監視カメラを撤去するよう要請され，現在ではほとん
どの老人ホームで監視カメラが撤去されている [9]。

1.5.3

プラモデル改造巡回ロボット

市販ロボットを購入するだけでなく，鷲田が自作した巡回ロボットを導入した。
ガンタンクと呼ばれるバンダイ製プラモデル[14] のボディの下に，ミニ四駆の部品を取り付け，
1.4.3

居室の施錠・監禁は禁止

ラジコンで操作できるようにされていた。また，ガある老人ホームでは，入所者が夜勤帯に起きてもンタンクの腰より上を撤去してデジカメをゴムバ

廊下に出られないよう，居室を施錠・監禁する事案

ンドで固定し，動画機能を使って巡回を行えるようが起きた。居室の施錠・監禁は虐待に当たる [10]にされていた。自作品につき価格は不明。

ので，注意が必要である。

しかし，上半身のデジカメがトップヘビーだった
ため，転倒しやすいという欠点があった。こちらも

1.4.4

市販の介護ロボットが入所高齢者に壊され最終的に入所者に杖で破壊された。転倒しやすいとてしまう

いう欠点もあった。

老人ホームでは，見回りロボット，セラピー用ロボット等，様々な用途の介護ロボットが導入されている。しかし，これらのロボットは，認知症の入所

1.5.4

まとめ

以上の失敗事例から課題となった点は，者によって杖で叩き壊される，場合によっては破壊・ロボットのバッテリーがもたない。

した勢いで怪我をしたりすることがある。ロボット

・認知症入所者にロボットが破壊される。

の価格も安くなく，壊れても修理はほぼ不可能であ・ロボットが破壊された際，入所者が怪我をする場

る。

合がある。
・1 台の価格が高い，修理もできない。

1.5．ロボット導入失敗事例一覧である。老人ホーム支援ロボットを開発する上で，今回，老人ホーム巡回ロボットを製作する前に，これらの問題を解決する必要がある。

鷲田が実際に行ったロボット導入の失敗事例を紹介
1.6．支援ロボットが必要な場所する。

老人ホームで入居者が就寝する居室には，何か異
1.5.1

AIBO

常があった時に職員を呼び出すナースコールと，鷲田が働いていた老人ホームでは，過去に犬型ロ

ベッドから入所者が起き上がったことを検知する

犬型ロボットAIBO

ベッドセンサ（[15]）が備わっている。また，トイはバッテリーの消費が速かった関係から，食堂に導レにもナースコールが設置されており，入所者が倒入された。 AIBOれる等の異常に対応している。

ボット

AIBO

導入された

[11] が導入された。この初期モデルの価格は 25 万円。

AIBO

は稼働中，杖を持った入所者に叩き壊されてしまった。破壊された理由として，

しかし，廊下には何もなく，監視カメラも設置で認知症入所者が異形の物が動いていると認識した

きないことから，廊下で異常があっても仕事に追わり，虫だと認識したことが原因であった。

れている職員が気付くことが難しい。よって，この廊下を職員に代わって巡回する支援ロボットの開発

1.5.2

アザラシ型ロボット

AIBO

パロ

が求められる。

と同じく食堂でのセラピー用としてア

なお，図 3 は老人ホーム内の対応箇所を図にしも導入された。価格は 1たものである。結局，廊下の巡回を支援するロボッ

ザラシ型ロボット

パロ

年保証で 36 万円 [12][13]。
後日，認知症入所者に持ち去られ，自室に持ってトだけを開発すればよいという結論に至った。以下，第 2 章でロボットイーグル 113の開発の実際，

帰って一緒に寝ようとして抱きしめた時に肋骨が折

第 3 章で走行実験結果，第 4 章でいろいろな方々

れ， パロ

からのフィードバックを述べることにする。

も壊れてしまったという事故があった。

NAIS Journal

67

2.2．ライントレース実験機の製作
老人ホームの廊下で支援ロボットを巡回させる手段として，ライントレースを利用した。ライントレー
スとは，地面にひかれた線をカラーセンサが検知し，その線に沿ってロボットを走行させる方法である。
この方法であれば，廊下に白色や黒色のカラーテー
プなどを貼るだけでロボットを自動で巡回させるこ
図3

老人ホーム支援ロボットの対応箇所とができる。また，カラーテープを貼り替えれば，
誰でも簡単に巡回コースを変更することもできる。

■ 2．“イーグル 113”の開発
2.1．レ ゴロボットで老人ホーム職員支援ロボットを開発する利点
2.1.1 超高齢社会に突入した日本
前節 1.4.4 でも記述したように，ロボットが入所

支援ロボットを開発するにあたって，まずレゴロ
ボットでライントレースを行う実験機を作製した（図 5）。インテリジェントブロック EV3( コンピュー
タ部 )1 個，インタラクティブサーボモータ L個， カ ラ ー セ ン サ 1 個，EV3 ケ ー ブ ル

2

4 本，

EV3 充電式バッテリー 1 個，タイヤ 2 個，ボールキャスター

1 個，各種レゴブロック

多数とい者に壊されてしまう事故は多く，ロボットを壊されう構成で，はじめの実験ではタッチセンサは使わなないように常に見張ることは不可能である。また，かった。

壊された場合，職員が修理することも不可能である。
これらの問題から，入所者に壊されても簡単に修理
で き る レ ゴ ロ ボ ッ ト（LEGO MINDSTREAM
EV3）[16] を用いて支援ロボットを開発するという考えに至った。
レゴロボットであれば，図 4 のように叩き壊されても各レゴブロックがバラバラになるだけで，入所者が怪我をすることもない。レゴブロックでできているので，職員でも組み立て直すことができ，部品が壊れても新しい物を安く用意できる。

図5

ライントレース実験機

コンピュータ部分である EV3 ブロックが壊れても，約 34,000 円 [17] で購入しなおせるので，再び

図 5 の ラ イ ン ト レ ー ス 実 験 機 の 大 き さ は，同じプログラムを入れて動かすことが可能である。

D:21.6cm 22.4cm × W:14.7cm × H:12.4cm である。
ロ ボ ッ ト の 電 源 に は，LEGO MINDSTREAM
EV3 の拡張部品である，EV3 充電式バッテリーを使用した。この EV3 充電式バッテリーのフル充電
時間は，約 4 時間 [18] である。EV3 は乾電池でも動かすことができるが，電池を入れ替える際にレゴロボットを分解しなくてはならない。しかし，EV3
充電式バッテリーであれば，専用の充電器を使うことでレゴロボットからバッテリーを取り外すことな

図4

壊されたレゴロボット例

以上の利点から，夜勤の老人ホーム職員支援ロ
ボットをレゴロボットで開発することにした。

68

NAIS Journal

く充電を行うことができる。これによって，職員はあまり手間をかけずにロボットを充電させることが可能となる。

図7のイーグル 113の大きさは，D:22.4cm

× W:14.7cm × H:12.4cm である。また，図 8 のよ
うにタッチセンサの先にピンポン玉を装着すること
図6

で，タッチセンサの接触範囲を広げることができる。

ジグザグライントレース

こ の 時 の 大 き さ は，D:27.0cm × W:14.7cm ×
H:12.4cm となる。

ライントレース実験機では，主にジグザグライン

夜間に働く老人ホーム職員にイーグル 113がトレース（ON-OFF ライントレース）と呼ばれる

見えやすいように，機体の周りに蛍光シールを貼っライントレースの実験を行った。カラーセンサは赤た。これによって，職員が色反射光によって色を識別するセンサであり，地面しやすくなった。

イーグル 113を発見が黒い所では赤色反射光の強度が弱く，逆に白い所
では強度が強くなる特性がある。ジグザグライント
レースはこの特性を利用，あらかじめ設定したカラーセンサの値を中心にロボットを左右に動かすよ
うにし，図 6 のように，光強度が弱くなる黒い地
面と光強度が強くなる白い地面を交互に識別，左右移動を繰り返すことでライン上をジグザグに移動する方法である [19]。この方法はカラーセンサの値を1 つ決めるだけでライン上を走らせることができる

図8

ため，簡単にライントレースを学ぶことができる。

タッチセンサにピンポン玉を装着

ジグザグライントレースのプログラムについて
2.4．“イーグル 113”のシステム

は，2.5. 節で紹介する。

2.4.1

イーグル 113 のシステム概略

図9は2.3．“イーグル 113”の製作

イーグル 113のシステム概略である。

先述のライントレース実験機でライントレースの廊下にひいたカラーテープをカラーセンサで認識，検証を行った後，夜勤の老人ホーム支援ロボット

ライントレースを行う。入所高齢者が倒れている等

イーグル 113の異常は超音波センサとタッチセンサによって検知

グル 113の製作を行った。作製したイーの外観を図 7 に，使用部品一覧は以下の通りである。インテリジェントブロック EV3( コンピュータ部 )

1 個，インタラクティブサーボモーする。
職員に異常を連絡する方法は 2 種類ある。1 つは，
Wi-Fi を経由し，スマートフォンから職員に連絡す

1 個，超音波センサ

る方法である。この方法は Wi-Fi・インターネット

2 個，EV3 ケーブル 6 本，

環境が整っている施設向けの連絡手段である。もうEV3 充電式バッテリー 1 個，タイヤ 2 個，ボー

1 つは，EV3 ブロックから直接アラームを鳴らし

ルキャスター 1 個，各種レゴブロック

多数，蛍て職員に連絡する方法である。Wi-Fi・インターネッ

光シール（黄色） 複数枚，タッチセンサ拡張用ピ

ト環境が整っていない施設はいまだ多く，この方法

タL

2 個，カラーセンサ

1 個，タッチセンサ

ンポン玉

2 個を用いて製作した。

はそのような施設向けの連絡手段として有効であ
る。
2.4.2

イーグル 113 の動作

イーグル 113のライントレースは，2.2. 節で紹介したジグザグライントレースとは異なる方法で行っている。
まず巡回させたい廊下にカラーテープを貼る。この時， イーグル 113
図 7 “イーグル 113” (a) 左は前側，(b) 右は後側の進行方向に対して，左側に白テープを，右側に黒テープを両隣にして貼る。

NAIS Journal69

図 9 “イーグル 113”のシステム概略

これは廊下の色が老人ホームによって異なることと，職員がイーグル 113の設置方向を間違えな

いようにするためである。夜勤帯でも老人ホームの廊下は電気がついているため，カラーセンサが地面のカラーテープを見落とすことはない。
図 11

 音波センサとタッチセンサの検知方法，(a)超左図は超音波センサ，(b) 右図はタッチセンサ

廊下で倒れている入所者の検知には，図 11 のように超音波センサとタッチセンサの 2 つを用意している。まず図 11(a) のように超音波センサで検知し，万一超音波センサが反応しなかった場合は，そのまま入所者にぶつかることで図 11( ｂ ) タッチセ
ンサを押し検知する。なお，超音波センサは前方30cm 以内に物体を検知すると反応するように設定
している。
図 10

廊下のカラーテープ識別方法

イーグル 113は図 10 のように，カラーテープ

いはイーグル 113

が入所者にぶつかってタッチセンサが押されると， イーグル 113

はその場での白と黒の間では直進，カラーテープが黒の時は左停止する。そのまま入所者が動かず 5 秒経った場に曲がる，カラーテープが白の時は右に曲がると合は，入所者に異常があるとして職員に連絡する。

言った形でライントレースを行う。
速度に関しては，速くするとモータの騒音が大きくなり就寝中の入所者が起きてしまう恐れがあることと，速すぎると入所者に衝突して怪我をする可能性もあることから，遅く設定している。具体的な速度の選定については 3 章にて記載する。

70

超音波センサが 30cm 以内に入所者を検知，ある

NAIS Journal

5 秒以内に入所者が超音波センサの検知範囲外に移動，もしくはタッチセンサから離れた場合は，再度カラーテープ上を巡回する。

する方法と，EV3 ブロックから直接アラームを鳴らす方法の 2 種類用意している。しかし，
EV3 ブロックから直接アラームを鳴らす方法は，アラームが鳴った際に他の就寝中の入所者を起こしてしまう可能性がある。そこで，ただアラームを鳴らすのでは
図 12 “イーグル113”が持ち去られる・破壊される
例 (a) 左図は持ち去り，(b) 右図は杖で叩き飛ばし。

なく，高齢者が聞き取りにくい周波数の高い音を鳴らすことにした。
文献 [20] には，男性・女性の年代別聴力レベルがある。（高齢社会に対応する建築の聴（音声領域）

1.4.4 項でも紹介したように，ロボットが入所者空間の設計および評価に関する研究，平成１，２，３に持ち去られる・破壊されるといった事例があり，

年度科学研究費補助金研究成果報告書，1992）。男

イーグル 113

性・女性共に 60 代以上は 2kHz 以上の音が聞き取も持ち去られたり，破壊される可能性がある。 イーグル 113を開発する上で，こりにくくなっていることがわかる。この事から，れらの対策も行った。

EV3 ブロックから出すアラームは 2kHz（2093Hz）

イーグル 113の音を出すことにした。なお，音量は適宜変更可能

を持ち上げたり，叩き飛ばして横転させたりすると，カラーセンサが地面から離れである。

る。この時，カラーセンサ受光部に赤色反射光が入らず，光の強度が 0 になる。この特性を利用し，図2.5．巡回ロボットを制御するためのソフトウェア

12 のように2.5.1

イーグル 113が持ち去られたり，杖で叩き飛ばされ，カラーセンサが地面から離れて光強度が 0 になった時には，即座に職員に連絡す制御のためのソフトウェア設計

アクティビティ図を図 14 に示す。その考え方は
図 13 に示している。

るようにした。
ここまでのイーグル 113の動作の流れは図13 に示す。

2.5.2

LabVIEW LEGO MINDSTORMS を用いた
プログラミング

2.4.1 項でも記述したように，異常を検知した際

本プロジェクトでは，レゴロボットをプラグラムの職員への連絡手段として，スマートフォンを利用

す る ソ フ ト ウ ェ ア と し て，「LabVIEW LEGO

図 13 “イーグル 113”の動作の流れ

NAIS Journal71

図 14 “イーグル 113”のアクティビティ図

MINDSTORMS EV3 Home Edition」[21] を 使 用した。
LabVIEWとは，Laboratory Virtual Instrumentation
Engineering Workbenchの略で，他のテキスト

ベース構文と異なり，システムの視覚化，構築，コード化を簡素化したグラフィカルプログラミング構文である [22]。この LabVIEW の利点は，機能や入出力関係，データフローを直感的に把握することができるため，プログラムに問題があれば介護職員でも修正しやすいという点にある。

図 15

ジグザグライントレースのプログラム

図 15 はライントレース実験機で使用したジグザ
グライントレースのプログラムである。カラーセン
サの値を 30 に設定し，光強度が 30 以下（地面が黒色）であれば左に，光強度が 31 以上（地面が白色）であれば右に動くようになっている。これによってジグザグライントレースを実現した。
2.4.1 項 と 同 様 に，LabVIEW に て

72

NAIS Journal

イーグル

113

から直接アラームを鳴らす場合のプログラムを記述した。そのプログラムを図 2.18 に示す。

図 17

廊下の巡回・異常検知

入所者は壁沿いを移動することが多いので，この方法であれば図 18 のように倒れている入所者を十分に検知することが可能である。
また，万一脱線したとしても，そのまま回り続けて元のラインに戻るか，壁を検知して異常検知として職員に知らせるため，脱線し続けたまま放置されることはない。
図 16 “イーグル
113”直接アラームのプログ
ラム。プログラムのイメージはわかる程
度に表示している。

2.5.3

イーグル 113 のプログラム

筆者（小嶋，沼田）は，Microsoft Azure を用いて，異常を検知した際に Windows Phone に連絡を送る
C# のプログラムを実装した

イーグル 113 2 号機も作製した。2 号機も連絡手段以外は全て同様の動図 18

倒れている入所者を検知作を行う。こちらに関しては将来の製品化を考えて，後述するように Imagine Cup 2017 日本大会に出場した。

■ 3．稼働実験の結果と考察
3.1．異常検知に関する考察
図 17 はイーグル 113

が廊下を巡回・異常検図 19

起こり得ない倒れ方

知する概略図である。一級建築士である筆者（大西健吾）の経験から，老人ホームも含めて日本の標準的な建物の廊下幅は 1.8m として設計することが多い。このことから，図 17 のように壁から 0.5m 離れた位置にカラーテープを貼り， イーグル 113
を巡回させることにした。
図 20

廊下でへたり込んだ倒れ方

図 19 のカラーテープとカラーテープの間に人が倒れた場合，検知できなくなるといった心配もある

NAIS Journal73

が，筆者（鷲田晶一）の経験では廊下で異常をきた

3.3．長距離電池持続時間確認し倒れた入所者が図 19 のようにまっすぐ倒れるこ3.2. 節の実験結果から，EV3 充電式バッテリーとはまず起こり得ないと判断している。図 20 のよで夜勤帯午前 3 時から 7 時までの時間をカバーで

うにカラーテープの上に腕や足がかかるような倒れきることが判明したが，2m 以上の長距離を巡回さ方をするので，図 17 の巡回コースで十分異常を検せたことがなかった。

知できると想定した。
3.2．短距離電池持続時間確認
EV3 充電式バッテリーの電池持続時間を調べるため，2.2. 節で記載したライントレース実験機を使って電池耐久テストを行った。
周 2m の黒ラインを用意し，夜勤帯の老人ホームの廊下と同じく灯りをつけたまま，電池が切れるまでライントレース実験機でジグザグライントレースをさせ続ける。
まず初めに，モータのパワー値を 30 に設定して耐久テストを行うと，次のような結果となった。1
周にかかる時間47 秒，速度（秒速） 42.6 × 10-

図 21 京 都情報大学院大学百万遍校舎の 2 階の廊下，1 周
60m の白黒ライン

3m/ 秒，電池持続時間 7 時間 8 分，総走行距離
そこで，図 21 のように京都情報大学院大学百万1072m，そして稼働中の脱線はなかった。
以上の事から，電池持続時間が 7 時間 8 分ある

遍校舎 2 階の廊下に 1 周 60m の白黒ラインをひき，ことがわかり，夜勤帯午前 3 時から 7 時までの 4

実際に老人ホームで走行させるのと同じような条件

時間を十分にカバーできることがわかった。しかし，となる深夜に灯りをつけたまま

モータの騒音が大きく，モータの騒音で就寝中の入巡回させて，電池持続時間や，脱線をしないかなど

所者が起きてしまう可能性があった。そこで，モーの確認を行った。

タのパワー値を 10 に設定して耐久テストを行うと，次のような結果となった。1 周にかかる時間

76 秒，

速度（秒速） 26.3 × 10-3m/ 秒，電池持続時間
時間 50 分，総走行距離

7742m，そして，稼働中

イーグル 113

を

まず初めに，2.4.2 項で紹介した LabVIEW でプ
ログラムしたイーグル 113 1 号機で持久テストを行うと，以下の通りになった。
廊下 1 周の長さ60m，1 周にかかる時間 1260 秒，速度（秒速）47.6 × 10-3m/ 秒，稼働開始時刻 0の脱線はなかった。
以上の事から，電池持続時間が 7 時間 50 分ある
ことがわかり，パワー値 10 でも夜勤帯午前 3 時か

時 35 分，稼働終了時刻 6 時 41 分，稼働時間 6
時間 6 分，稼働中の脱線はなかった

ら 7 時までの 4 時間をカバーできることがわかった。また，モータの騒音が人間の歩行音よりも小さ以上の事から，稼働時間は 6 時間 6 分と夜勤帯

くなり，モータの騒音で就寝中の入所者が起きる心午前 3 時から 7 時までの 4 時間をカバーできるこ

配もなくなった。これらから， イーグル 113とがわかり，稼働中の脱線もなかった。

を走行させる際にはモータのパワー値を 10 に設定することが適切であると判断し， イーグル 113

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次に，C# でプログラムしたイーグル 113 2 号

で機で持久テストを行うと，次のような結果となった。

はモータのパワー値を 10 で固定することとした。

廊下 1 周の長さ 60m，1 周にかかる時間 2040 秒，

パワー値を 30 から 10 に減らしても一般的な廊

速度（秒速）29.4 × 10-3m/ 秒，稼働開始時刻 5

下のスロープは上れるが，速度が遅くなってしまっ

時 13 分，稼働終了時刻 9 時 49 分，稼働時間 4

た。そのため， イーグル 113

時間 36 分，稼働中の脱線はなかった。

を開発する際には，

ライントレースの方法をジグザグライントレースか以上の事から，稼働時間は 4 時間 36 分と，こちら，2.4. 節の図 10 で紹介したライントレースの方らも夜勤帯午前 3 時から 7 時までの 4 時間をカバー式に変更することにした。

できることがわかり，稼働中の脱線もなかった。

NAIS Journal太陽が昇り廊下の明るさが変化しても， イーグル関西地区大会，チャンピオンシップ大会共に，図113 は脱線しないことは確認した。これは， イー

3.4 の簡易コースを用いてパフォーマンスを行っ

グル 113 の速度が速くなく，カラーセンサがしっかた。廊下で倒れている入所高齢者役として，関西地

りと地面の色を識別できるためであると考えられる。

区大会ではダンボール箱を，チャンピオンシップ大またこの実験から，60m を 1 周するのに 21 分〜

会ではペンギンの人形をコースに設置してイーグ

34 分かかっていることがわかった。このことから

ル 113

60m のコースであれば， イーグル 113

けるところを実演した。また， イーグル 113

を 2 台走が検知，アラームを鳴らして職員が駆けつらせれば，1 台約 10 分〜 17 分で廊下を巡回するこ蹴り飛ばし，吹き飛んだとができる。2 台走らせれば，もし 1 台が動かなくムを鳴らして職員が駆けつけるところも実演した。

なったとしても，後からやって来る機体で動かなく

両大会共，ステージ上の照明による強い光で イーなった機体を検知することが可能である。よって，
実際に老人ホームの廊下で走らせる際にも，1 つのコースにつき 2 台のイーグル 113を巡回させるべきであると考える。

■

イーグル 113

をがアラー

グル 113 が脱線することはなかった。
パフォーマンス後，特別審査員の方から「老人ホームで起こっている問題の解決に向けてよく考えられており，詳細性のある企画だ。」等の評価を頂いた。
関西地区大会では，イノベーター部門総合優勝と4．各種コンテストへ参加してからのフィー
ドバック

4.1．ET ロボコン 2016 での発表
開発したイーグル 113

オンシップ大会の出場権を得ることができた [26]。
なお，ET ロボコン 2016 関西地区大会，チャンピ
オンシップ大会で使用したコンセプトシート，モデを用いて，2016 年 9月 19 日開催の ET ロボコン関西地区大会

近畿経済産業局長賞の 2 つの賞を頂き，チャンピ

イノベー

ル図などは大𣘺氏の課程修了プロジェクトレポート[8] を参照してほしい。

ター部門 [23]，2016 年 11 月 16 日開催の ET ロボ
コンチャンピオンシップ大会

イノベーター部門[24] に参加した。

4.2．KCG Awards 2017 での発表
リーダーの大𣘺悠記氏は「夜勤の老人ホーム職員

ET ロボコンとは，組込み技術エンジニアの育成を支援ロボットの開発」というタイトルで，2017 年度

目的とし，分析・設計モデリング開発，製品サービの大学院の最優秀プロジェクトに選ばれて，KCG

スの企画開発にチャンレジする機会を提供するロ

AWARDS 2017[27] に 2017 年 2 月 26 日に出場した。

ボットコンテストである。ET ロボコンにはデベロッ「夜勤帯の老人ホーム内の廊下を巡回し，深夜徘徊

パー部門とイノベーター部門の 2 部門がある。イノやトイレに行こうとしていた入所高齢者が倒れていベーター部門は，何かを生み出すことの出来る 次るなどの異常を発見した場合，アラームを鳴らして世代の技術者育成を目指した部門で，ロボット，ソー

職員に連絡する巡回レゴロボット

スコード，システム等を全て自由に使い，開発したロのシステムを開発する。
」という内容で発表して，審ボットシステムのパフォーマンス発表を行う部門で査員からその必要性を認識してもらうことができた。

イーグル 113ある。審査は，製品企画，実現するための技術，企画のプレゼンテーション力の 3 点から行われる [25]。

4.3．Imagine Cup 2017 での発表

筆者ら（小嶋，沼田，鷲田）と大𣘺悠記氏と共に続いて国際大会の日本予選大会である Imagine

チーム「お助け老人ホーム」を結成してイノベーター

Cup 2017 に出場することができた。忍足，植野，部門に参加した。

ネパル・アナンダの三人が参加し，忍足が代表して，老人ホーム自動巡回ロボットについて発表した。本
プロジェクトはレゴブロックで作ることに一つのオリジナリティがあると捉えていただが，審査員からそこを評価されず，残念であった [28]。
図 22

ET ロボコン 2016 の発表で使用したコース

NAIS Journal75

■ 5．おわりにとにも感謝する。また実験環境を提供してくれた京都情報大学院大学百万遍校舎の方々にも感謝する。

本プロジェクトは，夜勤帯の老人ホーム内の廊下を巡回し，深夜徘徊やトイレに行こうとしていた入所高齢者が倒れている等の異常を発見した場合，ス
マートフォンやロボットからアラームを鳴らして職員に連絡する巡回レゴロボット

イーグル 113のシステム開発を目的としている。実際に老人ホームで勤務している KCGI 修了生，鷲田からの話・要望を聞いた末，入所者に壊されても簡単に修理できるロボットを開発・製作することになった。
完成した イーグル 113 は，
ライントレースを使って廊下を巡回し，廊下で入所者が倒れている等の異常を検知した場合，スマートフォンやロボットからアラームを鳴らすことで職員に異常を知らせることが可能となっている。電池持続時間も 4 時間以上と午前 3 時から 7 時までの間を走り続けることが可能で，朝方の日光の変化による外乱で イーグル 113 が白黒ラインから脱線することはなかった。これらの機能は鷲田が十分に満足するものであった。また，
イーグル 113 を用いて ET ロボコン 2016 関西地
区大会・チャンピオンシップ大会のイノベーター部
門に参加，パフォーマンス発表を行い，関西地区大会では部門優勝と近畿経済産業局長賞を受賞した。
しかし，イーグル 113 とスマートフォン（Windows
Phone）間の通信機能に再現性がなく，職員への連絡方法としては不安定なものとなってしまった。また，実験協力許可が取れなかったため，老人ホーム
で実際に イーグル 113 を稼働させてテストを行う
ことができなかった。今後の課題としては， イーグ
ル 113 とスマートフォン間の再現性がある確実な通信手段を構築すること，県・市役所や全国老人福祉施設協議会と交渉を行い， イーグル 113 の稼働実験に協力してもらえる施設を探すことが挙げられる。
今後日本は更なる高齢化を迎え，介護業界は変革を求められていくことになると思われる。今回のイーグル 113の開発を進め，介護職員にとっても入所高齢者にとっても便利で安心な社会になることを切に願う。
謝辞
本プロジェクトのリーダーである大𣘺悠記氏の並々ならぬ熱意に感謝する。そして，同氏の作成した京都情報大学院大学修士課程のプロジェクトレ
ポートを参考に本稿にすることを助言してくれたこ

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NAIS Journal

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ロボット AIBO( アイボ ) 『ERS-111』受注販売のお知らせ
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[15]【楽天市場】キューオキ コードレス徘徊マッドセンサ
KQ42453 | 価格比較 – 商品価格ナビ
http://product.rakuten.co.jp/product/-/90437976c1e14
6989e53b6b7cbca29e4/?sc2id=gmc_214962_90437976
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ド ス ト ー ム ® EV3， 個 別 商 品・ パ ー ツ | | 教 育 版
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ム ® EV3， 個 別 商 品・ パ ー ツ | | 教 育 版 LEGOMINDSTORMS 正規代理店 アフレル
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http://www.ni.com/labview/ja/（2018 年 12 月 3 日閲覧）
[23] Home – ET ロボコン 2016 関西地区公式サイト - 組込みソフトウェア技術教育をテーマとした「ET ロボコン」
開催のご案内http://kansai.etrobo.jp/2016/（2018 年 12 月 3 日閲覧）
[24] ET ロボコン 2016 大会詳細 | チャンピオンシップ大会【ET ロボコン 2016 公式サイト】
http://www.etrobo.jp/2016/taikai/championsip.php（2018 年 12 月 3 日閲覧）
[25] ET ロボコン概要【ET ロボコン 2016 公式サイト】
http://www.etrobo.jp/2016/gaiyou/intro.php（2018 年
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[26] ET ロボコン 2016 関西地区大会で KCGI チームが部門優勝しました | 2016 年のニュース | 学校紹介 | 京都

情報大学院大学
http://www.kcg.edu/school_info/news2016/2016-09-21.
html[27] KCG Awards 2017https://kcg.edu/awards/2017/nominated.html（2018年 12 月 3 日閲覧）

◆著者紹介

江見

圭司

Keiji Emi

京都情報大学院大学准教授
京都大学大学院博士課程修了（人間・環境学専攻），人間・環境学博士
元金沢工業大学専任講師
ET ロボコン関西地区実行委員長，情報処理学会「コンピュー
タと教育」研究会運営委員

小島聡

Satoshi Kojima

京都情報大学院大学応用情報技術研究科修了，情報技術修士（専門職）

沼田周

Shu Numata

京都情報大学院大学応用情報技術研究科修了，情報技術修士（専門職）

植野貴裕

Takahiro Ueno

京都情報大学院大学応用情報技術研究科修了，情報技術修士（専門職）

鷲田晶一

Akikazu Washida

京都情報大学院大学応用情報技術研究科修了，情報技術修士（専門職）
現在は社会福祉法人勤務。

トム

忍足

Tom Oshidari

京都情報大学院大学応用情報技術研究科修了，情報技術修士（専門職）

ネパル アナンダ

Nepal Ananda（インド）Sikkim Manipal Univ 卒業
京都情報大学院大学応用情報技術研究科修了，情報技術修士（専門職）

大西健吾

Kengo Onishi

京都情報大学院大学准教授。関西大学工学部建築学科卒。
一級建築士。

NAIS Journal

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