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人間支援システムの開発は,今後の高齢社会にとって必 要不可欠である.特にロボット技術を用いた福祉システム の開発に注目が集まっており,歩行支援システム,離床支 援システム,パワーアシストスーツ,パワーアシストカー ト等多くのシステムが提案されている.人間を支援する福 祉システムの多くは,人間と直接的な接触を伴う力学的相 互作用に基づいた支援を行う必要がある.このためには, システムが人間によって加えられる操作力に基づいて制御 されることが望ましい.これにより,高齢者をはじめとし た利用者が,システムを直感的に操作できるようになる が,力覚に基づいたシステムの運動制御系設計において は,制御系の安定性やシステムの安全性を考慮することが 重要となる. そこで,本稿では,このような力学的相互作用に基づく 人間支援システムを実現するために,パッシブロボティク スという概念を紹介する.パッシブロボティクスとは,力 に対して受動的であるという特性に注目して,知的システ ムのハードウエアおよびソフトウエア(運動制御系)を設 計しようとする概念である.ここで,パッシブロボティク スには 2つの設計指針があると考える.ひとつはハードウ エア自身を力に対して受動的な要素で構成し,その受動要 素のパラメータをロボット技術を用いて適切に調節するこ とにより,人間の操作力に対して,多くの機能を実現する というものである.本稿ではこの概念に基づいて実現でき るシステムの運動特性を本質的受動特性(Inherent Passive Dynamics)と呼ぶ. もうひとつのパッシブロボティクスの概念としては,シ ステムにみかけの受動特性(Apparent Passive Dynamics) を実現するというものである.これは,システムの動特性 を,人間の操作力に対して受動的となるようにその運動制 御系を設計するアプローチである.従来,ロボットシステ ムをはじめ様々な人間支援システムの多くはサーボモータ をその駆動力として用い,人間の操作力を検出する力覚セ ンサの情報を用いて,サーボモータを適切に制御すること により,様々な機能を実現してきた.その際,人間の操作 力に対して受動性を有するみかけの運動特性をシステムに 設計することにより,人間とシステムとの安定かつ直感的 な相互作用を実現した. システムのみかけの動特性を力に対して受動的となるよ うにシステムの運動を制御する手法は,テレオペレーショ ンの分野においてよく知られており,最近では,物体搬 送に代表される人間とロボットの協調制御に関する研 究や,パワーアシストシステム,歩行支援システ ム等の研究に応用されている. 力覚センサの情報に基づいてサーボモータを適切に制御 することにより,ロボットや福祉システムに受動的な運動 特性を持たせる研究は数多く行われているが,サーボモー タ等の駆動力を用いることなくハードウエア自身において 受動特性を実現する本質的受動特性を持ったシステムに関 する研究はまだ少ない.そこで,本稿では特に本質的受動 特性を実現するシステムに注目し,そのいくつかの研究を 紹介する.また,特にパッシブロボティクスに基づいて開 発された知的歩行支援機の研究に注目し,我々が開発した サーボブレーキを利用したパッシブ型知的歩行支援機 RT Walker を紹介する.

Development of Intelligent Walker Based on Passive Robotics