ロボット介護機器設計支援ツール、中坊嘉宏（産総研）
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ロボット介護機器設計支援ツール、中坊嘉宏（産総研）
- 4. 3 解決策の提案 • モデルベース開発を導入する → SysML • 全て新規ではなく，再利用する • コンポーネントの組み合わせで作る • プラットフォームを活用する 2012/03/19 RTミドル ウエア
- 6. 5 移乗介助機器(非装着型): コンテキスト図（例） ：病院・介護施設 ：移乗介助機器(非装着型) ：介護者 ：被介護者 ：移乗対象 ：ベッド ：車いす 1 1 1 1 1 1 0..1 0..1 要介護者を移乗させる際、介助 者の力の全部又は一部のパワー アシストを行うこと。 ロボット技術を用いて介助者によ る抱え上げ動作のパワーアシス トを行う非装着型の機器 移乗開始から終了まで、介助者 が一人で使用することができる。 機器据付けのための土台設置工事等の住 宅等への据付け工事を伴わない。 つり下げ式移動用リフトは除く。 ベッドと車いすの間の移 乗に用いることができる。 ibd [Package] SysML-B-2.移乗介助機器(非装着型) [SysML-B-2-C] ：周りの人 ：被介護者関係者 ：施設職員 ：他の入居者 ：機器充電場所 ：機器保管場所 ：廊下 ：脱衣所 ：椅子 ：車 ：ストレッチャー ：便器 0..1 0..1 0..1 0..1 1 1 1 1 0..* 1 1 0..1 0..* 0..* 0..* 1 1 1
- 7. 6 移乗介助機器(非装着型): ユースケース図（例） 介護者 被介護者 乗り移らせる(d420) パワーアシストを行う <<include>> 移乗介助機器(装着型) uc [Package] SysML-N-2.移乗介助機器(装着型) [SysML-N-2-U] <<include>> 動作を指示する スリングを交換される 消毒される 清掃される 排泄支援サービス 排泄(d530)をサポートする 衣服を着ること (d5400)をサポートする 衣服を脱ぐこと (d5401)をサポートする 自宅以外の屋内移動 (d4601)をサポートする 車いすを押す 介護サービス ベッドを整える 要介護者を移乗させる際、介 助者の力の全部又は一部のパ ワーアシストを行うこと。 ロボット技術を用いて介助者による抱え上げ動作の パワーアシストを行う非装着型の機器 移乗開始から終了まで、介助者 が一人で使用することができる。 機器据付けのための土台設置 工事等の住宅等への据付け工 事を伴わない。 つり下げ式移動用リフトは除く。 ベッドと車いすの間の移乗 に用いることができる。
- 8. 7 移乗介助機器(非装着型): アクティビティ図（例） ：介護者 ：移乗介助機器(装着型) ：被介護者 act [Package] SysML-N-2.移乗介助機器(非装着型) [SysML-N-2-A-1] 機器を介護場所に移動する ベッドの高さを調整する [移乗元=ベッド] [else] 移乗を行う準備をする 移乗元/先が｢ベッド｣以外の 場合，高さ調整ができない ため介護者の負担増 自走する 被介護者にスリングを装着する 動作を指示する 抱え上げられて移乗する抱え上げ動作のパワーアシストを行う 移乗介護機器を操作して移乗を行う 被介護者からスリングを外す
- 9. 8 移乗介助機器(装着型): アクティビティ図２ （例） ：介護者 ：移乗介助機器(装着型) ：被介護者 適切な姿勢であるか確認する 適切な姿勢に変える [適切な姿勢ではない] [else] 適切な姿勢に変わる 他の作業を行う 移乗後の片付けを行う 作業順不定 排泄介助，移動介助(車いすなど)，ベッド の整えなどの介助作業や，手洗いなどの一 般的な作業 ベッドの高さを戻す [移乗先=ベッド] [else] 機器を保管場所に移動する 機器を清掃する [機器が汚れた場合Or定期的] 機器を消毒する [else] スリングを交換する [スリングの交換要] スリングが汚れた場合，破損した場合など 定期的に交換する可能性もあり
- 10. 9 移乗介助機器(非装着型): 要求図（例） req [Package] SysML-N--2.移乗介助機器(非装着型) [SysML-N-2-R] <<requirement>> リスク低減 <<requirement>> 残留リスク対応(No.28) Id= Text=“使用者に機器の不具 合を知らせることにより事故 を回避するために，対象機器 に警報や表示をして，危険情 報を伝達できること” <<requirement>> 試用 Id= Text=“試用時の移乗 介助は有資格者によ る指導のもとに実施す ること” <<requirement>> 人に対する安全性 Id= Text=“介護者，被介 護者，周囲の人に危 害を加えないこと” <<requirement>> 本質的安全化(No.20) Id= Text=“機器の形状に鋭 利部，突出部，挟圧部な どがないこと” <<requirement>> デザイン(No.22) Id= Text=“機器の色，形状 などの外観，大きさ，質 量，構造が人に対して肉 体的，精神的にストレス を与えないように配慮さ れていること” <<requirement>> インターフェース(No.23) Id= Text=“マン・マシンイン ターフェースが，人が誤 動作や誤解をしないよう に配慮すること” <<requirement>> 姿勢(No.24) Id= Text=“保守保全作業を 含め，無理な姿勢での対 象機器操作(人による重 量物の扱い，人の動作を 極端に規制する装置な ど)がないこと” <<requirement>> 電気的危険性の防止(No.25) Id= Text=“使用者が感電する ことなく安全に使用できるよ うに，金属露出部の絶縁性， 対環境性に配慮されている こと” <<requirement>> 安定性の確保(No.26) Id= Text=“使用者が機器使用 の準備を安全に行えるよう に，機器脱着に人の動作 に支障を及ぼす(バランス を損なうなど)ことがないこ と” <<requirement>> 停止機能(No.27) Id= Text=“使用者が不安に感 じた時に事故を未然に防げ るように，人が操作する緊 急停止装置を装備している か，保護停止機能を有して いること” <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<deriveReqt>> <<requirement>> アラーム Id= Text=“要介護者を保 持したまま長時間経 過した場合，アラーム で警告すること” <<deriveReqt>> <<requirement>> 停止時の安定性(No.25) Id= Text=“使用者が不安に感じ ないように，停止時に転倒し ない，又は安定した状態に 移行できること” <<deriveReqt>>
- 11. SysMLによるモデリング • 要求仕様、機器仕様（上流工程）の明確化が 可能 • 基準コンソで考える、重点課題分野の機器に ついてのあるべきモデルについて作成中 • お申し出頂ければ、モデルの提供と使用のお 手伝いをします 2014/3/19 10
- 13. モジュール化による解決 2014/3/19 12 ロボットの低コスト化 多様なニーズ コストの問題 技術の問題 ニーズの問題 ！ ！ ！ ！ 最新の理論・ アルゴリズム A社製移動ベース B社製アーム C社製センサ・・・ 多様なユーザ システム開発者 カスタマイズが容易に RTコンポーネント化 最新技術を利用したい モジュール化・再利用 仕様
- 15. ∂ NEDO-RTCs OSS RTCs etc. 経路計画 話す 動作理解 聴く 作業計画 モータ制御 経路計画 力制御 人発見 人追跡 話す 対話制御 物体認識 ステレオ 視 遠隔操作 自己位置 推定 音声認識ジェス チャ認識 顔認識 自己位置 推定 地図作成 軌跡追従 障害物回 避 物体認識 ステレオ 視 把持計画 聴く 対話制御 音声認識 地図作成 軌跡追従 障害物回 避 把持計画 作業計画 物体認識 ステレオ 視 把持計画 作業計画 作業知能 自己位 置推定経路計 画 地図作 成 軌跡追従 障害物回 避 移動知能 聴く 話す 対話制御 音声認識 コミュニケーション知能 OpenRTC-aist 選択 選択 選択 作業ロボット例＋ ＋ ＋ ＋ 市販ロボット 対話ロボット例 次世代ロボット 研究開発基盤 移動ロボット例 独自技術 新規センサ 独自サービス 新規ハード ウエア ＋ 機能追加、研究開発 知能モジュール ROBOSSA 出展：経産省 技術戦略マップ 2010 次世代ロボット 応用創出基盤 ロボット高度化教育 プラットフォーム 2013/06/25 14
- 17. RTM Safety （セック） 2014/3/19 16 世界初の安全コンセプトをもった ロボット向けミドルウェア IEC 61508 SIL3 Capableの認証取得 ISO26262(自動車分野) ISO13482 (パーソナルケアロボット分野) にも応用が可能 高い信頼性と安全性が要求される ロボット開発において、 コストの低減と期間の短縮に貢献
- 18. 17 安全・安心ロガーシステム 現場で安全関連系の解析 開発者へフィードバック ロボット介護機器の安全系が、開発コンセプトで設計した通りに動作しているかを、フィールドで記録・解析 ロガー 記録 加速度 情報 接触 非接触 センサ 安全関連系の 自動生成コー ド モータ 通信部 ハザード解析・ リスクアセスメント ↓ 安全目標 ↓ 機能安全要求 ↓ 安全メカニズム 安全関連の状態遷移 テンプレート（概念モデル） 安全関連の状態遷移 （網羅モデル） 開発コンセプト システム開発 フィールド検証 リスクを低減する安全関連系の実装＋ リスク低減の動作記録メカニズムの埋込み リスクを低減する 安全関連系の設計 or 通信 ロガープロトタイプ高信頼車両 （機器に装着）
- 19. まとめ • SysMLモデルベースの開発手法を紹介した。 • RTミドルウェアを用いたコンポーネント開発手 法を紹介した。 • RTM SafetyによるCPUモジュールを紹介した。 • 安全関連系用のロガーシステムを紹介した。 182014/3/19