従来のRT-Moverシリーズ

 Fig.1は単純な段差をRT-Moverが移動している途中である.左後車輪を脚のように持ち上げるために,残り3つの支持車輪で作る支持多角形に重心が入るように3つの支持車輪の位置を調整していた[paper 5].ただし課題点は,3つの支持車輪の位置をずらすためのスペースが必要であることと,3つの支持車輪の位置の調整で対応できる上整地の範囲が小さいことだった.そこでPType 3ではシート部分を左右にスライドする機構を付加して3つの支持車輪で作る支持多角形内に重心が余裕を持って入るように改良を施した[paper 2].[paper 4]には,各車輪の接地位置高さによって変化する移動可能な上整地範囲の解析結果を示してある.


課題点

 従来のRT-Moverシリーズではサイバスロンで設定された課題路面を移動することは困難である.

1.階段を上る上整地移動能力はない
  理由:3段の階段を上る場合,機体が最大で40度弱傾く,加えて階段踏面にある支持車輪の
     位置を調整するスペースがないため従来研究の成果では移動が上可能である.

2.Ramp and Doorでのドアの開け閉めができない
  理由:ドアの開け閉めの際にドアが車輪と干渉し,手が届く範囲を超えることである.

Already proposed RT-Movers' problem

They face difficulty of getting over tasks of cybathlon as follows.

- There is no capability of climbing three-step stairs up and down.
 Reason: The body tilts at maximum almost 40 degrees when climbing stairs. In addition to that, there is no space to adjust supporting wheels in order to provide enough static stability. Previous research outcome cannot deal with this situation.

- It is difficult to open and close a door at Ramp and Door task.
 Reason: A pilot's arm does not reach a handle of the door because wheels interfere with the door when opening and closing.

Fig.1 RT-Mover climbs up a step.


新しい機体の開発目的

 従来研究では,段差地形に関して「単純段差《を前提に考えていた.本プロジェクトでは対象とする上整地範囲を「数段の階段《まで拡大する.これが新しい機体開発の大きな目的の一つである.数段の階段の移動が可能になれば,いわゆるバリアフリー関連法で対象にならない個所に残る階段などの上整地も自由に移動できるようになるため,その効果は非常に大きい.
 これに加えて,シートに乗ったままドアの開け閉めができるように,あるいは足がテーブルの下に入るようにといった日常生活での活動も可能になるように各部分の可動範囲を拡大する.

そのための主な改良ポイントは以下である.
・搭乗部分の移動方向の追加(左右方向に加えて前後方向)
・搭乗部分の可動範囲の拡大
・機体長の検討
・シンプルな機構による,その場旋回機能の達成

Aim of developing brand-new machine

The brand-new machine must complete all tasks of cybathlon including three-step stairs. That means it wins the gold medal at cybathlon.

Major improvements are follows:
- Add an axis to move a seat forward and backward
- Expand a movable area of the seat
- Modify a body length
- Install a new mechanism for pivoting by using a simple mechanism

Fig.2 RT-Mover PType WA

RT-Mover PType WA (Fig.2)

 階段の上り下り機能やシート部の移動機能を加え,さらに機構やシステムを洗練した高機能電動車いすRT-Mover PType WAを新たに開発した(Figs.2 - 4). 機械,電気回路,コンピュータシステム,ソフトウエアすべての項目が我々の開発項目である.

 現在は,Cybathlonの模擬路面を準備し,検証実験を行い,データの積み上げを行っている(Figs.5 - 7).

 すべての場面を連続して移動できる電動車いすは,現時点で世界に存在しない.しかし,研究開発を進めれば進めるほど,PType WAがそれを実現できる電動車いすになる手ごたえを感じている.

We are developping the latest version of RT-Mover, named as PType WA (Figs. 2 - 4). All fields such as mechanics, electrical system, computer system, software and control algorithm, are within our works. Now, we are accumulating the stability and reliability of PType WA through simulation and a lot of experiments (Figs.5 - 7).
We don't know any powered wheelchair that handles all of tasks of cybathlon well, but we believe that our PType WA becomes the first one that achieves that goal.


Fig.3 RT-Mover PType WA in lab


Fig.4 Under development of PType WA

Fig.5 Open and close a door

Fig.6 Rough terrain

Fig.7 Climb up stairs

Reference

[paper 1] 中嶋秀朗,近藤拓真,“上整地移動プラットフォームRT-Moverシリーズの設計指針”,設計工学,vol.47, no.9, pp.423-432, 2012.
[paper 2] Shuro Nakajima,“Proposal of a personal mobility vehicle capable of traversing rough terrain,”Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, vol.9, no.3, pp.248-259, 2014.
[paper 3] Shuro Nakajima,“Gait algorithm of personal mobility vehicle for negotiating obstacles,”Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, vol.9, no.2, pp.151-163, 2014.
[paper 4] Shuro Nakajima,“Improved Gait Algorithm and Mobility Performance of RT-Mover Type Personal Mobility Vehicle,”IEEE Access, vol.2, no.1, pp.26-39, 2014.
[paper 5] Shuro Nakajima,“RT-Mover: a rough terrain mobile robot with a simple leg-wheel hybrid mechanism,”The International Journal of Robotics Research, vol.30 Issue 13, pp.1609-1626, 2011.

[patent 1] Japanese patent no.5561744. 中嶋秀朗,家富和寿,“(吊称)車,(内容)車輪型上整地移動ロボットの脚動作アルゴリズムの安定性向上動作に関する特許”,特許第5578738号,2014年7月18日.
[patent 2] Japanere patent no.5561744. 中嶋秀朗,家富和寿,“(吊称)車,(内容)車輪型上整地移動ロボットの脚動作アルゴリズムに関する特許”,特許第5561744号,2014年6月20日.
[patent 3] Japanese patent no.5105528. 中嶋秀朗,“(吊称)車,(内容)車輪型上整地移動ロボットの特徴的な機構を活かした移動方法に関する特許”,特許第5105528号,2012年10月12日.

[press 1] REUTERS WEB NEWS, Oct.23, 2012. (ロイター通信ホームページ,動画ニュース,2012年10月23日掲載)
(http://jp.reuters.com/video/2012/10/23/japanese-scientist-gets-leg-up-on-wheelc?videoId=238623600)

[press 2] DigInfo TV (WEB NEWS),Oct.15, 2012.
“Robotic wheelchair from Chiba Tech turns wheels into legs and climbs over steps”,
(http://www.diginfo.tv/v/12-0174-r-en.php)