愛知県産業技術研究所、リハビリ支援ロボットを開発
「あいち次世代ロボットフェスタ2010」でのデモの様子
愛知県産業技術研究所では、肘を対象としたリハビリテーション動作を、理学療法士に代わって実現する「リハビリ支援ロボット」を開発した。現状のリハビリ支援機器と比べ、動作を自由に設定できるため、リハビリを行う理学療法士のように動くのが特徴だとしている。
運動軌跡を教示するための1台のカメラと6軸力覚センサ（x、y、z各軸方向の力3成分、各軸まわりのモーメント3成分を検出するセンサ）で理学療法士によるリハビリの動きを覚え込み、同様の動きをロボットに代行させるロボット。リハビリを始める前に、理学療法士がロボットに動作を教える作業（教示作業）を必要とするが、一度教示すれば以後は理学療法士によるリハビリと同じ動作を繰り返し再現することができる。
リハビリ支援ロボット
現在、リハビリ支援機器として市販されている機器としては、ゆっくりと持続的に設定された角度での屈伸運動を他動的に行う装置である「Continuous Passive Motion（CPM、持続他動運動）装置」がある。関節機能回復のための治療法における有効な手段として病院などで用いられている。今回のロボットは、より個々の患者に応じ、理学療法士の動作に近いリハビリが可能な装置の実現を目指して開発したという。
ロボットを使ったリハビリのために、まず患者は装具を手に装着する。そして患者が椅子に座った状態で、理学療法士が装具を持ち、患者の症状に応じて肘の曲げ伸ばしや捻じりなどのリハビリ動作を行う。この動きをカメラが認識マーカを使って計測。そしてこの情報からロボットの動き方を決定する。このとき、患者の腕に加えられる力も力センサで同時に計測する。その後は、理学療法士に代わってロボットと装具を接続して、理学療法士の動作を再現することができるようになる。
ロボットの専門家ではない理学療法士でも簡単に、しかも短時間で教示できるように、カメラを使った光学式教示機構を新たに開発した。通常は最低2台以上のカメラが必要だが、使いやすさを向上するため、腕とロボットを連結する装具に認識マーカを数枚取り付け、複数のマーカからカメラがもっとも見やすい一枚を随時切り替えて計測することで、1台のカメラでの計測を可能にした。
装具
患者が装着する装具も新規に開発した。安全対策として、過大な負荷が患者に作用した場合など患者とロボットの接続を解除するための電磁クラッチ機構を接続部に内蔵しており、ロボットの表面に人と接触した場合にロボットを停止させるための接触センサを多数取り付けている。
また、ロボットと切り離して計測部だけでも利用可能。加えられる力と肘の曲がり方やリハビリ前後の肘の曲がり方など、従来、理学療法士が感覚的に捕らえていた状態を角度や力の強さといった数値で表現できる。データの変化をリハビリ前後で比較することで、客観的な評価の難しいリハビリ効果の検証にも役立つという。
今後、現場での使用を目指して、安全性や使いやすさの改良、ロボットのコストダウンなどを目標として開発を続ける。
リハビリの手順
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