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早稲田中心のロボット史
（ヘルスケア分野を中心に）
介護のシゴト 1/25
R TR TR TR T
少子高齢化・人口減少
➔経済縮小
閉塞感漂う現状 明るい未来
ロボット技術により老若男女が参画できる社会
RT :
Robot Technology
これからのロボットの役割
高齢者･有病者･障害者の 社会活動・経済活動 ➔ 持続・発展可能な社会
介護のシゴト 2/25
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2010 2015 2020 2025 2030 2035 20450
20
40
60
80
100
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045
総人口（万人） 総人口（億人）
人口減少 人口増加
今から30年後、日本は？世界は？
日本社会の課題 – 超高齢化・お年寄りの増加
– 若手人材・生産人口の減少
国際社会の課題 より一層の国際的人材の育成
世界レベルでの研究推進
人の暮らしに貢献できる人材教育と研究推進 （日本社会への貢献が延いては国際社会への貢献へ！）
世界に対抗できる 研究活動の推進
これまでの学問体系の集約と 新たな学問体系の創出
国際的競争力のある 若手人材の育成
今、大学の教育・研究ができること
介護のシゴト 3/25
’64 ’67 ’71 ’78 ’88 ’94 ’00
Prof. Kato Lab. HITACHI RoManSy
高橋利衛 土屋喜一 高木純一 加藤一郎
谷口 修：油圧制御 有本 卓：制御理論 （宮崎文夫 谷内田正彦）
伊沢計介：制御理論 古田勝久
三輪敬之 正木一郎 ＭＩＴ 浜田利満 筑波学院大
A. Rovetta (Politecnico Milano)
P. Rabischong (INSERM Montpellier)
B. Roth (Stanford Univ.)
A. Morecki (Technical Univ. of Warsaw)
R. B. McGhee (Ohio State Univ.)
M. W. Thring (Univ. of London)
M. Vukobratovic (Mihailo Pupin)
J. Vertut (CEA)
HJ. Warnecke (Univ. of Stuttgart)
広瀬茂男
IROS(1)
P. Dario (SSSA)
HRI Humanoid
Robot
Institute Prof. Kato (69)
ImPACT
’01 ’02 ’03 ’04 ’06 ’07 ’08 ’10 ’11 ’12 ’13
’14 ’15 ’16 ’17 ’18 ’19 ’20
Advanced Active Aging
Programs for Leading
Graduate Schools
実体情報学
IROS(26)
Super Global University
Robot Revolution
Robot Olympic
Top Type
SIP
“Waseda Ocean”
WASEDA RoManSy
Prof. Tanie (60) Prof. Tsuchiya (76)
(Prof. Takanishi)
“Waseda Vision 150”
21COE 超高齢社会における 人とロボット技術の共生
GCOE Global Robot
Academia
卓越
拠点
WABOT HOUSE
知的クラスター （試）
Future Robotics
Organization
WASEDA（私の）のRT(ﾛﾎﾞｯﾄﾃｸﾉﾛｼﾞ) 取り組み 最近10年 + α のPr. 年表を中心に
?
介護のシゴト 4/25
1984 : WHL-11 1984 : WASUBOT
早稲田大学のつくば万博 (1985)
介護のシゴト 5/25 2
•前腕筋電義手WIMEハンド
•早稲田大学 加藤一郎教授
•１９７８年市販（今仙電機）
早稲田大学の筋電制御研究
介護のシゴト 6/25
乳がんの蝕診！！ （1978-86） 1984年に新聞発表
癌研
松下電産
との共同研究
診断だけ！！
早稲田大学で1970年代には
介護のシゴト 7/25
ロボットのこれから
（現状から近未来へ）
介護のシゴト 8/25
最近のロボットの話題
介護のシゴト 9/25
東京理科大 小林・(株)イノフィス 千葉大 野波・自律制御システム研究所（ACSL） 楽天
Data: 内閣府『日本再生戦略』資料
Data: 経済産業省 産業構造審議会 資料
RT技術を用いた高齢者の自立支援
日本再興戦略
介護のシゴト 10/25
機器システムの
ガイドライン作成
造るためのガイドライン：経産省
使うためのガイドライン：厚労省
マッチング ファンド
Lokomat ( Hocoma社)
価格約4000万円
上海版Lokomat
リハビリ支援
300～4000万円
歩行リハビリ支援移動ロボットの現在
11/25 介護のシゴト
小児手術支援用ロボットへ
介護のシゴト 12/25
小児用ロボット
手術部 ビューア画面
操作卓
脳腫瘍手術支援ロボット（1997） da Vinci Si（2000）
介護のシゴト
SF映画では （ミクロの決死圏: 1966）
治療メンバーが
艦内へ・・・
そして
体内へ
体内に入る
大きさに・・・
体外からの
ナビゲーション
血管内を移動
レーザー銃での
治療
脳内部での治療
13/25
ある日の日経夕刊の一面
ラジオ波焼灼治療
介護のシゴト 14/25
実際焼灼した組織
臨床からの要望 • 温度：手術をコントロールするためのパラメータ • 壊死・凝固の状態：治療効果を評価するためのパラメータ
組織の壊死・凝固状態に基づく手術支援
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
壊死・凝固シミュレータ
壊死・凝固のパーセント
• 定量的に組織の壊死・凝固状態を提示
• 定量的に治療効果を評価
物理シミュレータを規範としたRFA治療支援ロボット
物理モデルと生物学モデルの比較
介護のシゴト 15/25
JSCAS 08, EMBC 11
物理シミュレータを規範としたRFA治療支援ロボット
乳がん治療への応用（ヤギによる評価）
介護のシゴト 16/25
虚脱中のガン位置の変化
Displacement
-30
-20
-10
0
10
20
0 1 2 3
Time s
Dis
plac
emen
tm
m
X
Y
Z
EMBC 11
肺の虚脱
測定およびシミュレーション (肺実質は均質とする)
介護のシゴト 17/25
ロボット制御のためのハンドリング手法解析
骨盤左右移動に着目
F Y
Robot & Human
－ +
Control method
Video Measurement of physical therapy
早稲田大学 人を対象とする
倫理委員会 承認 (2011-052 )
?
Derivation of control method 都城 八日会 藤元早鈴病院
リハ中ハンドリング計測実験
介護のシゴト 18/25
人間の多様性(高齢者･女性･子供,習熟者･非習熟者など)と変化する環境に自律的に「適合（フィッティング）」
人が機械に合わせる 「動かす」「制御する」に精一杯
機械が人に合わせる
屋外モビリティ･ロボット
・衝突回避技術・接触安全技術
・意図推定技術・姿勢安定技術
人とロボットの関係のパラダイムシフト
介護のシゴト 19/25
被験者 ： 片麻痺者5名(stageⅣ～Ⅵ)
歩行条件 ： 片麻痺歩行，ハンドリング歩行(5[m])
計測項目
Wireless
marker
Receptor
FingerTPS
LATUS
IMU-Z
歩行相
骨盤軌跡
理学療法士（PT）が
患者に加える力
y x
z
Fixing point of measurement device
Patient PT
実験内容
20/25 介護のシゴト
0
100
200
300
400
1.5 2.5 3.5 4.5 5.5
EM
G p
roces
sed
wit
h
LP
F (
cuto
ff =
10
0H
z)
mV
Time s
PosturalPostural Elbow flexion
ふるえによる影響
本態性震戦の典型的症状
介護のシゴト 21/25
術前情報
Modified trajectory
Diagnostic image
Controller
モデルパラメータ同定
Simulator
Planned trajectory
Planner
Simulator
Diagnostic image
モデルパラメータ データベース
術前計画
計画の補正 治療計画
術中情報
術中制御
・目標組織の変位 ・臓器の硬さ
・診断画像
物理シミュレータを規範としたRFA治療支援ロボット
臓器モデルを規範とした手術システム
モデルにより計算した手術計画値と手術中に診断機器で測定した手術情報
との差異を繰り返し収束計算でゼロにしていく。 (例えばKarman filterで)
22/25 2
介護のシゴト
x1.50
x1.25
x1.00
x0.75
x0.50-20
-10
0
10
20
30
-90-45
045
90Angle deg.
Effect sizes
of Oxy-Hb
Radius
scale
脳活動量Oxy-Hbの平均値を
標準偏差で割って正規化
構造①（角度）
構造②（半径）
目・肘・手先間の距離の比
ハンドコントローラ
仮想アーム（-45°,x1.00）
脳活動
f-NIRS
ETG-4000• 新規性 「作業環境」に主眼を置いた開発から 「人体特人人体特性」に主眼を置いた開発へ のパラダイムシフト 筋骨格や認知特性の人体モデル に合わせて構造・制御を最適化
• 優れている点 操作者の能力を最大限活用 多様な環境に適応可能
• 研究開発実績 人体計測・モデリング技術 マスタ・スレーブによる身体拡張技術
特定の構造で
操作時に脳活動が有意に賦活
インフラ維持管理 ロボット
手術支援 ロボット
特殊な作業のために操作者の 身体機能を拡張する点で共通 操作時の人体計測データ
操作性＝道具の身体化
介護のシゴト 23/25
BC4000 BC3000 BC2000 BC1000
夏
殷 周 秦
漢 三国 晋 南北朝
隋 唐 宋 明 清 元
BC1000 0 AD1000 AD2000
神農・黄帝(鍼灸医学)
金属の鍼
鍼治療の体系化中医学 理論テキスト（黄帝内経）
石鍼
骨針/竹箴/陶針 鍼の学習教材属の金銅人
アイスマン
北京原人・神話伝説・黄河/長江/遼河文明
鍼灸治療の歴史
パーキンソン病患者にサルの脳細胞（20世紀末）
→ES細胞をパーキンソンのサルに（～2013）→iPS細胞を人間に？（2015～17）
介護のシゴト 24/25
自律制御システム研究所（ACSL）
