JP2004174692A - Man-machine robot and control method of man machine robot - Google Patents

Man-machine robot and control method of man machine robot Download PDF

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JP2004174692A
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robot
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Application number
JP2002346612A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Harada
Hitoshi Kimura
Ikuo Yamamoto
享 原田
郁夫 山本
仁 木村
Original Assignee
Mhi Environment Engineering Co Ltd
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
三菱重工業株式会社
三菱重工環境エンジニアリング株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of integrally cooperative control of a man and a machine. <P>SOLUTION: This control method is furnished with: an actuator 1 installed on a first installing part of a man body M and to give kinetic power to the first installing part; and a controller 2 installed on a second installing part of the man body M to control the kinetic power. The controller 2 and the actuator 1 are installed on the human body on which the controller 2 and the actuator 1 are physically integrated with the same person, and the man totally or partially acquires auxiliary kinetic power while moving together with the controller 2 and the actuator 1, and the integrally cooperative control of the man and the machine is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、マンマシン・ロボット、及び、マンマシン・ロボットの制御方法に関し、特に、人の意思を尊重しその人の運動を補助するマンマシン・ロボット、及び、マンマシン・ロボットの制御方法に関する。 The present invention, man-machine robot, and relates to a control method of human-machine robot, particularly, man-machine robot to assist respect to movement of the person the person's intention, and to a method of controlling a human-machine robot .
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
ロボットの急速な技術革新は、身障者の手伝い又は手助けを可能にする。 Rapid technological innovation of the robot, to enable the disabled person of help or help. 身障者の手足を代用するロボットは、高齢者社会で重要な開発の課題である。 Robot to substitute the disabled limbs, is an issue of significant development in the elderly society.
【0003】 [0003]
身体の運動を検出してその検出信号に基づいてその身体対応部分が駆動されるロボットは、下記特許文献1で知られている。 Robots that body corresponding portion is driven based on the detection signal by detecting the motion of the body is known in Patent Document 1. 人体の手足の運動を補助する技術として、義足が知られている。 As a technique for assisting the movement of a human limb, prosthesis is known. 人体の全体を移動させる技術としては、身障者用電気駆動車が知られている。 As a technique for moving the entire human body, it is known for disabled electric drive vehicle. 身体の部分に運動力を与える技術は、下記特許文献2で知られている。 Technique impart kinetic force to the portion of the body, it is known in the following Patent Document 2. 人体の一部分をその人の思いのままに駆動する機械は知られていない。 Machine that drives the human body part to remain in the person's thought is not known. 人体の一部分をその人の思いに従って駆動する機械を実現する技術の確立が求められる。 Establishment of technology to realize the machine that drives the human body part in accordance with the person's thought is required.
【0004】 [0004]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開平07−24766号【特許文献2】 JP-A-07-24766 [Patent Document 2]
特開平10−258100号【特許文献3】 JP-A-10-258100 [Patent Document 3]
特開2002−574号【0005】 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-574 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
本発明の課題は、人体の一部分をその人の思いに従って駆動する機械を実現する技術を確立することができるマンマシン・ロボット、及び、マンマシン・ロボットの制御方法を提供することにある。 An object of the present invention, man-machine robot capable of establishing a technique for realizing a machine for driving the body portion in accordance with the person's thoughts, and to provide a method of controlling a human-machine robot.
本発明の他の課題は、人と機械の同体的協調制御を実現する技術を確立することができるマンマシン・ロボット、及び、マンマシン・ロボットの制御方法を提供することにある。 Another object of the present invention, man-machine robot capable of establishing a technique for realizing a homologue cooperative control between man and machine, and to provide a method of controlling a human-machine robot.
【0006】 [0006]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。 Means for solving the problems, is expressed as follows. その表現中に現れる技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添記されている。 The technical items appearing in the expression, parenthesized numbers, symbols and the like are 添記. その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。 That number, symbol or the like, at least one embodiment or a plurality of technical matters constituting the embodiment, particularly, embodiment or example of implementation of a plurality of forms or more embodiments of the present invention reference number that is face down in the technical matters that are expressed in the corresponding drawings, coincides with the reference symbols, and the like. このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。 Such reference numbers, reference symbols clarifies the correspondence-bridge between technical matters of the claimed technical matters embodiments or examples. このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。 Such correspondence-bridge does not mean that the technical matters of claim is construed as being limited to the technical matters embodiments or example.
【0007】 [0007]
本発明によるマンマシン・ロボットは、人体(M)の第1装着部分に装着されその第1装着部分に運動力を与えるアクチュエータ(1)と、人体(M)の第2装着部分に装着され運動力を制御する制御器(2)とから構成されている。 Man-machine robot according to the present invention includes an actuator (1) to give impetus to the first mounted to the mounting portion first mounting portion thereof of the human body (M), it is mounted on the second mounting portion of the human body (M) movement It is constructed from a controller for controlling the force and (2). 制御器(2)とアクチュエータ(1)とが同一人の物理的に一体である人体に装着されていて、人は制御器(2)とアクチュエータ(1)と同体に運動しながら補助運動力を全部的に又は一部的に獲得することができる。 Controller (2) and the actuator (1) and has been worn on the human body is physically integrated in the same person, the person controller (2) and the actuator (1) and the auxiliary motor force while exercise homolog it can be entirely or in part to acquire. ここで、人体は、機械ではなく生命を持つ肉体である。 Here, the human body is a body that has a life rather than a machine. 人は、物理的健常者であるか物理的障害者であるかは問われない。 People, does not matter if it were a physical disability or a physical healthy person. アクチュエータ(1)は、人体の内部にビルトインされ得る。 The actuator (1) can be built inside the human body.
【0008】 [0008]
アクチュエータ(1)は、人体(M)の回転的接続部位に対して回転力を与えることが特に好ましい。 Actuator (1), it is particularly preferable to impart rotational force to the rotary connection part of the human body (M). 回転的接続部位は、腕、指、脚、腰である。 Rotation connection sites, arm, fingers, legs, a waist. 腕、指、脚、腰のそれぞれにアクチュエータが配置されることは好ましい。 Arms, fingers, legs, it is preferred that the actuator is disposed in each of the waist.
【0009】 [0009]
制御器(2)は、アクチュエータ(1)の運動を制御する制御信号を入力する入力器(7)を形成する。 Controller (2) forms an actuator (1) input device for inputting a control signal for controlling the movement of the (7). 入力器(7)は人体に装着され、その人(M)の意思により制御のための入力を可能にする。 Input device (7) it is mounted on a human body, to allow input for controlling the intention of the person (M). 制御器(2)は、人体(M)である本人の意思に基づく第1装着部分の運動を優先させるジョイスティック操作器(6)を形成している。 Controller (2) forms joystick device to prioritize the motion of the first mounting portion based on the person's intention is human (M) and (6). 制御器(2)は、人体(M)である本人(M)の肉体に基づいて第1装着部分に与えられる運動力とアクチュエータ(1)に基づいて第1装着部分に与えられる運動力とを合成するジョイスティック操作器を形成する。 Controller (2) includes a body (M) in a person (M) first applied to the mounting portion movement force based on body of the actuator first motion force applied to the mounting portion based on (1) forming a joystick that combines. 人の意思による自律的制御と、制御の解除と、制御的物理力と人体の物理力とのハイブリッド化の選択がその人の自由意志により行われ、人には完全な自律性が保証されている。 And autonomous control by human intention, and the release of the control, selection of hybrid of the control physical force and the human body of physical force is performed by the free will of the people, to those who are guaranteed full autonomy there.
【0010】 [0010]
人体(M)の手指に把持される補助腕(14)と、補助腕(14)の自由端部に装着される補助アクチュエータ(15)とが追加的に構成されることは、人体の運動作業性を拡張することができる点で好ましい。 A human auxiliary arm which is gripped in the fingers of the (M) (14), the auxiliary actuator is attached to the free end of the auxiliary arm (14) (15) is additionally be configured, human motion work preferable in that it is possible to extend the sex. 補助アクチュエータ(15)の運動は制御器(2)により制御されることが好ましい。 Motion of the auxiliary actuator (15) is preferably controlled by a controller (2).
【0011】 [0011]
人体(M)の第3装着部位に装着され人体(M)の周囲を画像化するマンマシン・インタフェース(8)が更に追加される。 Man-machine interface for imaging the surroundings of the human body the body is mounted to the third mounting site (M) (M) (8) is further added. マンマシン・インタフェース(8)を介して人体の周囲は画像化されて制御器(2)に有線又は無線で送信される。 Around the human body through the man-machine interface (8) it is transmitted by wire or wirelessly to the imaged by the controller (2). 人体(M)の第3装着部位に装着され人体の口の運動を電気信号化するマンマシン・インタフェース(9)が更に追加される。 Human third man-machine interface for electrical signals of the movement of the mouth of the human body attached to the attachment site of the (M) (9) is further added. そのマンマシン・インタフェース(9)を介して口の運動は制御器(2)に送信される。 Movement of the mouth through the man-machine interface (9) is sent to the controller (2). 人の口の代行品又は生きた人の口、又は、人の目の代行品又は生きた人の目は、制御器(2)に制御系に有効に繰り込まれる。 Acting products or live human mouth human mouth, or substitutional products or live human eye the human eye is retracted to enable the control system to the controller (2). 代行目と代行口は、現実の人の目と口に位置的に一致していることが好ましい。 Acting eyes and proxy port, it is preferred that the position to match the reality of the human eye and mouth.
【0012】 [0012]
人体(M)の第3装着部位に装着され第1装着部位の運動を電気信号化するマンマシン・インタフェースが追加され、そのマンマシン・インタフェースを介して第1装着部位の運動は制御器(2)に送信される。 Human man-machine interface for third electrical signal of movement of the first mounting portion attached to the attachment site of the (M) is added, the first attachment site of the motion controller via the man-machine interface (2 ) it is sent to. この場合には、第3装着部位は第1装着部位に実質的に一致する。 In this case, the third mounting site is substantially coincident with the first attachment sites. そのマンマシン・インタフェースは、アクチュエータ(1)の中に組み込まれることが好ましく、そのマンマシン・インタフェースは、アクチュエータ(1)に対してジョイスティックに構成され得る。 As man-machine interface is preferably incorporated into the actuator (1), the man-machine interface may be configured to joystick to the actuator (1). アクチュエータは、人の腕の変位と変位力を増幅することができ、第1装着部位の運動は制御器(2)により増幅されて第1装着部位に伝達されることになる。 The actuator may be amplified displacement the displacement force of a human arm, movement of the first attachment site will be transmitted to the first mounting portion is amplified by the controller (2).
【0013】 [0013]
人体に追従する自律移動型補助ロボット(19)が更に追加される。 Autonomous mobile assistance robot to follow the body (19) is further added. 自律移動型補助ロボット(19)は、人体(M)である本人(M)が利用する機器(例示:電池、道具)を搭載することができる。 Autonomous mobile assistance robot (19), the body (M) in a person (M) is equipment utilizing (illustration: batteries, tools) can be mounted. 人体(M)の頭部に装着され人体である本人(M)の意思に基づく脳の物理的変化を検出する脳内物理的変化検出器(16)が更に追加される。 Body (M) Brain physical change detector for detecting a physical change in the brain based on the intention of the person (M) is a human body is mounted on the head (16) is further added. その物理的変化は、制御器(2)に伝達される。 Its physical change is transmitted to the control unit (2).
【0014】 [0014]
本発明によるマンマシン・ロボットの制御方法は、人体(M)の第1装着部分に装着され第1装着部分に運動力を与えるアクチュエータ(1)と、人体(M)の第2装着部分に装着されその運動力を制御する制御器(2)とを構成するマンマシン・ロボットを制御するマンマシン・ロボットの制御方法であり、制御器(2)から制御信号(3')を出力するステップと、制御信号(3')に基づいてアクチュエータ(1)を介して第1装着部分を運動させるステップとから構成されている。 The method of human-machine robot according to the present invention includes an actuator (1) to give impetus to the first mounting part is mounted on the first mounting portion of the human body (M), mounted on the second mounting portion of the human body (M) a is a control method of the man-machine robot that controls the man-machine robot constituting the control unit (2) for controlling the movement force, and outputting a control signal (3 ') from the controller (2) , and a step for moving the first attachment portion via an actuator (1) on the basis of a control signal (3 ').
【0015】 [0015]
第1装着部分の運動は検出され得る。 Movement of the first attachment portion can be detected. 制御信号(3')は、第1装着部分の運動を検出するステップにより検出される検出信号(3)に基づいて生成される。 Control signal (3 ') is generated based on the detection signal detected by the step of detecting the movement of the first attachment portion (3). 人体(M)の脳内物理的変化信号を検出するステップと、脳内物理的変化信号を制御器(2)に入力するステップと、脳内物理的変化信号に基づいて第1装着部分を運動させるステップとが有効に追加される。 Motion detecting a brain physical change signal of the human body (M), inputting the brain physical change signal to the control unit (2), the first mounting portion based on physical changes signal the brain a step of can be effectively added. 脳内物理的変化信号の生成は、人の意思により訓練的に可能である。 Generating intracerebral physical change signals are trained feasible by human will. 脳内物理的変化信号と人の意思との対応は、ニューラルネットワークにより学習的に可能である。 Correspondence between brain physical change signal and human intention is learned feasible by the neural network.
【0016】 [0016]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
図に対応して、本発明によるマンマシン・ロボットは、アクチェータが制御器とともに人体に配置されて設けられている。 Corresponds to FIG., Man-machine-robot according to the present invention, actuator is provided to be arranged on the human body together with the control unit. そのアクチュエータ1は、図1に示されるように、人体の特定部分に装着されている。 Its actuator 1, as shown in FIG. 1, is mounted on a specific part of the human body. ウエアラブルである制御器2は、その人体の他の特定部分に装着されている。 The controller 2 is a wearable is mounted to other specific parts of the human body. 制御器2は、特には、腰に巻かれる腰帯の一部を形成している。 The control unit 2, in particular, form part of the pelvic girdle wound the waist. アクチュエータ1としては、腕の筋肉が例示される。 The actuator 1, the arm muscles are exemplified.
【0017】 [0017]
アクチュエータ1は、制御信号3に基づいて制御的に駆動される。 The actuator 1 is controlled to be driven based on the control signal 3. 制御器2は、制御線4を介してアクチュエータ1に電気的に接続している。 The controller 2 is electrically connected to the actuator 1 via the control line 4. 制御信号3は、制御器2から出力されてアクチュエータ1に入力される。 Control signal 3 is output from the controller 2 is inputted to the actuator 1. アクチュエータ1は、アクチュエータ1の駆動量(変位量)に対応する駆動信号3'を制御器2に対して制御線4を介して出力する。 The actuator 1 is output via the control line 4 drive amount of the actuator 1 the driving signal 3 corresponding to the (amount of displacement) 'to the control unit 2. アクチュエータ1と制御器2との間は、無線により接続されることが可能である。 Between the actuator 1 and the controller 2 can be connected by radio.
【0018】 [0018]
制御器2には、ジョイスティック制御システム(図示されず)が付随することが重要である。 The controller 2, it is important that the joystick control system (not shown) is accompanied. ジョイスティック制御と非ジョイスティック制御とは、制御モード切換ハンドル6により切換えられ得る。 The joystick control and non joystick control may be switched by the control mode switching handle 6. 制御モード切換ハンドル6は、マンマシン・ロボットの積極主体の人である本人Mにより操作される。 Control mode switching handle 6 is operated by a person M is a person of active subject of man-machine robot.
【0019】 [0019]
制御器2には、第1マンマシン・インタフェース7と、第2マンマシン・インタフェース8と第3マンマシン・インタフェース9とが付随していて、それぞれに、人体の更に他の複数部分に装着されている。 The controller 2, the first man-machine interface 7, the second man-machine interface 8 and the third man-machine interface 9 is not accompanied, respectively, are mounted to still another of portions of the human body ing. 第1マンマシン・インタフェース7としては、キーボードが例示され、自己行動を規定する自己行動規定を制御器2に入力することができる。 The first man-machine interface 7, a keyboard can be exemplified, it is possible to enter the self-action provision defining a self-action controller 2.
【0020】 [0020]
視覚端末の一部である第2マンマシン・インタフェース8としては、視神経のネットワークを形成する映像表示画面が例示される。 Which is part of the visual device as a second man-machine interface 8, a video display screen for forming optic network is illustrated. そのような映像表示画面としては、透明複眼式映像形成電極膜が好適に例示され、多数のレンズと多数の透明光電変換膜とから形成される。 Such image display screen, transparent compound-eye image formed electrode film is preferably exemplified, it is formed from a plurality of lenses and a plurality of transparent photoelectric conversion film. 多数の透明光電変換膜が出力する電気的映像信号11は、制御器2に送信される。 Electrical image signal 11 a number of transparent photoelectric conversion layer outputs is transmitted to the controller 2. 本人(この場合には、視覚障害者)Mがその肉眼でみることができるであろう映像は、電気的映像信号11に基づいて制御器2で再生される。 Person (in this case, the visually impaired) would M can be seen in the naked eye video is reproduced by the controller 2 based on the electrical image signal 11. 第2マンマシン・インタフェース8と制御器2とは、視覚器官を形成する。 The second man-machine interface 8 and the controller 2, to form a visual organ.
【0021】 [0021]
聴覚端末の一部である第3マンマシン・インタフェース9としては、音声検出器、又は、唇運動検出器が例示される。 The third man-machine interface 9, which is part of the hearing device, the audio detector, or lips motion detector is illustrated. 唇運動検出器が検出する振動は電気的音声信号12に変換される。 Vibration lips motion detector detects is converted into an electrical audio signal 12. 電気的音声信号12は、制御器2に入力される。 Electrical audio signal 12 is input to the controller 2. 本人(この場合には声帯障害者)Mが発したであろう音声は、電気的音声信号12に基づいて制御器2で再生される。 Personal voice would emitted by the M (vocal cords disability in this case) is reproduced by the controller 2 based on an electrical audio signal 12. 第3マンマシン・インタフェース9と制御器2は、聴覚器官を形成する。 A controller 2 and the third man-machine interface 9, to form the auditory organ.
【0022】 [0022]
アクチュエータ1としては、更に、足又は脚の筋肉が例示される。 The actuator 1 further leg muscles or the leg is exemplified. 筋肉であるアクチュエータ1は、伸縮繊維群が好適に用いられる。 The actuator 1 is a muscle stretch fiber group is preferably used. 伸縮繊維群の要素としては、螺旋巻き通電線(導線コイル)が好適に例示される。 And elements of stretchable fiber groups, helically wound conducting wire (wire coil) are preferably exemplified. 螺旋巻き通電線は、電流量に対応する伸縮量で伸縮方向に変位する。 Spiral winding energization line is displaced in telescopic direction stretch amount corresponding to the amount of current. 多数の螺旋巻き通電線の軸心線の集合は、1つの円筒面を形成する多数の軸心線方向線に対応する。 Set of axial line of a number of helical windings energizing line corresponds to a number of axial line direction lines forming a single cylindrical surface. 多数の螺旋巻き通電線の集合は、弾力的な1つの円筒体を形成し、腕関節、脚関節を被覆して、腕、脚に巻き付けられている。 Collection of a number of helical windings energizing line forms a resilient one cylinder, arm joint, to cover the leg joint, the arm, is wound around the leg. アクチュエータ1としては、更に、腰の筋肉が例示される。 The actuator 1 further lumbar muscles are exemplified. アクチュエータ1は、水圧、空気圧、油圧で駆動される多様な流体圧機械要素が既述の電気駆動の伸縮繊維群に代替され得る。 Actuator 1, water pressure, air pressure, a variety of hydraulic machine element driven by hydraulic pressure may be replaced by elastic fiber group described above electric drive.
【0023】 [0023]
アクチュエータ1は、それの運動の微小変位を検出する変位検出器を形成することが好ましい。 Actuator 1, it is preferable to form the displacement detector for detecting a small displacement of its movement. その変位検出器は、微小な変位を検出して、変位検出信号3を出力する。 The displacement detector detects a small displacement, and outputs a displacement detection signal 3. 変位検出信号3は、制御器2に入力される。 Displacement detection signal 3 is input to the controller 2. 変位検出信号3は、フィードバック信号として利用される。 Displacement detection signal 3 is used as a feedback signal. 変位検出信号3は、更に、運動開始信号とされて利用される。 Displacement detection signal 3 is further utilized is a movement start signal. 本人Mの意思に基づく腕又は脚の僅かな変位は、変位検出信号3により制御器2に伝達される。 Udemata based on intention of the person M is a slight displacement of the legs is transmitted to the controller 2 by the displacement detection signal 3. 制御器2は、変位検出信号3に基づいて本人の僅かな運動変位を増幅した運動変位に変換する駆動信号3'をアクチュエータ1に送信する。 The controller 2 sends drive signals 3 'to convert based on the displacement detection signal 3 to the amplified movements displace the slight movement displacement of the person on the actuator 1. 変位検出信号3と駆動信号3'とは、同一の電線により双方向的に送信される。 A displacement detection signal 3 and the driving signal 3 'is transmitted bidirectionally by the same wire.
【0024】 [0024]
又は、本人Mの意思に基づく腕又は脚のある程度の変位は、変位検出信号3により制御器2に伝達される。 Or, Udemata based on intention of the person M is some displacement of the legs is transmitted to the controller 2 by the displacement detection signal 3. 制御器2は、変位検出信号3に基づいて本人のある程度の運動変位を増幅した運動変位に変換する駆動信号3'をアクチュエータ1に送信する。 The controller 2 sends drive signals 3 'to convert based on the displacement detection signal 3 to the motion displacement amplifying some movement displacement of the person on the actuator 1. この場合には、アクチュエータ1はアシスト力を本人Mの腕又は脚に付加的に与え、本人はより重い荷物を運搬し、又は、急坂を軽快に登坂することができる。 In this case, the actuator 1 gives an assisting force additionally to the arm or leg of the person M, the person will carry heavier loads, or can be lightly climbing the steep.
【0025】 [0025]
腕の補助になる人工補助腕14が追加される。 Artificial auxiliary arm 14 comprising an auxiliary arm is added. 人工補助腕14は、本人Mの指で把持される。 Artificial auxiliary arm 14 is gripped with the fingers of the person M. 人工補助腕14の自由端側に、補助アクチュエータ15が装着される。 The free end side of the artificial auxiliary arm 14, auxiliary actuator 15 is mounted. 補助アクチュエータ15として、6本指手袋が好適に例示される。 As an auxiliary actuator 15, 6-finger glove is preferably exemplified. その6本指手袋のそれぞれの指対応部分には、指の第1関節、第2関節、指の基軸関節に相当する屈折部位が配置され、それぞれに全体に伸縮繊維で形成されている。 Each finger corresponding portion of the 6-finger glove, the first joint of the finger, the second joint, the refractive part corresponding to the base shaft joint of the finger is placed, it is formed by stretching the fibers throughout each. 電流制御により、複数種の関節は独立的に屈曲することができる。 The current control, the plurality of kinds of joints can be independently bent. その電流制御は、それらの関節に周期的運動を付与することができる。 Its current control, it is possible to impart periodic motion to their joints. その電流制御は、本人Mが片方の指で第1マンマシン・インタフェース7のキーボードを操作することにより可能である。 The current control is possible by the person M to operate the keyboard of the first man-machine interface 7 with one finger. このような6本指手袋は、プラントの天井、壁、床の凹凸部位の奥側面に付着する物質(例示:人体に対して有害である放射線物質、化学薬品)を除去して清掃することができる。 Such 6-finger glove, ceilings plants, walls, substances adhering to the back side of the floor of the uneven portion (illustrated: radioactive materials is harmful to the human body, chemicals) be cleaned by removing the it can.
【0026】 [0026]
脳の補助になる脳信号検出器16が左右一対的に追加される。 Brain signal detector 16 composed to assist in the brain is added pair basis. 脳信号検出器16は、本人Mが頭部に装着するヘルメット17に取り付けられている。 Brain signal detector 16 is attached to the helmet 17 in person M is mounted on the head. 脳信号検出器16としては、本人Mの脳神経に対して電気的に又は電磁気的に相互作用する脳信号検出電極が好適に例示される。 The brain signal detector 16, the brain signal detection electrodes that interact electrically or electromagnetically against brain of the person M is preferably exemplified. その電極は、脳内神経に大域的に直接に接合する多数本の針状電極であることが好ましい。 Its electrodes are preferably large number of needle-like electrodes joined to globally directly into brain nerve.
【0027】 [0027]
脳信号検出器16は、リハビリ的に用いられる。 Brain signal detector 16 is used in rehabilitation manner. 本人Mは、腕又は脚を動かす意思を持ち、その腕又は脚を物理的に動かそうとする。 Person M has the intention to move the arm or leg, trying to move their arms or legs physically. そのような意思を持った時に脳信号検出器16から出力される意思対応電気的信号18は、制御器2に入力される。 Intention corresponding electrical signal 18 outputted from the brain signal detector 16 when having such intent is input to the controller 2. 本人Mがその意思を持ったことは、本人Mの音声相当の電気的音声信号12により制御器2に伝達され、又は、本人Mの腕と指の運動により第1マンマシン・インタフェース7のキー操作により制御器2に伝達される。 The person M has had its intention is transmitted to the controller 2 by an electrical speech signal 12 corresponding voice of the person M, or, the key of the first man-machine interface 7 by movement of the arm and fingers of the person M operation is transferred to the controller 2 by. 意思対応電気的信号18は、制御器2が持つニューラルネットワークに入力される。 Intention corresponding electrical signal 18 is input to the neural network with the controller 2. そのニューラルネットワークは、意思対応電気的信号18と本人Mの意思との対応関係を高精度に実現する。 Its neural network, to achieve a correspondence between the intention of a corresponding electrical signal 18 and the principal M intent with high accuracy. その実現に基づいて、本人Mの意思に基づいてアクチュエータ1が制御的に駆動される。 Based on the realization, the actuator 1 is driven controlled manner on the basis of the intention of the person M. 本人Mの意思は、脳神経電気信号に代えられて、脳内血流量信号、その血流量変化信号、血中酵素濃度のような脳内生理活性物質の変化率により確認され得る。 Intention of the person M is replaced by a cranial nerve electric signals, brain blood flow signal, the blood flow change signals may be confirmed by the rate of change of the brain physiologically active substances such as blood enzyme concentration.
【0028】 [0028]
補助ロボット19が追加されることは重要である。 It is important that the auxiliary robot 19 is added. 補助ロボット19は、自走用脚又は自走用車輪21により地面に対して支持されている。 Auxiliary robot 19 is supported against the ground by the free-running legs or the free-running wheel 21. 補助ロボット19は、カメラ22を搭載している。 Auxiliary robot 19 is equipped with a camera 22. カメラ22は、本人Mが装着している目印を撮影する。 The camera 22, to shoot the mark in person M is wearing. カメラ22が撮影した撮影画像は、補助ロボット19に内蔵されている画像解析コンピュータ(図示されず)に送信される。 Photographed image by the camera 22 is captured is transmitted to the image analysis computer that is built into the auxiliary robot 19 (not shown). その画像解析コンピュータは、その撮影画像である目印の3次元データに基づいて、自己と本人Mの目印の位置との間の相対的距離と相対的3次元方向を計算する。 The image analysis computer, based on the three-dimensional data of the landmark which is a captured image, calculating the relative distance and the relative three-dimensional direction between the position of the mark itself and the person M. 補助ロボット19は、本人Mに対する適正な間隔を保持して本人に追従し運動して移動することができる。 Auxiliary robot 19 can hold the proper spacing for the person M to follow the person to locomotion to.
【0029】 [0029]
補助ロボット19は、重い物体を運搬することができる。 Auxiliary robot 19 can carry a heavy object. 重い物体として、本人Mが用いる多様な道具又は機器の他に、電池を搭載している。 As heavy object, in addition to a variety of tools or equipment used by the person M, are equipped with batteries. アクチュエータ1を駆動する動力源であり本人Mが背負い式に持つ比較的に軽い自己搭載電池は、補助ロボット19が搭載する大型の電池から電力の供給を受けることができる。 Relatively mild self mounted battery having a power source and is person M is knapsack driving the actuator 1 can receive power from a large cell auxiliary robot 19 is mounted.
【0030】 [0030]
図2は、人体部分特に脳と制御器1との間のマンマシン制御を示している。 Figure 2 illustrates a man-machine control between body parts, especially the brain and the controller 1. 第1マンマシン・インタフェース7と第2マンマシン・インタフェース8と第3マンマシン・インタフェース9とは、コンピュータ化され得て、第1マンマシン・コンピュータ化インタフェース7'と第2マンマシン・コンピュータ化インタフェース8'と第3マンマシン・コンピュータ化インタフェース9'とに改変され得る。 The first man-machine interface 7 and the second man-machine interface 8 and the third man-machine interface 9, and could be computerized, the first man-machine computerized interface 7 'second man-machine computerized interface 8 'and the third man-machine computerized interface 9' may be modified into the. 頭部(脳内コンピュータ)21は、脳信号検出器16が検出する意思対応電気的信号18を出力する。 Head (brain computer) 21, brain signal detector 16 outputs an intention corresponding electrical signal 18 to be detected. 意思対応電気的信号18は、制御器2を構成する指令演算器31に入力される。 Intention corresponding electrical signal 18 is input to the command calculator 31 of the controller 2. ウエアラブルである制御モード切換ハンドル6と第3マンマシン・コンピュータ化インタフェース9'と第1マンマシン・コンピュータ化インタフェース7'とからそれぞれに出力されるジョイスティック信号23とボイス信号12とキーボードコマンド24は、指令演算器31に入力される。 Joystick signal 23 and the voice signal 12 and the keyboard commands 24 are output, respectively from the control mode switching handle 6 is wearable and third man-machine computerized interface 9 'and the first man-machine computerized interface 7' is input to the command calculator 31. 第4マンマシン・コンピュータ化インタフェース25が更に追加されている。 The fourth man-machine computerized interface 25 is further added. 第1マンマシン・コンピュータ化インタフェース7'と第2マンマシン・コンピュータ化インタフェース8'と第3マンマシン・コンピュータ化インタフェース9'と第4マンマシン・コンピュータ化インタフェース25は、ウエアラブルコンピュータ群26として構成されている。 The first man-machine computerized interface 7 'and the second man-machine computerized interface 8' and the third man-machine computerized interface 9 'and the fourth man-machine computerized interface 25 configured as a wearable computer unit 26 It is.
【0031】 [0031]
指令演算器31は、固有のプロトコルに従ってアクチュエータ1と補助ロボット19と補助アクチュエータ15とに同時的に駆動指令群27を送信する。 Command calculator 31 transmits the simultaneously drive command group 27 to the actuator 1 and the auxiliary robot 19 and the auxiliary actuator 15 in accordance with specific protocols. アクチュエータ1と補助アクチュエータ15と補助ロボット19は、その駆動量信号群28又は現在位置信号群を出力する。 The actuator 1 and the auxiliary actuator 15 and the auxiliary robot 19 outputs the drive amount signal group 28 or the current position signal group. 駆動量信号群28は、フィードバック信号としてウエアラブルコンピュータ群26に入力される。 Driving amount signal group 28 is input as a feedback signal to the wearable computer unit 26. 電気的音声信号12で指示した通りにアクチュエータ1、補助アクチュエータ15、又は、補助ロボット19が駆動されていない場合には、第4マンマシン・コンピュータ化インタフェース25は駆動量不適正を音声又は図形ずれで本人Mに知らせることができる。 The actuator 1 as instructed by the electrical audio signal 12, the auxiliary actuator 15 or, in the case where the auxiliary robot 19 is not driven, the fourth man-machine computerized interface 25 audio or graphics shift the drive amount improper in it is possible to inform the person M. 駆動量信号群28は、直接に指令演算器31にフィードバックされうる。 Driving amount signal group 28 may be fed back to the command calculator 31 directly.
【0032】 [0032]
本発明によるマンマシン・ロボットの制御方法は、身障者にその肉体的運動力を提供し、健常者にその肉体的運動力を補完して、能力増強と疲労抑制の点で有益であり、更には、人の意思に忠実に、又は、危険区域の侵入に対して警報を発して人の意思の変更を促し、多様な分野で利用され得る。 The method of human-machine robot according to the present invention provides the physical impetus to handicapped, to complement the physical impetus to healthy subjects, be beneficial in terms of capacity expansion and fatigue suppression, even , faithfully to the human's intention, or, prompting the change of human intention by an alarm for the danger zone of the intrusion it may be utilized in various fields.
【0033】 [0033]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によるマンマシン・ロボット、及び、マンマシン・ロボットの制御方法は、人と機械の同体的協調制御が可能である。 Man-machine robot according to the present invention, and a control method of man-machine robot, it is possible to homolog coordination control of man and machine.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】図1は、本発明によるマンマシン・ロボットの実施の形態を示す正面図である。 Figure 1 is a front view showing an embodiment of a man-machine-robot according to the present invention.
【図2】図2は、制御系を示す回路ブロック図である。 Figure 2 is a circuit block diagram showing a control system.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
M…人(人体) M ... people (human body)
1…アクチュエータ2…制御器3…検出信号3'…制御信号6…ジョイスティック操作器7,7'…入力器8,8'…マンマシン・インタフェース9,9'…マンマシン・インタフェース14…補助腕15…補助アクチュエータ16…脳内物理的変化検出器19…自律移動型補助ロボット 1 ... actuator 2 ... controller 3 ... detection signal 3 '... control signal 6 ... joystick device 7, 7' ... input device 8, 8 '... man-machine interface 9, 9' ... man-machine interface 14 ... auxiliary arm 15 ... auxiliary actuator 16 ... brain physical change detector 19 ... autonomous mobile assistance robot

Claims (17)

  1. 人体の第1装着部分に装着され前記第1装着部分に運動力を与えるアクチュエータと、 An actuator mounted to the first mounting portion of the body impart kinetic force to the first mounting portion,
    前記人体の第2装着部分に装着され前記運動力を制御する制御器とを構成するマンマシン・ロボット。 Man-machine robot constituting a controller for controlling the movement force is mounted on the second mounting portion of the human body.
  2. 前記アクチュエータは、前記人体の回転的接続部位に対して回転力を与える請求項1のマンマシン・ロボット。 The actuator man-machine robot according to claim 1 to provide a rotational force to the rotating connection portion of the human body.
  3. 前記回転的接続部位は、腕、指、脚、腰から選択される1部位又は複数部位の関節である請求項2のマンマシン・ロボット。 The rotary connection sites, arms, fingers, legs, is one site or multiple sites of joints is selected from the waist of claim 2 man-machine robot.
  4. 前記制御器は、前記アクチュエータの運動を制御する制御信号を入力する入力器を形成する請求項1〜3から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 Wherein the controller, 1 claims man-machine robot selected from claims 1 to 3 form an input unit for inputting a control signal for controlling the movement of the actuator.
  5. 前記制御器は、前記人体である本人の意思に基づく前記第1装着部分の運動を優先させるジョイスティック操作器を形成している請求項1〜3から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 Wherein the controller, man-machine robot 1 claim selected from claims 1 to 3 forming the joystick device to prioritize movement of the first attachment portion based on the intent of the a human body person.
  6. 前記制御器は、前記人体である本人の肉体に基づいて前記第1装着部分に与えられる運動力と前記アクチュエータに基づいて前記第1装着部分に与えられる運動力とを合成するジョイスティック操作器を形成している請求項1〜3から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 Wherein the controller, forming the joystick operating device for combining the motion force applied to said first mounting portion on the basis of the actuator and movement force applied to said first mounting portion on the basis of flesh of the a human body person 1 claims man-machine robot is selected from which claims 1 to 3 and.
  7. 前記人体の手指に把持される補助腕と、 An auxiliary arm which is gripped by the human hand,
    前記補助腕の自由端部に装着される補助アクチュエータとを更に構成し、 Further constitute an auxiliary actuator mounted on the free end of the auxiliary arm,
    前記補助アクチュエータの運動は前記制御器により制御される請求項1〜6から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 Man-machine robot 1 according to claim movement of said auxiliary actuator is selected from claims 1-6 which is controlled by the controller.
  8. 前記人体の第3装着部位に装着され前記人体の周囲を画像化するマンマシン・インタフェースを更に構成し、 Further constitutes a man-machine interface for imaging the surroundings of the human body is mounted to the third mounting portion of the human body,
    前記マンマシン・インタフェースを介して前記人体の周囲は画像化されて前記制御器に送信される請求項1〜7から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 The man around the human body through the machine interface 1 according to claim selected from claims 1 to 7 to be transmitted to the controller are imaged man-machine robot.
  9. 前記人体の第3装着部位に装着され前記人体の口の運動を電気信号化するマンマシン・インタフェースを更に構成し、 Further constitutes a man-machine interface for third electrical signal of movement of the mouth of the body attached to the attachment portion of the human body,
    前記マンマシン・インタフェースを介して前記口の運動は前記制御器に送信される請求項1〜7から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 The man movement of the mouth through the machine interface 1 according to claim selected from claims 1 to 7 to be transmitted to the controller man-machine robot.
  10. 前記人体の第3装着部位に装着され前記第1装着部位の運動を電気信号化するマンマシン・インタフェースを更に構成し、 Further constitutes a man-machine interface for third electrical signal of movement of the attached to the attachment site the first attachment site of the human body,
    前記マンマシン・インタフェースを介して前記第1装着部位の運動は前記制御器に送信される請求項1〜7から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 The man-machine exercise of the first attachment site through an interface 1 claim selected from claims 1 to 7 to be transmitted to the controller man-machine robot.
  11. 前記第1装着部位の運動は前記制御器により増幅されて前記第1装着部位に伝達される請求項10のマンマシン・ロボット。 The first man-machine robot according to claim 10 movement of the mounting site to be transmitted is amplified by the controller to the first attachment site.
  12. 前記人体に追従する自律移動型補助ロボットを更に構成し、 Further constitute autonomous mobile assistance robot to follow the human body,
    前記自律移動型補助ロボットは、前記人体である本人が利用する機器を搭載する請求項1〜11から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 The autonomous mobile auxiliary robot 1 claims man-machine robot said a human person is selected from claims 1 to 11 for mounting a device to be utilized.
  13. 前記人体の頭部に装着され前記人体である本人の意思に基づく脳の物理的変化を検出する脳内物理的変化検出器を更に構成し、 Further constitutes a brain physical change detector for detecting a physical change in the brain based on the intention of the person that is the human body is attached to the human head,
    前記物理的変化は前記制御器に伝達される請求項1〜12から選択される1請求項のマンマシン・ロボット。 The physical change is man-machine robot 1 claim selected from claims 1 to 12 is transmitted to the controller.
  14. 人体の第1装着部分に装着され前記第1装着部分に運動力を与えるアクチュエータと、前記人体の第2装着部分に装着され前記運動力を制御する制御器とを構成するマンマシン・ロボットを制御するマンマシン・ロボットの制御方法であり、 Control an actuator, a man-machine robot constituting a controller for controlling the movement force is mounted on the second mounting portion of the human body that is mounted to the first mounting portion of the body impart kinetic force to the first attachment portion is a method of controlling a man-machine robot,
    前記制御器から制御信号を出力するステップと、 And outputting a control signal from the controller,
    前記制御信号に基づいて前記アクチュエータを介して前記第1装着部分を運動させるステップとを構成するマンマシン・ロボットの制御方法。 The method of human-machine robot constituting a step for moving the first attachment portion via the actuator based on the control signal.
  15. 前記第1装着部分の運動を検出するステップを更に構成し、 Further constitutes a step of detecting the movement of the first mounting portion,
    前記制御信号は、前記第1装着部分の運動を検出する前記ステップにより検出される検出信号に基づいて生成される請求項14のマンマシン・ロボットの制御方法。 The control signal, the control method of the man-machine robot according to claim 14, which is generated based on the detection signal detected by the step of detecting the movement of the first mounting portion.
  16. 前記人体の脳内物理的変化信号を検出するステップと、 Detecting a brain physical change signal of the human body,
    前記脳内物理的変化信号を前記制御器に入力するステップと、 Inputting the brain physical change signal to said controller,
    前記脳内物理的変化信号に基づいて前記第1装着部分を運動させるステップとを更に構成する請求項14のマンマシン・ロボットの制御方法。 The method of human-machine robot according to claim 14, further composing the step of moving the first mounting portion on the basis of the brain physical change signal.
  17. 前記アクチュエータの駆動量をフィードバック信号として前記制御器に送信するステップを更に構成する請求項14〜16から選択される1請求項のマンマシン・ロボットの制御方法。 Control method for man-machine robot 1 claim selected from claims 14 to 16 further configured to sending to the controller a driving amount of the actuator as a feedback signal.
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