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可変構造システムと筋活動センシングによる高アシスト効率装着型増力装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18686021
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関北海道大学

研究代表者

田中 孝之  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (10282914)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2006年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
キーワードパワーアシスト / 可変構造 / 筋活動センシング / 筋骨格モデル
研究概要

装着者にあわせて増力装置の構造を最適化することでアシスト力を効率良く装着者に伝達し,アシスト効率を向上するためのアクチュエーション技術を開発する.2種類の可変構造システムを開発し,装着者の体格に対する増力装置のサイズの不適切さ,および動作中の増力装置のずれに起因するアシスト効率悪化の問題を解消した.また生体センサを用いて増力装置のずれを検出するセンサシステムを開発した.
まず,アクチュエータユニットをスーツ要所に配置したジグに取り付けることで固定し,ジグとスーツを介して装着者にアシスト力を伝達する.各ジグ間のアクチュエータユニットのワイヤ長を手動調整することで,装着者の体格に増力装置を合わせる静的な可変構造システムを開発した.
アレイ状EMGセンサを用いて,神経支配帯とセンサ情報との関係よりスーツのずれを計測するセンサシステムを開発した.ここで増力装置のずれがアシスト効率に大きく影響する.そこで,アクチュエータユニット取り付け部に装着者の体表面に密着するようにEMGセンサをアレイ状に取り付け,ホルダのずれを実時間で計測することができた.また,超音波による筋活動センシングによる動作計測システムを開発した.テスト特徴分類器に基づいて動作認識法を開発し,生体を透過した超音波から関節角度・トルクを認識する手法を確立した.
最後に,腰と膝を同時アシスト可能な増力装置を開発した.ここでは,アクチュエータユニットを腰部に2つ取り付け,腰と肩および腰と膝とをアクチュエータユニットで結び,腰と膝に補助力が得られるようにした.アクチュエータユニットのずれによってアシスト効率が低下することをシミュレーションと実験により確認した.さらに,2つのアクチュエータユニット間の位置を動的に制御することで,ずれを抑制する制御系を開発し,実験によってその効果を示した.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 生体を透過した超音波による関節トルク・角度推定2007

    • 著者名/発表者名
      筒井洋一郎, 田中孝之, 金子俊一, マリア
    • 雑誌名

      精密工学会誌 73巻9号

      ページ: 1062-1067

    • NAID

      110006420374

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超音波エコーを用いた肘関節トルク・角度の同時推定2007

    • 著者名/発表者名
      筒井洋一郎, 早瀬一彦, 田中孝之, 金子俊一, マリアQ.フェン
    • 雑誌名

      精密工学会誌 73巻11号

      ページ: 1273-1278

    • NAID

      110006440314

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 農作業用スマートスーツ(第1報,弾性材と補助力調整機構からなるスマートスーツの試作と基礎実験)2006

    • 著者名/発表者名
      佐藤悠太
    • 雑誌名

      第24回日本ロボット学会学術講演会講演論文集 (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 農作業用スマートスーツ(第2報,農作業支援のための補助力制御)2006

    • 著者名/発表者名
      佐藤悠太
    • 雑誌名

      第7回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (CD-ROM)

      ページ: 306-307

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 農作業用スマートスーツ(第3報,筋肉シミュレータによる補助力の最適化)2006

    • 著者名/発表者名
      見延盛臣
    • 雑誌名

      第7回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (CD-ROM)

      ページ: 308-309

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] ばらつきを考慮したEMGセンサスーツのずれ推定2007

    • 著者名/発表者名
      進 泰彰
    • 学会等名
      第8回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      広島国際大学(広島市)
    • 年月日
      2007-12-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 農作業用スマートスーツ(第5報)2007

    • 著者名/発表者名
      見延盛臣
    • 学会等名
      第8回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      広島国際大学(広島市)
    • 年月日
      2007-12-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 騎手用筋力補助装置-騎乗動作解析とシミュレーションによる腰・膝負担軽減率の検証-2007

    • 著者名/発表者名
      河村泰幸
    • 学会等名
      第20回日本ウマ科学会学術集会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2007-11-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Human Joint Movement Recognition by Using Ultrasound Echo Based on Test Feature Classifier2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsutsui
    • 学会等名
      6th IEEE Conference on Sensors
    • 発表場所
      Atlanta, Georgia, USA
    • 年月日
      2007-10-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] センサフュージョンによるヒト関節運動の推定手法2007

    • 著者名/発表者名
      筒井洋一郎
    • 学会等名
      第4回 電気学会 多次元センシング情報の産業応用に関する調査専門委員会
    • 発表場所
      日本女子大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2007-08-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 農作業用スマートスーツ(第4報,補助力調整機構の高性能化)2007

    • 著者名/発表者名
      関修治
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2007
    • 発表場所
      秋田拠点センター(秋田市)
    • 年月日
      2007-05-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 筋力補助装置2006

    • 発明者名
      田中孝之ほか4名
    • 権利者名
      北海道大学ほか2社
    • 産業財産権番号
      2006-246786
    • 出願年月日
      2006-09-12
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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