Learning system of wearable robot for cooperative gait assistance with user

• Project/Area Number: 15K05894
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Aichi Institute of Technology (2017); Nagoya University (2015-2016)
• Principal Investigator: KAGAWA Takahiro 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (30445457)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇野 洋二 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10203572)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 装着型ロボット / 学習制御 / 歩行補助

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed an on-line learning system of gait pattern for a wearable robot to assist walking. A cost function of our learning system was defined by the sum of the measured arm loading force of a user and the power consumption of the motors during walking. Via-points of the joint trajectories were optimized so as to reduce the cost function by Newton-like method. We propose an on-line learning algorithm of the via-point parameters by RLS algorithm which achieves less number of iteration than a conventional method. We confirmed that the arm loading force of a user decreased while walking with a wearable robot with little change of power consumption by using the proposed algorithm.

Research Products

• [Journal Article] 使用者の動きと協調する装着型歩行補助ロボットのアシスト制御 (2015)
  • Author(s): 香川高弘，宇野洋二
  • Journal Title: 地域ケアリング Volume: 18 Pages: 62-64
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] フィードバックトルクを用いた冗長関節アームの協調動作生成 (2017)
  • Author(s): 木場亮太，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 機械振興会館
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 多関節アームの繰り返し制御における仮想軌道の調整 (2017)
  • Author(s): 大島悠輔，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 機械振興会館
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 単振子と倒立振子に基づく歩行バランスに関する検討 (2017)
  • Author(s): 香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティクス研究会
  • Place of Presentation: 機械振興会館
  • Year and Date: 2017-03-13
• [Presentation] On-line learning system for gait assistance with wearable robot (2017)
  • Author(s): T. Kagawa, F. Takahashi, Y. Uno
  • Organizer: SICE Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 弾道歩行モデルに基づく転倒の条件に関する検討 (2017)
  • Author(s): 香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 第35回ロボット学会学術講演会論文集
• [Presentation] 歩行補助ロボットと協調する歩行器の開発 (2017)
  • Author(s): 福井俊太郎，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティクス研究会
• [Presentation] UCMに基づく冗長関節アームの協調制御法 (2017)
  • Author(s): 木場亮太，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 第30回自律分散システムシンポジウム
• [Presentation] ヒューマノイドロボットによる障害物踏み越え動作の生成 (2017)
  • Author(s): 川岸敬生，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 第30回自律分散システムシンポジウム
• [Presentation] 繰り返し計算に基づく仮想軌道制御 (2017)
  • Author(s): 鈴木雄大，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
• [Presentation] 歩行補助ロボットの軌道計画に対する学習制御 (2016)
  • Author(s): 高橋史哉，香川高弘，宇野洋二
  • Organizer: 第17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
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-12-16
• [Presentation] 姿勢の変動を許容する全身運動の制御 (2016)
  • Author(s): 熊澤一樹,香川高,東郷俊太,宇野洋二
  • Organizer: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティクス研究会
  • Place of Presentation: 玉川大学
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] 歩行分析に基づく歩行補助ロボットの制御システムの開発 (2015)
  • Author(s): 香川高弘
  • Organizer: 日本ロボット学会ロボット工学セミナー
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-11-17
  • Invited