股義足の開発・設計支援技術への応用を目指した歩行シミュレーションモデルの構築

Research Project

Project/Area Number	16650142
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Rehabilitation science/Welfare engineering
Research Institution	Research Institute, National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities
Principal Investigator	井上剛伸国立身体障害者リハビリテーションセンター研究所, 福祉機器開発部・福祉機器開発室, 室長 (40360680)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	内藤尚大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助手 (40392203)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000) Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords	福祉用具 / 股義足 / 開発支援 / 設計支援 / シミュレーション / 歩行 / 人の動作のモデリング / 順動力学
Research Abstract	本研究では,福祉用具の開発・設計支援技術として,人の動作生成シミュレーション技術を応用するための基盤技術の確立を目指し,義足を適用した歩行シミュレーションモデルを構築する.前年度までに,○股義足を適用した人体のモデリング,○人体モデルを用いて歩行の数値シミュレーションを行うためのシミュレータの開発,を達成した. 本年度は,研究の目標として,(1)股義足歩行の数値シミュレーション結果と実験結果との比較による妥当性の検証,(2)股義足歩行シミュレータの開発支援ツールとしての有効性の検証,の2点を取り上げた.それぞれの目標に対する研究成果は下記である. (1)前年度に開発した股義足歩行シミュレーションモデルに,股義足の機械特性に対応した物理モデルを導入し,歩行動作に関して,数値シミュレーション結果と実験結果との比較を行った.シミュレーションで用いる歩行の評価指標として,単位移動距離あたりの消費エネルギ最小および動作の躍度最小の評価関数を導入する事で,実際の股義足歩行と定性的に一致した歩行動作を得ることができることがわかった. (2)歩行シミュレーションモデルの開発支援ツールとしての有効性を検証するために,股義足股継手を対象として部品の開発を行った.設計のパラメータを回転中心位置と関節受動抵抗特性とし,それらのパラメータの違いにより得られる歩容を歩行シミュレーションで評価した.シミュレーション結果によって歩容が改善された股継手のパラメータを元に試作品を設計・製作して歩行動作解析を行った.その結果,シミュレーションで得られた歩容と実際の歩容は定性的に一致しており,本シミュレータはこれまでにない股義足を創発的に開発する際に有用なツールとなることが実証された.