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Proposal for an Hands-Free Personal Mobility Vehicle by Optimizing Dynamic Interaction between the Body, Vehicle and Environment

Research Project

Project/Area Number 17H02131
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Nihei Misato  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (20409668)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 遠藤 央  日本大学, 工学部, 講師 (50547825)
硯川 潤  国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 福祉機器開発部, 研究室長 (50571577)
菅原 雄介  東京工業大学, 工学院, 准教授 (60373031)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywords移動支援機器 / 操作系 / 機械学習
Outline of Final Research Achievements

This study aims to develop a lower-limb-driven hands-free mobility system to support the daily activities of middle-aged and older people.The developed vehicle has a rear-wheel drive (in-wheel motor),a front-wheel omni-wheel and a control interface (two pedals and a saddle). We have developed a cooperative learning control system for the pedals and the saddle by using DBT(Deep Binary Tree) to learn the passenger's intentions from the pedaling motion on the vehicle. In addition, two indices were proposed to evaluate the human ability under cooperative learning. Further more, a lower extremity drive system with a pedal mechanism, incorporating a link and slider crank mechanism to load the target muscle, was proposed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

加齢による筋力や活動が低下している虚弱な状態といわれるフレイルには、移動能力や筋力、バランス、認知機能、日常生活の活動性などの要素が含まれている。今後、高齢化の進展により、要支援・要介護予備群は急増していくため、各分野の対応が必要である。これらの問題について、移動活動においては主に医学・体育分野から運動プログラムなどの提案、工学分野から外出支援機器や転倒予防機器など研究は多く行われているが、高齢者の移動形態について、歩行中の下肢だけではなく上肢の役割の観点から総合的に検討を行っている事例は殆ど見受けられない。開発した移動支援機器は高齢期のフレイル予防および質向上の貢献を目指すものである。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 移動支援機器の協調学習操作系における人の学習習熟を評価する手法の提案2020

    • Author(s)
      服部智也, 西畑智道, 二瓶美里, 鎌田実, 菅原雄介, 松浦大輔, 武田行生, 遠藤央, 金天海
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 力学系学習木を用いたノンホロノミック車両のための人ー機械協調学習操作系の開発2019

    • Author(s)
      西畑智道, 二瓶美里, 鎌田実, 菅原雄介, 松浦大輔, 武田行生, 金天海, 遠藤央
    • Organizer
      第20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
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高齢者向けハンズフリーモビリティのためのペダリング運動負荷システム2019

    • Author(s)
      菅原雄介, 島悠貴, 松浦大輔, 武田行生, 二瓶美里, 佐久間菜月, 西畑智道, 鎌田実, 遠藤央
    • Organizer
      LIFE2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスの研究(第11報,回生クラッチと定荷重ばねを用いた2自由度人力ロボット)2019

    • Author(s)
      塚本航平, 菅原雄介, 松浦大輔, 武田行生, 遠藤央, 岡本淳
    • Organizer
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] A Multi-DOF Human-Powered Robot Using Regenerative Clutches and Constant-Force Springs2019

    • Author(s)
      Yusuke Sugahara, Kohei Tsukamoto, Mitsuru Endo, Jun Okamoto, Daisuke Matsuura, Yukio Takeda
    • Organizer
      Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハンズフリーモビリティの提案-個人のメンタルモデルに合わせた人・機械相互学習型操作系-2018

    • Author(s)
      西畑智通, 佐久間菜月, 二瓶美里, 鎌田実, 菅原雄介, 島悠貴, 松浦大輔, 武田行生, 金天海
    • Organizer
      LIFE2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高齢者のためのモビリティデザイン2018

    • Author(s)
      二瓶美里
    • Organizer
      日本設計工学会2018年春季研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高齢者向けハンズフリー下肢操作式モビリティの提案―開発コンセプト-2018

    • Author(s)
      二瓶美里, 佐久間菜月, 西畑智道, 鎌田実, 菅原雄介, 島悠貴, 松浦大輔, 武田行生
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高齢者向け下肢操作式モビリティにおける歩行機能改善に有効な運動負荷を与えるペダル機構の設計2018

    • Author(s)
      島悠貴,佐久間菜月, 菅原雄介, 松浦大輔, 武田行生, 西畑智道, 二瓶美里, 鎌田実
    • Organizer
      第18回日本機械学会基礎潤滑設計部門講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスの研究(第10報, CVTとパワーアシストを用いた人力関節駆動機構の操作負担低減)2018

    • Author(s)
      菅原雄介, ムハマドシャフィク, 島悠貴, 松浦大輔, 武田行生, 遠藤央, 岡本淳
    • Organizer
      Proceedings of the 2018 JSME Conference on Robotics and Mechatronics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Control of a Human-Powered Robotic Personal Mobility Vehicle Prototype2018

    • Author(s)
      Yusuke Sugahara, Hayato Akiyama, Jeremy Jong, Mitsuru Endo, Jun Okamoto
    • Organizer
      Proceedings of the 22nd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY22)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高齢者向け上肢フリー移動体のための下肢動作を活用した操作手法の開発2017

    • Author(s)
      佐久間菜月,二瓶美里,西畑智道,菅原雄介,松浦大輔,島悠貴,武田行生,鎌田実
    • Organizer
      第18回システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ライフログを用いた歩行支援機により制限される生活動作の分析2017

    • Author(s)
      佐久間菜月, 二瓶美里, 西畑智通, 鎌田実
    • Organizer
      バイオメカニズム学術講演会2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 生活支援工学2017

    • Author(s)
      二瓶美里
    • Organizer
      第15回長寿社会ライフスタイル研究会(東京大学)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Gerontechnology:老年学と技術開発2017

    • Author(s)
      二瓶美里
    • Organizer
      農林水産ロボティクス研究グループ講演会(岩手大学)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高齢者の生活とリハビリテーションのこれから-福祉工学,生活支援工学の立場から-2017

    • Author(s)
      二瓶美里
    • Organizer
      第4回再生医療とリハビリテーション研究会(大阪大学)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 東京大学大学院新領域創成科学研究科 人間環境学専攻 生活支援工学分野

    • URL

      http://www.atl.k.u-tokyo.ac.jp

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      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学大学院新領域創成科学研究科 人間環境学専攻 生活支援工学分野

    • URL

      http://www.atl.u-tokyo.ac.jp

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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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