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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

Research Project

Project/Area Number 18686021
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

田中 孝之  Hokkaido University, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (10282914)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥20,280,000 (Direct Cost: ¥15,600,000、Indirect Cost: ¥4,680,000)
Fiscal Year 2007: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2006: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
Keywords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
Research Abstract

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.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2007 2006

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

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

    • Author(s)
      筒井洋一郎, 田中孝之, 金子俊一, マリア
    • Journal Title

      精密工学会誌 73巻9号

      Pages: 1062-1067

    • NAID

      110006420374

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 超音波エコーを用いた肘関節トルク・角度の同時推定2007

    • Author(s)
      筒井洋一郎, 早瀬一彦, 田中孝之, 金子俊一, マリアQ.フェン
    • Journal Title

      精密工学会誌 73巻11号

      Pages: 1273-1278

    • NAID

      110006440314

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 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

    • Author(s)
      佐藤悠太
    • Journal Title

      第24回日本ロボット学会学術講演会講演論文集 (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 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

    • Author(s)
      佐藤悠太
    • Journal Title

      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)

      Pages: 306-307

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 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

    • Author(s)
      見延盛臣
    • Journal Title

      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)

      Pages: 308-309

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] ばらつきを考慮したEMGセンサスーツのずれ推定2007

    • Author(s)
      進 泰彰
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      広島国際大学(広島市)
    • Year and Date
      2007-12-20
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 農作業用スマートスーツ(第5報)2007

    • Author(s)
      見延盛臣
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      広島国際大学(広島市)
    • Year and Date
      2007-12-20
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      河村泰幸
    • Organizer
      第20回日本ウマ科学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2007-11-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Human Joint Movement Recognition by Using Ultrasound Echo Based on Test Feature Classifier2007

    • Author(s)
      Y. Tsutsui
    • Organizer
      6th IEEE Conference on Sensors
    • Place of Presentation
      Atlanta, Georgia, USA
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] センサフュージョンによるヒト関節運動の推定手法2007

    • Author(s)
      筒井洋一郎
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      日本女子大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2007-08-27
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 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

    • Author(s)
      関修治
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      秋田拠点センター(秋田市)
    • Year and Date
      2007-05-11
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 筋力補助装置2006

    • Inventor(s)
      田中孝之ほか4名
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大学ほか2社
    • Industrial Property Number
      2006-246786
    • Filing Date
      2006-09-12
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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