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The optimization of the function of motion assist devices based on human adaptability

Research Project

Project/Area Number 21H04898
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

村木 里志  九州大学, 芸術工学研究院, 教授 (70300473)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YEOH WEN・LIANG  佐賀大学, 理工学部, 助教 (10898092)
福田 修  佐賀大学, 理工学部, 教授 (20357891)
森永 浩介  広島国際大学, 総合リハビリテーション学部, 助教 (40734760)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥36,790,000 (Direct Cost: ¥28,300,000、Indirect Cost: ¥8,490,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Keywords人間工学 / テクノロジー / 筋活動 / 身体拡張
Outline of Research at the Start

人間の身体動作を外力によってアシストする機器(以下、動作アシスト)の普及が期待されています。その普及を加速するためには、人間にとって受け入れやすく、動作を習得・学習しやすいアシスト機能の条件を明確にする必要があります。本研究では成果転用性が高い肘関節屈曲による重量物持ち上げ動作を対象にし、①「負担軽減」と「動作精度」の両立、②事前情報提示、③運動学習の観点から望ましいアシスト条件を検討します。

Outline of Annual Research Achievements

人間の身体動作を外力によってアシストする機器(以下、動作アシスト)の普及が期待されている。本研究課題は人間側の運動の制御の仕組みとその適応能に着目し、人間にとって受け入れやすく、動作を習得・学習しやすいアシスト機能について条件を明確にすることを目的としている。なぜなら、身体動作の拡張には機器(マシン)側と人間側が相補的に協働できる関係を構築することが大事だからである。
二年目(令和4年度)は初年度(令和3年度)に製作した実験用アシスト機器の実際に被験者を用いた実験に適用できるよう様々な拡張を行った(肘関節角度情報をフィードバックさせることによるアシスト力の制御、動作の精度を検証するための各種機器との連携やプログラムの製作、アシストが適切に働き円滑で快適に動作ができるよう身体接触部の改良など)。
そして拡張した装置を用いて、インピーダンス制御およびトルク制御それぞれに必要な各種パラメーターに加え、運動負荷、アシスト力(運動負荷に対する割合)、関節角度範囲、関節角速度、求める動作精度などの各要因を予備実験によって検討した。この際、筋電図、関節角度動態、主観評価などの結果も参考にした。最終的に特定の条件に絞り込み、実験を実施した。三年目にその成果を報告する予定である。
従来、等尺性筋収縮を対象に研究を進めてきたが、機器の製作・工夫によって等張性(短縮性)筋収縮の実験が可能になり、またそれが遂行できた。動作アシストの様々なパラメーターが調節でき、かつ人間側の筋活動や動作精度が検証できる仕組みは我々が知る限り世界初めてである。
その他、海外研究者との研究連携、動作アシストの論文執筆などを進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画していた内容はほぼ進んでおり、また次年度以降に行う予定の研究に対して、現在の動作アシスト装置でも実施可能な見通しがついているため。

Strategy for Future Research Activity

製作した動作アシスト装置は色々な調整が行え、3年目以降に予定している研究にも十分活用できる性能を有しており、今後の研究は装置の製作に要する時間を減らすことができ、多くの実験ができると考えている。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] The Effect of the Degree of Freedom and Weight of the Hand Exoskeleton on Joint Mobility Function2022

    • Author(s)
      Priadythama Ilham、Yeoh Wen Liang、Loh Ping Yeap、Muraki Satoshi
    • Journal Title

      Robotics

      Volume: 11 Issue: 2 Pages: 53-53

    • DOI

      10.3390/robotics11020053

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Users’ adaptations to the proportional speed control of a motorised walker2021

    • Author(s)
      Yeoh Wen Liang、Choi Jeewon、Loh Ping Yeap、Saito Seiji、Muraki Satoshi
    • Journal Title

      Disability and Rehabilitation: Assistive Technology

      Volume: - Issue: 8 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1080/17483107.2021.2017031

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 12歳女性パラアスリートの義腕設計における強度保証計算2021

    • Author(s)
      西脇寛人,松浦浩太郎,森永浩介,石原茂和,谷口浩成,,脇元修一,村木里志
    • Organizer
      第53回日本人間工学会 中国・四国支部大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] 人間の許容・適応限界事典2022

    • Author(s)
      村木 里志、長谷川 博、小川 景子(編集)
    • Total Pages
      820
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254102963
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 動作アシスト(人間の許容・適応限界事典)2022

    • Author(s)
      村木 里志、Jeewon Choi
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254102963
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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