身体の重心バランスと個々人の筋特性を考慮したFES立ち上がり補助システムの構築
Project/Area Number |
21K04114
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
Principal Investigator |
河合 宏之 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70410298)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 研二 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (40314364)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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Keywords | 立ち上がり運動 / 機能的電気刺激 / リハビリシステム / 運動制御 |
Outline of Research at the Start |
本研究では,運動状態に合わせて電気刺激を変更するフィードバック制御の概念を取り入れることで,目的に沿って適切に運動させることができる制御方法の提案ならびにリハビリシステムの実現を目指す.特に,しゃがみ込んだ状態からの FES 立ち上がり運動に対する制御手法の確立と身体のバランスを保ちながら立ち上がり運動を補助するリハビリシステムの構築ならびに個々人の筋特性に合せた刺激方法の検討を実施する.
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は,脳卒中や脊髄損傷を患い下肢の運動に障害を抱える人の残存する筋の筋力維持と運動特性の向上ならびに身体のバランスを鍛えることを目指し,機能的電気刺激(Function Electrical Stimulation,以下FESと呼ぶ)を用いた下肢リハビリテーションシステム(以下,下肢リハビリシステム)を提案することである. 本年度は,まず健常者を被験者とした実験を通して,作製したシステムにおける姿勢の推定情報を用いることで,筋刺激を用いた立ち上がり運動と自発による立ち上がり運動の重心移動のトラジェクトリーが異なる点を明らかにした.また,ペダリング運動と筋特性を考慮したトルク生成の関係を再現するためにMATLAB/Simulinkを用いたシミュレータの構築を進めた.得られた結果について国内学会にて研究発表をおこなった.つぎに,OpenPoseを用いた姿勢推定のサンプリング周期が遅くなる問題については,腰の角度を計測するゴニオメーターを導入することで重心位置を制御周期に併せてリアルタイムで計算する手法に改善することで解決した.そして,重心移動を促すための手法を提案するために,新たに上肢のモデル化をおこなった.下肢の筋刺激による立ち上がり運動中の重心を自発運動の軌跡に近づけるために,上肢の運動モデルに対し上腕に筋刺激を与える制御手法を提案した.一方,計算で求めた重心位置の妥当性を評価するシステムになっていないため,バランスWiiボードを用いた簡易的な計測システムの構築を進めている.上述した成果の一部を国際学会で発表するために準備中である.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度課題として残っていた重心計算の問題については,リアルタイムでの計算が可能となり構築した装置が予定したように稼動している.上肢を考慮するための上腕のモデル化まで終わっており,おおむね順調に進展していると判断する.
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Strategy for Future Research Activity |
上体の姿勢を変化させるための筋刺激を用いた制御則による理論的な安定性解析をおこなう.そして,構築したシステムに実装し有用性の検証をおこなう.併せて,引き続きシミュレータの構築をすすめ,筋特性の再現や個々人の筋力比率を推定する制御系設計法の検討をおこなう.
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)