Design science for body kinetics enhancement devices to realize desired functions by an integration of 3D analysis and inverse dynamics

• Project/Area Number: 24K07387
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 我妻 広明 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (60392180)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 正幸 公立小松大学, 生産システム科学部, 助教 (50982203)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: マルチボディダイナミクス / コンプライアントメカニズム / CAE解析 / 関節負担軽減装具 / 3D構造同定

Outline of Research at the Start

3Dデジタル技術で個別ニーズに即したデザイン・ものづくりが可能になった一方，リハビリ・障がい者支援具やパラスポーツ競技具開発では，力学特性を無視したデバイス製作は意味をなさない．本研究では，運動中の可動性が重要な関節症やパラスポーツのための装着型デバイスに注目し，人―装具―環境の三者関係から身体適合性と目的の力学特性を満たす最適設計理論を構築する．特に，コンプライアントメカニズム設計のトポロジー最適化と，剛体と柔軟体の力学を包括的に解析する柔軟体マルチボディダイナミクス理論を融合して，大変形を伴うシステムの構造力学デザインの枠組みを革新する．