勒帯損傷診断ロボットのコンプライアンス制御に対するファジィ理論の応用

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02807142
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 山本 真 北里大学, 医学部, 教授 (60050332)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 馬渕 清資 北里大学, 医学部, 講師 (70118842)
• Keywords: 勒帯損傷診断 / ロボット / コンプライアンス制御 / ファジィ理論

Research Abstract

この研究は、勒帯損傷診断ロボティクスを応用する研究の一環をなすものであり、今年度は、ロボットのコンプライアンス制御システムの構築と、それに対するファジィ理論の応用を目指した。ロボットア-ムの運動が被験者の体形に一致した運動方向を正確に辿るために、医師の触診の際に行なわれる手探りの状態が、必要となる。そこで、ロボットア-ムに伝わる荷重を逐次センシングして、それをフィ-ドバックして、運動方向を修正するプログラムの開発を行った。
はじめに、既設の多関節マイクロロボットに、本予算で購入した制御用コンピュ-タを接続し、動作試験を行った。多関節ロボットの末端効果器で、実験動物の下腿部を把持し、それをあらかじめ設定した方向に運動させた。その際に生じる、いろいろな方向への荷重の大きさを、既設の6軸力センサ-によって検出した。その荷重の値を、コンピュ-タにフィ-ドバックすることにより、最初に設定した運動の修正を行ない、最適な運動を実現するためのコンプライアンス制御プログラムを作成した。次に、屍体より採取した膝関節を実験台に固定し、臨床的に行われていると同じ方法で、動揺性試験を行った。それによって、コンプライアンス制御のプログラムを点検した。さらに、コンピュ-タによる膝関節モデルの運動機構の数値シミュレ-ションを行い、屍体膝関節の実験より得られた数値を下に、コンプライアンス制御に対するファジィ理論の応用の具体的な作業を行った。また、正常膝関節に対して、ファジィ理論を応用したコンプライアンス制御のもとで、ロボットア-ムによる勒帯損傷診断試験を行い、動作の精度、誤った制御指令に対する対応について検討した。最後に、外傷による勒帯損傷を疑われる患者について臨床実験を行ない、結果の評価を行った。

Research Products

• [Publications] 藤江 裕道: "膝力学試験ロボットの試作" 整形外科バイオメカニズム. 11. 81-84 (1990)
• [Publications] 藤江 裕道: "多関節ロボットの動揺性試験への応用ーイヌ膝関節による予備実験ー" 整形外科バイオメカニクス. 9. 105-110 (1988)
• [Publications] 山本 真: "骨折治療の進歩と展望" 骨折. 10. 353-360 (1988)
• [Publications] 馬渕 清資: "イヌ膝関節の剛性と引っ張り速度の関係" 整形外科バイオメカニクス. 9. 95-99 (1988)
• [Publications] 山本 真: "臨床医学の展望「整形外科」" 日本医事新報. 3328. 43-50 (1988)
• [Publications] 山本 真: "膝の外科" 金原出版, 561 (1989)
• [Publications] 山本 真: "関節リウマチの外科" 南江堂, 211 (1990)