1995 Fiscal Year Annual Research Report
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05555113
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| Research Institution | TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
伊藤 宏司 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30023310)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 正純 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (90273325)
三田 勝己 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 部長 (40100169)
西岡 研一 (株)今仙技術研究所, 技術部長
青山 孝 労災リハビリテーション工学センター, 部長
加藤 厚生 愛知工業大学, 工学部, 教授 (40064935)
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| Keywords | 動力義手 / 前腕義手 / 節電義手 / 超音波モータ / EMG / 動作識別 / ニューラルネット |
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| Research Abstract |
本研究では、以下のような特徴を持つ前腕切断者のための節電制御による動力義手を開発した.
[1]手先の握り・開き、手首の屈曲・伸展、前腕の回内・回外の動作の実現
大人の手の大きさに相当する260mmのサイズに3自由度の動きを組み込むために、アクチュエータとして超音波モータを使用した.超音波モータは、低回転でも高トルクが得られるので、減速機構が少なくてすみ、前腕部に手の基本動作3自由度を組み込むことが可能になった.
[2]軽量かつ動作音のしない動力義手
超音波モータは低回転駆動のため、動作音は全くしない.また、重量が33g/個と軽いため、義手全体でも690g以下に抑えることができた.
[3]操作性を重視したインタフェースの設計
1)自然な操作感覚……切断者の幻肢感覚により生じる残存筋の節電位から意図する動作を識別し、同時に義手の操作信号を生成する手法を開発した.このため、切断者は特殊な訓練をすることなく、少ない練習で自然肢と同様な感覚で義手を操作できる.
2)ニューラルネットを用いた動作識別……本研究で開発した動作識別法は、電極を特定の筋に配置する必要はなく、識別時間も50msecときわめて速い.
3)動作速度の調節……切断者は自ら生成する節電位により義手の動作速度を制御することができる.
[4]携帯型コントローラの試作
上記の機能を組み込んだインタフェースを携帯型にするため、A5サイズの義手コントローラを製作した.このコントローラと電源を切断者の腰に装着した状態で、義手の操作実験を行い良好な結果を得た.
しかしながら、障害者が日常生活で求める義手は自然肢に限りなく近い機能を有することが望まれる.そのようなレベルに比べれば、本研究の義手はまだまだ不十分である.本研究で得られたKnow/howをさらに発展させ、より使いやすい義手を実現するためには、義手開発の研究を持続することが重要である.
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[Publications] Koji Ito: "Hand Manipulation and Impedance Adustment" ,J. of Robotics and Mechatronics.,Vol.7. 161-168 (1995)
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[Publications] T.Tsuji: "Human Hand Impedance Characteristics during maintained Posture" Biological Cybernetics. 72. 475-486 (1995)
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[Publications] T.Tsuji: "Preorganized Neural Networks: Error Back-Propagation Learning of Manipulator Dynamics" J. of Artificial Neural Networks. 2. 81-95 (1995)
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[Publications] 伊藤宏司: "超音波モータを用いた人工義手" 超音波THECHNO. 7. 34-37 (1995)
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[Publications] 伊藤晋彦: "動的運動中における筋力,筋パワーの推定" 医用電子と生体工学. 33. 327-333 (1995)
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[Publications] 辻敏夫: "等尺性筋収縮における人間の手先インピーダンスの解析" 計測自動制御学会論文集. 32. 271-280 (1995)
