1995 Fiscal Year Annual Research Report

生体関節力学機能試験ロボットシステムの開発

Research Project

Project/Area Number	07557099
Research Category	Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
Research Institution	Kitasato University
Principal Investigator	塚本行男北里大学, 医学部, 教授 (40050398)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤田正弘三菱電機, 産業システム研究所, 課長藤江裕道北里大学, 医学部, 助手 (20199300) 馬渕清資北里大学, 医療衛生学部, 教授 (70118842)
Keywords	生体関節 / 力学機能試験 / ロボットシステム / 同次変換 / ヤコビアン
Research Abstract	診断用ロボットシステム(昭和62年度文部省科学研究費試験研究により既設)を用いた切断膝関節の前後方試験(最大荷重100N)および内外反試験(最大モーメント10Nm)を行ったときの,マニピュレータ(6軸多関節型)の各部に生じる荷重とモーメントをシミュレーションにより計算した。その結果,それらがマニピュレータ各軸の許容力,許容モーメントに近いことが分かった。このことから新型ロボットシステムでは,より強固なマニピュレータの機構が必要であることが分かった。また,機構学的なシミュレーションにより,マニピュレータの最終軸の回転中心を,試験関節の屈曲伸展軸に一致させる構造が望ましいと判断された。以上から,直道3自由度機構の先に,回転3自由度機構を付加した6自由度構造のマニピュレータを設計した。可搬重量を大きくするために,それぞれの関節部分には6個のACサーボモータを用いることとした。。それぞれのモータは独立したコントローラを存し,アナログ変換された制御コンピュータからの制御出力に応じて出力変位を発揮する。これとは別に,生体関節機構の数学的な記述のために,すでに記述を終えた膝関節以外に,股関節,肩関節,肘関節,足関節の機構モデルを構築した。それぞれに対して変位および力とモーメントを記述するために,同次変換およびヤコビアンを求めた。これらの記述を搭載した,生体関節力学機能試験のための制御プログラムを作成した。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] 塚本行男,他: "高分子ヒアルロン酸ナトリウム(NRD101)の変形性膝関節症に対する臨床効果と関節液分析" 臨床リウマチ. 6(1). 18-32 (1994)
[Publications] Kiyoshi Mabuchi, et al.: "The Effect of Additive Hyaluronic Acid on Annimal Juints with Experiwontally Recluced Lubricating Ability" Joumal of Biomedical Material Research. 28. 865-870 (1994)
[Publications] Hiromichi Fujie, et al.: "The Use of a Universal Force-Momant Sensor to Detennine In-Situ Forces in Ligaments : A New Methodology" Joumal of Biomechanical Engineering. 117(1). 1-7 (1995)
[Publications] 藤江裕道,他: "膝関節動揺性試験における膝靱帯の張力分布-ロボティクスを用いた計測" 日本機械学会論文集C編. 61(586). 2521-2526 (1995)
[Publications] Kiyoshi Mabuchi, et al.: "The Use of Robotics Technology to Measure the Friction in Annimal Joints" Clinical Biomechanics. (in press). (1996)
[Publications] Hiromichi Fujie, et al.: "Forces and Moment in 6-DOF at the Human Knee Joint : Mathematical Discription for Contrcl" Journal of Biomechanics. (in press). (1996)
[Publications] 塚本行男: "臨床整形外科手術全書(第3巻)炎症に対する手術;第5章その他の関節疾患(分担執筆)" 金原出版, 308(285-308) (1994)
[Publications] 塚本行男: "新図説臨床整形外科講座-股関節; Protrusio Acetabuli(分担執筆)" メディカルレビュー社, 294(214-215) (1994)

1995 Fiscal Year Annual Research Report

生体関節力学機能試験ロボットシステムの開発

Principal Investigator

塚本 行男 北里大学, 医学部, 教授 (40050398)

Research Products

[Publications] 塚本 行男,他: "高分子ヒアルロン酸ナトリウム(NRD101)の変形性膝関節症に対する臨床効果と関節液分析" 臨床リウマチ. 6(1). 18-32 (1994)

[Publications] Kiyoshi Mabuchi, et al.: "The Effect of Additive Hyaluronic Acid on Annimal Juints with Experiwontally Recluced Lubricating Ability" Joumal of Biomedical Material Research. 28. 865-870 (1994)

[Publications] Hiromichi Fujie, et al.: "The Use of a Universal Force-Momant Sensor to Detennine In-Situ Forces in Ligaments : A New Methodology" Joumal of Biomechanical Engineering. 117(1). 1-7 (1995)

[Publications] 藤江 裕道,他: "膝関節動揺性試験における膝靱帯の張力分布-ロボティクスを用いた計測" 日本機械学会論文集C編. 61(586). 2521-2526 (1995)

[Publications] Kiyoshi Mabuchi, et al.: "The Use of Robotics Technology to Measure the Friction in Annimal Joints" Clinical Biomechanics. (in press). (1996)

[Publications] Hiromichi Fujie, et al.: "Forces and Moment in 6-DOF at the Human Knee Joint : Mathematical Discription for Contrcl" Journal of Biomechanics. (in press). (1996)

[Publications] 塚本 行男: "臨床整形外科手術全書(第3巻)炎症に対する手術;第5章その他の関節疾患(分担執筆)" 金原出版, 308(285-308) (1994)

[Publications] 塚本 行男: "新図説臨床整形外科講座-股関節; Protrusio Acetabuli(分担執筆)" メディカルレビュー社, 294(214-215) (1994)

塚本行男北里大学, 医学部, 教授 (40050398)

[Publications] 塚本行男,他: "高分子ヒアルロン酸ナトリウム(NRD101)の変形性膝関節症に対する臨床効果と関節液分析" 臨床リウマチ. 6(1). 18-32 (1994)

[Publications] 藤江裕道,他: "膝関節動揺性試験における膝靱帯の張力分布-ロボティクスを用いた計測" 日本機械学会論文集C編. 61(586). 2521-2526 (1995)

[Publications] 塚本行男: "臨床整形外科手術全書(第3巻)炎症に対する手術;第5章その他の関節疾患(分担執筆)" 金原出版, 308(285-308) (1994)

[Publications] 塚本行男: "新図説臨床整形外科講座-股関節; Protrusio Acetabuli(分担執筆)" メディカルレビュー社, 294(214-215) (1994)