EMGを用いた操作意図の推定と新しい操作支援のあり方

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750205
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐野 明人 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (80196295)
• Keywords: 人間機械系 / ウェアラブル / 操作支援 / 負荷低減 / モーションガイド / 可変ダンパ / 電気粘性流体 / EMG

Research Abstract

身に付けられる操作支援システムとして,ウェアラブルダンパを開発した.ダンパには,電場の強さに応じて見かけ上の粘性が変化する電気粘性流体(ER流体)を用いた.ER流体は電場を印加することで,粘性を可逆的にしかも高応答で制御できることが特徴である.試作機は,外形φ132mm,高さ97mmである.可変ダンパはユニット化されており,既存のブレースと呼ばれる装具に装着し使用することができる.本試作機では,ER流体を充填する際に気泡が混入しないような流路設計および流体の漏れを抑えた機構設計を施した.気泡の混入はER効果を低下させるので注意が必要であり,適切な充填技術が要求される.また,製造コストの観点から円盤(ディスク)構造を採用した.電極面積を拡大するためには多段化が望まれるが,摺動抵抗との兼ね合いから単盤とした.なお,単盤であれば流体の充填は容易である.
ER流体には,200[1/s]のせん断速度に対し14000あるいは7000[PA]の均一系流体を使用する.これにより,40[Nm]程度の粘性トルクが発生する予定である.電場ゼロの場合と比べ10〜20倍程度の粘性トルクが得られる.消費電力が小さいのでバッテリ駆動可能である.
開発したウェアラブル・ダンパは,次のような特徴を有する.1.装着部位は膝関節に限らず,肘,手首などへ適用可能であり,ユニットのサイズ,力特性など若干の仕様変更により,容易に対応可能である.2.日常生活のあらゆる場面で,場所を選ばず運動の支援を行うことが可能である.3.操作支援,モーションガイドなど様々な活用が,ソフトの変更により可能となる.4.内蔵したセンサ使って,負荷や支援状況をモニタリング可能で,日常生活の中での様々な行動,動作,運動状態を把握することができ,個人の運動能力に合った適切な支援が可能である.

Research Products

• [Publications] 佐野明人: "電気粘性流体を用いたウェアラブル・ダンパの開発"第18回日本ロボット学会学術講演会論文集. 1. 475-476 (2000)
• [Publications] 藤本英雄: "難易度に対する人間の意図を反映したインピーダンス調整に基づく操作支援"システム制御情報学会論文誌. 13・12. 552-559 (2000)
• [Publications] 佐野明人: "ER流体を用いたウェアラブルダンパの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. (発表予定). (2001)