登降・ガタ路適合広域歩行支援装置の受動・能動制御システムの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360125
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 岡村 宏 芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (50327756)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 紳一郎 芝浦工業大学, システム工学部, 講師 (30327762) ; 川上 幸男 芝浦工業大学, システム工学部, 助教授 (30234032) ; 古川 修 芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (20348907) ; 石濱 正男 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (20298277)
• Keywords: 歩行機・歩行器 / 段差乗り越し / 福祉機器 / 機能性流体(ER, MR) / 受動型制御 / 能動型制御 / 制御の信頼性 / 小回り旋回性能

Research Abstract

(1)ニーズ調査・市場調査を実施し,その結果を踏まえて開発目標の設定を行った.現状の歩行補助機の段差やガタ路での進行不能状態を改善し,高齢者または歩行障害者に対して屋外での積極的な移動をサポートするものとする.計画当初に対して,現存の平坦路で用いられている歩行機は狭い場所(例えば,エレベーター室内)や人の流れがある場所での方向転換がかなり困難であることがわかった.方向転換機能の支援を対象として追加して取り上げることとした。
(2)開発コンセプトを以下に示す.(1)方向転換や乗り越しの歩行支援,屋外での使用を前提とする(2)方向転換半径はほぼゼロ,取り回し易さを重視(3)凸凹路と段差乗り越しに対応,50mmまでの段差乗り越し,登坂能力15゜(4)制御系は信頼性重視し多重化(5)スイッチ操作を排した受動型・(半)能動型(6)軽量(〜15kg)(7)50mmを超える段差乗り越し対応として,タイヤ駆動力以外の特殊装置(特許申請予定)(8)制動装置にMRまたはER機能流体の適用による制動フィーリングの向上
(3)車輪:空気入りタイヤをベースの4輪レイアウトとする.前輪はキャスター型と方向固定型を切り替える方式(特許申請予定).後輪は駆動と制動を組合せて電気信号による制御が可能な方式を採用し,これらディバイスを車輪内側に一体化して装着する方式を開発中である.(特許申請予定)制動は機械式との複合型とし,信号などの異常に対して制止する方向に働くシステムを開発研究中である.
(4)ハンドル部は,体重を預ける機能と歩行の方向とその程度を歩行機に伝達する機能を持っている.被支援者の挙動観察により,手および腕に対するハンドルの支持を組合せる方式がよいことが分かった.しかし腕に対する支持を強めると歩行全体に対する身体の動きを制約することが分かり、支援の程度により選択が可能なディバイスの検討を続けている.
(5)ハンドル部に加わる荷重を基本とする歩行支援の駆動,制動,回転パターンを制御するシステムの検討が進行中である.現在は,精度の良いセンサーによる測定データによる制御が中心であるが,極力センサー機能をハンドル部の構造特性に内蔵しその精度や感度を向上させる研究に着手し始めた。(特許申請予定)
(注)初年度は複数の特許申請が未または考案中のため研究発表はひかえている.

Research Products

• [Publications] 岡村宏, 川上幸男ほか: "歩行機の突起乗越し,登降,小回り支援システムについて"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2004 論文集. (発表予定:2004/9).
• [Publications] 岡村宏, 山本紳一郎ほか: "歩行支援機におけるハンドル機能への一考察"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2004 論文集. (発表予定:2004/9).