2016 Fiscal Year Research-status Report
逆運動学の不良設定問題に基づく小型ジャイロセンサを用いた介護姿勢の計測と評価
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15K05916
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
横川 隆一 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70220548)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 介護支援 / 姿勢計測 / 腰痛防止 / ロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.昨年度の開発した計測システムは通信面で不安定であったので、センサの変更が必要となった。センサをATR-Promotions社製 TSND121に変更して再度システムを組み直した。開発システムは、2台の小型無線多機能センサ（ATR-Promotions社製 TSND121）（以下，ワイヤレスセンサ）および1台の計測・解析用パーソナルコンピュータ、1台のUSBカメラで構成された。2台のワイヤレスセンサは介助者の第12胸椎棘突起と第2仙椎に取り付け、2点間の相対角度を腰部屈曲角度として計測した。
2.介助者の腰部の過屈曲を抑制するコルセット装着状態における屈曲角度を腰痛予防可能な腰部屈曲角度として新たに提案した。コルセット装着状態とコルセット非装着状態における屈曲角度との差異から腰部負担に関する評価を提案した。作業の教示のための評価指標は、腰部屈曲角度の平均値と標準偏差より決定した。
3.開発した作業教示システムでは、車椅子からベッドへの移乗に対して、昨年の研究成果を基に、4つの作業状態（フェーズ）に分割し、それぞれのフェーズごとに作業教示を行った。
4.実際の介護現場で働く勤続年数10年以上の介助士1名と勤続年数1年未満の介助士1名を被験者として、車椅子とベッド間の移乗介助作業に対して、本システムの有用性について検証を行った。実験結果より、介助士2名ともに姿勢改善が認められ、本システムの有用性を示すことができた。
5.開発したシステムの教示効果を明らかにするために、より単純な動作（重量物の持ち上げ動作）を対象として、腰痛を予防できる作業姿勢の教示を健常な大学生20名に対して行った。実験結果より、教示前後で腰部屈曲角度に有意な差が認められ、本システムによって腰部負担の軽減された作業姿勢の習得が可能であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
28年度に開発した計測システムは通信面で不安定であったので、センサをATR-Promotions社製 TSND121に変更して再度システムを組み直した。本来の計画では3つの小型ワイヤレスジャイロセンサの位置・姿勢計測結果から作業者の上体、腰部、下肢（股関節、膝関節、足関節）の位置・姿勢を推定する階層型ニューラルネットワークを開発する予定であった。しかし、本システムによる計測実験の結果、新たに提案した評価指標を基に、介助者の作業姿勢を分類できる可能性が得られた。そのため、階層型ニューラルネットワークの開発よりも、教示システムとしての有効性を高めるため、新たに提案した評価指標から作業姿勢の改善点を分類できるかどうかの考察を行った。作業位置・姿勢を推定する階層型ニューラルネットワークの開発については、29年度前半に、28年度提案した評価指標をこのネットワークに組み込むことで実施する。また、新たに購入したワイヤレス筋電計測システムおよび6軸力覚センサを用いて下肢筋の働きを計測し、姿勢評価にその計測結果を適用できるのかを検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画では、階層型ニューラルネットワークによって推定された位置・姿勢より作業者の上体、腰部、下肢それぞれの局所的な運動学的指標 （条件数、可操作性楕円体および可操作力楕円体の幾何学的数値）および大域的な指標を腰部負担の指標として提案する予定であった。作業姿勢の簡易教示システムとしての効果を上げるため、28年度の研究成果として新たに提案した評価指標を当初開発予定であった階層型ニューラルネットワークに組み込んだシステムの開発を行う。さらに、28年度に購入したワイヤレス筋電計測システムおよび6軸力覚センサを用いて下肢筋の働きを計測し、その計測結果を姿勢評価に利用することで、評価結果の客観性を高める。
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Research Products
(3 results)
