人と機械の協調設計に基づくパワーアシスト駆動歩行椅子の開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760106
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 樋口 勝 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40293039)
• Keywords: 機構総合 / マン-マシンシステム / 制御系設計 / パワーアシストシステム / 歩行ロボット

Research Abstract

人のインターフェースと操作される機械とを同時に協調させて設計すること(人と機械の協調設計)により,人の意思通りの駆動を実現する高効率なパワーアシスト駆動系を有する歩行椅子を実現することを目的として,以下の研究を行った.
(1)歩行椅子の脚機構の設計
昨年度検討した,コンピュータ内で仮想的に脚機構の特性を実現するシミュレータにより計算された脚機構を駆動するために必要な負荷トルクを,アクチュエータを用いて仮想的に作り出し,これを人が駆動する実験を行い,人の疲労状態,出力運動の精度について検討した.また,強化学習法を用いて逐次脚機構の寸法を変化させ最適な脚機構を総合する方法を用いた歩行椅子の脚機構の設計方法について検討した.
(2)歩行椅子に搭載するパワーアシスト駆動系の設計
利用者の個人的な肉体的特性や疲労による力・運動特性の変化に対応して,利用者に過度の労力を必要としない範囲で,最も効率良く(アシストアクチュエータの消費エネルギーを最も少なくする)パワーアシスト駆動系について検討した.制御方法としては,昨年度まで検討してきたパワーアシストモードを状況に応じて変化させる制御方法を用いた.また,歩行椅子用のパワーアシスト駆動機構として,歩行椅子に搭載可能なコンパクトで単純な機構から構成される駆動機構の設計について検討した.
(3)歩行椅子の設計
これらの設計結果に基づく,脚機構およびパワーアシスト駆動系を有する歩行椅子の設計について検討した.