2017 Fiscal Year Research-status Report
歩行中のすべり転倒機構の体系的解明に基づく転倒防止性に優れた超耐滑シューズの開発
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16K06038
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山口 健 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50332515)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀切川 一男 東北大学, 工学研究科, 教授 (60173605)
柴田 圭 東北大学, 工学研究科, 助教 (60612398)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | すべり / 歩行 / 転倒 / 耐滑シューズ / 摩擦係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，以下の3点を行うことである．
1. 歩行中の靴底と床面間の接線力係数に基づいて，すべりの発生及び転倒防止に必要な靴底/床面間の静摩擦係数・動摩擦係数を解明する．2. 靴底と床面間の必要摩擦係数と歩行動作の関係から，すべりにくい歩行動作を解明する．3. 油で濡れた床面において，すべりが発生しにくく，転倒防止性に優れる超耐滑シューズを開発する．
平成29年度では，矩形のゴム片をベースとなる硬質ゴムプレートに配置した試験片を作製し，現有の直動往復すべり摩擦試験システムを用いて，油で濡らした平滑なステンレス板に対する摩擦係数を明らかにした．ゴム片の幅（3㎜），長さ（25㎜），ゴム片の間隔（2mm）は一定として，厚さを1mm～5㎜に1mmずつ変化させて実験を行った．また，ゴム片の長手方向とすべり方向のなす角度（すべり角度）を0°～90°に変化させて実験を行った．その結果，静摩擦係数，動摩擦係数ともに，ゴム片の厚さの増加，すべり角度の増加に伴い減少する傾向を示した．また，ゴム片の厚さが2mm，すべり角度が0°の場合に最も高い静摩擦係数（1.39±0.08），動摩擦係数（1.18±0.08）を示すことが分かった．ゴム片の厚さの減少と，すべり角度の減少は，ゴムブロック端部のたわみ（摩擦トルクに起因するブロック後端部の剥離）を減少させ，その結果相手面との接触面積が確保されることが，ガラス板を相手材料とした摩擦試験，接触面観察によって明らかになった．これらの結果は，油で濡れた路面に対して高摩擦を示す，靴底トレッドの形状及び配置に関する設計指針となり，有用な結果である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度では当初計画通り，油潤滑下において高摩擦を示すブロック片の形状やすべり方向に対する向きを明らかにすることが出来た．得られた摩擦係数の値は，平成28年度に得られたすべりにくい歩行を実現するために靴底/床面に求められる摩擦係数の値(>0.4）をはるかに上回る値である，平成30年度に行う研究により歩行中に靴底接地面内の接線力ベクトル分布が明らかになれば，どの位置にどの向きに矩形のゴムロックを配置すればよいかが分かり，本研究の目的である油で濡れた床面でも優れた耐滑性を示す靴底の開発につながると期待される．以上のことから，当初の目標に対して順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度では，小型3軸力覚センサを靴底に搭載したセンサシューズを作製し，歩行中に靴底接地面面内に作用する垂直力及び接線力ベクトル分布を明らかにする．この接線力の作用方向に基づいて，平成29年度に明らかにされた高摩擦ゴムブロックを靴底に配置したシューズを作製する．開発されたシューズの耐滑性を歩行実験を通して実証する．
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