2017 Fiscal Year Annual Research Report
Self Support Study of Prosthetic Leg with Variable Elastic System and Mechatronic Integration
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16K12500
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
稲葉 雅幸 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50184726)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 義足 / 能動義足 / 受動義足 / 電子制御義足 / ２脚歩行 / 支持脚 / 遊脚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多くの義足ユーザは，ばねやダンパーを活かした受動義足と呼ばれるものを利用している．受動義足では，脚の動きによって関節の屈曲と伸展の制御を行うことができるが，義足からユーザへ力を与えることはできない．綺麗に歩く，楽に歩く，速く歩く，走るという動作は，障害者が期待していることであるが，その期待に応えられる義足はまだ実現されていない．１段ずつ両足を揃えての階段昇降ではなく，脚を交互に昇降させる階段昇降は受動義足では実現できない．疲れにくい歩行には動力を持つ能動義足の実現が求められている．
本研究は，膝関節に動力を与える義足を研究者自らが利用評価し改造を加える新しい能動義足をテーマとしている．膝の角度に応じての可変粘弾性機構として直動・カム・クランク機構を利用し，モータ，バッテリ，角度センサ，力センサ，IMUセンサ，制御基板を一体として組み込む構成法に基づいて利用者にとって安全で使いやすい義足を研究開発することを目的として行ってきている．
本研究では，歩行時の角度範囲では大きい歩行速度の変化を実現でき，立ち上がりや階段昇降の際には，大きいトルクを発揮できることが求められると考え，歩行時の角度範囲では，減速比を小さくし，立ち上がりや階段昇降の角度範囲では減速比が大きくなるようにしている．当事者研究として，平地歩行と立ち上がり動作の評価を行い，立脚相では機構のアライメントによって体重を支え，遊脚相では健常者の膝角度の平均プロフィールに合わせて，義足利用者のフィードバックに基づくパラメータ調整を行う仕組みとしている．立脚相と遊脚相は力センサーと角度センサーによって判断し，脚を振り出そうとしていることを検知したうえで，振り出しをアシストするためユーザーは力を入れなくとも歩けることとなる．これによりアシストをする能動モードと従来義足と同様の受動モードを実現できる仕組みを実現してきている．
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