2016 Fiscal Year Research-status Report
筋骨格モデルを規範とした力制御ベース上肢アシストシステムの研究
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16K14215
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
元井 直樹 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (10611270)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | モーションコントロール / 制御工学 / 生体システム / アシスト制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度においては、生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御技術の開発研究に着手した。生体システムに基づく筋骨格モデルにおいては単関節筋・二関節筋が存在し、一般的に冗長システムとして表現される。そのため、冗長性を考慮し、手先力参照値と各筋力出力との変換関係を明確化する必要がある。そこで、単関節筋・二関節筋の相互作用に基づく手先における力参照値から各筋力への最適分配方法を構築した。また、手先空間における位置・力のロバストな制御系構築のため、システム慣性の変動および手先動作の軸干渉を考慮したオブザーバ設計を行った。これにより、手先動作に基づくシステム慣性等のパラメータ変動を考慮した手先における高精度な運動制御の実現が可能となると考えられる。
また、理論の具現化・実証のための単関節筋と二関節筋を有する上肢基礎システムの設計試作を行った。筋骨格モデルでは、上肢は２つの単関節筋と１つの二関節筋で構成されており、３入力となる。また、出力は各関節であるため肩と肘に該当する２出力となる。そこで遊星歯車機構を用いることで３入力２出力を実現するシステムを設計し、単関節筋と二関節筋を有する生体システムの筋骨格モデルを模擬した上肢基礎システムとして２リンクマニピュレータを試作した。
試作した上肢基礎システムに生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御技術を実装し、手先空間における位置・力制御に関する評価試験を実施した。
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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
現在まで、筋骨格モデルを規範とした生体システムを考慮した運動制御技術の開発研究を実施済みであり、当初計画通りに進展している。また、上肢基礎システムとしての筋骨格モデルを規範とした２リンクマニピュレータについても設計試作を完了しており、おおむね順調に進展していると考えることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の通り、本研究は当初計画通りに進展していると考えることができるため、次年度においても計画通り研究を進める予定である。具体的には、生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御理論を基礎とし、上肢アシストシステムへの応用適応研究に着手する。
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