2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of assistive walking devices which change the motions with user's body conditions and volition.
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17K01551
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
長井 力 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (80401777)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐川 貢一 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (30272016)
大日方 五郎 中部大学, 工学部, 教授 (50111315)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 歩行補助装置 / リハビリテーション / 支援ロボティクス / 身体状態推定 / CPGコントローラ / 疲労推定 / 福祉・介護用ロボット / 運動学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
改良型パワーアシスト装置の開発を行った．過去の研究から明らかとなった問題点に対し対策を行った改良型のパワーアシスト装置を設計した．設計したパワーアシスト装置は，過去の問題点を解消していることを確認した．
改良型パワーアシスト装置の制御に必要なＣＰＧコントローラの検討をシミュレーションベースで行った．ＣＰＧコントローラを外部から操作し，意図した運動を生成させることは一般に困難であるが，コントローラの構造を検討した結果，外部からの信号により出力を変化させることに成功した．改良したコントローラを神経筋骨格モデルに組み込み，歩行を生成させた．その結果，入力信号により歩行が連続的に変化することを確認した．
パワーアシスト装置装着者の状態評価手法の検討を行った．パワーアシスト装置使用時に装着者の疲労等の状態を評価する手法を検討した．関連文献の調査及び過去の実験データを用い，装着者の状態変化を表す指標の検討を行った．また，人間の軌道追従特性についても検討を行った．目標追従実験を行い，被験者の運動学習モデルの同定と疲労等の状態を評価できるパラメータの検討とモデル化を行った．
パワーアシスト装置装着者の状態評価手法に関連した歩行解析実験の結果及び人間の軌道追従特性の実験結果についてまとめ，国内会議（計測自動制御学会東北支部第３０９回研究集会，弘前）等で発表した．関連研究の調査を行い，本研究の目的及び成果について重要な点を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
改良型パワーアシスト装置の設計を研究スケジュール合わせて行ったが，問題点を解消するための機構設計と部品の選定に時間がかかり，２９年度内に部品が納入されなかった．選定した部品の中には海外製品やオーダーメイドの部品が含まれており，納期が長くなった影響が大きい．この為実験装置の組み立てができず，性能検証実験を行うことができなかったため，進捗が遅れている．
対策として，同時並行で進めていたＣＰＧコントローラのシミュレーション実装と過去のデータ解析による疲労状態推定の検討，軌道追従特性の解析による状態推定の検討実験を進めることとした．これらについては研究計画を前倒して実施した．
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| Strategy for Future Research Activity |
改良型パワーアシスト装置を用いて性能検証実験を行うことができなかった点が遅れているので，３０年度はデバイスを完成させできるだけ早く性能検証実験を実施したい．
これまでに得られたデータより装着者の状態評価手法の確立を行い，実際のパワーアシスト装置への適用を行う（一部は２９年度に実施済み）．適用を行ったパワーアシスト装置を用いて，健常者による歩行実験を行い，評価手法の有効性を検討する．
状態評価手法と改良したＣＰＧコントローラを導入したパワーアシスト装置を用いて，健常者による歩行実験を行う．これまで得られた実験データを参考に，システムが意図したとおりに動作するかを検証する．
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| Causes of Carryover |
改良型パワーアシスト装置の設計を研究スケジュール合わせて行ったが，問題点を解消するための機構設計と部品の選定に時間がかかり，２９年度内に部品が納入されなかった．この為，物品費の次年度使用額が生じた．上記理由により実験装置の組み立てができず，性能検証実験を行うことができなかったため，実験補助謝金等の人件費・謝金についても次年度使用額が生じた．
３０年度はできるだけ早くデバイスを完成させ，性能検証実験を実施する．２９年度中の研究成果については３０年度以降学会発表，雑誌投稿を行っていく予定である．
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