2007 Fiscal Year Annual Research Report
下肢麻痺者の歩行再建のためのインテリジェントシステムの開発
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18360202
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宇野 洋二 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (10203572)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
香川 高弘 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30445457)
福村 直博 豊橋技術科大学, 工学部, 准教授 (90293753)
才藤 栄一 藤田保健衛生大学, 医学部, 教授 (50162186)
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| Keywords | リハビリテーション / 知能ロボティクス / 下肢麻痺者 / 歩行再建 / 予測的制御 / 装具歩行 / 歩行補助ロボット |
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| Research Abstract |
脊髄の損傷等で下肢機能が麻痺したために車椅子の生活を送っている患者に対して、二本足での歩行を補助するロボットシステムの研究開発を行なった。下肢麻痺患者の歩行を適切に補助するためには、患者の自発的な運動とロボットの補助動作とを協調させることが必要である。特に、下肢麻痺者の初期動作のセンサ情報から意図する歩容(運動方向、歩幅、運動時間など)を予測して、下肢の運動を適切にアシストする機構を組み込むことがポイントになる。
今年度は、下肢に連動する上腕の運動に着目し、ユーザ(下肢麻痺患者)の意図に従った歩行パターンを生成するシステムを開発した。特に、歩幅を予測的に制御することは、ユーザの上肢および体幹の自発的な運動とロボットによる下肢の運動を協調させる上で重要である。本歩行再建システムでは、姿勢角度と加速度が計測可能な慣性センサを歩行器に取り付けられ、並進方向の加速度データが検出可能である。ヒトの腕運動をよく再現する「滑らかさの運動規範」に基づいて、腕の加速度情報から意図された歩幅を推定し、その歩幅が実現されるように歩行補助ロボットを制御するシステムを構成した。次に、システムの有効性を検証するために、移動距離の精度評価、および健常者による歩行補助ロボットの動作テストを行なった。下肢のスイング動作中の足つま先の移動距離とその直前の腕運動における移動距離に対して回帰分析を行ない、両者がほぼ一致していることを確認した。また、歩行補助ロボットによる動作実験では、構築したシステムを用いて、歩幅を調整しながら歩行できることが確認された。すなわち、ユーザは自分の腕の振り幅を調整することによって意図した歩幅の歩行を実現することができた。今後は、開発した歩幅調整可能な歩行補助ロボットシステムを下肢麻痺患者に試していただいて、その操作性を評価する予定である。
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