2020 Fiscal Year Annual Research Report
折り紙をベースとした高性能運動機構の新たな設計・具現化手法の提案とその適用
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18J21466
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松尾 博史 東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 折り紙 / 速度比 / 伸展機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
提案した転倒防止用支援機器に関して，機器の目標仕様の決定，伸展機構において高速伸展と大荷重支持を実現するための駆動方法の検討，および，プロトタイプを用いた駆動方法の検証を行った．
提案した転倒防止用支援機器に要求される機能は，高可搬性(省体積)，転倒検知，高速伸展，大負荷支持，および，高衝撃吸収である．それぞれの機能の目標仕様を，高齢者の転倒に関する研究や，倒立振子モデルとばね・ダンパ要素を用いた転倒シミュレーションから決定した．今年度は要求される機能の中で，動作の基本となる高速伸展と大荷重支持に着目し研究を行った．
次に，折り紙に着想を得た伸展機構において，どのように高速伸展と大荷重支持を実現するのか，機構の駆動方法を検討した．伸展機構の伸展運動における入出力速度比を解析したところ，部材間の距離があまり変化しない箇所(以下A部)を駆動した際は速度比が大きく，部材間の距離が大きく変化する箇所(以下B部)を駆動した際は速度比が小さいことが分かった．ここで，提案する支援機器の動作の流れにおいて，高速伸展と大荷重支持は同時に実現される必要はなく，装着者の転倒中に瞬時に伸展したのちに，伸展形状をロックし荷重を支えることが求められる．これに基づき，速度比が大きいA部を駆動することで高速伸展を実現し，速度比が小さいすなわち力の比が大きいB部を伸展後に固定することで大荷重支持を実現するという方法を立案した．
上述の駆動方法の有用性を検証するために，プロトタイプを用いた実験を行った．まず，エアバッグによるA部の駆動実験を行い，所望の伸展運動が実現されることを確認した．次に，機構に転倒時の衝撃力が加わった際，B部にどのくらいの大きさの力が加わるのか，その関係性を実験的に把握した．実験結果から，目標仕様の力が加わる時，B部に要求される耐荷重が結束バンドで対応可能であることが確認された．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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