2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of an Active Driving Rollator for Enhancing the Effectiveness of Walking Assistance
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18K12174
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
黄 健 近畿大学, 工学部, 教授 (10282956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小谷内 範穗 近畿大学, 工学部, 教授 (50357034)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 歩行車 / 歩行アシスト機器 / リハビリテーションロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在下肢部の弱い高齢者の自立歩行を支援するため、様々な歩行支援機器が商品化されているが、利用者の歩行意欲の向上を積極的に図るものはない。申請者らは、これまでに１自由度フリー回転機構付きの胸部支持パッドを有する歩行車を試作し、歩行運動の特徴を定量的に評価した。利用者が歩行する際に、胸部支持パッドを回転させることにより利用者腰部のスイングが自然に引き出され、ベルトを介して足が引っ張られることによって利用者の歩行意欲を促す。しかしながら、従来の胸部支持パッドの回転は受動的な機構であり、病気で足が踏み出せない高齢者には利用できない。そこで本研究は、利用者の歩行意欲を能動的に促進できる駆動型胸部支持パッドを有する歩行車を開発すると同時に、歩行バイオメカニクスの観点から歩行車補助効果の新しい評価手法を提案することを目的とする。
初年度では駆動型支持パッドと歩行車の設計と製作を中心として進めてきた。本年度では、前年度の研究成果に続いて、まずマイコンボードによる駆動型モータ制御系を構築し、支持パッドに負荷を掛けた状態での動作確認を行った。次に支持パッドに力センサ４つを取り付けて体重による圧力の計測系を構築し、圧力測定による動作確認を行った。また、自由回転型の支持パッド歩行車アシスト効果の評価については、健常者下肢部に負荷を掛けた状態での歩行実験を行い、負荷の有無状態での歩行促進効果について考察した。本研究に係わる研究発表については、本年度において学術講演会での発表４件と研究紹介２件の実績があった。
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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
本年度では、昨年度に設計製作した駆動型支持パッドの制御系と体重による圧力の計測系の構築を目標としている。研究はおおむね予定の通り進展しており、その理由は以下に示す。
①制御系と計測系の小型化を図るため、今回マイコンボードArduinoDUEを用いた。エンコーダによる回転角の入力、そしてモータ制御のための出力を行うため、拡張シールドを製作した。また、支持パッドに負荷を掛けた状態でモータの回転実験を行い、動作確認を行った。
②歩行中利用者上半身の姿勢変化を図るため、力センサ４つを支持パッドに取り付けたのち、小型アンプに接続することで計測系の構築を行った。また、支持パッドに荷重を掛けてデータ測定の確認実験を行った。
③回転型支持パッドの歩行アシスト効果を評価するため、健常者の下肢部に負荷を掛けて歩行実験を行った。負荷有無で測定した下肢部運動の変化を解析し、アシスト効果の評価を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの進捗に引き続き、駆動型支持パッドを有する歩行車のアシスト効果の評価を目標としており、次年度は以下内容で研究を進めていく。
①ハードウェアの改良 まず支持パッドのモータ駆動システムと力センサ計測系の統合を行う。次に支持パッドの高さと傾斜を調整するためのリニアモータ、回転するDCモータと力センサ計測系のそれぞれが独自な電源を有しており、これらの電源系統を充電式バッテリーに統合することで外部電源なしでの独立走行可能な歩行車を実現する。
②駆動型支持パッドを有する歩行車のアシスト効果の評価 本研究で試作した駆動型支持パッドを有する歩行車を用いて歩行実験を行い、支持パッドをアクティブに回転させるときの上半身の姿勢変化、腰部のスイング量、膝関節と足首関節の運動情報を算出し、支持パッド回転が体勢変化と下肢部運動に与える影響を定量的に解析し、考察する。
③高齢者のシミュレーションとして、健常者の下肢部に負荷を掛けて歩行実験を行う。駆動型支持パッドと自由回転型支持パッドのそれぞれを利用した場合、歩行者上半身の姿勢変化と下肢部運動の違いを明らかにすることで、支持パッドの回転によるアシスト効果を評価する。
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