2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of power assist gloves for gripping support and measurement muscle activity sensors using infrared light
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18K18424
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| Research Institution | Kochi National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉岡 将孝 高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 助教 (80805804)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 赤外線 / パワーアシスト / 赤外光筋活動センサ / ワイヤー駆動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，腱構造模したパワーアシストグローブ及び，指先を動かした時の筋肉の赤外光反射量の変化から筋活動を推定する赤外線筋活動センサの計測システムの構築を行った．まず，人間の腱構造を模したパワーアシストグローブでは腱構造部では十字靱帯の距離による関節の角度変化の測定を行った．腱モジュールを指に装着し，先端に取り付けられたワイヤを引き，指の曲がり角度の変化を計測した結果，十字靱帯間の距離が指の節の平均値に近いほど，MP関節およびPIP関節の角度は線形的に変化することが分かった．このことにより，パワーアシストに適した腱モジュールは関節と関節の中心位置に十字靱帯を置くことにより，ワイヤの引っ張り量に比例関係の角度変化が得られることが分かった．人間の腱構造を模した腱モジュールでは使用者に合わせた寸法のサポータを作成しなければいけなかったが，十字靱帯の部分のみ作成を行い，使用者の指に合わせて十字靱帯を移動できるサポータを作成した．使用者の指の太さに合わせて十字靱帯の締め付け度合いを調節するとともに，十字靱帯がワイヤから受ける力を分散する役割を持つようにし，ワイヤで引くことにより把持力を発揮した．
次に，近赤外光の水分によって減衰する性質を利用した，小型で低コストの筋活動センサの開発のため，赤外光を腕に照射して手指の運動に関連する筋活動測定し，赤外光の照射角依存性や手指の運動速度依存性について評価を行った．また，複数点での得られたデータを信号分離で用いられる独立成分分析を行い，その特徴を抽出した．手の屈折に関連する筋肉が多くある前腕部の30％～70％の位置にセンサを取り付け，それぞれの成分に関して調査を行った．計測位置の違いにより，抽出されたこれらの成分は，指の筋肉および腱の特徴と関連づいており，筋活動を検出出来ていることが確認された．
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