2020 Fiscal Year Research-status Report
ハイブリッド力覚提示による腕手リハビリテーションロボット
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19K04313
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
小柳 健一 富山県立大学, 工学部, 教授 (30335377)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉岡 健一 富山県立大学, 工学部, 准教授 (80438233)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リハビリロボット / 力覚提示 / 機能性材料 / パッシブロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，リハビリロボットに必要な運動の自由度を，腕手全体で8自由度に低減しても，十分な訓練動作ができると仮定する．それにより開発コストを低くし，かつ高いリアリティを持つ訓練環境を提供する，維持期上肢リハビリテーション支援ロボットの開発を目的としている．研究期間短縮のため，既に有する2次元パッシブ型リハビリロボットSEMULや3次元型のEMUL，ERゲルベルト機構を転用する．手指には，アクティブ・パッシブな力発生要素を兼ね備えたハイブリッド力覚提示グローブ（HBG）を新たに開発する．制御性の高い機能性材料を用いたもので，低開発コストと高い安全性を併せ持つ．
2年度目においても，ハードウェア開発が主であり，EHD電極形状の最適化，EHD流体アクチュエータの設計を行った．HBGに用いるEHD流体アクチュエータは，EHDポンプを内蔵しそこにEHD電極があるが，1年度目に得られた最適化された電極形状をもとに製作したEHDポンプでは，出力が安定しなかった．そこで，微差圧計を導入して実時間で精密に発生圧力を計測した．電極を1～3組直列にしたもので繰り返し調べたところ，電極間や電極組間に挟んだ絶縁体の製作精度に大きく影響されることが分かった．一方，発生圧力が安定化した場合でも，1年度目の発生圧力である17Paでは大きく不足するため，同じポンプ断面積で，小さな電極を複数並列に配置した形状を考案した．シミュレーション上では，さらなる発生圧力の向上が見られた．
前腕部のERゲルベルト機構より省スペースな要素として，過去に研究したER流体ブレーキの導入を検討し，小型で大トルクのものを設計製作した．
SEMULおよびEMULの整備のため，用いるER流体の改質に寄与する圧電粒子との混合に関する研究を進展させ，ER流体単独よりも高性能なものが得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染拡大の影響により大学構内に立ち入れない期間があったこともあり，全般的に研究の開始が遅れた．また，実績の概要に記したように，EHDポンプの出力が不安定であったために，その原因の究明に時間を要し，高出力化が進まなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
EHD電極については，不具合の原因と解決策が判明しているため，それを実行して大出力のEHDポンプ開発を引き続き行う．完成次第，ERゲルブレーキ機構との統合をし，ハイブリッド力覚提示グローブを完成させる．
前腕部の力覚提示には，小型大トルクのER流体ブレーキを使用する．SEMULおよびEMULとの連結を行い，ハイブリッド力覚提示グローブが完成次第，統合できるようにする．
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| Causes of Carryover |
計画に遅れが生じたために，ハードウェア全体を統合し構築する費用を使用しなかった．翌年度には，それも含めてハードウェアの完成を行い，当初の3年度目の計画であるソフトウェアの開発に移る．
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