2021 Fiscal Year Annual Research Report
予測型体性感覚と感覚統合に基づく人の動的バランス能力の評価指標策定とその検証
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19K04315
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
横田 祥 東洋大学, 理工学部, 准教授 (40434386)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 感覚行動システム / バランス / パーソナルモビリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，移動するPM（Personal Mobility）の外力に伴う姿勢制御と姿勢の揺れが生じるという他動的移動運動という条件の下，動的バランス能力の定量的指標を見出すことにある．
まず，研究のベースとなるPMを整備した．このPMは低床でメカナムホイールにより全方向移動可能である．PM搭乗時の搭乗者の姿勢を推定するために，搭乗面にロードセルを配置し，搭乗面の重心位置と身体傾斜には比例関係が成立することを確認した．次に，PMと搭乗者を倒立振子に見立て，足首に能動トルクと受動トルクを付加したモデルを用意した．この足首の能動トルクのモデルが，他動運動によるバランス運動を表すと仮定し，この能動トルクの制御モデルをシミュレーションを用いて検証した．検証の結果，PD制御よりも微分先行型PD制御を用いた場合の方が，他動運動におけるバランス運動をよりよく表し，提案モデルが他動運動におけるバランス運動を表す1つのモデルであることが分かった．そして，このバランス運動を表すモデルをPMの制御系に実装し，モデルの妥当性を検証した．検証の結果，PMに搭乗し移動する状態で，搭乗者の身体がバランスを崩すことは無かった．このことから，見出したモデルが妥当であることが確認された．
本研究で得られた成果は次のとおりである．動的バランス能力も，重心動揺を用いてあらわすことが可能であること．他動運動における人のバランス制御モデルは，足首に微分先行型PD制御を組み込んだモデルが妥当であること．前後方向と左右方向の身体バランスモデル構造は同じと言える可能性がある．
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