2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of Artificial Leg synchronizing with A Healthy One
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19K11326
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| Research Institution | Iwate Prefectural University |
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Principal Investigator |
村田 嘉利 岩手県立大学, その他部局等, 特命教授 (80444925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 行秀 岩手医科大学, 医学部, 教授 (20464117)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 義足 / 駆動義足 / 健足歩行 / 歩行 / アシスト / 歩行障害 / SACH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、駆動義足を構成するシリンダモータをヴィッテンシュタイン・ターナリの高トルクステッピングモータに変更し、ソフトウェアの開発を滝沢ロボティクスに依頼した。義足使用者により開発した駆動義足の評価テストを行った。最初のテストでは、踵上げをアシストするタイミングを健足の歩行サイクルのみから取得することが困難であった。この原因は、今回開発している駆動義足は健足側の歩行周期や踵の上げ下げの速度・タイミングを義足に反映するということを特徴としていたため、義足側にセンサを付けていなかったためである。評価テストの初期段階ではスムースな歩行が出来ず、健足側の動きを義足にうまく反映できなかったことから、義足側にも6軸センサ（加速度：3軸、角速度：3軸）を追加し、健足側の踵が床に着地した後、義足側の膝が足首より前に出たタイミングで踵をあげるようにプログラムを変更した。プログラムを修正した駆動義足を使用し、2回目のテストを行った。被検者が全体重を義足にかけなかった場合には問題なく動作したが、全体重をかけた際に義足の甲を上げ下げする部分から駆動モータに外圧が加わり、それを打ち消そうとステッピングモータが過電流を流したため、ステッピングモータの制御回路が破壊された。その対策として、制御回路への保護回路の追加とステッピングモータと足の甲を上げ下げする部分を繋ぐギアをすべりネジタイプに変更することとした。
Heel-raisingユニットについては、コイルスプリングのリリースタイミング制御を組み込んだモデル（改良モデル）を開発し、評価実験をおこなった結果を国際会議IARIA, eTELEMED 2022でオンライン発表した。その論文がIARIA Journalsに推薦された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
駆動義足については、義足利用者によるテストを3回おこなった。1回目のテストでは、今回開発している駆動義足の特徴である健足側の歩行周期や踵の上げ下げの速度・タイミングを義足に反映するということから義足側にセンサを付けていなかったが、評価の初期段階ではスムースな歩行ができず、健足側の動きだけを利用して義足の踵上げタイミングを取得出来なかった。そのため、義足側にもセンサを取り付け、踵上げの取得タイミングを取得するようプログラムを変更した。
プログラムを修正して2回目の評価テストを実施した。被検者が全体重をかけた際に足の甲を上げ下げする部分から駆動モータに外圧が加わり、それを打ち消そうとステッピングモータが過電流を流したため、ステッピングモータの制御回路が破壊された。
その解決策を決めるため、Bluetoothセンサやプリンタ部品を開発している株式会社ERIと共に3回目のテストを行った。結論として、制御回路への保護回路の追加とステッピングモータと足の甲を上げ下げする部分を繋ぐギアをすべりネジタイプに変更することとした。残念ながら、学会等で研究発表できるデータを取得することは出来なかった。
Heel-raisingユニットについては、コイルスプリングのリリースタイミング制御を組み込んだモデル（改良モデル）については、ほぼ予定通り進捗した。評価実験をおこなった結果を国際会議IARIA, eTELEMED 2022に投稿し、アクセプトされた。Heel-raisingユニットの従来モデルを組み込んだリハビリシューズの試作を計画していた。しかし、シューズメーカ4社に試作依頼したが協力を得られなかったため、試作を断念した。
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| Strategy for Future Research Activity |
駆動義足については、株式会社ERIと共に、制御回路への保護回路の追加とステッピングモータと足の甲を上げ下げする部分を繋ぐギアをすべりネジタイプへの変更を進めている。保護回路については6月には完成する予定であることから、義足利用者によるテストを再開する。更にすべりネジが完成した段階でそれを組込む予定である。
義足の歩行アシスト制御については、前進のみを考慮していたことから、後退時におけるアシスト制御を組み込むことを検討している。
Heel-raisingユニットの歩行アシスト効果は確かであるが、それを具体的にどのように反映するかについては、方針が定まっていない。研究パートナーである株式会社岩手テクノの牛崎氏と協議し、決定する。
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| Causes of Carryover |
被検者が駆動義足に全体重をかけた際、足の甲を上げ下げする部分から駆動モータに外圧が加わり、それを打ち消そうとステッピングモータが過電流を流したため、ステッピングモータの制御回路が破壊された。そのため、評価テストがストップし、義足の駆動制御プログラムの改善が出来なかった。
その対策として、2023年度にステッピングモータの制御開度に保護回路を追加およびステッピングモータと足の甲を上げ下げする部分を繋ぐギアをすべりネジタイプに変更する。それらの解決に残存額を使用する。
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