2021 Fiscal Year Annual Research Report
計測ウェアを用いた筋活動計測に基づく個人適応型起立動作支援システムの開発
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19K20743
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井上 剛 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 准教授 (00823527)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 起立動作支援 / 筋電位 / 体幹前傾角 / 筋力低下 / 座面制御 / 動作予測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
座面を持ち上げることで起立動作を支援するシステムにおいて，従来の完全に支援を行うシステムでは支援により利用者の筋力低下を招いてしまうという課題がある．そこで本研究では，利用者が必要な筋活動を行う起立動作支援システムの実現を目的とする．本目的を達成するためには，利用者の筋活動をコントロール可能とする座面駆動制御が必要となる．そこで最終年度は座面制御による筋活動の変化に関する知見を得るため，4人の実験協力者に対して支援装置の座面速度を通常起立動作の速度に対して１倍，1.5倍，2倍と変化させ，また座面の持ち上げ角度を20度，40度，60度と変化させた際の支援効果について内側広筋の筋活動量の減少率により評価するための実験を行った．評価実験の結果，座面の速度と持ち上げ角度を変更することで起立動作時の筋活動量をコントロールできることが確認できた．また，1.5倍の座面速度で40度まで座面を持ち上げたときに最も筋活動量の減少率の平均値が小さく，大きな支援が行えた結果となった．さらに，過度な支援が行われた場合，起立動作の後半の筋活動が顕著に増加することも確認できた．
本研究では，研究期間全体を通じて，利用者の起立動作に合わせて支援を行い，支援度合いをコントロールすることで筋力低下を防ぐことを可能とする起立動作支援システムの実現を目指して研究開発を行った．前半では，個人の起立速度に合わせた座面駆動速度制御を実現するため，体幹前傾角と下肢筋電位を用いて臀部が椅子の座面から離れる前にその後の起立速度を予測する手法を提案し，起立動作支援システムを実装して行った評価実験により有効性を確認した．また後半では，同起立動作支援装システムの座面速度と座面持ち上げ角度を変更させることで，起立動作時の筋力コントロールが可能であることや過剰な支援も検出できることが確認できた．
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