2021 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of motion impedance under gravity toward motion intervention technology for skill transfer
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21H04911
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| Research Institution | Advanced Telecommunications Research Institute International |
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Principal Investigator |
野田 智之 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 主幹研究員 (30588661)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲田 佳弘 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80720664)
川上 途行 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (80424133)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | 外骨格型ロボット / ニューロリハビリテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該研究では、脳卒中後片麻痺患者のリハビリテーションの上肢リハビリテーションにロボット技術を活用することで、高度化・効率化を実現することを目的としている。その中でも、当該研究の目標は、抗重力下の挙上運動中の関節インピーダンスを評価するため、動きの外乱に対して理想的な力やインピーダンス制御が可能なアシスト技術を開発することである。このような制御が可能となるアクチュエータとして、本研究では独自に開発した空圧と電磁力をハイブリッド化させたアクチュエータを基軸として、理想的な力・インピーダンスの制御が可能な駆動系を要素技術として開発することである。さらに、この駆動技術を外骨格機構に導入し、熟練療法士の技能や運動介入をモデル化することを目指している。当該年度は、ATRでは外骨格機構の上肢アシストロボットを生体信号と連動させて制御する実験系の開発を行い、慶應義塾と連携して脳卒中片麻痺患者での臨床実証を行った。また、ATRと電気通信大学で共同して、外骨格機構に導入するための空圧と電磁力をハイブリッド化したアクチュエータの試作と制御のための摩擦モデルの改良を行った。ATRではモータドライバやインタフェースの開発を行い、統合インタフェースの試作を行った。また、電気通信大学ではシミュレータモデルの構築とシミュレータでの構造最適化を行った。以上のような多数の成果があった。この成果をもとに、インピーダンスの理想的な制御を実現するためのベンチマークや制御モデルの改善を行い、更なる進展を目指していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は、本研究の目的を達成するための基本的な要素技術を開発し、基本要素となる外骨格機構を臨床で実運用することを目指した。具体的にはATRで全体統合を目指した制御インタフェースやドライバの開発を行い、上肢肩アシストを臨床実証を担当している慶應義塾の臨床現場に導入し、脳卒中片麻痺対象に実運用可能なシステムを実証するための研究体制を構築することが重要な課題であった。また、ATRと電気通信大学は共同して本研究の技術的優位性である独自構造の空電ハイブリッドアクチュエータの試作が伸展し、摩擦モデルの改良により、より精度の高い力・インピーダンス制御が可能になってきている。以上のことから、研究目標を達成するための要素技術が開発できたことから、おおむね順調に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度では、要素技術としてアクチュエータ技術の基本的制御系や機構の部分的な試作が実現できており、本研究の目的を達成するためにこれらの要素技術を統合しつつ、臨床実証を進めていく予定である。Covid-19の影響により発生している半導体不足を考慮して、回路部分のモジュール化を進めることで、IC部品が手に入らない場合に代替回路や代替ICに置き換えできるようにすることも重要である。また、実験システムをセキュアなVPNなどネットワークで接続し、ATRから電気通信大学や慶應義塾にあるシステムを遠隔でシステム改修できるようにする予定である。本研究では、熟練療法士の技能や運動介入をモデル化することが重要であるが、その実現には、駆動系だけではなく、センシング系の改良や駆動系を外骨格機構に組み込んだ際の課題の解決なども必要となる。今後も引き続き、これらの課題に取り組み、更なる研究の進展を目指していくことが、本研究の推進方策である。
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Research Products
(3 results)
