2022 Fiscal Year Research-status Report
身体の重心バランスと個々人の筋特性を考慮したFES立ち上がり補助システムの構築
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21K04114
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
河合 宏之 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70410298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 研二 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (40314364)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 立ち上がり運動 / 機能的電気刺激 / リハビリシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，脳卒中や脊髄損傷を患い下肢の運動に障害を抱える人の残存する筋の筋力維持と運動特性の向上ならびに身体のバランスを鍛えることを目指し，機能的電気刺激(Function Electrical Stimulation，以下FESと呼ぶ)を用いた下肢リハビリテーションシステム(以下，下肢リハビリシステム)を提案することである．
本年度は，まず健常者を被験者とした実験を通して，作製したシステムにおける姿勢の推定情報を用いることで，筋刺激を用いた立ち上がり運動と自発による立ち上がり運動の重心移動のトラジェクトリーが異なる点を明らかにした．また，ペダリング運動と筋特性を考慮したトルク生成の関係を再現するためにMATLAB/Simulinkを用いたシミュレータの構築を進めた．得られた結果について国内学会にて研究発表をおこなった．つぎに，OpenPoseを用いた姿勢推定のサンプリング周期が遅くなる問題については，腰の角度を計測するゴニオメーターを導入することで重心位置を制御周期に併せてリアルタイムで計算する手法に改善することで解決した．そして，重心移動を促すための手法を提案するために，新たに上肢のモデル化をおこなった．下肢の筋刺激による立ち上がり運動中の重心を自発運動の軌跡に近づけるために，上肢の運動モデルに対し上腕に筋刺激を与える制御手法を提案した．一方，計算で求めた重心位置の妥当性を評価するシステムになっていないため，バランスWiiボードを用いた簡易的な計測システムの構築を進めている．上述した成果の一部を国際学会で発表するために準備中である．
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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
前年度課題として残っていた重心計算の問題については，リアルタイムでの計算が可能となり構築した装置が予定したように稼動している．上肢を考慮するための上腕のモデル化まで終わっており，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
上体の姿勢を変化させるための筋刺激を用いた制御則による理論的な安定性解析をおこなう．そして，構築したシステムに実装し有用性の検証をおこなう．併せて，引き続きシミュレータの構築をすすめ，筋特性の再現や個々人の筋力比率を推定する制御系設計法の検討をおこなう．
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| Causes of Carryover |
予定していた国際学会での発表が見送りとなったため，内容を深めて次年度に発表をおこなう予定である．
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