2023 Fiscal Year Research-status Report
義手認識機能を持ち巧緻動作が可能な小児用前腕動力義手の開発
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21K11203
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
谷口 浩成 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 准教授 (00508955)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
脇元 修一 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (40452560)
森永 浩介 広島国際大学, 総合リハビリテーション学部, 講師 (40734760)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 動力義手 / ソフトロボティクス / 空気圧 / 小児 / 人工筋肉 / ソフトアクチュエータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，提案する小児用動力義手を実用レベルに発展させることを目指し，把持動作に加え巧緻動作が可能であり，義手認識機能を備えた動力義手を開発に取り組んだ．2023年度は，義手本体の改良と特性調査および，感覚フィードバックシステムの開発を行った．義手本体の改良では，義手の関節構造を検討することで様々な物体の把持への対応を試みた．すなわち，従来採用していたシリコーンゴムによる義手関節だけでなく，板ばねの利用や可変剛性機能を持たせた関節を試作した．そして，国際競技大会「CYBATHLON」の「POWERD ARM PROSTHESIS RACE」での実施課題のうち20種類の課題を選定し，把持試験を実施した．その結果，15種類の課題を成功することができた，また，本義手は炭酸ガスを空気圧源として利用している．そこで，炭酸ガスによる把持回数を調査した．その結果，炭酸ガス1gあたり3回の把持が可能であることが明らかとなった．これらのことから，本義手の実用性を示した．次に，前腕義手ソケットの素材について検討した．樹脂製のソケットの強度試験により，その特性を明らかにした．さらに，粉末焼結積層造形法による3Dプリンタソケットは複合材料の様にレイヤーでの剥離は起こらず，樹脂製ソケットに近い強度を示すことがわかった．
感覚フィードバックシステムの開発では，義手による物体の把持を検出するために，義手の各指先に搭載する感圧センサについて，その搭載位置や個数を検討した．実験の結果，拇指から環指の指先と拇指の根本の5か所に感圧センサを搭載することで，計18種類の把持を検出できることを確認した．また，上腕部に装着して把持情報を伝達するための空気圧駆動フィードバックデバイスを製作した．実験の結果，本フィードバックデバイスにより義手および把持状態のフィードバックが正確に可能であることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画おいて，2023年度の目標は，前腕欠損児による動力義手システムの評価とその結果を踏まえた改良であった．しかしながら，義手本体の改良と感覚フィードバックシステムの開発に時間が必要であったこと，また前腕欠損児の確保が困難であったことも重なり，計画の内容を実施することができなかった．しかしながら，研究計画全体でみれば予定の6割は進捗していると考えている．したがって，これらの内容から，やや遅れていると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は，これまでの研究結果と研究計画に基づき，動力義手の感覚フィードバックシステムの開発と義手制御インターフェースの開発，そして前腕欠損児による評価を行い，実用レベルまで発展させる．
感覚フィードバックシステムの開発では，システムを試作しその有効性について実験を通じて明らかにする．また，義手制御インターフェースの開発では，システムの改良を行い，再度前腕欠損女児による試験を実施する．
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| Causes of Carryover |
開発した義手の義手ユーザによる評価ができなかったため，また予定していた研究成果の学外発表ができなかったため，これらにかかわる旅費と人件費の使用がなく次年度使用額が生じた．2024年度は，義手ユーザによる評価と研究成果の学外発表を実施する予定である．
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