Inner-type inflatable assistive technology based on biomechanical properties of muscles

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K12808
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
• Research Institution: National Center for Geriatrics and Gerontology (2023); Shinshu University (2021-2022)
• Principal Investigator: Tsukahara Atsushi 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所 健康長寿支援ロボットセンター, 室長 (70601128)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: アシストスロージング / インフレータブルアクチュエータ / 表面筋電位信号 / 随意的制御

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed soft inflatable assist clothing with a lightweight and flexible inflatable actuator (IfA) and proposed a voluntary control method to adjust the compressed air volume supplied from a DC vacuum pump with compressor function to the IfA on the basis of the displacement volume of the surface electromyography (sEMG). In the IfA control verification experiments, the soft inflatable assist clothing with the proposed sEMG-based control algorithm was used to conduct knee flexion and extension experiments on a healthy subject in a seated posture. The results of the experiments indicated that the proposed sEMG-based control method can calculate the desired air volume in accordance with the displacement volume of the sEMG measured from the subject’s lower limb during knee extension movement and then control the IfA air volume to its desired value.

Free Research Field

ロボティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

運動機能の低下傾向が見られる高齢者にとって、従来型アシストロボットの重量感や拘束感、ユーザビリティといったハードウェアの技術的課題は、アシスト効果にも大きな悪影響を及ぼし得る。本研究では、日常生活での常時利用に焦点を当てたインナー型インフレータブルアシストスーツの開発と、筋の電気的活動を規範としたソフトアクチュエータのIfAを制御手法の構築を行ってきた。アシストスーツ着用者のsEMGに基づいてIfAの収縮量を制御するアルゴリズムの実現は、運動に合わせて随意的制御を可能にするソフトアクチュエータ全般の知能化を提案するものであり、インナー型アシストスーツの幅広い日常生活分野への展開が期待できる。