2010 Fiscal Year Annual Research Report
早期回復を促し安全で長時間駆動可能なエネルギー回生型ウエアラブル装具の開発
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22760192
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
芝田 京子 高知工科大学, 工学部, 准教授 (00307117)
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| Keywords | エネルギー回生 / リハビリテーション / ウエアラブル / 短下肢装具 / セミアクティブダンパ / アクティブ制御 |
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| Research Abstract |
リハビリテーションや生活を支援するウエアラブルな機器に制御機能をもたせ、同時に、安全に駆動源を確保する課題に対し、エネルギー回生の技術を適用することを考えた。セミアクティブ制御の最適化として、実装回路の前段階である昇圧チョッパの基礎回路で数値計算と実験により想定可能な入力条件のちがいによる回生電圧量を取得した結果、両者はよく一致した。これにより、エネルギー回生率の定量評価が可能となったので、実装回路での効率化の検討へ展開していく。次に、アクティブ制御への導入として、2つのDCモータを用いた簡易システムを作製し、理論解析、および実験による検証を行った。提案は、小型軽量と安全性を考慮して大型の外部電源と力覚センサを用いることなく、エネルギー回生によって2端での操作が可能なシステムである。具体的には、患者の健常側の運動エネルギーを入力してモータを通して電気エネルギーに変換し、そのエネルギーをもう一方のモータで機械エネルギーに再変換して麻痺側(リハビリ機器)を動かす。同様の過程により麻痺側の抵抗が健常側に帰還されるため、患者自身が麻痺側の反力を感じることができる。しかしながら電気系でのエネルギー消散により運動制御性能が低下するためその改善法として、速度や変位フィードバックにより小型バッテリを用いた損失分の補充、モータ特性の利用、増速機構の挿入、およびこれらの組み合わせについて、理論と簡易実験による検証を行い、速度、位置に対する高い追従性を確認した。さらに実用化の一例として、バイラテラルな上肢リハビリが可能な試作機を開発し、提案法のウエアラブル機器への導入に対する効果を確認した。よって、患者自身が安全に機器操作や症状に適した微調整を行うことが可能となる見通しを得た。次年度では、片麻痺者が歩行時に用いる短下肢装具への適用と、定量評価を行う。
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