作業姿勢・腰部負荷の定量評価法の開発と腰補助用パワーアシスト装置制御への応用

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04031
• Research Institution: Hiroshima City University
• Principal Investigator: 小嵜 貴弘 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (20285422)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: パワーアシスト

Outline of Annual Research Achievements

身体着用型パワーアシスト装置は，搭載されたアクチュエータの駆動力により着用者の関節の動作を補助し，身体の負担を軽減することを目的としている．本研究では，装着者の作業姿勢等に依存した身体の負担を，定量的に逐次評価できるようにし，その評価値の大小に応じてアクチュエータによる支援の強弱を自動調節できる制御システムの開発を目指している．本年度に実施した研究の概要を以下に記載する．
１．昨年度は，身体各部位の負担の評価値を取得し，更に，それらの組み合わせから総合的負担に関する評価値を求められる手法を用いた．本年度は，その手法よりも負担評価の対象範囲が拡張された手法を試し，人体の動作をカメラで撮影した動画データから得られる人体各部の関節角度と，人体モデルを用いて計算される関節トルクを用い，身体負担の評価値と関節トルクなどの関係のモデル化を試み，身体負担評価モデルの構築について検討するとともに，更なるモデル精度の向上に取り組んだ．
２．上述の身体負担評価モデルをパワーアシスト装置の制御へ応用するに当たり，装着者の動作を予測し，未来の身体負担の評価値を推定することができれば，パワーアシスト装置を予測的に制御することが可能となり，アシスト遅延の低減や，負担の予測値を考慮に入れたアシスト制御が期待できる．そこで，時間依存のデータの扱いに特化した，時系列データの予測が可能なニューラルネットワークをモデルに応用することにより，予測的に身体負担の評価値が得られるシステムの構築を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

パワーアシスト装置の制御のために十分な精度を持つ身体負担評価モデルの構築，負担予測システムの更なる性能向上，及び制御システムを実装して検証するための実験装置の機構などの設計のために時間を要し，特に実験装置の構築が完成に至らなかった．引き続きそれらの開発に取り組んでいる．

Strategy for Future Research Activity

これまで研究を進めてきた個々の技術の性能向上を図るとともに，実験装置の構築に注力し，更に，身体負担の評価に関するモデル及び予測システムを制御システムとして統合化して実験装置に実装することに取り組み，その性能について実験的に検証を行う予定である．

Causes of Carryover

主としてパワーアシスト装置の試作・改良，及びその実験的検証を行うために予算を使用する予定である．