2012 Fiscal Year Research-status Report
軽量な空間リンク機構による身体拘束のない歩行補助システムの開発
| Project/Area Number |
24560153
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
南後 淳 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (50250957)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 機械機能要素 |
|---|
| Research Abstract |
研究実施の１年目にあたる本年度では，身体拘束の是非について考察するため，補助を行う対象の動作として，歩行，床からの立ち上がり，起き上がりの３種類の動作について計測を行った．人体への拘束を比較的緩やかにできるのは，大きな出力での補助を必要としない膝装具である．この膝装具は，膝関節の拘束を行う一方，歩行の補助を行うよう設計したものである．
また，立ち上がりの補助装置では，座面の運動による大腿部への力の伝達を行う形式とすれば，人体の重心への力の作用は比較的容易であり，拘束は緩やかなもので十分である．
それに対して，人体と補助装置との拘束を厳格に必要とするのは，歩行時の脚部筋肉全般の補助を行う装置や起き上がり補助の装置である．体重を支える脚部を補助するために大きな力を人体重心位置に作用させる必要があり，装置と人体の位置関係が動かないようにするためには，強い拘束が必要になっている．起き上がり動作における胸部を支える装置では，生理的曲線に沿った人体の運動が，空間的に大きいものであるため，補助装置からの力の作用線を常に人体の同一の点を通過させるのが困難であるため，拘束を必要としている．
歩行の補助では，歩容の変化，特に足裏と地面の位置関係を意図的に変化させた場合で補助を行う装置を設計し（シミュレーションし），実際に製作している．ただし，片脚のみ製作であるため，体重を指示するのに十分ではなく，身体拘束が必要になっている．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
装置に用いる機構について，シミュレーション結果をもとに試作している．装着型歩行補助装置では，使用時での表面筋電位計による評価や機構の運動測定など行なっているが，片脚のみの製作でること，身体拘束を厳格に行う必要があるなど，まだ十分ではない．また，空間リンク機構の活用などには至っていない．
モータで試験的に駆動する装置においては両脚分の補助装置を試作している．装置全体の重量もあり，使用者への負担も小さくない．最終的に採用する予定である使用者自身の腕部で駆動する形式については，片脚のみの試作であるが，その効果を確認することができた．
歩行を補助する膝装具については，足の拇指関節の運動を入力として，足関節を固定しているものとそうでないものとを試作している．歩行時の膝関節でのトルクを補助するものであり，大きな出力を必要としないことから，人体への拘束は比較的緩やかなものである．リンクの材料をアルミから一部をナイロンに変更し，軽量化を行うことで，身体への負担が軽減されることも確認した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
身体拘束を不要とする装置との接触方法をさらに検討を進める．膝装具に使用した機構を他の用途に展開することについて検討する．本装置で標榜するミドルレンジの装置開発の意味を再確認する．決して高性能ではないが，使用者自身の判断により補助力を決めることができる装置である．発生可能な補助力が使用者の体力に依存し，その大きさが必ずしも大きくないことも含有している．そのことは，人体拘束の要・不要にかかわる事項であるので再度検討する．
骨格を構造物とみなして，力を加えるのに適した位置を検討する．現在は背負子の形式で装置と身体との接触を行っているが，床反力で体を支えるに最適な形式とは言い難い．体に接触する装置のフレームは機構の静止対偶点の位置で決まるので，適した位置について検討していく．
脚部動作をシミュレーションするために，大腿部および下腿部をそれぞれリンクで表し，股関節，膝関節および足関節をすべて互いに平行な回転軸を有する回転対偶で表している．力の伝達を検討するためにこの運動学モデルを用いて，人体に固定するフレームの静止対偶点から人体に作用する力の経路について検討する．
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
|
