2014 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
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24560153
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
南後 淳 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (50250957)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リンク機構 / 歩行補助 / 曲線照合 / 歩容 / 福祉機械 / 運動学モデル / 筋活動量 / 駆動トルク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
使用者自身が操作・駆動する形式の歩行補助装置を製作した。製作にあたり，その装置で使用する機構構造をシミュレーションで確認している。
平成25年度は歩容を穏やかなものとし，静歩行への対応を試みた。装置の性格上，転倒の危険性を排除するために有効と判断したからであった。しかしながら，通常の歩行動作からの乖離が見受けられ，歩行という移動動作を補助する装置としては必ずしも使いやすいものではない。また，使用対象者に広く対応するためには，後ろへの蹴り上げの大きな動歩行への対応の可能性を検討すべきとした。
本年度（平成26年度）の実績としては，機構の構造を見直し，動歩行の特徴とも言える後方への蹴り上げの大きな動作を再現できる機構定数をシミュレーションで決定した。その機構を用いた試作も行い，予備的な駆動試験を行った。足関節の描く軌跡の再現は，比較的行えているものの，使用者自身のハンドルへの回転運動の入力ではトルク不足となる位置があり，補助装置としては十分ではないことが判明している。部品の形状や駆動部の構成などを変更してある程度の改善は可能という見通しを得ているが，更なる機構構造の変更についても検討すべきと思われる。
また，動歩行による転倒の危険が高まったことから，歩行器のようにキャスタ付きのフレームを試験的に追加した。このことで装置は大型化したが，装置の自重を使用者が支える必要はなくなった。将来的にはこのフレームがなくとも装置が自立する形式を目指すが，駆動を担う機構部の試作が必要な現段階においては，評価を行うのに有効な構造であると思われる。
すなわち，キャスタ付きフレームにより装置が自立したことで，装置の足裏部と床の接触状態やハンドルの駆動に要する体重と床反力の関係など，課題を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
歩行動作の再現はある程度行える装置が製作できている。ところが，歩行動作を補助するには十分な補助効果が得られておらず，静歩行および動歩行に関わりなく補助を行える装置の設計指針への考察が十分でない。また，装置からの補助を効果的に得ようとすると，身体と装置との拘束が必要となり，その点での使用者への負担経験も十分ではない。
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| Strategy for Future Research Activity |
脚部の動作が比較的大きな動歩行においても十分な補助が得られる機構構造の検討と力学的な評価手法を行う。また，試作した装置の動作を容易に測定できるシステムの構築を行う。また，身体拘束を必要としないで体を支えるフレーム構造をシンプルに構成する方法を検討する。
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| Causes of Carryover |
複数の装置を試作した結果，歩行動作を1入力で再現する良好な機構を得られなかった。当初，静歩行を再現する機構とすることで駆動の容易な装置としたが，使用時における歩きにくさが判明したため，動歩行を再現する装置の設計・製作を行った。ところがこの装置においては駆動トルクが大きさや運動限界位置の通過のために円滑な駆動が腕部入力で行うのが困難であることが判明した。そのため，機構の改良等で対応を試みたが十分ではなかった。試作した装置の評価を行う測定機器類の購入を先送りし，構成部品の形状変更やシミュレーションによる機構の探索を引き続き行う必要があると判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
これまでは，1入力による歩行動作の再現および駆動トルクの大きさのみを設計指針としていたが，運動限界位置の通過についてもあらためて設計における制約条件として取り入れる必要がある。設計時の制約条件をあらためて設定し，引き続きシミュレーションを行いながら設計および製作を行う。そのための材料や機械要素の購入を行う計画であり，評価システムの構築に必要なモーションセンサーや床反力計の購入についても検討する予定である。
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