2014 Fiscal Year Research-status Report
上肢運動訓練のための卓上型リハビリ支援ロボットの開発
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26350688
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
木澤 悟 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90234202)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / リハビリテーション / ロボット / 上肢運動機能 / ワイピング動作 / 福祉工学 / リーチング動作 / 卓上型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，上肢運動機能障害者に対しリハビリによる機能回復を目指すために，卓上型のリハビリ装置を開発した．小規模な福祉施設や在宅での利用を考え，療法士が不在でも患者自らが卓上でリハビリテーションが出来る小型ロボットの開発を目指す．そのため，マウス型ロボットで①PCマウスのようにテーブル上で全方向に軌道可能，②療法士が指導する手の代わりに(1)牽引モード(2)リーチモード(3)抵抗モード，の動作を卓上で操作可能なリハビリ支援のためのコンパクトなロボット開発を進めている．
本年度は，オムニホイールを組入れたリハビリロボットの筐体を3次元CADを使って設計した．設計後，3軸マシニングセンタを使って加工および組立てを行った．ロボットの軌道をコントロールするためには，ロボットの位置および速度情報が必要であり，さらにオムニホイールの回転を制御する必要もあり，そのため，フォトセンサ，ロータリエンコーダ，3軸加速度/ジャイロセンサを組み込んだ．さらに，ロボットの運動動作を評価するために，３次元動作解析を使用し，上下リーチング運動，斜めリーチング運動，円軌道運動等の評価実験を検討した．その結果，上下リーチング運動においては，複数回の往復運動においても目標軌跡通りの精度が得られることが確かめられた．また，円軌道運動においても，連続的に円軌道を描かせても目標軌跡通りの精度が得られ，オムニホイールを使った全方向移動は実現可能であることが検証できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発した上肢運動訓練のためのリハビリロボットの有効性を検証するために，秋田高専の設備である三次元動作解析装置である「VICON」を用いて，運動動作実験を実施した．上肢の関節可動域を広げるための運動である肘関節の屈曲・伸展を目的とした上下リーチング運動動作の直進性は，200mmの距離を10往復分繰り返しても，目標軌跡と実際の運動の軌跡がほぼ一致しており，左右の振れ幅は10mm以内，また，上下方向における位置精度は，往復毎のY軸方向のリーチング始点位置の誤差は目標軌跡のリーチング始点位置から5mm以内に収まり，運動軌道は目標とする位置で持続的な運動を実現することができた．また，肩関節の水平内転・水平外転および内旋・外旋，肘関節の屈曲・伸展を目的とした円軌道運動はプログラム通りの動作軌道を描き，長時間にわたって持続的なリハビリ運動が可能かどうかの検証実験を行った．その結果，10周中における実際の運動の軌跡は，多少の位置ズレが生じたが，目標軌跡に対してほぼ一致し，また生じた位置ズレも一方向に偏っていってないことが確認できた．周回毎における目標軌跡直径と実際の経路直径の平均的な誤差は絶対値6mm以内に収まっていることも検証できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策
平成27年度は，前年度の成果をもとに，以下の研究課題に取り組む
(1)6軸力覚センサを搭載し,グリップ力の方向にロボットが全方向に移動できるように取り組む．ノイズによる誤動作を抑制するために，ハード的あるいはソフト的なフィルタリングを構築する．
(2)リハビリロボットに抵抗モードを実現出来る制御を組み込み，付加力が実現できる動作モードを構築する.
(3)ロボットの自己位置を確実にするために，WebカメラとAR(拡張現実)を組み込み，ロボットの位置精度の向上を図る.
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| Causes of Carryover |
消費税の見積もりがうまくいかず端数が発生した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後は消費税を含めた見積もりを正確に把握し，次年度では計画的に運用する．
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