2016 Fiscal Year Research-status Report
パワーアシストスーツにおける生体信号を用いない運動意図の推定と制御への応用
| Project/Area Number |
26420200
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
藤井 文武 山口大学, 創成科学研究科, 准教授 (30274179)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | wearable robot / McKibben 人工筋肉 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
人工筋肉を動力源とし，装着者関節の回転運動を検出するセンサの計測値から当該関節の角速度，角加速度を推定し，それを制御に活用することで，装着者の身体運動に対して遅滞なくアシスト力を供給できるアシストスーツ制御システムの開発を行った．
前年度の研究で，筋電位を絶対移動平均処理した信号値系列に因果的なフィルタを作用させて得られる時系列により角加速度信号時系列を良好な精度で近似できることが確認されたので，これまで提案してきた制御システムの基本的な構造は変化させず、改善可能な部分をできる限り改善するという方針で作業に当たった．
現在までに得られていた成果を論文にまとめて投稿したが，その査読の過程において，空気圧制御系の遅れが，我々が狙う制御目標の達成に与えている影響の把握と，その保証の必要性を指摘されたため，利用する電空レギュレータの周波数特性測定試験を行い，その結果を踏まえてレギュレータの伝達関数モデルを定めた．また，そのモデルに基づき，スライディングモード制御を利用した遅れ補償を組み込み，まだチューニングと改善の余地があるものの一定の効果があることを確認した．
一方，上述の制御系を試作機に実装して行った実験での被験者の性能評価では，力アシスト量の不足が繰り返し指摘された．これは，性能評価において行った動作が，人体にとっては動き出しの時点で最大の負荷となるような動作であったことを原因とするものであるが，この種の動作が実用の場面でも多いことから，今後は力アシストの応答性を，すでに提案した加速度ベースの制御系と両立させるような制御系設計を行う計画である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初想定していなかった，空気圧制御系の遅れがシステムの性能に与える悪影響の補償に取り組む必要が発生した．また，提案した制御系の安定性の証明に問題があることが指摘され，その部分の修正に取り組んでいることが判断の理由である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
空気圧制御系の遅れ補償については，利用する電空レギュレータの特性把握を進め，制御系設計に必要な形で特性を数学モデル表現する必要があるのでそれに取り組む．ついで，構成したレギュレータモデルを前提に圧力制御遅れの悪影響を低減化する制御系の校正を行う．
アシストスーツとしての性能の要点は，作業に必要な力の過渡的変化に対してできるだけ小さな遅れで必要なアシスト力を供給することにある．現状の制御系は起動追従性魚の外乱として負荷による力を扱っているが，ものを持ち上げる動作など，初動のタイミングで最大の力が要求されるような作業に対して十分なアシストが提供できているとはいいがたい．そこで，今後は力を明示的に制御量として扱い，人工筋肉を動力源として力と位置変位への追従性の両立を可能とする制御方法の提案を目指す．
|
| Causes of Carryover |
これまでの研究成果をまとめた論文誌に投稿し，その査読が期限内に終わらなかったため，掲載費用やその他成果発表費用として見込まれる額を翌年度に留保することとした．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
論文誌への掲載や学会発表など，成果公表のために利用する．
|
