2015 Fiscal Year Research-status Report
筋シナジーモデルに基づく5指駆動型電動義手制御法の提案と筋電義手処方支援
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26462242
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
陳 隆明 神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員准教授 (20437495)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 雄一郎 兵庫県立福祉のまちづくり研究所, その他部局等, 特別研究員 (40568458)
大塚 彰 広島都市学園大学, 健康科学部, 教授 (50280194)
中村 豪 兵庫県立福祉のまちづくり研究所, その他部局等, 特別研究員 (50707403)
黒坂 昌弘 神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70170115) [Withdrawn]
芝軒 太郎 茨城大学, 工学部, 助教 (70711290)
辻 敏夫 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90179995)
秋末 敏宏 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (90379363)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 筋電位 / 筋電義手 / バーチャルリアリティ / トレーニング / 相互学習 / ニューラルネット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、5指を独立して駆動可能な電動義手（以下、5指義手）の開発および筋電位を用いて自在に操作できるようになるためのトレーニングシステムの開発を行った。
まず、5指義手のハンドの開発および開発した5指義手の動作特性と操作性の調査を行った［Advanced Robotics 2015］。開発した5指義手は、インピーダンス制御に基づいて関節角度を制御することで、自然な動作を再現することが可能である。また、開発した5指義手は把持力増大機構を有し、素早い5指動作を実現しながら十分な把持力を発揮することが可能である。健常者を対象とした操作実験より、EMG信号に基づいて5指を独立して制御可能であることやアルミ缶を握り潰すことが可能なほどの把持力を有することを確認した。
また、5指義手を自在に操作するために必要な筋収縮、筋強調、把持力の制御訓練が可能なバーチャルトレーニングシステムを構築した［日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015］。開発したシステムでは、バーチャルハンドの把持力に応じて仮想物体が破壊されたり、落下するなどの複雑な物理特性を再現しており、より実環境に近い訓練を実施することが可能である。さらに、開発したトレーニングシステムは、バーチャル環境下に再現した5指を独立駆動可能なバーチャルハンドを用いることで訓練者の動作イメージと義手の動作を対応付けた状態で訓練を実施することが可能である。開発したシステムの訓練効果を確認するために切断者1名を含む被験者10名を対象にトレーニング実験を実施し、開発したトレーニングシステムによって、動作の識別率が向上することを確認し、提案するシステムが安定した義手制御の習得を支援できる可能性を示した［日本ロボット学会誌］。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1．5指義手の開発および開発した義手の動作特性と操作性の調査を行い、その成果を論文として、とりまとめることができた点。
2．5指義手のトレーニングを支援するために切断者の動作イメージと義手動作の整合性をとりながら訓練を実施可能なトレーニングシステムの構築およびその効果を確認するための実験まで実施し、その成果を論文として、とりまとめることができた点。
3．5指義手を自在に操作するために必要となる筋収縮、筋協調、把持力の制御訓練が可能な新たなバーチャルトレーニングシステムを構築した点。
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| Strategy for Future Research Activity |
5指を独立駆動可能な義手の実用化を目指してソケットの製作を行う。そして、開発した義手を実際に装着して操作を行っていただき、その際の操作性について詳細な身体動作の解析評価を行い、操作性の改良を行う。また、義手操作の開発したトレーニングシステムの訓練効果を確認するためのトレーニング実験を実施し、実験協力者や療法士（専門家）の意見に基づいてシステムの改良を図る。
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| Causes of Carryover |
5指義手のトレーニングシステムの開発および5指義手のハンドの試作において当初予想し得なかった進展があり、本年度はより多くの研究成果が得られるようにするために、研究開発計画を変更して実施したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度に購入を予定していた5指義手のソケットの製作および5指義手およびバーチャルトレーニングシステムのブラッシュアップに必要な物品の購入を行う予定である。
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