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適応学習機能を有する可動式首サポータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15560380
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関広島大学

研究代表者

山本 透  広島大学, 大学院・教育学研究科, 助教授 (10200825)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2003年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード適応学習技術 / 福祉機器 / ニューラルネットワーク / 適応学習制御 / 適応学習アルゴリズム / 小脳演算モデル / ALS疾患 / PID制御 / 首サポータ / 空気圧アクチュエータ / オートチューナ
研究概要

本研究では,高齢化やALSをはじめとする重度の障害により全身の筋力が低下し,自律的に首を保持できない状態の人を対象として,首を保持しながら,使用者の意思に応じて首の運動を支援する首サポータの開発を行った。この首サポータは,全身の筋力が麻痺する障害をもつ人の動作を支援するものであるが,使用する人によって障害の程度は異なり,また同じ人であっても,障害の状態は常に変化する。そのため,適切な支援動作を実現するためには,使用者の状態や機能を学習し,その状態・機能に見合ったサポートを適応的に行うことが必要となる。言い換えれば,使用者が機器(装置)に合わせるのではなく,適応学習機能を機器に備えることで,機器が使用者に合わせることが可能となる。本研究で開発した適応学習機能を有する首サポータは,以下のような特徴を有している。
1.首サポータの制御には,位置制御ベース型のインピーダンス制御を用いている。
2.位置制御には,信頼性の高いPID制御をベースとし,その制御パラメータを階層型ニューラルネットワークの一種である小脳演算モデル(CMAC)を用いて調整する適応学習型のPID制御を用いている。
3.柔軟な空気膜構造体(風船)を用いたセンサーアクチュエータ系を提案し,それを用いて首サポータを実現している。空気膜構造体を用いたことで,使用者に優しく,また安全性を確保することができる。
この適応学習機能を備えたシステムは,その対象が首サポータに限定されるものではなく,褥創防止,寝返り補助などの福祉支援機器,さらには機能回復を支援するリハビリテーションなどにも応用可能であり,今後,幅広くその実用化に向けた研究開発を行う予定である。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (9件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] 小脳演算モデルを用いたインテリジェントPID制御系の一設計2005

    • 著者名/発表者名
      黒住亮太
    • 雑誌名

      電気学会論文誌 電子・情報・システム部門誌 125

      ページ: 607-615

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 空気圧駆動による可動式首サポータの開発における適応学習機能の実装2005

    • 著者名/発表者名
      黒住亮太
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編 71(掲載予定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Design of CMAC Based Intelligent PID Controller2005

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kurozumi
    • 雑誌名

      IEEJ Trans.on Electronics, Information and Systems 125-4

      ページ: 607-615

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a Pneumatically Actuated Mobable Neck Supporter with Adaptive and Learning Schemes2005

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kurozumi
    • 雑誌名

      Trans.of the Japan Society of Mechanical Engineers (to appear)

      ページ: 71-706

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 小脳演算モデルを用いたインテリジェントPID制御系の一設計2005

    • 著者名/発表者名
      黒住亮太, 山本 透
    • 雑誌名

      電気学会論文誌 電子・情報・システム部門誌 125-4

      ページ: 607-615

    • NAID

      10015576410

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 空気圧駆動による適応学習機能を有する可動式首サポータの開発2005

    • 著者名/発表者名
      黒住亮太, 山本 透
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 C編 (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Design of Adaptive and Learning Control System for a Movable Neck Supporter2004

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kurozumi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics

      ページ: 3858-3863

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design of Adaptive and Learning Control System for a Movable Neck Supportwe2004

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kurozumi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics

      ページ: 3858-3863

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design of Adaptive and Learning Control System for a Movable Neck Supporter2004

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kurozumi, Toru Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics

      ページ: 3858-3863

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 体関節サポータ2004

    • 発明者名
      山本 透, 黒住 亮太
    • 権利者名
      広島大学長
    • 産業財産権番号
      2004-061448
    • 出願年月日
      2004-03-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 黒住亮太, 山本 透: "適応学習機能を有する可動式首サポータの開発"日本機械学会中国四国学生会 第34回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 154 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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