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ウエアラブルな床反力センサおよびモーションセンサを用いた下肢の運動解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17360109
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関高知工科大学

研究代表者

井上 喜雄  高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)

研究分担者 芝田 京子  高知工科大学, 工学部, 准教授 (00307117)
王 碩玉  高知工科大学, 工学部, 教授 (90250951)
谷岡 哲也  徳島大学, 医学部, 教授 (90319997)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,320千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 1,020千円)
2007年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2006年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
2005年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
キーワードウエアラブル / 床反力 / 運動解析 / 歩行分析 / カセンサ / 下肢 / 関節モーメント / ジャイロ / 運動分析 / 3次元 / 間接モーメント / 力センサ
研究概要

歩行リハビリテーションの研究においては,運動中の患者の関節に働く力などを定量的に把握することは非常に有用な情報となっている.しかし,現在,広く用いられている設置式の計測法では,場所や歩数に大きい制限があることや高価であることから,限られた条件での研究には使用されているものの,幅広い条件での測定や日常のリハビリテーションに使用するには至っていない.本研究では,場所および歩数の制限がなくコンパクトな計測方法として,被験者が着用可能なセンサと信号処理を用いて関節モーメントなどを推定するシステムを開発することを目的として.そのためのキー技術であるウエアラブルな6軸の床反力センサおよびウエアラブルなモーションセンサの開発を行った.6軸の床反力センサとしては,パラレル型6軸のロードセルを開発し,それと3軸のロードセルおよびジャイロセンサを履物に内蔵したシステムを開発した.ジャイロセシサにより運動座標系と静止座標系の間の角度を計測し,運動座標系での床反力を静止座標系に変換した.運動センサとしては,加速度計とジャイロセンサを組み合わせたウエアラブルな運動センサシステムを開発し,床反力センサ,運動センサを用いて歩行実験を行い,カメラを用いた3次元動作解析装置と据え置き型の床反力計を用いる従来法による計測結果との比較検討を行った.床反力,運動ともに提案する手法と従来法の結果とはよく一致した.さらに,その結果を用いて下肢の関節モーメントを推定する方法を開発し,従来法と比較のための実験を行った結果,提案する方法の結果は,従来法とよく一致した.したがって,提案する方法を使用することにより,従来法の欠点であった計測場所や歩数の制限のない状態で,関節モーメントを推定することが可能となった.

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (19件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Wearable Force Sensor with Parallel Structure for Measurement of Ground-reaction Force2007

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Measurement 40

      ページ: 644-653

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wearable Force Sensor with Parallel Struture for Measurement of Ground-reaction Force2007

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu・Y. Inoue・K. Shibata
    • 雑誌名

      Measurement 40

      ページ: 644-653

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Wearable Sensor Combinatoins for Human Lower Extremity Motion Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y.Inoue, K.Shibata, H.Morioka
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2006)

      ページ: 1655-1660

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A wearable Sensor System for Human Motion Analysis and Humanoid Robot Control2006

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics

      ページ: 43-48

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 歩行解析のためのウアエラブルなセンサシステムの開発2006

    • 著者名/発表者名
      劉涛, 井上喜雄, 芝田京子
    • 雑誌名

      2006年度年次大会講演論文集(日本機械学会) No.06-1

      ページ: 23-24

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A Wearable Inertial Sensor System for Human Motion Analysis2005

    • 著者名/発表者名
      T, Liu, Y, Inoue, K, Shibata, T.Xueyan
    • 雑誌名

      Proc. of 2005 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 足底内蔵センサによる床反力の推定2005

    • 著者名/発表者名
      芝田京子, 井上喜雄, 山崎陽平, 松田拓也
    • 雑誌名

      日本機械学会2005年度年次大会講演論文集 Vol.6

      ページ: 65-66

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 足底内蔵センサによる床反力の推定(校正の簡単化)2005

    • 著者名/発表者名
      井上喜雄, 芝田京子
    • 雑誌名

      日本機械学会ジョントシンポジウム2005講演論文集 05-16

      ページ: 162-166

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Human Lower Limb Orientations and Ground Reaction Forces Using Wearable Sensor System2007

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata, R.Zheng
    • 学会等名
      IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
    • 発表場所
      Zurich,Switzerland
    • 年月日
      2007-09-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Calculation of Joint Moment Using Wearable Sensor Systems2007

    • 著者名/発表者名
      R.Zheng, T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 学会等名
      Third Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Tokyo,JAPAN
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Measurement of Human Lower Limb Orientations and Ground Reaction Forces Using Wearable Sensor System2007

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, Y Inoue, K. Shibata, R. Zheng
    • 学会等名
      IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Calculation of Joint Moment Using Wearable Sensor Systems2007

    • 著者名/発表者名
      Rencheng Zheng, Tao Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 学会等名
      Third Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Wearable Floor Reaction Force Measurement System2007

    • 著者名/発表者名
      T. Ochi, T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 学会等名
      JSME Joint Symposium
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] ウエアラブルな床反力計測装置の開発2006

    • 著者名/発表者名
      越智 貴士, 井上 喜雄, 芝田 京子, 劉 濤
    • 学会等名
      日本機械学会ジョイントシンポジウム2007
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2006-11-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] ウエアラブルな歩行解析システムの研究2006

    • 著者名/発表者名
      井上 喜雄, 劉 濤, 芝田 京子
    • 学会等名
      日本機械学会ジョイントシンポジウム2006
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2006-11-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 歩行解析のためのウアエラブルなセンサシステムの開発2006

    • 著者名/発表者名
      劉 濤, 井上 喜雄, 芝田 京子
    • 学会等名
      日本機械学会2006年度年次大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2006-09-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Wearable Sensor System for Human Motion Analysis and Humanoid Robot Control2006

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 学会等名
      2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      Kunming,China
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Wearable Sensor Combinations for Human Lower Extremity Motion Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata, H.Morioka
    • 学会等名
      2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2006)
    • 発表場所
      USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Wearable Sensor System for Human Motion Analysis and Humanoid Robot Control2006

    • 著者名/発表者名
      T. Liu・Y. Inoue・K. Shibata
    • 学会等名
      2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Kunming
    • 発表場所
      China
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Wearable Sensor Combinations for Human Lower Extremity Motion Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu・Y Inoue・K. Shibata・H. Morioka
    • 学会等名
      2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA2006)
    • 発表場所
      USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Wearable Sensor System for Gait Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 学会等名
      2006 JSME Annual Meeting
    • 発表場所
      Kumamoto, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Wearable Sensor System for Gait Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Inoue, T. Liu, K. Shibata
    • 学会等名
      JSME Joint Symposium
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 足底内蔵センサによる床反力の推定2005

    • 著者名/発表者名
      芝田 京子, 井上 喜雄, 山崎 陽平, 松田 拓也
    • 学会等名
      日本機械学会2005年度年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2005-09-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 足底内蔵センサによる床反力の推定(校正の簡単化)2005

    • 著者名/発表者名
      井上 喜雄, 芝田 京子
    • 学会等名
      日本機械学会ジョントシンポジウム2005
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2005-09-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Wearable Inertial Sensor System for Human Motion Analysis2005

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata, X.Tang
    • 学会等名
      2005 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation
    • 発表場所
      Finland
    • 年月日
      2005-06-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Estimation of Reaction Force by Using Plantar Pressure Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, Y. Inoue, Y. Yamasaki, T. Matsuda
    • 学会等名
      2005 JSME Annual Meeting
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Estimation of Reaction Force by Using Plantar Pressure Sensor(Simplification of Calibration Method)2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Inoue, K. Shibata
    • 学会等名
      JSME Joint Symposium
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 傾斜角度推定システム, 相対角度推定システム及び角速度推定システム2008

    • 発明者名
      井上 喜雄, 芝田 京子
    • 権利者名
      高知工科大学
    • 産業財産権番号
      2008-024535
    • 出願年月日
      2008-02-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 床反力推定システム並びに床反力推定方法2007

    • 発明者名
      井上 喜雄, 芝田 京子
    • 権利者名
      高知工科大学
    • 産業財産権番号
      2007-142600
    • 出願年月日
      2007-05-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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