柔軟空気圧シリンダを用いた低コスト・可搬型上肢リハビリ機器の開発

• 研究課題/領域番号: 17J09802
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 徳島大学 (2018); 岡山理科大学 (2017)
• 研究代表者: 松井 保子 徳島大学, 徳島大学大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 柔軟空気圧シリンダ / 球面アクチュエータ / 3次元位置計測システム / ホームリハビリテーション / 屈曲チューブを利用した4ポート型サーボ弁 / 水道水圧駆動ポータブル上肢リハビリテーション機器 / ロボティクス・メカトロニクス / 流体制御機器

研究実績の概要

高齢化社会を迎え，リハビリ機器やパワーアシスト装置の開発が盛んに行われている．本研究では，以前に2つの柔軟空気圧シリンダをリング状に曲げ直角に交差させて構成した球面アクチュエータを試作し，手に持って腕や肩などのリハビリテーションを行うための可搬型上肢リハビリテーション機器へ応用した．
本年度は，この球面アクチュエータを空気圧ではなく水道水圧で駆動することを検討した．水道圧は，家庭で簡単に入手できる流体圧力源であり，その圧力の利用には，防錆性のある弁が必要になるが，その性質から，これらの弁は総じて高価であることが多い．そこで，屈曲させた2本の軟質ポリウレタンチューブ（内径2.5mm，外径4.0mm）と2種類のチューブコネクタ，小型RCサーボモータから構成される低コスト4ポート型サーボ弁使用する．このサーボ弁はチューブの屈曲角を制御し，管路断面積を増減させることで気体／液体の両流体の流量を制御できる弁であり，金属製の摺動部や錆の心配がなく使用できるメリットがある．この弁と以前開発した3次元位置計測装置を可搬型上肢リハビリ機器に搭載した．実験より，防水などの課題は残るものの，水道水圧による機器の姿勢制御を実現した．

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Flexible Spherical Actuator with 3D Coordinate Measuring Device (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui Yasuko、Akagi Tetsuya、Dohta Shujiro、Kobayashi Wataru、Tamaki Hiroaki
  • 雑誌名: Journal of Flow Control, Measurement & Visualization 巻: 06 号: 02 ページ: 95-106
  • DOI: 10.4236/jfcmv.2018.62009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Tetrahedral Type Rehabilitation Device Using Flexible Pneumatic Actuators (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Yoshio、Akagi Tetsuya、Dohta Shujiro、Kobayashi Wataru、Tamaki Hiroaki、Matsui Yasuko、Shimooka So
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research 巻: 7 号: 4 ページ: 409-414
  • DOI: 10.18178/ijmerr.7.4.409-414
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Simple 3D Measuring Device Using Low-Cost Wire Type Linear Potentiometer for Flexible Spherical Actuator (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Matsui, Tetsuya Akagi, Shujiro Dohta, Wataru Kobayashi and Hiroaki Tamaki
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research 巻: Vol.6, No.3 ページ: 215-218
  • DOI: 10.18178/ijmerr.6.3.215-218
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Electric Flexible Spherical Actuator for Rehabilitation (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Tamaki, Shujiro Dohta, Tetsuya Akagi, Wataru Kobayashi, and Yasuko Matsui
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research 巻: Vol. 6, No. 4 ページ: 327-330
  • DOI: 10.18178/ijmerr.6.4.327-330
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Development of Portable Rehabilitation Device Driven by Low-Cost Servo Valve Using Tap Water (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Obayashi, Tetsuya Akagi, Shujiro Dohta, Wataru Kobayashi, Yasuko Matsui, So Shimooka and Takashi Shinohara
  • 学会等名: 2018 the 2nd International Conference on Automation and Mechatronics Engineering (ICAME 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] 屈曲チューブを用いた4ポート型低コストサーボ弁の試作と水道圧駆動ポータブルリハビテーション機器への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大林秀幸，赤木徹也，堂田周治郎，藤本真作，小林 亘，篠原 隆，松井保子
  • 学会等名: 平成30年秋季フルードパワーシステム講演会
• [学会発表] Development of Flexible Spherical Actuator Driven by Low-Cost Servo Valve Using Buckled Tubes (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Matsui
  • 学会等名: 14th International Conference on Fluid Control, Measurements and Visualization
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Flexible Spherical Actuator with 3D Coordinate Measuring Device Using Low-cost Wire Type Linear Potentiometers (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Matsui
  • 学会等名: Proceedings of the 10th JFPS International Symposium on Fluid Power 2017
  • 国際学会