| 研究課題/領域番号 |
19K11428
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分59010:リハビリテーション科学関連
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| 研究機関 | 東京工芸大学 |
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研究代表者 |
辛 徳 東京工芸大学, 工学部, 教授 (00431982)
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| 研究分担者 |
姜 有宣 東京工芸大学, 工学部, 教授 (10582893)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | prosthetic hand / anatomical system / electromyograms / viscoelastic control / 電動義手 / 解剖学 / 筋電義手 / biomimetic robot hand / stiffness / 20chモータコントローラー / 解剖学的な再現モデル / 多自由度電動義手 / 骨格モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、事故などで上肢の一部を失われた身体障がい者が物体とのインタラクションなど日常生活における殆どの作業を行うことができ、外観上にも本物の手と同様な多自由度電動義手の開発を目的とする。近年、申請者らはロボットハンドを製作し、筋肉の数式モデルを用いて粘弾性を制御することを提案している。このノウハウを応用し、人腕の骨格モデルに基づいた電動義手を製作し、機械学習を必要としない筋肉の数式モデルを用いて各アクチュエータの粘弾性を制御する電動義手の基盤技術の構築を行う。本研究によって身体障がい者向きの筋電電動義肢として人間のように巧みに操作できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、事故などで上肢の一部を失った身体障がい者が物体とのインタラクションなど日常生活における殆どの作業を行うことができ、外観上も本物の手と同様な多自由度電動義手の開発を目指した。本研究では解剖学に基づいて母指に４自由度、その他の４指に各３自由度、合計１６自由度の電動義手の設計・製作を行った。さらに、表面筋電信号を用いて日常生活に重要な4種類の動作（握力把握、精密把持、側面把握、リラックス）に対して平均90.8％の動作識別率を見せた。最近では親指と人差し指が複数ある8筋電動義手を製作し、粘弾性制御を行った。それらの結果を国際論文誌や国際学術会議で発表した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
５０年前から市販された電動義手は表面筋電位の閾値を用いたオン・オフ制御が多く、５本指を制御できる多自由度義手やロボットの研究は常用化されていない。その理由は機能的な面を重視する電動義手は人間の骨格系と異なるリンク構造を持っているのでシリコン皮膚を被せるだけでは皮膚の歪みが生じてしまい、患者が装着することを好まないからである。
我々は人間の骨格系に基づいて作られた骨、腱、筋肉、靭帯、皮膚を再現し、自然な外観と日常生活に重要な4種類の動作（握力把握、精密把持、側面把握、リラックス）が可能になった。それを実現するため、日本標準骨格に基づいた骨や複数の伸筋・屈筋による粘弾性制御が成果として挙げられる。
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