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イナーシャマッチングに基づく階段歩行スキルの解明と大腿義足制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25289065
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関立命館大学

研究代表者

和田 隆広  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (30322564)

研究分担者 井上 恒  香川大学, 工学部, 助教 (90624205)
関本 昌紘  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 講師 (40454516)
保原 浩明  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報研究部門, 研究員 (40510673)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード大腿義足 / 慣性特性 / 運動制御 / バイオメカニクス / 動作解析 / 慣性運動 / 慣性運動評価手法
研究成果の概要

本研究の目的は,義足歩行,階段昇段における歩行スキルの評価手法を開発すると共に,慣性運動を活用したより歩きやすい義足の制御手法および階段昇段を可能とする義足膝継手を開発することであった.まず全身運動の慣性運動への近さを評価する指標を導入し,歩行や階段昇段時の歩行評価を行い,慣性運動の視点からその特徴付けを行った.次いで,遊脚期において積極的に慣性運動を活用する義足制御のための運動生成手法を提案した.さらに,上記の階段昇段動作の解析結果に基づき,義足慣性運動を活用した,階段昇段が可能なパッシブ型大腿義足を3種類開発した.その結果平地から階段昇段までをスムーズに実現する義足の開発に成功した.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 階段交互昇段を可能とする大腿義足における力学状態フィードバックの効果2015

    • 著者名/発表者名
      吉田駿、和田隆広、井上恒
    • 雑誌名

      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集

      巻: 1 ページ: 2071-2075

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] 階段昇段が可能な大腿義足用膝継手の制御手法2015

    • 著者名/発表者名
      パリプンノチャイ・アナンヤー、井上恒、和田隆広
    • 雑誌名

      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集

      巻: 1 ページ: 2035-2039

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] A Passive Transfemoral Prosthesis with Movable Ankle for Stair Ascen2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S、Wada T、Inoue K
    • 雑誌名

      Proceedings of the 14th IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics

      巻: 1 ページ: 7-12

    • DOI

      10.1109/icorr.2015.7281167

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 階段昇段可能な足部連動型大腿義足の開発2015

    • 著者名/発表者名
      吉田駿、和田隆広、井上恒
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] 大腿義足における平地歩行と階段昇段機能を統合した機構式膝継手の開発2015

    • 著者名/発表者名
      田中丈博、井上恒、和田隆広、立和名慎一
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] The fastest sprinter in 2068 has an artificial limb?2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hobara, Yoshiyuki Kobayashi, Thijs A Heldoorn, Masaaki Mochimaru
    • 雑誌名

      Prosthetics and Orthotics International

      巻: - 号: 6 ページ: 519-520

    • DOI

      10.1177/0309364614564026

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Inertial Motion in Swing Phase of Human Gait and Its Application to Motion Generation of Transfemoral Prosthesis2014

    • 著者名/発表者名
      Wada, T., Sano, H., Sekimoto, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Cofnerece on Intelligent Robotics and Systems

      巻: - ページ: 2075-2080

    • DOI

      10.1109/iros.2014.6942840

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of Functional Range of Knee Extension for Transfemoral Prosthesis on Stair Ascent Motion2014

    • 著者名/発表者名
      H.Inoue, R. Harada, T.Wada, K.Suzuki, S.Tachiwana,
    • 雑誌名

      Proceedings of 36th Annual International Conference of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)

      巻: - ページ: 1622-1625

    • DOI

      10.1109/embc.2014.6943915

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Running-specific prostheses: its history, regulations, mechanics and controversy2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hobara
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Biomechanisms

      巻: -

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Amputee Locomotion: lower extremity loading using running-specific prostheses2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hobara, Brian S. Baum, Hyun Joon Kwon, Alison Linberg, Erik Wolf, Ross H. Miller, Jae Kun Shim
    • 雑誌名

      Gait and Posture

      巻: 39-1 号: 1 ページ: 386-390

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2013.08.010

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Inertial Properties of Transfemoral Prosthesis on Leg Swing Motion during Stair Ascent2013

    • 著者名/発表者名
      Koh Inoue, Hiroaki Hobara, Takahiro Wada
    • 雑誌名

      Proceedings of 35th Annual International Conference of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      巻: - ページ: 1591-1594

    • DOI

      10.1109/embc.2013.6609819

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Knee Joint Mechanism of Transfemoral Prosthesis for Stair Ascent2013

    • 著者名/発表者名
      Koh Inoue, Takahiro Wada, Ryuichi Harada, Shinichi Tachiwana
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Rehabilitation Robotics

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icorr.2013.6650436

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amputee Locomotion: Spring-like leg behavior and stiffness regulation using running-specific prostheses2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hobara, Brian S Baum, Hyun Joon Kwon, Ross H Miller, Toru Ogata, Yoon Hyuk Kim, Jae Kun Shim
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 46(14) 号: 14 ページ: 2483-2489

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2013.07.009

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Running mechanics in amputee runners using running-specific prostheses2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hobara, Brian S Baum, Hyun Joon Kwon, Jae Kun Shim
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Biomechanics in Sports and Exercise

      巻: 17(1) ページ: 53-61

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 平地歩行時の慣性利用と足部軌跡のばらつきの関係2016

    • 著者名/発表者名
      三谷藤恵,関本昌紘,和田隆広
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部学生会第45回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県松本市)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Review of prosthetic knee joint in amputee locomotion2016

    • 著者名/発表者名
      Koh Inoue
    • 学会等名
      International Research Forum on Biomechanics of Running-specific Prostheses
    • 発表場所
      産総研臨海副都心センター(東京都江東区)
    • 年月日
      2016-02-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 階段昇段が可能な大腿義足膝継手の制御手法2015

    • 著者名/発表者名
      パリプンノチャイアナンヤー、井上恒、和田隆広
    • 学会等名
      計測自動制御学会SI部門学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 階段交互昇段を可能とする大腿義足における力学状態フィードバックの効果2015

    • 著者名/発表者名
      吉田駿、和田隆広、井上恒
    • 学会等名
      計測自動制御学会SI部門学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足における立脚時力学状態フィードバックの階段昇段動作への効果2015

    • 著者名/発表者名
      吉田駿、和田隆広、井上恒
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム情報門学術講演会(SSI2015)
    • 発表場所
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 運動学シナジーに基づく大腿義足の慣性運動制御手法2015

    • 著者名/発表者名
      佐野啓、和田隆広
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム情報門学術講演会(SSI2015)
    • 発表場所
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 路面形状によって異なる歩行動作に適合する大腿義足制御手法2015

    • 著者名/発表者名
      井上恒、パリプンノチャイ・アナンヤー、和田隆広
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム情報門学術講演会(SSI2015)
    • 発表場所
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 歩行動作に応じて機能が切替わる大腿義足用機械式膝継手2015

    • 著者名/発表者名
      井上恒、田中丈博、和田隆広、立和名慎一
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム情報門学術講演会(SSI2015)
    • 発表場所
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 3次元動力学モデルを用いた歩行遊脚期における全身慣性利用区間の歩行速度に対する違いの調査2015

    • 著者名/発表者名
      西田吉宏、関本昌紘、和田隆広、木村弘之
    • 学会等名
      平成27年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 発表場所
      金沢工業大学(石川県野々市市)
    • 年月日
      2015-09-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 肩・腰捻りを考慮した11自由度動力学モデルによる歩行遊脚期の全身慣性利用区間の調査2015

    • 著者名/発表者名
      関本昌紘、西田吉宏、和田隆広
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 階段昇段における全身慣性利用時の重力の影響2015

    • 著者名/発表者名
      田邊朋佳、関本昌紘、和田隆広、木村弘之
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of Multifunctional Knee Joint Unit with Passive Mechanismfor Transfemoral Prosthesis: Integration of Level Walk and Stair Ascent Mechanisms2015

    • 著者名/発表者名
      Koh Inoue, Tomohiro Tanaka, Takahiro Wada, Shin’ichi Tachiwana
    • 学会等名
      the 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Milan(Italy)
    • 年月日
      2015-08-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relevance of Whole-body Inertial Properties and Gait in Swing Control during Stair ascending2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Tanabe, Masahiro Sekimoto, Koh Inoue, Takahiro Wada, Hiroakibara, Hiroyuki Kimura
    • 学会等名
      the 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Milan(Italy)
    • 年月日
      2015-08-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Passive Transfemoral Prosthesis with Movable Ankle for Stair Ascent2015

    • 著者名/発表者名
      Shun Yoshida, Takahiro Wada, Koh Inoue
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics
    • 発表場所
      Singapore(Singapore)
    • 年月日
      2015-08-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Novel Transfemoral Prosthesis Knee Joint Unit with a Completely Passive Mechanism AllowsAmputees to Ascend Stairs2015

    • 著者名/発表者名
      Koh Inoue, Ryuichi Harada, Takahiro Wada, Keisuke Suzuki, Shinichi Tachiwana
    • 学会等名
      International Society for Prosthetics and Orthotics (ISPO) World Congress
    • 発表場所
      Lyon(France)
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 階段昇段可能な足部連動型大腿義足の開発2015

    • 著者名/発表者名
      吉田駿、和田隆広、井上恒
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足における平地歩行と階段昇段機能を統合した機構式膝継ぎ手の開発2015

    • 著者名/発表者名
      田中丈博、井上恒、和田隆広、立和名慎一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足設計のための全身慣性利用度計測による階段昇段時の制御戦略の調査2015

    • 著者名/発表者名
      田邊朋佳, 関本昌紘, 和田隆広
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      新潟工科大学(新潟県)
    • 年月日
      2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 階段交互昇段可能な機械式膝継手の開発2015

    • 著者名/発表者名
      井上恒
    • 学会等名
      第28回POSI情報交換会(計測自動制御学会システムインテグレーション部門福祉工学部会)
    • 発表場所
      都立産業技術高専荒川キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2015-02-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足設計に向けた歩行遊脚期の全身慣性利用度の計測 -腕の振り・支持脚膝屈曲のモデル化-2014

    • 著者名/発表者名
      関本昌紘, 延島大地, 和田隆広
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2014(SSI2014)
    • 発表場所
      岡山大学創立五十周年記念館(岡山県)
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 歩行における慣性運動評価に基づいた大腿義足の膝関節運動生成2014

    • 著者名/発表者名
      和田隆広,佐野啓,関本昌紘
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2014)
    • 発表場所
      岡山大学創立五十周年記念館(岡山県)
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヒューマンロコモーションにおける快適性の数理モデリングの試み2014

    • 著者名/発表者名
      和田隆広
    • 学会等名
      ヒューマンロコモーション評価技術協議会
    • 発表場所
      デジタルヒューマン工学研究センター(東京都)
    • 年月日
      2014-10-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction of step frequency and step length of 100-m sprint in amputee sprinters2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hobara, Yoko Sano, Yoshiyuki Kobayashi, Masaaki Mochimaru
    • 学会等名
      Asian Young Researcher Session in the 30th Annual Meeting of the Japanese Society of Prosthetics and Orthotics
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県)
    • 年月日
      2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Passive Knee Joint for Transfemoral Prosthesis for Stair Ascent with Knee Flexion Function in Swing Phase2014

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida, T.Wada, K.Inoue
    • 学会等名
      36th Annual International Conference of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Motion Generation Method for Transfemoral Prosthesis Based on Inertial Motion2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, T. Wada, M. Sekimoto
    • 学会等名
      36th Annual International Conference of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 歩行遊脚期の慣性運動評価と大腿義足運動生成への応用2014

    • 著者名/発表者名
      佐野啓,和田隆広,関本昌紘
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県)
    • 年月日
      2014-05-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 階段交互昇段可能な受動機構による義足膝継手2014

    • 著者名/発表者名
      吉田駿,和田隆広,井上恒
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県)
    • 年月日
      2014-05-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高機能大腿義足の開発2013

    • 著者名/発表者名
      井上恒,かがわ健康関連製品開発地域
    • 学会等名
      第40回国際福祉機器展
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 歩行遊脚期の慣性運動評価と大腿義足運動生成への応用

    • 著者名/発表者名
      佐野啓,和田隆広,関本昌紘
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山市総合体育館(富山県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 階段交互昇段可能な受動機構による義足膝継手

    • 著者名/発表者名
      吉田駿,和田隆広,井上恒
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山市総合体育館(富山県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] バイオメカニクスに基づく大腿義足の慣性特性の設計

    • 著者名/発表者名
      井上恒,保原浩明,和田隆広
    • 学会等名
      第5回横幹連合コンファレンス
    • 発表場所
      香川大学(香川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足用膝継手における膝伸展機能の発現角度が階段昇段動作に与える影響

    • 著者名/発表者名
      原田龍一,井上恒,和田隆広,鈴木桂輔,立和名慎一
    • 学会等名
      計測自動制御学会SI部門大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足熟練者と健常者の平地歩行における遊脚期の全身慣性利用度の比較

    • 著者名/発表者名
      関本昌紘,井上統博,和田隆広,有本卓
    • 学会等名
      計測自動制御学会SI部門大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 階段交互昇段が可能な大腿義足用膝継手の開発”,計測自動制御学会四国支部大会

    • 著者名/発表者名
      原田龍一,井上恒,和田隆広,鈴木桂輔,立和名慎一
    • 学会等名
      計測自動制御学会四国支部大会
    • 発表場所
      香川大学(香川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 多リンク構造体の慣性運動への近さの評価手法と義足歩行への応用

    • 著者名/発表者名
      和田隆広,佐野啓
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      ピアザ淡海(滋賀県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足の義足慣性特性が階段昇段時の遊脚動作に与える影響

    • 著者名/発表者名
      井上恒,保原浩明,和田隆広
    • 学会等名
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会(LIFE2013)
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高機能大腿義足の研究開発

    • 著者名/発表者名
      井上恒
    • 学会等名
      第13回エンジニアリングフェスティバル
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大腿義足における階段昇段

    • 著者名/発表者名
      井上恒
    • 学会等名
      計測自動制御学会四国支部講演会
    • 発表場所
      香川大学(香川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 科研費 基盤研究(B) 「イナーシャマッチングに基づく階段歩行スキルの解明と大腿義足への応用」

    • URL

      https://sites.google.com/site/transfemoralprosthesis/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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