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パワーアシストスーツにおける生体信号を用いない運動意図の推定と制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26420200
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関山口大学

研究代表者

藤井 文武  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30274179)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード外骨格型パワーアシストスーツ / 負荷推定器 / ロジスティック識別器 / 適応スライディングモード制御 / MCSモデル規範適応制御 / カルマンフィルタ / パワーアシストスーツ / ロジスティック回帰 / stoop technique / squat technique / MCS適応制御系 / McKibben人工筋肉 / wearable robot / McKibben 人工筋肉 / 皮膚表面筋電位 / 関節角加速度 / モデル同定 / 2自由度制御系 / マッキベンアクチュエータの動特性モデル / 加速度推定 / 適応制御システム / 外乱オブザーバー
研究成果の概要

本研究では,外骨格型パワーアシストスーツの制御のため,装着者の生体信号を利用せず適切な目標値を推定する方法と,その推定値を有効に活用する制御系の設計方法について検討した.身体動作への追従制御に関しては,アシスト対象関節の関節角加速度を推定する機構を考案し,アシストスーツにとっての外乱である負荷を補償する適応スライディングモード制御系を構成した.一方,力・トルクの明示的な補償について,持ち上げる負荷の大きさにより作業者の体の動かし方が異なることに着目した負荷推定器を構成,それを制御系の目標値に反映させることで負荷量に応じたアシストが装着者に加えられる制御システムを構築し,その効果を確認した.

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Bristol(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A minimal controller synthesis for the control of McKibben pneumatic actuator used in the powered exoskeleton2016

    • 著者名/発表者名
      Fumitake Fujii, Chuan Liu and David P. Stoten
    • 雑誌名

      Proc. 2016 International Conference on Innovative Application Research and Education

      巻: 1 ページ: 41-46

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 外乱オブザーバを用いた空気圧駆動関節アシストシステムの制御系の構成2015

    • 著者名/発表者名
      村田宏嘉,岡田拓也,山平翔太,原田亮平,藤井文武
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 81 号: 824 ページ: 14-00579-14-00579

    • DOI

      10.1299/transjsme.14-00579

    • NAID

      130005066580

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ウェアラブルリフタのための関節機構の開発2017

    • 著者名/発表者名
      地頭所久雄,藤井文武,原田亮平
    • 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2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県・郡山市)
    • 年月日
      2017-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 関節角加速度駆動型外骨格アシストスーツのための関節機構の開発2017

    • 著者名/発表者名
      原田亮平,藤井文武
    • 学会等名
      日本機械学会 中国四国支部 第55期 総会・講演会
    • 発表場所
      広島工業大学(広島県・広島市)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Contraction length control of the McKibben ArtificialMuscle with Minimal Controller Synthesis adaptive controller2017

    • 著者名/発表者名
      Chuan Liu and Fumitake Fujii
    • 学会等名
      日本機械学会 中国四国支部 第55期 総会・講演会
    • 発表場所
      広島工業大学(広島県・広島市)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A reference augmentation design for the adaptive control of a wearable assist robot powered by the McKibben actuator2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Jitosho and Fumitake Fujii
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウェアラブルリフタのための関節機構の開発2017

    • 著者名/発表者名
      原田亮平,藤井文武,地頭所久雄
    • 学会等名
      2017日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A minimal controller synthesis for the control of McKibben pneumatic actuator used in the powered exoskeleton2016

    • 著者名/発表者名
      Fumitake Fujii, Chuan Liu and D. P. Stoten
    • 学会等名
      International Conference on Innovative Application Research and Education
    • 発表場所
      Cheongju, Korea
    • 年月日
      2016-12-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 関節運動角加速度と皮膚表面筋電位の関係のモデル化に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      岡田拓也,藤井文武
    • 学会等名
      第21回ロボティクスシンポジア
    • 発表場所
      長崎温泉やすらぎ伊王島(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 表面筋電位と関節角加速度の関係性の解析2016

    • 著者名/発表者名
      岡田拓也,藤井文武
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部 第54期総会・講演会
    • 発表場所
      愛媛大学工学部(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] マッキベン型アクチュエータを用いた関節アシストシステムの制御系の構成2014

    • 著者名/発表者名
      村田宏嘉,岡田拓也,藤井文武
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Use of Angular Acceleration and Velocity Estimates for Control of Pneumatic-Powered Wearable Motion Assist Device2014

    • 著者名/発表者名
      Fumitake Fujii, Yuta Hirose, Hiroyoshi Murata and Takuya Okada
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN) 2014
    • 発表場所
      Edinburgh, Scotland, UK
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] アシストスーツ装着状態での負荷持ち上げ実験のビデオ

    • URL

      http://ctrl.mech.yamaguchi-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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