福祉機器用バイラテラル油圧力伝達機構の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650296
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 斎藤 之男 東京電機大学, 理工学部, 教授 (50057238)
• キーワード: 福祉機器 / バイラテラルサーボ / 力帰還型 / パワーアシスト / 福祉用ロボット / オムツ交換用ロボット / 油圧力伝達機構

研究概要

寝たきり老人の介助・介護で最も難しいとされる動作に、入浴、オムツ交換、ベットからの移乗動作など、体を持ち上げる動作である。従来、カウンターウエイトによるリフターや電動モータ付リフターはあるが、操作者がスイッチを操作する手法は、スイッチ操作と老人の姿勢を支える動作が同時であるため操作上問題があり2人以上の介護者を必要とした。
本研究は、バイラテラルサーポ系の力帰還型サーポを取り込み、油圧の持つ滑らかさと、強力なパワー源としてモータを含むバイラテラルサーポによる力伝達機構のシステム化を進めてきた。
平成9年度の成果:初年度は、マスター側、スレープ側に使用する油圧シリンダ(φ20、φ30、φ50)の3種類を試作し、圧カセンサ、変位センサを内蔵し、モータからの回転力を直動機構を通し、マスターのピストンと直結した一体化構造を設計・試作した。その結果、モータには、16ワット交流モータを用い減速比25のGear Boxでバイラテラルサーポ系を構成し、シリンダ径をφ30としたとき、重量40kgfの重りを1.8Hzの速さで上下に動作させることができた。位置制御の場合は、対称型バイラテラルサーポとし、また、力帰還型バイラテラルサーポ系を構成するものである。
平成10年度の成果:2年度では、それぞれのサーボ系の切換をパーソナルコンピュータ上で行い、50kdfの重りを指1本で上昇させる成果が得られた。10年度では、多目的として3自由度のロボットにまとめ現在組立完了したところである。興味ある成果としては、フィードバック信号が全く途切れた状態、いわゆるオープンループでの動作が極めて安定しておりスムーズな動作が得られ、福祉機器としてパワーアシスト動力源となることが確認された。

研究成果

• [文献書誌] 斎藤 之男、石橋 健太郎: "バイラテル油圧伝達機構を用いた動力装置の研究" 日本IFTOMM会議シンポジウム前刷集. 3. 17-22 (1997)
• [文献書誌] Yukio Saito,Hiroshi Itoh: "A Study of Externally Powered Orthotic Devices using Hydraulic Bilateral Servo Mechanisms" Fourth ECPD International Conference on Advanced Robotics,Intelligent Automation and Active Systems Moscow. 4. 226-231 (1998)
• [文献書誌] Yukio Saito,Kengo Onishi,Yoshihiro Sunagawa,Shinichi Taguti: "Development of a Hydraulic Bilateral Servo Actuator for a Patient Supporting Robot" Fourth JHPS International Symposium on Fluid Power,Tokyo'99. (1999)
• [文献書誌] 斎藤之男: "介助ロボットによる障害者・高齢者支援技術" BME(日本エム イー学会). 12・8. 69-78 (1998)
• [文献書誌] 斎藤之男、砂川善宏、田口慎一: "バイラテラル油圧力伝達機構の研究" ライフサポート学会大会講演予稿集. 14. 100 (1998)