重度身体障害者のための埋め込み型適応運動系補助脳の開発に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10875086
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 山海 嘉之 筑波大学, 機能工学系, 助教授 (30183833)
• キーワード: 歩行支援 / 補助脳 / 運動制御 / パワーアシスト / 外骨格 / 身体障害者 / 筋電 / 適応

研究概要

歩行障害者の介護問題は、現在そして未来の大きな社会的問題である。本研究では、歩行動作に伴う運動に障害を有する人を対象として、外骨格系の舗装具にアクチュエータを組み込みこれを自律制御させると共に、障害者の筋肉に直接電機刺激を加え筋力回復とアクチュエータと併用可能な制御系として、適応的な補助脳(人工運動中枢神経系)を構築し、歩行支援を実現しようとするものである。福祉用途を目的として、軽量外骨格系舗装具と組みあわせることにより、将来的に有用性が期待される適応自律協調型ハイブリッド運動支援システムの構築を試みるものである。当該研究期間の研究成果は以下のようにまとめられる。
〈筋電フィードバック型外骨格パワーアシストシステム〉
1)モータ駆動系を動力源とした外骨格パワーアシスト脚を開発することができた。
2)筋電位を計測し、リアルタイムで生体信号に対応したパワーアシストを行なう手法の構築することができた。
3)筋電接続を簡単に行なう手法を導入した。
〈動作・行動制御〉
1)リカレントニューラルネットワークを個体差に適応するパラメータチューニング機構として、下位の制御階層に組み込むことができた。
2)一連の運動を動作の要素としてサブタスクに分解し、これを組み立てる事で、適応的なタスクとして動作・行動制御を実現することができた。
3)上記アルゴリズムを小型ボードコンピュータを設計・開発することができた。
4)パワーアシストにより、座位から立位および立位から座位への動作、歩行動作、姿勢制御動作を行なわせる事に成功した。

研究成果

• [文献書誌] 山海嘉之: "歩行補助装置のための人工脳の設計"日本ME学会誌. 13巻5号. 3-10 (1999)
• [文献書誌] J.Okamura, H.Tanaka, Y.Sankai: "EMG Based Prototype Powered Assistive System for Walking Aid"Proc.of ASIAR'99. Vol.1. 229-234 (1999)
• [文献書誌] 川村祐一郎,山海嘉之: "EMG及び力センサを用いた歩行支援用補助装置に関する研究"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. Vol.3. 1127-1128 (1999)
• [文献書誌] 近藤誠人,岡村純平,山海嘉之: "表面筋電位を用いた歩行支援用補助装置に関する研究"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. Vol.3. 1129-1130 (1999)
• [文献書誌] 服部浩一,飯島忠彦,山海嘉之: "Phase Saquence を用いた適応制御系の構築"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. Vol.3. 993-994 (1999)
• [文献書誌] 飯島忠彦,服部浩一,山海嘉之: "Phase Sequence を用いたタスク合成による運動制御生成"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. Vol.3. 995-996 (1999)
• [文献書誌] 藤原清司,山海嘉之: "創発的学習能力を持つ運動制御系と歩容シミュレーション"日本ロボット学会誌. 16巻・2号. 353-360 (1998)
• [文献書誌] Y.Sankai, K.Fujiwara: "HOJO-Brain for Motion Control of Robots and Biological System"Journal of Artificial Life and Robotics. Vol.2. 162-169 (1998)