上肢運動制御メカニズムの解明とバイオミメティックアクチュエータの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450165
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 赤澤 堅造 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029277)
• 研究分担者: 奥野 竜平 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90294199) ; 小谷 学 神戸大学, 工学部, 助教授 (30215272)
• キーワード: 母指 / 筋 / ARX / モデル化 / 伸長反射 / ダイナミクス / アクチュエータ

研究概要

本研究は,筋収縮と手の運動制御メカニズムの工学的な解明と,バイオミメティックアクチュエータの開発および上肢動力装具の試作を目的とし,本研究ではヒトの母指筋および肘関節筋を対象とした実験と解析およびバイオミメティックアクチュエータの開発を以下の通り遂行した.
・神経-筋制御機構のダイナミクスの解析とモデル化
アクチュエータである筋と短潜時の伸張反射を含めた上肢運動制御動特性を定式化するために,ヒト長母指屈筋を対象とした伸展実験を行った.実験では,一定張力で等尺性収縮している母指筋に他動的に変位を与え,その時の張力を計測した.伸展量-張力の関係をシステム同定法の一つであるARXを用いて,差分方程式の形で定式化した.また,差分方程式の各パラメータに対する感度解析を行い,バイオミメティックアクチュエータに用いるパラメータの範囲を決定した.
・バイオミメティックアクチュエータの設計
高速,高信頼性を備えた電子制御回路を試作した.電子制御回路の中核となるワンチップマイクロプロッセには,H8/3067F(日立製作所)を用い,小型化と高速化した.また信頼性,安定性を高めるため,DCモータ駆動用ドライバ回路では専用ICを用いた.

研究成果

• [文献書誌] 菊谷 功: "新しいコイル構造によるリニア直流モータの高推力化"電気学会論文誌. 121-D・5. 550-556 (2001)
• [文献書誌] 赤澤 堅造: "位置制御メカニズムの解明を目指した肘関節トルク-角度-筋活動度関係の解析"第17回バイオメカニズム・シンポジウム前刷. 353-363 (2001)
• [文献書誌] 高野 修平: "義手制御系設計のためのヒト母指伸展時の張力応答の定式化"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2001-85. 13-19 (2001)
• [文献書誌] Ryuhei OKUNO: "Recruitment and Decruitment of Motor Units Activities of M.Biceps Brachii durling Isovelocicy Movements"Proceedings of 23rd Aural International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Saiety. (CD-ROM).