研究課題
本年度は前年度までに構築した歩行アシスト力学モデルを用いて効果的なアシスト制御手法を検討した.特に歩行動作がそれほど乱れていない虚弱な高齢者向けと,歩行に乱れがあるリハビリ患者向けに有効なアシスト制御手法を検討し,実験的に検証した.具体的には1)前年度まで構築した,歩行比がおよそ一定となるというヒト歩行特徴を再現する力学モデルを用いてアシスト開始タイミング,終了タイミング,アシスト力時間変化パターンを種々変更し,歩行に要する消費エネルギーを計算することで最適なアシスト開始タイミングと終了タイミングを推定した.その結果,アシストタイミングは消費エネルギーに大きな影響を及ぼすこと,アシスト力時間変化パターンについては大きな影響はないこと,最大アシスト力の設定においては大きすぎても消費エネルギーはむしろ増加し,比較的弱い適切な値が存在することがわかった.2)片麻痺患者のように左右アンバランスな歩行を,脚の最大筋力を左右異なる値で設定することで,歩行アシスト力学モデルを用いて再現した.これを用いて,片方の脚のみアシストすることで左右歩行バランスが改善できることがわかった.3)上記1)の結果を実験的に検証するため,これまで健常な高齢者でおこなったアシスト実験についてエネルギー消費とそのとき加えたアシスト力パターンとを用いて,1)のシミュレーション結果と比較した.その結果,最もエネルギー消費が小さいアシストタイミングについてはシミュレーションと実験でかなりの対応が見られたが,設定アシスト力の最大値についてはかなりの違いがあった.4)上記2)の結果を実験的に確認するため,九大病院整形外科において股関節変形症による歩行バランスが乱れている被験者に対して,患側の脚のみを適当なアシスト力とタイミングでおこなうことで,歩行バランスを改善できることを実験的に確かめた.
29年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2018 2017 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (6件)
IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL SYSTEMS AND REHABILITATION ENGINEERING
巻: 25-8 ページ: 1192-1201
DOI 10.1109/TNSRE.2016.2613886
Proc. of the 2017 17th International Conference on Control, Automation and Systems
巻: Vol-1 ページ: 680-684
DOI 10.23919/ICCAS.2017.8204315
Proc. of the 2017 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
巻: Vol-1 ページ: 1654-1658
DOI 10.1109/ROBIO.2017.8324655
Proc. of the 2017 IEEE CIS-RAM2017
巻: Vol-1 ページ: 146-150
DOI 10.1109/ICCIS.2017.8274764