姿勢を矯正しつつ歩容改善するための歩行訓練器開発とその臨床評価

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03951
• 研究機関: 高知工科大学
• 研究代表者: 王 碩玉 高知工科大学, システム工学群, 教授 (90250951)
• 研究分担者: 向殿 政男 明治大学, 理工学部, 名誉教授 (00061987) ; 石田 健司 高知大学, その他部局等, その他(教授相当) (10274367) ; 細田 里南 高知大学, 医学部附属病院, 理学療法士 (10626138) ; 藤江 正克 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (20339716) ; 永野 靖典 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 助教 (30380372) ; 榎 勇人 徳島文理大学, 保健福祉学部, 准教授 (40598538) ; 井上 喜雄 高知工科大学, 総合研究所, 教授 (50299369)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 姿勢矯正 / 歩容改善 / 全方向歩行 / 訓練器 / 安全性確保 / 転倒予防 / 安全性型アクチュエータ / オムニホイール

研究実績の概要

歩行には、量と質の両面がある。歩行の質（歩幅や歩行速度、床を蹴る力など）は歩容に直接反映する。歩容が悪くなると、転倒リスクが増える。よって、本研究では、歩行時の姿勢を矯正しつつ、歩行の質を向上する歩行訓練器を開発しています。この歩行訓練器は安全性も確保されており、高齢者は安心感を持って歩容を改善できるので、転倒の予防に極めて有効です。H28年度では、予定の五項目を完成しました。
（１）ロック解除機構困難な課題、トルクの波動課題を解決することができました。よって、アクチュエータ機構の開発に成功しました。（２）国際標準化規格ISO13482 における機能安全性基準に基づいて、よりコンパクトな安全型オムニホイールを開発しました。
（３）開発した四つの安全型オムニホイールをを用いて、姿勢を矯正しつつ歩容改善するための歩行訓練器を試作しました。４）全方向移動しながら歩行訓練が可能であることを確認しました。また、起動・停止特性、走行速度特性、トルク特性を測定しました。リハビリテーション医学における歩行訓練に使用可能でることは認められました。（５）吊り具を四つ製作しました。吊り具は、免荷を目的としている従来の吊り具とは今般的に違って、アクティなもので、姿勢を調整することができます。これらのアクティな吊り具を用いて、歩行中の体幹姿勢を矯正でき、足関節、膝関節、股関節に掛かる負荷を左右別個に低減することを確認しました。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コンパクトな安全型オムニホイールを開発することができたので、姿勢を矯正しつつ歩容改善するための歩行訓練器開発が順調に進められました。

今後の研究の推進方策

今後、歩行訓練実験を行う予定です。

研究成果

• [雑誌論文] Redundant input safety tracking for omnidirectioanl rehabilitative training walker with control constraints (2017)
  • 著者名/発表者名: Ping Sun and Shuoyu Wang
  • 雑誌名: Asian Jouranl of Control 巻: 19 ページ: 116-130
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Guaranteed Cost Non-fragile Tracking Control for Omnidirectional Rehabilitative Training Walker with Velocity Constraints, (2016)
  • 著者名/発表者名: Ping Sun and Shuoyu Wang
  • 雑誌名: International Journal of Control, Automation and Systems 巻: 14 ページ: 1340-1351
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Output Feedback Tracking Control for Omnidirectional Rehabilitative Training Walker with Random Parameters (2016)
  • 著者名/発表者名: Hongbin Chang, Ping Sun and Shuoyu Wang
  • 雑誌名: ICIC Express Letters 巻: 10 ページ: 1225-1232
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Motion Controller Design for a Walking Support Robot Utilizing Acceleration and Speed Information of Desired Trajectory (2016)
  • 著者名/発表者名: Yina Wang, and Shuoyu Wang
  • 雑誌名: ICIC Express Letters, Part B: Applications (ICIC-ELB) 巻: 7 ページ: 271-277
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] ディジタル加速度制御による無方向性四輪車の走行制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森陽介，王碩玉，瀋博
  • 学会等名: 第29 回バイオメディカル・ファジィ・システム学会年次大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2016-11-25 – 2016-11-26
• [学会発表] 歩行動作における脚部表面筋電位の特徴抽出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福本勇樹，王碩玉，王義娜，榎勇人
  • 学会等名: 第29 回バイオメディカル・ファジィ・システム学会年次大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2016-11-25 – 2016-11-26
• [学会発表] 歩行支援機の制御パラメータの最適化システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 王 義娜，王 碩玉, 石田 健司，小林 洋，藤江 正克，安藤 健
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2016-09-05 – 2016-09-07
• [学会発表] 下肢障がい者の自立生活支援ロボットの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 瀋博,王碩玉
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2016-09-05 – 2016-09-07
• [学会発表] Adaptive Control for an Omnidirectional Rehabilitative Training Walker with Center of Gravity Shifts and Unknown Visual Servo Parameters (2016)
  • 著者名/発表者名: Hongbin Chang, Shuoyu Wang
  • 学会等名: The 10th ICME International Conference on Complex Medical Engineering (CME 2016), pp.37,Tochigi,August,2016.
  • 発表場所: china
  • 年月日: 2016-08-07 – 2016-08-09
  • 国際学会
• [備考] 高知工科大学
  • URL: http://www.lab.kochi-tech.ac.jp/robotics/index.htm