| 研究課題/領域番号 |
15K05752
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
南後 淳 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (50250957)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 評価実験 / 試作 / 機構設計 / 運動伝達性 |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度以前は，静歩行に限定した歩行支援機器の機構設計と試作を行った。また，駆動する腕部の動きをハンドルによる回転入力としていた。平成28年度は，動歩行を行う使用者の支援を使用者自身の杖を突いた動作に類似した動作で駆動する形式として試作した。この装置の評価を使用者の筋活動量と一定入力に対する出力の大きさで行った。その結果，ハンドルの回転運動による駆動と比べ，操作がやりやすくなり，特に遊脚時において十分な出力が得られていることを確認した。この測定にはロードセルを用いた専用の測定機器を製作して行っている。
実験による出力特性は，シミュレーションでも確認しており，その際，出力の作用方向を瞬間中心の位置を算出することで求める手法を用いていることで解析を可能とした。
また，通常の歩行動作と比較して主な筋肉に関して装置を使うことで筋活動量が低下することを確認した。ただ，前脛骨筋のみ装置を使用することで逆に筋活動量が増加しており、補助が得られなかった。これは脚部動作を矢状面内の平面運動としてモデル化したことなどが原因として考えられる。
また，歩容の変化への対応としては，クランク長の長さを変更することで，歩幅と足部の後方への蹴り上げの高さの両方を修正することが可能であることをシミュレーションと実験の両方で確認した。ただ，現状ではクランクの取り換えが必要となっており，クランク長の変更を使用者の手元で行える方法について検討する必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
試作した歩行支援装置において，クランク長という特定の設計パラメータの変更により歩容の変化に対応できることを確認したものの，現状ではその部品を取り換えることでの対応となり，実際の使用を考えると，現実的とは言えない。また，現状では，キャスタ付きのフレームに支援装置を構成するリンク機構を設置しており，転倒による危険は回避できるものの汎用的な使用を妨げる形式となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
クランク長の変更を，部品を取り換えることなく行う方法について検討する。可能であれば，使用者のレバー等，手元で行える方式であることが望ましい。自動車のシフトレバーや無段階で調整可能な方法とすることが可能かどうか等，検討する。
フレームを不要とする形式のための設計は，装置自身が自立していれば可能となるが、それが可能であるかを第1に機構構造の変更も含めて検討する。
また，冗長自由度を導入するなどして前脛骨筋の筋活動量の増加を抑える方法について検討を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
最終目的とする装置の試作に至らず、現時点で最良と思われる機構構造に対する試作にとどまっているため。転倒防止には有効ではあるものの、キャスタ付きフレームで構成されていることと，歩容の変化への対応を，特定部品の取り換えで行う形式であるなど、汎用性に欠ける状態となっている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
キャスタ付きフレームにより，使用範囲が制限されるので，これの除去を可能にするため，装置の自重を支える構造について再検討する。装置自身で自立するための装置全体の構造あるいは機構構造について再設計する。その上で再度、試作する。
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