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2018 年度 実績報告書

姿勢変換と移動行為を支援するソフトロボットアシスト技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 17H01251
研究機関筑波大学

研究代表者

鈴木 健嗣  筑波大学, システム情報系, 教授 (30350474)

研究分担者 羽田 康司  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80317700)
門根 秀樹  筑波大学, 医学医療系, 助教 (90599820)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード人支援ロボティクス / ロボット支援機器 / 医療・福祉 / 脳・神経 / リハビリテーション
研究実績の概要

本研究は,姿勢変換と移動行為を支援するソフトロボットアシスト技術の確立という目的に沿って,当初計画に沿って以下の通り研究活動を行った.
(1)人間機械系の生体力学・動力学解析:姿勢変換支援機器の動力学解析の高度化:昨年度に引き続き,患者・協力者における支援中の動作解析結果に基づき,実装可能な形態で姿勢変換における受動的支援機構のモデリングを行った.特に,動作中の体幹の角度や関節モーメントに関する研究を進め,動力学を考慮した動作支援モデルについての研究を行った.また,体重の軽い小児(脳性麻痺児)を対象とし,機械系が有する摩擦の影響,及び動力学的な特性に関する検討を行った結果,適切な支援モデルを検討し実装を行った.一方,臥位-座位変換,座位-立位変換を支援するソフトロボットに関する基礎的な検討も行った.
(2)ソフトロボットアシスト機器の開発:姿勢変換と移動行為を支援するロボット装具:昨年度に引き続き,上部体幹運動・腕動作を利用したハンズフリーでの立位移動機器の開発を進めた.特に,乗員の自然な動作で移動機器を制御するため,外骨格ロボットの腰部にセンサを実装し,体幹の前傾・回旋を利用することで,上部体幹を利用した移動機器の前進及び回転動作を実現した.また,回転脚機構により段差踏破を実現する試作機を開発し,臨床研究のための準備を進めた.
(3)応用研究:日常生活支援応用のための実証研究・リハビリテーション臨床研究:脊損者に対し姿勢変換支援機を用いた起立・着座訓練の介入研究を行い,立位保持訓練,及び座位・立位姿勢変換機の臨床研究(UMIN登録番号000016357)を引き続き継続して行った.あわせて,小児を対象とした起立動作・立位姿勢保持の研究を実施し,健常小児による検証を行うことで良好な結果を得ており,次年度の脳性麻痺者に対す実証研究に関する研究プロトコルの策定を行った.

現在までの達成度 (区分)
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

(1)基礎研究(人間機械系の生体力学・動力学解析),(2)応用開発(ソフトロボットアシスト機器の開発),(3)臨床研究(リハビリテーション・日常生活支援応用)からなるサブテーマを明確に設定し,提案技術の理論的な深化と出口を見据えた基盤研究を同時推進しており,おおむね順調に進展しているといえる.

今後の研究の推進方策

本研究は,脳性麻痺児や脊椎・脊髄損傷者(以下,脊損者)といった運動機能障害を有する人々を対象とし,本人の意志による随意的な姿勢変換やその訓練,および移動行為を支援するためのソフトロボットアシスト技術の創成を目指すものである.ここでは,人と機械が一体となって動作する装着型や搭乗型の支援機器を実現するため,人と機械との相互作用を力学系によるエネルギーの流れとして捉え,人が有する残存機能を最大活用するソフトロボットアシスト技術を深化させる.特に,臥位・座位・立位姿勢遷移の生体力学的解析に基づく姿勢変換支援に関する基礎研究と,日常生活活動の質を劇的に変容させる姿勢変換・移動行為支援機器の開発,小児姿勢ケアの早期介入や,移動行為支援に関する臨床研究を通じて,ソフトロボットアシスト技術を創成するための引き続き研究を行う.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学ローザンヌ校(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      スイス連邦工科大学ローザンヌ校
  • [国際共同研究] ユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン
  • [雑誌論文] LifeChair: A Conductive Fabric Sensor-Based Smart Cushion for Actively Shaping Sitting Posture2018

    • 著者名/発表者名
      Ishac Karlos、Suzuki Kenji
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 ページ: 2261-2261

    • DOI

      10.3390/s18072261

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Feasibility of Synergy-based Exoskeleton Robot Control in Hemiplegia2018

    • 著者名/発表者名
      Hassan, M., Kadone, H., Ueno, T., Hada, Y., Sankai, Y. and Suzuki, K.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural System and Rehabilitation Engineering

      巻: 26(6) ページ: 1233-1242

    • DOI

      10.1109/TNSRE.2018.2832657

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Robot-assisted voluntary initiation reduces control-related difficulties of initiating joint movement2018

    • 著者名/発表者名
      Gruneberg, P., Kadone, H., Kuramoto, N., Ueno, T., Hada, Y., Yamazaki, M., Sankai, Y. and Suzuki, K.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 13(3) ページ: e0194214

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0194214

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An Active Rotary-legs Mechanism for Stair-climbing Mobility Vehicle2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, K. and Suzuki, K.
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 3(3) ページ: 2237-2244

    • DOI

      10.1109/LRA.2018.2812224

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Standing Mobility Device with Passive Lower Limb Exoskeleton for Upright Locomotion2018

    • 著者名/発表者名
      Eguchi, Y., Kadone, H., and Suzuki, K.
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: 23(4) ページ: 1608-1618

    • DOI

      10.1109/TMECH.2018.2799865

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Child-Sized Passive Exoskeleton for Supporting Voluntary Sitting and Standing Motions2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Kai, Sugimoto Minatsu, Sugiyama Taisei, Paez Granados Diego Felipe, Suzuki Kenji
    • 雑誌名

      Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      巻: - ページ: 5457-5462

    • DOI

      10.1109/IROS.2018.8593744

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Synergetic Voluntary Control for Exoskeleton based on Spinal Cord Mapping of Peripheral Bioelectric Activity2018

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Shotaro, Kadone Hideki, Suzuki Kenji
    • 雑誌名

      Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      巻: - ページ: 2274-2279

    • DOI

      10.1109/IROS.2018.8593695

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unpowered Lower-Body Exoskeleton with Torso Lifting Mechanism for Supporting Sit-to-Stand Transitions2018

    • 著者名/発表者名
      Granados Diego Felipe Paez, Kadone Hideki, Suzuki Kenji
    • 雑誌名

      Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      巻: - ページ: 2755-2761

    • DOI

      10.1109/IROS.2018.8594199

  • [学会発表] Elderly Care Technology for Empowering People in Their Daily Lives2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Suzuki
    • 学会等名
      ICRA2018 Workshop
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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