研究課題
本研究では，リハビリ装置，装着形支援機械，杖などの支援機械・機器と使用者からなる系を1つの機械運動系として捉え，使用者と一体となって効果的に支援動作を実現するための支援機械の設計を可能とすることを目的とする．上記の目的を達成するために，まず，人間‐支援機械系の運動学・力学的な解析・設計手法を構築するために，ダイナミックペアの種類の分類・整理を行った．次に，具体例として，杖歩行時の歩行者を取り上げ，使用者と杖の接触部をダイナミックペアでモデル化し，使用者と杖が結合し床を含めた閉ループ系について，外力も考慮した動力学解析を行い，実験結果と一致するように構造およびパラメータを求めた．これにより，ダイナミックペアに基づく人間‐支援機械系の運動学的・力学的な解析手法の基礎を構築することができた．次に，本手法に基づき，足首リハビリ装置を対象として，装着部に生じるずれをダイナミックペアでモデル化し，実際の装置を模擬したモデル実験により，ダイナミックペアのモデル化とパラメータ同定を行った．そして，ダイナミックペアを用いた装置の機構構造の最適化に向けた検討を進めている．また，折り紙構造をモデル化した支援機械を対象として，実際の折り紙による挙動観察とリンク機構によるモデル化に基づく解析結果の比較により，折り紙特有の挙動が実現されるために必要な，微妙な弾性要素の効果的作用の存在を明らかにすることができた．これをダイナミックペアとしてモデル化して検討を進めている．これら以外にも本年度の研究では，食事支援ロボット用の箸型グリッパ機構における食べ物と箸の接触部をダイナミックペアでモデル化してその力解析を行ったり，さらに，弾性ジョイントの負荷に対する挙動，すき間のある球面軸受のモデル化およびそれらが機構の挙動に及ぼす影響について検討した．
2: おおむね順調に進展している
本研究では，リハビリ装置，装着形支援機械，杖などの支援機械と使用者からなる系を1つの機械運動系として捉え，使用者と一体となって効果的に支援動作を実現するための支援機械の設計を可能とすることを目的としている．これに対し，初年度の2017年度は，人間‐支援機械系の運動学・力学的な解析・設計手法の基本的な枠組みを構築すること，そして，ダイナミックペアを適用して具体的な人間‐支援機械系の解析や構造改善などが可能であることを示すとともに，手法の構想段階では見えなかった問題点を明らかにし，さらに具体的な事例による検討を行うことを目的とした．具体的には，ダイナミックペアの種類の分類・整理を行ったのち，具体例として杖歩行時の歩行者を取り上げ，使用者と杖の接触部をダイナミックペアでモデル化してそのパラメータを求め，ダイナミックペアを用いた系全体のシミュレーションを行うことができた．また，足首リハビリ装置を対象として，装着部に生じるずれをダイナミックペアでモデル化してダイナミックペアのパラメータ同定を行うとともに，ダイナミックペアを用いた装置の機構構造の最適化に向けた検討に進んでいる．さらに，折り紙構造をモデル化した支援機械についても，ダイナミックペアを適用した解析・設計を具体的に推進し，良好な特性を有する機械として開発するための準備が整っている．その他，箸型グリッパの箸と食べ物の接触部をダイナミックペアによりモデル化し解析を行ったり，弾性ジョイントやすき間を有するジョイントのモデル化などを具体的に検討を進め，本手法の適用を種々試みている．以上の状況は，当初の計画通りであり，特段の遅れは生じていないため，次年度も計画通りに研究を推進することができると考えている．
現在までの進捗状況に記載の通り，今後の研究については，予定通りに推進していく．主たる対象は人間‐支援機械系であり，関連する種々の系を具体的にモデル化，解析および設計することが主目的であるが，ダイナミックペアによるモデル化とこれに基づく手法を実効あるものとして開発するために，人間－支援機械系に限定せず，種々の機械運動系を対象として本手法を適用し，検討を進めたい．
すべて 2018 2017 その他
すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)
Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing
巻: 12 ページ: 1-11
10.1299/jamdsm.2018jamdsm0017
http://www.msd.mech.e.titech.ac.jp/jp/
