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2020 年度 実績報告書

人のつまずき回避能力を向上させるワイヤ駆動型歩行訓練ロボットの制御手法構築

研究課題

研究課題/領域番号 19J14599
研究機関早稲田大学

研究代表者

三宅 太文  早稲田大学, 創造理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワードつまずき予防 / 歩行訓練 / 複合現実
研究実績の概要

本研究は,高齢者のつまずき予防に向け,訓練を行うトレッドミル上において障害物環境を再現し,人の制御能力に応じて適応的に歩行訓練ロボットを介入させる手法の構築を目指している.初年度は,一定環境において,人のつま先高さの予測値に基づいた歩行訓練ロボットのアシスト手法を構築した.最終年度では,トレッドミル上において任意の障害物が存在する環境を再現するシステムの構築を行った.
複合現実(MR)を投影するヘッドマウントディスプレイ(HMD)により,障害物が仮想的に存在する環境を生成するシステムを開発した.慣性センサや深度センサ等のセンサに基づくリアルタイム自己位置推定技術により,トレッドミル上の前方にMR障害物を配置し,ベルト速度と同速度でMR障害物を人へ接近させることを実現した.被験者実験の結果,障害物の接近が予見可能な初期投影位置の場合において,実際の障害物と同様に人が前足での障害物回避の動作を行うことができることを確認した.このことから,本システムは,歩行訓練ロボットによるつまずき予防のための新たな歩行訓練環境として使用できるものであり,期待通りの研究成果が得られたと言える.一方で,被験者が後ろ足ではMR障害物を跨がない事例も多く確認されたことから,MR障害物を現実の障害物とより同じ度合で認識可能にする仕組みが必要と考えられる.そのためには,MR障害物に対しての足位置情報のフィードバックをする機能を設ける必要があると考えられる.また,開発した歩行訓練ロボットシステムとMR障害物投影システムの統合が課題として残されているが,本研究成果によって基礎部分が十分に検討されたため,今後の実証課題として同研究グループにおいて研究を進行することが可能となっている.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Repeated exposure to tripping like perturbations elicits more precise control and lower toe clearance of the swinging foot during steady walking2021

    • 著者名/発表者名
      Miyake Tamon、Aprigliano Federica、Sugano Shigeki、Micera Silvestro、Monaco Vito
    • 雑誌名

      Human Movement Science

      巻: 76 ページ: 102775~102775

    • DOI

      10.1016/j.humov.2021.102775

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gait Phase Detection Based on Muscle Deformation with Static Standing-Based Calibration2021

    • 著者名/発表者名
      Miyake Tamon、Yamamoto Shintaro、Hosono Satoshi、Funabashi Satoshi、Cheng Zhengxue、Zhang Cheng、Tamaki Emi、Sugano Shigeki
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 ページ: 1081~1081

    • DOI

      10.3390/s21041081

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gait event detection based on inter-joint coordination using only angular information2020

    • 著者名/発表者名
      Miyake Tamon、Kobayashi Yo、Fujie Masakatsu G.、Sugano Shigeki
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 34 ページ: 1190~1200

    • DOI

      10.1080/01691864.2020.1803126

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Feasibility Evaluation of Mixed Reality Obstacles on Treadmill using HoloLens to Elicit Real Obstacle Negotiation2021

    • 著者名/発表者名
      Tamon Miyake, Mohammed Al-Sada, Tingting Zhong, Wei Wang, Shigeki Sugano
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 国際学会
  • [学会発表] Gait Training Robot with Intermittent Force Application based on Prediction of Minimum Toe Clearance2020

    • 著者名/発表者名
      Tamon Miyake, Masakatsu G Fujie, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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