| 研究課題/領域番号 |
20K12762
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| 研究機関 | 石川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
藤岡 潤 石川工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20342488)
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| 研究分担者 |
穴田 賢二 石川工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (30756531)
任田 崇吾 石川工業高等専門学校, 電子情報工学科, 講師 (50847382)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 双方向クラッチ / アシストスーツ / 福祉機器 / 軽労化 |
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| 研究実績の概要 |
運動支援機構の関節部として上腕作業負荷を支援するための双方向クラッチの設計開発を行った。クラッチの要素形状や要素間の接触状態に関する設計条件に基づき、クラッチの要素形状、要素間のクリアランスの最適化を行った。遊び角の低減を目的として、三角歯のピッチを最小化したモデルを提案し、設計条件に基づき試作を行った。係合子の保持バネ条件、ハウジングの変形強度、クリアランス等を設計パラメータとしたパラメータスタディに基づき遊び角やドラグトルクの低減を達成した。また同クラッチを関節とした上腕の持ち上げ動作（肩関節）を想定した受動型アシストスーツの筋力補助効果の解析を行った。運動学モデルに基づく作業動作両方向のアシスト力の解析結果から、関節位置に対する弾性体の支点と作用点の位置と距離、および初期張力により、作業動作に適した補助トルクを得られることを明らかとし、スーツのフレーム構造とトルク支援のための弾性体の素材特性、配置条件の設計指針を確立した。さらに実際に製作したスーツにより動作姿勢と補助トルクの関係性について実験的に検証した。最終年度は製作したアシストスーツの効果の検証を行った。アシストスーツ未着用、自己保持関節を有さないアシストスーツ、自己保持関節を有するアシストスーツ着用の各条件で上腕支持を含む作業動作動作を行った際の疲労度について、主観的に評価するとともに、各条件における筋電位計測による定量評価を実施した。
いずれの結果においても、本研究の運動支援機構が受動的な負荷の支持だけでなく、能動的な動作支援が無動力で可能であり、上腕作業において一定の軽労化が可能であることが示された。以上の成果から、本研究により無動力ながら能動的な運動支援が可能なアシストスーツが実現できたと結論付ける。
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