介護者と披介護者にやさしい介護用機械アームの生体動特性を利用した開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560250
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 山口 誉夫 群馬大学, 理工学研究院, 教授 (90323328)
• 研究分担者: 藤井 雄作 群馬大学, 大学院理工学研究科, 教授 (80357904)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 機械力学・制御 / 衝撃吸収 / 緩衝材 / 安全 / 介護用機械 / 有限要素法 / 粘弾性 / 減衰

研究概要

高衝撃吸収性能を持つ介護用機械のアームを検討した．生体や介護機械用高分子材の衝撃特性を表現するために，非線形減衰，非線形復元力を考慮した複素ばねを提案し，その有限要素法の計算コードを開発した．アームの衝撃吸収性能の評価装置を作り，実験と数値解析から高衝撃吸収性能を有するアームを提案した．提案アームは分割された中空円形断面を有する心材を持ち，その表面に中空断面の発泡高分子緩衝材が装着される．小変形では，緩衝材のヒステリシスと緩衝材中空部の座屈で衝突エネルギを吸収する．アームの分割された心材を適度にゆるく束ねる．その部品間の相対運動による接触摩擦で大変形時の衝撃を吸収する．

研究成果

• [雑誌論文] Damping Response Analysis for a Structure Connected with a Nonlinear Complex Spring and Application for a Finger Protected by Absorbers under Impact Forces (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口誉夫、藤井雄作、福島亨、冨田徳久、田北啓洋、永井健一、丸山真一
  • 雑誌名: Mechanical Systems and Signal Processing 巻: Vol.42 ページ: 88-96
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327013004299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear and Chaotic Motions for a Shock absorbing Structure Supported by Nonlinear Springs with Hysteresis Using Fast FEA (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口誉夫、黒沢良夫、丸山真一、飛田航宏、平野雄大、横内和樹、木原慶大、須永鉄平
  • 雑誌名: World Academy of Science, Engineering and Technology 巻: Vol.7 ページ: 1319-1330
  • URL: http://waset.org/publications/16483/nonlinear-and-chaotic-motions-for-a-shock-absorbing-structure-supported-by-nonlinear-springs-with-hysteresis-using-fast-fea
  • 査読あり
• [学会発表] 非線形複素ばねを接続した弾性構造の高速FEM衝撃応答解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冨田徳久、山口誉夫、太田卓、永井健一、丸山真一
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2013
  • 発表場所: 九州産業大学(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2013-08-27
• [学会発表] Nonlinear and Chaotic Motions for a Shock absorbing Structure Supported by Nonlinear Springs with Hysteresis Using Fast FEA (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口誉夫、黒沢良夫、丸山真一、飛田航宏、平野雄大、横内和樹、木原慶大、須永鉄平
  • 学会等名: International Conference on Electrical, Computer, Electronics and Communication Engineering (ICECECE 2013)
  • 発表場所: イスタンブール(トルコ)
  • 年月日: 2013-06-21
• [学会発表] 座屈と非線形ヒステリシスを伴う粘弾性構造の過渡応答の数値解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 太田卓、山口誉夫、ゴ・クアン・ミン・カイ、藤井雄作
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2012
  • 発表場所: 慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] 直列非線形複素ばねを有する弾性体のFEM応答解析(緩衝材で保護された生体の衝撃応答) (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口誉夫、冨田徳久、藤井雄作、福島亨、田北啓洋
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2012
  • 発表場所: 慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Transient Response Analysis of a Viscoelastic Structure Including Buckling Phenomena and Nonlinear Hysteresis Using FEM with a Complex Nonlinear Spring (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口誉夫、藤井雄作、ゴ・クアン・ミン・カイ、太田卓
  • 学会等名: The 5th International Conference from Scientific Computing to Computational Engineering
  • 発表場所: アテネ(ギリシャ)
  • 年月日: 2012-07-04
• [学会発表] Damping Response Analysis for Structure Connected with a Nonlinear Complex Spring and Application for a Finger Protected by Absorbers under Impact Forces (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口誉夫、藤井雄作、福島亨、永井健一、丸山真一
  • 学会等名: 6^<th> International Conference Acoustical and Vibratory Surveillance Methods and Diagnostic Techniques (Surveillance 6)
  • 発表場所: コンピエーニュ(フランス)
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] 非線形複素ばねを有する構造の衝撃応答解析(緩衝材で保護された手指への応用) (2011)
  • 著者名/発表者名: ゴ・クアン・ミン・カイ、山口誉夫、藤井雄作、福島亨、永井健一、丸山真一
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2011
  • 発表場所: 高知工科大学(高知県香美市)
  • 年月日: 2011-09-08