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2015 年度 実績報告書

NMESによる3対6筋を考慮した下肢の閉ループ系による協調制御システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25820188
研究機関石川工業高等専門学校

研究代表者

河合 康典  石川工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90413765)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード神経筋の電気刺激 / 協調制御 / ロバスト制御
研究実績の概要

本研究は,「NMESによる3対6筋を考慮した下肢の閉ループ系による協調制御システムの開発」において,最終年度は(1)「実験」,(2)「まとめ」を実施した。
はじめに,「実験」ではレッグエクステンションを用いて,自分を被験者にして下肢の制御実験を2つ行った。1つ目は,主動筋に対して2自由度制御を行い,従来研究で用いたRISEに基づく制御に加えてニューラルネットワークに基づく制御を行った。2つ目は,主動筋と拮抗筋を同時に働かせる共収縮を用いて,主動筋にはRISEに基づく制御,拮抗筋にはニューラルネットワークに基づく制御を行った。研究成果として,主動筋に対してRISEに基づく制御を行うだけよりも,今回実施した2つの実験は制御性能の改善ができた。しかし,共収縮は動きの変化が少ない状況においては,有効性を見ることができなかった。
次に「まとめ」を行い,研究論文にまとめる作業を行った。本研究をまとめると次のようになる。(1) 拮抗2関節筋を用いた3対6筋からなる協調モデルを考えたものの,皮膚の表面からの電気刺激では刺激できない筋肉があり,4筋のモデルを考えた。(2) そのモデルについて,RISEに基づく制御に対して安定性,ロバスト性解析を行い,シミュレーションによる解析を行った。(3) University of Floridaでの実験を参考にして,我々の研究室で制御システムの構築を行った。(4) 共収縮の実験,ニューラルネットワークに基づく制御実験を追加することで,制御性能の改善を行った。今後の課題として,リハビリやスポーツへ応用する可能性について,医療関係の専門家と意見をまとめることである。しかし,医療機関を4つ見学して最新のリハビリ装置などを見るなかで,歩行支援のリハビリ装置には多くのニーズがあると思われた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 その他

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Co-Contraction of Antagonist Muscles of Human Limb using Neural Network-based Control2015

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kawai, Keita Ejiri, and Hiroyuki Kawai
    • 学会等名
      2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-12-12 – 2015-12-12
    • 国際学会
  • [学会発表] RISE and Neural Network-based Control for Human Lower Limb by using NMES2015

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kawai and Keita Ejiri
    • 学会等名
      Life Engineering Symposium 2015
    • 発表場所
      飯塚
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-04
  • [備考]

    • URL

      http://www.ishikawa-nct.ac.jp/lab/E/y_kawai/www/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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