筋シナジーモデルに基づく5指駆動型電動義手制御法の提案と筋電義手処方支援

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26462242
• 研究機関: 兵庫県立福祉のまちづくり研究所
• 研究代表者: 陳 隆明 兵庫県立福祉のまちづくり研究所, その他部局等, 所長 (20437495)
• 研究分担者: 本田 雄一郎 兵庫県立福祉のまちづくり研究所, その他部局等, 特別研究員 (40568458) ; 大塚 彰 広島都市学園大学, 健康科学部, 教授(移行) (50280194) ; 中村 豪 兵庫県立福祉のまちづくり研究所, その他部局等, 特別研究員 (50707403) ; 黒坂 昌弘 神戸大学, 医学研究科, 教授 (70170115) [辞退] ; 芝軒 太郎 茨城大学, 工学部, 講師 (70711290) ; 辻 敏夫 広島大学, 工学研究院, 教授 (90179995) ; 秋末 敏宏 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (90379363)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 筋電位 / 筋電義手 / バーチャルリアリティ / トレーニング / 相互学習 / ニューラルネット

研究実績の概要

本年度は、3Dプリンタとマイクロコンピュータを利用したバイオミメティック制御に基づく新たな5指駆動可能な電動義手（以下、5指義手）の開発を行った。また、5指義手の操作訓練を行うためのバーチャルトレーニングシステムの開発を行った。
まず、開発した5指義手は3Dプリンタとマイクロコンピュータmbed LPC1768を用いることで、従来の筋電義手の課題であった開発コスト、メンテナンス性、携帯性を改善した[第25回計測自動制御学会中国支部学術講演会]。開発した5指義手は各指にそれぞれワイヤが張られており、各ワイヤに対してアクチュエータとしてDCモーターを一つずつ取り付けた。そして、計5つのモーターを回転させることで、ワイヤの張力を発生させ、5指義手の独立制御を行う。開発した5指義手はEMG信号から推定される筋力情報に応じてインピーダンス制御を行う。これによって、人の手を模した滑らかな5指の動きを再現することを可能とした。実験では、健常成人男性1名を対象として動作確認実験を行い、EMG信号から推定される筋力情報に応じて5指の滑らかな制御が行えることを確認した。
また、5指義手の操作トレーニングを実施するためのバーチャルトレーニングシステムを開発した[10th international Convention on Rehabilitation Engineering & Assistive Technology (i-CREATe2016)]。開発したトレーニングシステムでは、ヘッドマウントディスプレイOculus Rift DK2を用いることで、没入型のバーチャル環境を構築した。健常成人男性1名を対象として動作確認実験を行い、仮想環境内で、仮想物体（ブロックや球体など）を把持し、移動させて解放する訓練を実施することが可能であることを確認した。

研究成果

• [学会発表] 3Dプリンタを利用した5指駆動型筋電義手の開発とバイオミメティック制御の導入 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江藤 慎太郎，早志 英朗，中村 豪，栗田 雄一，陳 隆明，辻 敏夫
  • 学会等名: 第25回計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島大学 教育学部L棟 (東広島市鏡山1丁目1番1号）
  • 年月日: 2016-11-26
• [学会発表] A High-fidelity Virtual Training System for Myoelectric Prostheses Using an Immersive HMD (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Nakamura, Taro Shibanoki, Yuichiro Honda, Futoshi Mizobe, Akito Masuda, Takaaki Chin, and Toshio Tsuji
  • 学会等名: 10th international Convention on Rehabilitation Engineering & Assistive Technology (i-CREATe2016)
  • 発表場所: Queen Sirikit National Convention Center in Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-07-25 – 2016-07-28
  • 国際学会