インタラクティブ外骨格パワードスーツとモビリティ・プロモーションに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205062
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 山海 嘉之 筑波大学, 機能工学系, 助教授 (30183833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久野 譜也 先端研究センター, 体育科学系, 講師 (70242021) ; 安信 誠二 筑波大学, 機能工学系, 教授 (00241795) ; 葛岡 英明 筑波大学, 機能工学系, 助教授 (10241796)
• Keywords: パワードスーツ / パワーアシスト / ロボットスーツ / マスタ・スレーブシステム / インタラクティブ / バイラテラルサーボ / 医療福祉 / モビリティ増進

Research Abstract

わが国が今後直面する医療福祉問題、特に、"寝たきり問題"解決の突破口として、自律・パワーアシスト複合型パワードスーツを開発してきた。当該研究では、パワードスーツ/高齢者(歩行障害者)/理学療法士・トレーナ(医師)の間の「インタラクティブ機能」および「下肢のモビリティ増進」に焦点をあてて、研究を推進している。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。
・基礎実験を行うことにより、ネットワーク対応型インタラクティブ機能を備えたiHALの設計仕様を決定し、現行のHAL-3をもとに力帰還型バイラテラルサーボ機構を搭載したインタラクティブ外骨格パワードスーツiHAL-1(HAL-3A)を構成した。
・装着者の体格に依存しないでHALを利用することができるようにアジャスタブルなフレーム構造となるようシステム設計を行い、試験機としてインタラクティブ外骨格パワードスーツiHAL-2(HAL-4)を開発することができた。
・小型リアルタイムlinuxコンピュータに双方向通信系およびフォースフィードバック系を実装することによってiHAL-1,2を用いた基礎実験用力帰還型マスタ・スレーブシステムを構成することができた。
・現行のHAL-3を用いることによって、歩行や立ち座りなど脚運動時における各種生理・運動データ(筋電位、筋中酸素飽和度、血圧、総運動量、関節角・角速度などの運動データなど)を計測するとともに、データベース化のための環境構築(データ構造・データサーバー・インターフェース)を行った。
・単眼式HMDで各種生理・運動データを提示し、ネットワーク通信によりインタラクティブ・コミュニケーション実験を試行した。
・基盤制御技術改善のため各種動作実験(歩行実験、立ち上がり実験、座り実験、インピーダンス実験)を行った。

Research Products

• [Publications] Hayashi T: "Construction of a mind model for human-robot cooperation"Proc. of IEEE SMC. (CD-ROM). TPIB5 (2002)
• [Publications] Lee s: "Power assist control for leg with HAL-3 based on virtual torgue and impedance adjustment"Proc. of IEEE SMC. (CD-ROM). TPIB3 (2002)
• [Publications] Kawamoto H: "Confortable Power Assist Control Method for Walking Aid by HAL-3"Proc. of IEEE SMC. (CD-ROM). TPIB2 (2002)
• [Publications] Toda H: "Biologically Inspired Control Laws for Trajectory Formation and Generating Moror Command in Multi-joint Manipulator Movement"Proc. of IRCS. 2037-2042 (2002)
• [Publications] Lee S: "Power Assist Control for Walking Aid with HAL-3 Based on EMG and Impedance Adjustment ground knee joint"Proc. of IRCS. 1499-1504 (2002)
• [Publications] Kawamoto H: "Power Assist System HAL-3 for Gait Disorder Person"Proc. of ICCHP. 196-203 (2002)
• [Publications] Imai H: "Human Motion Oriented Control Method for Humanoid Robot"Proc. of IEEE ROMAN. 211-216 (2002)
• [Publications] Ohyama J: "A Proposal of Effective Motion Learning Method Using Sensory Feedback for Walk-Disabled People"Proc. of ICCHP. 220-225 (2002)
• [Publications] Nozawa M: "Control Method of Walking Speed and Step Length for Hybrid Assistive Leg"Proc. of ICCHP. 212-219 (2002)