2022 Fiscal Year Annual Research Report

免荷型空気式パワーアシスト装置の開発と身体負担メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	20K04400
Research Institution	The University of Tokushima
Principal Investigator	高岩昌弘徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (60243490)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	免荷型パワーアシスト / パッシブ型 / 空気圧システム / 単純持ち上げ動作 / 筋負担軽減
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、実用化を意識してバネのみで構成されたパッシブタイプの免荷型パワーアシスト装置に対して、支援効果の検証と実用化に向けた実証試験を行った。得られた結果を以下に示す。 1.脇下圧迫力の低減機構の提案：本提案装置は脇下から持ち上げ動作を支援する機構のため脇下の圧迫力が作用することが問題点としてあげられる。これを解決するために、脇下部に滑車を設け、ワイヤーを手先まで伸ばし、ワイヤー張力と対象物重量をバランスさせることで、脇下圧迫力を低減する方法を試みた結果、肩部の筋である僧帽筋の負担は逆に増えてしまった。これはバランスをとるために余計な動作をしたことが要因と考えられる。今後はワイヤー先端を対象物に直接取り付ける方法や、左右バランスを考える必要のない運用法を検討する。 2.片脇支援がもたらす影響と効果についての検証：本研究課題では、筋電位センサーを用いた従来の評価に加えて、筋骨格シミュレータを導入した。本シミュレータは、モーションキャプチャで取得した被験者の動作を、被験者と同じ体格の人体モデルに入力することで、その動作を行うのに必要な各筋肉の筋活動度を逆運動学から定量的に求めるものである。本シミュレータにより、本装置で下肢部に支援効果が得られていない被験者の動作を検証したところ、膝ではなく、腰の屈曲で代替していることがわかり、膝を曲げるスクワット法の重要性が示唆された。また、片脇支援の場合、両肩を水平に保つように、支援側に体重を預けるようにしゃがみ込み動作をすることで、より大きな支援効果が得られることも示された。 3.実現場におけるモニター調査の実施：県内企業の協力を得て、農家における実証試験を行った。低い位置からの重量物持ち上げが楽、着脱が容易等の肯定的意見の他に、体を捻った際の対応、移動時の歩きにくさ等が指摘された。これら意見に基づいた装置の改良を今後進めていく予定である。