Development of a cyborg prosthetic leg compensating the low locomotive functions of healthy lower limbs

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K12786
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: YANO KENICHI 三重大学, 工学研究科, 教授 (90314088)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 義足 / 有限要素機械 / 福祉ロボット / 適用制御 / 運動機能低下 / 転倒防止

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a knee angle control system that automatically adapts the flexion angle of the knee joint to the changes in gait pattern by varying the control parameters of the robotic prosthesis. Specifically, we focused on the gait characteristics before one gait cycle and proposed an adaptive gait model that follows the knee joint flexion angle to the real-time gait characteristics.　Finally, we conducted clinical experiments by a trans-femoral prosthesis user and showed the effectiveness of proposed method by stabilizing the gait.

Free Research Field

ロボット工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大腿切断者による臨床実験の結果，リアルタイムで検出した歩幅などの歩行パターンの変化に応じて屈曲角度を自動調整することで，下肢の挙動が安定したことを確認した．最終的には，提案システムを実装したサイボーグ義足を用いて，大腿切断者による歩行中の膝折れを模擬する実験を実施し，本提案システムの有効性を示した．本サイボーグ義足は大腿切断者に対する安全性を確保することで，大腿切断者の義足歩行獲得率の向上が期待される．最終的に，提案システムにより，大腿切断者に対する歩行安定性をより高いレベルで確保することが可能であり，下肢切断者のQOLやADLの向上への貢献が期待される．