学習による故障診断と電気刺激による力覚提示を用いたH2Hの遠隔リハビリの開発

通过学习进行故障诊断和通过电刺激进行力觉呈现，开发 H2H 远程康复

• 批准号: 21K04115
• 负责人: 河合 康典
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ishikawa National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04115/
• 关键词: 電気刺激; 遠隔制御; 力覚; 遠隔リハビリテーション; 学習による故障診断

本研究は，電気刺激を用いたバイラテラル遠隔リハビリテーションにおいて，患者だけでなく理学療法士も電気刺激を用いて力覚提示を行うH2H (Human to Human)のシステム構築を目指す。今年度は下記の2つの課題について考える。はじめに，課題②の機械学習を用いたオンライン故障診断による安全性保証システムの構築について考える。学習データは理学療法士が患者に加える力に相当する電気刺激，患者の膝関節角度と角速度，膝関節の数式モデルから得られる疲労に相当する入力外乱である。これまでは，ガウス過程回帰を用いて入力外乱の平均と分散から故障診断を行っているが，今年度は教師あり学習として決定木とK近傍法を用いて，疲労の判別を行う。そして，決定木からは故障判別を行う際に入力外乱が最も重要な要素であることが確認できる。また，K近傍法ではK=3において疲労と非疲労の判別をすることができることを確認する。課題③の比較検証用の能動義足と外骨格の製作について考える。はじめに能動義足として膝関節用の外骨格装置を製作する。外骨格装置はモータ，膝関節角度を観測するエンコーダ，ウォームギア，バネから構成される。膝関節角度を目標値として，モータをPI制御することで膝関節の動作を補助することができる。実験において膝関節の動きに合わせてモータが動作することを確認する。次に，理学療法士に取り付ける肘関節用の外骨格装置を製作中である。コントローラの設計以外は製作を完了している。

This study は, electric 気 stimulate を with い た バ イ ラ テ ラ ル far リ ハ ビ リ テ ー シ ョ ン に お い て, patients だ け で な く physical therapy and も electric 気 stimulate を い using て force 覚 tip line を う H2H (the Human to Human) の シ ス テ ム build を refers す. For this year, the following に 2 に topic に に て て て is to be examined in える. は じ め に, task 2. の rote learning を with い た オ ン ラ イ ン fault diagnosis に よ る security guarantee シ ス テ ム の build に つ い て exam え る. Learning デ ー タ は patients with physical therapy and が に plus え る force に quite す 気 る electricity stimulation, patients の knee masato と angular velocity section Angle, knee masato section の number type モ デ ル か ら have ら れ る exhausted 労 に quite す る into force outside disorderly で あ る. こ れ ま で は, ガ ウ ス process back 帰 を with い て in outside force scattered disorderly の average と か ら line fault diagnosis を っ て い る が, our teachers は あ り learning と し て with wood と K nearly alongside method を い て, exhausted 労 の line discriminant を う. そ し て, decided to wood か ら は fault line discriminant を う interstate に disorderly が も most important な elements into force で あ る こ と が confirm で き る. ま た, K nearly alongside method で は K = 3 に お い て exhausted 労 と not exhausted 労 の discriminant を す る こ と が で き る こ と を confirm す る. Topic ③ <s:1> Comparison of 検 Syndrome Using <s:1> active prosthetic foot と external bone grid <s:1> to make に て て て examination える. Youdaoplaceholder0 じめに movable prosthetic foot と て て knee joint made する with an external bone cage device を. Outside the bone device は モ ー タ, knee masato section Angle を 観 measuring す る エ ン コ ー ダ, ウ ォ ー ム ギ ア, バ ネ か ら constitute さ れ る. Knee Angle を masato section on target numerical と し て, モ ー タ を PI suppression す る こ と で knee masato section の action を subsidies す る こ と が で き る. The actual operation confirmed する by the motion of the knee joint に に and the motion of the わせてモ タが タが タが. At this time, に, the physiotherapist に took and attached the ける elbow joint external bone grid device を is in the process of making である. Youdaoplaceholder0 コ トロ ラ ラ ラ in addition to design, コ production を completed, て る る る.

项目成果

石川高専 電気工学科 河合研究室

石川国立大学电气工程系河合研究室

Bilateral Tele-Rehabilitation System with Electrical Stimulation using Web Server

使用网络服务器进行电刺激的双边远程康复系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Rin Takeuchi;Azumi Yotsuda;Sakura Hirayama;Takeshi Ihara;Takashi Yamasaki;Masahiro Koshimura;竹内凛，猪原武士，山崎隆志，越村匡博;Yasunori Kawai
• 通讯作者: Yasunori Kawai

Fatigue Estimation using Gaussian Process Regression for Bilateral Tele-Rehabilitation System with Electrical Stimulation

使用高斯过程回归进行电刺激双边远程康复系统的疲劳估计

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasunori Kawai;Kenshin Fujie;Hiroyuki Kawai;and Takanori Miyoshi
• 通讯作者: and Takanori Miyoshi

電気刺激を用いたバイラテラル遠隔リハビリテーションのガウス過程回帰による疲労推定

使用高斯过程回归进行疲劳估计，用于使用电刺激的双边远程康复

• 发表时间: 2022
• 作者: Youcheng Pu;Loi Tonthat;Toru Murayama;Kazuhiko Okita;Shin Yabukami;河合康典，藤江謙伸，河合宏之
• 通讯作者: 河合康典，藤江謙伸，河合宏之

Fatigue Estimation using Nonlinear Disturbance Observer for Tele-Rehabilitation System with Electrical Stimulation

使用非线性干扰观测器进行电刺激远程康复系统的疲劳估计

• 发表时间: 2021
• 作者: Yasunori Kawai;Futoshi Sugimoto;Kenshin Fujie;Hiroyuki Kawai;and Takanori Miyoshi
• 通讯作者: and Takanori Miyoshi