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人体の筋骨格構造のテンセグリティモデルに基づく外筋型服ロボットの設計手法の構築

基于人体肌肉骨骼结构张拉整体模型的外肌式服装机器人设计方法构建

基本信息

批准号：
19H02112
负责人：
小林洋
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02112/
关键词：
テンセグリティ筋骨格構造外筋型服ロボット

项目摘要

本研究では，人間の筋骨格の構造をテンセグリティと捉え，そのモデルによる解析を規範とした研究開発を実施する．人間との親和性が高い柔軟な装着型ロボットを開発するための方法論として，人体の構造のテンセグリティモデルを規範とする設計手法を構築することを本研究の目的とする．また，人体筋骨格モデルの中に，外筋型ロボットを模擬的な筋として組み込み，全体の力学的特性を最適化する設計手法を開発する．人体の筋骨格構造のテンセグリティモデルに基づく外筋型服ロボットの設計手法の構築にむけ，下記の3点を実施した．A) 人体テンセグリティモデルの構築：テンセグリティモデルにおいては，骨をストラット，筋（筋膜）と靭帯をケーブルと考え，各関節間の骨，筋（筋膜），靭帯を解剖学的な配置をもとに配置することで，モデルを構築する．肩関節から上肢にかけてのモデルを再検討し，モデルを用いた数値計算により，外部負荷をかけた際の骨頭位置の変化や筋の負荷分配の検討を再度行った．B) 最適設計手法の構築：構築したテンセグリティモデルを用いて，外筋をつける配置，外筋の発揮力や物性を設計するための手法を開発する．最適化手法においては，目的とする条件（筋の負荷を減らすなど）を最適化するように外筋モデルの条件（配置，発揮力，物性）を変化させることを検討する．A)の改良に伴い、最適化手法の再度の検討を行った．C)プロトタイプ開発と評価：外筋型服ロボットのプロトタイプを開発し，ハードウェアとしての有効性を検討すると共に，A)テンセグリティモデルとB)設計手法の評価を実施することを目指し，評価系のプロトタイプの開発を実施する．上肢を対象としたハードウェアの改良および評価実験を実施した．

This study aims to standardize and develop the structure of the human skeleton. The methodology of human body structure development and standardization is the aim of this study. The design method for optimizing the mechanical properties of the whole body is developed. A) Construction of human body skeleton structure: The structure of the joint is anatomical, and the bone, tendon, and tendon are arranged in the joint. B) Construction of optimal design method: construction of the joint, configuration of the external tendon, design of the force and physical properties of the external tendon. Optimization method and objective conditions Conditions for optimal load reduction of external tendons (Configuration, development, properties) Change in development.A) Improvement in development.C) Optimization in development. Evaluation: A) Evaluation of the design method B) Evaluation of the implementation of the development of the evaluation system. The upper limb of the eye is the same as the upper limb of the eye.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

2-D forward dynamics simulation of gait adaptation to muscle weakness in elderly gait

老年人步态肌肉无力的步态适应的二维正向动力学模拟

DOI：
10.1016/j.gaitpost.2021.01.011
发表时间：
2021
期刊：
Gait & Posture
影响因子：
2.4
作者：
Arakawa Tatsuya;Otani Tomohiro;Kobayashi Yo;Tanaka Masao
通讯作者：
Tanaka Masao

患者個別に適切な底背屈剛性を有する短下肢装具形状のトポロジー最適設計

为每位患者提供适当足底背屈刚度的短腿矫形器形状的优化拓扑设计

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Otani Tomohiro;Kobayashi Yo;Tanaka Masao;坂之上大輝，小林洋，田中正夫;住平航，大谷智仁，小林洋，田中正夫
通讯作者：
住平航，大谷智仁，小林洋，田中正夫

シューホーン型短下肢装具のトリムラインと底背屈剛性に関する有限要素解析

鞋拔式短腿矫形器修剪线及足底背屈刚度的有限元分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Otani Tomohiro;Kobayashi Yo;Tanaka Masao;坂之上大輝，小林洋，田中正夫;住平航，大谷智仁，小林洋，田中正夫;住平航，大谷智仁，小林洋，田中正夫
通讯作者：
住平航，大谷智仁，小林洋，田中正夫

Shape Memory Alloy Actuated Ankle Foot Orthosis for Reduction of Locomotion Force

DOI：
10.23919/wac50355.2021.9559533
发表时间：
2021-08
期刊：
2021 World Automation Congress (WAC)
影响因子：
0
作者：
Ahmad Alminnawi;Yo Kobayashi;T. Otani;Masao Tanaka
通讯作者：
Ahmad Alminnawi;Yo Kobayashi;T. Otani;Masao Tanaka

Development of a Soft Exosuit for Suppressing Essential Tremor

DOI：
10.1109/tmrb.2021.3084035
发表时间：
2021-08
期刊：
IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics
影响因子：
0
作者：
Yo Kobayashi;Y. Matsumoto;Motoji Kawasaki;Akira Kato;Takeshi Ando;M. Nagaoka;M. Fujie
通讯作者：
Yo Kobayashi;Y. Matsumoto;Motoji Kawasaki;Akira Kato;Takeshi Ando;M. Nagaoka;M. Fujie