上肢拳上作業を補助するモビリティ型パワーアシストシステムの開発

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研究の目的は、ぶどう栽培に代表される立位姿勢で長時間腕を上げての作業負担を軽減するモビリティ型のパワーアシストシステムを開発することである。令和４年度は、ぶどう農園内を走行するモビリティのプロトタイプに対し、傾斜地ほ場下においても作業者の座位姿勢を水平に保持する機構を試作した。機構としては、モビリティの筐体にボールキャスターを配置し、その上に曲面の部材をのせ、その上に椅子を取り付けた。試作した機構は、異なる３種類のボールキャスターを用いて試作し、評価実験により最適なボールキャスターを決定してモビリティに付加した。そして、傾斜地ほ場を想定したスロープの上を走行させる評価実験により、試作した座位姿勢を水平に保持する機構の有効性を確認した。次に、モビリティに搭乗した作業者の腕の動きを補助するパワーアシスト装具を改良した。パワーアシスト装具は、上腕、前腕、手の動きを一つのリニアアクチュエータで補助するためにリンク機構を用いて構成されているため、補助する動きが定型的である。そこで、補助する動きの汎用性を高めるため、作業者の上肢を補助する腕部をリニアアクチュエータによって駆動する関節の動きを決定するリンクの配置位置と手の姿勢を決定する支持部を新たに試作することで、汎用性の向上を試みた。まずは、リンクの配置位置を変更することで手関節に相当する関節の動きがどのような影響を受けるかシミュレーションを行い、リンクの配置位置によって手関節の軌道を変更することができることを確認した。新たに試作した装具の有効性を評価するため、ぶどうのジベレリン処理に適用し、作業者の手の姿勢を水平に保持する支持部も試作した。評価実験の結果、ジベレリン処理に要求される腕の動きが実現可能であることを確認した。