上水道を利用した電源不要な水圧式駆動源の開発とその応用

一种利用供水、无需动力源的液压驱动源的研制及其应用

• 批准号: 21K14133
• 负责人: 小林 亘
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Okayama University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K14133/
• 关键词: 純水圧駆動システム; 水道水圧増圧器; 流体発振器の解析; 下肢保持システムの提案; 下肢を模したロボットアームの重力補償制御実験; 水道水圧駆動型人工筋の制御系設計; 水圧駆動システム

昨年度にはリハビリテーションシステムについて検討し、PTの作業を完全に代替するシステムのような自動化ではなく、PTの作業を補助するシステムの開発に関する基礎的な研究を行ってきた。具体的には、重力補償制御による下肢保持の有効性を確認し、下肢を模擬した１関節ロボットアームによる実機検証実験を行っている。また、提案システムの設計に取り組み、高剛性のフレームを直接患者に装着しない補助システムの設計として、患者がベッドに横たわった状態で人工筋を大腿部にベルトを用いて装着する簡易なシステムを実現した。今年度は昨年度取り組む予定であった増圧器の改良について検討した。増圧器は基本的な構造や原理は明らかになっている一方、ストロークエンドにおける切り替えには電磁弁を用いており水道水圧駆動システムのメリットを損なっていた。そこで、今年度は電磁弁などの電気駆動での切り替えから純水圧駆動での切り替えを実現するため、流体スイッチング素子を組み合わせた流体発振器の設計について検討した。具体的には、OpenFOAMと呼ばれる熱流体解析ソフトを用いて切り替え原理の確認および切り替え可能な設計について検討し、これらの結果に基づいた試作を行った。動作確認実験では制御ノズルからの流量を切り替えることによりメインノズルの流路切り替えが確認され、その有用性が示され水圧駆動のみで動作する増圧器の実現可能性が示唆された。これにより、昨年度得られたリハビリテーションシステムと今年度得られた増圧器を組み合わせることにより、本研究で提案する電源不要な水圧式駆動源とその応用先であるシステムが実現される。

Last year, we conducted basic research on the development of a system for the complete replacement of PT operations. Specific gravity compensation control, lower limb retention effectiveness, lower limb simulation, joint failure, machine verification The design of the proposed system is based on the combination of high rigidity and direct patient installation. The design of the system is based on the simple installation of artificial tendons in the thigh. This year's annual selection is scheduled for the next year. The basic structure and principle of the pressure generator are as follows: one side, one side, The design of fluid vibration generator is discussed in this paper. Specific, OpenFOAM, and other thermal fluid analysis solutions are used to confirm the principles of the design, and the results are based on trial implementation. The operation confirmation indicates that the flow rate of the control unit is changed, and the usefulness of the control unit indicates that the pressure regulator is possible to operate. This study proposes that the power supply should not be replaced by a hydraulic power supply.

项目成果

Development of Pneumatic Variable Linear Stepping Actuator and Soft Stepping Actuator with Bending Motion for Rehabilitation Device of Hip Joint

髋关节康复装置气动可变直线步进器和弯曲运动软步进器的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: Kota Oe,Tetsuya Akagi;Shujiro Dohta,Takashi Shinohara,Wataru Kobayashi and So Shimooka
• 通讯作者: Shujiro Dohta,Takashi Shinohara,Wataru Kobayashi and So Shimooka

デジタル式流量調整弁の開発

数字式流量控制阀的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: 濱田僚一;小林亘;横田雅司
• 通讯作者: 横田雅司

Experimental Analysis on Dual-Layer Type Vortex Cup Driven by Aqua Drive System

Aqua驱动系统驱动的双层式涡杯实验分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Wataru KOBAYASHI;Shujiro DOHTA and Tetsuya AKAGI
• 通讯作者: Shujiro DOHTA and Tetsuya AKAGI

Development of Six-Legged Mobile Robot Using Tetrahedral Shaped Pneumatic Soft Actuators

采用四面体气动软执行器的六足移动机器人的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: Kenta Hase ,Tetsuya Akagi;Shujiro Dohta,Takashi Shinohara;Wataru Kobayashi and So Shimooka
• 通讯作者: Wataru Kobayashi and So Shimooka

流体発振器を利用した水道水圧増圧器の開発

使用流体振荡器的自来水增压器的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: 吉田隆斗;小林亘;横田雅司
• 通讯作者: 横田雅司