Development of exoskeleton robot control guiding user to appropriate motion according to situation

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は、状況に応じた適切な動作へと導くアシストロボット制御手法の構築を目指す。本年度はアシスト機器による支援方策の違いがヒトの運動に与える影響を解析し、適切な動作へと導くアシスト戦略の検討を進めた。調査対象とした運動タスクはヒトの生成する運動のなかでも起点となり、さらには特に負担が高く支援が必要とされる立ち上がり動作に焦点を当てて進めた。運動解析のために、モーションキャプチャーシステム、筋電計測システムをロボット制御時に同時計測可能とするシステムを構築した。本実験では開発した椅子型支援機器を用いた。このアシスト機器は座面が前後・上下に移動することによりヒトの起立動作を支援する。これら構築したシステムを用いて複数の実験協力者により数種類のアシスト方策を適用し、立ち上がり動作における運動情報を取得するとともに実験協力者からの主観評価も実施した。アシストがヒトの運動に及ぼす影響を調査するために、モーションキャプチャーデータからは関節軌道を、筋活動データから筋シナジーの分析を行った。筋シナジーはヒトの複雑な筋制御を説明するための概念であり、ヒトは筋を個別に制御するのではなく、複数筋の協同発揮から構成される少数のモジュール（筋シナジー）を制御しているとするモデルである。これらの分析の結果、特に支援機器が駆動するスピードが変化するとヒトの関節軌道や主観評価が変化する一方で、筋シナジーパターンは大きく変化しないなどの結果を得た。これらから、アシスト機器によって適切な動作へと導く支援方策としては、筋シナジーパターンをできるだけ変化させないなどの戦略が一つの候補であることが示唆された。今後は立ち上がり動作だけでなく他の動作においても支援のヒトの運動に与える影響の調査を進めるとともに、今回得た知見を活かしたアシスト方策導出アルゴリズムの開発を進める。