機能性材料を用いたインテリジェント足部義足の開発に関する研究

利用功能材料开发智能足假肢的研究

• 批准号: 14655103
• 负责人: 古荘 純次
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655103/
• 关键词: 機能性材料; MR流体; 義足; 足継手; ブレーキ; メカトロニクス; バイオメカニズム; ピエゾ素子; 足部義足

義足は下肢の切断位置によって,下腿義足,大腿義足,股義足など使用する義足が異なるが,義足足部についてはすべての義足使用者が必要とする.しかし,実際の人間の足部より軽量である必要があることや不自然な機械音がしてはいけない反面,大きな衝撃力を受ける条件下で高信頼性を実現する必要があるというある種のトレードオフがある.そのため,歩行時にその特性を実時間で制御できる足部義足はまだ開発されていない.近年,磁場の印加によりみかけの粘性を制御できるMR流体を,様々なメカトロ機器へ応用しようとする研究が準んでいる.そこで本研究では,新しいメカトロニクス技術であるMR流体等を用いた高速かつ制御性の良いブレーキおよびこれらのデバイスを組み込むことにより,状況に応じて適した特性を実現するインテリジェント義足足継手の開発を目指す.平成15年度の研究成果を以下に示す.(1)MR流体を用いて,小型かつ軽量で制御性の良いMR流体ブレーキの設計・解析・開発を行った.昨年度開発したものと比べ,より小型軽量なものとした.また,用いる流体シールを見直すことで,連続使用耐久性を向上させた.(2)MR流体ブレーキを既存の足部義足に取り付けるためのアタッチメント部を開発した.また,義足足継手部の回転角度検出センサ,およびその情報を用いたMRブレーキの制御を行うソフトウェアの開発も行い,インテリジェント義足足継手としての一次試作機を構築した.(3)上記の一次試作機を用いて,実際に左足下腿義足を使用している方の協力を得て,歩行実験を行った.その結果,MR流体ブレーキへの供給電流を調整することにより,義足が支持脚相から遊脚相に遷移する際に急速に底屈することを防ぐことができていることが分かった.これにより,爪先が衝突することなく遊脚を前方に振り出すことも可能になる.

Prosthetic foot: lower leg prosthetic foot, thigh prosthetic foot, thigh prosthetic foot. In the real world, the foot of the foot is necessary to achieve high reliability under the condition of high impact force. When you walk, when you walk, when you walk. In recent years, the magnetic field and viscosity control of MR fluids have been studied. This study is aimed at the development of MR fluid technology and its application in high-speed, controllable and well-organized applications. The research results of Heisei 15 are shown below. (1)MR Fluid design, analysis, development, small volume control, good MR fluid design, analysis, development. Yesterday's opening ceremony was held at the Ministry of Foreign Affairs, the Ministry of Foreign Affairs. The use of fluid is straightforward, and even the durability of service is upward. (2)MR The Fluid Skin Care Department has been developed to provide access to existing prosthetic feet. In the development of MR, the control of MR and the control of MR, the angle of rotation of MR and the information of MR are used to construct a test machine. (3)Remember the first time the test machine was used, the left leg was actually used, and the cooperation was achieved, and the progress was made. As a result,MR fluid supply current is adjusted to support leg phase migration and rapid leg phase migration. The first thing to do is to shake hands with each other.

项目成果

中垣聡子, 落合公大, 李成求, 古荘純次, 小柳健一, 森本正治, 中川昭夫, 赤澤康史: "リニア型MRブレーキを用いた義足のインテリジェント足継手一次試作機の開発及び実験"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2004講演論文集. (印刷中). (2004)

Satoko Nakagaki、Kimihiro Ochiai、Seongyu Lee、Junji Furusho、Kenichi Koyanagi、Masaharu Morimoto、Akio Nakakawa、Yasushi Akazawa：“使用线性 MR 制动器的假肢智能足关节原型的开发和实验”日本机械工程师学会机器人/ 2004 年机电一体化会议讲座论文集（正在出版）（2004 年）。

中垣聡子, 武居直行, 古荘純次, 中川昭夫, 森本正治: "インテリジェント義足足継手の開発を目的としたMRブレーキに関する基礎研究"日本ロボット学会創立20周年記念学術講演会予稿集. 3L37 (2003)

Satoko Nakagaki、Naoyuki Takei、Junji Furusho、Akio Nakakawa、Masaharu Morimoto：“以开发智能假脚关节为目的的 MR 制动器的基础研究”日本机器人学会 20 周年学术会议论文集 3L37（2003 年）。

中垣聡子, 武居直行, 古荘純次, 津田剛志, 中川昭夫, 森本正治: "義足のインテリジェント足継手のためのリニア型MRブレーキの特性実験"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2003講演論文集. 2A1-2F-D4 (2003)

Satoko Nakagaki、Naoyuki Takei、Junji Furusho、Tsuyoshi Tsuda、Akio Nakakawa、Masaharu Morimoto：“假肢智能足关节线性 MR 制动器的特性实验”日本机械工程师学会机器人与机电一体化会议论文集 2003 年。 2A1- 2F -D4 (2003)

菊池武士, 木村真也, 山口雄平, 古荘純次: "高速・高トルクMRブレーキ・アクチュエータの開発に関する研究"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2003講演論文集. 1P1-2F-F6 (2003)

Takeshi Kikuchi、Shinya Kimura、Yuhei Yamaguchi、Junji Furusho：“高速、高扭矩 MR 制动执行器的开发研究”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议 2003 年会议记录。1P1-2F-F6（2003 年） ）

武居直行, 中垣聡子, 清田友礎, 古荘純次: "インテリジェント義足のための直動MRブレーキの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 2P2-B03 (2002)

Naoyuki Takei、Satoko Nakagaki、Yusuke Kiyota、Junji Furusho：“用于智能假肢的直接作用 MR 制动器的开发”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议 02 论文集 (2002)。