股義足の開発・設計支援技術への応用を目指した歩行シミュレーションモデルの構築

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本研究では,福祉用具の開発・設計支援技術として,人の動作生成シミュレーション技術を応用するための基盤技術の確立を目指し,義足を適用した歩行シミュレーションモデルを構築する.前年度までに,○股義足を適用した人体のモデリング,○人体モデルを用いて歩行の数値シミュレーションを行うためのシミュレータの開発,を達成した.本年度は,研究の目標として,(1)股義足歩行の数値シミュレーション結果と実験結果との比較による妥当性の検証,(2)股義足歩行シミュレータの開発支援ツールとしての有効性の検証,の2点を取り上げた.それぞれの目標に対する研究成果は下記である.(1)前年度に開発した股義足歩行シミュレーションモデルに,股義足の機械特性に対応した物理モデルを導入し,歩行動作に関して,数値シミュレーション結果と実験結果との比較を行った.シミュレーションで用いる歩行の評価指標として,単位移動距離あたりの消費エネルギ最小および動作の躍度最小の評価関数を導入する事で,実際の股義足歩行と定性的に一致した歩行動作を得ることができることがわかった.(2)歩行シミュレーションモデルの開発支援ツールとしての有効性を検証するために,股義足股継手を対象として部品の開発を行った.設計のパラメータを回転中心位置と関節受動抵抗特性とし,それらのパラメータの違いにより得られる歩容を歩行シミュレーションで評価した.シミュレーション結果によって歩容が改善された股継手のパラメータを元に試作品を設計・製作して歩行動作解析を行った.その結果,シミュレーションで得られた歩容と実際の歩容は定性的に一致しており,本シミュレータはこれまでにない股義足を創発的に開発する際に有用なツールとなることが実証された.