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Cooperative control of multiple assistive devices according to synchronized muscle activation in human standing-up motion

根据人体站立运动同步肌肉激活的多个辅助装置的协同控制

基本信息

批准号：
22H01452
负责人：
安ち
金额：
$ 10.82万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

超高齢社会において高齢者の身体機能を維持・改善することは重要な課題である。身体機能の低下に伴って、自分自身の力で目標を達成できるという自己効力感が低下してしまう。本研究では日常生活動作の起点となる起立動作に着目し、この起立動作を実現できるという自己効力感を与えることができる支援機器の開発を目指している。特に本研究では外骨格ロボットや椅子型の支援ロボットを組み合わせて動作の要所のみを支援する制御方策を確立することで使用者が自分自身の力をできるだけ活用して起立できるようにする。2022年度では外骨格ロボットと椅子型支援ロボットを開発し、それらを同時に制御するプロトコルを確立することができた。また使用者の上体の前屈動作に合わせて椅子型支援ロボットの座面を動作させ、離臀後に膝の伸展を補助する外骨格ロボットの制御の効果を健常若年者において検証した。椅子座面の移動速度を変化させた際には特に移動速度が速い際には人の上体の前屈が減り、また離臀に寄与する筋シナジー（複数筋の協同発揮現象）の振幅を減少させられることが分かり、支援の効果を検証することができた。さらに起立動作中に使用者の表面筋電図を用いて筋シナジーの推定を検討した研究では、やや推定誤差が存在するものの、現在の筋シナジーの活動からおおよそ100 ms後の活動が推定できることが示された。これによって使用者の姿勢情報だけではなく、筋シナジーを推定した上で支援機器の制御を行うことが今後期待される。

The maintenance and improvement of physical functions of the elderly in the society are important issues. Low body function is accompanied by low self-strength and low self-strength. This study focuses on the starting point of daily life movement and the development of support machines. In particular, this study establishes a control strategy for the use of external bone structure and chair type support. In 2022, the chair support system was developed, and the control system was established The user's upper body forward movement is supported by the chair's seat surface movement, the hip extension, and the outer bone's control effect. When the movement speed of the chair seat changes, the movement speed decreases, and the vibration amplitude of the upper body decreases. A study on the estimation of the surface activity of the user in the standing action shows that there is an error in the estimation of the activity of the user after 100 ms. The user's posture information is estimated to support the control of the machine in the future.