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

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。

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。