Development of Smart Gloves for Human-touch in Tele-rehabilitation

本研究は、指の生体力学特性に基づいた独自多チャンバソフトアクチュエータで実現したソフトグローブをベースに、手の運動支援のみならず、遠隔で手の可動域・剛性の測定、それらの運動特性および感覚の遠隔共有の手段とする多機能一体型スマートフィンガー、そしてスマートグローブを構築し、遠隔の双方が装着するスマートグローブと連動するアバターハンド(Avatar Hand)と物理シミュレーションを通して実現する相互作用で、ヒューマンタッチなテレリハビリテーションの確立を目的とする。初年度では、以下の4項を推進してきた。1)関節モジュール型ソフトアクチュエータの空気圧、空気チャンバの体積変化、屈曲角間の関係式を求めた。2) 生体の手の形態を有するダミーフィンガーの各関節に特定のばね定数を持つねじりばねを入れ、そのダミーフィンガーにつけている関節モジュール型空気圧の制御実験で、モデル同定を行った。その時、ダミーフィンガーと関節モジュール型空気圧の複合体の角度は、手のトラッキングデバイスのLeap Motionとゴニオメーターの両方を用いた。それを用いて、ダミーフィンガーの関節剛性を推定できた。3)患者の関節の剛性（痙性度合）を動作中でも療法士と共有するために、これまでの屈曲型ソフトアクチュエータの代わりに、屈曲・伸展型モジュール型ソフトアクチュエータを新たに開発し、屈伸両方の共同活動(Co-activation)度合で、その剛性を動的調整可能にした。4) 指の接触圧センサも超弾性シリコンと導電性繊維を用いて開発し、改良を重ねて、40g以下の小さい圧力にも反応するようになった。

本研究は、指の生体力学特性に基づいた独自多チャンバソフトアクチュエータで実現したソフトグローブをベースに、手の運動支援のみならず、遠隔で手の可動域・剛性の測定、それらの運動特性および感覚の遠隔共有の手段とする多機能一体型スマートフィンガー、そしてスマートグローブを構築し、遠隔の双方が装着するスマートグローブと連動するアバターハンド(Avatar Hand)と物理シミュレーションを通して実現する相互作用で、ヒューマンタッチなテレリハビリテーションの確立を目的とする。初年度では、以下の4項を推進してきた。1)関節モジュール型ソフトアクチュエータの空気圧、空気チャンバの体積変化、屈曲角間の関係式を求めた。2) 生体の手の形態を有するダミーフィンガーの各関節に特定のばね定数を持つねじりばねを入れ、そのダミーフィンガーにつけている関節モジュール型空気圧の制御実験で、モデル同定を行った。その時、ダミーフィンガーと関節モジュール型空気圧の複合体の角度は、手のトラッキングデバイスのLeap Motionとゴニオメーターの両方を用いた。それを用いて、ダミーフィンガーの関節剛性を推定できた。3)患者の関節の剛性（痙性度合）を動作中でも療法士と共有するために、これまでの屈曲型ソフトアクチュエータの代わりに、屈曲・伸展型モジュール型ソフトアクチュエータを新たに開発し、屈伸両方の共同活動(Co-activation)度合で、その剛性を動的調整可能にした。4) 指の接触圧センサも超弾性シリコンと導電性繊維を用いて開発し、改良を重ねて、40g以下の小さい圧力にも反応するようになった。