力覚制御ロボットによる生体関節の摩擦係数の測定

使用力感控制机器人测量生物关节的摩擦系数

• 批准号: 04237224
• 负责人: 馬渕 清資
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04237224/
• 关键词: 力覚制御; ロボット; 生体関節; 摩擦測定

今年度の研究目的は、多自由度ロボットの位置精度および多軸荷重センサの分解能が、はたして関節の摩擦測定を行うのに十分か否かを検討する点にあった。当該研究予算で購入した備品の内、パーソナルコンピュータを、ロボットの制御プログラムを実行し同時に荷重センサからの情報を処理するために用いた。また、収集されたデータを図表として出力し、保存するために、同じく備品として購入したレーザープリンタを用いた。任意の表面で摩擦測定を行うには滑り面の形状に適合した方向に運動が構成されなければならない。しかし、生体関節は、軟部組織に覆われているために、視覚的な情報が得られない。そこで、本研究では、関節全体に加わる荷重を多軸荷重センサでセンシングし、その情報をもとに、ロボットの未端効果器の移動軌跡を決定する方法を用いた。最初に予備実験として人工料表面(平面対球面)での摩擦係数を計測し、摩擦角測定で求めた結果と比較した。その結果、材質が固い場合は制御が困難になると、また、ロボットの動作中に、滑り摩擦と転がり摩擦が混在すると、精度が大幅に低下することがわかった。次に、試験片としてイヌの膝関節を用いた実験を行った。まず、関節を乾燥させた状態(変形性関節症など、関節が異常をきたした状態のモデル)、および表面に正常関節液を塗布した状態(正常な関節のモデル)について、摩擦測定を行った。制御を単純化するために、摩擦距離を、2mと小さくした。その結果、異常関節のモデルでは、摩擦係数0.13、正常関節のモデルでは、別途測定した摩擦係数0.01であった。正常関節の値は、股関節の摩擦測定結果の値と一致した。これにより、多自由度ロボットの位置精度および荷重センサの分解能が、関節の摩擦測定に十分であることを明かにした。

Our research purpose は の, multiple degrees of freedom ロ ボ ッ ト の position precision お よ び multiaxial load セ ン サ の decomposition can が, は た し て masato section の friction measurement line を う の に very か no か を beg す 検 る point に あ っ た. When the research for the calculate で buy し た spare の, パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ を, ロ ボ ッ ト の suppression プ ロ グ ラ ム を line be し に セ under load at the same time ン サ か ら の intelligence を 処 Richard す る た め に with い た. ま た, 収 さ れ た デ ー タ を 図 table と し て し of output, save す る た め に, with じ く spare と し て buy し た レ ー ザ ー プ リ ン タ を with い た. The で friction of any <s:1> surface is measured by を and うに sliding. The shape of the <s:1> surface に is suitable for the に movement in the た direction and が form されなければならな た. The 覚 覚, the body joint に, the soft tissue に report われて われて るために るために, the 覚 な information が られな られな. そ こ で, this study で は, masato section all に わ る load を multiaxial load セ ン サ で セ ン シ ン グ し, そ の intelligence を も と に, ロ ボ ッ ト の end sharper GuoQi の mobile trajectory を decided す を る method with い た. Initial に reserve be 験 と し て people quantity surface (flat spherical seaborne) で の を friction coefficient measuring し and friction Angle measuring で め た results と し た. そ の result, material が solid い occasions は suppression が difficult に な る と, ま た, ロ ボ ッ ト の に, sliding friction り と in action planning が り friction が mixed in す る と, precision が sharply lower に す る こ と が わ か っ た. For the に, the test piece と た て ヌ ヌ ヌ the knee joint を should be tested by を た and を to make った. ま ず, masato を dry さ せ た state (- morphic masato knot な ど, masato が abnormal を き た し た state の モ デ ル), お よ に normal section masato liquid を び surface coated し た state (normal な masato section の モ デ ル) に つ い て line, determination of friction を っ た. Control を単 purification するために, friction distance を, 2mと small さく た た. そ の results section, abnormal masato の モ デ ル で は, friction coefficient of 0.13, normal section masato の モ デ ル で は, don't stay し た friction coefficient 0.01 で あ っ た. The normal joint <s:1> value and the femoral joint <s:1> friction measurement results <s:1> value と are consistent with た た. こ れ に よ り, multiple degrees of freedom ロ ボ ッ ト の position precision お よ び load セ ン サ の can decompose が, masato の friction measurement に very で あ る こ と を Ming か に し た.

项目成果

馬渕 清資: "骨折部周囲力学環境の構築および治癒の診断へのロボティクスの応用" 日本機械学会論文集A編. 58. 1030-1035 (1992)

Kiyosuke Mabuchi：“机器人技术在骨折部位周围构建机械环境和诊断愈合中的应用”日本机械工程师学会会议录，A 版 58. 1030-1035 (1992)。

日本機械学会(編集): "生物と機械" 共立出版, 166 (1992)

日本机械学会（主编）：《生物学与机械》Kyoritsu Shuppan，166（1992）

馬渕 清資: "ロボットを用いた関節摩擦係数の測定" 病態生理. 11. 788-794 (1992)

Kiyosuke Mabuchi：“使用机器人测量关节摩擦系数”病理生理学 11. 788-794 (1992)。

S.Niwa: "Biomechanics in Orthopedics" Soringer-Verlag, 321 (1992)

S.Niwa：“骨科生物力学”Soringer-Verlag，321 (1992)

小林 明郎: "ロボティクスを応用した動物膝関節摩擦の測定" 日本整形外科学会誌. 66. S1336-S1336 (1992)

Akio Kobayashi：“使用机器人测量动物膝关节摩擦力”，日本骨科学会杂志 66。S1336-S1336 (1992)。