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: 06213229
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06213229/
• 关键词: ロボット; 生体関節; 摩擦測定

今年度は、主としてイヌ膝関節を対象とした関節の起動摩擦(最大静止摩擦)測定を行った。動摩擦と静摩擦について教科書レベルでは、最大静止摩擦すなわち運動開始時の起動摩擦は、運動中の摩擦すなわち動摩擦より大きいとされている。また、関節の摩擦が、荷重時間に依存して変化するという結果が、従来報告されている。こうした観点から、動摩擦より大きな起動摩擦の存在が予想される。しかし、従来、それを明確に測定した報告はない。起動摩擦は短時間の現象であるため測定が困難であったのが、その理由である。本研究では、ロボットアームの動作により運動と静止の条件を精度よく再現させることにより、起動摩擦の検出を試みた。最初に、シーケンシャル制御で、摩擦面の検索を行った。すなわち、ロボットの末端効果器を垂直方向に動作させて、摩擦面が接触した位置を力覚センサで認識し、末端効果器に検索した順序の番号を付してロボットのコントロールボックスにある記憶装置に格納する作業を行った。全すべり距離を3mm、荷重を10Nとした。次に、記憶された番号に沿ってロボットを動作させ、末端効果器を摩擦面に沿って運動させた。1.5mm摩擦した地点で0〜100sの間で設定した時間、静止させ、その後、1.mm摩擦した。検索段階と測定段階のいずれも脛骨側に固定された6軸力センサでセンシングして、DIOボードを介してパーソナルコンピュータに入力した。予備実験として、まず高密度ポリエチレン/鋼の摩擦を測定した。その結果、無潤滑で摩擦した場合、起動摩擦は、動摩擦より1割程度大きい事がわかった。次に、イヌ膝関節について測定した結果、起動摩擦は、静止して荷重を加えた時間に大きく依存して変化することがわかった。たとえば、100秒間の静止では、摩擦係数が0.1を越えることがわかり、静止荷重が、関節の潤滑メカニズムに大きな変化を及ぼすことがわかった。

This year, the を and main と steps て ヌ ヌ ヌ ヌ knee joint を pairs と た た joint <s:1> starting friction (maximum static friction) measurement was carried out った. Friction と static friction に つ い て textbooks レ ベ ル で は, maximum static friction す な わ の starting at the beginning of the friction は ち movement, movement of の friction す な わ ち friction よ り big き い と さ れ て い る. ま た, masato の に friction が, load time dependent し て variations change す る と い が, 従 う results to report さ れ て い る. Youdaoplaceholder6 う た観 た観 point ら ら kinetic friction よ large な な な starting friction <s:1> exists が want される. <s:1> た それを, 従, それを, confirm に determination of <s:1> た report な な な. The <s:1> short-time <s:1> phenomenon of starting friction であるため is difficult to measure が であった が そ そ である reasons である. This study で は, ロ ボ ッ ト ア ー ム の action に よ り を precision motion と stagnation の conditions よ く reappearance さ せ る こ と に よ り, starting friction の 検 try out を み た. Initially, に, シ ケ, ケ シャ and シャ control で, and the friction surface <s:1> 検 cable を runs った. す な わ ち, ロ ボ ッ ト の end sharper GuoQi を vertical に action さ せ て, friction contact surface が し た position を force 覚 セ ン サ で し, terminal services GuoQi に 検 cable し た order の mash を pay し て ロ ボ ッ ト の コ ン ト ロ ー ル ボ ッ ク ス に あ る memory device に Wagner す る line homework を っ た. The total distance is を3mm and the load is を10Nと た た. Time に, memory さ れ た mash に along っ て ロ ボ ッ ト を action さ せ, terminal services GuoQi を friction surface に っ て movement さ せ た. 1.5mm friction た location で between 0 and 100 seconds <s:1> で set <s:1> た time, come to a standstill させ, そ そ later, 1.mm friction た. 検 cable Duan Jie と determination Duan Jie の い ず れ も tibia lateral に fixed さ れ た six axial force セ ン サ で セ ン シ ン グ し て, DIO ボ ー ド を interface し て パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ に し into force た. Laboratory と て て and まず high-density ポリエチレ <s:1> / steel <s:1> friction を determination た た. Youdaoplaceholder0 result, no lubrication で friction た た situation, starting friction, dynamic friction よ 1 the degree of cut is large った そ matter がわ った った. Section に, イ ヌ knee masato に つ い て determination し た results, starting friction は, static し て load を plus え た time に big き く dependent し て variations change す る こ と が わ か っ た. た と え ば, 100 seconds between の static で が は, friction coefficient 0.1 を more え る こ と が わ か り, static load が, masato の lubrication メ カ ニ ズ ム に big き な - を and ぼ す こ と が わ か っ た.

项目成果

K.Mabuchi: "The effect of additive hyaluronic acid on animal joint with experimentally reduced lubricating ability" J.Biomedical Materials Research. 28. 865-870 (1994)

K.Mabuchi：“添加透明质酸对实验性降低润滑能力的动物关节的影响”J.Biomedical Materials Research。

H.Fujie: "Clinical Biomechanics and Related Research" Springer-Verlag, 429 (1994)

H.Fujie：“临床生物力学及相关研究”Springer-Verlag，429（1994）

馬渕清資: "医学と工学" 北里医学. 24. 455-461 (1995)

马渊清介：《医学与工程学》北里医学。24. 455-461 (1995)

K.Mabuchi: "Biomechanics in Orthopedics" Springer-Verlag, 325 (1992)

K.Mabuchi：“骨科生物力学”Springer-Verlag，325 (1992)

馬渕清資: "関節潤滑におけるヒアルロン酸の役割" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 14. 233-236 (1993)

Kiyoshi Mabuchi：“透明质酸在关节润滑中的作用”日本临床生物力学学会杂志 14. 233-236 (1993)。