頭部姿勢制御装置の開発と視覚障碍者歩行誘導システムへの応用

本年度は頭部の向きを制御する装具の試作を行い、その性能の評価を行った。また、装具を装着し、歩行中に強制的に頭部の向きを変えた場合の歩行への影響について解析した。製作した装具は、両肩で支持された頭部を囲うU字型のフレームをモータで回転させるものである。この回転により頭部の向きを制御する。頭部の強制回旋では、その安全性を確保するためには穏やかな回旋パターンが必要と考えた。そこで、躍度最小モデルを利用し、時間と目標角度を設定することで頭部の回旋パターンを生成した。検証実験としては、2秒で頭部を30度、45度、60度回旋する制御を行うこととした装着実験によって安全かつ安定的に向きを制御でき、装着者からも違和感、恐怖感のない回旋運動であったとの意見を得た。次に、歩行時に装具を用いて強制的な頭部の回旋を行う実験を行った。その結果、頭部の回旋角度に応じて、歩行方向の変化量も大きくなる傾向が確認された。これにより、頭部の向きによる歩行誘導の可能性が確認できた。一方で頭部回旋終了後もその向きに頭部を固定したままの場合、頭部と体幹のねじれが解消しない状況がつづく。そのため、頭部とのねじれを解消するよう体幹の回旋運動が継続して発生し、結果として歩行軌跡が円を描くようなものとなるケースが確認された。この結果から、目標とする方向に歩行方向を安定化させるためには頭部回旋が目標角度に達した後、速やかに体幹正面へ頭部を復帰させることが必要であることが確認できた。

本年度は頭部の向きを制御する装具の試作を行い、その性能の評価を行った。また、装具を装着し、歩行中に強制的に頭部の向きを変えた場合の歩行への影響について解析した。製作した装具は、両肩で支持された頭部を囲うU字型のフレームをモータで回転させるものである。この回転により頭部の向きを制御する。頭部の強制回旋では、その安全性を確保するためには穏やかな回旋パターンが必要と考えた。そこで、躍度最小モデルを利用し、時間と目標角度を設定することで頭部の回旋パターンを生成した。検証実験としては、2秒で頭部を30度、45度、60度回旋する制御を行うこととした装着実験によって安全かつ安定的に向きを制御でき、装着者からも違和感、恐怖感のない回旋運動であったとの意見を得た。次に、歩行時に装具を用いて強制的な頭部の回旋を行う実験を行った。その結果、頭部の回旋角度に応じて、歩行方向の変化量も大きくなる傾向が確認された。これにより、頭部の向きによる歩行誘導の可能性が確認できた。一方で頭部回旋終了後もその向きに頭部を固定したままの場合、頭部と体幹のねじれが解消しない状況がつづく。そのため、頭部とのねじれを解消するよう体幹の回旋運動が継続して発生し、結果として歩行軌跡が円を描くようなものとなるケースが確認された。この結果から、目標とする方向に歩行方向を安定化させるためには頭部回旋が目標角度に達した後、速やかに体幹正面へ頭部を復帰させることが必要であることが確認できた。