Improving the Operability of a Lower Limb Power Assistive Devices for a Person with Paraplegia

提高截瘫患者下肢动力辅助装置的可操作性

• 批准号: 22K12947
• 负责人: 長井 力
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saitama Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12947/
• 关键词: 歩行補助装置; 支援ロボティクス; リハビリテーション; 身体状態推定; 移動支援; 日常使用; 人間-機械協調; 歩行効率向上

本研究は，対麻痺者の歩行補助及びリハビリテーションを目的とした下肢パワーアシスト装置の開発を行っている．使用者が日常使用しやすく安全な歩行を可能とするために１． 対麻痺者の少ない身体情報から使用者の意図を推定する手法の確立，２．得られた情報から使用者の状況を推定し最適な歩行を実現する制御手法の確立を目指している．課題１については，新型コロナウイルス感染拡大の影響から，医療施設においての対麻痺者による運動解析実験を行うことができなかったため，主に健常者による歩行解析実験を行い，歩行の特徴解析手法の検討を行った．データ処理及び解析モデルの構築を行い，特徴評価に有効であるか検討している．課題２については，関連する歩行制御手法の検討及びパワーアシスト装置の改良を行った．パワーアシスト装置と使用者を協調制御させるためのセンサシステムの改良と歩行制御コントローラへの入力方法の検討を行った．その結果、従来と比較して安定性が向上し誤動作が減少した．歩行補助装置の誤動作は転倒などの重大事故につながるため、信頼性の向上は重要である．また，アシスト装置の機構について改良を行い，シンプルで堅牢な構造の実現と軽量化を行った．最適なセンサ配置とアクチュエータ機構の簡素化を行うことにより，信頼性を獲得する．構造上もっとも負荷のかかる股接手部分は，企業と共同で改良を行っている．医療施設以外での日常使用を目指す場合，複雑で重量のあるパワーアシスト装置は故障の原因と駆動時間の減少につながることから，シンプルで軽量な構造による効果は大きい．改良したパワーアシスト装置を用いて健常者による歩行実験を行い，有効性を確認した．

这项研究正在开发一个下肢电力辅助设备，用于步行辅助和校正截瘫患者。 1。为了使用户轻松使用日常安全步行。建立一种方法来估计用户从几乎没有截瘫的物理信息中的意图； 2。目的是建立一种控制方法，该方法从获得的信息中估算用户的情况并实现最佳步行。关于问题1，由于COVID-19的蔓延的影响，我们无法在医疗设施中对截瘫进行运动分析实验，因此我们主要对健康人员进行了步行分析实验，并检查了分析步行特征的方法。构建了数据处理和分析模型，以确定它们是否有效地表征评估。关于问题2，检查了相关的步行控制方法，并改善了功率辅助设备。我们研究了传感器系统的改进，以协调电力辅助设备和用户，并将输入方法输入到步行控制控制器。结果，与先前的模型相比，稳定性得到了提高，并且出现故障降低了。提高可靠性很重要，因为步行辅助装置的故障会导致严重的事故，例如跌倒。此外，辅助设备的机制得到了改进，实现了简单且稳健的结构并减少了重量。通过优化传感器布置并简化执行器机制来实现可靠性。由于其结构原因，这是最紧张的crot式联系区，正在与公司合作改善。当旨在在医疗设施外日常使用时，复杂和重型辅助设备会减少故障和操作时间，从而使简单轻巧的结构有效。使用改进的功率辅助设备，健康个体进行了步行实验，以确认其有效性。