重度身体障害者のための埋め込み型適応運動系補助脳の開発に関する研究

歩行障害者の介護問題は、現在そして未来の大きな社会的問題である。本研究では、歩行動作に伴う運動に障害を有する人を対象として、外骨格系の舗装具にアクチュエータを組み込みこれを自律制御させると共に、障害者の筋肉に直接電機刺激を加え筋力回復とアクチュエータと併用可能な制御系として、適応的な補助脳(人工運動中枢神経系)を構築し、歩行支援を実現しようとするものである。福祉用途を目的として、軽量外骨格系舗装具と組みあわせることにより、将来的に有用性が期待される適応自律協調型ハイブリッド運動支援システムの構築を試みるものである。当該研究期間の研究成果は以下のようにまとめられる。〈筋電フィードバック型外骨格パワーアシストシステム〉1)モータ駆動系を動力源とした外骨格パワーアシスト脚を開発することができた。2)筋電位を計測し、リアルタイムで生体信号に対応したパワーアシストを行なう手法の構築することができた。3)筋電接続を簡単に行なう手法を導入した。〈動作・行動制御〉1)リカレントニューラルネットワークを個体差に適応するパラメータチューニング機構として、下位の制御階層に組み込むことができた。2)一連の運動を動作の要素としてサブタスクに分解し、これを組み立てる事で、適応的なタスクとして動作・行動制御を実現することができた。3)上記アルゴリズムを小型ボードコンピュータを設計・開発することができた。4)パワーアシストにより、座位から立位および立位から座位への動作、歩行動作、姿勢制御動作を行なわせる事に成功した。

歩行障害者の介護問題は、現在そして未来の大きな社会的問題である。本研究では、歩行動作に伴う運動に障害を有する人を対象として、外骨格系の舗装具にアクチュエータを組み込みこれを自律制御させると共に、障害者の筋肉に直接電機刺激を加え筋力回復とアクチュエータと併用可能な制御系として、適応的な補助脳(人工運動中枢神経系)を構築し、歩行支援を実現しようとするものである。福祉用途を目的として、軽量外骨格系舗装具と組みあわせることにより、将来的に有用性が期待される適応自律協調型ハイブリッド運動支援システムの構築を試みるものである。当該研究期間の研究成果は以下のようにまとめられる。〈筋電フィードバック型外骨格パワーアシストシステム〉1)モータ駆動系を動力源とした外骨格パワーアシスト脚を開発することができた。2)筋電位を計測し、リアルタイムで生体信号に対応したパワーアシストを行なう手法の構築することができた。3)筋電接続を簡単に行なう手法を導入した。〈動作・行動制御〉1)リカレントニューラルネットワークを個体差に適応するパラメータチューニング機構として、下位の制御階層に組み込むことができた。2)一連の運動を動作の要素としてサブタスクに分解し、これを組み立てる事で、適応的なタスクとして動作・行動制御を実現することができた。3)上記アルゴリズムを小型ボードコンピュータを設計・開発することができた。4)パワーアシストにより、座位から立位および立位から座位への動作、歩行動作、姿勢制御動作を行なわせる事に成功した。