介護用空気圧ロボットアームの性能評価

气动护理机械臂性能评价

• 批准号: 13750193
• 负责人: 川嶋 健嗣
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750193/
• 关键词: 空気圧サーボシステム; 介護用ロボット; 流体制御; 圧縮性流体; 圧縮制流体

空気圧シリンダを用いたリハビリ支援用ロボットアームの性能評価をより一般化するために,スティフネス制御を用いて立ち上がり動作をアシストする実験を多くの被験者に対して行った.被験者の各関節の動きを画像計測し,膝で発生しているトルクを推定することで,アシスト力を定量的に評価した.また,ロボットの軽量化を図るために,アクチュエータに空気圧ゴム人工筋を用いたロボットアームを設計製作し,その制御を行った.その結果以下の知見を得た.1)被験者の体重差が1.5倍あると,同一の制御パラメータではアシストの割合が2倍程度異なることがわかった.体重が重いほど,同一の条件下ではアシスト率が小さくなる.2)上記の結果より,被験者の体重が既知である必要がある.地面に水平になるように制御されたアームに被験者がもたれかかった時,45kgから95kgの被験者に対して体重とシリンダにかかる力には多少のばらつきはあるもののほぼ比例関係にあることがわかったことから,シリンダの圧力差から体重を推定するシステムを構成した.3)チューブ自体に繊維が編みこまれた一体型となっている,新型の空気圧ゴム人工筋を用いたロボットアームを設計製作し,従来の空気圧シリンダを用いたロボットに比べ大幅に軽量化できることを示した.4)設計製作したロボットアームの制御系方法としては拮抗駆動する2本のゴム人工筋の内部圧力差を制御するPI圧力制御系のマイナーループと微分先行型PI-D位置制御系からなるカスケード制御系を構成し,良好な位置決め制御が可能なことを明らかにした.

Performance evaluation of air pressure gauges, generalization of air pressure gauges, support for vacuum gauges, and performance evaluation ,スティフネスcontrolを用いて立ち上がりactionをアシストする実験を多くの被験者に対して行った. Measurement of the movement of each joint of the victim, estimation of the movement of the joints, and estimation of the knee joints.シスト力をQuantitative evaluation 価した.また, ロボットの軽quantification を図るために, アクチュエータに空気The artificial ribs are designed and produced by the artificial ribs, and the results are as follows.见を得た.1) The victim's body weight difference is 1.5 times, and the same person's weight difference is cut by the same person. The combination is 2 times different. The weight is heavy and the weight is small under the same conditions.くなる.2) The result of the above mentioned is that the weight of the victim is known and necessary. The ground is level and the weight is necessary.にcontrolされたアームに被験者がもたれかかった时,45kgから95kgの樓者に対してHow much weight is there? How much weight is there?ったことから,シリンダのpressure difference からweightをESTIMATION するシステムを constitute した.3) チューブ自The body's dimensional woven fabric is a one-piece body type, and the new type of artificial ribs is used for tying the body.ムを Design and production Show. 4) Design and production of the control method of the control system and the antagonistic movement of the 2 original people Gongsu's internal pressure difference control system PI pressure control system's differential advance type PI-D position system The control system is composed of the control system, and the position of the control system is good. It is possible to control the control system.

项目成果

N.NAKAMURA, M.SEKIGUCHI, K.KAWASHIMA et al.: "Developing a Robot Arm using Pneumatic Artificial Rubber Muscles"Power Transmission and Motion Control. 365-375 (2002)

N.NAKAMURA、M.SEKIGUCHI、K.KAWASHIMA 等人：“使用气动人造橡胶肌肉开发机器人手臂”动力传输和运动控制。

川嶋健嗣, 関口正人, 中村尚弘, 香川利春: "空気圧ゴム人工筋を用いたロボットアームの開発"フルードパワーシステムワークショップ講演論文集. 33-34 (2002)

Kenji Kawashima、Masato Sekiguchi、Naohiro Nakamura、Toshiharu Kakawa：“使用气动橡胶人工肌肉开发机器人手臂”流体动力系统研讨会论文集 33-34 (2002)。

K.Kawashima, N.Nakamura: "Pneumatic Artificial Rubber Muscles for Disaster Restoration"IEEE/SSRR2003 Poster Session. (2003)

K.Kawashima、N.Nakamura：“用于灾难恢复的气动人造橡胶肌肉”IEEE/SSRR2003 海报会议。

川嶋健嗣, 舩木達也: "リハビリ支援用空気圧ロボットアームの力制御の評価"日本フルードパワーシステム学会論文集. Vol.32, No.1. 8-13 (2003)

Kenji Kawashima、Tatsuya Funaki：“用于康复支持的气动机器人手臂的力控制评估”日本流体动力系统学会论文集第 32 卷，第 1 期（2003 年）。

Toshiharu KAGAWA, Kenji KAWASHIMA, Teruo TOYODA: "Application of Pneumatic Servo Manipulator in Disaster Recovery Remote Robotics"Power Transimission and Motion Control. (2001)

Toshiharu KAGAWA、Kenji KAWASHIMA、Teruo TOYODA：《气动伺服机械手在灾后恢复远程机器人中的应用》动力传输与运动控制。