水中トレーニングシステムのための気泡を利用した流体力調整技術の開発

水下训练系统利用气泡的流体力调节技术的开发

• 批准号: 16760210
• 负责人: 坂上 憲光
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760210/
• 关键词: 気泡; 関節トルク推定; 流体力軽減; 水中トレーニング; 流体力; 水中ロボットアーム; 繰返し学習制御; 時間軸変換; ダイナミクス解析

本研究では,水中に気泡を発生することでリハビリ時に人体に過剰に加わる流体力を軽減させることを目的としている.これまでに,気泡発生システムを試作し,人体に想定したロボットアームを水中で実際に動作させることで,その関節トルクの定量的な計測や解析を行ってきた.試作した気泡発生システムでは,気泡の発生量の増加によって,流体密度が90%にまで低下することがわかった.また,気泡発生時の上昇流は0.3[m/s]から0.5[m/s]に達するため,浮上効果を生み出すことを明らかにした.これらの結果から,関節トルクが気泡発生時に軽減されることが予想できる.ロボットアームを用いたトルク解析では,ロボットの姿勢を保持するための静的なトルクと運動時の動的なトルクを計測した.静的なトルクでは,気泡量の増加につれて,浮力効果が増す結果となった.また,動的なトルクでは,アームの振り上げ運動に対して,流体から生じるトルクを約50パーセントに抑えることが可能であった.これらの結果から,気泡発生によって運動時の人間に対しても関節トルクの軽減が期待できる.さらに,気泡を含む流体中での関節トルクの推定法も提案した.提案手法では,流体や気泡に関する物理パラメータの推定をあらかじめ必要としないので,推定に伴う作業が非常に容易となる.検証実験では,この提案手法によって推定されたトルクと実際に実験から得たトルクとがよく一致することがわかった.この結果から,提案手法が,リハビリ中の患者の運動計画や,関節間力が過剰になっていないかなどの評価に利用できることが期待される.また,このトルク推定法を,リハビリにおける最適な気泡発生量の決定に利用することも将来的には計画している.以上の結果から,現状では,人体模型や被験者を対象とした実験的検証が必要な段階まできている.

This study aims to reduce the amount of fluid in the human body during the development of bubbles in water. The human body is supposed to be able to measure and analyze the quantitative changes in the body's joints. Try to make bubble generation, bubble generation increase, fluid density up to 90% decrease. The upflow during bubble formation is 0.3[m/s] to 0.5[m/s], and the upflow results in bubble formation. The result of this study is that when the bubble is generated, it will be reduced. The motion of the vehicle is measured when the vehicle is stationary and when the vehicle is moving. The static effect of air bubbles increases, resulting in an increase in buoyancy. For example, if a fluid moves upward or downward, the fluid will move upward or downward, and the fluid will move upward or downward. As a result of this, the development of bubbles in the human body during exercise is expected to be reduced. In this paper, a method for estimating the joint in a bubble-containing fluid is proposed. The proposed method is very easy to perform, since it is necessary and necessary to perform physical calculations related to fluid bubbles. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone who's been in a relationship with someone else. The results show that the proposed method is different, the patient's exercise plan is different, the joint force is different, the evaluation is different, the utilization is different. This method of estimation is used to determine the optimal bubble generation and utilization, and to plan for the future. The above results show that, in contrast to the present situation, the human body model and the object model are the necessary stages for the demonstration of the object model.

项目成果

水中トレーニングシステムのための気泡を利用した流体力調整技術の検討

水下训练系统利用气泡的流体力调节技术研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第6回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• 作者: 坂上憲光;川村貞夫
• 通讯作者: 川村貞夫

水中トレーニングシステムのための気泡を利用した流体力調整技術の実験的検証

水下训练系统利用气泡流体力调节技术的实验验证

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第11回ロボティクスシンポジア
• 作者: 坂上憲光;畠中泰彦;川村貞夫
• 通讯作者: 川村貞夫

流体力学に基づく時間軸変換を用いた水中ロボットアームの入力トルク生成

基于流体动力学的时间轴变换产生水下机器人手臂输入扭矩

• 发表时间: 2004
• 期刊: ロボティクス・メカトロニクス講演会2004
• 作者: 坂上憲光;川村貞夫
• 通讯作者: 川村貞夫