解剖学的筋骨格構成を規範としたヒト上肢類似ロボットの研究

ヒト筋骨格構成を規範とした生体規範型上肢ロボットアームの開発を目標とし,ロボット・機械工学的視点からヒト肩関節機構を中心とした生体構成を研究した.上肢を支える構造としては肩甲骨機構,肩-上腕関節機構,肘関節機構が挙げられる.本モデルは駆動可能な上肢筋骨格物理モデルとしてのロボット機構として構成した.前年度において構成した,肩甲骨・鎖骨・体幹面すべり運動を有する肩甲骨物理モデルを再構成し,肩甲-上腕関節機構を統合した上肢帯ロボットモデルを作成した.本研究で作成された上肢帯モデルでは肩甲骨駆動について8本,上腕骨駆動について7本のワイヤで肩甲骨運動にかかわる筋を再現し,完全幾何拘束型パラレルリンクとみなして駆動した.巻きつきながら駆動するという生体筋骨格構成は,制限された形態において関節可動域を増大させる役割が一つの目的と考え,体幹に対し上腕骨を135度側方屈曲させることが可能となり,肩甲骨の後傾が可能な機構の作成により135度前方も可能とした.駆動時には冗長ワイヤのうち特定動作のためのモーメントアームを発生させうるワイヤを選択的に駆動する構成とした.結果を,第61期日本機械学会九州支部講演会で動画等を用いて発表した.前腕部モデルは可動域拡大のために橈骨ねじれモデルを構成し,モーメントアームにより可動性を評価した.また,肩甲骨運動に関して得られた知見を応用し,脳卒中リハビリテーション支援のための肩甲骨保持ロボット装具を製作した.これにより,機能としての肩甲骨-上腕骨運動解析を臨床的応用する基礎手法を得た.

ヒト筋骨格構成を規範とした生体規範型上肢ロボットアームの開発を目標とし,ロボット・機械工学的視点からヒト肩関節機構を中心とした生体構成を研究した.上肢を支える構造としては肩甲骨機構,肩-上腕関節機構,肘関節機構が挙げられる.本モデルは駆動可能な上肢筋骨格物理モデルとしてのロボット機構として構成した.前年度において構成した,肩甲骨・鎖骨・体幹面すべり運動を有する肩甲骨物理モデルを再構成し,肩甲-上腕関節機構を統合した上肢帯ロボットモデルを作成した.本研究で作成された上肢帯モデルでは肩甲骨駆動について8本,上腕骨駆動について7本のワイヤで肩甲骨運動にかかわる筋を再現し,完全幾何拘束型パラレルリンクとみなして駆動した.巻きつきながら駆動するという生体筋骨格構成は,制限された形態において関節可動域を増大させる役割が一つの目的と考え,体幹に対し上腕骨を135度側方屈曲させることが可能となり,肩甲骨の後傾が可能な機構の作成により135度前方も可能とした.駆動時には冗長ワイヤのうち特定動作のためのモーメントアームを発生させうるワイヤを選択的に駆動する構成とした.結果を,第61期日本機械学会九州支部講演会で動画等を用いて発表した.前腕部モデルは可動域拡大のために橈骨ねじれモデルを構成し,モーメントアームにより可動性を評価した.また,肩甲骨運動に関して得られた知見を応用し,脳卒中リハビリテーション支援のための肩甲骨保持ロボット装具を製作した.これにより,機能としての肩甲骨-上腕骨運動解析を臨床的応用する基礎手法を得た.