リニアモータを用いた力覚フィードバックを有するリハビリ支援ロボットの開発

使用线性电机开发具有力反馈的康复支持机器人

• 批准号: 18760213
• 负责人: 桂 誠一郎
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nagaoka University 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760213/
• 关键词: 実世界ハプティクス; モーションコントロール; 力覚フィードバック制御; 人間支援; 外乱オブザーバ; 加速度制御; バイラテラル制御; リハビリテーション; 加速度センサ; 人間支援ロボット

力覚の伝達と再現を扱う実世界ハプティクス技術は、将来の人間支援ロボットの実現にあたって必要不可欠な要素技術となっている。その中でも、アクチュエータに外乱オブザーバを適用した力覚フィードバック制御は、各個人の身体機能に適合した動作生成ならびに親和性の高い接触動作の実現において欠かすことのできない鍵技術となっている。本研究では、力覚フィードバック機能を有するリハビリ支援ロボットの開発を目標としており、本年度において次のような研究実績を得ることができた。1.力覚フィードバックを有する多自由度リハビリ支援ロボットの基本設計、試作昨年度に開発したセンサレス力覚推定技術をX-Yテーブル構造を有する多自由度リハビリ支援ロボットに実装した。また、マスタ・スレーブシステムの2台にリハビリ支援ロボットを拡張することにより、介助者による遠隔地からのトレーニングのアシスト動作を可能にした。2.自動負荷調整ユニットの評価昨年度に開発した位置・加速度統合型外乱オブザーバにより、人間の感じる周波数帯域すべてをカバーした力覚フィードバック制御に基づく自動負荷調整が可能になったため、本年度ではこれをヒューマンインタラクティブモーションに適用し、その評価を行った。具体的には、人間の上肢をモデル化することにより、トレーニング中に操作者の手首、肘、肩関節にかかるトルクをリアルタイムで推定する技術を開発した。このリアルタイムモニタリングに基づき、負荷トルクが個人ごとの閾値を超えた場合には自動的に負荷を減少させることで、安全なトレーニング動作が可能になることを各種試験により明らかにした。上記の研究成果は12件の査読付き論文に結実するとともに、5件の学会発表を行い、成果の普及に努めた。

Force 覚 の 伝 da と reappearance を Cha う be world ハ プ テ ィ ク ス は technology, the future の world support ロ ボ ッ ト の be presently に あ た っ て not owe な elements necessary technical と な っ て い る. In そ の で も, ア ク チ ュ エ ー タ に outside disorderly オ ブ ザ ー バ を applicable し た force 覚 フ ィ ー ド バ ッ ク royal は, each person body function の に for し た action generated な ら び に affinity の high い contact action の be presently に お い て owe か す こ と の で き な い key technology と な っ て い る. This study で は, force 覚 フ ィ ー ド バ ッ ク function を have す る リ ハ ビ リ support ロ ボ ッ ト の open 発 を target と し て お り, this year's に お い て times の よ う な study grade を must be る こ と が で き た. 1. The force 覚 フ ィ ー ド バ ッ ク を have す る multi-freedom リ ハ ビ リ support ロ ボ ッ ト の basic design, try yesterday annual に open 発 し た セ ン サ レ ス presumption force 覚 technology を x-y テ ー ブ ル a す を construction る multi-freedom リ ハ ビ リ support ロ ボ ッ ト に be loaded し た. ま た, マ ス タ · ス レ ー ブ シ ス テ ム の two に リ ハ ビ リ support ロ ボ ッ ト を company, zhang す る こ と に よ り, mobility に よ る far to か ら の ト レ ー ニ ン グ の ア シ ス ト could easily を に し た. 2. Automatic load adjustment ユ ニ ッ ト の review 価 yesterday annual に open 発 し た position, acceleration integration type outside disorderly オ ブ ザ ー バ に よ り, human の じ る cycle for 帯 domain す べ て を カ バ ー し た force 覚 フ ィ ー ド バ ッ ク suppression に base づ く automatic load adjustment が may に な っ た た め, this year's で は こ れ を ヒ ュ ー マ ン イ ン タ ラ ク テ ィ ブ モ ー シ ョ ン Youdaoplaceholder0 is applicable to the evaluation of 価を line った by そ に. Specific に は, の human upper limb を モ デ ル change す る こ と に よ り, ト レ ー ニ ン グ の に operators in the hand, elbow, shoulder masato first quarter に か か る ト ル ク を リ ア ル タ イ ム presumption で す る technology を open 発 し た. こ の リ ア ル タ イ ム モ ニ タ リ ン グ に base づ き, load ト ル ク が personal ご と の threshold numerical を super え た occasions に は automatic に load を reduce さ せ る こ と で, safety な ト レ ー ニ ン グ could easily が に な る こ と を various test に よ り Ming ら か に し た. The above records 12 <s:1> research achievements <e:1>, 読 published <s:1> papers に concluded するとと に に, 5 <s:1> published by <s:1> societies を carried out めた, and the achievements <s:1> popularized に in めた.

项目成果

Bilateral Teleoperation with Different Configurations using Interaction Mode Control

使用交互模式控制的不同配置的双边遥控

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the 2007 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE '07-VIGO
• 作者: Seiichiro Katsura;Toshiyuki Suzuyama;Kiyoshi Ohishi
• 通讯作者: Kiyoshi Ohishi

Sensorless Interaction Force Control Based on Modal Space Design for Twin Belt-Driven System

基于模态空间设计的双皮带传动系统无传感器相互作用力控制

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the SICE Annual Conference 2007, International Conference on Instrumentation, Control and Information Technology, SICE '07-TAKAMATSU
• 作者: Chowarit Mitsantisuk;Seiichiro Katsura;Kiyoshi Ohishi
• 通讯作者: Kiyoshi Ohishi

インタラクションモード制御に基づくモーションアキジションシステムの実現

基于交互模式控制的运动采集系统的实现

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会産業応用部門誌 Vol.127-D,No.8
• 作者: 桂 誠一郎;大石 潔
• 通讯作者: 大石 潔

マルチセンサ情報型外乱オブザーバによる広帯域力制御

利用多传感器信息型扰动观测器的宽带力控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 平成18年電気学会産業応用部門大会 講演論文集 2-48
• 作者: 入江 航平;桂 誠一郎;大石 潔
• 通讯作者: 大石 潔

位置・加速度入力型外乱オブザーバによる広帯域モーションコントロール

使用位置/加速度输入型干扰观测器的宽带运动控制

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会産業応用部門誌 Vol.127-D,No.6
• 作者: 入江 航平;桂 誠一郎;大石 潔
• 通讯作者: 大石 潔