可変構造システムと筋活動センシングによる高アシスト効率装着型増力装置の開発

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装着者にあわせて増力装置の構造を最適化することでアシスト力を効率良く装着者に伝達し,アシスト効率を向上するためのアクチュエーション技術を開発する.2種類の可変構造システムを開発し,装着者の体格に対する増力装置のサイズの不適切さ,および動作中の増力装置のずれに起因するアシスト効率悪化の問題を解消した.また生体センサを用いて増力装置のずれを検出するセンサシステムを開発した.まず,アクチュエータユニットをスーツ要所に配置したジグに取り付けることで固定し,ジグとスーツを介して装着者にアシスト力を伝達する.各ジグ間のアクチュエータユニットのワイヤ長を手動調整することで,装着者の体格に増力装置を合わせる静的な可変構造システムを開発した.アレイ状EMGセンサを用いて,神経支配帯とセンサ情報との関係よりスーツのずれを計測するセンサシステムを開発した.ここで増力装置のずれがアシスト効率に大きく影響する.そこで,アクチュエータユニット取り付け部に装着者の体表面に密着するようにEMGセンサをアレイ状に取り付け,ホルダのずれを実時間で計測することができた.また,超音波による筋活動センシングによる動作計測システムを開発した.テスト特徴分類器に基づいて動作認識法を開発し,生体を透過した超音波から関節角度・トルクを認識する手法を確立した.最後に,腰と膝を同時アシスト可能な増力装置を開発した.ここでは,アクチュエータユニットを腰部に2つ取り付け,腰と肩および腰と膝とをアクチュエータユニットで結び,腰と膝に補助力が得られるようにした.アクチュエータユニットのずれによってアシスト効率が低下することをシミュレーションと実験により確認した.さらに,2つのアクチュエータユニット間の位置を動的に制御することで,ずれを抑制する制御系を開発し,実験によってその効果を示した.