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超音波モータと磁気粘性流体を用いた肘筋電義手に関する基礎研究

超声电机与磁流变液肘肌电假手基础研究

基本信息

批准号：
18700486
负责人：
矢野順彦
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nara National College 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

项目摘要

本研究では,肘筋電義手のコントローラに関して,(1)筋電信号の処理,(2)システム試作,(3)システム特性解析を中心に行った.(1)筋電信号の処理:ヒトの肘関節付近から発生する筋電信号を筋電アンプ(EMG-025)を用いて測定して処理方法について検討した.(2)システム試作:小型マイコンPSoCを採用し,超音波モータの筋電制御システムを試作した.(3)システム特性解析:試作システムについて特性試験を行い,有効性を検証した.PSoCマイコンを用いた超音波モータ筋電制御システムを構築し,検証実験にて動作可能であること確認した.しかし,筋電信号に混入する雑音の影響などによりシステムが正常に動作できない場合があった.今後は,これらの雑音の除去や肘運動速度を考慮した制御システムの構築を行う必要がある.これらの一連の結果ついては,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会にて学会発表,および国際会議4thEuropean Medical and Biological Engineering Congress Engineering for Health(MBEC2008)での発表を行う予定である.また上記と並行して,平成18年度に試作したアクチュエータについて,トルク伝達機構に関する改良を行って伝達特性の改善をはかった.具体的には,クラッチ内部の伝達円盤の形式,磁気粘性流体の種類および磁場印加を行う永久磁石の数を変化させて,システム出力のトルク伝達率を測定した.第二試作機におけるトルク伝達率は0.120であり,第一試作機の0.067と比較して2倍近くの改善がみられた.また特性実験の結果より,アクチュエータのクラッチ部においては,伝達円盤の体積比を可能である限り大きくする,磁場印加時のせん断応力が大きい磁気粘性流体を使用する,永久磁石によるクラッチ内部の磁場範囲を大きくする,などがトルク伝達率の向上に有効であると考えられる.今後は,クラッチ部におけるトルク伝達率をさらに向上させるために,永久磁石による磁場がおよぼす部分での伝達円盤の体積を可能な限り増やすことで,磁気粘性流体がより鎖状化しやすい構造のクラッチケースおよび伝達円盤の設計,試作を行う必要がある.なお,第二試作機の特性試験の結果については,日本AEM学会へ論文投稿している.

This study focuses on: (1) the processing of tendon electrical signals;(2) the experimental design;(3) the analysis of the characteristics of tendon electrical signals. (1)Electro-mechanical signal processing: Electro-mechanical signal processing method (EMG-025) is used to detect and analyze the electro-mechanical signal generated near the elbow joint. (2)Test: Small size PSoC is used, ultrasonic wave is used, and tendon control system is tested. (3)Analysis of the characteristics of the system: test the system characteristics test the operation, there is a property test.PSoC test the use of ultrasonic control system construction, test the operation of the possible test confirmation. In the case of normal operation, the influence of noise mixed with tendon electric signal is not obvious. In the future, we will consider the speed of motion of the elbow in addition to the sound of the elbow. The results of this series were presented at the 4th European Medical and Biological Engineering Congress Engineering for Health(MBEC2008), held at the Japanese Society of Machinery. In addition, in 2018, the trial was conducted to improve the performance of the transmission mechanism and improve the transmission characteristics. The specific parameters include the type of magnetic viscous fluid, the type of magnetic viscous fluid and the number of permanent magnets in the magnetic field. The rate of the second test machine was 0.120, and the first test machine was 0.067 times better than the first test machine. The results show that the volume ratio of the magnetic disk can be increased, the breaking force of the magnetic field can be increased, and the magnetic field of the permanent magnet can be increased. In the future, it is necessary to design magnetic viscous fluids to increase the volume of magnetic disks in the magnetic field of permanent magnets. The results of the second test machine's characteristic test are presented in the paper submitted by the Japanese AEM Society.