セミアクティブアシスト機構とエネルギ制御によるパワー及びスキルアシストの同時実現

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は弾性材とアクチュエータから成るセミアクティブアシスト機構による周期運動のアシストを研究対象とし, これまで行ってきたパワーアシストを実現する制御法の拡張として, 負担軽減だけでなく動作矯正を行うスキルアシスト制御法に関して研究を行っている.本年度は研究計画の通り, 大目的であるセミアクティブアシスト機構によるパワーアシストとスキルアシストの同時実現に取り組み, これまで開発してきた技術を拡張することでそれを実現した.まず, 我々の扱うセミアクティブアシスト機構において, 補助エネルギをパワーアシストに使うのか, スキルアシストに使うのかは, 人間とアシスト装置のダイナミクスの両方を解析からトレードオフの関係になることがわかっている. 同時実現として我々の研究で解決すべき課題は, この補助エネルギをいかに効率的にパワーアシストとスキルアシストに配分するかである.これまでの研究でパラメータ設計によるパワーアシスト効率制御法, 人間の運動のばらつきを統計的に組み込んだ補助力位相差制限法に基づくスキルアシスト効率制御法を開発してきた. しかしながら, それら双方のトレードオフを考慮した同時最適化は行っていなかった. そのため, 本年度はセミアクティブアシスト機構のパワーアシストとスキルアシストの研究の総まとめとして, トレードオフの関係にあるそれぞれのアシスト効率いかにすれば最適化可能であるかについて研究を行った.この同時最適化という課題を解決するために, 我々は周期運動のアシストの動作点という概念を新たに導入した. トレードオフの関係を用いて円上を動く動作点を考えると, 本システムは半径方向が補助エネルギを示すこととなる. 動作点の概念はその関係を用いて設計しこの概念を用いて同時最適化のためのパラメータ設計を行い, 実験的に検証を行った. その結果, スキルアシストの適用による追従誤差の低下と, その上で目標値通りの最大化されたパワーアシスト効果を得ることができた. これにより, 本研究課題であるセミアクティブアシスト機構とエネルギ制御によるパワー及びスキルアシストの同時実現を達成した.