可変弾性直列駆動機構を備えたクランク膝継手を有する義足の当事者評価開発研究

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世界では下肢切断者は約1000 万人と推定されている。義足の価格は非常に高く、一部の人のがみ義足をつけている状況である。多くの義足ユーザはパッシブと呼ばれる義足を装着している。パッシブ義足はばねやダンパーを生かした伸展と屈曲の抵抗を一定的に調整するものであり、ユーザに能動的にパワーをできない。綺麗に歩く、楽に歩く、早く歩く、走るという作動はは障害者が期待していることであるが、その期待に応えられる義足はまだできていない。独自のユーザーアンケート調査により、既存の義足において、色々な課題を示している。交互に階段昇降、疲れにくく歩行するために、動力を持つロボット義足を開発しなければならない。ロボット膝を開発した．モータ、バッテリ、角度センサー、力センサー、IMUセンサー、制御基板を組み込まれている。歩行に合わせる制御を行うことで独自動力を持ち、歩行をアシストできる。本研究の機構は膝関節角度の変化に伴い、減速比は可変する。一般的な機構は膝関節角度の変化に依存しておらず、一定である。本研究の機構は歩行時の角度範囲では、減速比が小さく、大きい歩行速度の変化を実現できる。しかし、立ち上がりや階段昇降の際、回転速度変化より、大きいトルクは求められる。この機構も立ち上がりや階段昇降の角度範囲に、減速比が大きく、大きいトルクの出力が可能になる。本研究の義足当事者により、平地歩行と立ち上がりの動作において、評価を行った。遊脚相では健常者の膝角度の平均プロフィールを追従し、ユーザーのフィードバックに基づく、パラメータをチューニングする。立脚相と遊脚相は力センサーと角度センサーの与えによって判断する。また、この機構によって、アシストをするパワードモード、従来義足と相当するパッシブモードを実現できる。