柔軟空気圧シリンダを用いた低コスト・可搬型上肢リハビリ機器の開発

使用柔性气缸开发低成本、便携式上肢康复设备

• 批准号: 17J09802
• 负责人: 松井 保子
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokushima (2018)Okayama University of Science (2017)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J09802/
• 关键词: 柔軟空気圧シリンダ; 球面アクチュエータ; 3次元位置計測システム; ホームリハビリテーション; 屈曲チューブを利用した4ポート型サーボ弁; 水道水圧駆動ポータブル上肢リハビリテーション機器; ロボティクス・メカトロニクス; 流体制御機器

高齢化社会を迎え，リハビリ機器やパワーアシスト装置の開発が盛んに行われている．本研究では，以前に2つの柔軟空気圧シリンダをリング状に曲げ直角に交差させて構成した球面アクチュエータを試作し，手に持って腕や肩などのリハビリテーションを行うための可搬型上肢リハビリテーション機器へ応用した．本年度は，この球面アクチュエータを空気圧ではなく水道水圧で駆動することを検討した．水道圧は，家庭で簡単に入手できる流体圧力源であり，その圧力の利用には，防錆性のある弁が必要になるが，その性質から，これらの弁は総じて高価であることが多い．そこで，屈曲させた2本の軟質ポリウレタンチューブ（内径2.5mm，外径4.0mm）と2種類のチューブコネクタ，小型RCサーボモータから構成される低コスト4ポート型サーボ弁使用する．このサーボ弁はチューブの屈曲角を制御し，管路断面積を増減させることで気体／液体の両流体の流量を制御できる弁であり，金属製の摺動部や錆の心配がなく使用できるメリットがある．この弁と以前開発した3次元位置計測装置を可搬型上肢リハビリ機器に搭載した．実験より，防水などの課題は残るものの，水道水圧による機器の姿勢制御を実現した．

随着社会的老化，康复设备的开发和电力辅助设备正在积极进行。在这项研究中，我们以前创建了一个球形执行器，该球形执行器通过弯曲两个柔性气动缸形状并以直角越过它们，并将其应用于便携式上肢康复设备上，以通过将它们握在手中，以进行武器和肩膀。今年，我们考虑使用水压而不是气压驱动球形执行器。水压是易于在家庭中可用的流体压力来源，使用压力需要抗锈阀，但是由于其性质，这些阀通常很昂贵。因此，我们使用低成本的4端口伺服阀，该阀由两个弯曲的软聚氨酯管（内径2.5 mm和外径4.0 mm），两种类型的管子连接器和一个小的RC伺服电动机组成。该伺服阀控制管的弯曲角并增加或减小管道的横截面区域，从而使两种气体/液体流体的流速具有能够使用的优势，而不必担心金属滑动零件或生锈。该阀门和先前开发的3D位置测量装置安装在便携式上肢康复装置中。实验表明，尽管诸如防水之类的问题仍然存在，但该系统能够使用水压控制设备的姿势。

项目成果

Development of Portable Rehabilitation Device Driven by Low-Cost Servo Valve Using Tap Water

利用自来水开发低成本伺服阀驱动的便携式康复装置

• DOI: 10.18178/ijmerr.9.3.353-359
• 发表时间: 2020
• 期刊: International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research
• 作者: Hideyuki Obayashi;Tetsuya Akagi;Shujiro Dohta;Wataru Kobayashi;Yasuko Matsui;So Shimooka;Takashi Shinohara;and Mohd Aliff
• 通讯作者: and Mohd Aliff

Development of Simple 3D Measuring Device Using Low-Cost Wire Type Linear Potentiometer for Flexible Spherical Actuator

使用低成本线式线性电位计开发用于柔性球形执行器的简单 3D 测量装置

• DOI: 10.18178/ijmerr.6.3.215-218
• 发表时间: 2017
• 期刊: International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research
• 作者: Yasuko Matsui;Tetsuya Akagi;Shujiro Dohta;Wataru Kobayashi and Hiroaki Tamaki
• 通讯作者: Wataru Kobayashi and Hiroaki Tamaki