下肢パワードスーツの快適性を実現するための冗長機構の利用および床反力推定の提案

本研究は、下肢外骨格ロボットを装着する際に用いるベルトが人間と一緒に動く際に擦れが発生してしまう問題に対し、機構の冗長性を用いることで解決を図る。前年度では、ベルトの位置を能動的に修正するための関節を付加した冗長型下肢外骨格ロボットのモデルを構築し、外乱によってベルトの位置にズレが生じた際、そのズレ（偏差）をもとにして軌道に修正を加える手法を提案した。その有効性を示すため、人体組織を再現したせん断力モデルを用いて、ベルトズレ修正の有無でベルト直下に働くせん断力を比較した。ベルトズレ修正によりせん断力は常に低いレベルの値となり、最終的にズレがほぼ完全に解消され、せん断力もほぼ0にすることが出来た。これにより本手法の有効性を示すことが出来た。今年度は、ロボット設計のリンク長の最適化にも着手し、「外骨格が人間に対しどれだけ動けるか」、「外骨格が最大どれだけアシスト可能なのか」を従来の指標を発展させて提案した。現在はそれをもとに最適化手法の確立に向け進んでいる。また、人間の歩行状況を計測したうえ、人間の下半身を5関節のモデルを構築して、人間が歩行時の足裏の反力を推定することに成功した。

本研究は、下肢外骨格ロボットを装着する際に用いるベルトが人間と一緒に動く際に擦れが発生してしまう問題に対し、機構の冗長性を用いることで解決を図る。前年度では、ベルトの位置を能動的に修正するための関節を付加した冗長型下肢外骨格ロボットのモデルを構築し、外乱によってベルトの位置にズレが生じた際、そのズレ（偏差）をもとにして軌道に修正を加える手法を提案した。その有効性を示すため、人体組織を再現したせん断力モデルを用いて、ベルトズレ修正の有無でベルト直下に働くせん断力を比較した。ベルトズレ修正によりせん断力は常に低いレベルの値となり、最終的にズレがほぼ完全に解消され、せん断力もほぼ0にすることが出来た。これにより本手法の有効性を示すことが出来た。今年度は、ロボット設計のリンク長の最適化にも着手し、「外骨格が人間に対しどれだけ動けるか」、「外骨格が最大どれだけアシスト可能なのか」を従来の指標を発展させて提案した。現在はそれをもとに最適化手法の確立に向け進んでいる。また、人間の歩行状況を計測したうえ、人間の下半身を5関節のモデルを構築して、人間が歩行時の足裏の反力を推定することに成功した。