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筋の力学的特性を規範とするインナー型インフレータブルアシスト技術の開発

基于肌肉力学特性的内式充气辅助技术开发

基本信息

批准号：
21K12808
负责人：
塚原淳
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、歩行に付随して発生する筋の電気的・機械的活動の変化から、インフレータブルアクチュエータ（IfA）に供給する空気量を制御し、機能的に遊脚動作を支援する「インナー型」インフレータブルアシストスーツを開発することである。今年度では、収縮型IfA、BESセンサー、内圧センサー、IMU、コントロールユニットで構成されたインフレータブルアシストスーツを試作した。さらに、筋の電気的活動量（表面筋電位信号）の変化に基づき、DCポンプからIfAに供給する空気量を調整できる制御アルゴリズムの提案と検証実験を行った。提案する制御アルゴリズムは、計測した表面筋電位信号からIfAの目標収縮力を推定する「IfA収縮力変換器」、IfAの目標収縮力から目標空気量を推定する「IfA目標収縮力-IfA目標空気量プロファイル」、IfAの内圧値から空気量を推定する「IfA内圧-空気量プロファイル」から構成され、空気量のフィードバック制御を行うことによりIfAの収縮量を随意的に調整する制御方式である。提案する制御アルゴリズムの有用性を評価するために、本手法を搭載したインフレータブルアシストスーツを用いて、座位姿勢の健常者を対象に膝の屈伸実験を実施した。その結果、本提案手法が、健常者の大腿直筋から計測された表面筋電位信号に基づいてIfAに供給するための目標空気量を首尾よく推定し、IfA収縮量を随意的に制御できることを確認した。

The purpose of this study is to control the amount of air supplied by the electric and mechanical activities of the muscles generated during operation and to develop the "electric and mechanical activities of the muscles" to support the operation of the functional legs. This year's IfA, BES, internal pressure, IMU, and C/O components are tested. In addition, the electrical activity of the muscle (surface muscle potential signal) is changed to adjust the amount of air supplied by the DC current and the voltage of the muscle. The proposal is composed of an IfA compression force converter, an IfA compression The air volume control method can be adjusted at will. The utility of the proposal is evaluated. The method is carried out in the middle of the vehicle. The knee flexion and extension of the vehicle is carried out in the normal seat posture. As a result, the method of this proposal is to measure the surface tendon potential signal of the healthy person, and to estimate the target air quantity of the healthy person.