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上半身・支持脚の協調運動と系のダイナミクスに基づいた歩行アシスト手法の開発

基于上身与支撑腿协调和系统动力学的步行辅助方法的开发

基本信息

批准号：
21K12817
负责人：
本城豊之
金额：
$ 2.75万
依托单位：
防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
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

二足歩行は日常生活において基本的でありながら重要な要素である。また、高齢社会を迎えている日本において、「歩行能力の維持・向上」は寝たきりといったQOLを低下させうる状況を回避し、介護・介助者不足を軽減する上でも重大な課題となっている。近年、歩行支援を含む軽労化のための様々なアシストシステムが開発されており、有効な運動アシスト方法が望まれている。人体と機械要素のインタラクションを要するこのようなシステムでは、ある部位の運動をアシストするにあたって、身体がその構造上有している固有のダイナミクスに基づき、複数の部位との協調によって自然と運動が誘発・変化される状況等を利用するといった無理のない安全な力発揮を目指すことが重要であると考える。本研究では、二足歩行を対象に、運動に制約のある片側の脚の運動をもう一方の脚と上半身の運動によって自然と誘発し、効率的な補助による歩行アシスト方法を目指すものである。そのため、円弧上の足部や傾斜路を利用し、遊脚側の運動における随意的な力発揮を避け、支持脚と上体間の股関節にのみ力発揮を許可することで、遊脚の運動が支持脚と上体間の制御入力と系のダイナミクスによって自動的に定まるような二足歩行系のシミュレーションを実施してきた。このシミュレーションから、昨年度の股関節の剛性と上体の運動方向が歩容に与える影響に加えて、上体の姿勢角度が歩容に与える影響についても数値的に解析した。また、このような歩容が人体の筋活動に及ぼす影響や負担を評価するため、筋張力の推定を行うための筋骨格系シミュレータを実行するために、上述の二足歩行シミュレーションモデルと骨格系モデルの足部モデルの補正について検討した。

The basic elements of daily life are: As Japan welcomes a high-tech society, there are major issues to avoid the situation of "maintaining and improving walking ability" and low QOL, and to reduce the shortage of caregivers and helpers. In recent years, operational support has been developed, including the development of a comprehensive sports system, and the development of sports systems. The mechanical elements of the human body are important for the development of the body, the movement of the body parts, the inherent foundation of the body structure, the coordination of the body parts, the natural movement, the induced transformation, the utilization of the body parts, the unreasonable safety, the development of the force, etc. This study is aimed at providing guidance on how to control the movement of the feet on both sides of the body, and how to control the movement of the feet on both sides of the body, as well as how to control the movement of the feet on the upper body. The foot tilt path on the left and right sides of the foot is utilized, and the free force generation during the movement of the foot side is avoided, and the force generation between the thigh joint of the support foot and the upper body is permitted. The movement of the foot is controlled by the force generation system between the support foot and the upper body, and the automatic determination of the movement system of the two feet is implemented. The rigidity of the thigh joint and the movement direction of the upper body are analyzed according to the influence of the posture angle of the upper body and the movement distance. The evaluation of muscle activity and muscle load caused by muscle tension is discussed in this paper.