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

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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。