上肢運動計測ロボットの周期非周期運動制御による高次脳機能障害診断

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超高齢化社会への突入に伴い脳損傷による高次脳機能障害者数は増加の一途にある．本研究は脳損傷による運動障害へ着目し，失った運動機能を再獲得するメカニズムを検討する運動学習研究（神経心理学）とロボットの運動制御研究（制御工学）の複合領域研究を行った．2020年度は研究開始時に計画していた運動学習研究に向けた実験を，COVID-19に伴う昨今の状況を踏まえ保留とした．代わりに，運動制御研究へ重点をおいて研究を実施した．運動制御研究では，これまでに，周期／非周期分離フィルタを用いた周期／非周期運動制御のフレームワーク構築し，周期運動と非周期運動の分離制御を実現した．これに伴い，6種類の周期／非周期運動制御手法（1. 周期位置／非周期力制御，2. 周期位置／非周期インピーダンス制御，3. 周期力／非周期位置制御，4. 周期力／非周期インピーダンス制御，5. 周期インピーダンス／非周期位置制御，6. 周期インピーダンス／非周期力制御）を提案した．さらに，周期／非周期分離フィルタを改良し，雑音下における信号の周期信号と非周期信号への分離を実現した．運動学習研究では，2019年度までに実施した若年健常者140名を対象とした運動学習実験結果を用いて，解析を行った．書字運動の上達度より，健常者の螺旋書字学習では，ロボットアシストを利用しないことで良好な学習が行われる可能性が示唆された．更なる実験に向けて，ダイレクトドライブモータおよびリニアモータを用いた広帯域力推定が可能な3自由度上肢運動計測ロボットを設計・開発した．本ロボットへ周期／非周期運動制御を実装し，その有効性を確認した．