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J-GLOBAL ID：201402265817378221   整理番号：14A0822079

空気圧アクチュエータを用いたスチュワートプラットフォーム型膝-足リハビリテーションアシスト装置の力,剛性及び粘性ダンピング制御

Force, Stiffness and Viscous Damping Control of a Stewart-Platform-Type Ankle-Foot Rehabilitation Assist Device with Pneumatic Actuator

著者 (5件)： ONODERA Takayuki (Tokyo Univ. Sci., Chiba, JPN) ,  SUZUKI Eiji (Tokyo Univ. Sci., Chiba, JPN) ,  DING Ming (RIKEN, Nagoya, JPN) ,  TAKEMURA Hiroshi (Tokyo Univ. Sci., Chiba, JPN) ,  MIZOGUCHI Hiroshi (Tokyo Univ. Sci., Chiba, JPN)
資料名： Journal of Robotics and Mechatronics  (Journal of Robotics and Mechatronics)
巻： 25  号： 6  ページ： 897-905  発行年： 2013年12月20日 
JST資料番号： L0735A  ISSN： 0915-3942  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： リハビリテーションを必要としている,身体的に障害のある人々の数は増加している。不幸にも,このようなリハビリテーションを専門としている理学療法士は不足している。これにより,理学療法士の負担を減らすことができるリハビリテーションアシスト装置の需要が増えている。本研究では,スチュワートプラットフォーム(SP)型パラレルリンク機構を使用することによって,足首のリハビリテーションをアシストすることができる装置を開発した。SP型パラレルリンク機構を使用することによって,リハビリテーションの間,6自由度足首-足運動を測定し制御することを可能とする。その装置は,足首と足の測定を可能とするため,足首関節の瞬間中心を算出することができる。これまでの研究において,筆者らはSP型パラレルリンク機構によって足首と足の姿勢を算出して制御する方法を提案し,その精度を検証した。本稿では,その装置を使って,力制御を行う方法を提案し,その精度を検証した。この装置を使うと,足首-足にかかる力を6個の空気シリンダによって制御することができる。1つの空気シリンダによって発生する力は,拡張および収縮方向に圧力を制御することによって決定される。6個すべての空気シリンダが作用しているときに,1つの空気シリンダ及び1つのアシスト装置に対する力制御法の精度を検証した。その結果,装置全体の力制御の精度は,平行移動に対して2乗平均誤差が4.2N以下で,回転に対しては3.2Nmであるのに対し,1つの空気シリンダの精度は,2乗平均誤差で0.24N以下であることが分かった。これにより十分な精度が得られることが示された。将来的に,剛性や粘性ダンピングによってリハビリテーション補助を統合するために,筆者らは,空気シリンダの剛性や粘性ダンピングの係数を制御する方法を提案し,その精度を検証した。剛性や粘性ダンピング係数の制御における精度の2乗平均誤差は,それぞれ3.4N/mと1.4Ns/mであり,提案方法の有効性を確認した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： リンク機構 ,  アクチュエータ ,  ロボット ,  *リハビリテーション ,  粘性減衰 ,  剛性 ,  医療従事者 ,  理学療法士 ,  身体障害者 ,  姿勢制御 ,  空気圧シリンダ ,  心身障害者 ,  パラレルリンク機構
準シソーラス用語： *Stewartプラットフォーム ,  リハビリテーション支援ロボット ,  *空気圧アクチュエータ ,  瞬間中心 ,  粘性ダンピング ,  理学療法士アシスタント

分類 (2件)： ロボットの運動・制御  (IC04012J) ,  ロボットの設計・製造・構造要素  (IC04013A)

引用文献 (19件)：

• M. Ding, J. Ueda, and T. Ogasawara, “Pinpointed Muscle Force Control Using a Power-assisting Device,” J. of the Robotics Society of Japan, Vol.27, No.9, pp. 1037-1045, 2009.
• R. J. Farris, H. A. Quintero, T. J. Withrow, and M. Goldfarb, “Design and Simulation of a Joint-Coupled Orthosis for Regulating FES-Aided Gait,” 2009 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA 2009), Kobe Int. Conf. Center, Kobe, Japan, pp. 1916-1922, May 12-17, 2009.
• H. I. Krebs, J. Celestino.D. Williams, M. Ferraro, B. Volpe, and N. Hogan, “A wrist extension for MIT-MANUS,” Advances in Rehabilitation Robotics, pp. 377-390, 2004.
• S. Lee and Y. Sankai, “Power assist control for walking aid with hal-3 based on EMG and impedance adjustment around knee joint,” IEEE RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems, pp. 1499-1504, 2002.
• A. Roy, H. I. Krebs, S. L. Patterson, T. N. Judkins, I. Khanna, L.W. Forrester, R. M. Macko, and N. Hogan, “Measurement of human ankle stiffness using the anklebot,” The 2007 IEEE 10th Int. Conf. on Rehabilitation Robotics, pp. 358-363, June 12-15, 2007.

タイトルに関連する用語 (9件)： 空気圧アクチュエータ ,  スチュワートプラットフォーム ,  膝 ,  足 ,  リハビリテーション ,  アシスト ,  力 ,  剛性 ,  粘性ダンピング