身体の重心バランスと個々人の筋特性を考慮したFES立ち上がり補助システムの構築

构建考虑人体重心平衡和个体肌肉特征的FES站立辅助系统。

基本信息

批准号：
21K04114
负责人：
河合宏之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa Institute of Technology
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04114/
关键词：
立ち上がり運動機能的電気刺激リハビリシステム運動制御

项目摘要

本研究の目的は，脳卒中や脊髄損傷を患い下肢の運動に障害を抱える人の残存する筋の筋力維持と運動特性の向上ならびに身体のバランスを鍛えることを目指し，機能的電気刺激(Function Electrical Stimulation，以下FESと呼ぶ)を用いた下肢リハビリテーションシステム(以下，下肢リハビリシステム)を提案することである．本年度は，まず健常者を被験者とした実験を通して，作製したシステムにおける姿勢の推定情報を用いることで，筋刺激を用いた立ち上がり運動と自発による立ち上がり運動の重心移動のトラジェクトリーが異なる点を明らかにした．また，ペダリング運動と筋特性を考慮したトルク生成の関係を再現するためにMATLAB/Simulinkを用いたシミュレータの構築を進めた．得られた結果について国内学会にて研究発表をおこなった．つぎに，OpenPoseを用いた姿勢推定のサンプリング周期が遅くなる問題については，腰の角度を計測するゴニオメーターを導入することで重心位置を制御周期に併せてリアルタイムで計算する手法に改善することで解決した．そして，重心移動を促すための手法を提案するために，新たに上肢のモデル化をおこなった．下肢の筋刺激による立ち上がり運動中の重心を自発運動の軌跡に近づけるために，上肢の運動モデルに対し上腕に筋刺激を与える制御手法を提案した．一方，計算で求めた重心位置の妥当性を評価するシステムになっていないため，バランスWiiボードを用いた簡易的な計測システムの構築を進めている．上述した成果の一部を国際学会で発表するために準備中である．

本研究的目的是为患有中风或脊髓损伤且下肢运动受损的人维持剩余肌肉的力量，改善运动特性并训练身体平衡。使用FES（以下简称FES）的肢体康复系统（以下简称“下肢康复系统”）。今年，我们首先以健康受试者为对象进行了实验，通过使用我们创建的系统的姿势估计信息，我们阐明了利用肌肉刺激的站立运动和站立运动之间的重心运动轨迹的差异由于自发运动。我们还继续使用 MATLAB/Simulink 构建模拟器，以根据肌肉特征重现踏板运动和扭矩生成之间的关系。所得成果在国内学术会议上发表。接下来，针对OpenPose姿势估计采样周期慢的问题，我们改进了根据控制周期实时计算重心位置的方法，通过引入测量腰部角度的测角仪来解决。。为了提出一种鼓励重心运动的方法，我们创建了一个新的上肢模型。为了在利用下肢肌肉刺激的站立运动中使重心更接近自发运动的轨迹，我们提出了一种对上臂施加肌肉刺激的上肢运动模型的控制方法。另一方面，由于没有系统来评估计算出的重心位置的有效性，因此我们正在使用平衡Wii板构建一个简单的测量系统。我们目前正准备在国际会议上展示上述一些成果。