頭部姿勢制御装置の開発と視覚障碍者歩行誘導システムへの応用

头部姿势控制装置的研制及其在视障人士步行引导系统中的应用

• 批准号: 22K12945
• 负责人: 梶川 伸哉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12945/
• 关键词: 頭部回旋; 歩行誘導; 視覚障害者; 視覚障害

本年度は頭部の向きを制御する装具の試作を行い、その性能の評価を行った。また、装具を装着し、歩行中に強制的に頭部の向きを変えた場合の歩行への影響について解析した。製作した装具は、両肩で支持された頭部を囲うU字型のフレームをモータで回転させるものである。この回転により頭部の向きを制御する。頭部の強制回旋では、その安全性を確保するためには穏やかな回旋パターンが必要と考えた。そこで、躍度最小モデルを利用し、時間と目標角度を設定することで頭部の回旋パターンを生成した。検証実験としては、2秒で頭部を30度、45度、60度回旋する制御を行うこととした装着実験によって安全かつ安定的に向きを制御でき、装着者からも違和感、恐怖感のない回旋運動であったとの意見を得た。次に、歩行時に装具を用いて強制的な頭部の回旋を行う実験を行った。その結果、頭部の回旋角度に応じて、歩行方向の変化量も大きくなる傾向が確認された。これにより、頭部の向きによる歩行誘導の可能性が確認できた。一方で頭部回旋終了後もその向きに頭部を固定したままの場合、頭部と体幹のねじれが解消しない状況がつづく。そのため、頭部とのねじれを解消するよう体幹の回旋運動が継続して発生し、結果として歩行軌跡が円を描くようなものとなるケースが確認された。この結果から、目標とする方向に歩行方向を安定化させるためには頭部回旋が目標角度に達した後、速やかに体幹正面へ頭部を復帰させることが必要であることが確認できた。

今年，我们进行了矫形器的原型，该原型控制着头部的方向并评估其性能。此外，我们分析了穿矫正器时对步行的影响，并在步行时强行改变头方向。制成的支架是一个由两个肩膀支撑的头部周围的电动机旋转的U形框架。此旋转控制头部的方向。我们认为，必须进行轻柔的旋转模式，以确保旋转头部旋转时的安全性。因此，使用最小垂死的性能模型，我们通过设置时间和目标角度创建了头部旋转模式。作为验证实验，进行了磨损实验，以控制头部在2秒内旋转30、45和60度，并且可以安全，稳定地控制方向，佩戴者还表示，旋转运动是一种自由的不适感或恐惧感。接下来，进行了一个实验，在行走过程中，使用矫形器装置进行了矫形器件的强迫旋转。结果，确认步行方向的变化量也取决于头部旋转角度。这证实了由于头部​​定向引起的行走指导的可能性。另一方面，如果头部旋转完成后，头部仍固定在该方向上，则头和核心的扭曲将继续发生。因此，已经证实，核心的连续旋转运动是为了消除头部的扭曲，从而导致步行路径中的圆形运动。从这些结果中可以证实，为了稳定目标方向的步行方向，有必要在头部旋转到达目标角度后迅速将头迅速返回到芯的前部。

项目成果

視覚障害者の歩行誘導のための頭部回旋装置の開発

开发用于视障人士步行引导的头部旋转装置

• 发表时间: 2022
• 作者: 小原田聖和;樋口淳之介;梶川伸哉
• 通讯作者: 梶川伸哉

International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research

国际机械工程与机器人研究杂志

• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research
• 作者: Shinya KAJIKAWA;Iori WATANABE;Hayato HOSHI
• 通讯作者: Hayato HOSHI