ユーザビリティ向上を目指す高強度・柔軟性を併せ持つ軽量肩義手の開発

开发兼具高强度和灵活性的轻型肩假体以提高可用性

• 批准号: 22K12933
• 负责人: 関根 雅
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12933/
• 关键词: 義手; 形状最適化; 軽量高強度材; ソフトアクチュエータ

・義手アームの軽量・柔軟・高強度化、使用者の負担軽減に関する事: 軽量柔軟な空気圧人工筋肉による駆動を採用し、関節の動きに柔らかさを持たせ安全性を付加するべく機構設計を行うが、先行研究では光造形式３Dプリンタにおいてスタンダードな位置付けの樹脂材を使った義手アームを製作しており、実験使用時において、アームに負荷がかかる際や、身体や備品等の周囲環境に接触した際に部品の割れ・破損が生じることがあり、強度の向上が必要となる。同プリンタで扱えるABSライクの高強度材により、新たに義手アームを試作した。当該アームの重量は、現状では単体で850gである（バッテリー等の重量物や、ソケット、チューブ、ワイヤ等を含まず）。・ソフトフィードバックデバイス開発に関する事: 肩－襟首付近の部位を手で揉む／掴むといったマッサージのような形態で、直感的に握力を感知可能な力覚型とし、万が一の過剰入力時でも変形により危険回避可能な空気圧ゴムによる湾曲型ソフトアクチュエータを３Dプリントで開発するが、形状の検討を行い上記プリンタのソフト材で造形を行った。しかしながら造形時に内空部が塞がり空圧をかけても一部動作しなかったため、今後デバイスの形状と造形方法の再検討が必要である。・操作システム構築に関する事: 音声識別を主とし各健常部位動作から入力信号を生成する筋電/加速度/力センサ等を組合せるが、先行研究において行った音声識別に対して、音声入力機能の拡張のために識別可能なフレーズを増やすことを検討し、フレーズを追加した場合の識別実験を行っており、結果は国際学会に投稿している。

・关于使假臂更轻、更灵活、更强，减轻使用者的负担：该机构设计为由轻质且灵活的气动人造肌肉驱动，为关节运动提供灵活性并增加安全性，但在之前的研究中，我们使用的是立体光刻3D打印机的标准树脂材料，我们正在制造假肢。而在实验使用过程中，当手臂受到负载或与身体或设备等周围环境接触时，零件可能会破裂或断裂，因此我们需要提高其强度。新型假肢原型采用可与该打印机配合使用的类 ABS 高强度材料。目前手臂重量为850g（不包括电池、插座、管子、电线等重物）。・关于软反馈装置的开发：力感应型，通过用手按摩/抓住肩膀和颈背周围的区域，可以直观地感知握力，即使在过度输入的情况下，我们将开发一种使用气动橡胶的弯曲软致动器，这可以通过3D打印来避免，但我们研究了形状并使用上述打印机的软材料进行了打印。然而，打印过程中内部空间被堵塞，并且即使施加气压，设备的某些部件也无法工作，因此未来需要重新考虑设备的形状和打印方法。・关于操作系统的构建：主要是语音识别与肌电/加速度/力传感器等相结合，根据每个健康身体部位的运动生成输入信号，我们正在考虑增加可识别短语的数量以进行扩展。正在进行附加短语的识别实验，并将结果提交给国际学术会议。