Improving the Operability of a Lower Limb Power Assistive Devices for a Person with Paraplegia

提高截瘫患者下肢动力辅助装置的可操作性

• 批准号: 22K12947
• 负责人: 長井 力
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saitama 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: 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-22K12947/
• 关键词: 歩行補助装置; 支援ロボティクス; リハビリテーション; 身体状態推定; 移動支援; 日常使用; 人間-機械協調; 歩行効率向上

本研究は，対麻痺者の歩行補助及びリハビリテーションを目的とした下肢パワーアシスト装置の開発を行っている．使用者が日常使用しやすく安全な歩行を可能とするために１． 対麻痺者の少ない身体情報から使用者の意図を推定する手法の確立，２．得られた情報から使用者の状況を推定し最適な歩行を実現する制御手法の確立を目指している．課題１については，新型コロナウイルス感染拡大の影響から，医療施設においての対麻痺者による運動解析実験を行うことができなかったため，主に健常者による歩行解析実験を行い，歩行の特徴解析手法の検討を行った．データ処理及び解析モデルの構築を行い，特徴評価に有効であるか検討している．課題２については，関連する歩行制御手法の検討及びパワーアシスト装置の改良を行った．パワーアシスト装置と使用者を協調制御させるためのセンサシステムの改良と歩行制御コントローラへの入力方法の検討を行った．その結果、従来と比較して安定性が向上し誤動作が減少した．歩行補助装置の誤動作は転倒などの重大事故につながるため、信頼性の向上は重要である．また，アシスト装置の機構について改良を行い，シンプルで堅牢な構造の実現と軽量化を行った．最適なセンサ配置とアクチュエータ機構の簡素化を行うことにより，信頼性を獲得する．構造上もっとも負荷のかかる股接手部分は，企業と共同で改良を行っている．医療施設以外での日常使用を目指す場合，複雑で重量のあるパワーアシスト装置は故障の原因と駆動時間の減少につながることから，シンプルで軽量な構造による効果は大きい．改良したパワーアシスト装置を用いて健常者による歩行実験を行い，有効性を確認した．

本研究正在开发一种下肢助力装置，用于截瘫患者的行走辅助和康复。为了让用户更轻松地日常使用并安全行走： 1. 建立一种根据截瘫患者有限的身体信息估计用户意图的方法，2。我们的目标是建立一种控制方法，根据获得的信息估计用户的情况并实现最佳行走。关于作业1，由于新型冠状病毒感染的传播，无法在医疗设施中对截瘫患者进行运动分析实验，因此我们主要对健康人进行了步态分析实验，以开发分析步态特征的方法。一项研究。我们正在处理数据并建立分析模型，并正在研究它对于特征评估是否有效。针对问题2，我们研究了相关的行走控制方法，并对助力装置进行了改进。我们改进了用于助力装置和用户协同控制的传感器系统，并研究了步行控制器的输入方法。因此，与传统型号相比，稳定性得到了提高，故障也减少了。提高可靠性非常重要，因为助行设备故障可能会导致跌倒等严重事故。我们还改进了辅助装置的机构，使其结构更简单、更坚固，并减轻了重量。通过优化传感器放置和简化执行器机构来实现可靠性。我们正在与公司合作改进结构负荷最重的胯部关节。当目标是在医疗设施之外的日常使用时，简单而轻量的结构非常有效，因为复杂而笨重的动力辅助装置可能会导致故障并减少操作时间。我们使用改进的助力装置对健康人进行了步行实验，并证实了其有效性。