解剖学的筋骨格構成を規範としたヒト上肢類似ロボットの研究

基于肌肉骨骼解剖结构的类人上肢机器人研究

基本信息

批准号：
18760195
负责人：
坂井伸朗
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒト筋骨格構成を規範とした生体規範型上肢ロボットアームの開発を目標とし,ロボット・機械工学的視点からヒト肩関節機構を中心とした生体構成を研究した.上肢を支える構造としては肩甲骨機構,肩-上腕関節機構,肘関節機構が挙げられる.本モデルは駆動可能な上肢筋骨格物理モデルとしてのロボット機構として構成した.前年度において構成した,肩甲骨・鎖骨・体幹面すべり運動を有する肩甲骨物理モデルを再構成し,肩甲-上腕関節機構を統合した上肢帯ロボットモデルを作成した.本研究で作成された上肢帯モデルでは肩甲骨駆動について8本,上腕骨駆動について7本のワイヤで肩甲骨運動にかかわる筋を再現し,完全幾何拘束型パラレルリンクとみなして駆動した.巻きつきながら駆動するという生体筋骨格構成は,制限された形態において関節可動域を増大させる役割が一つの目的と考え,体幹に対し上腕骨を135度側方屈曲させることが可能となり,肩甲骨の後傾が可能な機構の作成により135度前方も可能とした.駆動時には冗長ワイヤのうち特定動作のためのモーメントアームを発生させうるワイヤを選択的に駆動する構成とした.結果を,第61期日本機械学会九州支部講演会で動画等を用いて発表した.前腕部モデルは可動域拡大のために橈骨ねじれモデルを構成し,モーメントアームにより可動性を評価した.また,肩甲骨運動に関して得られた知見を応用し,脳卒中リハビリテーション支援のための肩甲骨保持ロボット装具を製作した.これにより,機能としての肩甲骨-上腕骨運動解析を臨床的応用する基礎手法を得た.

我们以开发基于人体肌肉骨骼结构的生物参考上肢机械臂为目标，从机器人学和机械工程的角度研究了以人体肩关节机构为中心的生物结构。肩胛骨机构是支撑上肢的结构。肢体、肩肱关节机构和肘关节机构。该模型被构建为机器人机构作为可驱动的上肢肌肉骨骼物理模型。・重建了具有锁骨和躯干滑动运动的肩胛骨物理模型，并创建了整合了肩胛骨-肱骨关节机构的上肢带机器人模型，使用8根线和7根肱骨线再现了参与肩胛骨运动的肌肉。驱动力，参与肩胛骨运动的肌肉被模拟为完全几何约束的平行连杆。这项开发的目的之一是增加受限形式下关节的运动范围，并开发一种允许肱骨相对于躯干横向弯曲135度并允许肩胛骨向后倾斜的机制。通过创建它，可以向前移动 135 度。驱动时，配置是这样的，即在冗余电线中，有选择地驱动可以为特定操作产生力臂的电线。结果发表在第 61 届日本机械学会。在九州分会演讲会上通过视频等进行了演示。为了扩大可动范围，将前臂模型构建为径向扭转模型，并使用力臂评估可动性。此外，关于肩胛骨运动的研究结果是应用该方法，我们创建了支持肩胛骨康复的机器人矫形器，为肩胛骨-肱骨运动分析功能的临床应用提供了基本方法。