神経系の仕組みを考慮した訓練を要さないパワーアシスト装置・義手

考虑神经系统机制且无需训练的助力装置/假臂

基本信息

批准号：
09J08906
负责人：
川瀬利弘
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、筋電信号からの運動情報推定を用いたリハビリテーション用装置に関し、以下のように研究を進めた。1.前年度までの成果と、提案したアシスト手法に関する新たな考察をまとめ、原著論文として発表した。新たな考察では、筋電信号から平衡位置とスティフネスを推定しスティフネスを仮想的に増やすアシスト手法に関し、アシスト中の平衡位置が使用者の筋骨格系の平衡位置に十分近くなることを数式的に示した。これは、使用者がこの装置を随意的に動かせることを、これまでより明確に裏付けるものである。2.開発したアシスト装置が、使用者と環境が相互作用するときにおいてどのように働くかを、力覚提示機能を備えた仮想現実環境で仮想のボールを受け取るタスクによって調べた。実験の結果、従来型のアシスト手法では、使用者の予測的な運動制御が変化してしまったのに対し、本研究で提案した手法ではこのような予測的制御が正しく働き、数回のトライアルを経て安定した受け取り動作ができるようになった。3.本研究のアシスト手法を多関節・多自由度の動作に対応させることを目的とし、多自由度の運動を表現できる筋骨格モデルを構成した。そしてこのモデルから得られた平衡位置推定モデルを、肩・肘の動作におけるデータにフィッティングさせた。その結果、狭い角度範囲ではモデルは実際の運動を表現できるが、広い角度範囲のデータに対して当てはめるためには、筋のモーメントアームの関節角度依存性を表現する必要があることが示唆された。4.本研究の提案手法をリハビリテーション用途に使用することを目指し、脊髄損傷患者の筋電信号から平衡位置を推定する試みを行った。その結果、提案手法をそのまま適用するためには筋骨格モデルの改良が必要だが、ニューラルネットを用いた推定の結果から、患者の筋電信号に運動を再現するために必要な情報が含まれていることが示唆された。

今年，我们使用肌肌音信号的运动信息估算如下，对康复设备进行了研究。 1。到上一年的结果以及对拟议辅助方法的新考虑已被编译并作为原始论文发表。在一个新的考虑因素中，关于辅助方法，该方法估算了肌电信号的平衡位置和刚度，并实际上增加了刚度，我们在数学上证明了辅助过程中的平衡位置足以足够接近用户肌肉骨骼骨骼系统的平衡位置。这清楚地证实了用户可以比以往任何时候都多地操作设备。 2。研究用力表现功能在虚拟现实环境中接收虚拟球的任务，以查看用户与环境互动时开发的辅助设备如何工作。实验表明，用户的预测运动控制随传统辅助方法的变化而变化，而本研究中提出的方法在此方法中正确起作用，从而在多次试验后允许稳定的接收操作。 3。这项研究的目的是使辅助方法适应多关节和多学位的运动，以及能够表达多度自由运动运动的肌肉骨骼模型。然后将从该模型获得的平衡位置估计模型拟合到肩膀和肘部运动中的数据中。结果表明，尽管该模型可以在狭窄的角范围内表示实际运动，但有必要表达肌肉臂臂的关节角度依赖性，以便在宽角度范围内拟合数据。 4。我们试图从脊髓损伤患者的肌电图信号中估算平衡位置，旨在将建议的方法用于康复目的。结果，需要改进肌肉骨骼模型才能直接应用提出的方法，但是使用神经网络进行估计的结果表明，患者的电动信号包含复制运动所需的信息。