可変構造システムと筋活動センシングによる高アシスト効率装着型増力装置の開発

利用可变结构系统和肌肉活动传感开发高辅助效率可穿戴增力装置

基本信息

批准号：
18686021
负责人：
田中孝之
金额：
$ 12.98万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18686021/
关键词：
パワーアシスト可変構造筋活動センシング筋骨格モデル

项目摘要

装着者にあわせて増力装置の構造を最適化することでアシスト力を効率良く装着者に伝達し,アシスト効率を向上するためのアクチュエーション技術を開発する.2種類の可変構造システムを開発し,装着者の体格に対する増力装置のサイズの不適切さ,および動作中の増力装置のずれに起因するアシスト効率悪化の問題を解消した.また生体センサを用いて増力装置のずれを検出するセンサシステムを開発した.まず,アクチュエータユニットをスーツ要所に配置したジグに取り付けることで固定し,ジグとスーツを介して装着者にアシスト力を伝達する.各ジグ間のアクチュエータユニットのワイヤ長を手動調整することで,装着者の体格に増力装置を合わせる静的な可変構造システムを開発した.アレイ状EMGセンサを用いて,神経支配帯とセンサ情報との関係よりスーツのずれを計測するセンサシステムを開発した.ここで増力装置のずれがアシスト効率に大きく影響する.そこで,アクチュエータユニット取り付け部に装着者の体表面に密着するようにEMGセンサをアレイ状に取り付け,ホルダのずれを実時間で計測することができた.また,超音波による筋活動センシングによる動作計測システムを開発した.テスト特徴分類器に基づいて動作認識法を開発し,生体を透過した超音波から関節角度・トルクを認識する手法を確立した.最後に,腰と膝を同時アシスト可能な増力装置を開発した.ここでは,アクチュエータユニットを腰部に2つ取り付け,腰と肩および腰と膝とをアクチュエータユニットで結び,腰と膝に補助力が得られるようにした.アクチュエータユニットのずれによってアシスト効率が低下することをシミュレーションと実験により確認した.さらに,2つのアクチュエータユニット間の位置を動的に制御することで,ずれを抑制する制御系を開発し,実験によってその効果を示した.

我们将开发驱动技术，将辅助力有效地传递给佩戴者，通过优化增力器的结构以适应佩戴者的需要，提高辅助效率。我们开发了两种类型的可变结构系统，解决了由助推器的尺寸不适合佩戴者的体格以及助推器在操作过程中的移动。我们还开发了一种传感器系统，使用生物传感器来检测助推器的移动。执行器单元通过将其固定在位于套装中关键点的夹具上进行固定，辅助力通过夹具和套装传递给穿戴者。通过手动调整每个夹具之间的执行器单元的电线长度，穿戴者的我们开发了一种静态可变结构系统，可以根据您的体格调整力量增强器。使用一系列肌电图传感器，我们开发了一种传感器系统，可以根据神经支配区域和传感器信息之间的关系来测量套装的位移。这里，助力器的偏差就是辅助效果。因此，我们在执行器单元连接部分上以阵列形式安装了肌电图传感器，使其紧密贴合佩戴者的身体表面，并能够实时测量支架位移。我们开发了一种利用肌肉活动传感的运动测量系统。基于测试特征分类器的运动识别方法，并建立了一种通过活体传输的超声波来识别关节角度和扭矩的方法。最后，我们开发了一种基于肌肉活动传感的运动测量系统，可以同时提供辅助。我们开发了一种装置，在腰部贴有两个致动器单元，致动器单元连接腰部和肩部以及臀部和膝盖，从而在腰部和膝盖处获得辅助力，从而产生辅助力。我们通过模拟和实验确认效率会降低。此外，我们开发了一种通过动态控制两个执行器单元之间的位置来抑制不对中的控制系统，并通过实验证明了其有效性。