立位・座位動作のためのアクティブロボット支援：ハンドル軌道の実験的評価

科学分野:

• 生体力学
• ロボット工学
• 支援技術

背景:

• 立位・座位動作にはかなりの脚力が必要であり、高齢者にとってはしばしば困難である。
• 既存のロボット歩行器はいくらかの支援を提供するが、最適な運動戦略は不明である。
• ロボットデバイスにおける座位・立位動作のための効果的な支援軌道に関するデータは限られている。

研究 の 目的:

• ロボット歩行器のための新規でスケーラブルなハンドル軌道を設計・評価すること。
• これらの軌道が脚への負荷とユーザーの認識に与える影響を評価すること。
• 座位・立位動作のための効果的なロボット支援の開発の基礎を提供すること。

主な方法:

• 支援のない肩の動きに基づいて、4つのパラメータ化されたハンドル軌道を開発した。
• 移動ハンドルを備えたロボット支援シミュレータを使用した。
• 15人の健康な若年成人を対象に、脚への負荷、ハンドルへの力、および認識される支援への影響を評価した。

主要な成果:

• 提案された軌道は、股関節と膝関節の伸展モーメントのピークをそれぞれ70%以上、50%以上削減した。
• ピークの垂直ハンドル力は30%以上増加し、体重の最大60%に達した。
• ピークの水平力は50%以上減少し、主観的な認識は機械的負荷の軽減と一致した。

結論:

• スケーラブルなハンドル軌道は、ロボット支援デバイスに実装され、脚への負荷を大幅に軽減できる。
• 移動ハンドル支援は、下肢の負荷軽減と上半身への要求増加とのトレードオフを提供する。
• 今回の発見は、座位・立位支援を必要とする対象集団を対象とした将来の研究の基礎を提供する。