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関節インピーダンス推定システム

国内特許コード P170014453
整理番号 S2017-0186-N0
掲載日 2017年7月18日
出願番号 特願2016-239865
公開番号 特開2018-093991
出願日 平成28年12月9日(2016.12.9)
公開日 平成30年6月21日(2018.6.21)
発明者
  • 望山 洋
  • 鈴木 健嗣
  • ハサン モダル
  • 矢木 啓介
出願人
  • 国立大学法人 筑波大学
発明の名称 関節インピーダンス推定システム
発明の概要 【課題】簡素かつ軽量な装置構成で、関節の動的な剛性の変化を推定する関節インピーダンス推定システムを提供する。
【解決手段】瞬発力を発生させる瞬発力発生装置を、推定対象とする関節の近傍に固定する。関節にはゴニオメータを貼付する。制御記録部は、瞬発力発生装置を駆動したタイミングとゴニオメータの出力信号をデジタルデータに変換して、センサ情報テーブルに記録する。関節インピーダンス演算装置の機械インピーダンス推定演算処理部は、センサ情報テーブルに記録されているデータと、瞬発力発生装置の力信号情報に基づき、関節の機械インピーダンスを推定演算する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


世界中でロボット開発競争が過熱している。自動運転技術、ドローン、テロ対策ロボットなど、多方面に亘りロボットの社会実装が展開され、ロボット革命が既にスタートしているといっても過言ではない。わが国でも、日本政府が2014年に設置した「ロボット革命実現会議」での議論に基づき、2015年1月にロボット新戦略が打ち出され、世界をリードするために、次を見据えた非連続な次世代ロボット要素技術の研究開発が求められている。
そのような背景の下で、人と物理的環境を共有する場で使用されるロボットや、人に装着して力学的に動作を支援するロボット等において、対人親和性を高めることを目的として、柔軟性を有するロボットの研究~ソフトロボティクス~が世界中で盛んに行われている。



人の動作を物理的に制動・支援したり、機械的な柔らかさを有しながら精度の良い作業を行ったりするためには、単に柔軟であるだけでは不十分で、剛性も兼ね備えた上でそれらを適切に切り替える必要が生ずる。例えば、人の力の伝達構造をみると、筋肉・腱・骨格からなる。そして、筋肉はその活性度に応じて変化する粘弾性要素を備えている。筋肉により発揮された張力が、腱を介して骨格に伝えられる。逆に外力を受けた場合は、弾性体である腱の働きにより衝撃が直接骨格に伝わりにくくなっている。つまり、人は外力や衝撃に対して柔軟な構造を持ち、歩行動作など日常的な動作場面では、その柔軟性を適切に変化させることで自然な動作を実現している。



上述のように、人の関節は状況に応じてその剛性(または柔軟性)が動的に変化する。つまり、ソフトロボティクスにおける人工関節は、単に人の関節の動作を模倣するだけでは不十分で、状況に応じて関節の剛性を動的に変化させる必要がある。人工関節の実現には、人の関節が様々な動作においてその剛性が動的に変化する有り様を忠実に模倣できる必要がある。



非特許文献1には、人の関節のインピーダンスを推定する装置の技術内容が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、人間の関節の硬さを推定する、関節インピーダンス推定システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
機械インピーダンスの推定対象とする関節の近傍に固定され、瞬発力を発生する瞬発力発生装置と、
前記関節に貼付されて前記関節の角度に応じた信号を出力する角度センサと、
前記瞬発力発生装置に瞬発力を発生させる制御を行うと共に、前記角度センサの信号をデジタルデータに変換してセンサ情報テーブルに記録する制御記録部と、
前記センサ情報テーブルに記録されたデータに基づいて、前記関節の機械インピーダンスを推定演算する機械インピーダンス推定演算処理部と
を具備する、関節インピーダンス推定システム。

【請求項2】
前記機械インピーダンス推定演算処理部は、前記関節の機械インピーダンスを推定演算する際に、前記センサ情報テーブルに記録されたデータと、予め計測しておいた前記瞬発力発生装置の力信号情報を利用する、請求項1に記載の関節インピーダンス推定システム。

【請求項3】
前記制御記録部は、前記関節の状態を検出するセンサの信号に呼応して、前記瞬発力発生装置の駆動タイミングを制御する、請求項2に記載の関節インピーダンス推定システム。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016239865thum.jpg
出願権利状態 公開
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