空気圧人工筋で駆動されるマスタ·スレーブ型手指外骨格の開発

摘要

手は，ヒトの身体の中で最も複雑な機械的構造を持つ部位の一つであると同時に，最も細やかに運動の制御ができる部位でもある．そのため，ヒトが物を把持し，操る際の脳の活動の解析が注目されており，脳活動の計測と同時に被験者が普段手を使うタスクと同等のタスクを提示する装置があれば，それらの研究をより一層進めることができると考えられる．これまで，リハビリテーションの支援やパワーアシストといった目的で，ヒトの手指に装着して関節の動きをサポートする装置が開発されてきた．これらの装置は，手のさまざまなタスクの掲示に応用できる可能性がある．しかし，fMRI のような強磁場環境下で用いることができない．本研究では，fMRI のような強磁場環境下のでの動作可能とするため，マスタ·スレーブ型メタルレス手指外骨格を作成を目的とする．また，手指外骨格の重量を支えるための装置をfMRI 室内に持ち込むことが不可能なため，装置が軽量であることや，把持動作の妨げとならないために手の内側に装置がないことも求められる．これまでに提案された装置をメタルレス化をすることは難しい．そこで，強磁場環境下で動作可能なマスタ·スレーブ型メタルレス手指外骨格のアクチュエータとして空気圧人工筋に着目する．空気圧人工筋は構成要素に金属を必要としない．そこで，空気圧人工筋を利用し，要求仕様を満たす手指外骨格を作成した（図1）．また，同じ構造をしたマスタとスレーブにおいて，空気圧人工筋の長さを拘束した際の張力と圧力の関係および，空気量を拘束した際の張力と圧力の関係を利用したマスタ·スレーブシステムの制御手法を提案し，検証する．