McKibben型空気圧ゴム人工筋用柔軟変位センサ

栗山真司 (0751046)

　柔軟性や軽量性を有するMcKibben 型空気圧ゴム人工筋は，高齢者の運動支援 やリハビリテーション，介護従事者のためのパワーアシスト装具のアクチュエー タとしてニーズが高まっており，研究が盛んに行われている．パワーアシスト装 具の姿勢推定や制御を行うためには，人工筋の変位量を測定する必要がある．し かし，既存センサであるポテンショメータやエンコーダ等を使用した場合，人工 筋の特長である柔軟性や軽量性が損なわれてしまう． そこで，本研究では，人工筋の特長を損なわずに，人工筋の軸長を推定するこ とを目的とする．これを実現するために，柔軟性と軽量性を有する柔軟変位セン サを用いて計測された人工筋の円周方向変位から軸長を推定する手法を提案する． 提案手法を利用することで人工筋の特長を損なう既存の変位センサを使用せずに パワーアシスト装具の姿勢推定や制御が可能になり，既存の変位センサを取付け るのに必要であった外骨格等をなくすことが可能になる． 実際に，柔軟変位センサを試作し，提案手法を検証した結果を示した．また， 多関節アームにより提案手法の有効性を確認した．

Flexible sensor for a McKibben actuator

The demand for McKibben actuators that have flexibility and lightweight properties is increasing for power assistance equipment which is used for rehabilitation and assistance of elderly. To accurately control the equipment, the length of the actuator should be measured. However, flexibility and lightweight properties are lost when using the rigid sensor such as a potentiometer or an encoder. The sensor should be flexible in order to take advantage of the good properties of the McKibben actuator. The aim of this thesis is to measure the length without loss of any actuator’s advantages. We propose a method for estimating the length from the circumference displacement, which can be measured by the sensor made by electroconductive flexible rubber. The sensor’s flexibility enables us to accurately control the actuator without loss of its flexibility and lightweight properties. Furthermore, it is not necessary to attach other rigid fixtures for the sensor. Actually, the estimation accuracy is evaluated and the usefulness of the proposed method is verified by applying to a multi-link arm driven by the McKibben actuator.

Keywords:

McKibben actuator, Pneumatic rubber actuator, Flexible sensor, Axial displacement, Circumference displacement