本研究では、上肢の一部を失われた身体障がい者が物体とのインタラクションなど日常生活における殆どの作業を行うことができ、外観上にも本物の手と同様な多自由度電動義手の開発を行っている。令和元年度には主に解剖学に基づいて指骨と関節を新しく設計し、3Dプリンターを用いて製作を行った。しかし、腱膜や靭帯などを弾力性や骨の上に糸を通すトンネルなどが不自然であるなどさまざまな問題点があった。令和2年度では光造形式3Dプリンターを購入したので材料をABS材からUVレジン材に変更した。これにより、指骨をより細かい部分までナチュラルかつ機能的な面を考慮して再設計が可能になった。さらに、手首のモデルの設計も行い、球関節を手根骨の内部に埋め込むように設計した。さらに、人間のように粘弾性制御を行うためには各関節に伸筋と屈筋のペアが必要である。複数の伸筋と屈筋を表す各モータを同時に制御するため、20chモータコントローラーの設計・製作を行った。作られた20chモータコントローラーは小型(31cmx16㎝x3㎝)でパソコンとの情報伝達を担当するメインマイコン1個(STM32F103、ARM社)と5個のモータの制御を担当するサブマイコン(STM32F302f、ARM社)4個を用いて制御を行う。また、電源部と制御部は完全に電気的に分離して設計を行った。これまでの研究結果を研究室のホームページ(http://wrlab.t-kougei.ac.jp/)と東京工芸大学公式ブログであるKOGEI PEOPLE(https://blog.t-kougei.ac.jp/mc/)に公開している。さらに、前回、「A Design of Anthropomorphic Hand based on Human Finger Anatomy」タイトルで投稿した国際会議(CcS2020)ではExcellent Paper賞を獲得した。
提案したデコーディング手法はz-score法を用いた特徴抽出法と変分ベイズ法を用いた線形回帰手法(sparse linear regression)を用いて筋電信号を予測するものである(Shin et al., PLoS ONE, 2012).本研究では重さが異なる3種類のペットボトルを用いた2点間の到達運動について, 3人の患者の皮質脳波から筋電信号と関節角度を同時に予測した.
① Zixun He, Aya Wakabayashi, Rezenko Roman Yurievich, Masayuki Sekiguchi, Yousun Kang, Yuta Ogai, Duk Shin, Development of a Prosthetic Hand Based on Human Anatomy, International Journal of Information and Electronics Engineering, 査読有, 2019, (accepted)
② Zixun He, Yuusuke Watanabe, Rezenko Roman Yurievich, Yousun Kang, Yuta Ogai, Duk Shin, Development of a support robot hand system using SSVEP, IT CoNvergence PRActice (INPRA), 査読有, Vol.6, No.4, 2018, pp.1-11
http://isyou.info/inpra/papers/inpra-v6n4-01.pdf
③ Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Control of a Robot Arm using decoded Joint angles from Electrocorticograms in Primate, Computational Intelligence and Neuroscience, 査読有, Vol.2018, e2580165, 2018, pp.1-10
① Zixun He, Aya Wakabayashi, Rezenko Roman Yurievich, Masayuki Sekiguchi, Yousun Kang, Duk Shin, Development of a Prosthetic Hand Based on Human Anatomy, ICMCR2019, 2019