改良された外挿重心が外骨格システムの安全性を向上させる
カテゴリ：手術支援
公開日：2026年2月19日
タイトル：The improved extrapolated center of mass enhances the safety of exoskeleton system
雑誌名：Sci Rep. 2025 Apr 11; 15(1): 12452. doi: 10.1038/s41598-025-93299-5. Epub 2025 Apr 11.
概 要：
本研究は、外骨格ヒューマンロボット結合システムのバランスと安全性を維持することが、リハビリテーション訓練機能の実現に不可欠であることを示しています。外骨格システムが転倒の危機的状態に達した際、外挿重心（XCoM）バランス指標の不正確な検出が問題となります。本論文では、外部環境からの干渉を考慮した逆振り子モデルを構築し、改良外挿重心（PXCoM）バランス指標を提案しました。また、アンクルジョイントのアンダーアクチュエーション外骨格ロボットを用いて、重大な干渉状態におけるバランス回復方法を研究しました。実験プラットフォームを構築し、提案したバランス感知方法と回復メカニズムの実現可能性を検証しました。
方 法：
本研究は、アンクルジョイントのアンダーアクチュエーション外骨格ロボットを対象とした実験的アプローチを採用しています。外部環境からの干渉を考慮した逆振り子モデルを用いて、改良外挿重心（PXCoM）バランス指標を提案し、バランス回復戦略を検討しました。実験プラットフォーム上で、提案したバランス感知方法と回復メカニズムの検証が行われました。
結 果：
実験結果は、提案したPXCoMバランス評価指標が、外骨格システムの転倒危機的状態において、従来のXCoMバランス評価指標よりも優れた感知効果を示すことを明らかにしました。また、提案した歩行回復戦略は、重大な干渉下でもヒューマン・エクソスケルトンシステムのバランスを効果的に回復できることが確認されました。
結 論：
改良された外挿重心（PXCoM）バランス指標は、外骨格システムの安全性を向上させる可能性があり、重大な干渉下でもバランスを回復するための有効な戦略を提供します。これにより、外骨格を装着した際の安全性が確保されることが期待されます。