岐阜大学工学部機械工学科知能機械コース応用機械システム講座教授山田宏尚先生にインタビューしました！

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◆はじめに

『介護･福祉の現場で働く方に、いつもとは違った視点でその分野を研究している人を知ってもらいたい』という想いで始まったこちらの大学の研究室紹介。
第21回目は岐阜大学工学部機械工学科知能機械コース応用機械システム講座教授山田宏尚先生にお伺いしました。
『VRの利用による車椅子体験シミュレータの開発』を研究されています。

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研究の概要について教えてください

車椅子での移動のしやすさは、「人」「車椅子」「環境」の３つの要素の相互関係で決定されます。このため、移動のしやすさを向上させるにはこれら３要素のいずれかの性質を改善する必要があります。人の性質を変えることは、人が環境や車椅子にあわせて自己調整することを意味しており、状況にあわせて臨機応変に行動することができないものには困難です。たとえば、段差を例にとると、車椅子で大きな段差を自らの力で乗り越える場合は車体のキャスタ上げ動作をさせてキャスタを上段にのせてから、後輪を押し上げる方法がとられます。しかしこの方法は車椅子利用者がキャスタ上げ動作を習得していることが前提であり、練習が必要であることを意味します。キャスタ上げ操作は高度なバランス感覚を必要とし、操作を失敗すると後転するおそれがあることから練習しても習得は容易ではありません。当研究室では、手動車椅子ユーザの段差踏破技術であるキャスタ上げを安全に練習できるVRシミュレータの開発を行っています。本研究ではまず、VRシミュレータに必要な運動方程式を立式して実際の車椅子の運動とシミュレーション結果を比較し、その有効性を検証しました。そしてこの運動方程式を組み込んだ車椅子シミュレータを構築しました。
実験システム

研究の詳細について教えてください

本研究で構築した車椅子シミュレータは車椅子の操作感を力覚、車体傾斜感覚および視覚で提示します。力覚および車体傾斜感覚は台座上に配置された車椅子を介して提示します。本システムでは、車椅子を駆動輪が回転できるよう台座から浮かせた状態で支持しています。また、モータによって駆動輪を回すとともに、搭乗者の操作力を計測できるよう駆動輪をタイミングベルトおよびトルク変換機を介してサーボモータとつなげています。また、視覚を提示するため、頭部搭載型ディスプレイ（HMD: Head Mounted Display）を用い、搭乗者の頭部姿勢を測定するため、HMDには３自由度角度センサを取り付けています。
本研究で開発した車椅子シミュレータを用いてキャスタ上げを練習することが、実際の車椅子のキャスタ上げの習得に効果を持つか検証するため実験を行っています。その結果、車椅子シミュレータを使用することでキャスタ上げの成功率が高くなることが明らかになりました。また、実験結果および被験者のコメントから、シミュレータによって被験者はキャスタ上げのコツを覚えることができると分かりました。シミュレータは心理的負担の軽減にも効果がみられ、本研究で開発した車椅子シミュレータはキャスタ上げの習得に対し有効な練習効果が得られることが確認できました。
KurumaIsu2021

今後の研究の展望を教えてください！

車椅子の使いやすさが車椅子利用者の日常生活の質に与える影響は大きく、車椅子の使い勝手を総合的に高めていく必要があります。このとき、利用者の肉体的な負担が大きく、解決策が未だ十分に機能していない移動と移乗については多くの車椅子利用者が潜在的に感じている不便さがあると考えられ、早急に解決すべき課題といえます。これらの２つの課題は、一方を解決しても、日常的な生活の不便さは解消されません。これは車椅子への乗車、移動および下車が車椅子の利用における一連の行為の流れとなっているからです。これらの解決の方策として、専門家等による人海戦術的な策で対応するのではなく、システム化された解決策が望ましいといえます。このことを踏まえ、今以上に車椅子利用者が日常生活を快適に過ごすことができるように、これらの問題を工学的アプローチによって解決を図っていくことが今後も必要であると考えています。