Analysis of higher brain activation of human operator under robot motion control strategy based on dynamical interaction control between human operator and robot

• Project/Area Number: 15K05915
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: Tsumugiwa Toru 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (90362912)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 人間－機械協調系 / ロボット / ロボットの運動制御 / マンマシンインターフェース / 高次脳機能

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to investigate brain and muscle activation state during machine operation such as a human-robot cooperation task under the robot motion control strategy based on dynamical interaction control between the human operator and the robot. In this study, inertia and frictional force were set as the experimental conditions. The inertia and frictional force are parameters representing dynamic characteristics and motion characteristics during the human-robot cooperation task. The experimental results revealed significant differences in the brain and muscle activation. The results of this study were published in the internal/international conferences and international journals of the mechanical engineering and the robotics.

Research Products

• [Journal Article] Analysis of Upper-Extremity Motion and Muscle and Brain Activation During Machine Operation in Consideration of Mass and Friction (2018)
  • Author(s): Tsumugiwa Toru, Shibata Atsushi, Yokogawa Ryuichi
  • Journal Title: IEEE Transactions on Human-Machine Systems Volume: 48 Issue: 2 Pages: 161-171
  • DOI: 10.1109/thms.2018.2789682
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maneuverability of Impedance-Controlled Motion in a Human-Robot Cooperative Task System (2017)
  • Author(s): Tsumugiwa Toru, Takeuchi Yoshiki, Yokogawa Ryuichi
  • Journal Title: Journal of Robotics and Mechatronics Volume: 29 Issue: 4 Pages: 746-756
  • DOI: 10.20965/jrm.2017.p0746
  • NAID: 130007519814
  • ISSN: 0915-3942, 1883-8049
  • Year and Date: 2017-08-20
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Changes in brain activation associated with backlash magnitude: a step toward quantitative evaluation of maneuverability (2017)
  • Author(s): Sugiura Kazue, Tsumugiwa Toru, Yokogawa Ryuichi
  • Journal Title: Artificial Life and Robotics Volume: 23 Issue: 1 Pages: 140-145
  • DOI: 10.1007/s10015-017-0406-x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 両もち梁理論を用いたロボット装着型機械インピーダンス可変機構の開発・評価 (2017)
  • Author(s): 永田求，神吉厚之，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第35回 日本ロボット学会 学術講演会
• [Presentation] 両もち梁理論を用いた機械インピーダンス可変機構による人間とロボットの協調作業 (2017)
  • Author(s): 由良美帆，神吉厚之，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第35回 日本ロボット学会 学術講演会
• [Presentation] インピーダンス可変機構を用いた人間とロボットの協調作業システムにおける安定解析 (2017)
  • Author(s): 内田智之，神吉厚之，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第35回 日本ロボット学会 学術講演会
• [Presentation] 人間-ロボット協調作業系における摩擦運動特性下での 筋賦活および高次脳機能解析 (2016)
  • Author(s): 眞鍋奈津季，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第34回 日本ロボット学会 学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] 人間とロボットの協調作業における機械インピーダンス可変機構の開発 (2016)
  • Author(s): 永田求，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第34回 日本ロボット学会 学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] 機械インピーダンス可変機構の開発・評価 (2016)
  • Author(s): 由良美帆，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第34回 日本ロボット学会 学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] 機械的バックラッシが高次脳機能および筋賦活状態に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 杉浦和恵，積際徹，横川隆一
  • Organizer: 第34回 日本ロボット学会 学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] 人間-ロボット協調作業系において摩擦特性を付加した位置決め作業に関する高次脳機能評価 (2015)
  • Author(s): 柴田篤志，積際徹，横川隆一
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都市勧業館）
  • Year and Date: 2015-05-19
• [Presentation] 人どうしの協調運搬作業においてリーダ・フォロワ間の相互作用が高次脳機能へ及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 大畑真輝，積際徹，横川隆一
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都市勧業館）
  • Year and Date: 2015-05-19
• [Presentation] 人間とロボットの協調作業における動特性の可変制御機構の開発 (2015)
  • Author(s): 小野一樹，積際徹，横川隆一
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都市勧業館）
  • Year and Date: 2015-05-19
• [Presentation] 協調位置決め作業における 移動動作及び位置決め動作の運動解析 (2015)
  • Author(s): 横尾公哉，積際徹，横川隆一
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都市勧業館）
  • Year and Date: 2015-05-19