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Detecting visual information and motor planning from EMG signals

Research Project

Project/Area Number 15K12076
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Human interface and interaction
Research InstitutionHirosaki University (2018)
The University of Tokyo (2015-2017)

Principal Investigator

Hoshino Takayuki  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (00516049)

Research Collaborator ARAKI Nozomu  
ISHIKAWA Syunya  
KATSUMATA Koki  
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords運動計画 / 視空間 / バーチャルリアリティ / 筋電位 / 不随意運動 / 踏み外し / 脈波伝搬速度 / 交感神経 / 段差降下 / 不随意活動 / 表面筋電位 / HMD / 身体所有感 / 着地動作 / 予備緊張 / 歩行 / 視覚 / 予備的活動 / 不随意的筋活動 / 事前活動 / 身体制御性
Outline of Final Research Achievements

Visual information plays an important role in gait control during stair descent. Previous studies had explored the effect of occluded vision on taking a misstep. However, there were crucial problems that subjects were blocked of visual feedbacks of the stair height and also subject's lower limb movements. In this research, we provided these visual feedbacks during the misstep at stair. We developed real-time visual feedback system using HMD. This proposed system enabled us to present incorrect stair heights without occluding the visual information and subject's lower limb movements. We analyzed misstep movements using this real-time visual feedback system. The results of this analysis showed that characteristic pre-landing muscle responses were immediately evoked by a misstep. Moreover, we developed a system to detect missteps before missteps occurred during step descent. The classification accuracy reached 75 for most participants by 30 ms before the missteps occurred.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

加齢や疾患により四肢に障害を生じた患者は,その疾患により健常人よりも運動能力や感覚の減退を生じている.この能力の減退を評価,補助するために,姿勢制御や運動計画を検出・評価して,歩行アシストシステムや情報デバイスで補助デバイスの助けを借りる必要がある.このとき,運動の評価・補助デバイスの入力として,ヒトの主観的な感覚や次の動作決定という認知,運動計画に関わる情報を取得するインタフェースのひとつとして本研究の成果が有効である.本研究から得られた知見は,踏み外し時のリスクの評価,歩行アシストシステムの制御や負荷量をリアルタイムに定量化しインタフェースとする工学的応用につながるものである.

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 指尖動脈血圧波形における精神負荷により誘発される拡張期の反射波の到達時間の変化2019

    • Author(s)
      熊谷 和樹,星野 隆行
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Detecting Missteps During Step Descent from EMG Signals Using Bidirectional LSTM-Based Recurrent Neural Networks2018

    • Author(s)
      Koki Katsumata, Shunya Ishikawa, and Takayuki Hoshino
    • Organizer
      The 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 予備緊張により調整される膝関節剛性と着地先の床剛性との関係に関する研究2017

    • Author(s)
      芹沢信也,満渕邦彦, 星野隆行
    • Organizer
      第35回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Kinect v2とHMDを用いた視覚的錯誤生成システムによる段差踏み外し運動の解析2017

    • Author(s)
      石川峻也, 深山理, 星野隆行
    • Organizer
      第38回 バイオメカニズム学術講演会(SOBIM2017 in OITA)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 視覚情報に関連した歩行制御機構解明のためのHMD を用いた生体計測システムの開発2016

    • Author(s)
      石川峻也,荒木望,深山理,満渕邦彦,星野隆行
    • Organizer
      第17回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SICE SI2016)
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • Year and Date
      2016-12-17
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 弘前大学 星野研究室

    • URL

      https://sites.google.com/view/hoshino-lab

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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