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Physical performance evaluation system for elderly persons and rehabilitants using human-motion simulator

Research Project

Project/Area Number 17K06249
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

Matsui Toshikazzu  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (20302458)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords生体運動制御 / 身体能力評価 / 動作シミュレータ / 運動物体捕獲 / 運弓動作 / 階段昇降 / 一段足上げ / 最適制御 / 直線手先軌道 / 直線軌道 / 運動時間最適化 / 人間機械システム
Outline of Final Research Achievements

This research develops a new system that quantitatively evaluates physical performance of elderly persons and rehabilitants through the following three steps. The first step is to develop a system that measures degraded human motions and identify degraded physical performance. The second step is to develop a human-motion simulator that quantitatively produces original human motions before the physical performance is degraded. The third step is to compare the degraded and original human motions and quantify the physical performance. Consequently, the previous human-motion simulator is developed into a more general one that can also produce human arm’s reaching movements for capturing a moving object, violin bowing-like movements with various movement durations (or speeds), and foot-lifting movements onto one-up stair-step. This suggests that the more general simulator is available for quantitatively producing original human motions before the physical performance is degraded.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高齢者やリハビリ患者の身体機能の低下の程度を評価するには,身体機能が低下する前の状態と比較するのが望ましいが,身体機能低下前の状態はわからない.本研究の身体動作シミュレータは,最適制御技術の応用により,現在の身体パラメータから身体機能低下前の動作を理論的に予測・生成することが可能になる.本成果の学術的意義は,最適制御技術の新たな可能性が開拓できることである.また,高齢者やリハビリ患者の身体能力の定量的評価が可能になれば,高齢者の豊かな生活環境の再構築(介護状態からの復帰)や生活の質(Quality of life)の向上,及び,リハビリ患者の社会復帰の後押しに貢献できるという点でも意義がある.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] 運動時間を含むヴァイオリン擬似運弓動作を生成する数理モデル2020

    • Author(s)
      木村安伸,松井利一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告ニューロコンピューティング研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒトの階段昇りにおける足の一段持ち上げ動作生成モデル2019

    • Author(s)
      松井利一,北畠 周,植木明彦
    • Organizer
      日本機械学会福祉工学シンポジウム2019 (Life2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ヴァイオリン運弓動作を模擬するヒト腕運動制御モデルの構築2019

    • Author(s)
      松井利一,大井伸天,木村安伸
    • Organizer
      日本機械学会シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ヴァイオリン運弓動作再現特性に及ぼす腕運動制御規範の影響2019

    • Author(s)
      松井利一,木村安伸
    • Organizer
      第40回 バイオメカニズム学術講演会(SOBIM2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 階段の蹴上げ高さから足の一段持ち上げ動作を生成する数理モデル2019

    • Author(s)
      松井利一,北畠 周
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告ニューロコンピューティング研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト3関節腕の運動物体捕獲特性とそのフィードフォワード制御モデル2018

    • Author(s)
      古屋友博,木村安伸,松井利一
    • Organizer
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ヒトの階段昇りにおける足の一段持ち上げ動作特性とその数理モデル2018

    • Author(s)
      北畠 周,植木明彦,松井利一
    • Organizer
      日本機械学会 福祉工学シンポジウム2017
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト3関節腕の運動物体捕獲特性とその数理的モデル2018

    • Author(s)
      木村安伸,松井利一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告ニューロコンピューティング研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ヒトの階段昇りにおける足の一段持ち上げ動作を再現する数理モデル2018

    • Author(s)
      植木明彦,北畠 周,松井利一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告ニューロコンピューティング研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト3関節腕最適制御モデルの境界条件と到達運動再現特性の関係2017

    • Author(s)
      大井伸天,北畠 周,松井利一
    • Organizer
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト3関節腕到達運動における手関節フリージング制御戦略2017

    • Author(s)
      北畠 周,大井伸天,松井利一,中沢信明
    • Organizer
      日本機械学会 福祉工学シンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ヒトのスクワット運動を再現する経由点型最適制御モデルとその有効性2017

    • Author(s)
      松井利一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告ニューロコンピューティング研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト3関節腕最適制御モデルの境界条件と到達運動再現特性の関係2017

    • Author(s)
      大井伸天,北畠 周,松井利一
    • Organizer
      第5回スマートシステムに関する研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Dynamical Reproduction of Fitts’ Law Using Human Arm’s Optimal Control Model2017

    • Author(s)
      Nobutaka Oi, Shu Kitabatake, Toshikazu Matsui and Nobuaki Nakazawa
    • Organizer
      Proc. of International Conference on Mechanical, Electrical and Medical Intelligent System 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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