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Development of Mechanical and Geometrical Texture Sensing System Based on Mastication Pressure Distribution Analysis

Research Project

Project/Area Number 17K06263
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

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

Principal Investigator

Higashimori Mitsuru  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30346522)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords咀嚼ロボット / 食品テクスチャー / 圧力分布解析 / 深層学習 / 食塊形成マニピュレーション / CNN / テクスチャー推定 / CNN / ロボティクス / 食品センシング / テクスチャー解析
Outline of Final Research Achievements

This work proposed a new food texture estimation method by using a robot system. By imitating human's oral mechanism, a robotic mastication simulator was developed. Biting and tongue pressure distribution measured during mastication was processed as a series of image frames. Using a convolutional neural network, the value of human sensory evaluation of texture was estimated. Through experimental validation, it was shown that the proposed method has a potential ability of estimating texture with higher accuracy than that of human.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,柔軟対象物の変形から破壊までの一連の物理現象を取り扱うマニピュレーション・センシング問題について取り扱い,人工咀嚼過程の咬合力と舌圧を画像情報として処理し,深層学習を利用することで多様なテクスチャー(食感)の推定が可能なことを明らかにした.本研究の成果は,新しい食品評価技術の確立およびヒトの官能評価処理メカニズムの解明に貢献するものである.

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (5 results)

  • [Journal Article] Texture Estimation of Gel Foods Using a Film-type Multi-point Pressure Sensor2021

    • Author(s)
      Nakauma Makoto、Ikegami Akira、Funami Takahiro、Shibata Akihide、Higashimori Mitsuru
    • Journal Title

      Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi

      Volume: 68 Issue: 2 Pages: 55-64

    • DOI

      10.3136/nskkk.68.55

    • NAID

      130007991789

    • ISSN
      1341-027X, 1881-6681
    • Year and Date
      2021-02-15
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Food Texture Estimation Using Robotic Mastication Simulator Equipped with Teeth and Tongue2019

    • Author(s)
      Shibata Akihide、Takahashi Ryoma、Nagahata Yuya、Kimura Kou、Shimizu Rina、Hotta Mariko、Inoue Masami、Higashimori Mitsuru
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 31 Issue: 7 Pages: 2367

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2353

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2019-07-30
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Half-wave Lissajous curve analysis of tongue pressure while eating gel-like food2018

    • Author(s)
      M. Higashimori, A. Shibata, A. Ikegami, M. Nakauma, K. Hori, and T. Ono
    • Journal Title

      Journal of Biorheology

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 39-45

    • DOI

      10.17106/jbr.32.39

    • NAID

      130007548181

    • ISSN
      1867-0466, 1867-0474
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Convolutional Neural Network based Estimation of Gel-like Food Texture by a Robotic Sensing System2017

    • Author(s)
      Akihide Shibata, Akira Ikegami, Makoto Nakauma and Mitsuru Higashimori
    • Journal Title

      Robotics

      Volume: vol. 6, issue 4, 37 Pages: 1-12

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  • [Presentation] 深層学習を用いた歯・舌両有型咀嚼ロボットによる食感評価2020

    • Author(s)
      平島光樹, 高橋龍馬, 柴田暁秀, 長畑雄也, 橋本昌晴, 清水里奈, 堀田真理子, 井上賀美, 東森充
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      柴田暁秀, 長畑雄也, 井上賀美, 東森充
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      第38回日本ロボット学会学術講演会
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      橋本大輝, 高橋龍馬, 柴田暁秀, 長畑雄也 橋本昌晴, 清水里奈, 堀田真理子, 井上賀美, 東森充
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      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門ロボティクス・メカトロニクス講演会
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      東森充
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  • [Presentation] Mastication Class Estimation for Food Bolus by Using Convolutional Neural Network2019

    • Author(s)
      K. Nishi, A. Shibata, Y. Nagahata, K. Kimura, M. Inoue, and M. Higashimori
    • Organizer
      2019 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC 2019)
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  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いた食塊の被咀嚼回数推定2019

    • Author(s)
      西慶一郎, 柴田暁秀, 長畑雄也, 木村功, 井上賀美, 東森充
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      日本食品科学工学会第66回大会
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      柴田暁秀, 西慶一郎, 高橋龍馬, 長畑雄也, 木村功, 井上賀美, 東森充
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      日本食品科学工学会第66回大会
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  • [Presentation] 歯・舌両有型咀嚼ロボットシミュレータを用いたテクスチャーセンシング2019

    • Author(s)
      高橋龍馬, 柴田暁秀, 西慶一郎, 長畑雄也, 木村巧, 清水里奈, 堀田真理子, 井上賀美, 東森充
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      日本食品科学工学会第66回大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 咀嚼・嚥下機能評価における画像解析の応用~工学サイドから2019

    • Author(s)
      東森充
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      : , 第25回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
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  • [Presentation] ロボットシミュレータを用いた食品のテクスチャ-評価2019

    • Author(s)
      東森充
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      FOOMA JAPAN 日本食品工学会フォーラム2019
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  • [Presentation] 咀嚼シミュレータによる食品テクスチャー評価2019

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      東森充
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      平成30年度第3回新潟県食品技術研究会
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      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いたゲル状食品のテクスチャ推定システム2018

    • Author(s)
      西慶一郎, 柴田曉秀, 池上聡, 中馬 誠, 東森 充
    • Organizer
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
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  • [Presentation] 画像テクスチャ解析を用いた嚥下音からの炭酸圧推定2018

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      柴田曉秀, 白石勝人, 池上聡, 中馬 誠, 東森 充
    • Organizer
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
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  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いたゲル状食品のテクスチャ推定システム2018

    • Author(s)
      西慶一郎, 柴田曉秀, 池上聡, 中馬誠, 東森充
    • Organizer
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
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  • [Presentation] 画像テクスチャ解析を用いた嚥下音からの炭酸圧推定2018

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      柴田曉秀, 池上聡, 中馬誠, 東森充
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  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いた食品テスクチャ推定2017

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      柴田曉秀, 池上聡, 中馬誠, 東森充
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      第18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(SI2017)
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 食感評価システム及び食感評価方法2020

    • Inventor(s)
      東森充ら(全8名)
    • Industrial Property Rights Holder
      東森充ら(全8名)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-021923
    • Filing Date
      2020
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 食塊形成装置,食塊の形成方法2020

    • Inventor(s)
      東森充(全10名)
    • Industrial Property Rights Holder
      東森充(全10名)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-019597
    • Filing Date
      2020
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      2019 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 食塊形成装置,咀嚼状態評価方法,食感評価方法及び食塊の製造方法2019

    • Inventor(s)
      東森充(全8名)
    • Industrial Property Rights Holder
      東森充(全8名)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-151113
    • Filing Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 機械学習システム,食感評価モデル,食感評価装置,機械学習方法および食感評価方法2018

    • Inventor(s)
      中馬誠, 池上聡, 東森充
    • Industrial Property Rights Holder
      中馬誠, 池上聡, 東森充
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-101580
    • Filing Date
      2018
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      2018 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 食感評価システム及び食感評価方法2018

    • Inventor(s)
      東森充, 柴田曉秀, 高橋龍馬ら(全7名),
    • Industrial Property Rights Holder
      東森充, 柴田曉秀, 高橋龍馬ら(全7名),
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-022812
    • Filing Date
      2018
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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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