Muscle Synergies and Dynamic Primitives in Robotic Gait Training
Project/Area Number |
19H02111
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
Hirai Hiroaki 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (60388147)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
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Keywords | 運動制御 / 運動学習 / 運動訓練 / 人間機械システム / リハビリテーション / スポーツ / 脳神経疾患 / ロボティクス / 知能機械 |
Outline of Research at the Start |
現在,我が国のロボット療法は黎明期にあり,正しい介入と誤った介入を見極めながら,臨床エビデンスの蓄積によって効果的な運動療法を開発することが求められている.本研究では,脳卒中リハビリテーションを「身体協調に基づく中枢神経系の機能回復」と捉え,患者の身体協調の再獲得と保持を促進する歩行再建のためのロボット訓練法の開発を行う.筋シナジーと動的プリミティブの新しい運動理論に基づく運動介入(身体協調に基づくインピーダンスと平衡点の調整訓練)が下肢ロボット療法として効果的であることを臨床研究を通じて検証する.
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Outline of Final Research Achievements |
Robotic therapy, especially for lower extremity function, is currently in the introduction and growth stages of development. The next generation of robot-aided neurorehabilitation requires assessing the effect of interventions correctly and collecting clinical evidence to develop an efficacious intervention. Stroke rehabilitation requires motor coordination. By combining the method of "synergy assessment" and the "robotic therapy" developed by the Osaka University and MIT researchers' team, we attempted to develop a novel robotic-intervention test and validated it in the framework of muscle synergies and dynamic primitives.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
現在の下肢ロボット療法が科学的根拠に乏しい要因は,ロボット制御技術の未熟さに因るものではなく,対象患者の運動制御や運動学習の理解を伴わない誤った介入にある.研究成果は,病的歩行の運動制御において本質的な役割を担う筋シナジーと動的プリミティブの概念を核に,その運動理論に基づく訓練法を具現化した.下肢ロボット療法が抱える現状の打開に貢献するものと考える.
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Report
(4 results)
Research Products
(68 results)
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[Journal Article] Asymmetric Inter-limb Coordination in the Legs of 10–11-Year-Old Boys during Overground Sprinting2022
Author(s)
野呂和主, 平井宏明, 岡本英也, 古川大輔, 上向井千佳子, 長尾裕史, 金子靖仙, 堀開登, 山本慧, 山田直人, 彌島卓, 松居和寛, 西川敦, Hermano Igo Krebs
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Journal Title
Journal of the Robotics Society of Japan
Volume: 40
Issue: 3
Pages: 259-262
DOI
ISSN
0289-1824, 1884-7145
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Physiological markers of motor improvement following five-month sprint training in young boys2023
Author(s)
Kazuto Noro, Asumi Takeichi, Hiroaki Hirai, Hideya Okamoto, Daisuke Kogawa, Chikako Kamimukai, Yasunori Kaneko, Noriyuki Tabuchi, Shoji Kinoshita, Yuta Miyajima, Yusuke Yashima, Hirokazu Kuga, Satoru Yamamoto, Naoto Yamada, Kazuhiro Matsui, Atsushi Nishikawa, and Hermano Igo Krebs
Organizer
The 11th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2023)
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[Presentation] ペダル漕動作における下肢筋群の協調構造の崩壊と運動性能―構成論的アプローチ―2022
Author(s)
渡邉泰良, 平井宏明, 原田拓実, 三上竣平, 日野匠太朗, 八島侑祐, 野呂和主, 久賀紘和, 宮島祐太, 松居和寛, 西川敦, Hermano Igo Krebs
Organizer
第23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 (SI2022)
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[Presentation] 陸上教室に通う10-11歳男児の疾走能力と筋協調性の発達に関する縦断的研究2022
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野呂和主, 平井宏明, 岡本英也, 古川大輔, 上向井千佳子, 金子靖仙, 田渕規之, 宮島祐太, 八島侑祐, 山本慧, 山田直人, 松居和寛, 西川敦, Hermano Igo Krebs
Organizer
第40回日本ロボット学会学術講演会 (RSJ2022)
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[Presentation] Intermittent Regulation of Ankle Equilibrium and Ankle Impedance During the Running of High-Class Athletes2021
Author(s)
T. Watanabe, H. Hirai, T. Yajima, D. Kogawa, H. Nagao, Y. Kaneko, K. Noro, N. Yamada, S. Yamamoto, K. Matsui, A. Nishikawa, and H. I. Krebs
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43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2021)
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[Presentation] Inter-Limb Asymmetry of Equilibrium Regulation in the Legs of 10-11-Year-Old Boys During Overground Sprinting2021
Author(s)
K. Noro, H. Hirai, H. Okamoto, D. Kogawa, C. Kamimukai, H. Nagao, Y. Kaneko, K. Hori, S. Yamamoto, N. Yamada, T. Yajima, K. Matsui, A. Nishikawa, and H. I. Krebs
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43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2021)
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[Presentation] 上級ランナーの走動作における足関節の間欠制御2021
Author(s)
渡邉泰良, 平井宏明, 彌島卓, 古川大輔, 長尾裕史, 金子靖仙, 野呂和主, 山田直人, 山本慧, 松居和寛, 西川敦, Hermono Igo Krebs
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第39回日本ロボット学会学術講演会
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[Presentation] 10-11歳男児の地上全力疾走における左右脚の非対称な運動制御2021
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野呂和主, 平井宏明, 岡本英也, 古川大輔, 上向井千佳子, 長尾裕史, 金子靖仙, 堀開登, 山本慧, 山田直人, 彌島卓, 松居和寛, 西川敦, Hermono Igo Krebs
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第39回日本ロボット学会学術講演会
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[Presentation] Coactivation synergies as physiological markers of locomotor skills in athletes2020
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K. Hori, H. Hirai, D. Kogawa, H. Nagao, Y. Kaneko, R. Fujihara, S. Yamaguchi, T. Hikawa, K. Kozasa, N. Yamada, S. Yamamoto, K. Matsui, A. Nishikawa, and H. I. Krebs
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42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2020)
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[Presentation] 上級ランナーの走行時における足先平衡点の離散制御2020
Author(s)
堀開登, 平井宏明, 古川大輔, 長尾裕史, 金子靖仙, 山本慧, 山田直人, 野呂和主, 彌島卓, 松居和寛, 西川敦, Hermano Igo Krebs
Organizer
第21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
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[Presentation] 中長距離ランナーの走行時の下肢仮想軌道の推定 ―運動速度に依存した動的パターンの形成―2019
Author(s)
藤原諒, 平井宏明, 古川大輔, 長尾裕史, 金子靖仙, 小笹航平, 山口修平, 肥川知樹, 渡邉英知, 西川敦, Hermano Igo Krebs
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第20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(SI2019)
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[Presentation] ヒト歩行・走行運動における下肢仮想軌道の推定2019
Author(s)
藤原諒, 平井宏明, 小笹航平, 渡邉英知, 山口修平, 肥川知樹, 西川敦, 古川大輔, 長尾裕史, 金子靖仙, Hermano Igo Krebs
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第37回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2019)
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[Book] 身体運動とロボティクス2019
Author(s)
川村貞夫, 小澤隆太, 塩澤成弘, 吉岡伸輔, 伊坂忠夫, 平井宏明, 宮崎文夫
Total Pages
144
Publisher
コロナ社
ISBN
9784339045291
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