| Project/Area Number |
21K17467
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | University of Human Arts and Sciences (2023)
The Hyogo Institute of Assistive Technology (2021-2022) |
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Principal Investigator |
高見 響 人間総合科学大学, 保健医療学部, 助手(移行) (10784548)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 上肢特性 / サイバーヒューマンモデル / 筋電義手 / 福祉用具 |
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| Outline of Research at the Start |
手の力が落ちたり，疾患により関節の動きが制限されたり，手を失い義手を利用している状況などにおいて，それぞれの上肢動作が制限された中でも生活が実現できている．これらの上肢特性を計測・分析しモデル化することで，福祉用具（杖や歩行器などのグリップ形状をはじめ，ユニバーサルデザインに代表される誰もが使いやすい用具，さらには筋電義手（ロボットハンド）など）や環境調整（机・いすの最適高さ調整，作業位置・スペース構成手法）などの開発ならびに，開発に必要な動作情報バンクの構築が可能となる．それにより，利用者の上肢の状況に応じた福祉用具や自助具の開発を効果的に行えるサイバーヒューマンモデルの開発に繋げる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，高齢者や切断者の上肢運動を計測，分析しモデル化することで福祉用具の開発，ユニバーサルデザインに代表される誰もが使いやすい用具の開発，筋電義手の開発や環境調整ならびに必要な動作情報バンクの構築を目的とする．さらに，利用者の上肢の状況に応じた福祉用具や自助具の開発を効果的に行えるサイバーヒューマンモデルを開発することで，シミュレーションによる事前評価を踏まえ，体系的かつエビデンスを集積しながら役立つ福祉用具の実現を目標に開発を進める．
本研究では，1）上肢特性（握力が低下した手，3指可動筋電義手，能動義手など）の違いによる運動モデルの構築，2）上肢特性における日常生活の得意/苦手動作の分析，3）上肢特性を考慮したデジタルヒューマンモデルの構築，4）上肢特性を考慮したグリップ形状の改良や自助具の開発を行う．
三年度目は，二年度目に構築したMediaPipe（Googleが開発したオープンソースソフト）を用いたシステムの改良を行った．構築したシステムの精度検証として，机上動作をモーションキャプチャーシステムと対象者の正面に設置したカメラで撮影し，身体関節角度の比較を行った．モーションキャプチャーシステムで取得した身体関節角度に対して，カメラで撮影した動画に，構築したシステムを用いて算出された身体関節角度の推定精度の比較検証を行った．結果として，構築したシステムで算出された身体関節角度は，上下方向と左右方向の動きに対しては，モーションキャプチャーシステムで取得された身体関節角度と類似した数値となった．しかし，奥行方向の動きに対しては，大きなズレが生じた．これは，対象者の正面に設置したカメラで撮影した動画であったため，動作の推定が困難であった．
また，推定精度を向上させるために，動作時の画像のぼけの削減のためのシャープニングやノイズ低減のためのフィルタ処理を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
上肢運動を計測，分析するためにMediaPipeを用いたシステムの構築，改良を行ってきた．カメラで撮影した動画から身体関節角度をより高精度に推定するためには，カメラの位置や角度の最適化が重要であり，上下・左右・奥行の3方向の動きを計測できる位置にカメラを設置する必要であると考えられる．さらに，精度を向上させるためには，画像のシャープニングやぼけにより不鮮明となった画像の復元などの画像の前処理，システムによって算出されたデータへのフィルタなどの推論データ処理の技術を組み合わせることで，推定精度の向上を目指した．
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| Strategy for Future Research Activity |
構築したシステムの推定精度の向上のために，1）カメラの位置や角度の最適化のための検証，2）高度な画像処理技術の適応と検証を行い，上肢特性の違いによる運動モデルの構築，日常生活の得意/苦手動作の分析を進める．
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