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操縦動作における筋感覚と運動インピーダンスの関係解明とフィードバック技法の開発

Research Project

Project/Area Number 22K12223
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61060:Kansei informatics-related
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

田中 良幸  長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40336920)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords筋感覚 / 運動インピーダンス / 身体運動制御メカニズム / 身体運動制御 / 仮想現実感
Outline of Research at the Start

ヒトの骨格筋に関連する「運動インピーダンス」と「筋感覚」(深部体性感覚)をキーワードとして,数多くの研究報告がされているが,相互関係については未だ十分に明らかにされていない.
本研究課題では,以下三つの個別目標を設定し,VR運動タスクにおける「筋感覚」と「運動インピーダンス」を測定し,それら相互関係の解明を大きな目的とする.そして,よりリアリティの高い反力負荷を提示する技術を考案する.
【1】 運動インピーダンス計測機能を備えたパッシブ型反力提示装置の開発
【2】 筋感覚と運動インピーダンスの同時計測手法の確立
【3】 VR運動タスクにおける筋感覚と運動インピーダンスの関係解明とフィードバック技術

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,上肢によるVR運動タスクとして,VRカーリングタスクを作成するとともに,リニアモータを組み込んだアクティブ/パッシブ型反力提示装置と連動させるための制御システムを完成させた.操縦者はVRヘッドマウントディスプレイを装着し,反力提示装置のハンドルを前後左右にスライドさせて,向かってくるPuckをMalletで打ち返すことが課される.PuckとMalletが衝突する際は,反力提示装置から摂動パターンが提示される.
上肢姿勢を維持させてPuckを受け止める受動的な条件を設定して,速度が異なる3種類の摂動パターンを用意して筋感覚の特性を実施したことろ,摂動パターンによって知覚量が変化することを明らかにした.そして,その変化の具合は,摂動パターンを与える方向によっても変化することを明らかにした.そこで,次年度の研究内容を踏まえて試行的ではあるが,運動インピーダンスと密接な関係がある上肢姿勢と上肢筋群の活動レベルを変えて実施したところ,筋感覚の特性には大きな影響を与えないことを確認した.その一方で,受動的な条件において知覚量に大きな変化が観られた方向に限定して,MalletでPuckを打ち返す能動的な条件で実施したところ,知覚量の変化は摂動パターンよりも操縦速度による影響が大きくなる傾向を確認することができた.上述の結果を踏まえて,筋感覚の時空間的な特性を考慮した訓練メニューの考案に着手した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

限定的な条件ではあるが,筋感覚の時空間的な特性を確認するとともに,運動インピーダンスとの関係を予測する基礎結果を得た.

Strategy for Future Research Activity

本研究課題の目的を達成するため,最終年度の前半でVRカーリングタスクにおける筋感覚と運動インピーダンスの測定実験を実施するとともに,それらの相互関係を明らかにする.そして後半では,それまでに得られた知見に基づいて,感覚と運動の相互関係を考慮した訓練メニューを考案していく.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] ヒトの運動と感覚の理解と機械システムへのインテグレーションに向けて2023

    • Author(s)
      田中 良幸
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部特別講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 仮想物体の粘弾性を考慮するアクティブ/パッシブ型反力提示装置の開発2023

    • Author(s)
      鈴木 和音,田中 良幸
    • Organizer
      第24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
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] VRボール・ヒッティング時の操縦速度とインパクト感の解析評価2023

    • Author(s)
      山本 健登,森 亮太,鈴木 和音,田中 良幸
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2023
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 三次元動作に対応したボール・インパクト感提示システムの開発2022

    • Author(s)
      鈴木 和音,田中 良幸
    • 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
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 身体可操作性スコープによる協調動作解析に関する研究2022

    • Author(s)
      田島 皓介,川原 一晟,田中 良幸,青山 忠義,塩川 満久
    • 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
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 長崎大学大学院工学研究科 田中良幸研究室

    • URL

      http://hms.mech.nagasaki-u.ac.jp

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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