| Project/Area Number |
23K24883
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| Project/Area Number (Other) |
22H03627 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science (2023-2024)
The University of Tokyo (2022) |
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Principal Investigator |
黄 守仁 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 講師 (20750029)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 人間機械協調 / 高速機械システム / 高い時間分解能 / 高速ビジョンシ / 機械動作支援 / サイボーグシステム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，高い時間分解能で感知・動作できる次世代サイボーグシステムを目指して，高速機械フィードバック情報の提示および機械動作支援、知覚による随意運動、電気刺激制御による外発的な身体感覚・運動の三者の融合を注目する．人間や周囲環境と安全なインタラクションを実現するための高い時間分解能でセンシングおよび動作可能な機械支援システムを構築し，人間の視覚、触覚など知覚による随意運動に加えて，高い時間分解能の機械フィードバック情報に基づいた電気刺激による身体感覚および運動制御を導入しながら，一般的に人間の五感に基づく人間機械協調システムとは異なった人間機械協調手法を構築する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
高い時間分解能の機械センシング情報および動作支援と遥かに低い時間分解能で感知・動作を行う人間の体が協調しながら人間の機能拡張を実現することが本研究課題の主要な目標である．それの実現を目指して，本年度は主に高い時間分解能で感知・動作できる機械支援と人間の感覚による随意運動の協調手法に関する検討、ミニ秒オーダーで動作可能な新しい機械支援システムの構築などを取り組んでいた．また，動作帯域観点での人間機械協調から展開して，体不自由者の機能拡張の実現を目指して，無拘束な視線制御に基づく人間機械協調インターフェースの設計も行った．具体的には以下の研究内容を実施した．
（１）1,000fpsの高速ビジュアルフィードバック制御で動作する機械アシストと人間の視覚よび両腕同期に基づく力覚提示・運動伝達などによる人間の随意運動を統合して人間の知覚を中心とする人間機械協調を実現した．力覚提示を含む感覚提示による人間の随意運動は粗い精度で機械アシストモジュールのグローバル動作を実現させながら，機械アシストモジュールによる高い帯域でのローカル位置決めを並行で行うことにより，人間だけでは実現できない高精度位置決め動作を実現している．基本原理の検討および定量評価を実施して，研究成果を関連分野の国際会議で発表した．
（２）昨年度で開発したピエゾアクチュエータを利用してミニ秒オーダーで動作制御が可能になる新しい機械支援システムのプロトタイプを開発した．初期の動作検証実験を行い，当初の設計指標を満たしていることを検証した．これからはタスクレベルの検証実験を行う予定である．
（３）市販の無拘束なアイトラッカーおよび小型三次元計測センサーを用いて，三次元視線推定手法を検討した．応用として，肢体不自由の日常生活支援の実現を向けて無拘束な視線制御に基づく人間機械協調インターフェースを設計した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高性能な機械支援を人間の身体と融合する次世代サイボーグシステムの実現を目指して，機械アシストと人間の感覚による随意運動の協調、ミニ秒オーダーで動作可能な機械支援システムの構築、無拘束な視線制御に基づく人間機械協調インターフェースなど基本要素の検討を行い，次年度の研究に繋がる提案ができており，おおむね順調に進んでいると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の取り組む内容については主に以下のとおり計画している．
（１）人間の感知能力を遥かに超えた1,000fpsでセンシングする高速ビジョンや力覚センサーなどとこれまでに開発したミニ秒オーダーで制御可能な機械支援システムを統合して，最適な制御手法を検討する．人間や周囲環境と安全なインタラクションを実現するための機械支援手法を提案する．
（２）上記で開発した高速センシング・制御・動作する機械アシストと人間の視覚、触覚など知覚による随意運動を統合して人間の知覚を中心とする人間機械協調を実現する．
（３）無拘束な視線制御に基づく人間機械協調インターフェースを利用し，ロボット支援システムを構築する．肢体不自由の日常生活支援を実現する．
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