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Understanding human motor control for complex movements during assistance and its application

Research Project

Project/Area Number 24H00725
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

村木 里志  九州大学, 芸術工学研究院, 教授 (70300473)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YEOH WEN・LIANG  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (10898092)
福田 修  佐賀大学, 理工学部, 教授 (20357891)
森永 浩介  広島国際大学, 総合リハビリテーション学部, 講師 (40734760)
Project Period (FY) 2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help
¥49,530,000 (Direct Cost: ¥38,100,000、Indirect Cost: ¥11,430,000)
Fiscal Year 2025: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2024: ¥32,760,000 (Direct Cost: ¥25,200,000、Indirect Cost: ¥7,560,000)
Keywords動作アシスト / 運動制御 / テクノアダプタビリティ
Outline of Research at the Start

現在、人間の関節運動を外的にアシストし、筋や関節の負担軽減や筋力補強を可能にする拡張テクノロジー(以下、動作アシスト)が開発・実用化され、社会的にも期待されている。しかし、その適用は単純な動作(荷物持ち上げや上肢挙上維持)に限られている。そこで本研究では、動作アシストの適用範囲を拡げるために、より多様そして複雑な動作(複数関節、伸張性収縮、両側等の動作)を対象とし、最適なアシスト仕様(設計指針)を提案することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

(1)多軸性関節運動のアシストに対する人間側の運動制御(手関節を対象):本研究を円滑に進めるためには、応募時の申請書および交付申請書に記載した機器(Rewing・Edura:PRO-r[イタリア製])の導入が不可欠である。本装置は、グリップを持つ手の三方向の動き(手関節の2軸および橈尺関節の1軸)に対して、アシストおよびレジストが可能な研究用機器である。
装置の導入に先立ち、7月末に当社を訪問し、本装置の機能と本研究の目的との整合性を確認するとともに、今後の連携について協議を行った。その後、各種手続きを経て、3月末に装置が納品され、納品時には操作に関する講習も受けた。
なお、装置は海外製であるため、通常よりも購入手続きや予算調整に時間を要した。特に、応募時と比較して急激に進行した円安の影響に加え、入札を経た取引であったこともあり、最終的に3月末での納品となった。
(2)伸張性収縮、交互動作、両側動作のアシストに対する人間側の運動制御(肘関節を対象):本研究を進めるにあたり、独自にアシスト装置(アームロボット)を製作した。これまでの装置は屈曲の短縮性収縮のみしか対応していないが、伸展かつ伸張性収縮にも対応できるようにした。研究2年目以降は交互動作(伸展、屈曲)および両側動作(左右の肘関節)に取り組むが、そのための装置の基盤にもなる。
(3)前科学研究費課題の論文執筆:本基盤研究(A)の課題は、前研究課題(21H04898)の「研究計画最終年度前年度応募」の制度を用いて採択されたものである。よって、前科学研究費課題の成果公開にも取り組んだ。国際ジャーナルに論文2編が採択(1編は2025年度出版)された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度は、研究の中核をなす二つの課題に必要な機器の製作が主な活動となった。とりわけ、本研究の遂行に不可欠な装置は高額で、かつ海外からの輸入品であったことから、調達は当初の想定以上に難航した。しかしながら、当初設定した目標は達成できていることから(2)の区分を選択した。

Strategy for Future Research Activity

研究実績の概要に記載した(1)の研究には、専用の研究装置が不可欠であった。購入手続きは非常に難航したが、最終的には年度内に無事納品され、研究グループによる装置の自作を回避できたことで、大幅なスケジュール遅延を防ぐことができた点は、計画遂行上、非常に大きい。
2年目以降は、(2)の研究装置の製作を継続するとともに、(1)および(2)いずれの研究においても被験者実験を開始する予定であり、実験の繰り返しを通じて、研究成果の創出に努めていく。

Report

(2 results)
  • 2024 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Effects of control parameters of wearable robotics on muscle activity during assisted elbow flexion2024

    • Author(s)
      Yang Yuan、Yeoh Wen Liang、Choi Jeewon、Luecha Teerapapa、Loh Ping Yeap、Muraki Satoshi
    • Journal Title

      International Journal of Industrial Ergonomics

      Volume: 104 Pages: 103660-103660

    • DOI

      10.1016/j.ergon.2024.103660

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Characteristics of muscle activity and joint dynamics during weight lifting by isotonic elbow flexion with assistive force2024

    • Author(s)
      Muraki Satoshi、Yang Yuan、Luecha Teerapapa、Choi Jeewon、Yeap Loh Ping、Liang Yeoh Wen
    • Journal Title

      Physical Ergonomics and Human Factors

      Volume: 147 Pages: 21-28

    • DOI

      10.54941/ahfe1005173

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Intention Prediction and Joint Action Performance in Asymmetrical Relationships2024

    • Author(s)
      H. Eshita, W. L. Yeoh, N. Yamaguchi, H. Okumura and O. Fukuda
    • Journal Title

      2024 SICE Festival with Annual Conference (SICE FES)

      Volume: - Pages: 1012-1017

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Impedance Control Stiffness on Assisted Elbow Flexion2024

    • Author(s)
      Yuan Yang, Wen Liang Yeoh, Teerapapa Luecha, Jeewon Choi, Ping Yeap Loh, Satoshi Muraki
    • Organizer
      2024 IEEE International Conference on Robotics and Automation in PACIFICO Yokohama
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characteristics of Muscle Activity and Joint Dynamics During Weight Lifting by Isotonic Elbow Flexion With Assistive Force2024

    • Author(s)
      Muraki Satoshi、Yang Yuan、Luecha Teerapapa、Choi Jeewon、Yeap Loh Ping、Liang Yeoh Wen
    • Organizer
      15th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics (AHFE 2024)
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Effects of Impedance Control Variable Stiffness on Muscle Activity During Assisted Elbow Flexion2024

    • Author(s)
      Yuan Yang, Wen Liang Yeoh, Teerapapa Luecha, Jeewon Choi, Ping Yeap Loh, Satoshi Muraki
    • Organizer
      22nd Triennial Congress of the International Ergonomics Association (IEA2024)
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動作アシスト機器との協調におけるアシスト開始タイミングの検討2024

    • Author(s)
      楠本大地、Teerapapa Luecha、Wen Liang Yeoh、Ping Yeap Loh、村木里志
    • Organizer
      日本人間工学会第65回大会
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 動作アシストの開始タイミングが肘関節屈曲の運動協調に与える影響2024

    • Author(s)
      楠本大地、Luecha Teerapapa、Choi Jeewon、Yeoh Wen Liang、Loh Ping Yeap、村木里志
    • Organizer
      第25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
      2024 Annual Research Report

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Published: 2024-04-05   Modified: 2025-12-26  

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