運動軌道の解析による生体の制御メカニズムの研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650467
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 宇野 洋二 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (10203572)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福村 直博 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (90293753) ; 片山 正純 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (90273325)
• Keywords: 運動軌道 / 運動学習 / 生体 / 制御メカニズム / 運動計測

Research Abstract

生体の運動制御の計算モデルを検証するために、今年度は主として、手と腕の運動計測システムの設計と構築を行い、予備実験とデータの収集を始めた。運動環境を人工的に変更する装置として、マニピュランダムと呼ばれる人腕計測装置を構築した。これは、メガスラストモータによって手先に任意の外力を加えることで、腕のダイナミクスなどを変えることができる装置である。本研究では、ヒトの手や腕の運動軌道を解析することによって制御メカニズムを推測するとともに、運動軌道の知覚に関する心理物理実験も行った。具体的な実験と成果は、以下のとおりである。
1.ヒト腕の運動タスクと最適軌道に関する研究:できるだけ速く手先をターゲットに移動するという心理物理実験を行い、その運動軌道を解析したところ、要求される運動タスクに拘わらず、ヒトは常に滑らかさの規範に基づいて軌道を計画していることがわかった。
2.ヒトの手先位置の能動的知覚に関する研究:ヒトが自ら手を動かす能動性運動と、マニピュランダムによって他動的に手を動かされる受動性運動とを計測・比較することによって、運動情報が手先位置の知覚に重要であることがわかった。
3.ヒトの曲線運動の能動的知覚に関する研究:ヒトが手で曲線を描くような運動を行うとき、手先の接線速度は曲率半径の1/3乗に比例するという1/3乗則が知られている。自分の手先が見えない環境で、1/3乗則からずれた速度プロファイルで、マニピュランダムによって他動的に同一の楕円形状を描かせたとき、楕円形状の知覚に錯覚が生じることを見い出した。

Research Products

• [Publications] 宇野洋二: "最適軌道計算のためのハイブリッド法" 日本神経回路学会第8回全国大会講演論文集. 154-155 (1997)
• [Publications] 福村直博: "把握した手の形から対象物の形を推定する神経回路モデル" 第12回生体・生理工学シンポジウム論文集. 417-420 (1997)
• [Publications] 福田浩士: "ヒトの把持運動における力分配" 第12回生体・生理工学シンポジウム論文集. 421-424 (1997)
• [Publications] 福田浩士: "ヒトの把持運動における対象物認知と把持形状生成" 電子情報通信学会技術研究報告. NC97-129. 215-222 (1998)
• [Publications] 原田稔: "ヒト腕の曲線運動の生成と知覚" 電子情報通信学会技術研究報告. NC97-132. 237-244 (1998)
• [Publications] 鈴木邦典: "ヒト腕の運動タスクと最適軌道" 電子情報通信学会技術研究報告. NC97-245. 245-252 (1998)