1999 Fiscal Year Annual Research Report
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09650467
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
宇野 洋二 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (10203572)
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| 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)
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| Keywords | 運動軌動 / 運動学習 / 運動タスク / 最適軌動 / 運動計測 / リハビリテーション / 機能的電気刺激 |
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| Research Abstract |
生体の運動制御の計算モデルを検証し応用するために、昨年度、設計・構築した運動計測システムを用いて、ヒトの腕の運動軌道を計測する実験を行った。具体的な実験と成果は、以下のとおりである。
1.運動パターンの生成における最適化原理の検証
ヒトの多関節腕による2点間到達運動に関して、作業空間の広い範囲で多数の軌動データを計測し、腕の軌動の曲率、加速度、トルクに関する時空間的特徴を解析した。手先躍度最小規範、関節角度躍度最小規範、指令トルク変化最小規範などを比較・検討した結果、計測された人腕の運動軌道は指令トルク変化最小の予測する軌動に最も似ていることが定量的・統計的に示された。
2.運動タスクと最適軌動の研究
昨年度に続いて、運動時間最小タスクにおける人腕の運動軌動を計測し、解析した。今年度は特に、1週間連続して到達運動のトレーニングを行ったときの軌動の変化を調べ、ヒトは、常に滑らかさの運動規範にしたがって軌動を生成することを確認した。
3.リハビリテーションへの応用
昨年度構築した、下肢麻痺患者のための歩行再建システムの改良を行った。本システムは、長下肢装具と機能的電気刺激を組み合わせたもので、今年度は、特に手指につけたジャイロンセンサから電気刺激へと変換するコントローラの設計・検討を行った。
4.曲線運動の生成と知覚における運動規範の検証
ヒトが手で楕円を描くような曲線運動を行うとき、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乗則が見い出されている。計算機シミュレーションによって、1/3乗則が、指令トルク変化最小モデルなどの滑らかさの運動規範で再現できることを確かめた。また、被験者に、ヒトが行うさまざまな速度プロファイルの楕円運動をコンピュータグラフィックで提示する心理物理学実験を行い、滑らかさの運動規範が運動知覚にも適用されることを示唆する結果が得られた。
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[Publications] 福田 浩士: "対象物の認知と手の把持形状の計算との関係-ヒトの把持運動への計算論的アプローチ"電子情報通信学会論文誌D-II. 82・8. 1315-1326 (1999)
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[Publications] 宇野 洋二: "Trajectory planning of human reaching movements for a time-minimizing task"Proc.1999 IEEE International Conference on Systems,Man,and Cybernetics. VI. 1039-1044 (1999)
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[Publications] 宇野 洋二: "ジャイロセンサと機能的電気刺激を用いた歩行再建システムの構築"第14回生体・生理工学シンポジウム論文集. 165-168 (1999)
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[Publications] 鈴木 邦典: "最短時間到達運動において脳が適用する滑らかさの規範"電子情報通信学会論文誌D-II. 83・2. 711-722 (2000)
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[Publications] 高倉 健志: "運動時間最小タスクのトレーニングと最適軌道"電子情報通信学会技術研究報告. NC99-101. 63-70 (2000)
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[Publications] 植村 幸治: "ヒト腕の曲線運動の生成と知覚における滑らかさの規範"電子情報通信学会技術研究報告. NC99-102. 71-78 (2000)
