ヒューマンスキルのカオスダイナミクスを考慮した適応型インターフェースに関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12480092
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 和田 充雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90271650)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 明宏 福岡工業大学, 工学部, 講師 (60281789) ; 石村 康生 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10333626) ; 井上 純一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30311658) ; 横井 孝志 産業技術総合研究所, 主任研究員
• Keywords: ヒューマンスキル / バイオメカニクス / 非ホロノミック系 / パルス結合ニューラルネットワーク / 適応型インターフェース / 音声カオス

Research Abstract

本年度の成果を以下の3つの題目について記す.
1.ヒューマンスキルに内在するバイオメカニカルカオスのダイナミクスの解析評価手法の構築
上腕運動におけるヒューマンスキルの計測及びその可操作度による評価を行った.これに基づき、内部モデル学習によってマニピュレータ制御へ適用し、これが人間的な動作が可能な福祉ロボットの実現にも有効であることを示した。
また歩行動作を対象にして,神経・身体・環境系の相互作用による歩容生成の過程をシミュレーションと実験ロボットにより評価した。この歩容はカオティックなリミットサイクルとして生成されており,環境の変化に対する適応性があることを明らかにした.
音声のインターフェース利用を目的として,複数話者を対象に連続音成中の音素におけるカオス性の存在解析を行った.最大Lyapunov指数を指標とした評価を行った結果,各母音,性別に応じた特有の値の偏りを持つことが判明した.
2.バイオメカニカルカオスの動的情報処理様式のニューラルシステムでの再構成技法の構築
第一次視覚野の神経情報処理のモデルであるパルス結合型ニューラルネットを対象に、その力学系を解析し,神経細胞による情報処理の根幹を成す同期集団形成における機構を明らかにした.また、パルス結合型ニューラルネットを用いて人工視覚システムを構築し、動物体の方向弁別、移動標識の認識への応用を図った。これらのシステムはロボットビジョンへの応用が期待できる。
3.パーソナルユーザーにあった情報処理様式を有する適応型インターフェースの構築
電動車椅子の非ホロノミック系としての動的挙動解析を行った.経路計画,運動学制御,動力学制御を統合的に扱い,障害物を回避し,滑らかな速度履歴で移動する制御則の構築を行った.さらに搭乗者と車椅子の相互作用による挙動特性の計測システム化,搭乗者の筋電位信号の制御への利用方策、身体特性の変化に対する適応制御の検討を進めた。

Research Products

• [Publications] M. Takahashi, K. Ishimura, M. Wada: "Opne Space Exploration and Path-Planning for Automatic Control of Electric Wheelchair"Proceedings of the 4th IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles. 4. 79-84 (2001)
• [Publications] J. Tomisawa, M. Wada: "Visual Processing Base on the Pulse Coupled Neural Networks for the Moving Target Detection"Proceedings of the 4th IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles. 4. 169-174 (2001)
• [Publications] 宮下夏苗, 和田充雄: "複数話者による連続音声中の音素をターゲットとしたカオス性の一考察"第11回 インテリジェント・システム・シンポジウム Fuzzy,Artificial Intelligence,Neural Networks and Computational Intelligence. 11. 33-36 (2001)
• [Publications] 鈴木雄介, 石村康生, 和田充雄: "福祉用途ロボットマニピュレータの研究 -可操作度を指標とした腕の動作解析と制御への応用-"第11回 インテリジェント・システム・シンポジウム Fuzzy,Artificial Intelligence,Neural Networks and Computational Intelligence. 11. 201-206 (2001)
• [Publications] 松浦俊, 石村康生, 和田充雄: "2足ロボットの自己組織的運動生成"第19回 日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM). 19. (2001)
• [Publications] 山口裕, 石村康生, 和田充雄: "Pulse Coupled Neural Networkにおけるカオス的同期集団の形成について"電子情報通信学会技術研究報告 NC2001・82〜106. Vol.101 No.615. 127-134 (2001)