2016 Fiscal Year Research-status Report
脳波（ＥＥＧ）を用いた装着型多自由度外骨格ロボットのパワーアシスト技術の開発
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15K00362
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| Research Institution | Maebashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
朱 赤 前橋工科大学, 工学部, 教授 (20345482)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ヒューマンロボットインタラクション / 脳波 / 外骨格ロボット / パワーアシスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度では、前年度の脳波による肘関節と肩関節の人の1次元の力またはトルクの推定の結果を踏まえ、主成分分析を用いて人の運動意図である表面筋電位と脳波の線形モデルを構築することで、脳波から表面筋電位および肘と肩のトルクを推定出来ることを示した。また、脳波の中に含まれるα波とβ波のパワースペクトルの周期性の変化が、表面筋電位の振幅と相関があることを突き止めた。これらの結果を応用し、主成分分析による線形モデルで学習される入力信号に周期パワースペクトルを用いることで、更新を必要としない推定モデルを作成し、その有効性が示された。
上記の結果により、脳波から推定された関節トルクを入力信号として被験者と実際の筋電と推定筋電によってロボットアームの制御実験を行った。被験者が力を入れると共に脳波から関節トルクが推定され、ロボットアームが屈曲し、被験者が力を抜くとロボットアームが伸展する。これにより、脳波の周期パワースペクトルから人の関節トルクを推定し、脳波によるロボットアーム操作を行うことが出来た。現在は、肘関節と肩関節の人の1次元の力またはトルクの推定から、肘と肩が連動できるように２次元の力・トルク情報の推定を行っている。
さらに、前述した手法を開発すると同時に、装着型軽量上腕パワーアシスト装置を開発した。このパワーアシスト装置を本研究の実験プラットフォームとして使う予定であり、現在は製品化を向けて国内のある大手企業と共同研究を行っている。
以上の研究により、査読付きの雑誌論文２篇、査読付きの国内会議論文４篇、査読付きの国際会議論文６篇、国内学会発表２８回、２回の発表優秀賞を受賞された研究結果になった。
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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
述べたように、平成２８年度では、前年度の結果を踏まえ、脳波から表面筋電位および肘と肩のトルクの推定は高い精度で得られた。また、脳波の中に含まれるα波とβ波のパワースペクトルの周期性の変化が、表面筋電位の振幅と相関があることを確認し、実機でロボットアームの１関節の屈曲・進展実験も確認された。現在は、肘関節と肩関節の人の1次元の力またはトルクの推定から、肘と肩が連動できるように２次元の力・トルク情報の推定を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度では、前年度で行った脳波による肘関節と肩関節の人の1次元の力またはトルクの推定から、多次元の力・トルク情報の推定をさらに行い、その技術を確定すると共に、常に変化している脳波に対応する学習機能や使用者の運動想起の負担を軽減する適応機能を導入し、リアルタイム制御技術を含む装着型多自由度の外骨格ロボットを対象とする脳波を用いたパワーアシスト技術手法を確立する。
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| Causes of Carryover |
前年度に開発した装着型軽量パワーアシスト装置の改造・制作費の支出は元の計画より、節約できた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
学生の国際会議の参加費として使う予定である。
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[Presentation] Design of a Health Care Platform for the Elderly2016
Author(s)
Cui Jining, Song Peipei, Li Wenyu, HAN SHUN, Li Liang, Liu Zhenqiang, DUAN Feng, Zhu Chi, Soo Yewguan
Organizer
The IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2016)
Place of Presentation
Qingdao, China
Year and Date
2016-12-03 – 2016-12-07
Int'l Joint Research
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