2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of Mechanism Analyses on State Transition of Hand Model imitating Human Hand while Operating Equipment
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16H02883
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| Research Institution | Advanced Institute of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
橋本 洋志 産業技術大学院大学, 産業技術研究科, 教授 (60208460)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ディジタルハンド / 解剖学 / 道具操作 / 手姿勢 / 状態遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
柔軟な皮膚で覆われた人間の手が道具を動的に操作（ハサミ操作／箸の持替え等）するときの手と道具間の相互状態を考える。本研究の目的は、この動的状態での手と道具間の力学的相互関係を考察し、これを基に手姿勢の状態遷移メカニズムを明らかにすることで手の動的作業能力を体系化することにある。本研究の特徴は、力学的相互関係の変化を対象とし、接触部のミクロな力表現と道具の挙動を表すマクロな力表現を導入することで、状態遷移メカニズムを基本動作に分解することにある。これを分析することで、状態遷移と道具操作が関連するメカニズムを解明する。昨年度は、ハンドモデルの改良A-1),A-2)と力学的関係解明の作業B-1),B-2)の継続を行った。また，昨年度よりC-1)、C-2)の研究を始めた。
昨年度の実績としては，A-1),A-2),B-1),B-2)の継続的改良に加えて， C-1) 手姿勢の基本動作抽出と記号表現：手姿勢の基本動作を抽出し、この遷移の記号表現を図る。例えば、「掴む」「離す」「回す」などの基本動作を用いた表現法を策定する。C-2) 状態遷移メカニズムの解明：C-1)で示す基本動作の状態遷移、かつ、各基本動作を上手に実現できるという事実，さらに使用環境や条件により，対象物体が同じであっても，動作遷移が異なることの事実を発見したので，これに対するメカニズムの分析を行う。この分析は、従来の仮説としての、「手がある熟練操作を行うとき、その作業に適する基本動作のある状態遷移があり、かつ、各基本動作を上手に実現することで、熟練が達成できる」、という考えに立ち、このことを状態遷移メカニズムとして捉え、手の作業能力に関する体系化を図ることを始めた。
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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
申請時で述べた目的を実現するための項目は、上記の研究実績で述べた四つの項目に集約され、これらを実施した。ここで述べたように、A-１)，A-2)については順調な進捗といえる。B-１)について、メッシュ分割数の決定の指針、各メッシュからの力発生の分布の様子に関して、およそ、確定的な方法論や計測、および表現法が見いだせる可能性が出てきた。B-２)に関しては、ケーススタディで、幾つかの貴重な知見を見出している。C-1),C-2)の成果についても学会発表の準備を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目は、ハンドモデルの改良であるA-1) ，A-2)の改良を継続して行う。B-1) 接触面での力のミクロ表現：接触部のメッシュ分割数のクラスタリングと、接触面の局所毎の力学的説明を与える。B-2) 道具の力のマクロ表現：道具の形状が変化しても、大まかなイメ一ジで、その全体の動きを捉えているメカニズム表現を確立する。さらに，C-1) 手姿勢の基本動作抽出と記号表現：手姿勢の基本動作を抽出し、この遷移の記号表現を図る。例えば、「掴む」「離す」「回す」などの基本動作を用いた表現法を策定する。C-2) 状態遷移メカニズムの解明：C-1)で示す基本動作の状態遷移、かつ、各基本動作を上手に実現できるという事実，さらに使用環境や条件により，対象物体が同じであっても，動作遷移が異なることの事実を発見したので，これに対するメカニズムの分析を行う。
各項目ともに、昨年度で得られた知見および改善点を反映させることにある。これら4つの項目に関する結果と知見はそれぞれ相互に反映される関係にある。特にハンドモデルはコンピュータグラフィックスを用いるため、これに関する実験の進捗速度を高めるために、今年度では、GPU（Graphics Processing Unit）搭載の高速グラフィック描画機器を有効活用して、さらなる、実時間操作性向上の検討を行う。
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