2017 Fiscal Year Research-status Report
身体動作の運動学習過程における学習進展の可視化技術の研究
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17K00477
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
内田 雅文 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00245341)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 反復的随意運動 / 運筆 / 歩行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２９年度の主たる成果は、既存の旧実験システムにおけるハイスピードカメラシステムと加速度センサシステムをそれぞれ新規購入デバイスへ置き換えて、既存設備の生理計測系と旧実験システムとを統合、リンクして、新実験システムを構築したことにある。さらに、この新システムを用いた被験者実験を通して、例えば、随意運動たる歩行運動中の被験者から基調的周期を抽出、Detrended Fluctuation Analysisに基づくゆらぎ解析手法を適用することによって、構築された新実験システムの有効性を確認した。種々の随意運動から種々の基調的周期を抽出・取得するためには、計測手段のレパートリーとバラエティを確保しておくことが肝要であり、当該年度、新たに呼吸と瞬目とを計測対象に追加できた。
新実験システムは、身体動態計測系（身体各部位の位置・速度・加速度および重心動揺）と生理計測系（脳波、皮膚表面筋電位、末梢皮膚温度、呼吸および瞬目）から構成される。呼吸信号の抽出に関して、マイクロフォンアレイによる計測とICA適用の有効性が確認された。さらには、瞬目信号を抽出するためのドップラー・レーダーによる計測とPCA適用の有効性が確認された。
運筆動作時および歩行時の計測諸量時系列から主要な基調的周期の候補を抽出、ゆらぎ関連諸量を抽出した。随意運動たる運筆動作中の被験者から身体動態計測系計測諸量（例えば、運筆動作の始点、終点、経由点の時間的要素など）の時系列を抽出し、それぞれについて基調的周期候補との間でタイミング誤差を算出してタイミング誤差時系列を周波数解析およびDetrended Fluctuation Analysisにより、ゆらぎの性質とそのダイナミクス、さらには当該随意運動における注意資源との関連性を調査・検討した。短期目標としての日常的な種々の反復的身体動作からの基調的周期抽出を可能にした。
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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
既存の旧実験システムにおけるハイスピードカメラシステムと加速度センサシステムをそれぞれ新規購入デバイスへ置き換え、既存設備の生理計測系と旧実験システムとを統合、リンクした新実験システムの構築を終え、その動作検証が完了していることから概ね順調と判断している。
解析手法の検討も順調に進んでおり、本研究に特化したDetrended Fluctuation Analysisに基づくゆらぎ解析手法もおおむね確立できているものと考えており、この点においても順調に進んでいると判断する。
当初の計画で定めていたH29年度目標としての種々の反復的身体動作からの基調的周期抽出は、申請者がこれまで行ってきた運筆動作に加え、新たに歩行が取り上げられ、基調的周期抽出からゆらぎ解析までの一連のプロセスの動作検証ができた。本研究の主旨によると、種々の随意運動から種々の基調的周期を抽出・取得するためには、計測手段のレパートリーとバラエティの確保が肝要と考えている。この点において、呼吸と瞬目が新たな計測対象になったことは、今後の展開に幅を持たせられる期待がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、新実験システムを構成する身体動態計測系（身体各部位の位置・速度・加速度および重心動揺）と生理計測系（脳波、皮膚表面筋電位、末梢皮膚温度および呼吸）において、生体計測系計測諸量の時系列から主要な低域周波数成分を抽出、基調的周期の候補をリストアップする。身体動態計測系計測諸量の時系列から身体動作に関連する反復的かつ特徴的な代表点を網羅的に抽出、それぞれについて基調的周期候補との間でタイミング誤差を算出して、タイミング誤差時系列からゆらぎの性質とそのダイナミクス、さらには自己相似型特性と固有周期型特性を調査・検討する。
特に平成３０年度は、学習すべき身体動作（運動）のバリエーション（例えば、運筆や歩行など）の確保を図り、運動学習一般に共通する事項を精査することが課題である。種々の運動学習において、運動学習の当初と結末とを比較、精査することによって学習の進展具合に関連する基調的周期が特定して、当初の計画で定めていたH30年度目標としての反復的身体動作における基調的周期からの逸脱の計測とそのゆらぎの傾向の精査を達成する。
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| Causes of Carryover |
Online公開された学術論文２件の掲載料金等請求が次年度になったため。
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