2018 Fiscal Year Annual Research Report
環境モデルや振動子モデルに依存しない環境適応学習による多様な運動の発現機序
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18H01399
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
林部 充宏 東北大学, 工学研究科, 教授 (40338934)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大脇 大 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40551908)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 運動計測 / 運動適応 / バランス制御 / 筋電位 / 運動シナジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の学術的問いは人間の環境適応、環境学習性に関する運動制御，学習メカニズムの解明とそれに資する人間の運動情報の収集およびロボティクスツールを用いた解析を目指したものである。ヒトが物理的環境変化に対して示す多様な振る舞いの発現機序を分析し解明することが本研究の課題である。特に未知の環境ダイナミクスの知覚と運動適応学習の創発メカニズムに焦点をおく。これまで別々に開発してきたSynergeticな運動パターンを生成することのできる運動学習アルゴリズムと状況依存的に多様な歩容パターンを生成する制御技術に基づき融合・発展させ、環境モデルや振動子モデルに依存せずに未知の環境入力や条件変動に対する適応学習パターンの発現機序の体系的理解を目指す。
平成31年度ではヒトの立位、歩行運動への介入を通した適応的移動能力の理解を試みるため、計測システムの準備は介入手法の確立およびデータ解析に必要となる。床反力計測システムおよび姿勢制御時の筋活動計測システムを構築し，同時計測を可能とする環境を準備した。予備実験を行い、運動制御に関わる筋電位と床反力変化の連動性について研究を行った。被験者が立位の姿勢(直立)を維持するように上半身と下半身を固定したまま、前後と左右に揺れることで人間が日常的に行っている姿勢制御を計測した。振れの強弱や外乱による変化の観察も行った。このような条件下での筋電位のみから床反力変化が推定が可能であるかの検証を行い、ある程度筋電位のみから床反力を推定することができることがわかった。
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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
31年度は研究室立ち上げから初めての科研費であるため、床反力計測を含む運動計測システムおよび筋電位計測システムの計測環境を整え、予定通り必要な計測が行えるようになった。また予備実験を行い、人間の制御信号の情報を示唆してくれる筋電位と床反力の連動性について検証を行い、ある程度筋電位のみから床反力を推定することができることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒトの立位、歩行運動への介入を通した適応的移動能力の理解を試みるため、定量的なバランス変化の外乱条件を動的に発生されられるシステムを構築する。計測と同期した回転型フライホイール制御システムの構築と適応時の運動パターンの変動を定量的に解析する手法を研究する。回転型フライホイールによりモーメントを体幹まわりに発生させ、その外乱に対する姿勢制御および筋肉制御のパターン変動のシナジー解析を行う。また動的バランス評価およびその可視化また運動パターンのセグメント化とその運動特性の定量評価システムの開発を目指す。これまでの研究では自発運動下でのバランスや運動を評価していたが、新たに外乱を定量的に発生させられるシステムと同期的につなげることで、異なる種類の外乱に対してどのようにヒトが環境ダイナミクスの知覚と運動適応を行っているかの研究が新たに可能となる。
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