Formulation of human tasks based on time-varying joint impedance

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14933
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: Yagi Keisuke 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (90802710)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 関節インピーダンス推定 / ウェアラブルデバイス / 実作業 / 身体運動学 / デクステリティ

Outline of Final Research Achievements

We have established the force sensorless method for human joint impedance estimation utilizing a wearable snap-through buckling mechanism. The proposed method opens the possibility of the time-varying wrist impedance estimation in a practical task-dependent scenario. As representative cases, the time-varying wrist impedance in the peg-in-hole task and devil stick juggling task has successfully been estimated.
In addition to the wrist joint, a boots-type perturbation device for the ankle joint is developed. Using this device, we have estimated the ankle joint impedance at the heel contact phase in the treadmill and overground walking conditions.

Free Research Field

ロボット工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

柔らかさを持ち人との協調が求められる次世代のロボット技術において，人を含む外環境との関わりは避けて通れないものである．本研究によって，生まれつき学習能力の備わっている人間が，自身の関節の柔らかさを外環境との関わりの中でどのように活かし，タスクをどのようにこなしているか，関節インピーダンスの視点を加えて解析を行う方法を示した．本成果は，学術的にはタスクを実現する人の運動の力学面の解析に貢献するものであり，また社会的には，より人に身近なところで進む今後のロボット技術へのニーズの多様化に対して，人を規範とするという解を常に提供し続ける意義を有している．