2009 Fiscal Year Annual Research Report
物理的意味をもつリーマン距離に基づく生体運動の理解
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20760175
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
関本 昌紘 Ritsumeikan University, 総合理工学研究機構, 研究員 (40454516)
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| Keywords | 慣性 / 運動計測 / 解析力学 / 多関節運動 / リーマン距離 / ロボティクス / 運動制御 / リーチング |
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| Research Abstract |
多関節系の慣性運動をリーマン距離の観点から力学的・数学的に特徴付け,それに基づいた生体運動の解析手法,多関節ロボットの運動制御法を示すことを本研究の目的としている.本年度は,昨年度に提案した「慣性誘発度メジャー(慣性運動メジャー)」を実際の人間のリーチング動作に適用し,運動解析を行った.このメジャーは,リーマン距離の力学的特徴を利用しており,多関節運動の慣性誘発効果(慣性,コリオリ,遠心力のみによる運動効果)の度合いを計測可能である.このメジャーを用いて運動解析をしたところ,熟練した滑らかな運動では,運動初期と末期で慣性誘発運動から遠くなるのに対し,運動中盤では極めて近くなる結果を得た.この結果から,人間は慣性誘発効果を利用するように自身の腕(多関節系)を協応させて動かしているとの示唆を示した.また,このメジャーは,大腿義足使用者の日常生活動作(ADL)の向上を目指した歩行解析への応用も試みられた.義足歩行熟練者はある程度重みのある義足を好むといわれるが,その微妙な調整には,義肢装具士の長年の勘や使用者の使用感に頼るところが多い.大腿義足歩行の遊脚期運動に慣性誘発度メジャーを適用したところ,慣性誘発運動に近い運動と使用者の主観評価の結果に有意な相関が見られ,これまで経験に頼ってきた運動評価を慣性誘発度メジャーによって定量的に評価可能なことを示した.こうした生体運動の慣性誘発効果利用の特徴を踏まえ,運動中に慣性誘発効果を利用するロボットアームの運動制御法を考案した.慣性誘発効果の支配的なシステムでは,運動途中に制御入力が無くても,協調がとれて効率の良い運動が実現可能であることを数値シミュレーションにより確認した.
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