2023 Fiscal Year Annual Research Report
歯舌実測運動特性に基づく咀嚼ロボットシミュレーション
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20H02116
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
東森 充 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30346522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 一浩 新潟大学, 医歯学系, 教授 (70379080)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 柔軟物マニピュレーション / テクスチャーセンシング / ソフトロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ヒトの食塊形成およびテクスチャー（食感）評価といった咀嚼機能の工学的理解と再現に向け，新しい咀嚼ロボットシミュレーション手法を確立することを目指した．このために，①咀嚼過程におけるヒトの歯および舌の運動特性を実測，解析し，②歯／舌を有するロボットシミュレータを設計開発し，③深層学習を用いて食塊形成過程の時空間力覚状態の評価モデルを構築した．本年度は，懸念となっていた②について，前年度に引き続き，歯の機能を中心とした咀嚼の理解・再現のためのシステム（通常咀嚼＝咬断と臼磨による粉砕を用いた咀嚼，および，舌による粉砕片の押し潰し圧縮）と舌単体の柔軟特性に基づく機能の理解・再現に特化したシステム（舌式咀嚼＝舌による押し潰しのみによる粉砕を用いた咀嚼）とを分離・平行して設計・開発を進めた．歯の機能を中心とした咀嚼システムについては，咀嚼ロボットの3つのプリミティブ[粉砕]歯による咬断・臼磨といったゲル状食品の粉砕挙動，[混合]舌による砕片群の混合挙動，[まとめ]砕片群を歯の上に再配置するまとめ挙動に加え，新たなプリミティブ[唾液]人工唾液の添加挙動を追加した．これら４プリミティブの実行順である，プリミティブシーケンスの最適化を，試験食品を用いて実施した．ここでは，ロボット咀嚼による食塊画像を取得し，あらかじめ取得しておいたヒト咀嚼による食塊画像と比較し，食塊状態の定量評価指標を算出する．この食塊評価指標を用いて，ヒトにおける食塊の時空間的変遷を再現するための，４プリミティブの並びを機械学習によって決定する枠組みを構築した．一方，舌単体機能に特化した咀嚼システムについては，アレイ状配置チャンバを有する舌型空圧ソフトアクチュエータの設計問題に取り組み，目標とする舌形状および圧力分布を同時に実現するための，空圧パターン決定法を開発した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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