2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of exoskeleton robot control guiding user to appropriate motion according to situation
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21K17836
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
古川 淳一朗 国立研究開発法人理化学研究所, 情報統合本部, 研究員 (50721619)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アシストロボット / 運動推定 / 生体信号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、状況に応じた適切な動作へと導くアシストロボット制御手法の構築を目指す。本年度はアシスト機器による支援方策の違いがヒトの運動に与える影響を解析し、適切な動作へと導くアシスト戦略の検討を進めた。調査対象とした運動タスクはヒトの生成する運動のなかでも起点となり、さらには特に負担が高く支援が必要とされる立ち上がり動作に焦点を当てて進めた。運動解析のために、モーションキャプチャーシステム、筋電計測システムをロボット制御時に同時計測可能とするシステムを構築した。本実験では開発した椅子型支援機器を用いた。このアシスト機器は座面が前後・上下に移動することによりヒトの起立動作を支援する。これら構築したシステムを用いて複数の実験協力者により数種類のアシスト方策を適用し、立ち上がり動作における運動情報を取得するとともに実験協力者からの主観評価も実施した。アシストがヒトの運動に及ぼす影響を調査するために、モーションキャプチャーデータからは関節軌道を、筋活動データから筋シナジーの分析を行った。筋シナジーはヒトの複雑な筋制御を説明するための概念であり、ヒトは筋を個別に制御するのではなく、複数筋の協同発揮から構成される少数のモジュール（筋シナジー）を制御しているとするモデルである。これらの分析の結果、特に支援機器が駆動するスピードが変化するとヒトの関節軌道や主観評価が変化する一方で、筋シナジーパターンは大きく変化しないなどの結果を得た。これらから、アシスト機器によって適切な動作へと導く支援方策としては、筋シナジーパターンをできるだけ変化させないなどの戦略が一つの候補であることが示唆された。今後は立ち上がり動作だけでなく他の動作においても支援のヒトの運動に与える影響の調査を進めるとともに、今回得た知見を活かしたアシスト方策導出アルゴリズムの開発を進める。
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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
本年度は、適切な動作に導く支援とは何かという問いに対して複数の支援方策を適応し関節軌道、筋活動、主観評価などの計測からヒトの運動に与える影響を調査し、筋シナジーパターン分析から支援方策をデザインするための示唆を得ることができた。以上の結果より、本年度の計画はおおむね順調に進展していると考えられる。しかし、流行していた感染症の影響も続いており、被験者協力による実験が思うように進められなかった部分もあった。
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| Strategy for Future Research Activity |
立ち上がり動作以外の他の動作においても支援のヒトの運動に与える影響の調査を進めるとともに、筋活動パターンから動作の適切性を評価しアシスト方策を導出可能なアルゴリズムを検討する。
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| Causes of Carryover |
流行している感染症の影響も続いており、出張や被験者実験が未だ困難な状況であった。そのため旅費や被験者協力による実験の謝金分を次年度に繰り越すこととした。次年度ではより多くの被験者協力のもとデータを計測する予定であり、謝金およびデータ取得のセンサ類に必要な消耗品に充てる予定である。
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