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2010 Fiscal Year Annual Research Report

機能的電気刺激によるヒトの運動学習支援システム

Research Project

Project/Area Number 22656062
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

宮崎 文夫  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20133142)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平井 宏明  大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (60388147)
Keywords知能ロボティクス / リハビリテーション / 人間機械システム
Research Abstract

【研究の目的】本研究は、多チャンネル型機能的電気刺激(Multichannel FES)を用いてヒトの運動学習を促進する運動技能支援システムの実現を目的とする。提案手法の最大の特徴は、特定部位の皮膚表面(数ヵ所)に電極を付着するだけで、手軽に運動タスクに応じた身体操作法の直接補助を受けられる点にある。従来、経験を積んだインストラクターや理学療法士によって、手取り足取り行われてきた運動教示や運動補助と等価な機能を低コストな電気刺激システムとして実現することにより、スキルコーチングやリハビリテーションへ革新的展開が期待できる。
【研究成果】本年度の研究成果は、以下の2点である。
1.運動タスクと複数筋群活動の関係性を明確化
典型的な日常動作である腕の到達運動、歩行運動、走行運動を対象に、複数被験者で運動計測を行い、対象動作の標準的運動指標(モーションキャプチャ、筋活動、足圧)のデータベースを作成した。これらの計測データを基に、特許技術を用いて、筋群活動の協調パターンを抽出し、身体運動に依存した多自由度筋協調モデルを確立した。本成果は雑誌論文、学会発表、特許出願の形でまとめられている。
2.Multichannel FESによる電気刺激パターン/タイミングの決定
運動に応じた電気刺激(刺激パターンとタイミング)を適切に行うには、ユーザ個人に依存した身体運動モデル(筋コマンド生成モデル)の同定が不可欠である。そこで、複数筋群への電気刺激パターンとタイミングの組(入力)を実験的に変化させることで運動支援パターンを変え、実際に行われた動作の運動情報(出力)との入出力ペアをデータベースとして蓄えた。獲得された入出力マップは、その逆写像を用いて、望ましい出力を生成する電気刺激入力の推定に利用できる。

  • Research Products

    (15 results)

All 2011 2010

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] 主成分分析を用いたヒトのスキルの再現とロボットへの移植2010

    • Author(s)
      天岡侑己, 下平順, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Journal Title

      日本ロボット学会誌

      Volume: Vol.28, No.8 Pages: 989-995

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Extraction and Implementation of Muscle Synergies in Hand-Force Control2011

    • Author(s)
      Hang T.T.Pham, Mariko Kimura, Hiroaki Hirai, Fumio Miyazaki
    • Organizer
      The 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • Place of Presentation
      Shanghai, China(発表確定)
    • Year and Date
      20110509-20110511
  • [Presentation] Angle control of pneumatically-driven musculoskeletal model using antagonistic muscle ratio and antagonistic muscle activity2010

    • Author(s)
      Yuki Honda, Atsushi Nishikawa, Fumio Miyazaki
    • Organizer
      IEEE International Conference on Robotics andBiomimetics
    • Place of Presentation
      Tianjin, China
    • Year and Date
      2010-12-17
  • [Presentation] A Study on Dynamical Role Division in a Crank-rotation Task from theViewpoint of Kinetics and Muscle Activity Analysis2010

    • Author(s)
      Hang T.T.Pham, Ryohei Ueha, Hiroaki Hirai, Fumio Miyazaki
    • Organizer
      The 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2010-10-20
  • [Presentation] Modular Control of Limb Kinematics During Human Walking2010

    • Author(s)
      Hiroaki Hirai, Kazuhiro Matsui, Taiki Iimura, Keigo Mitsumori, Fumio Miyazaki
    • Organizer
      The 3^<rd> IEEE RAS/EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-09-29
  • [Presentation] Control of pneumatic five-fingered robot hand using antagonistic muscle ratio and antagonistic muscle activity2010

    • Author(s)
      Yuki Honda, Atsushi Nishikawa, Fumio Miyazaki
    • Organizer
      The 3^<rd> IEEE RAS/EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-09-28
  • [Presentation] 拮抗筋の協調に基づいた空気圧駆動5指ロボットハンドの制御-1関節指モデルのフィードバック制御-2010

    • Author(s)
      本田祐規, 西川敦, 宮崎文夫
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2010-09-23
  • [Presentation] A High Correlation Estimation of Hand-Force based on Muscle Activities2010

    • Author(s)
      Pham Hang, Honda Yuki, Ariga Youhei, Hirai Hiroaki, Miyazaki Fumio
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] ヒト歩行動作における筋拮抗比の各主成分毎の役割2010

    • Author(s)
      井上恵太, 飯村太紀, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] 筋拮抗比を用いた筋シナジー抽出ソフトウェアの開発2010

    • Author(s)
      有賀陽平, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] 歩行とランニングにおける筋協調の類似性2010

    • Author(s)
      田中亮輔, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] ヒトのスイング動作における上肢・下肢動作の解析とロボットへの移植2010

    • Author(s)
      下平順, 天岡侑己, 浜谷晋輔, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] ヒト歩行動作における運動要素分解とそのモジュール制御2010

    • Author(s)
      平井宏明, 松居和寛, 井上恵太, 飯村太紀, 宮崎文夫
    • Organizer
      第28回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(招待講演)
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] 筋拮抗比と筋活性度を用いた空気圧駆動5指ロボットハンドの制御-1関節指モデルの角度制御-2010

    • Author(s)
      本田祐規, 西川敦, 宮崎文夫
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2010
    • Place of Presentation
      旭川大雪アリーナ
    • Year and Date
      2010-06-16
  • [Presentation] A Study on Dynamical Role Division of a Crank-rotation Task from the View Point of Kinetics and Muscle Activity Analysis2010

    • Author(s)
      Hang T.T.Pham, 上羽亮平, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Organizer
      認知脳理解に基づく未来工学創成 第10回創成塾
    • Place of Presentation
      大阪大学(招待講演)
    • Year and Date
      2010-04-27

URL: 

Published: 2012-07-19  

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