Study of change mechanism of gait by mutual imitation and the application for training technology

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H03857
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Bunkyo University
• Principal Investigator: 武藤 剛 文教大学, 情報学部, 教授 (50433701)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 欣也 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30209051) ; 武藤 ゆみ子 玉川大学, 脳科学研究所, 准教授 (30614614)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: Mutual Imitation / Gait / Body Image / Aging / Mixed Reality / Objective Self-Awareness

Outline of Annual Research Achievements

発達心理学等の領域では，人が新たな機能を獲得するためには，学習者が随伴的に規範動作を模倣するだけではなく，規範動作自体も積極的に学習者を模倣する「相互模倣」が重要であることが指摘されている．相互模倣による機能獲得の概念は，加齢によって様々な身体的制約を受ける高齢者に個人適応した機能回復訓練を実現する上でも有効と期待されるが，機能回復訓練を支援する機器の設計論として検討されてこなかった．本研究では，高齢者の「歩容」に注目し，それが規範歩容モデルとの相互模倣により変容してゆくメカニズムの神経心理学的な数理モデルを新たに構築し，それを用いた実験を通して，歩行姿勢の補正支援技術としてのその有効性を明らかにすることを目的としている．
特に，2021年度では，自己歩容への客体的な視認を通して，自身に内在する規範歩容のイメージに個人適応した規範歩容を生成する仕組みとして，自由歩行中の歩容を計測・提示できるモーションキャプチャ装置と，複合現実による映像提示装置を導入し，装置のプロトタイプの作成を進めた．
具体的には，相互作用系の構築を念頭に，MR(Mixed Reality)デバイスを用いて，「安全かつ容易に歩容を視認できるCGの歩容モデル」を表示する機能と，装置が提示する仮想的な足音を使用者へリズム音として提示する機能の実装と，その動作確認を行った．特に，若年者を対象とする動作確認実験を通して，実装が完了した機能が正常動作することを確認することができた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

モーションキャプチャシステムの発注，モーションキャプチャシステムの納品を行い，2021年度末までに，歩容訓練装置の試作機の制作、歩容訓練装置の試作機の完成、歩容訓練装置の試作機の動作確認，解析用ワークステーションの発注，解析用ワークステーションの納品，相互模倣による歩容改善訓練装置の動作検証を行う予定であった．
しかし，半導体の不足の社会情勢を受け，装置の開発遅延が生じ，約6か月の遅延が生じた．

Strategy for Future Research Activity

現在までに実装が完了している歩容改善訓練装置の有用性評価実験を進める予定である．
安全性の観点から，まずは若年者を対象として実験を進め，2023年度後半までに，高齢者を対象とした評価実験を実施できるよう，準備を進める．
それと並行して，現段階のプロトタイプを用いて，若年者を対象とした実験結果を対象に，その訓練効果の分析と，システムの改善作業をすすめる予定である．