2014 Fiscal Year Research-status Report
脳血流計測に基づくロボットハンドの制御方法及び装置
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25350689
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
筒井 博司 大阪工業大学, 工学部, 教授 (00351453)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 裕之 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (80338219)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 触覚センサ / 指紋 / ロボットハンド / 脳血流計測 / BMI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は主として触覚センサの特性評価およびNIRS装置を用いた脳活動信号のモニタを行った．
1．触覚センサの特性評価
今年度は触覚センサの特性評価として，ずりや滑りといった物体との過渡応答特性の評価を行った．評価を行うために，滑り評価装置および評価対象物体として表面または全体が樹脂，金属，木材，紙からなるプレートを作製し，プレートに押しつける触覚センサの圧力［N］に対しプレートに加重［kgf］付加を増加して滑り始めるまでの過渡的な現象を評価した．その結果，1)柔らかなマルチチャンネル触覚センサにより，ずりの方向性を認識できる．2)触覚センサの出力特性から，対象物体との摩擦係数の違いを認識することができる．また摩擦係数の違いにより，プレートに付加する加重を変化させた時の触覚センサからの出力に違いがある．この成果をIEEEEMBC2014にて発表した．今後滑る直前の過渡現象評価から，滑る危険性検知の可能性を調査する予定である．
２．NIRS（近赤外線を用いた脳血流測定装置）-BMI
16チャンネルNIRS装置を用いて，複数のタスクに対する応答を調査した．タスクは1)安静，2)暗算（加減乗除），3)読書（日本語，英語），4)音楽（メロディーのみ，歌詞付）を行い，脳血流の時間変動を調べた．その結果，レスポンスはタスク開始後数秒から10秒程度でレスポンスを生じることが判明した．16チャンネルNIRS装置は前頭前野を観察できる装置であるため，各タスクに対して前頭前野の脳血流の増加が見られるが，側頭葉までのデータが取得できないため，チャンネル間に大きな差がみられていない．また観察データのPCへのリアルタイム転送処理を継続中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
1．触覚センサの特性評価
滑りやずりの性能評価を行うために，評価装置を作製し，物体と触覚センサ間の圧力と物体にかかる重量を変化させて，その応答を測定した結果，滑り方向および滑りやすさ等に関するデータを取得できた．また滑り初めにはその兆候も見られることから，兆候の検出ができれば，滑る前に触覚センサの物体への圧力の増加を行うことによる把持力の維持が十分に期待できる．
２．16チャンネルNIRSによる血流測定
各タスクにより，数秒から10秒以内に明かな血流量の増加が見られることから，各タスクにより脳内の活動が活性化されることが明らかになった．しかし各チャンネル間のレスポンスとタスクとの関連は，差違はあるが顕著な結果が得られていない．これは測定が前頭前野のみを対象とすることに起因している．このことから，27年度はNIRS装置のチャンネルを22チャンネルに増加し，より側頭葉に近い脳からのデータを取得して，26年度の問題点を解消する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
１．触覚センサ
触覚センサの情報から，滑る前に滑りの兆候を検出する手段を確認し，ロボットハンドの把持力制御へフィードバックする．
２．22チャンネルNIRSによる血流測定
チャンネル数を22チャンネルに増加し，前頭前野からより側頭葉への検出領域を増やし，各タスクに対して出力パターンの左右差を増強し，そのパターン変化を利用して，各タスクに対するスイッチを実現する．
３．NIRS-BMI
上記NIRSからの信号を利用し，各タスクに対応した複数のスイッチを設定し，ロボットハンドを複数のスイッチで動作させる．以上を組み合わせて，NIRS-BMIにより複数のタスクで触覚センサ搭載のロボットハンドの制御を行う．
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| Causes of Carryover |
本研究における主テーマであるNIRS装置（近赤外光を用いた脳血流測定装置）を側頭葉まで計測可能とするために，当初10チャンネルから22チャンネルへのグレードアップを予定していたが，側頭葉は頭髪の存在がSNに影響する可能性が高いため，初期段階は10チャンネルから16チャンネルへグレードアップして性能確認をすることとした．そのことにより，グレードアップ費用は半分の金額で実施した．その後1年間の研究の過程において，16チャンネルでは脳の前頭前野しかカバーできず，側頭葉のデータが得られないことが判明した．タスクにより前頭葉の脳血流が増加することは確認できるがスイッチに使用できるバリエーションが少ない結果となった．そこで27年度に当初の予定通り22チャンネルにまでグレードアップし，側頭葉からのデータ取得にチャレンジすることとした．次年度使用額はグレードアップ費が主である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在見積を得て，グレードアップの準備を行っており，27年6月に22チャンネルグレードアップを終了し，速やかに前年度の成果と比較を行い，27年度計画に乗せていく予定である．グレードアップ費用との小差額が出れば，触覚センサに使用する空気圧センサおよびシリコーン樹脂の費用に充当する予定である．
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