2014 Fiscal Year Annual Research Report
身体への融合を脳内に誘発する福祉ロボットの制御技術に関する研究
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26242061
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
藤江 正克 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 剛伸 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), その他部局等, 研究部長 (40360680)
横井 浩史 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90271634)
小林 洋 早稲田大学, 次世代ロボット研究機構, 主任研究員 (50424817)
中島 康貴 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00632176)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 福祉ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，使用者が脳内でロボットを自身の身体の一部として知覚可能な制御技術の開発を目指している．「道具の身体化」という脳内の認知モデルに着目し，ロボット・人間一体型という一個体として制御することを目的とする．初年度の成果を以下に記す．1.身体化を脳内に誘発可能な制御： 従来使用されてきた筋電位とは異なる筋収縮に起因する機械的な皮膚表面形状の変化として筋隆起を用い，意図する手関節角度の推定手法を検討した．健常被験者における実験により意図する動作を推定し制御するための制御入力信号として有用性を確認し，身体化を脳内に誘発するための制御手法として新たな知見を得た．2.身体化を知覚可能な義肢の実装：次年度以降に利用予定である動力義手の機構を検討した．義手の動作自由度を増加させるために義手の機構を改良するだけでなく，義手の上から着用して使用する高伸縮性を有するグローブを開発し，実装を行った．また，それぞれの自由度を操作するための生体信号解析を行い， 本研究の応用先の一つである動力義手を用いた実証を行うための義手の機構を開発した．3.身体化による全身協調動作の評価：上肢機能に障害を持つ患者のためのリハビリ訓練を対象とし，脳内における動作イメージと実空間における身体の軌道の一致度合いを検討した．上肢を動かした際の脳活動を脳波計により計測し，動作をイメージした際の脳波から事前に動作意図を推定する方法を評価した．また，同様に上肢機能障害を有する患者を対象とした立体形状型キーボードを試作し，指同士の協調動作の影響を受けずに少ない指の運動量でキーボード入力が可能な装置を作製し評価した．
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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
使用者が脳内でロボットを自身の身体の一部として知覚可能な制御技術の構築に向け，おおむね予定通りに研究を進めることができた．以下に概要で示した大項目ごとにその理由を記す．1.身体化を脳内に誘発可能な制御：新たな生体信号として筋隆起を用いたロボット制御技術を確立するために健常者において基礎的な検討を行うことで，今後動力義手へと実装するための知見を得ることができた．2.身体化を知覚可能な義肢の実装：本研究の応用先の一つである動力義手の機構を改良し，切断者における実証を行うための検討を進めることができた．また，動力義手の外側から着用するグローブに高伸縮性と爪の形状を付与することで，ロボットの機構だけでなく実用を目指した改良を行うことができた．3.身体化による全身協調動作の評価：脳波計を用いた脳内の理想軌道と実空間における身体の軌道の一致度合いの検討を進めることができた．しかし，当初予定していたNIRSを用いた脳活動計測に関して，使用していた実験装置に不測の故障により修理調整が必要となり，NIRSを用いた脳活動計測実験に関しては次年度以降に行う必要が生じた．
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| Strategy for Future Research Activity |
身体の一部として知覚可能なロボット制御技術の構築に向け，各項目に関しそれぞれ以下のように研究を推進する．1.身体化を脳内に誘発可能な制御：新たに得た知見である，筋隆起を用いた関節角度推定手法をロボットの制御手法として展開していくため，上肢切断者における実験を行うことで義手制御手法としての有用性を検討する．2.身体化を知覚可能な義肢の実装：これまでに続けてきた動力義手と1.で得た筋隆起を用いた制御手法を併用するため，多自由度義手の機構を応用した低自由度義手の検討を平行して進めていく．3.身体化による全身協調動作の評価：脳波計やNIRSを使用し，ロボットを使用している際の脳活動計測を行っていくことで複合的な動作の識別方法を検討するとともにその評価方法の検討を進めていく．
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[Presentation] Development and evaluation of simplified EMG prosthetic hands2014
Author(s)
Yinlai Jiang, Shintaro Sakoda, Suguru Hoshigawa, Hesong Ye, Yoshiko Yabuki, Tatsuhiro Nakamura, Masahiro Ishihara, Takehiko Takagi, Shinichiro Takayama, and Hiroshi Yokoi
Organizer
the 2014 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
Place of Presentation
Bali, Indonesia
Year and Date
2014-12-05 – 2014-12-10
Int'l Joint Research
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