2015 Fiscal Year Research-status Report
ヒューマノイドロボットを活用したセルフコーチングによるトレーニング支援
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26560339
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (60342507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 富士雄 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (30353337)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スポーツ科学 / 運動指導 / ヒューマノイドロボット / セルフコーチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒューマノイドロボットによる動作再現精度の向上を目的として，まずキャプチャデータレートに対する動作再現の精度について評価した。その結果，バレーボール・アンダーハンドパスの動作再現においては，３０fps程度のキャプチャデータレートでも十分な精度が得られることがわかった。また，上半身の動作再現に対しては順運動学を，下半身の動作再現に対しては逆運動学を併用したハイブリッドアルゴリズムについて検討を行った。その結果，ハイブリッドアルゴリズムを用いても，順運動学，逆運動学それぞれ単独に用いた動作再現に対して，精度の向上は確認できなかった。そこで，擬似逆行列から求めた写像による動作再現を試みた。モーションキャプチャーを利用して得られる被験者の３０を超える関節角から，ヒューマノイドロボットの関節角２０個への関係を一種の写像変換として捉え，その写像を表す行列を疑似逆行列によって求めるものである。その結果，顕著な再現精度の向上が期待できることがわかった。
次に，セルフコーチングによるスキル改善評価実験を行った。スキル改善に対する評価の観点を，バイオメカニクスにおけるスキルの考え方からポジショニング，グレーディング，リプロダクションと定義した。種々のバレーボール指導書を参考に，それぞれの観点に対する具体的項目（例えば，ポジショニングとして，肩関節角度，膝関節角度）を定め，その基準値を，規範とする熟練選手の動作データから定めた。以上の評価項目に対して，バレーボール初心者１５名を対象に，アンダーハンドパスのスキル改善評価実験を１０日間実施した。その結果，提案手法はヒューマノイドロボットのセルフコーチングが容易な上半身のスキル改善には有効であることが分かったが，多数の関節部を有する下半身の脚部に対してはセルフコーチングがやや困難であるため，提案手法に改善の余地があることがわかった。
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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
本提案手法のキーポイントとなるヒューマノイドロボットによる動作再現精度の向上は，モーションキャプチャーを利用して得られる被験者の３０を超える関節角からヒューマノイドロボットの関節角２０個への関係を一種の写像変換として捉え，その写像を表す行列を疑似逆行列によって求めることで達成されることがわかった。また，バレーボール初心者１５名を対象に，アンダーハンドパスのスキル改善評価実験を１０日間実施した結果，本提案手法の基本的な妥当性と改善点を明らかにすることができた。以上のことから，おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
被験者からヒューマノイドロボットへの線形写像変換を用いて動作再現することで，提案手法によるスキル改善度向上を目指す。平成２７年度の研究によって改善の必要性が明らかとなった多数の関節部を有する下半身へのセルフコーチングに対応するため，ヒューマノイドロボットを安定支持するスマートベースを開発する。そのスマートベースによって対象選手が比較的容易にセルフコーチングを行えるので，下半身のスキル向上が期待できる。
これまでの研究成果をまとめ，平成２８年７月にイギリス・サウサンプトン大学で開催されるThirteenth International Conference on Motion and Vibration Control (MoViC2016)で発表することで，関連研究者と意見交換，情報交換を行い，研究の方向性について検討を行う。
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| Causes of Carryover |
より先端的な知見を取り入れたディスカッションが可能な成果発表の場として，国内で開催される学会よりも，国外で開催される国際会議を選んだため。成果の取りまとめと発表申込み時期の関係から，次年度（平成２８年度）に開催される国際会議に参加することになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
イギリス・サウサンプトン大学で開催される国際会議The 13th International Conference on Motion and Vibration Controlにて，以下の題目で研究成果を発表する。その旅費，参加費として次年度使用額を充当する。
著者：S. Toyama, F. Ikeda and T. Yasaka
タイトル：Sports Training Support Method by Self-Coaching with Humanoid Robot
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