| 研究課題/領域番号 |
09650467
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計測・制御工学
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
宇野 洋二 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (10203572)
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| 研究分担者 |
福村 直博 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (90293753)
片山 正純 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (90273325)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1997年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
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| キーワード | 運動軌道 / 運動学習 / 運動計測 / 運動タスク / 最適起動 / 運動規範 / 機能的電気刺激 / 運動制御 / 運動軌動 / 最適軌動 / リハビリテーション / 生体 / 制御メカニズム |
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| 研究概要 |
生体の運動制御の計算モデルを検証し応用するために、ヒトの手や腕の運動軌道を計測するシステムを構築した。計測した運動軌道のデータを解析することによって制御メカニズムを推測するとともに、運動軌道の知覚に関する心理物理実験も行った。主な実験と研究成果は、以下のとおりである。
1.運動軌道の生成における運動規範の検証
ヒトの腕による2点間到達運動に関して、作業空間の広い範囲で多数の軌道データを計測し、腕の軌道の曲率、加速度、トルクに関する時空間的特徴を解析した。さまざまな運動規範を比較・検討した結果、計測された人腕の運動軌道は指令トルク変化最小モデルの予測する軌道に最も似ていることが定量的・統計的に示された。また、できるだけ速く手先をターゲットに移動するという行動実験を行い、その運動軌道を解析したところ、要求される運動タスクにかかわらず、ヒトは常に滑らかさの規範に基づいて軌道を計画していることがわかった。
3.曲線運動の生成と知覚に関する心理物理実験
ヒトが手で楕円を描くような曲線運動を行うとき、手先の接線速度は曲率半径の1/3乗に比例するという1/3乗則が見い出されている。計算機シミュレーションによって、1/3乗則が、指令トルク変化最小モデルなどの滑らかさの運動規範で再現できることを確かめた。また、ヒトが行うさまざまな速度プロファイルの楕円運動をコンピュータグラフィックスで被験者に提示する心理物理実験を行い、滑らかさの運動規範が運動の知覚にも適用されることを示唆する結果が得られた。
4.リハビリテーションへの応用
本研究の応用として、脊髄損傷による下肢麻痺患者のための歩行再建システムを構築した。本システムは、長下肢装具と機能的電気刺激を組み合わせたハイブリッドシステムである。健常者に対して本歩行再建システムのテストを行い、その下肢関節の動きを解析して実用性が高いことを確認した。
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