脳波（ＥＥＧ）を用いた装着型多自由度外骨格ロボットのパワーアシスト技術の開発

• 研究課題/領域番号: 15K00362
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能ロボティクス
• 研究機関: 前橋工科大学
• 研究代表者: 朱 赤 前橋工科大学, 工学部, 教授 (20345482)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: BMI / 外骨格ロボット / パワーアシスト / 脳波 / 多自由度 / ヒューマンロボットインタラクション / 感覚行動システム

研究成果の概要

外部の力センサや筋電センサを使わずに、運動または運動想起時の人の脳波(EEG)信号を用いて、人の行動意図を認識し、装着型多自由度の外骨格ロボットを利用しようとする時の人の多次元の必要な力・トルク情報を推定することにより、脳卒中の障害者の運動機能回復や健常者のパワーアシストが可能になる非侵襲型BMI(ブレインマシンインタフェース)を用いた装着型多自由度外骨格ロボットの制御技術の確立及び実機検証を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Impact Dynamics-Based Torso Control for Dynamic Walking Biped Robots (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiang Luo, Dan Xia, and Chi Zhu
  • 雑誌名: International Journal of Humanoid Robotics 巻: 15 号: 03 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1142/s0219843618500044
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] パワーアシストシステムにおける脳波を用いた筋電推定手法の提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡将孝，吉川裕一郎，上本和広, 梁宏博, 朱赤
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 83 号: 846 ページ: 16-00195-16-00195
  • DOI: 10.1299/transjsme.16-00195
  • NAID: 130005402093
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脳波(EEG)を用いた装着型多自由度外骨格ロボットのパワーアシスト技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 朱赤
  • 雑誌名: Medical Science Digest 巻: 43 ページ: 15-21
  • NAID: 40022058074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of BMI Power Assistance System with the EEG-Torque Model (2016)
  • 著者名/発表者名: Masataka Yoshioka, Hongbo Liang, Naoya Ueda, Ye Tian and Chi Zhu.
  • 雑誌名: Neuroscience and Biomedical Engineering 巻: 4 号: 3 ページ: 209-214
  • DOI: 10.2174/2213385204666160817142331
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Motor Intensity on Motion Imagery with EEG Signal Analysis in Mirror Neuron System (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Uemoto, M. Yoshioka, H. Liang, and C. Zhu
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience and Neuroengineering 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] sEMG-Based Identification of Hand Motion Commands Using Wavelet Neural Network Combined With Discrete Wavelet Transform (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Duan, L. Dai, W. Chang, Z. Chen, C. Zhu, and W Li
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Industrial Electronics 巻: 63 号: 3 ページ: 1923-1934
  • DOI: 10.1109/tie.2015.2497212
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 滑りを防ぐための2足歩行ロボットの足裏摩擦の拘束に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高林佑介，石原昂亮，吉岡将孝，朱赤
  • 学会等名: 第22回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 群馬・安中
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 脳波-筋電モデルによる関節トルク推定およびロボットアーム操作の実現 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡将孝，梁宏博，岩田悠，上田直哉，田野，朱赤
  • 学会等名: 第22回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 群馬・安中
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 外骨格ロボットのパワーアシストを実現するための主成分分析を用いた肩関節屈曲伸展動作における脳波から表面筋電位の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梁宏博，朱赤，吉岡将孝，上田直哉，田野，岩田悠
  • 学会等名: 第22回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 群馬・安中
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 筋電信号による軽量腕型外骨格パワーアシストスーツの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 劉暢，朱赤，吉岡将孝，梁宏博，千葉遼平
  • 学会等名: 第22回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 群馬・安中
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] パワーアシスト用上腕ロボットスーツの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 朱赤
  • 学会等名: ぐんま次世代産業参入促進交流会
  • 発表場所: 群馬・高崎
  • 年月日: 2017-01-24
  • 招待講演
• [学会発表] Estimation of EMG signal for shoulder joint based on EEG signals for the control of upper-limb power assistance devices (2017)
  • 著者名/発表者名: Hongbo Liang, Chi Zhu, Masataka Yoshioka, Ueda Naoya, Tian Ye, Yu Iwata, Haoyong Yu, Feng Duan and Yuling Yan
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Construction of Power Assistive System for the Control of Upper Limb Wearable Exoskeleton Robot with Electroencephalography Signals (2017)
  • 著者名/発表者名: Hongbo Liang, Chi Zhu, Ye Tian, Yu Iwata, Shota Maedono, Haoyong Yu, Yuling Yan and Feng Duan
  • 学会等名: IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Frictional Constraints on the Sole of a Biped Robot when Slipping (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Takabayashi, Kosuke Ishihara, Masataka Yoshioka, Hongbo Liang, Chang Liu, and Chi Zhu
  • 学会等名: Proceedings of the 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Developments of Human-centered Robotic Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Chi Zhu
  • 学会等名: 中国上海交通大学
  • 招待講演
• [学会発表] 外骨格ロボット装着時における緊張による脳波変化の基礎研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田悠,吉岡将孝,梁宏博,上田直哉,田野,朱赤
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
• [学会発表] 外骨格ロボット装着下での緊張による脳波変化の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田悠,梁宏博,上田直哉,田野,朱赤,吉岡将孝
  • 学会等名: 日本電気学会平成29年電気学会産業応用部門大会
• [学会発表] Brain Machine Interface による上肢のパワーアシストスーツを制御するための肩関節の屈曲 / 伸展運動の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梁宏博, 上田直哉, 田野, 岩田悠, 前殿翔太, 朱赤
  • 学会等名: 日本電気学会平成29年電気学会産業応用部門大会
• [学会発表] Mirror Neuron System を用いたμ律動減衰による力情報の抽出 に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田野、朱赤
  • 学会等名: 第 33 回ライフサポート学会大会
• [学会発表] 肘と肩の二関節連動の上肢パワーアシストのための脳波の特徴量抽出に関する基礎研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 前殿翔太、梁宏博、田野、岩田悠、朱赤
  • 学会等名: 日本電気学会平成29年度第8回栃木・群馬支所合同研究発表会
• [学会発表] Robotic Augmentation Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: 朱赤
  • 学会等名: International Workshop on China's Research and Technology Development
  • 発表場所: 中国北京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] Investigation of the EEG Scalp Distribution for Estimation of Shoulder Joint Torque in the Upper-Limb Power Assistant System (2016)
  • 著者名/発表者名: Hongbo Liang, Chi Zhu, Masataka Yoshioka, Ueda Naoya, Tian Ye, Yu Iwata, Haoyong Yu, Yuling Yan and Feng Duan
  • 学会等名: The IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2016)
  • 発表場所: Qingdao, China
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] Design of a Health Care Platform for the Elderly (2016)
  • 著者名/発表者名: Cui Jining, Song Peipei, Li Wenyu, HAN SHUN, Li Liang, Liu Zhenqiang, DUAN Feng, Zhu Chi, Soo Yewguan
  • 学会等名: The IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2016)
  • 発表場所: Qingdao, China
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Human Computer Interaction System Based on Multi-Modal Gaze Tracking Methods (2016)
  • 著者名/発表者名: Han Shuning, Zhu Chi, DUAN Feng, Liu Tianming, Liu ensong, Yu Haoyong, Soo Yewguan
  • 学会等名: The IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2016)
  • 発表場所: Qingdao, China
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] Development of A Light Wearable Exoskeleton for Upper Extremity Augmentation (2016)
  • 著者名/発表者名: Chang Liu, Chi Zhu, Hongbo Liang, Masataka Yoshioka, Yoshitaka Murata and Yongchuan Yu
  • 学会等名: The 2016 23rd International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice (M2VIP 2016)
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] パワーアシストスーツについて (2016)
  • 著者名/発表者名: 朱赤
  • 学会等名: 群馬県医療・ヘルスケア展2016
  • 発表場所: 群馬・高崎
  • 年月日: 2016-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] ミラーニューロンシステム（MNS, MirrorNeuron System）に基づいた脳波と運動強度の関係性の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 朱赤
  • 学会等名: 第9回神経機能回復セミナー
  • 発表場所: 秋田・仙北市角館
  • 年月日: 2016-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Construction of BMI Power Assistance System with the EEG-Torque Model (2016)
  • 著者名/発表者名: Masataka Yoshioka, Hongbo Liang, Naoya Ueda, Ye Tian and Chi Zhu
  • 学会等名: The 10th ICME International Conference on Complex Medical Engineering (CME 2016)
  • 発表場所: Utsunomiya, Japan
  • 年月日: 2016-08-05
  • 国際学会
• [学会発表] 主成分分析を用いた脳波-トルクモデルによるBMI パワーアシストシステムの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉岡将孝，梁宏博，上田直哉，田野，朱赤
  • 学会等名: 第21回ロボティクスシンポジア論文集
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] 後付け駆動ユニットによる簡易型電動車いすのセンサレスパワーアシストの実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴山 真史, 王 帥, 朱 赤
  • 学会等名: 第21回ロボティクスシンポジア論文集
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] Developments of Robotic Power Augmentation Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: 朱赤
  • 学会等名: International Workshop on Cyborg and Bionic Systems
  • 発表場所: 中国北京理工大学
  • 招待講演
• [学会発表] Verification the Feasibility of SIGVerse for Human-Robot Interaction Simulation through Following Task (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Li, P. Song, J. T. C. Tan, C. Zhu, F. DUAN
  • 学会等名: Proceedings of the 2015 IEEE Conference on Robotics and Biomimetics, 2015
  • 発表場所: Zhuhai, China
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] A Hierarchical Hand Motions Recognition Method Based on IMU and EMG Sensors (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Chang, L. Dai, S. Sheng, J. T. C. Tan, C. Zhu, F. DUAN
  • 学会等名: Proceedings of the 2015 IEEE Conference on Robotics and Biomimetics, 2015
  • 発表場所: Zhuhai, China
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] 脳波によるパワーアシストシステム実現のための筋電推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉岡将孝，梁宏博，上田直哉，田野，朱赤
  • 学会等名: 第33回日本ロボット学会 学術講演会
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] Brain-Machine Interface によるロボット制御のための主成分分析を用いた脳波からの肩関節の運動推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梁 宏博，朱 赤， 吉岡 将孝，上田 直哉，田野
  • 学会等名: 第33回日本ロボット学会 学術講演会
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] A Novel Power Add-on Unit for Attendant Propelled Wheelchairs with Sensorless Speed Control and Power Assistance (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Zhu, T. Nakayama, M. Shibayama, M. Yoshioka, H. Liang, Y. Yan, H. Yu, J. Nakajima, H. Shibasaki
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on Rehabilitation Robotics 2015
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-08-11
  • 国際学会
• [産業財産権] パワーアシスト装置 (2016)
  • 発明者名: 朱 赤
  • 権利者名: 朱 赤
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-105743
  • 出願年月日: 2016-05-27
• [産業財産権] モータ制御装置及びモータ制御方法 (2015)
  • 発明者名: 朱 赤、中島 潤
  • 権利者名: 朱 赤、中島 潤
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015
  • 取得年月日: 2018