運動系と知覚系の共学習を含むヒトの平衡制御原理の工学的理解

• 研究課題/領域番号: 16H02879
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能ロボティクス
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 伊藤 聡 岐阜大学, 工学部, 教授 (70291911)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016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: 知能ロボット / 平衡制御 / 運動計測 / 運動学習 / 知覚変化 / ヒトの運動計測 / 運動・知覚の学習

研究成果の概要

ヒトの運動学習においては，環境変化に対し運動パターンを変化させる運動系の学習が注目される．ところが，同時に使用される感覚系の一部にも学習が起こり得ることがヒトの腕の到達運動で報告されていた．本研究では，このような運動系と感覚系の共学習がヒトの平衡制御にも起こると仮説を立て，それを発現しうる実験方法を確立した．さらに平衡制御時のヒトの振舞いを説明しうる制御モデルを構築し，ロボットにより再現させた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

通常われわれがセンサを利用するとき，最初に所定の物理量が正しく出力できるように初期設定／キャリブレーションを行い，その設定を維持したまま利用し続ける．しかし，本研究で取り扱うヒトの振舞いは，運動を学習しながらセンサ系も微調節を行っていることを示唆している．この発見は，今後ヒトに似た振舞いをする親しみやすいロボットの実現に貢献するだけでなく，ヒトの運動系・感覚系がどのような仕組みで機能しているのかを理解する上で重要な情報を提供する．

研究成果

• [雑誌論文] Perceptual adaptation during a balancing task in the seated posture and its theoretical model (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoshi ito, Kazuya Tomabichi, Ryosuke Morita
  • 雑誌名: BIOLOGICAL CYBERNETICS 巻: - 号: 3 ページ: 207-217
  • DOI: 10.1007/s00422-021-00873-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 座位姿勢での平衡運動学習の解析·評価と付随する主観的直立姿勢変化の関連性について (2017)
  • 著者名/発表者名: 熊谷 敏, 森田 亮介, 伊藤 聡
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 53 号: 12 ページ: 654-662
  • DOI: 10.9746/sicetr.53.654
  • NAID: 130006251000
  • ISSN: 0453-4654, 1883-8189
  • 査読あり
• [学会発表] Computer Simulation of Human Perceptual Changes During Balancing Task on the Laterally Sliding Stool with Unstable Surface (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomabechi Kazuya, Morita, Ryosuke, Ito, Satoshi
  • 学会等名: Proc. of SICE Anual Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 側方向に移動する不安定座面上でのバランス維持動作とそれに付随するヒトの知覚変化の数理モデルの提案 (2019)
  • 著者名/発表者名: 苫米地，森田亮介，伊藤聡
  • 学会等名: 第40回バイオメカニズム学術講演会
• [学会発表] An Evaluation of Equilibrium Motor Learning in the Seated Posture Based on the CoP and the Trunk Motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kumagai, Ryosuke Morita， Satoshi Ito
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2017
  • 国際学会
• [学会発表] An experiment on perceptual adjustments of the upright sitting posture according to balancing motions (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kumagai, Ryosuke Morita, Satoshi Ito
  • 学会等名: Life Engineering Symposium 2016 (LE 2016)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2016-11-03