複数の振動刺激を用いて人間の運動修正を誘発させるウェアラブルデバイス

• 研究課題/領域番号: 17H01770
• 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: ヒューマンインタフェース・インタラクション
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 平田 泰久 東北大学, 工学研究科, 教授 (20323040)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: ウェアラブル機器

研究成果の概要

本研究では，人間が運動を行う部位に複数の振動刺激を加えることで，理想軌道（理想フォーム）と現在軌道（実際のフォーム）の差異を呈示する新しい振動刺激型ウェアラブルデバイスの開発を行った．そして，身体の複数点への振動刺激付与による人間への直観的な目標運動方向を呈示し，理想フォームへの運動誘導を実現した．また，人間の実際のフォームと理想フォームとの差異に基づくフィードバック型運動修正を誘発させる実時間動的運動教示手法を提案し，その長期間訓練による効率的な理想フォーム習得手法の検証を行った．さらに，動的に変化する環境情報に基づく運動修正手法の提案を行った．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発を行った振動刺激付与に基づく運動誘導・運動修正手法が実現できれば，大きな駆動力を発生することなく小型・軽量な振動モータのみにて人間の運動を制御することができるようになり，安全かつ軽量なシステムが実現される．それにより「人間の運動を阻害せず」，「高速運動が可能となり」，「いつでもどこでも使用可能」，「直観的に誰でも使用可能」といった結果が期待でき，スポーツの習得の効率化はもちろん，楽器演奏や習字といった各種技能の習得や工場内での作業内容呈示・エラーリカバリーなど，人間の身体運動を伴うあらゆるタスクへの応用が期待できる．

研究成果

• [国際共同研究] パリ・サクレー大学(フランス)
• [雑誌論文] Human Navigation Using Phantom Tactile Sensation Based Vibrotactile Feedback (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhenyu Liao, Jose V. Salazar Luces, Yasuhisa Hirata
  • 雑誌名: IEEE Robotics and Automation Letters 巻: 5 号: 4 ページ: 5732-5739
  • DOI: 10.1109/lra.2020.3010447
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Phantom-Sensation Based Paradigm for Continuous Vibrotactile Wrist Guidance in Two-Dimensional Space (2018)
  • 著者名/発表者名: Jose V. Salazar Luces, Keisuke Okabe, Yoshiki Murao, Yasuhisa Hirata
  • 雑誌名: IEEE Robotics and Automation Letters 巻: 3 号: 1 ページ: 163-170
  • DOI: 10.1109/lra.2017.2737480
  • 査読あり
• [雑誌論文] Path-Following Guidance Using Phantom Sensation Based Vibrotactile Cue Around the Wrist (2018)
  • 著者名/発表者名: Jose Salazar, Keisuke Okabe, Yasuhisa Hirata
  • 雑誌名: IEEE Robotics and Automation Letters 巻: 3 号: 3 ページ: 2485-2492
  • DOI: 10.1109/lra.2018.2810939
  • 査読あり
• [学会発表] 定量的かつ直感的なゴルフボールの打ち出し情報の教示を目的としたゴルフパッティング訓練システムの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武川智輝，サラザルホセ，平田泰久
  • 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2022
• [学会発表] 複合現実空間におけるゴルフパッティング訓練システムの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武川智輝，サラザルホセ，平田泰久
  • 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2022
• [学会発表] 団体競技のコーチングを目的としたウェアラブル振動触覚デバイスの制御 ―第3 報：RGBカメラを用いた選手認識のための画像処理システム開発― (2022)
  • 著者名/発表者名: 白鳥雅大，サラザルホセ，平田泰久
  • 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2022
• [学会発表] 独立無線型振動デバイスを用いたカスタマイズ可能な振動触覚フィードバック ―カスタマイズツールによる振幅変調および振動刺激生成における有用性の検証― (2021)
  • 著者名/発表者名: 渡会穂玖斗，サラザルホセ，平田泰久
  • 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2021
• [学会発表] マルチモーダルフィードバックを用いたゴルフパッティング練習システム (2021)
  • 著者名/発表者名: 武川智輝，サラザルホセ，平田 泰久
  • 学会等名: 第39回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] Outdoors Sports Guiding Using Haptic Feedback (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhenyu Liao, Jose Salazar, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 第39回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] Robotic Guidance System for Visually Impaired Users Running Outdoors Using Haptic Feedback (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhenyu Liao, Jose Salazar, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
  • 国際学会
• [学会発表] Modality Influence on the Motor Learning of Ballroom Dance with a Mixed-Reality Human-Machine Interface (2021)
  • 著者名/発表者名: Sebastian Fernando Chinchilla Gutierrez, Jose Victorio Salazar Luces, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: The 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Tempo Synchronization of Physical Activities with a Mixed-Reality Human-Machine-Interface? (2021)
  • 著者名/発表者名: Sebastian Chinchilla, Jose Salazar, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 2021 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(IEEE ROBIO 20/21)
  • 国際学会
• [学会発表] 振動刺激と複合現実技術を用いたゴルフパッティング練習システムの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 武川智輝, サラザル・ホセ, 平田泰久
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] 団体競技のコーチングを目的としたウェアラブル振動触覚デバイスの制御 ―第1報：移動方向および距離の指示に適した振動刺激パターンの考察― (2020)
  • 著者名/発表者名: 石田佳奈子, サラザル・ホセ, 平田泰久
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
• [学会発表] 団体競技のコーチングを目的としたウェアラブル振動触覚デバイスの制御 －第2報：走行中の人を目的の場所に停止させるための適切な振動タイミングの推定― (2020)
  • 著者名/発表者名: 石田佳奈子, サラザル・ホセ, 平田泰久
  • 学会等名: 第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] Human Navigation Using Phantom Tactile Sensation Based Vibrotactile Feedback (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhenyu Liao, Jose V. Salazar Luces, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
  • 国際学会
• [学会発表] Human Position Guidance Using Vibrotactile Feedback Stimulation Based on Phantom-Sensation (2019)
  • 著者名/発表者名: Jose Salazar, Kanako Ishida, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 2019 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems
  • 国際学会
• [学会発表] 複数の振動刺激を用いた手首の誘導支援における学習効果の検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡部圭佑，サラザル ホセ，平田泰久
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
• [学会発表] 人のナビゲーションを実現するファントムセンセーションを用いた振動触覚デバイスの制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石田佳奈子，サラザル ホセ，平田泰久
  • 学会等名: 第37回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] Customizable Vibrotactile Feedback using Network of Independent Vibration Devices in ROS (2019)
  • 著者名/発表者名: Jose Salazar, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 第37回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] Path-Following Guidance Using Phantom Sensation Based Vibrotactile Cue Around the Wrist (2018)
  • 著者名/発表者名: Jose V. Salazar Luces, Keisuke Okabe, Yasuhisa Hirata
  • 学会等名: 2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 国際学会
• [学会発表] ウェアラブル振動提示デバイスによる手首の 運動誘導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡部圭佑，サラザル ホセ，平田 泰久
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] Tempo Training using Vibrotactile Cues Based on Phantom Sensation (2018)
  • 著者名/発表者名: サラザル ホセ，岡部圭佑，平田 泰久
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] 複合現実型視覚情報と振動触覚情報の提示による作業支援 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡部圭佑，サラザル ホセ，平田泰久
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] Path-Following Guidance Using Phantom Sensation Based Vibrotactile Cue Around the Wrist (2018)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Okabe
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 国際学会
• [学会発表] A Phantom-Sensation Based Paradigm for Continuous Vibrotactile Wrist Guidance in Two-Dimensional Space (2017)
  • 著者名/発表者名: Jose V. Salazar Luces
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 国際学会
• [学会発表] 複数の振動刺激を用いた運動方向呈示による手首の運動誘導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村尾佳紀
  • 学会等名: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門講演会
• [学会発表] ファントムセンセーションを用いた定点振動刺激による運動誘導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡部圭佑
  • 学会等名: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門講演会
• [学会発表] ファントムセンセーションに基づく振動刺激を利用した手先の経路追従 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡部圭佑
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] Conveying Direction using Multiple Simultaneous Phantom Sensation Vibrotactile Cues (2017)
  • 著者名/発表者名: サラザル ホセ
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会