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マルチセンサと確率共振を用いて計測した筋電位からの事前運動推定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04071
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関大分大学 (2019-2023)
佐世保工業高等専門学校 (2018)

研究代表者

貞弘 晃宜  大分大学, 理工学部, 准教授 (40424676)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードマルチセンサ / 確率共振 / 筋電位 / 電気力学的遅延 / 特徴量抽出 / 操作能力熟達 / EMG / EMD / 信号分解 / 粗く量子化された信号 / 機械学習 / 同定 / 事前推定 / 並列加算ネットワーク / マン・マシン・インターフェース / 人間動作推定 / 表面筋電位
研究成果の概要

筋電位は機械を動かす際の入力信号として利用することで、人間の意図を効率的に機械に伝えることができる。従来の研究では、電気力学的遅延と呼ばれる、筋電位のおこりから実際に運動がおきるまでの時間差(電気力学的遅延;EMD)は無視されていたが、本研究ではこれを確率共振とマルチセンサの組み合わせを用いて取得することにより、従来法でこの時間差を減らす要因となっていた位相遅れのない筋電気取得法を提案し、これと昨今隆盛の機械学習による推定モデルとを組み合わせることで、EMD時間分(おおよそ 100から200 ms)事前に人間の運動を推定する方法を提案し、実験的にその有用性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

先行研究として EMD に着目し人間の運動の事前推定を行う研究を行ってはいたものの類似する研究はなく、そのような研究の発展として行われた。応募時に目的とした提案手法については実験的に検証を行うことができた。また研究を進めるにつれて、問題解決の糸口は入力の前処理をどのように行うかという観点と、推定モデルの選択にあることがわかった。そのため、提案手法以外にも2つの入力の前処理法と、3つの推定モデルを利用する方法を提案し、より事前に運動推定が可能で推定精度の良い手法の提案をおこなった。これら提案手法は、ますます重要になる VR 空間における視線移動時のVR酔い低減等に利用可能である。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A human motion angle prediction method using a neural network and feature-extraction-processed sEMG obtained in real time to utilize mechanical delay of sEMG2023

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Naoki、Sadahiro Teruyoshi
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会英文誌

      巻: 10 号: 1 ページ: 102-115

    • DOI

      10.15748/jasse.10.102

    • ISSN
      2188-5303
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Human Motion Angle Prediction Method using Whitening and Feature-Extraction for Multi-channel sEMG2023

    • 著者名/発表者名
      T.Sadahiro and N. Ikeda
    • 学会等名
      62nd Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋電位信号を入力とする Mixture of Experts によって EMD の変動を 考慮した肘関節角度の事前推定法の実験的検証2023

    • 著者名/発表者名
      岩本輝 , 貞弘晃宜
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第 54 回 学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] An Elbow joint angle prediction method using a NN cosidering EMD with FE processed sEMG as inputs2022

    • 著者名/発表者名
      N. Ikeda and T.Sadahiro
    • 学会等名
      The 41th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elbow Joint Angle Estimation Method Using 1D-CNN with Quantized EMG Generated by SR and Multi-sensor2021

    • 著者名/発表者名
      D. Kashimoto and T. Sadahiro
    • 学会等名
      The 40th JSST Annual Inter- national Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elbow Joint Angle Estimation from Smoothed EMG Using Summing Network and Multi-sensor2021

    • 著者名/発表者名
      N. Ikeda and T. Sadahiro
    • 学会等名
      The 40th JSST Annual Inter- national Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 並列加算ネットワークとマルチセンサを用いたローパスレス筋電位による肘関節角度推定法2021

    • 著者名/発表者名
      池田直樹、貞弘晃宜
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第52回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] First Person Shooter ゲームにおけるマウス操作時の筋電位測定によるニューラルネットワークを使用した熟達課程の解析2021

    • 著者名/発表者名
      平野遼太、貞弘晃宜
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第52回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 粗く量子化された筋電位を用いた簡易な投球動作における熟達課程の解析2020

    • 著者名/発表者名
      宇野龍市、平野遼太、貞弘晃宜
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒステリシス関数とセンサ数の差異による確率共振によって粗く量子化された筋電位信号からの肘関節角度推定結果の比較2020

    • 著者名/発表者名
      柏本大知、貞弘晃宜
    • 学会等名
      第39回計測自動制御学会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた簡易な投球動作の熟達度判別2020

    • 著者名/発表者名
      宇野龍市、貞弘晃宜
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第51回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 簡易な動作における粗く量子化された筋電位信号からの関節角度推定2020

    • 著者名/発表者名
      柏本大知、貞弘晃宜
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第51回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチセンサと確率共振を用いた電気力学的遅延を拡大する筋電位信号の取得法2019

    • 著者名/発表者名
      貞弘晃宜、濱崎由光、古川徹
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental Verification of Obtaining Longer EMD of EMG Using Multi-sensor and SR Phenomenon2019

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sadahiro, Yumi Hamasaki, Toru Furukawa
    • 学会等名
      The 38th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチセンサと確率共振を用いた筋電位からの関節角度推定2019

    • 著者名/発表者名
      濱崎 由光, 古川徹, 貞弘晃宜, 中浦茂樹
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第50回学生員卒業研究発表後援会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習による筋電位から関節角度までのモデル同定2019

    • 著者名/発表者名
      廣川 虎太朗, 中尾好宏, 貞弘晃宜, 中浦茂樹
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部九州学生会第50回学生員卒業研究発表後援会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] イノベーション・ジャパン2021 シーズ展示(理工学部 貞弘 晃宜 准教授)

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=7v_BCnRBV_U

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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