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圧縮センシング・スパースモデルを用いたBCIによるマルチコプターの飛行制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K11413
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61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関同志社大学

研究代表者

伊藤 利明  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60201927)

研究分担者 蔡 東生  筑波大学, システム情報系, 准教授 (70202075)
浅井 信吉  会津大学, コンピュータ理工学部, 上級准教授 (80325969)
松島 正知  同志社大学, 生命医科学部, 助教 (30755640)
奥山 祐市  会津大学, コンピュータ理工学部, 准教授 (90404897)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード脳波による制御システム / BCI / EEG / 信号処理 / ドローン飛行制御 / 脳波解析 / 協調系 / 飛行制御 / マルチコプター / ドローン / センシング・スパースモデル
研究成果の概要

脳波制御の基礎とし,脳波発生メカニズムに関する神経細胞の電気信号発生の数学モデルを提案した.またドローン制御装置に関する色々な機械的インターフェイスとそれに伴うソフトウエアの,現在可能な技術を調べ今後の進展となる基礎知識と技術を得た.ドローン制御の安全性を担保するため,ドローンの位置情報を取得し安全圏内から逸脱した際に自動的にドローンを着陸するためのシステムを開発した.協調系とし脳波による身体動作を伴わない仮想空間での制御は,利用者の空間への没入感が深まると制御の信頼性も高まる.この協調システムの提案とし,仮想空間内でアバターに体の感覚を転移させるという方法での制御の研究を進めた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

BCIの応用は今後必須の技術だが,未だ信頼性が必要となる制御対象に応用できない.従来のEEG(BCI)制御は脳活動の一部情報だけを受動的に用いるため,制御での信頼性が確保できない.当研究はBCI制御系を,周辺装置と人との協調系ととらえなおした制御システムの開発を進めた.また高度先端技術を国際的競争力の資源とすべき日本でのドローン技術は遅れたが,関連周辺技術の開発にはまだ余地がある.BCIを用いた安全・信頼性のあるドローン飛行制御技術は,人が密集する場所が多い日本での克服すべき研究課題である.先端的装置(BCI)による障がい者サポート用自立機器などへの福祉分野への応用でも意義がある.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 非一様な計算周期を持つ非同期分散シミュレータが生成する時空間パターン2021

    • 著者名/発表者名
      山岡久俊, 蔡東生
    • 雑誌名

      形の科学会誌

      巻: 35,2 ページ: 89-100

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大規模なインタラクティブシミュレーションのためのデータの階層化と拡散を特徴とする分散システム2021

    • 著者名/発表者名
      山岡久俊, 蔡東生
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 62,2 ページ: 548-559

    • NAID

      170000184369

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimizing Deep-Neural-Network-Driven Autonomous Race Car Using Image Scaling2020

    • 著者名/発表者名
      Yaqub Mahmoud, Yuichi Okuyama, Tomohide Fukuchi, Iori Ando, Kosuke Tanaka
    • 雑誌名

      ACM Chapter Proceedings on Educational Technology, Language & Technical Communication (ETLTC2020)

      巻: 12 ページ: 8-8

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robot motion design using bunraku emotional expressions - focusing on Jo-Ha-Kyu in sounds and movements2019

    • 著者名/発表者名
      Dong Ran, Chen Yang, Cai Dongsheng, Nakagawa Shinobu, Higaki Tomonari
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 34(5) ページ: 229-312

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ヒルベルト-ファン変換を用いたダンスモーション解析2019

    • 著者名/発表者名
      董 然, 蔡 東生
    • 雑誌名

      電子情報通信学会和文論文誌(D)

      巻: J102-D(12) ページ: 843-853

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ersatile Tensor Acceleratorを用いたCNNベースの自動運転の評価2021

    • 著者名/発表者名
      植月俊博,奥山祐市,ベン アブダラ アブデラゼク
    • 学会等名
      情報処理学会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] OpenVSLAMリアルタイム処理のための組み込みシステムにおける性能解析2021

    • 著者名/発表者名
      山田快,奥山祐市,ベン アブダラ アブデラゼク
    • 学会等名
      情報処理学会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] パラメータを直接更新する学習方法を採用するスパイキングニューラルネットワーク実装の高速化2021

    • 著者名/発表者名
      新明洋平,奥山祐市,ベン アブダラ アブデラゼク
    • 学会等名
      情報処理学会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Hardware Implementation of Feature-based Image Alignment for Semi-direct Visual Odometry2020

    • 著者名/発表者名
      荒川麻衣子, 奥山祐市, Ben A. Abderazek
    • 学会等名
      第4回情報処理学会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The Beauty of Breaking Rhythms: Affective Robot Motion Design Using JoHa-Kyu of Bunraku Puppet2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Yang, Dong Ran, Cai Dongsheng, Nakagawa Shinobu, Tomonari Higaki, Nobuyoshi Asai
    • 学会等名
      SIGGRAPH 2019:ACM SIGGRAPH 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経スパイクモデルの連立微分方程式の数値解法について2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤利明
    • 学会等名
      日本応用数理学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Horizontal-based Attitude Estimation for Real-time UAV control2018

    • 著者名/発表者名
      Maiko Arakawa, Yuichi Okuyama, Shunsuke Mie, Ben Abdallah Abderazek
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Computer Applications (ICCA 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 位置情報を利用した自動機械の動作制限システムの設計2018

    • 著者名/発表者名
      嶺岸 金太郎, 弥栄 俊介, 奥山 祐市, 浅井 信吉
    • 学会等名
      第4回情報処理学会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ODEとコネクトーム2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 利明
    • 学会等名
      応用数理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Simplified Quadcopter Simulation Model for Spike-Based Hardware PID Controller using SystemC-AMS2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mie, Yuichi Okuyama, and Hiroaki Saito
    • 学会等名
      2018 IEEE 12th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 脳波でドローンを飛ばそう-Fly Drones by EEG!

    • URL

      http://bcidrone.xsrv.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 脳波でドローンを飛ばそう

    • URL

      http://bcidrone.xsrv.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] 研究集会「常微分方程式の数値解法とその周辺」

    • URL

      http://www.cas.cmc.osaka-u.ac.jp/~paoon/ODE-jp-2016/reference/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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