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EMGを用いたクラウド型動作推定によるアシストロボット制御の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18135
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分61050:知能ロボティクス関連
研究機関株式会社国際電気通信基礎技術研究所

研究代表者

古川 淳一朗  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (50721619)

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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード筋電図 / 運動推定 / アシストロボット / 協調フィルタリング / キャリブレーション / 生体信号 / 運動推定アルゴリズムの検証 / クラウド型動作推定 / EMG
研究成果の概要

本研究は、多くの他ユーザから集めたデータを再活用した新規ユーザに対するアシストロボット制御手法の構築を進めた。一般的に、ユーザから得られるセンサ情報をもとに制御する場合、予め取得したセンサデータとラベルデータとの規則性を事前に抽出し、その規則性に基づき推定した運動情報によりロボットを駆動する。一方、本研究では、装着者であるユーザから得た情報を他のユーザデータと照らし合わせることで、規則性を事前に抽出することなくアシストロボットを制御する手法を提案した。提案アルゴリズムの有効性は、モデルベースの一般的な回帰モデルと比較することで確認した。その結果、提案手法が有意に高精度であることを確認できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来、筋電図(以下、EMG)は個人に依存するため、EMGを利用した制御ではユーザ毎に制御器を調整する必要がある。この調整は一般的に手間のかかる作業であり、EMGに基づくロボット制御がなかなか普及しない原因の一つとも言われている。そこで本研究では、協調フィルタリングの枠組みを援用することで、他のユーザの情報を利用したEMGインタフェースの手法を提案した。これにより、手間のかかる調整作業を削減できるようになった。
さらに本研究を通じて、他のユーザの情報を利用する際に重要な特徴量も明らかにすることができた。本成果により、EMGに基づくロボット制御手法の進展が期待できる。

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

    (8件)

すべて 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Composing an Assistive Control Strategy Based on Linear Bellman Combination From Estimated User's Motor Goal2021

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Jun-ichiro、Morimoto Jun
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 2 ページ: 1051-1058

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3051562

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Optimal Assistive Control Strategy based on User's Motor Goal Estimation2019

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Furukawa and Jun Morimoto
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 1909.02288

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Composing an Assistive Control Strategy Based on Linear Bellman Combination From Estimated User's Motor Goal2021

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Jun-ichiro, Morimoto Jun
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploiting human and robot muscle synergies for human-in-the-loop optimization of EMG-based assistive strategies2019

    • 著者名/発表者名
      Masashi Hamaya, Takamitsu Matsubara, Jun-ichiro Furukawa, Yuting Sun, Satoshi Yagi, Tatsuya Teramae, Tomoyuki Noda, Jun Morimoto
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A data-driven approach for estimating human behavior with collaborative filtering2018

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Furukawa and Jun Morimoto
    • 学会等名
      Joint workshop of UCL-ICN, NTT, UCL-Gatsby, and AIBS
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ユーザ嗜好に基づくEMGを用いた運動支援制御器のベイズ最適化2018

    • 著者名/発表者名
      濱屋政志、松原崇充、古川淳一朗、孫雨庭、八木聡明、寺前達也、野田智之、森本淳
    • 学会等名
      第19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
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電情報を用いたロボット制御とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      古川淳一朗
    • 学会等名
      日本スポーツ心理学会第45回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 動作支援装置および動作支援方法2019

    • 発明者名
      古川淳一朗、森本淳
    • 権利者名
      株式会社国際電気通信基礎技術研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 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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