| 研究課題/領域番号 |
20K23345
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
1002:人間情報学、応用情報学およびその関連分野
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
趙 崇貴 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50881653)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 皮膚表面形状 / 距離センサアレイ / 筋骨格シナジー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトは手と前腕を自在に操作することにより、日常生活における自然な物体の把持・操作を可能としている。その動作は筋肉の活動と骨の変位の協調により実現される。そのため、ヒトの「器用さ」を密に解析するためには、筋肉の活動のみではなく骨の変位も考慮する必要がある。本研究では、筋肉の活動と骨の変位を同時に計測可能な生体信号である皮膚表面形状に着目し、表面形状において低次のマニフォールドとして現れる各筋の活動と骨の変位の協調を「筋骨格シナジー」と名付け、次元圧縮法を用いて、これを抽出する。筋骨格シナジーにより算出される運動単位と実際の動作との対応関係を密に解析することにより、様々な動作を表現可能か検証する。
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| 研究成果の概要 |
複雑な手の動作を実現する人の「器用さ」を解明すべく，皮膚表面形状から筋肉・腱・骨の協調的な運動単位を筋骨格シナジーとして抽出することを試みた．単関節運動時の皮膚表面形状から独立成分分析によってシナジーを抽出し，シナジーの活性度を組み合わせることによって関節角度を表現する手法を提案した．そして，提案手法の表現力をモーションキャプチャにより計測された関節角度と比較した推定精度を通して検証した．単関節と複合関節運動で精度が大きく異なる関節があったことから，前腕の姿勢に伴う関節角度と皮膚表面形状の関係変化への対応や解剖学的な特性を考慮した基準動作選定の必要性があることが示唆された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，筋肉の活動のみではなくその活動によって生じる腱・骨の活動にも着目し、両者で変化が生じる皮膚表面形状から運動単位として筋骨格シナジーを抽出した．筋骨格の協調を考慮して運動単位を抽出した点に，学術的な意義がある．単関節のみではなく複合関節運動のような複雑な筋骨格の協調が求められる条件においてもシナジーの表現力を検証した．それらの結果から，インタフェースや運動機能評価への応用に，皮膚表面形状・筋骨格シナジーという新たな選択肢が挙げられることを確認した．
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