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搭乗型機械システムに対する操作性の計算論的理解と推定手法への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21H01296
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
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
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

和田 隆広  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (30322564)

研究分担者 朝尾 隆文  関西大学, システム理工学部, 助教 (10454597)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード機械操作性 / 反射眼球運動 / 搭乗型機械システム / 操作性 / 前庭動眼反射
研究開始時の研究の概要

遠隔操縦ロボット,自動車などの操縦性,操作性のさらなる向上が求められているが,操縦性,操作性の理解および向上手法についての系統的な取り組みが不十分であった.一方,和田(研究代表者)は,視覚・前庭感覚系による運動知覚機構に基づいた,前庭動眼反射(頭部運動で生じる反射眼球運動)のCybernetic modelを開発し,このパラメータの変化によって機械操作の有無(能動受動)や,操作主体感(機械運動が自らの操作で生じているという感感)の定量化に成功している.本研究ではこのモデルに,操作に対する機械運動の予測機構を追加する.そのうえで,このモデルを用いて機械の操作性を計算論的に理解すると共に,操作性の推定手法の構築に挑戦する.

研究成果の概要

遠隔操縦ロボット等の操縦性の理解とその定量化手法の研究である.本研究では我々が先行研究で開発した前庭動眼反射のモデルを発展させ,人が機械運動に対して有する運動予測機構を追加することで,このモデルを用いて機械の操作性を計算論的に理解すると共に,操作性の推定手法の構築に挑戦した.操縦の容易さと反射眼球運動の間には一定の関連が存在することを実験的に明らかにした.また,運動知覚の計算モデルの高度化を図り,記述できる運動パラダイムを拡大させた.さらに,限定されたシーンではあるが,操縦性能の異なる機械を操縦した際の操縦性の差を,計算モデルで表現できることを確認した .

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,操縦型機械オペレーターの操縦性能とスキルを,反射眼球運動や運動知覚に関連する計算モデルを用いて記述することを目的とした.操縦性という主観的な要素を,人間の知覚-行動ループに関する計算モデルで表現できたことが本研究の学術的意義である.また,これまで主観的な評価に依存していた操縦性の評価を,計測データに基づいて推定できるようになったことは,リアルタイムでの同定や,それを基にした機械のチューニング技術の開発に繋がると期待され,社会的意義を持っている.

報告書

(3件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Reducing Motion Sickness When Reading With Head-Mounted Displays By Using See-Through Background Images2022

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Suwa, Yuki Sato, Takahiro Wada
    • 雑誌名

      Frontiers in Virtual Reality

      巻: vol.3

    • DOI

      10.3389/frvir.2022.910434

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Earth-Fixed Books Reduce Motion Sickness When Reading With a Head-Mounted Display2022

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sato, Yuki Sato, Atsushi Takamatsu, Mitsuhiro Makita, Takahiro Wada
    • 雑誌名

      Frontiers in Virtual Reality

      巻: vol.3

    • DOI

      10.3389/frvir.2022.909005

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of Drivers' Gaze Behavior by Potential Attention when using Human-Machine Interface2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Yamaguchi, Yuki Okafuji, Takahiro Wada, Kazuomi Murakami, Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: vol.11 ページ: 16723-16734

    • DOI

      10.1109/access.2022.3192859

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Online Maneuver Learning and its Real-Time Application to Automated Driving System for Obstacles Avoidance2022

    • 著者名/発表者名
      Tatehara Takumi、Nagahama Akihito、Wada Takahiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Intelligent Vehicles

      巻: - 号: 4 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tiv.2022.3146622

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 路面描画に影響されるドライバの注視特性の検証2021

    • 著者名/発表者名
      山口 遊、岡藤 勇希、和田 隆広、村上 一臣、石田 裕之
    • 雑誌名

      自動車技術会論文集

      巻: 52 号: 5 ページ: 1137-1142

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.52.1137

    • NAID

      130008101905

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Machine Learning-Based Approach to Analyze Information Used for Steering Control2021

    • 著者名/発表者名
      Okafuji Yuki、Sugiura Toshihito、Osugi Ryusei、Zhang Chenkai、Wada Takahiro
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 94239-94250

    • DOI

      10.1109/access.2021.3093337

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 深層学習を用いた車両の速度制御に関するドライバの認知特性の解析2021

    • 著者名/発表者名
      尾杉竜正,岡藤勇希,和田隆広
    • 雑誌名

      自動車技術会論文集

      巻: Vol.52, No. 2 ページ: 355-362

    • NAID

      130007988152

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of leader-follower combinations frequently observed in mixed traffic with weak lane-discipline2021

    • 著者名/発表者名
      Nagahama Akihito、Wada Takahiro、Yanagisawa Daichi、Nishinari Katsuhiro
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 570 ページ: 125789-125789

    • DOI

      10.1016/j.physa.2021.125789

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reliability Evaluation of Visualization Performance of Convolutional Neural Network Models for Automated Driving2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Chenkai、Okafuji Yuki、Wada Takahiro
    • 雑誌名

      International Journal of Automotive Engineering

      巻: 12 号: 2 ページ: 41-47

    • DOI

      10.20485/jsaeijae.12.2_41

    • NAID

      130008024251

    • ISSN
      2185-0984, 2185-0992
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational Model of Motion Sickness Describing the Effects of Learning Exogenous Motion Dynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Wada
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/fnsys.2021.634604

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Motion Sickness Modeling with Visual Vertical Estimation and Its Application to Autonomous Personal Mobility Vehicles2022

    • 著者名/発表者名
      Hailong Liu, Shota Inoue, Takahiro Wada
    • 学会等名
      2022 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling Motion Sickness toward Comfortable Automated Vehicles -Motion Sickness to Motion Happiness-2022

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Wada
    • 学会等名
      IEEE IV 2022 Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of effect of landscape flow on evaluation of mental workload by vestibulo-ocular reflex using VR driving simulator2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Kobayashi and Yuki Sato and Takahiro Wada
    • 学会等名
      6th International Symposium on Future Active Safety Technology Toward Zero Traffic Accidents (FAST-zero’ 21)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of operational feeling of rotating seat by the vestibulo-ocular reflex2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sato, Takahiro Wada, Yuuki Kashiwagi, Yuuto Takebayashi
    • 学会等名
      SfN Global Connectome: A Virtual Event
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 車両乗り心地に向けた動揺病の数学モデル2021

    • 著者名/発表者名
      和田隆広
    • 学会等名
      自動車技術会中部支部第2回技術交流会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 搭乗型・操縦型機械における運動快適性向上に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      和田隆広
    • 学会等名
      バイオメカニズム学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling Motion Sickness and Its Application to Automated Driving2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Wada
    • 学会等名
      The 2nd Workshop on Motion Comfort in Automated Driving, Delft, The Netherlands (Virtually)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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