| 研究課題/領域番号 |
21H03526
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分61050:知能ロボティクス関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
多田 充徳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (70392628)
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| 研究分担者 |
遠藤 維 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40599073)
尾形 正泰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (60783818)
荻原 直道 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70324605)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | 手 / 姿勢生成 / ソフトフィンガー / 筋負担最小化 / 把握姿勢 / 筋活動最小化 / 形状最適化 / 把握姿勢生成 / 力学規範 / 身体負荷最小化 / 手モデル / 形状デザイン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人の手は多数の骨格，関節，そして筋肉から構成される複雑かつ冗長な多自由度系であり，ある物体に対する把握姿勢を推定しようにも，力学方程式だけでは解を一意に定めることができない．本研究では，筋活動の最小化を目的関数とした最適化問題へと帰着させることで冗長性の問題を解決し，任意物体形状に対する把握姿勢の生成を実現する．また，生成した姿勢の妥当性を検証することで，この目的関数が人の把握姿勢生成における運動規範モデルになり得るのかを明らかにする．この運動規範モデルの応用として，再帰的な把握姿勢生成と把握時の筋活動荷評価に基づく把握物体形状の最適化を実現する．
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| 研究成果の概要 |
製品開発において手で扱いやすい形状をデザインすることは，製品の操作性や安全性を向上させるために重要である．本研究では，CT画像から構築した手モデル，接触点におけるトルクの伝達を許容するソフトフィンガーコンタクトモデル，そして力学ソルバを構築することで，様々な姿勢において手の指先力と筋活動の同時推定を実現した．また，モーションキャプチャと力センサを用いた把握計測実験を行うことで，指先力の推定が概ね正しく行えていることを確認した．これらは，手の力学解析や把握姿勢の生成を実現するための基盤的な技術であり，製品デザインにおける今後の活用が期待できる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，与えられた手の把握姿勢に対する指先力と筋活動の同時推定を実現した．人の手は多数の骨格，関節，そして筋肉から構成される複雑かつ冗長な多自由度系であるが，筋活動の最小化を目的関数とした最適化問題に帰着させることで冗長性の問題を解決し，指先力と筋活動を一意に定めることができるようになった．
近年では，コンピュータ上に人の構造や運動を再現したデジタルヒューマンモデルを構築し，そのモデルに製品の把持や操作を行わせることで，製品の操作性や安全性を評価する手法が求められている．本研究の成果はこのような評価に活用できる．これにより，製品開発の低コスト化や開発サイクルの高速化が期待できる．
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