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操縦動作における筋感覚と運動インピーダンスの関係解明とフィードバック技法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K12223
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61060:感性情報学関連
研究機関長崎大学

研究代表者

田中 良幸  長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40336920)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード筋感覚 / 運動インピーダンス / 身体運動制御メカニズム / 身体運動制御 / 仮想現実感
研究開始時の研究の概要

ヒトの骨格筋に関連する「運動インピーダンス」と「筋感覚」(深部体性感覚)をキーワードとして,数多くの研究報告がされているが,相互関係については未だ十分に明らかにされていない.
本研究課題では,以下三つの個別目標を設定し,VR運動タスクにおける「筋感覚」と「運動インピーダンス」を測定し,それら相互関係の解明を大きな目的とする.そして,よりリアリティの高い反力負荷を提示する技術を考案する.
【1】 運動インピーダンス計測機能を備えたパッシブ型反力提示装置の開発
【2】 筋感覚と運動インピーダンスの同時計測手法の確立
【3】 VR運動タスクにおける筋感覚と運動インピーダンスの関係解明とフィードバック技術

研究実績の概要

本年度は,上肢によるVR運動タスクとして,VRカーリングタスクを作成するとともに,リニアモータを組み込んだアクティブ/パッシブ型反力提示装置と連動させるための制御システムを完成させた.操縦者はVRヘッドマウントディスプレイを装着し,反力提示装置のハンドルを前後左右にスライドさせて,向かってくるPuckをMalletで打ち返すことが課される.PuckとMalletが衝突する際は,反力提示装置から摂動パターンが提示される.
上肢姿勢を維持させてPuckを受け止める受動的な条件を設定して,速度が異なる3種類の摂動パターンを用意して筋感覚の特性を実施したことろ,摂動パターンによって知覚量が変化することを明らかにした.そして,その変化の具合は,摂動パターンを与える方向によっても変化することを明らかにした.そこで,次年度の研究内容を踏まえて試行的ではあるが,運動インピーダンスと密接な関係がある上肢姿勢と上肢筋群の活動レベルを変えて実施したところ,筋感覚の特性には大きな影響を与えないことを確認した.その一方で,受動的な条件において知覚量に大きな変化が観られた方向に限定して,MalletでPuckを打ち返す能動的な条件で実施したところ,知覚量の変化は摂動パターンよりも操縦速度による影響が大きくなる傾向を確認することができた.上述の結果を踏まえて,筋感覚の時空間的な特性を考慮した訓練メニューの考案に着手した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

限定的な条件ではあるが,筋感覚の時空間的な特性を確認するとともに,運動インピーダンスとの関係を予測する基礎結果を得た.

今後の研究の推進方策

本研究課題の目的を達成するため,最終年度の前半でVRカーリングタスクにおける筋感覚と運動インピーダンスの測定実験を実施するとともに,それらの相互関係を明らかにする.そして後半では,それまでに得られた知見に基づいて,感覚と運動の相互関係を考慮した訓練メニューを考案していく.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] ヒトの運動と感覚の理解と機械システムへのインテグレーションに向けて2023

    • 著者名/発表者名
      田中 良幸
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部特別講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 仮想物体の粘弾性を考慮するアクティブ/パッシブ型反力提示装置の開発2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 和音,田中 良幸
    • 学会等名
      第24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
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] VRボール・ヒッティング時の操縦速度とインパクト感の解析評価2023

    • 著者名/発表者名
      山本 健登,森 亮太,鈴木 和音,田中 良幸
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 三次元動作に対応したボール・インパクト感提示システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 和音,田中 良幸
    • 学会等名
      第23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
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 身体可操作性スコープによる協調動作解析に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      田島 皓介,川原 一晟,田中 良幸,青山 忠義,塩川 満久
    • 学会等名
      第23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
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 長崎大学大学院工学研究科 田中良幸研究室

    • URL

      http://hms.mech.nagasaki-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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