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脳波(EEG)を用いたパワーアシストを行う人間・機械システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 24500240
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知覚情報処理・知能ロボティクス
研究機関前橋工科大学

研究代表者

朱 赤  前橋工科大学, 工学部, 准教授 (20345482)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードBMI / EEG / パワーアシスト / 人間・機械システム / 脳波 / 表面筋電 / 運動強度 / 推定 / 国際研究者交流 / 中国
研究成果の概要

本研究では、4つの異なるタスクを設計し、脳波により運動有無の自動判別手法を提案・確認した。訓練を受けている被験者と受けていない被験者の判別率がそれぞれ85%と平均70%以上の高い判別率に成功した。また、Mirror Neuron Systemの概念に基づき、運動を想起したときの脳波から、人が持っている負荷に関する情報を抽出し、その成功率は80%以上になった。さらに、脳波を用いてパワーアシストシステムを構築するため、脳波から表面筋電を推定し、推定された筋電と実測した筋電との相関係数が、平均0.70、最大0.88と高い推定ができた。これらの結果によって、パワーアシストが可能であることが分かった。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (41件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of Motor Intensity on Motion Imagery with EEG Signal Analysis in Mirror Neuron System2015

    • 著者名/発表者名
      K. Uemoto, M. Yoshioka, H. Liang, and C. Zhu
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience and Neuroengineering

      巻: 5

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion Classifier Generation by Mahalanobis Distance for BMI Robotic Arm Control System2015

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshioka, C. Zhu, K. Imamura, F. Wang, H. Yu, F. Duan and Y. Yan
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience and Neuroengineering

      巻: 5

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental design and signal selection for construction of a robot control system based on EEG signals2014

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshioka, C. Zhu, K. Uemoto, H. Liang,, H. Yu, F. Duan, and Y. Yan
    • 雑誌名

      Robotics and Biomimetics

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1186/s40638-014-0022-3

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Power Augmentation of Upper Extremity by Using Agonist Electromyography Signals Only for Extended Admittance Control2014

    • 著者名/発表者名
      C. Zhu, Y Okada, M. Yoshioka, T. Yamamoto, H. Yu, Y. Yan, F.Duan
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 3 号: 3 ページ: 260-269

    • DOI

      10.1541/ieejjia.3.260

    • NAID

      130004597581

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Assembly-Skill-Transferring Method for Cellular Manufacturing System - Part I: Verification of the Proposed Method for Motor Skill2013

    • 著者名/発表者名
      Feng Duan, Qi Gao, Chi Zhu, Ryu Kato, and Tamio Arai
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Automation Science and Engineering

      巻: Vol. 10 号: 2 ページ: 465-470

    • DOI

      10.1109/tase.2013.2240680

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 全方向移動支援ロボットの開発 繰り返し学習制御を用いた斜面走行におけるパワーアシスト2015

    • 著者名/発表者名
      柴山 真史、深津 匡希、鈴木 俊活、朱 赤
    • 学会等名
      第20回ロボティクスシンポジア
    • 発表場所
      長野県軽井沢
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Inverse Kinematics with Knee Extension Walking Pattern for Bipedal Fast Walking2015

    • 著者名/発表者名
      H. Mori, C. Zhu
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics 2015
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パワーアシストを行う人間・機械システムにおけるEEG(脳波)を用いた非侵襲型BMIの開発2014

    • 著者名/発表者名
      吉岡 将孝、朱 赤
    • 学会等名
      平成26年度分野横断型シンポジウム
    • 発表場所
      群馬県前橋市
    • 年月日
      2014-12-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] EMG Estimation from EEGs for Constructing a Power Assist System2014

    • 著者名/発表者名
      H. Liang, C. Zhu, Y. Yoshikawa, M. Yoshioka, K. Uemoto, H. Yu, Y. Yan and F. Duan
    • 学会等名
      The 2014 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      Bali, Indonesia
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] EMG Estimation from EEGs for Constructing a Power Assist System2014

    • 著者名/発表者名
      H. Liang, Y. Yoshikawa, M. Yoshioka, K. Uemoto and C. Zhu
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      福岡県福岡市
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 全方向移動支援ロボットの開発 第5報 繰り返し学習制御を用いた斜面走行におけるパワーアシスト2014

    • 著者名/発表者名
      柴山 真史、深津 匡希、朱 赤
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      福岡県福岡市
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 拡張アドミッタンス制御による腕部パワーアシスト技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      山本 多聞、朱 赤
    • 学会等名
      平成26年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 調理支援システムにおける画像処理を用いた調理動作認識2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺 瑛介、吉岡 将孝、朱 赤
    • 学会等名
      平成26年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パワーアシストシステムの構築のための脳波を用いた筋電推定手法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      吉岡 将孝、吉川 裕一郎、上本 和広、梁 宏博、朱 赤
    • 学会等名
      平成26年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 10年後のパワーエレクトロニクスの技術展望2014

    • 著者名/発表者名
      河村 篤男,横山 智紀,船渡 寛人,星 伸一,藤本 康孝,曹 梅芬,赤津 観,藤本 博志,朱 赤,浅野 洋介,下野 誠通,元井 直樹
    • 学会等名
      平成26年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パワーアシストシステム構築のための脳波を用いた筋電推定2014

    • 著者名/発表者名
      朱 赤
    • 学会等名
      上肢の神経機能回復セミナー
    • 発表場所
      秋田県仙北市
    • 年月日
      2014-05-31 – 2014-06-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミラーニューロンシステムに基づいたBrain-Machine Intrefaceにおける脳波と運動強度の関係性の検討2014

    • 著者名/発表者名
      上本 和広、吉岡 将孝、吉川 裕一郎、朱 赤
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • 発表場所
      富山県富山市
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Power Assistance of an Omnidirectional Hybrid Walker and Wheelchair with Admittance Model and Iterative Learning Control2014

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, C. Zhu, T. Sakai, Y. Okada, Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 2014 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of a Novel Robotic Over-ground Walking2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mun, H. Yu, C. Zhu, M. Cruz
    • 学会等名
      The 2014 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 人間の筋電信号を用いた パワーアシスト技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      朱 赤
    • 学会等名
      群馬県次世代産業研究シーズカンファレンス2014
    • 発表場所
      Gunma, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical Design of a Portable Knee-Ankle-Foot Robot2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yu, M. Cruz, G. Chen, S. Huang, C. Zhu, E. Chew
    • 学会等名
      The 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Muscular Activity Estimation From EEGs Using Principal Component Analysis for Brain Machine Interface2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshikawa, C. Zhu, M.Yoshioka, K. Uemoto, Y. Yan, H. Yu, F. Duan
    • 学会等名
      Fifth International Brain-Computer Interface Meeting
    • 発表場所
      Pacific Grove, California, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Motion Classifier Generation Using EEG for Robot Control2013

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshioka, C. Zhu, K. Uemoto, Y. Yuichiro, H. Yu, Y. Yan, F. Duan
    • 学会等名
      The 6th International IEEE EMBS Neural Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of the Relationship between Load and EEG by Wavelet Transform for BMI2013

    • 著者名/発表者名
      K. Uemoto, M. Yoshioka, C. Zhu, Y. Yuichiro
    • 学会等名
      2013 International Conference on Brain and Health Informatics
    • 発表場所
      Maebashi, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Brain-Machine Interfaceにおけるウェーブレット変換を用いた脳波(EEG)による運動識別に関する基礎研究2013

    • 著者名/発表者名
      上本和広,朱赤,吉岡将孝,吉川裕一郎
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ロボットアーム制御における脳波によるマハラノビスの汎距離を用いた運動判別の提案2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡将孝,吉川裕一郎,上本和広,岡田有司,鈴木俊活,朱赤
    • 学会等名
      第31回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張アドミッタンス制御による腕部パワーアシスト技術の開発2013

    • 著者名/発表者名
      朱 赤
    • 学会等名
      一般財団法人群馬大学科学技術振興会H25年度セミナー
    • 発表場所
      Gunma, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical Design of a Portable Knee-Ankle-Foot Robot2013

    • 著者名/発表者名
      Haoyong Yu, Manolo Sta Cruz, Gong Chen, Sunan Huang, Chi Zhu, Effie Chew, Yee Sien Ng, Nitish Thakor
    • 学会等名
      Proceedings of the 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2013)
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Muscular Activity Estimation From EEGs Using Principal Component Analysis for Brain Machine Interface2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshikawa, C. Zhu, M. Yoshioka, K. Uemoto, Y. Yan, H. Yu, F. Duan
    • 学会等名
      Proceedings of the Fifth International Brain-Computer Interface Meeting 2013
    • 発表場所
      Pacific Grove, CA, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ネガティブアドミッタンス制御による主動筋のみのEMGを用いた腕のパワーアシスト2013

    • 著者名/発表者名
      岡田有司 朱赤 島津翔太 吉岡将孝 鈴木俊活 吉川裕一郎
    • 学会等名
      第18回ロボティクスシンポジア論文集
    • 発表場所
      上山(山形県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Brain-Machine Interfaceにおけるウェーブレット変換を用いた脳波と運動負荷の関係に関する基礎研究2013

    • 著者名/発表者名
      上本 和広 吉岡将孝 吉川裕一郎 朱赤
    • 学会等名
      第3回電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会
    • 発表場所
      宇都宮(栃木県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 調理動作認識を目的とした画像処理手法の研究2013

    • 著者名/発表者名
      渡辺 瑛介 朱赤
    • 学会等名
      第3回電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会
    • 発表場所
      宇都宮(栃木県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Motion Support of Upper Extremity with Agonist alone under Negative Admittance Control2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Okada, C.Zhu, S.Shota, T.Suzuki, M.Yoshioka, Y.Yoshikawa, Y.Yan, H.Yu and F.Dung
    • 学会等名
      The Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2012)
    • 発表場所
      Guangzhou, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Power Assistance on Slope of an Omnidirectional Hybrid Walker and Wheelchair2012

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, C.Zhu, M.Yoshioka, S.Simazu, Y.Yoshikawa, Y.Okada, Y.Yan, H.Yu and F.Duan
    • 学会等名
      The Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2012)
    • 発表場所
      Guangzhou, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and Analysis of a Novel Compact Compliant Actuator with Variable Impedance2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yu, S. Huang, G. Chen, S. Toh, M. Cruz, Y. Ghorbel, C. Zhu and Y. Yin
    • 学会等名
      The Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2012)
    • 発表場所
      Guangzhou, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Nyquist Plot and Quantitative Characterizations of Acoustic Voice Signals for Speaker Recognitions2012

    • 著者名/発表者名
      G. Hoston, J. T. Ang, A. Bhandari, Y. Yan, C. Zhu
    • 学会等名
      The Proceedings of the 7th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA2012)
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ネガティブアドミッタンスを用いたパワーアシスト性能に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      島津翔太 朱赤 岡田有司 吉岡将孝 西川知宏 鈴木俊活 吉川裕一郎 伊藤貴庸
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2012概要集
    • 発表場所
      浜松(静岡県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動または運動想起における特徴変化を用いたロボットアームの制御2012

    • 著者名/発表者名
      吉岡将孝 吉川裕一郎 島津翔太 西川知宏 鈴木俊活 岡田有司 伊藤貴庸 朱赤
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2012概要集
    • 発表場所
      浜松(静岡県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] アドミッタンス制御と1関節1センサを用いた腕のパワーアシスト技術の開発2012

    • 著者名/発表者名
      岡田有司 朱赤 島津翔太 吉岡将孝 西川知宏 吉川裕一郎  鈴木俊活
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2012概要集
    • 発表場所
      浜松(静岡県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 全方向移動支援ロボットの開発-アドミッタンス制御を用いた坂道走行のパワーアシスト実験検証-2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木俊活 吉岡将孝 島津翔太 西川知宏 吉川裕一郎 岡田有司 朱赤
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2012概要集
    • 発表場所
      浜松(静岡県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] BMIにおける人の負荷状況の推定に関する基礎研究2012

    • 著者名/発表者名
      吉川裕一郎 朱赤  島津翔太 吉岡将孝 岡田有司 鈴木俊活
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2012概要集
    • 発表場所
      浜松(静岡県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動及び運動直前に関するEEGを用いた腕型ロボットアームの角度決定2012

    • 著者名/発表者名
      吉岡将孝 吉川裕一郎 上本和広 島津翔太 西川知宏 岡田有司 鈴木俊活 朱赤
    • 学会等名
      第30回記念日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 全方向移動支援ロボットの開発 第4報2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木俊活 吉岡将孝 稲垣和大
    • 学会等名
      第30回記念日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ネガティブアドミッタンス制御を用いた1関節1センサで実現する腕のパワーアシスト技術の開発2012

    • 著者名/発表者名
      岡田有司 朱赤 島津翔太 西川知宏 吉岡将孝 鈴木俊活 吉川裕一郎
    • 学会等名
      第30回記念日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Brain-Machine Interfaceによるロボット制御のための主成分分析を用いた脳波からの筋活動推定2012

    • 著者名/発表者名
      吉川裕一郎 吉岡将孝 朱赤 上本和広 島津翔太 岡田有司
    • 学会等名
      第30回記念日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] マハラノビスの汎距離を用いた脳波からの運動判別

    • 著者名/発表者名
      吉岡将孝
    • 学会等名
      先端ロボット工学合同ワークショップ
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [産業財産権] 車いす用電動アシスト装置2015

    • 発明者名
      朱赤、下田祐紀夫、中島潤、柴山英也
    • 権利者名
      朱赤、下田祐紀夫、中島潤、柴山英也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-028118
    • 出願年月日
      2015-02-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] モータ制御装置及びモータ制御方法2015

    • 発明者名
      朱赤、中島潤、柴山英也
    • 権利者名
      朱赤、中島潤、柴山英也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-032401
    • 出願年月日
      2015-02-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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