生体とロボットにおける運動技能と知能行動の獲得に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450165
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 伊藤 宏司 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30023310)
• 研究分担者: 鄭 心知 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10262966) ; 山北 昌毅 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30220247)
• キーワード: 身体ダイナミクス / 繰り返し学習 / インピーダンス / 内部ダイナミクス

研究概要

本年度は、動的環境に対する身体ダイナミクス形成と運動パターン生成に関する学習理論の導出とシミュレーション実験を実施した.
野球やテニスのような速い運動では、対象物(この場合はボール)との動的な関係から、あらかじめ身体各部の時空間運動パターンを内部生成しておく必要がある.そこでは、環境変化の予測機能が運動のスキルに重要な役割を果たす.本研究では、ボールのhittingを例にこの構造を解析した.
1)身体の力学モデル、筋モデルを併用しながら、身体各部位の運動順序、関節インピーダンス配分を解析した.特に、体幹から手先にかけて波が伝搬するように変化する関節インピーダンスとボールのダイナミクスの関係を明らかにした.
2)環境の"見え"の動的予測と打点における操作性を考慮した身体運動パターンの自己生成モデルを導出した.
3)身体運動パターン生成モデルを組み込んだフィードフォワード制御を中心とする協調制御系を構成した.
4)2次元平面上を転がってくるボールをhittingする実験を計算機シミュレーション上で実施した.人間と同じように、同じ運動を何度も繰り返すにつれて、ボールを左右に打ち分ける動作をマニピュレータに獲得させることに成功した.
5)次年度は、実機による繰り返し学習実験を実施する予定である.

研究成果

• [文献書誌] K.Ito: "Measurement,Analysis and Modeling of Human Movements and Actiaus Task-oriented Moter Dynamics"Proc of 15th.IMEKO, 1999. (全8ページ). (1999)
• [文献書誌] K.Ito: "Task-oriented Impedance Adjustment of Human Arm Movements"Proc of AIM '99. 961-966 (1999)
• [文献書誌] X.-Z.Zheug: "Task Skill Formation via Motion Repetition in Robotic Dynamic Manipulation"Proc of IEEE Int.Conf.On Systems,Man and Cybernetics. IV. 1001-1006 (1999)
• [文献書誌] K.Kojima: "Dynamical Distributed Memory Systems"Proc of IEEE Int.Sympo.On Autonomous and Decentralized Sys.'99. 374-377 (1999)
• [文献書誌] K.Shibata: "Emergence of Communication for Negotiation by a Recurrent Neural Network"Proc of IEEE Int.Sympo.On Autonomous and Decentralized Sys.'99. 294-301 (1999)
• [文献書誌] 柴田 克成: "利害の衝突回避のための交渉コミュニケーションの学習と個性の発現"計測自動制御学会論文集. 35巻11号. 1346-1354 (1999)
• [文献書誌] 小島 一浩: "カオスカ学系による自律的記憶形成"計測自動制御学会論文集. 35巻11号. 1478-1485 (1999)
• [文献書誌] M.Yamakita: "Tele-Bilateral Impedance on Master-Slave Systems"Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. 35,3. 370-377 (1999)