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2017 年度 実績報告書

身体動作再現のための体表面への力学的刺激による行動誘発

研究課題

研究課題/領域番号 15H05315
研究機関東京大学

研究代表者

牧野 泰才  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (00518714)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード身体動作予測 / 触覚フィードバック
研究実績の概要

身体動作を外部から誘発させるためには,そもそも人がどのような動きをしようとしているのかを予め知っておき,それに適した形で刺激を提示する必要がある.本年度はここにフォーカスを絞り,身体動作に表出する特徴を機械学習させることにより,少し先の未来の動作を推定するという研究を主に行った.
本年度着目したのは,ジャンプや歩行といった全身運動を伴う動作である.その所作の中に近い将来を予測するための情報が含まれているという仮定のもので,機械学習により0.5秒後の身体位置を推定するシステムを実現した.本研究の結果,身体重心の移動について,歩行では数cm程度の誤差で0.5秒後の位置が予測できることを確認した.本研究は,IDW '17 I-DEMO Awardと日本VR学会学術奨励賞を受賞し,高い評価を得た.
このような動作予測と動作誘導指示との組み合わせの一つの実証ケースとして,倒立振子を手動で安定化させるという課題に取り組んだ.これは1次元のレール上を移動する台車に倒立振子を接続し,台車を手で動かすことで振子を安定化させるという課題である.倒立振子の制御理論は既に確立されており,安定化のための最適な位置を計算できるため,それを人の動作誘導と組み合わせた場合の効果が見やすい事例として採用した.掌上に棒を立てる場合とは異なり,台車と振子との間は滑らかなジョイントで接続されており,触覚的なフィードバックが乏しいため,実際に振子を安定化させるのは,振子の挙動を見ながら行うのは難しい課題である.
本研究では,振子自体を見えないようにした状態で,計算によって求められた移動すべき位置の情報を,視覚的なプロジェクション,あるいは触覚的な刺激により指示し,どの程度安定化できるかを確認した.触覚での安定化は十分達成できなかったが,視覚の場合には訓練に応じて最大1分以上安定化させられることを確認した.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 その他

すべて 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Body Motion Estimation by Machine Learning2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutoshi Makino, Yuuki Horiuchi, and Hiroyuki Shinoda
    • 学会等名
      IDW '17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational foresight: realtime forecast of human body motion2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Horiuchi, Yasutoshi Makino, and Hiroyuki Shinoda
    • 学会等名
      SIGGRAPH Asia 2017 Emerging Technologies (Demo)
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational Foresight: Forecasting Human Body Motion in Real-time for Reducing Delays in Interactive System2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Horiuchi, Yasutoshi Makino, and Hiroyuki Shinoda
    • 学会等名
      Interactive Surfaces and Spaces (ISS ’17) (Work in Progress)
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-time control operation support of unstable system by visual feedback2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Ichiyama, Atsushi Matsubayashi, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
    • 学会等名
      IEEE VR (Poster)
    • 国際学会
  • [学会発表] Rubber hand illusion using invisible tactile stimulus2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Horiuchi, Kentaro Yoshida, Yasutoshi Makino, and Hiroyuki Shinoda
    • 学会等名
      IEEE World Haptics Conference (WHC) 2017 (Poster)
    • 国際学会
  • [学会発表] 触覚による不安定システムの制御動作支援2017

    • 著者名/発表者名
      一山 智弘, 吉田 健太郎, 堀内 悠生, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • 学会等名
      第18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
  • [学会発表] 機械学習を用いた 3 次元骨格情報を用いた運動の予測2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 悠生, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • 学会等名
      第18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
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた身体動作履歴に基づく身体運動の予測2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 悠生, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • 学会等名
      第22回バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 触覚フィードバックによる不安定システムの制御2017

    • 著者名/発表者名
      一山智弘, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • 学会等名
      第22回バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた身体動作履歴に基づく重心座標の予測2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 悠生, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • 学会等名
      第34回センシングフォーラム
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた連続画像に基づく指先押下力の推定2017

    • 著者名/発表者名
      井川 翔太, 牧野 泰才, 篠田 裕之
    • 学会等名
      第34回センシングフォーラム
  • [学会発表] 触覚フィードバックによる倒立振子の手動安定化2017

    • 著者名/発表者名
      一山智弘, 牧野泰才, 篠田裕之
    • 学会等名
      第34回センシングフォーラム
  • [備考] 機械学習を用いた0.5秒後の運動のリアルタイム推定

    • URL

      http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=computational-foresight

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公開日: 2018-12-17  

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