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2017 年度 実績報告書

装着型歩行補助ロボットとユーザの協調学習システム

研究課題

研究課題/領域番号 15K05894
研究機関愛知工業大学

研究代表者

香川 高弘  愛知工業大学, 工学部, 准教授 (30445457)

研究分担者 宇野 洋二  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10203572)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード装着型ロボット / 歩行補助 / 学習制御
研究実績の概要

本研究課題では,装着型ロボットの歩行アシストおいて使用者の身体負荷を低減する学習制御システムの開発を行った.本研究で開発した学習制御システムの特徴は,腕の力が減少する歩行パターンの修正量を逐次最小二乗法を用いて推定する点である.一般に,力が減少する修正量を求めるには、軌道のパラメータをわずかに変更したときの使用者の力の変動を求める試行を必要とする.この試行数は軌道のパラメータが多くなるほど増大するため,学習に必要な試行数が増大するという問題がある.逐次最小二乗法を用いることによって,適切な修正量の推定とパラメータの変更を少ない試行数で実行することができ,効率的な学習を実現することができた.計算機シミュレーションによって,逐次最小二乗法を用いた学習アルゴリズムによって,適切な軌道の修正量を計算でき,評価関数を減少する方向に学習が進むことを確認した.
学習制御アルゴリズムを装着型歩行補助ロボットの制御システムに実装し,その有効性を検証した.トレッドミル上を装着型ロボットで歩行する環境を構築し,歩行中に腕で体差を支えるときの力を6軸力・モーメントセンサで計測した.使用者の負担の指標として,評価関数を一歩の間の力の積分値で定義した.200歩の歩行の施行を行い,腕の力の積分値は学習前と比較して13%減少することを確認した.以上の結果は,本研究で開発した学習制御アルゴリズムの有効性を示すものである.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] On-line learning system for gait assistance with wearable robot2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kagawa, F. Takahashi, Y. Uno
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 弾道歩行モデルに基づく転倒の条件に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      香川高弘,宇野洋二
    • 学会等名
      第35回ロボット学会学術講演会論文集
  • [学会発表] 歩行補助ロボットと協調する歩行器の開発2017

    • 著者名/発表者名
      福井俊太郎,香川高弘,宇野洋二
    • 学会等名
      電子情報通信学会MEとバイオサイバネティクス研究会
  • [学会発表] UCMに基づく冗長関節アームの協調制御法2017

    • 著者名/発表者名
      木場亮太,香川高弘,宇野洋二
    • 学会等名
      第30回自律分散システムシンポジウム
  • [学会発表] ヒューマノイドロボットによる障害物踏み越え動作の生成2017

    • 著者名/発表者名
      川岸敬生,香川高弘,宇野洋二
    • 学会等名
      第30回自律分散システムシンポジウム
  • [学会発表] 繰り返し計算に基づく仮想軌道制御2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄大,香川高弘,宇野洋二
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会

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公開日: 2018-12-17  

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