| 研究課題/領域番号 |
16H02879
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
伊藤 聡 岐阜大学, 工学部, 教授 (70291911)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 知能ロボット / 運動学習 / 平衡制御 / 知覚変化 |
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| 研究実績の概要 |
ヒトの運動の特徴は，環境に合わせてそのパターンを変えていく適応・学習機能にあり，近年の研究では環境の変化に対する学習により運動パターンという運動系の現象ばかりでなく，知覚という感覚系にも内的変化が起きることが明らかになった．本研究では，ヒトの平衡を対象として運動系と感覚系の同時学習の数理メカニズムを解明し，ロボットや人間支援機器の制御への応用に繋げることを目的とする．
本年度は，これまでの研究において作成した全体の平行移動と座面のロール回転が可能な椅子を利用して，座位状態での側方向の平衡維持運動とそれに伴う主観的直立姿勢の変化を測定した．主観的直立姿勢とは，ヒトが直立と感じる姿勢のことであり，必ずしも物理的な直立とは一致せず，本研究において平衡知覚の指標として用いている．本年度の測定の目的は，椅子の動きで提供される動的環境のうち，主観的直立姿勢に主に影響を与える要因を特定し，椅子動作による平衡への外乱と知覚変化の定量的な評価を行うことであった．
測定の結果，椅子によって与えられる外乱の方向と主観的直立姿勢の変化の方向が予想とは異なることが多く，当初予定していなかった頭部の振動が少なくなる状況や視覚による外乱後での計測実験を追加して行った．そして，外乱に対する平衡維持には，姿勢によって大まかに区別できる２種類の方法があり，その運動学習時の姿勢により直立と感じる姿勢が左右どちらに変化するかが決まることが，実験結果の事後解析から明らかになった．
この解析結果はまだ推測で未確認ではあるが，平均的に見て上体を全体的に左側に傾けた姿勢で平衡維持を行なうと，その後直立と感じる位置が左側に移動することを示唆し，運動系と感覚系の共学習メカニズムの数理的解明に大きなヒントを与える．したがって，この推測を得たことは研究を進める上で大きな意味があり，今後この推測の確認・実証を行う計画である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
全体の平衡移動と座面のロール回転が可能な椅子によって提供される動的環境下での平衡維持運動後に，直立と感じる姿勢「主観的直立姿勢」が左右どちらに変化するかを測定したが，同じ条件であってもその変化の方向が逆になることがあった．この予想外の結果は本実験前に行なわれる対照実験にあると考え，その解明に本年度の大部分が費やされた．そのため予定していた運動学習と知覚変化との定量的関係の評価には至らなかった．しかし，その原因が本実験での平衡維持運動時の姿勢に原因があることが推測できた．研究の執行上，本年度中にこの原因が推測ではあるが特定できたことが大きい．また，その原因解明により今後の実験条件の設定が明確となり統一的な結果を得られやすくなるであろうこと，原因解明のために行なった解析により運動学習の進捗評価の方法について目星がついたこと，主観的直立姿勢の変化が運動学習時の姿勢に依存していることが示唆されたことが運動系と感覚系の共学習メカニズム解明の大きなヒントになる可能性があること，から実績としては現れない部分において得られた知見は重要であると考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の実験において，主観的直立姿勢の変化の方向は，外乱が与えられる平衡運動学習時の姿勢によって決まるであろうことが，実験結果の事後解析から推測された．この解析結果を踏まえ，翌年度はその推測の実験的確認・実証を行なうと同時に，本年度予定していた運動学習と知覚変化との定量的関係の評価に取り組む計画である．その後，その数値的関係をもとに，ヒトの平衡運動時の運動とその知覚・制御プロセスをモデル化し，その振舞いの数理的説明を目指していく．
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