| 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 / 平衡制御 / 運動計測 / 運動学習 / 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．
昨年度までの研究で，側方向への平行移動とロール軸周りの座面回転が可能な椅子を製作し，被験者を募り座位状態での平衡の計測実験を行ってきた．座面下に搭載した力センサ情報を利用して，ロール回転軸の側方向変位を制御により仮想的に実現し，仮想ロール回転軸まわりの不安定化する状況での平衡維持を運動学習課題とする．平衡感覚は，直立と感じる姿勢を主観的直立姿勢と定義し，その運動学習前後での変化により平衡感覚への影響を評価する．仮想回転軸を運動学習時に左右どちらかに偏らせて移動させると，運動学習後の主観的直立姿勢の変化方向が異なってくると予想した．
前年度の研究成果では主観的直立姿勢の変化が観測されたが，その変化は予想とは逆方向となってしまった．その原因として，運動学習時の姿勢にあることを暗示するデータを得た．そこで本年度は運動学習時の姿勢が統一されるように被験者への指示を徹底させた．しかし，運動学習時には上体を根元から一直線を保ったように傾ける指示を与えたにもかかわらず，主観的直立姿勢は予想した方向には変化しなかった．
そこで，運動学習時の実際の上体の姿勢を評価してみたところ，必ずしも指示したように頭部・胸部・腹部各リンクは真っ直ぐ並ぶような姿勢とはなっていなかったこと，同時に頭部の傾いている方向と主観的直立姿勢の変化方向に強い相関がありそうであることが示唆された．
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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
前年度の成果により，平衡の運動学習時の姿勢を統一することが，一貫性のある平衡感覚変化を実証する重要な要因であることが予想できた．しかし，運動学習時の姿勢が統一されるように被験者への指示を強調したにもかかわらず，結果的には予想した結果は得られなかった．幸い本年度には実験システムに変更をあたえ，運動学習時の姿勢がとれるようにモーションキャプチャーシステムのマーカ数を増加させておいた．そのデータを用いて運動学習時の姿勢を評価したところ，指示によって被験者に取らせるようとした姿勢が必ずしもとられていないことが判明した．また，運動学習時の姿勢を解析してみたところ，頭部が傾いている方向が平衡感覚すなわち主観的直立姿勢の変化方向と相関をもつ傾向がありそうであることが判明した．
すなわち実験では予想通りの結果が得られなかったが，その原因が運動学習時に意図した姿勢がとられていないことにありそうであると予想がつけられ，その予想も従来からか平衡感覚の変化をもたらす要因の一つと考えていたものと大きく離れているものではないため，大きな遅れではなく，少し遅れている状況と判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
被 験者への指示を徹底したにもかかわらず，意図した姿勢がとられていない大きな原因は，運動学習で行うタスクの難易度が高いことが考えられる．そこで今後は，仮想回転軸の変化方向に対する主観的直立姿勢変化という観点ではなく，実際の運動学習時の姿勢，特に頭部の傾き方向と主観的直立姿勢変化という観点から新たな実験をおこない，その相関性に関して実証を試みる．もしその実証が可能である場合，運動学習と主観的直立姿勢変化の定量的変化を試み，その数理的モデルの構築をめざし，ロボットでの再現に向けて進めていく予定である．それが難しい場合は，運動学習時のタスクについて再考を行う．
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