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2017 年度 実績報告書

人間の手を模倣したハンドモデルによる道具操作時の手姿勢の状態遷移メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H02883
研究機関産業技術大学院大学

研究代表者

橋本 洋志  産業技術大学院大学, 産業技術研究科, 教授 (60208460)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードディジタルハンド / 解剖学 / 道具操作 / 手姿勢 / 状態遷移
研究実績の概要

柔軟な皮膚で覆われた人間の手が道具を動的に操作(ハサミ操作/箸の持替え等)するときの手と道具間の相互状態を考える。本研究の目的は、この動的状態での手と道具間の力学的相互関係を考察し、これを基に手姿勢の状態遷移メカニズムを明らかにすることで手の動的作業能力を体系化することにある。本研究の特徴は、力学的相互関係の変化を対象とし、接触部のミクロな力表現と道具の挙動を表すマクロな力表現を導入することで、状態遷移メカニズムを基本動作に分解することにある。これを分析することで、状態遷移と道具操作が関連するメカニズムを解明する。昨年度は、ハンドモデルの改良A-1),A-2)と力学的関係解明の作業B-1),B-2)の継続を行った。また,昨年度よりC-1)、C-2)の研究を始めた。
昨年度の実績としては,A-1),A-2),B-1),B-2)の継続的改良に加えて, C-1) 手姿勢の基本動作抽出と記号表現:手姿勢の基本動作を抽出し、この遷移の記号表現を図る。例えば、「掴む」「離す」「回す」などの基本動作を用いた表現法を策定する。C-2) 状態遷移メカニズムの解明:C-1)で示す基本動作の状態遷移、かつ、各基本動作を上手に実現できるという事実,さらに使用環境や条件により,対象物体が同じであっても,動作遷移が異なることの事実を発見したので,これに対するメカニズムの分析を行う。この分析は、従来の仮説としての、「手がある熟練操作を行うとき、その作業に適する基本動作のある状態遷移があり、かつ、各基本動作を上手に実現することで、熟練が達成できる」、という考えに立ち、このことを状態遷移メカニズムとして捉え、手の作業能力に関する体系化を図ることを始めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請時で述べた目的を実現するための項目は、上記の研究実績で述べた四つの項目に集約され、これらを実施した。ここで述べたように、A-1),A-2)については順調な進捗といえる。B-1)について、メッシュ分割数の決定の指針、各メッシュからの力発生の分布の様子に関して、およそ、確定的な方法論や計測、および表現法が見いだせる可能性が出てきた。B-2)に関しては、ケーススタディで、幾つかの貴重な知見を見出している。C-1),C-2)の成果についても学会発表の準備を行っている。

今後の研究の推進方策

3年目は、ハンドモデルの改良であるA-1) ,A-2)の改良を継続して行う。B-1) 接触面での力のミクロ表現:接触部のメッシュ分割数のクラスタリングと、接触面の局所毎の力学的説明を与える。B-2) 道具の力のマクロ表現:道具の形状が変化しても、大まかなイメ一ジで、その全体の動きを捉えているメカニズム表現を確立する。さらに,C-1) 手姿勢の基本動作抽出と記号表現:手姿勢の基本動作を抽出し、この遷移の記号表現を図る。例えば、「掴む」「離す」「回す」などの基本動作を用いた表現法を策定する。C-2) 状態遷移メカニズムの解明:C-1)で示す基本動作の状態遷移、かつ、各基本動作を上手に実現できるという事実,さらに使用環境や条件により,対象物体が同じであっても,動作遷移が異なることの事実を発見したので,これに対するメカニズムの分析を行う。
各項目ともに、昨年度で得られた知見および改善点を反映させることにある。これら4つの項目に関する結果と知見はそれぞれ相互に反映される関係にある。特にハンドモデルはコンピュータグラフィックスを用いるため、これに関する実験の進捗速度を高めるために、今年度では、GPU(Graphics Processing Unit)搭載の高速グラフィック描画機器を有効活用して、さらなる、実時間操作性向上の検討を行う。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件)

  • [雑誌論文] Pattern Based Standing Assistance Adapted to Individual Subjects on a Robotic Walker2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Chugo, Shohei Kawazoe, Sho Yokota, Hiroshi Hashimoto, Takahiro Katayama, Yasuhide Mizuta, Atsushi Koujina
    • 雑誌名

      26th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN2017)

      巻: - ページ: 1216-1221

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Different Behaviors Between Cross Cultures on Learners When Studying2017

    • 著者名/発表者名
      Sanggyu Shin, Hiroshi Hashimoto and Ikuyo Yoshida
    • 雑誌名

      International Conference on Culture and Computing 2017 (CandC2017)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pattern Based Standing Assistance for a Low Level of Care2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Chugo, Shohei Kawazoe, Sho Yokota, Hiroshi Hashimoto,
    • 雑誌名

      Proc. of the 20th International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR2017)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robot Navigation According to the Characteristics of Pedestrian Flow depend on Environment2017

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Nishino, Ryo Tsugita, Daisuke Chugo, Satoshi Muramatsu, Sho Yokota, and Hiroshi Hashimoto
    • 雑誌名

      Proc. of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2017)

      巻: - ページ: -

    • DOI

      0.1109/IECON.2017.8217496

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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