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2019 年度 実績報告書

協調を仮想拘束とする神経筋骨格系の運動制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 16K00356
研究機関岡山県立大学

研究代表者

山崎 大河  岡山県立大学, 情報工学部, 准教授 (40364096)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード協調 / あん馬 / 両足旋回 / クランク回転作業 / 自転車ペダリング動作
研究実績の概要

本研究は,制御の難しさの「質」の異なる様々な運動の制御を「協調」という共通の視点でとらえることで,ヒトの運動制御の新たなモデルの提案を目指している.今年度は,体操・あん馬での両足旋回運動,上肢によるクランク回転作業,下肢による自転車ペダリング動作の運動制御モデルを構築した.
体操・あん馬での両足旋回運動に関して,従来提案していた2次元平面内でのモデルを,新たに3次元空間での運動制御モデルへと拡張した.体操選手の身体全体を1本の剛体とみなして,その3次元的な回転を考えた.あん馬の把手(ポメル)と腕の間の関節,および肩関節において発生するトルクがゼロのままで回転できる運動軌道を求めて,その制御が可能なことを示した.なお,この条件をみたす運動軌道は,体操選手の運動に類似した特徴を有していた.
クランク回転作業および自転車ペダリング動作の運動制御モデルを構築した.いずれも,関節結合などの物理拘束と,関節間協調などの仮想拘束を,共にある種の協調とみなた制御機構を仮定して,実際に運動制御が可能であることを示した.これらの運動の特徴は,系の自由度よりも駆動入力数が大きいこと(駆動冗長系であること)にあるが,この特徴は1つの関節を複数の筋で駆動する,一般的な筋骨格系にも共通する特徴である.そのため,本研究では,クランク回転作業には,筋間の負荷配分問題として知られる最適化問題と相似の問題が存在することを指摘して,その解決法を提案した.
以上の結果は,本研究で開発している運動制御モデルの枠組みが,様々な運動に拡張可能なことを示している.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] クランク回転作業における負荷配分の静的最適化モデル2019

    • 著者名/発表者名
      城崎和輝,山崎大河,忻欣,泉晋作
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] あん馬旋回運動の単純化モデル2019

    • 著者名/発表者名
      山崎大河,西脇一宇,名和基之,山脇恭二,中村仁彦,忻欣
    • 学会等名
      日本機械学会 シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2019(SHD 2019)

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公開日: 2021-01-27  

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