| 研究概要 |
高度な冗長性をもつ人間の体が多数の関節の運動をどのように決めるかの問題は、体の運動制御の不良設定問題である。この問題を解決するため,Flashらは躍度最小モデルを提案し、宇野らは上肢の運動ダイナミックスを用いた上肢運動のトルク最小モデルを提案した。これらの運動モデルは、上肢部を独立な運動構成として自由空間での随意運動を物理的にどのように生成したかを検討したものである。しかしながら、作業中において手先の自由度の一部が拘束されることは多く、作業を遂行するため、体の感覚器からの情報を用いて運動制御を行うことが必要である。この場合、異なる感覚器からの情報の役割と関連、そして肢体の運動制御に及ぼす影響について、従来の運動モデルによって説明できない。
申請者らは、これまでに9自由度フィンガ・アームの制御問題を取り上げ、人間上肢の動きを真似し、フィンガの可操作度が一定なレベルに下回らないように、アームを協調的に動かすという制御手法を積極的に研究してきた。これまでの研究成果から、人間はいつも手部の可操作度を高く保つようにアームを協調的に動かすではないかという仮説を考えた。この仮説を検証するため、申請者らは、上肢の運動モデルを用いて速度パターンの変化、可操作度、エネルギなどの指標を用いて自由空間における上肢の随意運動を測定し、可操作度と運動エネルギの観点から上肢の運動規範を精力的に検討してきた。これらの測定結果から、手先の位置制御のみの場合、人間の上肢運動は従来のモデルによって予測した軌道と一致したが、手先の自由度が部分的に拘束される場合の上肢運動についてこれまでの理論で説明できないことが分かった。
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