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2010 年度 実績報告書

運動学習支援の強化学習システム

研究課題

研究課題/領域番号 20300071
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

柴田 智広  奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (40359873)

研究分担者 和田 佳郎  奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (80240810)
キーワード人間機械系 / 運動学習支援 / 強化学習 / ロボティクス / 生体計測
研究概要

今年度も引き続き,ダーツの投擲運動を対象として研究を進めた.これまで,ダーツ運動の熟達者と非熟達者を比較することで,投擲動作中の肘や肩のブレが重要な差異であることを見出し,非熟達者の投擲動作中にこれらのブレが生ずることを防ぐため,肘の位置をロボットで空間的に固定することによる効果を見る実験を行った.しかし,計測システムに不具合があったため,複数の被験者に対して,多数回試行の実験を行うことが難しく,ロボットに頼り過ぎてしまうと,ロボット無くして運動がうまく生成できなくなるという仮説について,統一的な見解が得られるまでに至らなかった.
そこで今年度はまずシステムの問題を解決した.続いて前述の仮説検証取り組んだ.まず実験条件を,ロボット無,ロボット有・適応無,ロボット有・適応有,の3条件とした.適応有というのは,スコアを報酬とし,肘を支えるインピーダンス制御則を方策とする強化学習を適用しAANの実現を狙った条件のことである.また,学習速度や記憶を確認するため,実験は2日間行った.各条件2名ずつの被験者を用いて実験した結果,ロボット無ではスコアの上昇は見られなかったが,ロボット有ではスコアの上昇が示唆された.適応有の場合は適応無にくらべてスコアが高くなるという傾向は示唆されなかったが,学習速度が高い可能性が見られた.今後被験者数を増やして追加実験が必要である.
また,機能的電気刺激(FES)装置の運動支援利用には至らなかったが,それに向けた筋電(EMG)データの解析を進めた.肘関節や肩関節まわりのトルクを筋肉,重力,相互作用の3つの成分に分解し,スコアとの相関を調べたところ,相互作用トルクと正の相関が見られた.また運動中,筋トルクが正から負へ遷移するパターンが好ましい可能性が見られたが,これも今後被験者数を増やす必要がある.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fast Reinforcement Learning for Three-Dimensional Kinetic Human-Robot Cooperation with an EMG-to-activation Model2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Tamei, Tomohiro Shibata
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 25/5 ページ: 563-580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動作とシンボル表現の相互変換のための原始シンボル空間を用いた全身動作パターンの内挿・外挿2010

    • 著者名/発表者名
      稲邑哲也, 柴田智広
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 28/4 ページ: 144-153

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 複合現実環境内での輻輳性眼球運動の計測:直線加速感を測る客観的指標を求めて2010

    • 著者名/発表者名
      池田聖, 柴田智広, 和田佳郎
    • 雑誌名

      画像ラボ

      巻: 21 ページ: 34-37

  • [学会発表] Exponential Family Tensor Factorization for Missing-Values Prediction and Anomaly Detection2010

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Data Mining (ICDM 2010)
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Adaptive Robotic Training for Darts based on Comparisons of Experts and Non-experts2010

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Shihata
    • 学会等名
      The 28^<th> Annual Conference of the Robotics Society of Japan
    • 発表場所
      Nagoya Institute of Technology
    • 年月日
      2010-09-22
  • [学会発表] 健常人の傾斜感覚に対する耳石器代行装置の効果2010

    • 著者名/発表者名
      和田佳郎
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2010-07-27
  • [学会発表] Three-Dimensional Virtual Force Sensing for Kinetic Interaction with a Robot2010

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Tamei
    • 学会等名
      5th IEEE International Conference on Systems of Systems Engineering (SoSE 2010)
    • 発表場所
      Loughborough, UK
    • 年月日
      2010-06-23
  • [備考]

    • URL

      http://hawaii.naist.jp/~tom/kaken/

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公開日: 2012-07-19  

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