運動生理仮説に基づく筋内力制御とロボティクスへの応用

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560249
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 福岡工業大学
• 研究代表者: 木野 仁 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (50293816)
• 研究分担者: 田原 健二 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 特任准教授 (80392033)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 機械力学・制御 / 制御工学 / 生物・生体工学 / 知能ロボティクス / 生理学

研究概要

本研究では筋骨格システムに対し,筋肉の釣合情報のフィードフォワード位置制御について調査した.2008年度では,2リンクシステムのシミュレーションを用いて解析を行った.位置収束性は筋配置と筋内力が大きな影響を与えため,2009年度ではGAによる筋配置法や非線形計画法による内力決定法の提案を行った.2010年度では内力ノルムを最小にする解析的決定法を提案した.更に実際にハードウェアを作成し,提案手法の有用性を実機により確かめた.

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Solution Framework of Kinematics for a Tendon-driven Manipulator equipped with Cylinderical elastic Elements (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kino, D.Nakiri
  • 雑誌名: Advanced Robotics Vol.24, No. 11 ページ: 1639-1660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaching Movements of a Redundant Musculoskeletal Arm : Acquisition of an Adequate Internal Force by Iterative Learning and Its Evaluation through a Dynamic Damping EllipsoidReaching Movements of a Redundant Musculo-Skeletal Arm (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tahara, H.Kino
  • 雑誌名: Advanced Robotics Vol.24 No.5-6 ページ: 783-818
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensorless Position Control Using Feedforward Internal Force for Completely Restrained Parallel-wire Driven Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kino, T.Yahiro, S.Taniguchi, K.Tahara
  • 雑誌名: IEEE Trans on Robotics Vol.25, No.2 ページ: 467-474
  • 査読あり
• [雑誌論文] ベルト状プーリの近似モデルを用いた1リンク腱駆動ロボットの順運動学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 名切大,中村豪,木野仁
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 第74巻,第743号 ページ: 1834-1840
  • 査読あり
• [学会発表] Decision Method of Internal Force for Sensorless Positioning of Musculoskeletal System (2010)
  • 著者名/発表者名: 木野仁
  • 学会等名: 1st Int.Workshop on Robot Interaction, Control, Communication and Cooperation
  • 発表場所: Fukuoka Institute of Technology・Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20101104-20101106
• [学会発表] Iterative Learning Scheme for a Redundant Musculoskeletal Arm : Task Space Learning with Joint and Muscle Redundancies (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原健二
  • 学会等名: 1st Int.Workshop on Robot Interaction, Control, Communication and Cooperation
  • 発表場所: Fukuoka Institute of Technology・Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20101104-20101106
• [学会発表] 筋の粘性を考慮した筋骨格システムにおけるフィードフォワード位置制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松谷祐希
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学・名古屋
  • 年月日: 20100922-20100924
• [学会発表] 筋骨格システムの内力フィードフォワード位置制御における内力と筋配置の決定法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木野仁
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 旭川大雪アリーナ・北海道
  • 年月日: 20100613-20100616
• [学会発表] Iterative learning control for a redundant musculoskeletal arm : Acquisition of adequate internal force (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原健二
  • 学会等名: Int.Conf.Intell.Robots, System
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] Basic Study of Biarticular Muscle's Effect on Muscular Internal Force Control Based on Physiological Hypotheses (2009)
  • 著者名/発表者名: 木野仁
  • 学会等名: Int.Conf.on Robotics and Automation
  • 発表場所: International Conference Center・ Kobe, Japan
  • 年月日: 20090512-20090517
• [学会発表] Application of Cylindrical Elastic Elements for Stiffness Control of Tendon-Driven Manipulator and Inverse Kinematics Evaluation (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Nakiri
  • 学会等名: Int.Conf.on Complex, Intelligent and Software Intensive Systems
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090500
• [学会発表] 筋骨格システムのフィードフォワード位置制御におけるGAを用いた内力決定法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊池史朗
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学・横浜
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 筋骨格システムにおける繰返し学習を用いた筋内力の獲得と動的手先粘性楕円体による評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田原健二
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学・横浜
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] Torque Estimation System for Human Leg in Passive Motion Using Parallel-Wire Driven Mechanism and Iterative Learning Control (2009)
  • 著者名/発表者名: 木野仁
  • 学会等名: Int.Conf.on Rehabilitation Robotics
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center・Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-06-25
• [学会発表] Approximative Approach of Forward-kinematics for One-link Manipulator using Belt-formed Pulleys (2008)
  • 著者名/発表者名: D.Nakiri
  • 学会等名: Int.Conf.on Mechatronics and Automation, FA1-2
  • 発表場所: Mastuyama, Japan
  • 年月日: 20080800
• [学会発表] パラレルワイヤ駆動メカニズムと繰返し学習制御を用いた脚トルク推定システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木野仁
  • 学会等名: 第20回ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 20080600
• [学会発表] 腱駆動ロボットの関節剛性調整に用いるベルト状プーリの形状解析 第4報:近似モデルを用いた関節剛性の算出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 名切大
  • 学会等名: 第20回ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 20080600
• [学会発表] 筋骨格冗長アームの手先到達運動における手先粘性楕円体を用いた筋内力の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田原健二
  • 学会等名: 第26回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 神戸大学・神戸
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] 運動生理仮説に基づく筋内力制御における二関節筋の影響 第一報:ポテンシャル場を用いた基礎的研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 木野仁
  • 学会等名: 第26回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 神戸大学・神戸
  • 年月日: 2008-09-09
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.fit.ac.jp/~kino/
• [備考]
  • URL: http://www.ssp.isee.kyushu-u.ac.jp/~tahara/