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2020 年度 実施状況報告書

冗長な運動表現を活かした多目的運動制御モデル

研究課題

研究課題/領域番号 20K12012
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) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード運動制御 / 冗長 / 運動表現
研究実績の概要

冗長な運動表現を活かした多目的運動制御モデルの構築を目指して,駆動冗長系とみなせる自転車ペダリング動作の制御,クランク回転作業の制御,および全駆動系として単純化した筋骨格系の制御に関して,それぞれの運動制御モデルを提案した.
提案した冗長駆動系のモデルは,いずれも系の自由度に対してあえて冗長な表現を用いて制御系を記述している.そのため,セグメント間の関節結合を実現すべき制御目的の1つとしてあえて陽に表現している.これにより,関節結合の異なる状況に対応しやすいモデルになっている.また,剛体リンク系の制御において(工学的に)よく着目される関節トルクだけでなく,(工学的には)目を向けられることの少ないセグメント間の節間力の値を考慮した制御も行いやすいモデルになっている.このような特徴は,自転車ペダリング動作や,クランク回転作業の制御だけでなく,多様な種類の運動の制御において有用であると考える.
提案した筋骨格系のモデルは,運動の時間変化の側面に着目したものである.このモデルは,ヒトの運動の特徴として古くから知られる躍度最小の意味を,非線形制御において現れる積分器の直列構造に結び付けて理解できることを示している.提案モデルは,軌道計画と運動制御を分離せずに扱えるという点においても意義があると考えている.
なお,本年度は,他にも,クランク回転作業の実験系の構築や,劣駆動系もしくは全駆動系としての側面ももつ,鉄棒運動,倒立運動,あん馬運動などのモデルの基礎検討も行った.

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

自転車ペダリング動作,クランク回転作業,筋による骨格系の制御に関して,新たな運動制御モデルを提案することができた.

今後の研究の推進方策

今後は,実験データとの比較や,より汎用性の高い新たなモデルの提案などを行っていく予定である.

次年度使用額が生じた理由

今年度は,コロナ禍により,実験的な研究が進めにくい状況であったため,理論的な研究を優先して行った.また,次年度以降,状況に応じて,実験的な研究に比重を移して進めたいと考えている.また,状況により,出張の機会も増やしたいと考えている.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 自転車ペダリング動作の運動制御モデル2020

    • 著者名/発表者名
      山崎大河, 大内祐基, 城崎和輝, 忻欣, 泉晋作
    • 学会等名
      日本人間工学会第61会大会(予稿原稿)
  • [学会発表] 冗長な座標系を用いたクランク回転作業の運動制御モデル2020

    • 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64回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] 筋骨格系の非線形制御と躍度最小軌道とをつなぐ運動制御モデル(A nonlinear control model of musculoskeletal systems with minimum jerk trajectories)2020

    • 著者名/発表者名
      森陽一,吉岡優太郎,山崎大河,忻欣,泉晋作
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会(予稿原稿)

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公開日: 2021-12-27  

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