| 研究課題/領域番号 |
21H03526
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
多田 充徳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (70392628)
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| 研究分担者 |
遠藤 維 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40599073)
尾形 正泰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (60783818)
荻原 直道 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70324605)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 手 / 把握姿勢 / 姿勢生成 / 筋活動最小化 |
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| 研究実績の概要 |
医用画像に対してセグメンテーションを行い，皮膚表面形状と骨格形状を抽出した．第2から第3中手骨と8個の手根骨は互いに運動しないものと仮定し，1つのリンクとしてモデル化することで手モデルを構築した．一方，第1中手骨と14個の指骨については，互いに回転運動をする独立したリンクとしてモデル化した．
関節を解剖学的に正しく決定するために，骨の3次元形状に基づき関節の位置と軸を決定した．具体的には，医用画像から抽出した関節面形状を球面（第2から第5指のMCP関節），円柱側面（母指のIP関節とMCP関節，第2から第5指のDIP関節とPIP関節），そして鞍形状（母指のCMC関節）として近似することで，関節中心と軸を決定した．
皮膚の表面形状についてはスキニングを用いた骨格アニメーション技術により，骨格（リンク構造）の姿勢変化に追従して変形するようモデル化した．
同様に医用画像に対してセグメンテーションを行い，手の運動に関係する筋のうち，手首の運動を制御する筋を除いた37筋を抽出した．ただし，手首付近で分岐する深指屈筋，浅指屈筋，そして総指伸筋については指ごとに異なる筋とみなした．ワイヤ要素を用いて全ての筋の走行をトレースすることで筋構造をモデル化した．また，腱鞘などによる筋の拘束については，骨に対して固定されたワイヤの経由点として表現した．これにより，骨格の姿勢変化に伴うモーメントアームの変化をコンピュータモデルから推定できるようにした．
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| 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
令和3年度の目標は医用画像からの手モデルの構築であった．当初計画通り，骨格構造，筋構造，そして表面形状を再現した手モデルが構築できている．このため，「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度までに手モデルの構築が完了した．令和5年度以降は，これを与えられた物体形状に対する把握姿勢の生成に活用する．具体的には，指先を物体表面に拘束した状態で，把握に伴う筋活動が最小になるような姿勢を探索することで，筋活動の最小化という運動規範に基づく姿勢生成を実現する．
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