全身協調動作を誘発する福祉支援ロボットの制御手法の開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23240088
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 藤江 正克 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339716)
• 研究分担者: 高杉 紳一郎 九州大学, 大学病院, 助教 (40253447) ; 安藤 健 早稲田大学, 理工学術院, 講師 (40535283) ; 彼末 一之 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 教授 (50127213) ; 小林 洋 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (50424817) ; 藤本 浩志 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (60209103) ; 王 碩玉 高知工科大学, 工学部, 教授 (90250951)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 生理学的モデル / 動力学的モデル / 意図推定 / シミュレータ / 動作解析

研究概要

本研究では、動作支援ロボットの普及を目指し、直接的なアシスト部位だけでなく、全身の動作が自然と調和されることを目標に加えたロボットの制御則の構築を行うことを目的としている。本年度の成果を以下に記す。
（１） ヒトの全身協調動作モデルの構築：高齢者の起立に関して、手すりの利用や起立誘導ロボットなどを、高齢者個人個人が有する能力（残存能力）に応じて提供するためのアルゴリズムを構築した。本アルゴリズムにより、高齢者個人の部位ごとの能力に応じた機器が提供可能となることが期待される。
（２） 生活動作における被介助者の全身動作の最適化： 機能的電気刺激を用いて、片麻痺患者の歩行リハビリを行うことを目指し、機能的電気刺激による刺激タイミングを最適化できるパラメータの同定とタイミングの同定精度を検証した。
（３） 介助ロボットの動作生成：高齢者の起立誘導ロボットにおいて、残存能力に応じた起立を実現するアルゴリズムを構築した。また、高齢者が加齢に伴い、体性感覚が衰える問題に対し、視覚を遮断し体性感覚を意識することで歩行の安定性を向上する手法を提案した。体性感覚を意識することで、足底圧中心のばらつきが軽減されることを確認した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Interaction between simultaneous contraction and relaxation in different limbs. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Muraoka T, Higuchi T, Mizuguchi N, Kanosue K.
  • 雑誌名: Exp Brain Res. 巻: 232 ページ: 181-189
  • DOI: 10.1007/s00221-013-3730-y.
  • 査読あり
• [雑誌論文] An understanding of Japanese children's perceptions of fun, barriers, and facilitators of active free play. (2014)
  • 著者名/発表者名: Lee Y, Takenaka K, Kanosue K.
  • 雑誌名: J Child Health Care. 巻: none ページ: 1-12
  • DOI: 10.1177/1367493513519294
  • 査読あり
• [雑誌論文] 紫外線硬化樹脂点字のマス間隔比が触読性に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 土井幸輝，西村崇宏，藤本浩志，和田勉，田中良広，澤田真弓，大内進，金子健，金森克浩
  • 雑誌名: 国立特別支援教育総合研究所研究紀要 巻: 41 ページ: 27-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directional Control of an Omnidirectional Walking Support Walker: Adaptation to Individual Differences with Fuzzy Learning (2014)
  • 著者名/発表者名: Yinlai Jiang, Shuoyu Wang, Kenji Ishida, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 28 ページ: 479-485
  • DOI: DOI: 10.1080/01691864.2013.876935.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trajectory Planning to Improve the Motion Performance of a Nonholonomic Wheeled Mobile Robot (2014)
  • 著者名/発表者名: Yina Wang, Shuoyu Wang, Yinlai Jiang, Yo Kobayashi, Masakatsu G Fujie
  • 雑誌名: Innovative Computing, Information and Control Express Letters 巻: 8 ページ: 295-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion Control Method of Seat-Style Omnidirectional Mobile Walker Using a Digital Acceleration Control Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Bo Shen, Shuoyu Wang, Yinlai Jiang, Yina Wang, Renpeng Tan,Kenji Ishida, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Innovative Computing, Information and Control Express Letters 巻: 8 ページ: 87-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an Exoskeleton to Support Eating Movements in Patients with Essential Tremor (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuya Matsumoto, Masatoshi Seki, Takeshi Ando, Yo Kobayashi, Yasutaka Nakashima, Hiroshi Iijima, Masanori Nagaoka, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: Vol. 25, No. 6 ページ: 949-958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of shot success for basketball free throws: Visual search strategy (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchida Y, Mizuguchi N, Honda M, Kanosue K.
  • 雑誌名: Eur J Sport Sci 巻: 2013 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1080/17461391.2013.866166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Factors that determine directional constraint in ipsilateral hand-foot coordinated movements. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa K, Muraoka T, Kanosue K.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 1 ページ: e00108
  • DOI: 10.1002/phy2.108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of corticospinal excitability dependent upon imagined force level. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi N, Umehara I, Nakata H, Kanosue K.
  • 雑誌名: Exp Brain Res. 巻: 230 ページ: 627-639
  • DOI: 10.1007/s00221-013-3649-3.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between performance variables and baseball ability in youth baseball players. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakata H, Nagami T, Higuchi T, Sakamoto K, Kanosue K.
  • 雑誌名: J Strength Cond Res. 巻: 27 ページ: 2887-2897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lipopolysaccharide-induced neuronal activation in the paraventricular and dorsomedial hypothalamus depends on ambient temperature. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wanner SP, Yoshida K, Kulchitsky VA, Ivanov AI, Kanosue K, Romanovsky AA.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 8 ページ: e75733
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0075733.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人が知覚しているつま先の高さとの誤差 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林吉之，長尾裕太，高橋健，藤本浩志
  • 雑誌名: バイオメカニズム学会誌 巻: 37 ページ: 121-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] タッチパネルタブレット端末におけるディスプレイの表面特性が操作性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村崇宏，土井幸輝，藤本浩志
  • 雑誌名: 日本感性工学会論文誌 巻: 12 ページ: 431-439
  • 査読あり
• [雑誌論文] 触知案内図のストライプパターンの線間隔が識別容易性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田勉，土井幸輝，片桐麻優，藤本浩志
  • 雑誌名: 日本感性工学会誌 巻: 12 ページ: 441-446
  • 査読あり
• [雑誌論文] 視覚障害者を対象とした触知案内図におけるストライプパターンの線間隔が識別容易性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田勉，土井幸輝，片桐麻優，藤本浩志
  • 雑誌名: 日本生活支援工学会誌 巻: 13 ページ: 17-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] 視覚障害者を対象とした感触の異なる床仕上げ材間における白状歩行時の識別容易性に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原利明，小林吉之，塩手大介，藤本浩志
  • 雑誌名: 日本生活支援工学会誌 巻: 13 ページ: 23-28
  • 査読あり
• [学会発表] 点字触読初心者を対象とした英語点字の点字学習教材の作成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 土井幸輝，河野勝，西村崇宏，藤本浩志，澤田真弓，田中良広，大内進，金子健，金森克浩
  • 学会等名: 日本機械学会第26回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東北大学，仙台市
  • 年月日: 20140111-20140112
• [学会発表] 訓練効率向上を目的とした立ち上がり訓練システムの提案～膝関節負荷を指標とした動作のばらつき検討～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 松下詩穂，美馬哲郎，藤江正克
  • 学会等名: バイオメカニズム学術講演会2013
  • 発表場所: 国立障害者リハビリテーションセンター
  • 年月日: 20131116-20131117
• [学会発表] 階段下端部に敷設した視覚障害者誘導用ブロックが着地動作に与える影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古谷渉，大野央人，小林吉之，藤本浩志
  • 学会等名: 第34回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 国立障害者リハビリテーションセンター，所沢市
  • 年月日: 20131116-20131117
• [学会発表] Development of a Novel Gait Rehabilitation System Based on FES and Treadmill-Walk for Convalescent Hemiplegic Stroke Survivors (2013)
  • 著者名/発表者名: Jing Ye, Yasutaka Nakashima, Takao W atanabe, Masatoshi Seki, Bo Zhang, Quanquan Liu, Yuki Yokoo, Yo Kobayashi, Qixin Cao and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IEEE/RSJ IROS2013)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20131103-20131108
• [学会発表] Development of a Novel FES Control System Based on Treadmill Motor Current Variation for Gait Rehabilitation of Hemiplegic Patients after stroke (2013)
  • 著者名/発表者名: Jing Ye, Yasutaka Nakashima, Takao Watanabe, Masatoshi Seki, Bo Zhang, Quanquan Liu, Yuki Yokoo, Yo Kobayashi, Qixin Cao and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: The 13th International Conference on Control, Automation and Systems(ICCAS2013)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 20131020-20131023
• [学会発表] 静電容量方式タッチパネル携帯端末の操作性向上に寄与するポインティング特性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村崇宏，土井幸輝，藤本浩志
  • 学会等名: ヒューマンインタフェースシンポジウム2013
  • 発表場所: 早稲田大学，新宿区
  • 年月日: 20130910-20130913
• [学会発表] Relationship between Surface Property and Operability of Tablet Terminal with Touch-Sensitive Screen (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nishimura, KoukiDoi, Hiroshi Fujimoto
  • 学会等名: 15th International Conference on Human-Computer Interaction
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 20130721-20130726
• [学会発表] Algorithm for selecting Appropriate Transfer Support Equipment and a Robot Based on User Physical Ability (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Matsushita, Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 2013 IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC'13)
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 20130703-20130707
• [学会発表] 高齢者の転倒防止に向けた視覚遮断歩行訓練による動的バランス能力向上効果の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 滝澤 和弥, 望月 孝太, 鋸屋 宜和, 横尾 勇樹, 中島 康貴, 小林 洋, 藤江正克
  • 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2013
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] 安全な移乗と移動を支援する電動車いすロボット開発の経緯と展望
  • 著者名/発表者名: 高杉 紳一郎
  • 学会等名: 第３回運動器リハ ワークショップ鳥取
  • 発表場所: 米子市
• [学会発表] Speed control of an omnidirectional walker by forearm pressures: considering features in force exertion with forearms
  • 著者名/発表者名: Yinlai Jiang
  • 学会等名: Proceedings of the 8th International Conference on Body Area Networks
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Adaptive Control of an Omni-directional Walker Considering the Forces Caused by User
  • 著者名/発表者名: Renpeng Tan
  • 学会等名: Proceedings of the 2013 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2013)
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
• [学会発表] Path tracking control of an Omni-directional Walker considering pressures from a user
  • 著者名/発表者名: Renpeng Tan
  • 学会等名: Proceedings of the 35rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC ’13)
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] 排泄支援ロボットと介護者との協働による重度障害者の排泄支援
  • 著者名/発表者名: 王義娜
  • 学会等名: 日本機械学会 2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 上半身重心情報による自立生活支援ロボットの操作法
  • 著者名/発表者名: 瀋博
  • 学会等名: 日本機械学会 2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] インテリジェント歩行支援機の走行制御：適応制御を用いた重心変化への対応
  • 著者名/発表者名: 王義娜
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 運動意図による自立生活支援ロボットの走行制御
  • 著者名/発表者名: 瀋博
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
• [図書] ヒトの運動機能と移動のための次世代技術開発―使用者に寄り添う支援機器の普及へ向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 高杉 紳一郎，ほか5名（分担執筆）
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考] Fujie Lab
  • URL: http://www.fujie.mech.waseda.ac.jp/
• [備考] 彼末研究室
  • URL: http://www.f.waseda.jp/kanosue/
• [備考] 早稲田大学 藤本浩志研究室 Welcome to Fujimoto Lab.
  • URL: http://www.waseda.jp/sem-fujimoto/
• [備考] 王 碩玉
  • URL: http://www.souken.kochi-tech.ac.jp/arch-eng/frontier/FB775320-EE48-4B94-88F2-1EDACCFA73FE.html
• [備考] 九州大学病院リハビリテーション部
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/reha/