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 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23240088
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 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: 藤本 浩史 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (60209103) ; 彼末 一之 早稲田大学, スポーツ科学研究科, 教授 (50127213) ; 王 碩玉 高知工科大学, 工学部, 教授 (90250951) ; 高杉 紳一郎 九州大学, 大学病院, 助教 (40253447) ; 小林 洋 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (50424817) ; 安藤 健 早稲田大学, 理工学術院, 講師 (40535283)
• 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

超高齢社会の到来に伴い，動作支援ロボットに対する社会的ニーズは急速に拡大している.しかし，動作支援ロボットでは，支援する関節・筋の生体情報のみを利用してロボットの動作を決定しているため，全身協調運動に与える影響は十分に検討されていない．本研究では，ロボット使用者の全身の動作が協調されることが可能なロボットの制御則の構築に向け，課題を大きく以下の3つに分けて取り組んだ.(1)ヒトの全身協調動作モデルの構築，(2)生活動作における被介助者の全身動作の最適化，(3)介助ロボットの動作生成.そして，用途の異なる複数のロボット対し上記の3つの課題に基づき，全身協調動作を誘発するロボットの開発を目指した.

研究成果

• [雑誌論文] Directional Control of an Omnidirectional Walking Support Walker : Adaptation to Individual Difference 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: Vol. 28 ページ: 479-485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trajectory Planning to Improve the Motion Performance of a Non-holonomic Wheeled Mobile Robot (2014)
  • 著者名/発表者名: Yina Wang, Shuoyu Wang, Yinalai Jiang, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Innovative Computing, Information and Control Express Letters 巻: Vol.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, Yinali Jiang, Yina Wang, Renpeng Tan, Kenji Ishida, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Innovative Computing, Information and Control Express Letters 巻: Vol.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 short 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 ページ: 1-7
  • 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: Phsyiol Rep 巻: Vol.1
  • 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: Vol. 37 ページ: 121-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving the Motion Performance for an intelligent Waling Support Machine by RLS Alogrithm (2013)
  • 著者名/発表者名: Yina Wang, Shuoyu Wang, Renepng Tan, Yinalai Jiang, Kenji Ishida, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Innovative Computing, Information and Control Express Letters 巻: Vol.7 ページ: 1177-1182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relative Importance of different surface regions for thermal comfort in human (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura M, Yoda T, Crawshaw LI, Kasuga M, Uchida Y, Tokizawa K, Nagashima K, Kanosue K
  • 雑誌名: European Journal of Applied Physiology 巻: Vol.113 ページ: 63-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic visual acuity in baseball players is due to superior tracking abilities (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchida Y, Kudoh D, Higuchi T, Honda M, Kanosue K
  • 雑誌名: Medicine Science Sports Exercise 巻: Vol.45 ページ: 319-325
  • 査読あり
• [雑誌論文] 筋肉の粘弾性特性を再現する分数次微分方程式を用いたインピーダンス制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林洋,渡辺峰生,安藤健,関雅俊,藤江正克
  • 雑誌名: バイオメカニズム ページ: 239-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of somatosensory input on corticospinal excitability during motor imagery (2012)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi N, Sakamoto M, Muraoka T, Moriyama N, Nakagawa K, Nakata H, Kanosue K
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: Vol.514 ページ: 127-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] 凸点の高さと先端部の曲率半径が携帯電話の操作性に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田航,斎藤健太郎,土井幸輝,藤本浩志
  • 雑誌名: 日本機械学会誌C編 巻: Vol.78 ページ: 3495-3503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of corticospinal excitability during acquisition of action sequence by observation (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Moriyama N, Mizuguchi N,Muraoka T, Kanosue K
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: Vol.7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromyographic analysis of lower limbs during baseball batting (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakata H, Miura A, Yoshie M, Kanosue K, Kudo K
  • 雑誌名: Journal of Strength and Conditioning Research 巻: Vol.27 ページ: 1179-1197
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電動ベッドに後付け可能な起立支援機器の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安藤健,山田憲嗣,清水佐知子,大野ゆう子
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集C編 巻: Vol. 78 (785) ページ: 151-162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myoelectric Controlled Exoskeletal Elbow Robot to Suppress Essential Tremor : Extraction of Elbow Flexion Movement Using STFTs and TDNN (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ando, Masaki Watanabe, Keigo Nishimoto, Yuya Matsumoto, Masatoshi Seki and Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 24(1) ページ: 141-149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro Macro Neural Network to Recognize Rollover Movement (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ando, Jun Okamoto, Masakatsu G. Fujie
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: vol.25, no.2,3 ページ: 253-271
  • 査読あり
• [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: 第34回バイオメカニズム学術講演会 (SOBIM2013 in Tokorozawa)
  • 発表場所: 国立障害者リハビリテーションセンター,埼玉
  • 年月日: 20131116-17
• [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: IEEE/RSJ IROS2013
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20131103-08
• [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: ICCAS2013
  • 発表場所: Kimdaejung Convention Center, Gwangju, Korea
  • 年月日: 20131020-23
• [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, Kouki Doi, Hiroshi Fujimoto
  • 学会等名: 15^<th> International Conference on Human-Computer Interface
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 20130721-26
• [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
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka, Japan
  • 年月日: 20130703-07
• [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] 安全な以上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 (2013)
  • 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
  • 年月日: 2013-10-16
• [学会発表] Brain Activity Measurement Based Evaluation of Active Control of a Treadmill (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokoo, Yasutaka Nakashima, Satoshi Miura, Yoshikazu Ogaya, Takeshi Ando, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and the 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20121120-24
• [学会発表] 片麻痺患者の骨盤動作アシストを行う歩行訓練ロボットの開発～骨盤運動の振幅変動における理学療法士のハンドリングの変化の計測～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小峯 悠司,渡邉 峰生,井上 淳,中島 康貴,川村 和也,貴島 芳文,豊永 勇樹,手島 健夫,東 祐二,湯地 忠彦,藤元 登四朗,藤江 正克
  • 学会等名: 生活生命支援工学系学会連合大会(LIFE2012)
  • 発表場所: 名古屋大学,名古屋
  • 年月日: 20121102-04
• [学会発表] 外骨格ロボットを用いた手指巧緻動作補助に関する研究―運筆タスクにおける手指の把持力・関節角度の解析― (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月 孝太,中島 康貴,小林 洋,藤江 正克
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター,札幌
  • 年月日: 20120917-20
• [学会発表] 肘装着型ロボットを用い食事動作をする際の代償運動を軽減する肘・前腕連動機構の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雨宮 元之,陳瑋煒,松本 侑也,関 雅俊,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2012
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 20120527-29
• [学会発表] Development of Fabrication Techinique for Accessible Design Pamphlet for Visually Impaired and Sighted Persons (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouki Doi, Kensaku Soma, Takahiro Nishimura, Hiroshi Fujimoto, Susumu Ouchi, Yoshihiro Tanaka, Mayumi Sawada, Ken kaneko, Katsuhiro Kanamori, Masaru Kawano, Tsumoto Wada
  • 学会等名: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20120526-31
• [学会発表] 高齢者の安全な異常と移動を支援する電動車椅子の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高杉紳一郎
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2012
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-11-04
• [学会発表] Pelvic Motion Analysis for Gait Phase Estimation during Gait Training with Body Weight Support (2011)
  • 著者名/発表者名: Takao Watanabe, Yo Kobayashi and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 2011 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
  • 発表場所: Shanghai International Convention Center, Shanghai, China
  • 年月日: 20111009-12
• [学会発表] Development of Robotic Upper Limb Orthosis with Tremor Suppressiblity and Elbow Joint Movability (2011)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Seki, Yuya Matsumoto, Hiroshi Iijima, Masanori Nagaoka, Takeshi Ando, Yo Kobayashi and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 2011 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
  • 発表場所: Shanghai International Convention Center, Shanghai, China
  • 年月日: 20111009-12
• [学会発表] A detailed 3D ankle-foot model for simulate dynamics of lower limb orthosis (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Inoue, Wenwei Yu ,Kang Zhi Liu, Kazuya Kawamura and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Boston Marriott Copley Place Hotel, Boston, MA, USA
  • 年月日: 20110830-0901
• [学会発表] Repeatability Analysis of Rollover Recognition in Changing Myoelectric Electrode Condition (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ando, Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Boston Marriott Copley Place Hotel, Boston, MA, USA
  • 年月日: 20110830-0901
• [学会発表] Algorithm for Selecting Appropriate Transfer Support Equipment Based on the Physical Ability of the User (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiho Matsushita, Yasutaka Nakashima and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Boston Marriott Copley Place Hotel, Boston, MA, USA
  • 年月日: 20110830-0901
• [学会発表] Thoracic ROM Measurement System with Visual Bio-feedback : System Design and Biofeedback Evaluation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ando, Kazuya Kawamura, Junko Fujitani, Tomokazu Koike, Masashi Fujimoto and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Boston Marriott Copley Place Hotel, Boston, MA, USA
  • 年月日: 20110830-0901
• [学会発表] Stable turning movement of a gait-controlled personal mobility "Tread-Walk 1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ando, Yu Ogawa, Yasutaka Nakashima, Eiichi Ohki, Yo Kobayashi, Misato Nihei and Masakatsu G. Fujie
  • 学会等名: 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Shanghai International Convention Center, Shanghai, China
  • 年月日: 20110309-13
• [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
  • 総ページ数: 197-203
  • 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
  • URL: http://www.waseda.jp/sem-fujimoto/
• [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/
• [備考] 王 碩玉
  • URL: http://www.souken.kochi-tech.ac.jp/arch-eng/frontier/FB775320-EE48-4B94-88F2-1EDACCFA73FE.html