触覚受容器の動特性に着目した能動触センシングの力学的解釈

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23700214
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 知覚情報処理・知能ロボティクス
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 石橋 良太 首都大学東京, システムデザイン学部, 助教 (20535835)
• 研究分担者: 藤本 英雄 名古屋工業大学, 機械工学科, 教授 (60024345)
• 研究協力者: 石橋 良太 首都大学東京, システムデザイン学部, 助教 (20535835) ; 篠原 稔 ジョージア工科大学, 応用生理学部, 准教授 (70241213) ; 橋口 宏衛 大同大学, ロボティクス学科, 講師 (20434558) ; 伊坂 忠夫 立命館大学, スポーツ健康学部, 教授 (30247811) ; 川村 貞夫 立命館大学, 理工学部, 教授 (20186141) ; 今中 國泰 首都大学東京, 健康福祉学部, 教授 (90100891) ; 石原 正規 首都大学東京, 人文科学研究科, 准教授 (60611522) ; 佐野 明人 名古屋工業大学, 機械工学科, 教授 (80196295) ; 木野 仁 福岡工業大学, 工学部, 教授 (50293816) ; 田原 健二 九州大学, 工学研究科, 准教授 (80392033) ; 遠山 茂樹 東京農工大学, 工学研究科, 教授 (20143381) ; 児島 晃 首都大学東京, システムデザイン学部, 教授 (80234756) ; 武居 直行 首都大学東京, システムデザイン学部, 准教授 (70324803) ; 谷口 祥平 パナソニック株式会社
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 触覚受容器 / 力触覚 / 適応・学習制御 / ロボティクス・ハプティクス / システム制御 / 生体力学・運動神経生理学 / スポーツ科学 / 国際研究者交流

研究概要

本研究は，ヒトの能動的触覚センシングの基本原理を明らかにする．特に，機械受容器とその周辺構造からなるセンサ系の力学特性が動的条件下においていかに機能するのかを明らかにする．機械受容器と皮下構造については，皮膚の材質と幾何学構造に基づくモデルにより表皮変形から受容器伸展までを数学的に表した．同モデルは筋紡錘へと拡張し，閾値以下の外乱による感覚運動制御機能向上法へ展開した．さらに，知覚と指先動作との関係を調べ，センサの動特性を考慮した触覚フィードバック系として作業座標系のP-SD制御則を得た．また，人体パラメータ推定法とあわせ，ヤコビ行列を用いたSMA拮抗駆動系制御および予測制御へと展開した．

研究成果

• [雑誌論文] Proposal of a tactile feedback model with reaching motion based on nonlinear dynamics of the mechanoreceptors and finger-tip -Consideration of a task space P-SD Servo controller- (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Ishibashi and Hiroe Hashiguchi
  • 雑誌名: Proc. 4th Annual IEEE International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems 巻: (accepted)
• [雑誌論文] A proposal of softness display using honeycomb (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Ishibashi, Muhammad Aliff Bin Rosly, Akihoto Sano, Hideo Fujimoto
  • 雑誌名: Communications in Information Engineering (Taylor and Francis) 巻: Vol.1
• [雑誌論文] Parallel system using V-Shaped shape memory alloy actuator (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Ishibashi, Takahiko Oda, Kenji Tahara, Hitoshi Kino, Akira Kojima
  • 雑誌名: Proceedings of SICE Annual Conference 2012 ページ: 1745-1750
• [雑誌論文] A Proposal of Manipulability Based Model Predictive Control for the Parallelogram Linkage (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi, Ryota, Zou, ShiSheng, Kawaguchi, Kazuya, Takesue, Naoyuki, Kojima, Akira
  • 雑誌名: Proceedings of 10th IFAC Symposium on Robot Control ページ: 423-428
• [雑誌論文] Modeling of the Synchronization of the Cutaneous Mechanoreceptors with Epidermal-Dermal Dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Ishibashi, Hiroe Hashiguchi, Tadao Isaka, Sadao Kawamura
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics ページ: 2109-2114
• [雑誌論文] Inverse dynamics of human passive motion based on iterative learning control (2012)
  • 著者名/発表者名: Shouhei Taniguchi, Hitoshi Kino, Ryuta Ozawa, Ryota Ishibashi, Mitsunori Uemura, Katsuya Kanaoka, Sadao Kawamura
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Systems, Man and Cybernetics Part.A
• [学会発表] SMA 拮抗駆動系におけるヤコビ行列を用いた位置と剛性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太
  • 学会等名: 東京都立産業技術研究センター平成25年度 研究成果発表会
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] ヤコビ行列を用いた剛性調節機構を有するSMA 駆動ロボットアーム (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,小田隆彦,田原健二,木野仁,児島晃
  • 学会等名: SI2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] タッチパネルを用いた指先によるなぞり動作の計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,橋口宏衛,篠原稔
  • 学会等名: SI2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] V字型SMA 拮抗駆動系における位置と剛性呈示 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,越智裕章,田原健二,木野仁
  • 学会等名: SSI2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] 予測情報を用いたロボットマニピュレータのためのスーパーバイザリ(監督型)制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,小田隆彦,ZOU ShiSheng,川口和也,堀田博司,増田 卓三,武居 直行,児島 晃
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] パラレルSMA 機構を用いた力覚提示法に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,小田隆彦,田原健二,木野仁,児島晃
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] SMA を用いたヒレ機構による姿勢安定化制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,奥田竜次,小田隆彦,梅田勝也,田原健二,木野仁,児島晃
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] V 字型SMA 拮抗駆動系の機構と制御法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,小田隆彦,田原健二,木野仁,児島晃
  • 学会等名: RSJ2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Posture control during one-leg quiet standing is improved with sub-sensory electrical stimulation to muscles on rigid but not viscoelastic surface (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi, Ryota, Ishihara, Masami, Imanaka, Kuniyasu, Shinohara, Minoru
  • 学会等名: Neuroscience2012
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] V 字開閉型可変剛性を利用したSMA アクチュエータの剛性制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石橋 良太, 小田 隆彦, 田原 健二, 木野 仁,児島 晃
  • 学会等名: RSJ2012
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] 形状記憶合金線を用いた腱駆動機構における剛性調節法の検討―異方的な剛性提示に関する基礎的検討― (2012)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太, 小田隆彦, 田原健二, 木野仁, 児島晃
  • 学会等名: 第55回自動制御連合講演会
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] 形状記憶合金線を用いたパラレルワイヤ機構による剛性提示 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太, 小田隆彦, 田原健二, 木野仁, 児島晃
  • 学会等名: SI2012
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] V 字型SMA を利用したパラレルシステムの基礎的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,小田隆彦,田原健二,木野仁,児島晃
  • 学会等名: SI2011
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 釣り合い内力を考慮したSMA アクチュエータ制御法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石橋良太,小田隆彦,田原健二,木野仁,児島晃
  • 学会等名: RSJ2011
  • 年月日: 20110000
• [産業財産権] 触覚呈示装置および触覚呈示ディスプレイ (2013)
  • 発明者名: 石橋良太,佐野明人,藤本英雄
  • 権利者名: 名古屋工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 5388119
  • 取得年月日: 2013-10-18