| 研究課題/領域番号 |
25350679
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
武藤 剛 日本工業大学, 工学部, 准教授 (50433701)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 歩行訓練 / バイオロジカルモーション / HCI / 歩容 |
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| 研究概要 |
研究の第1段階として，他者との歩行運動の相互作用によって障がい者の歩容改善を目的とした歩行訓練装置の開発を進めた．具体的には，歩行中の上下肢及び，体幹の動きを，安価なモーションキャプチャにより計測し，リアルタイムで自身の歩行運動と模範となる歩行運動の違いを視覚的に提示する形式の歩行訓練装置の開発を進めた．特に，他者との相互作用という観点から，CGの人体モデルとして被験者の歩行運動をバイオロジカルモーションとしてリアルタイムで表現する装置を作成し，それと歩行中の肢体運動の違いがバイオロジカルモーションのCG映像のずれとしてリアルタイムで確認できる機能を実装し，両者がそれぞれの歩行運動を適応させ合う形式で，お互いの運動のずれをなくしてゆくことで，歩容の改善訓練を実現できる装置の開発を進めた．
その結果，CG映像により提示される人体モデルの歩行運動に合わせる訓練を行うことで，下肢の軌道が安定することが確認でき，歩容改善効果が観察された．また，膝関節において関節の自由度を拘束した被験者の歩行運動の軌道が不安定であるにもかかわらず，本装置を用いた訓練歩行を行っている際は自由歩行時の軌道により近くなる傾向にあったことから，膝関節の動きの改善が実現できる可能性が明らかとなった．以上のことは，本研究が提案する歩行訓練手法の有効性を示唆するものである．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
申請時点の予算計画では，最新型のモーションキャプチャを用いて，他者との相互作用という観点からCGの人体モデルとして被験者の歩行運動をバイオロジカルモーションとしてリアルタイムで表現する装置を2組用いた装置を新たに作成すること，そして，その装置に2名（訓練者と被訓練者）の歩行中の肢体運動の違いがバイオロジカルモーションのCG映像のずれとしてリアルタイムで確認できる機能と，両者の歩行中の脚のステップリズムを相手にリズム音として聴覚的に提示する機能を実装することを計画していた．また，その結果を踏まえ，これらの情報を手掛かりに，両者がそれぞれの歩行運動を適応させ合う形式で，お互いの運動のずれをなくしてゆくことで，歩容の改善訓練を実現できる装置の開発を進める予定だった．
しかし，24年度末と25年度末に，予定には無かった代表研究者の研究機関の異動の必要が合計2度生じたため，当初の予定とは研究環境が大きく変わってしまったため，計画を予定通り進めることが困難となってしまった．また，26年度にも別の大学（現所属）へ異動することとなり，25年度は，これらの理由から，最新型のモーションキャプチャを用いた2名の歩行運動の相互作用機能や，音刺激を活用する機能に関しては実装には至らず，計画よりもやや遅れている状況だあると判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは，25年度に完成予定だった他者との歩行運動の相互作用によって障がい者の歩容改善を目的とした歩行訓練装置の開発を進める．
そのうえで，4～5名程度の肢体麻痺障がいを対象としてそれぞれ10分程度の訓練過程の計測を行い，健常者の場合との違いも検討する．また，相互作用系のモデル化に関しては，外因性，内因性の両方の改善プロセスを支援するという観点から，申請者らが開発を進めてきた歩行支援装置に実装されている自己組織特性を持つ非線形振動子の相互引き込み系（Mutual Entrainment）による実装をする．具体的には，膝または，股関節の関節角度を関節の角度振動の位相情報とみなし，それと非線形振動子の1例であるVan der Pol方程式又は，位相方程式を実装した訓練装置とカップリングさせ，リズム音とCG映像の双方から，被訓練者の歩行運動との間で相互引き込みに基づく歩行訓練（実験条件）の実現を目標に研究を進める．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
24年度末と25年度末に，予定には無かった代表研究者の研究機関の異動の必要が合計2度生じたため，当初の予定とは研究環境が大きく変わってしまった.そのため，計画を予定通り進めることが困難となってしまい，研究計画に遅れが生じ，予算を十分消化することができず，次年度使用額が生じた．
まずは，25年度に完成予定だった他者との歩行運動の相互作用によって障がい者の歩容改善を目的とした歩行訓練装置の開発を進めるため，最新型のモーションキャプチャ装置の購入と，それへの機能実装を進める．
そのうえで，民生用カメラ2台と，トレッドミル，被験者へ映像を提示するヘッドマウントディスプレイ，歩行運動のモーショントラッキングと，そのリアルタイム制御するソフトウェアの開発環境を購入する．また，実験データの記録媒体と，実験補助員の謝金や，国内研究協力者との打合せのために旅費も必要となる予定である．
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