2017 Fiscal Year Annual Research Report
New horizon in dynamics theory for anthropomorphic systems towards interaction-oriented motion synthesis
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17H00768
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
吉田 英一 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, 副研究部門長 (30358329)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉安 祐介 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 (10712234)
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)
鮎澤 光 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 (60649086)
今村 由芽子 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 (60760436)
Kheddar Abder 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, 国際客員研究員 (90572082)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ディジタルヒューマンモデル / モーションシンセシス / 動力学解析 / 最適化 / 人間動作解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
剛体の運動を包括的に扱う１８次元多様体（ＣＭＴＭ）を考案し、剛体の位置・姿勢および速度・加速度を包括的に扱える新たな運動学理論を構築した。
上記の運動理論を用いることで、球面関節や非駆動自由関節を含む多リンク系の基礎的な物理量（位置・速度・加速度・力・モーメント・トルク）の、一般化座標・速度・加速度に関するヤコビ行列の解析解を導出した。また高速な計算法を開発した
動力学的な制約を含めた人型システムの力学指標・制約関数に基づいて、全身の動作生成を行う運動最適化法を開発した。運動軌道はB-splineなどの軌道変数で表現しており、ある一定時間区間全体での評価関数が与えられた場合でも運動を最適化できる。例として、パラメータ同定を行う動作全体のパフォーマンスを最適化することに成功した。人型システムの運動軌道が与えられたときに、その運動軌道における各時刻を新たな変数として、非駆動ベースの一般化座標を含めた時間軌道を最適化する二次計画法を考案し、人型ロボットによる人動作模擬軌道に対して適用して有効性を検証した。
実問題への適用においては、光学式モーションキャプチャによる計測において、環境や機器による身体の隠れがおこったり、被験者がカメラ計測に抵抗を覚えるといった実験条件下でも被験者動作の計測を可能とするため、複数の慣性センサを用いて、実時間にて人体姿勢シーケンスを計測・再現する手法を開発した。また、機器とのインタラクションを伴う人間動作に関する基礎データ取得のため、光学式モーションキャプチャシステムと床反力計、圧力センサ、力センサ、筋電計を同期計測する環境を構築し、実際に立ち上がり、歩行等の全身運動の動作計測を行った。さらに、物体に対してインタラクションする人体や流体の軌道から抽出することで、物体の局所的な形状に影響されずにより抽象的にものの機能を表現可能な機能的特徴量を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
剛体の運動を包括的に扱う理論とそれに基づくヤコビ行列計算の解析解の導出手法を構築し、実際に人間の動作解析に適用してその有効性を検証できた。また、インタラクションを伴う人間動作データの測定環境の整備と計測データの蓄積も行うことができた。以上から、計画通り順調に研究が進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
基盤理論、それを実際に計算するためのプロトタイプが整備され、またインタラクションを伴う人間動作の測定データの環境も構築できたので、これらを援用して実問題への活用に取り組む。研究代表者、分担者が協力して、実問題解決のための手法の実装、またそれを検証するためのデータ蓄積を進める。
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