HOME > 研究活動 > ヒト動作の生理学/運動学/動力学的解析に基づくHAL制御法の開発

本研究プログラムにおける中心研究者(山海嘉之)が『サイバニクス』技術を駆使した最先端人支援技術研究を推進する上で必要な研究テーマをそれぞれの分野の先生に加わっていただき、推進しています。

ヒト動作の生理学/運動学/動力学的解析に基づくHAL制御法の開発

門根秀樹

最先端サイバニクス研究拠点 助教(専門:ロボティクス)

  1. ヒト歩行の計測・解析・HAL制御の統合的環境の構築
    本研究テーマにおいては、ヒト歩行の生理学および運動学的特性に基づいた装着型動作支援ロボットHALの制御法の開発を目的としている。これを円滑に行うため、モーションキャプチャを中心として、動作、床反力、生体電位信号、視線の計測装置、ダブルベルトトレッドミルによる運動環境、計測情報を用いて制御可能なHAL、筋骨格モデルを用いたダイナミクス解析が統合された開発プラットフォームを構築した。
  2. 歩行の認知的性質に基づく支援 (Cognitively Assisted Locomotion)
    歩行において空間認知は、両脚を交互に動かす脚動作や体幹による姿勢安定化などの運動制御と相補的な役割を持っている。環境空間とそこにおける身体の状態をモデル化できることで、移動の目的に応じた軌道計画、フィードバック制御が可能になる。一方、空間知覚に寄与する視覚および平衡感覚系は頭部に集中しているため、頭部の姿勢は、全身運動の協調関係の中で、目的に応じて、安定した空間認識が可能になるよう制御されている。例えば、歩行や走行中にはピッチ方向の回転が抑えられている、環境中をナビゲートする際には頭部が体に先んじて進行方向に回転する、といったことが知られている。この生理学的性質に基づいて動作支援を行う。
    2.1. 頭部予備動作をインターフェースとする移動支援機器開発
    上記の頭部予備動作を動作計測、解析に基づいて進行方向との関係をモデル化し、電動車椅子およびHALの操作インターフェースとして実装する。
  3. シナジーに基づく脚動作支援
    ヒトの自然な動作には、動作要素間の相関関係としてのシナジーがあることが知られている。これに基づき動作意思の推定や自然な形態での動作補助を行う。これまでに、杖と脚動作間の相関に基づく制御法を提案した。
  4. HAL装着時の歩行解析
    筋骨格モデルを用いて、HAL装着時の歩行の運動学、動力学解析を行う。

これらは、筑波大学山海教授、鈴木准教授との共同研究である。

このページの上へ

研究活動