痛みを感じる義手：振動刺激に基づく違和感フィードバックと人間らしい制御の試み

感觉疼痛的假手：基于振动刺激和类人控制的不适反馈的尝试

• 批准号: 20K20212
• 负责人: 芝軒 太郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama University (2021-2022)Ibaraki University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20212/
• 关键词: 触覚フィードバック; 仮想反力; 身体運動機能評価; 生体信号インタフェース; 筋電義手; 運動情報; 感覚情報; 身体動揺; 双腕協調動作; 感覚フィードバック; Virtual reality; 生体情報; リハビリテーション

本年度は，触覚フィードバックの新たな展開として仮想反力フィードバックモデルを新たに提案した．提案法は，LiDARセンサを用いて計測したロボット周囲の物体とロボットとの距離，速度，加速度から機械インピーダンスに基づく仮想反力を求め，その大きさを振動量に割り当ててフィードバックすることで物体との接触を操作者に直感的にフィードバックすることができる．実験では，前腕に4つの振動子を配置し，物体の方向に応じて提案法を用いて各振動子を振動させることで，操作者が視覚情報に頼ることなく周囲の情報を把握できることを明らかにした [2023 International Conference on Emerging Smart Computing and Informatics (ESCI2023)]．また，振動刺激が身体へ与える影響度を評価するため，足踏み時の身体動揺を例に，定常振動刺激が身体動揺を低減するメカニズムの解明を行った[Journal of Robotics, Networking and Artificial Life (JRNAL)]．ここでは，足圧中心の平均値と中央値を算出し，両耳介付近の振動の前後で身体運動が偏倚することを示した．さらに歩行時の運動評価へ応用し，等時間感覚による振動刺激が歩行を安定化させることを示した．その他，身体運動評価のためのモニタリングシステムや筋電位信号で操作可能な小型義手型ロボットの開発などを行った．現在，振動刺激の組み合わせにより痛みに相当する感覚を錯覚させるフィードバックモデルについて検討している．

今年，我们提出了一种新的虚拟反应反馈模型，作为触觉反馈的新开发。提出的方法允许操作员通过从距离，速度和加速度的机械阻抗中获得使用LIDAR传感器测量的机器人之间的机械阻抗，并将对象的大小分配给对象的幅度，并将对象的幅度分配给振动量并回馈，从而，操作员可以通过从距离，速度和加速度的机械阻抗中获取虚拟反作用力来直观地将其与对象接触。在实验中，根据对象的方向将四个振荡器放在前臂上，并使用所提出的方法振动每个振荡器，这表明操作员可以在不依赖视觉信息的情况下掌握周围信息[2023 International Internation International Internation International in International in Inspranging Smart Computing和Inludaticsics（ESCI2023）]。此外，为了评估振动刺激对人体的影响程度，我们阐明了稳定的振动刺激在踏上步行时使用身体刺激来减少身体刺激的机制[机器人技术，网络和人工生命（JRNAL）]。在这里，计算了脚压力中心的平均值和中位数，表明在两个耳齿状头这两个振动附近振动之前和之后，物理运动偏向。此外，该研究应用于步行过程中运动的评估，并表明由同时间感觉引起的振动刺激稳定了行走。此外，他们开发了一种用于物理运动评估的监测系统，并开发了一个可以使用肌电脉冲潜在信号进行操作的小假体机器人。当前，我们正在考虑一种反馈模型，该模型通过振动刺激的结合使感觉与疼痛相对应。

项目成果

A 3D-printable Prosthetic Hand Based on a Dual-arm Operation Assistance Model

• DOI: 10.1109/lifetech52111.2021.9391902
• 发表时间: 2021-03
• 期刊: 2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech)
• 作者: T. Shibanoki;Kosuke Jin

An EMG-controlled Mobile Robot Based on a Multi-layered Non-contact Impedance Model

基于多层非接触阻抗模型的肌电控制移动机器人

• 发表时间: 2021
• 期刊: Proceedings of 2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech)
• 作者: Taro Shibanoki;Masaru Sasaki;Toshio Tsuji
• 通讯作者: Toshio Tsuji

Effects of Tactile Stimulation Near the Auricle on Body Sway

耳廓附近的触觉刺激对身体摇摆的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Robotics, Networking and Artificial Life
• 作者: Masaya Tadokoro;Taro Shibanoki
• 通讯作者: Taro Shibanoki

Relationship Between Delay Time and Sensation in Tactile Feedback for Myoelectric Prosthesis

肌电假肢触觉反馈延迟时间与感觉的关系

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the 2022 International Conference on Artificial Life and Robotics
• 作者: Keitaro Suyama;Mika Mawatari;Daiki Tatsubo;Iori Maeda;and Takeru Nose;Taro Shibanoki and Kousuke Jin
• 通讯作者: Taro Shibanoki and Kousuke Jin

Effects of Tactile Stimulation Near the Auricle on Body Sway During Foot Stamping

耳廓附近的触觉刺激对跺脚时身体摇摆的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the 2022 International Conference on Artificial Life and Robotics
• 作者: Masaya Tadokoro;Taro Shibanoki and Hideyuki Tonooka
• 通讯作者: Taro Shibanoki and Hideyuki Tonooka