Construction of a motion analysis system with less interference with skillful movements

构建对熟练动作干扰较少的动作分析系统

基本信息

批准号：
21H01280
负责人：
辻俊明
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、計測系が人に干渉しない運動解析システムの実現により、ロボットが人の細やかな技能運動を模倣できるようになることを実証することを目指す。2年目である令和4年度は道具を使用しているときの位置と力のプロファイルを記録する運動解析システムを構築した。そして接触状態の特徴量を抽出し、判別する手法を開発した。接触状態の判別結果に基づき、道具を使用しているときの動作を複数のプリミティブに分節化することが可能になった。分節化技術そのものは先行研究が既にあるが、分節化の閾値を自律的に設定する手法は存在しなかったため、自動的な分節は困難であった。それに対して提案法ではBOCPDと呼ばれる手法の適用によって接触状態に基づく分節化が人の微調整なしに実施できるようになった。接触状態に基づく判別情報を取り込むことによってコンタクトリッチタスクのより精緻なモデル化が可能になると期待される。実機でのデモンストレーションにより、提案法で分節化した模倣学習メカニズムが栓抜きやペグインホールなどのコンタクトリッチタスクを遂行する能力を持つことを実証した。併せて人の動作の運動解析技術および力計測の基盤技術を開発した。接触時の力覚情報に周波数変換を介したうえで時間遅れニューラルネットワークに入力する力覚の回帰分析手法を提案した。本手法はヒステリシス等の影響を受けなくなることから、接触力情報をより精緻に推定できる。実験的検証を通して道具使用時の力制御性能が高められることを実証した。

该研究主题旨在证明，通过实现一个运动分析系统，该系统不会干扰人类，机器人可以模仿人类的熟练运动。在一年中的第二年，即2022年，我们建立了一个运动分析系统，该系统在使用工具时记录了位置和强制轮廓。开发了一种方法来提取和区分接触状态的特征量。基于确定接触状态的结果，现在可以将使用该工具分为多个原始词时将动作分割。尽管已经对分割技术进行了以前的研究，但是由于没有自动设置分割阈值的方法，因此很难自动分割。相比之下，提出的方法已应用于BOCPD，从而可以根据联系状态进行细分，而没有任何人进行任何次要调整。可以预期，通过基于接触状态的判别信息，可以实现更精致的建模舔任务。通过在实际机器上的演示，我们证明了使用所提出的方法分割的模仿学习机制具有执行接触舔任务（例如开瓶器和钉子孔）的能力。此外，我们开发了一种用于人类运动的运动分析的技术和一种基本的力量测量技术。我们提出了一种通过频率转换对时间延迟的神经网络的力量输入的回归分析方法，以在接触过程中迫使感官信息。该方法不再受滞后的影响，因此可以更准确地估计接触力信息。实验验证表明，可以改善工具使用过程中的力控制性能。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Force control of grinding process based on frequency analysis

DOI：
10.1109/lra.2022.3146578
发表时间：
2021-12
期刊：
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子：
5.2
作者：
Yuya Nogi;S. Sakaino;T. Tsuji
通讯作者：
Yuya Nogi;S. Sakaino;T. Tsuji

High Dynamic Range Force Sensing of a Robot Hand Combining Signals on Tip and Wrist

结合尖端和手腕信号的机器人手的高动态范围力传感

DOI：
10.1109/lra.2022.3146512
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子：
5.2
作者：
Horikoshi Tomoki;Sakaino Sho;Tsuji Toshiaki
通讯作者：
Tsuji Toshiaki

A Design Method for Non-Diagonal Stiffness Matrix in Admittance Control

导纳控制中非对角刚度矩阵的设计方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tsukasa Kusakabe;Sakaino Sho;Tsuji Toshiaki
通讯作者：
Tsuji Toshiaki

Torque Estimation of Knee Flexion and Extension Movements From a Mechanomyogram of the Femoral Muscle

DOI：
10.1109/tnsre.2022.3169225
发表时间：
2022-01-01
期刊：
IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL SYSTEMS AND REHABILITATION ENGINEERING
影响因子：
4.9
作者：
Hondo, Nobuhiro;Tsuji, Toshiaki
通讯作者：
Tsuji, Toshiaki

Contact Force Detection of Grinding Process Using Frequency Information and Differential Feature on Force Signal

利用频率信息和力信号微分特征检测磨削过程的接触力

DOI：
10.1109/access.2022.3226260
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Access
影响因子：
3.9
作者：
Nogi Yuya;Sakaino Sho;Tsuji Toshiaki
通讯作者：
Tsuji Toshiaki

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DOI：
发表时间：
2007
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通讯作者：
辻俊明

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DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
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作者：
辻俊明
通讯作者：
辻俊明

A controller design method based on functionality

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DOI：
发表时间：
2007
期刊：
IEEE Trans. on Industrial Electronics 6
影响因子：
0
作者：
T. Tsuji;T. Hashimoto;H. Koba yashi;M. Mizuochi;K. Ohnishi;辻俊明;Toshiaki Tsuji
通讯作者：
Toshiaki Tsuji