Construction of Access Time-Space Control Platform of Human Motion

人体运动接入时空控制平台的构建

基本信息

批准号：
21H04566
负责人：
桂誠一郎
金额：
$ 26.96万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、機能的電気刺激を用いた多自由度モーションコピーによる「人間動作のアクセス時空間」実現のための制御基盤を確立することを目的としており、本年度において次のような研究実績を得ることができた。1. 「機能的電気刺激インタフェース」構築のための多自由度駆動システムの開発機能的電気刺激による多自由度駆動を実現するためのハードウェア／ソフトウェア基盤を構築した。ハードウェア基盤として、FPGAに基づく高速電流制御系を多チャンネル出力が可能な回路構成に拡張するとともに、指の各関節の出力を多チャンネルで計測するセンサシステムを構成した。ソフトウェア基盤としては、電極間の相互干渉を補償するための制御系の設計を行った。2. 動作データベースに基づく支援制御の設計モーションコピーによりタスクごとの動作の定量化およびロボットによる自動再現は可能になるが、環境適応性が課題となっていた。本年度の研究では、「バイラテラルＡＩ」により環境モデルを記述することで、動作保存時と動作再現時の環境の変化を補償するための制御系の開発を行った。この環境の変化を時空間結合器として記述し、保存データから参照値への変換マトリックスとして用いることで、時間的かつ空間的な補償を統一的に行う枠組みを構成した。なお、本年度において11回の研究ミーティングを開催し、研究代表者、分担者、協力者間での成果の共有、逐次確認を行い、工学、神経心理学、神経内科学の密な連携の下で研究を推進した。この医工連携かつ文理融合の成果については、IEEEのジャーナルのみならず、Motor Control研究会などの会議にて発表を行った。さらに、国際シンポジウムAAID2023を主宰し、成果を広く公表した。

这项研究旨在建立一个控制基础，用于使用功能电刺激的多学位运动复制来实现人类运动的“访问时空”，并且我们能够在今年获得以下研究结果。 1。开发用于构建“功能电刺激接口”的多级自由驱动系统，已经构建了硬件/软件基础，以实现通过功能电刺激的多度自由度驱动。作为硬件平台，基于FPGA的高速电流控制系统已扩展到允许多通道输出的电路配置，并构建了用多个通道的每个手指接头的输出的传感器系统。作为软件平台，控制系统旨在补偿电极之间的相互干扰。 2。基于运动数据库的辅助控制的设计运动复制使得可以量化特定于任务的动作并自动重现机器人，但环境适应已成为一个挑战。在今年的研究中，我们开发了一个控制系统，以弥补存储操作时以及通过使用“双侧AI”描述环境模型复制操作时环境变化的。这种环境的变化被描述为时空耦合器，并用作从存储的数据到参考值的转换矩阵，以形成均匀的时间和空间补偿的框架。此外，今年举行了11次研究会议，研究人员，团队股票和合作者之间共享和确认了结果，并根据工程，神经心理学和神经元医学的密切合作进行了研究。这种医学和工程合作以及人文和科学融合的结果不仅在IEEE期刊上，而且在诸如运动控制研究小组之类的会议上呈现。此外，他主持了国际AEAD2023研讨会，并广泛发布了他的结果。