歯舌実測運動特性に基づく咀嚼ロボットシミュレーション

本研究は，ヒトの食塊形成およびテクスチャー（食感）評価といった咀嚼機能の工学的理解と再現に向け，咀嚼ロボットシミュレーション手法を確立することを目指している．このために，①口腔内用モーションキャプチャを用いて，咀嚼過程におけるヒトの歯および舌の運動特性を実測，解析し，ロボットの機構・動作設計のための歯・舌運動モデルを作成する．②歯舌両有型ロボットシミュレータを設計開発し，人工咀嚼，すなわち歯・舌－食品といった柔剛複合系の相互作用を介した食塊形成マニピュレーションを実現する．③深層学習を用いて食塊形成過程の時空間力覚情報に基づくテクスチャー推定モデルを構築する．本年度は，②について，前年度に引き続き，歯の機能を中心とした咀嚼システムと舌単体の機能に特化したシステムとに分離して開発と検証実験を進めた．歯の機能を中心としたシステムにおいては，3つの食塊形成プリミティブ[粉砕][混合][まとめ]動作を設計し，適切な配列の下でシーケンシャルに実行することでヒトの食塊形成過程を再現できる可能性を示した．ヒト食塊の画像を用いて食塊評価CNNモデルを作成し，ロボット食塊のヒト食塊再現性を定量的に評価する基礎的手法を検討した．一方，舌単体の機能に特化したシステムにおいては，マルチチャンバ式舌型空圧ソフトアクチュエータを開発した．内圧条件に対するアクチュエータ表面形状の解析モデルを導入し，8チャンバによるプロトタイプを製作した．次に，①としてヒトの舌式咀嚼過程の舌形状データを測定し，これに基づきアクチュエータの目標表面形状パターンを生成した．目標パターンの再現性により，変形性能と舌式咀嚼の実現性について検証した．また，③について，力覚と視覚のマルチモーダル深層学習モデルの検討を開始した．さらに，歯・舌両有型エンドエフェクタによる食品操作から着想を得た新奇マニピュレーション手法の検討も行った．

本研究は，ヒトの食塊形成およびテクスチャー（食感）評価といった咀嚼機能の工学的理解と再現に向け，咀嚼ロボットシミュレーション手法を確立することを目指している．このために，①口腔内用モーションキャプチャを用いて，咀嚼過程におけるヒトの歯および舌の運動特性を実測，解析し，ロボットの機構・動作設計のための歯・舌運動モデルを作成する．②歯舌両有型ロボットシミュレータを設計開発し，人工咀嚼，すなわち歯・舌－食品といった柔剛複合系の相互作用を介した食塊形成マニピュレーションを実現する．③深層学習を用いて食塊形成過程の時空間力覚情報に基づくテクスチャー推定モデルを構築する．本年度は，②について，前年度に引き続き，歯の機能を中心とした咀嚼システムと舌単体の機能に特化したシステムとに分離して開発と検証実験を進めた．歯の機能を中心としたシステムにおいては，3つの食塊形成プリミティブ[粉砕][混合][まとめ]動作を設計し，適切な配列の下でシーケンシャルに実行することでヒトの食塊形成過程を再現できる可能性を示した．ヒト食塊の画像を用いて食塊評価CNNモデルを作成し，ロボット食塊のヒト食塊再現性を定量的に評価する基礎的手法を検討した．一方，舌単体の機能に特化したシステムにおいては，マルチチャンバ式舌型空圧ソフトアクチュエータを開発した．内圧条件に対するアクチュエータ表面形状の解析モデルを導入し，8チャンバによるプロトタイプを製作した．次に，①としてヒトの舌式咀嚼過程の舌形状データを測定し，これに基づきアクチュエータの目標表面形状パターンを生成した．目標パターンの再現性により，変形性能と舌式咀嚼の実現性について検証した．また，③について，力覚と視覚のマルチモーダル深層学習モデルの検討を開始した．さらに，歯・舌両有型エンドエフェクタによる食品操作から着想を得た新奇マニピュレーション手法の検討も行った．