上肢運動計測ロボットの周期非周期運動制御による高次脳機能障害診断

利用上肢运动测量机器人的周期性和非周期性运动控制诊断高级脑功能障碍

• 批准号: 19J11506
• 负责人: 村松 久圭
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11506/
• 关键词: 周期／非周期分離フィルタ; 周期／非周期分離制御; モーションコントロール; 運動学習; 周期／非周期運動制御

超高齢化社会への突入に伴い脳損傷による高次脳機能障害者数は増加の一途にある．本研究は脳損傷による運動障害へ着目し，失った運動機能を再獲得するメカニズムを検討する運動学習研究（神経心理学）とロボットの運動制御研究（制御工学）の複合領域研究を行った．2020年度は研究開始時に計画していた運動学習研究に向けた実験を，COVID-19に伴う昨今の状況を踏まえ保留とした．代わりに，運動制御研究へ重点をおいて研究を実施した．運動制御研究では，これまでに，周期／非周期分離フィルタを用いた周期／非周期運動制御のフレームワーク構築し，周期運動と非周期運動の分離制御を実現した．これに伴い，6種類の周期／非周期運動制御手法（1. 周期位置／非周期力制御，2. 周期位置／非周期インピーダンス制御，3. 周期力／非周期位置制御，4. 周期力／非周期インピーダンス制御，5. 周期インピーダンス／非周期位置制御，6. 周期インピーダンス／非周期力制御）を提案した．さらに，周期／非周期分離フィルタを改良し，雑音下における信号の周期信号と非周期信号への分離を実現した．運動学習研究では，2019年度までに実施した若年健常者140名を対象とした運動学習実験結果を用いて，解析を行った．書字運動の上達度より，健常者の螺旋書字学習では，ロボットアシストを利用しないことで良好な学習が行われる可能性が示唆された．更なる実験に向けて，ダイレクトドライブモータおよびリニアモータを用いた広帯域力推定が可能な3自由度上肢運動計測ロボットを設計・開発した．本ロボットへ周期／非周期運動制御を実装し，その有効性を確認した．

The emergence of an ultra-high-tech society is accompanied by an increase in the number of high-level functional impairments. This study aims to investigate motor learning (neuropsychology), motor control (control engineering) and complex domain research on motor impairment, motor function recovery, motor impairment, motor The key point of sports control research is to carry out research on sports. The study of motion control is based on periodic/aperiodic separation. Periodic/aperiodic motion control is based on periodic/aperiodic motion control. There are 6 kinds of periodic/aperiodic motion control methods (1. Periodic position/aperiodic force control, 2. Periodic position/aperiodic position control Periodic force/aperiodic position control, 4. Periodic force/aperiodic force control Periodic/aperiodic position control 6. periodic force control In addition, periodic/aperiodic separation is improved, and the separation of periodic signals and aperiodic signals is realized. In 2019, 140 healthy people participated in the exercise learning research. The movement of Chinese characters is up to a certain degree, and the healthy person's spiral Chinese characters are learning. In addition, the design and development of a 3-DOF upper limb motion measurement tool are possible due to the application of band-based force estimation. The periodic/aperiodic motion control system of the present invention has been established.

项目成果

Effect Examination of Four-Type Robot-Assisted Training on Motor Learning

四类机器人辅助训练对运动学习的效果检验

• 发表时间: 2020
• 作者: Takahiro Ebato;Hisayoshi Muramatsu;Yoshihiro Itaguchi;Hiroshi Yoshizawa;Kazuyoshi Fukuzawa;and Seiichiro Katsura
• 通讯作者: and Seiichiro Katsura

周期信号抽出の観点におけるコムフィルタと周期非周期分離フィルタの性能比較

梳状滤波器与周期非周期分离滤波器在周期信号提取方面的性能比较

• 发表时间: 2020
• 作者: 垣見宥太;村松 久圭;桂 誠一郎
• 通讯作者: 桂 誠一郎

Parameter Adjustment Based on Genetic Algorithm for Adaptive Periodic-Disturbance Observer

• DOI: 10.1109/iecon.2019.8926764
• 发表时间: 2019-10
• 期刊: IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
• 作者: Xiao Feng;Hisayoshi Muramatsu;S. Katsura

Motor Learning with Four Types of Robot Controls

四种类型的机器人控制的运动学习

• 发表时间: 2019
• 作者: Hisayoshi Muramatsu;Yoshihiro Itaguchi;Chiharu Yamada;Hiroshi Yoshizawa;Kazuyoshi Fukuzawa;and Seiichiro Katsura
• 通讯作者: and Seiichiro Katsura

Periodic-Disturbance Observer

周期性扰动观测器

• 发表时间: 2020
• 作者: Hisayoshi Muramatsu;Seiichiro Katsura;Hisayoshi Muramatsu and Seiichiro Katsura
• 通讯作者: Hisayoshi Muramatsu and Seiichiro Katsura