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生体の運動習熟過程の計測とモデル化

生物运动学习过程的测量和建模

基本信息

批准号：
20033021
负责人：
川村貞夫
金额：
$ 4.86万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,人間が習熟によって消費エネルギーの少ない運動を実現できることに注目する.スポーツや作業の熟練では,高速又は高精度な運動をするために,適切に脱力することが重要と考えられる.このような運動の習熟過程を解明するために,本研究では,人間の運動計測から得られた特徴を基盤に,筋骨格モデルやロボットモデル等の数理モデルにおいて,運動の習熟モデルを提案する.まず,習熟によって,エネルギー消費の少ない運動生成のために,機械的弾性要素を利用した方法が提案された.運動習熟によって消費エネルギーが最小となる適応制御則を示し,その有効性をシミュレーションによって確認した.提案方法は,対象とするシステムのパラメータ値の情報を利用せずに実現でき,ロバストな制御方法となっている.次に,複雑な制御系を必要とするように思える筋骨格系システムの運動制御は,感覚器から筋肉への線形変換によって,運動習熟モデルを構築できることを,本研究で示した.線形変換等によって,目標とする運動が実現でき,エネルギー消費が少なくできる事実は,人間のような筋骨格系の動力学や運動学の特徴を生かした方法の存在を示したこととなる.具体的には,ロボットの非線形ダイナミクスに対して,視覚情報で得られた手先位置と目標位置のみを計測すれば,座標変換などの運動学情報や質量・慣性モーメント等の動力学情報も必要なく,センサーフィードバックが構成できることを示した.運動の安定性を保証する条件は,リアプノフ関数を利用した安定解析から明らかにした.その結果,3つの明確な条件を示すことができた.本研究は,ロボットの運動制御への応用とともに,生体の運動制御に関する仮説を構築するために重要と思われる.

This study shows that human beings are familiar with the phenomenon of consumption and lack of exercise. High speed and high precision movement are important for proficiency in work. This study aims to clarify the learning process of human exercise, and propose a mathematical model for human exercise learning. In the process of learning, the consumption of raw materials and the generation of movement, the mechanical factors are used to propose methods. The exercise training program is designed to minimize the cost of exercise, and the effectiveness of exercise training program is recognized. The proposal method is to use the information of the category and the value of the information to realize the implementation of the category and the control method. This study shows that the motor control system is necessary to control the movement of muscles and muscles, and the linear transformation of muscles and muscles is necessary to control the movement of muscles and muscles. Linear transformation, etc., the purpose of the movement is realized, the production of energy consumption is reduced, the dynamics and kinematics of the human skeleton are characterized, and the existence of the method is demonstrated. Specifically, the non-linear shape of the object, the visual information, the measurement of the hand position and the target position, the kinematic information of the coordinate transformation, the mass, the inertia, the dynamic information, etc., are necessary, and the composition of the object is indicated. The stability of motion is guaranteed under the following conditions: stability analysis and stability analysis. The result is that 3 clear conditions are indicated. This study focuses on the application of motor control in living organisms.