人間の手先インピーダンス特性の実験的解折と運動内部モデルの構築

人手阻抗特性实验分析及内部运动模型构建

• 批准号: 07750502
• 负责人: 辻 敏夫
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750502/
• 关键词: 運動制御; インピーダンス制御; 生体運動系; マンピュレータ制御

本研究では,人間の手先インピーダンスを実験的に計測し,そのモデル化を試みた.主要な結果は以下の通りである.1.回転型インピーダンス推定装置の開発人間の手先インピーダンスを2次元で推定するために,推力制御が可能なリニアモータ(日本トムソン(株)製)を回転台上に設置し,任意の角度に位置決め可能な2軸インピーダンス推定装置を新しく開発した.この実験装置のハンドルを制御用コンピュータ・アナログ入出力装置を用いて剛性制御し、作業中の被験者の手先を強制的に変位させる。そしてその結果生じる反力を測定し,人間の手先インピーダンスを推定する。この装置により昨年度までは1方向しか推定できなかった人間の手先インピーダンスを2次元平面に拡張することができた.2.人間の手先インピーダンス調節機構のモデル化被験者に,1)上肢姿勢保持,2)筋収縮レベル維持,3)手先力維持という3種類の作業課題を与え,作業中の被試者の手先インピーダンスが,上肢の姿勢,筋収縮レベルによりどのように変化するかを実験的に解析した.そして,上肢関節角度(肩・肘の2関節)と筋収縮レベル(肩,肘関節に作用する6つの筋)の多項式を用いて被試者の関節インピーダンスをモデル化した.その結果,(1)関節インピーダンスを上肢の姿勢,筋収縮レベルの多項式で精度よく表現できること,(2)手先インピーダンスの変化が腕の運動学を表すヤコビ行列に強く影響されていること,(3)各筋の粘弾性係数を筋電位から推定した筋収縮レベルの多項式で近似できること,などを明らかにした.今後は,開発したインピーダンス推定装置をより推定精度の高いものに改良するとともに,本研究で構築したインピーダンスモデルを人間とロボットの協調作業に応用できればと考えている.

This study is aimed at the measurement of the human hand in advance and the development of the human hand in advance. The main results are as follows: 1. A new method for estimating the rotational speed of a thrust control device is proposed, which is based on the two-dimensional estimation of the rotational speed of a thrust control device. The control system of this equipment is equipped with rigid control system, and the user's hand is forced to change the position of the equipment. The reaction force of the product is determined and the human hand is estimated. 2. Human hand movement adjustment mechanism to adjust the position of the subject, 1) upper limb posture maintenance, 2) muscle contraction maintenance, 3) hand movement maintenance, 3 types of task tasks, hand movement of the subject during the task, posture of the upper limb, The analysis of the structure is as follows: The joint angles of the upper limbs (shoulder, elbow and 2 joints) and muscle contraction (shoulder, elbow and 6 muscles) were determined by polynomial analysis. The results are as follows: (1) joint motion, upper limb posture, muscle contraction, polynomial accuracy, polynomial performance,(2) hand motion, muscle contraction, polynomial accuracy, polynomial accuracy. In the future, we will develop a new estimation device with high estimation accuracy and improve it. In this study, we will construct a new estimation device with high estimation accuracy and high estimation accuracy.

项目成果

Toshio Tsuji: "Human Hand Impedance Characteristics during Maintained Posture in Multi-Joint Arm Movements" Biological Cybernetics. 72. 475-485 (1995)

Toshio Tsuji：“多关节手臂运动中保持姿势时的人手阻抗特性”生物控制论。