痛みを感じる義手：振動刺激に基づく違和感フィードバックと人間らしい制御の試み

感觉疼痛的假手：基于振动刺激和类人控制的不适反馈的尝试

基本信息

批准号：
20K20212
负责人：
芝軒太郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University (2021-2022)Ibaraki University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，触覚フィードバックの新たな展開として仮想反力フィードバックモデルを新たに提案した．提案法は，LiDARセンサを用いて計測したロボット周囲の物体とロボットとの距離，速度，加速度から機械インピーダンスに基づく仮想反力を求め，その大きさを振動量に割り当ててフィードバックすることで物体との接触を操作者に直感的にフィードバックすることができる．実験では，前腕に4つの振動子を配置し，物体の方向に応じて提案法を用いて各振動子を振動させることで，操作者が視覚情報に頼ることなく周囲の情報を把握できることを明らかにした [2023 International Conference on Emerging Smart Computing and Informatics (ESCI2023)]．また，振動刺激が身体へ与える影響度を評価するため，足踏み時の身体動揺を例に，定常振動刺激が身体動揺を低減するメカニズムの解明を行った[Journal of Robotics, Networking and Artificial Life (JRNAL)]．ここでは，足圧中心の平均値と中央値を算出し，両耳介付近の振動の前後で身体運動が偏倚することを示した．さらに歩行時の運動評価へ応用し，等時間感覚による振動刺激が歩行を安定化させることを示した．その他，身体運動評価のためのモニタリングシステムや筋電位信号で操作可能な小型義手型ロボットの開発などを行った．現在，振動刺激の組み合わせにより痛みに相当する感覚を錯覚させるフィードバックモデルについて検討している．

今年，我们新提出了虚拟反作用力反馈模型，作为触觉反馈的新发展。该方法根据激光雷达传感器测量的机器人周围物体与机器人之间的距离、速度和加速度，根据机械阻抗计算虚拟反作用力，然后将其大小分配给振动量，并将其反馈给机器人。可以向操作员提供有关接触的直观反馈。实验表明，通过将四个振动器放置在前臂上，并使用所提出的方法根据物体的方向振动每个振动器，操作者可以在不依赖视觉信息的情况下掌握周围信息[2023年新兴智能计算和信息学国际会议（2023年新兴智能计算和信息学国际会议）。 ESCI2023）]。此外，为了评估振动刺激对身体的影响程度，我们以迈步时的身体摇摆为例，研究了稳定振动刺激减少身体摇摆的机制[Journal of Robotics, Networking and Artificial Life ( JRNAL)]．在这里，我们计算了足部压力中心的平均值和中值，并表明身体运动在两个耳廓附近振动前后存在偏差。此外，我们将其应用于步行期间的运动评估，结果表明等时振动刺激可以稳定步行。此外，我们还开发了用于身体运动评估的监测系统和可以使用肌电位信号操作的小型假肢机器人。我们目前正在研究一种反馈模型，该模型通过结合振动刺激来产生疼痛的错觉。