運動意図に同期した体性感覚刺激を用いた自己身体として認知するサイボーグ義手の実現

使用与运动意图同步的体感刺激来实现机器人假手，将自己识别为自己的身体

基本信息

批准号：
21H03300
负责人：
加藤龍
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03300/
关键词：
サイボーグ義手身体認知

项目摘要

本研究では，自己身体として身体認知を可能にするサイボーグ義手の開発とその方法論を構築し，生来身体に近づいた自然な操作感を実現する次世代の実用的なサイボーグ義手の実現を目的とする．2022年度の成果は以下の3点である．a)身体認知を促進させる運動意図に同期した体性感覚フィードバック方法の検討するため，筋電義手の指先の触覚および指姿勢の深部感覚に応じて振動刺激を付与する感覚フィードバック手法を準備し，身体認知度を評価するイリュージョンスコアを用いた心理物理実験を通じて，①筋電義手の操作遅延が小さいほど，身体所有感・運動主体感は向上し，遅延が大きいほど身体所有感は強く否定されること②触覚フィードバックを伴うと身体所有感・運動主体感を向上させること③深部感覚フィードバックでは，運動主体感を向上させるが，身体所有感を逆に低下させる条件があり，適切なフィードバックが必要であることを明らかにした．b)操作集中や操作負担を軽減するサイボーグ義手の制御を実現するため，把持の準備動作で筋活動のピークが見られることを利用したプリシェイピング動作推定手法および上肢複合関節の同時動作推定手法を提案し，健常者，前腕切断者および上腕切断者に対する性能評価を実施し，15%MVC程度の筋収縮力でも6種の動作の推定が可能であること，2点到達運動において従来手法に比べて複合関節を同時に制御して手先軌道経路の短縮（スムーズ）が可能であることを示した．c)義手の長期使用における身体認知への影響の調査するため，3か月以上のサイボーグ義手の臨床評価を，東海大学医学部において上腕切断者4名に対して実施し，日常生活動作に必要な義手の操作パフォーマンスが向上することを確認した．

在这项研究中，我们的目标是开发一种能够将身体识别为自己的身体的机器人假手并构建其方法论，并实现下一代实用的机器人假手，实现与自然身体相似的自然操作感觉。．． 2022年的结果有以下三点。 a) 为了研究与运动意图同步促进身体识别的体感反馈方法，我们准备了一种根据肌电假手指尖的触觉和手指姿势的深层感觉施加振动刺激的感觉反馈方法通过使用错觉分数来评估身体意识的心理物理学实验，我们发现：（1）肌电假手的操作延迟越小，反应越低。身体所有权感和运动机构感改善，延迟时间越长，身体所有权感被否定越强。 2. 当伴随触觉反馈时，身体所有权感和运动机构感改善。 3. 深层感觉反馈改善。然而，有些情况会降低身体所有权感，而且很明显，适当的反馈是必要的。 b）为了实现对机器人假手的控制，降低操作集中度和操作负担，我们开发了一种利用抓握准备动作时肌肉活动峰值的预成形运动估计方法，以及一种用于抓取准备动作的同步运动估计方法。我们提出了一种针对健康人、前臂截肢者和前臂截肢者的方法。我们对肱骨截肢患者和上臂截肢者进行了性能评估，发现可以用大约 15%MVC 的肌肉收缩力来估计六种类型的运动，并且可以用大约 15%MVC 的肌肉收缩力来估计六种类型的运动。与传统方法相比，肌肉收缩力约为 15%MVC，并且可以同时控制复合关节和以两点到达动作移动手，从而可以缩短（平滑）轨道路径。 c) 为了调查长期使用假手对身体认知的影响，东海大学医学院对四名上臂截肢者进行了超过 3 个月的机器人假手临床评估，结果证实。假手的操作性能得到改善。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Robotic Hand for Prosthetic Limb using a Gear Mechanism for Infants with Congenital Upper Limb Defects

利用齿轮机构为先天性上肢缺陷婴儿开发假肢机械手

DOI：
10.7210/jrsj.40.903
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakao Soichiro;Hirai Taichi;Ono Yuma;Yamanoi Yusuke;Kuroda Yuki;Yabuki Yoshiko;Togo Shunta;Jiang Yinlai;Kato Ryu;Takagi Takehiko;Ishihara Masahiro;Yokoi Hiroshi
通讯作者：
Yokoi Hiroshi

Development of Thin Vibration Sheets Using a Shape Memory Alloy Actuator for the Tactile Feedback of Myoelectric Prosthetic hands

使用形状记忆合金执行器开发薄振动片，用于肌电假手的触觉反馈