人間・機械共適応を目指した自律学習型運動意図推定システムの開発

开发面向人机协同的自主学习运动意图估计系统

• 批准号: 07J04682
• 负责人: 北 佳保里
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J04682/
• 关键词: 筋電義手; 生体信号処理; パターン認識; 自律学習; 運動習熟

人間・機械共適応を目指した自律学習型運動意図推定システム((3)に詳述)を構築した.提案システムにおいては,まず,使用者がどの程度機器の操作に習熟しているかを判定し(1),その習熟度合いに応じて,機器側か安定して多くの動作を識別可能な訓練データを筋電位から生成する(2).この訓練データを機械学習により学習することで,機器側は人の意図動作を推定する.同時に,訓練データを使用者に提示し,訓練データに自身の筋パターンを一致させるようにトレーニングを行うことで,識別可能な動作数を増加可能である.以上のようなシステムを構築し,その有効性を検証した.以下に,(1)〜(3)の各々について詳述する.(1)自律学習型情報処理に基づく動作識別法ある動作を行ったときの筋活動パターンから,筋電位の変動があっても,他の動作と重複しないような代表的なパターンを抽出し,その対応関係を学習することで,安定的な動作識別を実現する自己組織的動作識別法を提案した.提案手法を用いて動作識別を行った結果,従来手法のように,人が動作を明示的に機器に学習させ動作識別を行うよりも,前腕8動作中6〜7動作で識別率が向上した.(2)表面筋電位を用いた運動習熟度評価法筋電義手をどの程度使いこなせるかどうかは,残存する機能や習熟の程度により異なる.そこで,表面筋電位から得られる運動パターンの再現度と精度から習熟を評価する方法論を提案した.筋電義手の操作中に習熟度と動作識別率を算出した結果,2者間に高い相関が見られることを示し,提案手法の有効性を確認した.(3)自律学習型運動意図推定システムの構築と有効性の検証(1),(2)を統合し,筋電制御機器の操作運動に対する習熟に応じた動作識別を行う自律学習型運動意図推定システムを構築した.提案システムを用いて動作識別トレーニングを行った結果,トレーニング前後で平均動作識別率が向上し,前腕9動作で平均識別率70%以上を確認した.

构建了旨在适应人类和机械的自主学习类型运动意图估计系统（详细详细介绍（详细介绍）。在拟议的系统中，首先确定用户在操作设备（1）方面的熟练程度，并取决于熟练程度，训练数据可以稳定地识别许多动作或设备方面（2）。通过使用机器学习学习此培训数据，设备方估计了人的故意行为。同时，将培训数据呈现给用户，并且训练数据用于创建自己的肌肉模式。通过训练以匹配转弯，可以增加可辨别运动的数量。构建了上述系统，并验证了其有效性。下面，（1）至（3）中的每一个都将详细描述。 （1）在执行某些动作时，基于自主学习信息处理的动作识别方法，即使肌电潜力有差异，并学习这些动作的对应关系，自组织的动作以实现稳定的运动识别，它们也不会与其他运动重叠的代表性模式。提出了一种识别工作的方法。由于使用所提出的方法，在前臂8运动的6至7个运动中，识别率提高了，而不是在常规方法中，而不是在人明确地学习到设备的运动以识别运动的情况下。 （2）使用表面电离位置的锻炼能力评估方法，您如何使用肌电假肢假肢的能力如何根据其余的功能和假体程度而有所不同。因此，提出了一种基于从表面电离假体获得的运动模式的可重复性和准确性来评估假肢的方法。在肌电假体操作过程中，假体假肢计算了运动识别率，并表明两方之间观察到高度相关性，证实了所提出方法的有效性。 （3）对自主学习运动意图估计系统的构建和有效性（1）和（2）的验证进行了整合，以构建一个自主学习运动意图估计系统，该系统根据肌电控制设备的操作运动的熟练程度来区分运动。由于使用拟议系统的运动识别训练，在训练之前和之后提高了平均运动识别率，并通过9个前臂运动确认了平均歧视率。

项目成果

筋電位を用いた動作識別のための訓練データの自律生成法

肌电位运动识别训练数据自主生成方法

• 发表时间: 2008
• 作者: 北佳保里;加藤龍;横井浩史
• 通讯作者: 横井浩史

自己組織化クラスタリングを用いた表面筋電位からの動作識別

使用自组织聚类从表面肌电位进行运动识别

• 发表时间: 2007
• 作者: 北;加藤;横井;新井
• 通讯作者: 新井

筋電義手による移動物体把持

用肌电假手抓住移动的物体

• 发表时间: 2008
• 作者: 中村達弘;北佳保里;加藤龍;横井浩史
• 通讯作者: 横井浩史

Self-Organizing Approach to Generate Training Data for EMG Signal Classification

用于生成肌电信号分类训练数据的自组织方法

• 发表时间: 2009
• 作者: Kahori Kita;Ryu Kato;Hiroshi Yokoi
• 通讯作者: Hiroshi Yokoi

人に適応する運動補助装置開発のための表面筋電位を用いた運動習熟度推定法

利用表面肌电势的运动熟练程度评估方法，用于开发适合人体的运动辅助装置

• 发表时间: 2008
• 期刊: 精密工学会誌 Vol.74,No.3
• 作者: 北;加藤;横井;新井
• 通讯作者: 新井