共創型人間‐機械インタフェースの提案と筋電義手処方支援システムの開発

共创人机界面的提出及肌电假手处方支持系统的开发

基本信息

批准号：
11J00522
负责人：
芝軒太郎
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,筋電義手制御のための電極・動作選定法および筋電義手をはじめとするさまざまな機器の制御法について検討を行った.まず,偏KL情報量に基づく筋電位計測のための適切な電極貼付位置選定法を提案した.偏KL情報量はあらかじめ貼付した電極のうち,ある電極を除去した際の情報量の偏りを表しており,各電極が動作の識別に必要か否かを判別できる.偏KL情報量に従って識別に不要な電極を逐次削除することで,適切な電極を選定可能である.提案法では,筋電位の学習・識別に確率ニューラルネットを用いており,KL情報量最小化に基づく学習則を導入することで,ニューラルネットの学習と各電極が識別に与える影響度を同時に評価可能である.実験では。上肢切断者を含む全9名を対象に筋電位信号識別実験を行い,あらかじめ貼付した多数の電極から識別に必要な少数の電極を選定できること,選定電極のみを用いて精度良い動作識別が可能であることを示した[IEEE Transactions on Biomedical Engineering].次に,偏KL情報量を識別対象動作の選定に応用し,被験者が随意的に再現可能な動作(識別可能動作)を選定する方法を提案した.また,電極選定法と提案する動作選定法を組合せることで適切な電極と動作を同時に選定可能とした.実験では,あらかじめ被験者に手首・指に関連する動作を多数実施させ,提案法を用いて識別可能動作のみを選定できることを示すとともに,電極と動作の同時選定を行い,適切な電極と動作を偏KL情報量という統一的な枠組みによって一挙に獲得できることを示した.[計測自動制御学会論文集,IEEE/CME International Conference on ComPlex Medical Engineering (CME2012)].また,予期しない未学習動作を識別可能なニューラルネットを提案し,誤動作を防止した筋電義手制御を実現した.さらに,音声信号や圧電信号などの生体信号を制御入力とした新たなPC・家電機器制御インタフェースを開発した[計測自動制御学会論文集,日本人間工学会中国四国支部大会].一方,多数の乳幼児の行動をマーカーレスに計測し,画像処理によって行動を抽出・モデル化することで,健常児と車門家が指摘するハイリスク児との行動の違いを明らかにした[SI2012].

今年，我们研究了控制肌电假手的电极和动作的选择方法，以及控制包括肌电假手在内的各种装置的方法。我们提出了选择电极粘贴位置的方法。偏置的KL信息量代表了偏置。从预先粘贴的电极中去除某个电极时的信息量，每个电极用于识别运动。通过根据部分KL信息的量依次删除识别不需要的电极，可以选择合适的电极。在所提出的方法中，通过引入学习规则，使用随机神经网络来学习和识别肌电位。基于KL信息最小化，可以同时评估神经网络的学习情况以及每个电极对分类的影响程度。在实验中。我们对包括上肢截肢者在内的总共9人进行了肌电位信号识别实验，发现可以从大量预先应用的电极中选择识别所需的少量电极，并且可以准确地进行运动识别仅使用选定的电极就可以实现[IEEE 生物医学汇刊]。接下来，我们将有偏差的KL信息量应用于要识别的运动的选择，并提出了一种选择受试者可以自主再现的运动（可辨别的运动）的方法。我们还提出了一种结合了电极选择方法。运动选择方法，我们能够同时选择合适的电极和运动。我们表明，所提出的方法可以通过让参与者执行大量与手腕和手指相关的动作来仅选择可辨别的动作。我们还同时选择电极和动作，并确定适当的电极和动作被称为部分动作KL 信息表明，使用统一的框架可以一次性实现这一点。[仪器与控制工程师协会会议记录，IEEE/CME复杂医学工程国际会议(CME2012)]。我们还提出了一种可以识别意外的未学习动作的神经网络，并实现了防止故障的肌电假手控制。此外，我们使用音频信号和压电信号等生物信号作为控制输入。 PC/家电控制接口。日本人体工程学会仪器与控制工程师学会中国四国分会会议论文集]。另一方面，通过无标记地测量许多婴儿的行为并通过图像处理提取和建模他们的行为，健康的儿童和鞍马家庭我们可以澄清儿童和高危儿童之间的行为差异[SI2012]。