氏名

タマキ エミ

玉城 絵美

職名

准教授(任期付)

所属

(大学院創造理工学研究科)

連絡先

URL等

研究者番号
30515086

本属以外の学内所属

兼担

人間科学学術院(人間科学部通信課程)

人間科学学術院(人間科学部)

学内研究所等

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

Dense 3-axis tactile sensing and AI to implement human-like manual skills in robots

2019年-0月-2022年-0月

配分額:¥17420000

学内研究制度

特定課題研究

機能的電気刺激を用いて手に情報を伝達するシステムとその応用に関する研究

2013年度

研究成果概要:機能的電気刺激を用いて手に情報を伝達するシステムとその応用に関する研究1. 背景ハンドジェスチャの情報をコンピュータに入力する研究は盛んに行われているが、逆にコンピュータの情報から手形状を制御するシステムは少ない。もし、ヒトの手指...機能的電気刺激を用いて手に情報を伝達するシステムとその応用に関する研究1. 背景ハンドジェスチャの情報をコンピュータに入力する研究は盛んに行われているが、逆にコンピュータの情報から手形状を制御するシステムは少ない。もし、ヒトの手指を自在に制御することができれば、様々なハンドジェスチャの情報伝達システムとして利用できる。2. 本研究の目的 本研究では、非侵蝕性のパッド型の配列型電極を用いて、手指を動作させる筋肉が密材している前腕周辺を電気刺激し、コンピュータからヒトの手指形状を制御するPossessedHandを提案した。電気刺激パターンと手指動作の学習による初期設定システムを提案し、医学や工学の専門知識を持たない使用者でも手指形状を制御できる様にになった。しかしながら、現段階では一つの関節につき“曲げる”と“伸ばす”の情報しか伝達できず、関節角度や指先位置の制御等の精密に制御するまでに至っていない。そこで、まずはヒトの手指の関節角度の制御と指先位置の制御を試みることにし,今期は手指の関節角度の制御システムを開発し,その動作を確認した。3. 研究方法,結果と今後の予定 関節角度の制御について,モータ制御で用いられるPID制御(別名: Proportional Integral Derivative Controller)で関節角度の制御システムを構築した。PID制御は,Proportional(比例), Integral(積分)とDifferential(微分))の3つの制御方法を組みあせて,的確な位置や角度にモータを駆動させるフィードバック制御の一つである。前述のPossessedHandの電気刺激装置を手首の掌屈に使用される腕の筋肉に接続し,電気刺激量についてPID制御を行い,関節角度について0, 20, 40, 60度を目標値として動作させたところ,結果として標準誤差5度以内で動作することを確認した。このとき,フィードバックとしてシステムに与える角度は,データグローブ装置に付属する曲げセンサを手首の位置に置いて計測した。角度制御の精度を確認する際には,データグローブでなく,定規で実測した。また,PID制御から微分制御を排除したPI制御でも同様の動作であったため,1つの関節を制御する際には,PI制御でも十分である可能性が高いと考えられる。ただし,制御速度や個人差を考慮し,今後多数の被験者に協力してもらい,実験を行う必要がある。関節角度の制御が,今期の成果で得られた通り多数の被験者でもPI制御で十分であると実験で示された場合,来期は手首から指先までの関節を4リンクとした複数の関節による指先位置の制御について研究を行う予定である。

ハンドジェスチャ操作のためのハーフインプラントデバイスに関する研究

2014年度

研究成果概要:従来のハンドジェスチャ入力のためのフィードバックデバイスには,電源供給としてバッテリが必要不可欠であった.そのため,装置が大きくなるか有線となり,特定の状況で短期的にしか利用できないという問題があった.本研究では,RF(Radio...従来のハンドジェスチャ入力のためのフィードバックデバイスには,電源供給としてバッテリが必要不可欠であった.そのため,装置が大きくなるか有線となり,特定の状況で短期的にしか利用できないという問題があった.本研究では,RF(Radio Frequency)から電源供給を行うことで,バッテリが不要でフィードバックを与えられるハーフインプラントデバイスを提案した.また,提案デバイスを様々な状況で長期的に利用できるように,爪の上に固定できる半侵襲性を持たせた.提案デバイスに視覚フィードバック(LED)もしくは触覚フィードバック(バイブレーション)の電子部品をとりつけて,その操作性について実験を行った.単純作業のタスクの成功率と試行時間について,上記の2つのフィードバックがある条件とフィードバックが何も無い条件を比較する実験を行った.単純作業のタスクとして,実験参加者に,事前に任意の2次元上の位置を教え,教えられた場所を実験参加者がが指差しで指し示すように依頼した.実験結果より,精度向上のためには,視覚または触覚フィードバックはジェスチャスペースを発見することに適しており,迅速な入力のためには,触覚フィードバックが適していることがわかった.最後に,提案デバイスの社会的受容性を調査し,提案デバイスは社会的に30%未満の受容性であることが確認された.

日常生活でのコンピュータ操作のためのハーフインプラントデバイスに関する研究

2015年度

研究成果概要: 従来のハンドジェスチャ入力のためのデバイスには,電源供給としてバッテリが必要不可欠であった.そのため,装置が大きくなるか有線となり,特定の状況で短期的にしか利用できないという問題があった. 昨年度(2014年度),本研究では,R... 従来のハンドジェスチャ入力のためのデバイスには,電源供給としてバッテリが必要不可欠であった.そのため,装置が大きくなるか有線となり,特定の状況で短期的にしか利用できないという問題があった. 昨年度(2014年度),本研究では,RF(Radio Frequency)から電源供給を行うことで,バッテリが不要なハーフインプラントデバイスを提案した.また,提案デバイスを様々な状況で長期的に利用できるように,爪の上に固定できる半侵襲性を持たせた. 続けて本年度(2015年度)は,ハーフインプラントデバイスのRF部品をFelica周波数に適応し,既存のカードリーダで電磁カップリングを行い,カードリーダ経由から取得できる磁場の歪みを検出することにより,ハーフインプラントデバイスが磁場の歪みが読める範囲内(ハンドジェスチャー操作ができる場所)にいるかどうかを推定するシステムを開発し,ハンドジェスチャー操作ができる場所が提示された場合の単純作業の効率について検証実験した.単純作業時の操作の効率は85%から100%に向上したが,操作速度については有意な差がみられなかった. また,ハーフインプラントデバイスのセンサ値変化による磁場の歪みを検出し,ユーザが情報入力するシステムを提案した.さらに,ハーフインプラントデバイスをネイルアートと組み合わせた場合の調査実験を実施した.

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
情報学人間科学部2019夏クォーター
情報学 01人間科学部(通信教育課程)2019秋学期
情報学 02人間科学部(通信教育課程)2019秋学期
情報学 03人間科学部(通信教育課程)2019秋学期
実体情報学概論大学院基幹理工学研究科2019春学期
実体情報学概論大学院創造理工学研究科2019春学期
実体情報学概論大学院先進理工学研究科2019春学期
実体情報学演習A大学院基幹理工学研究科2019春学期
実体情報学演習A大学院創造理工学研究科2019春学期
実体情報学演習A大学院先進理工学研究科2019春学期
実体情報学演習B大学院基幹理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習B大学院創造理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習B大学院先進理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習C大学院基幹理工学研究科2019春学期
実体情報学演習C大学院創造理工学研究科2019春学期
実体情報学演習C大学院先進理工学研究科2019春学期
実体情報学演習D大学院基幹理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習D大学院創造理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習D大学院先進理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習E大学院基幹理工学研究科2019春学期
実体情報学演習E大学院創造理工学研究科2019春学期
実体情報学演習E大学院先進理工学研究科2019春学期
実体情報学演習F大学院基幹理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習F大学院創造理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習F大学院先進理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習G大学院基幹理工学研究科2019春学期
実体情報学演習G大学院創造理工学研究科2019春学期
実体情報学演習G大学院先進理工学研究科2019春学期
実体情報学演習H大学院基幹理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習H大学院創造理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習H大学院先進理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習I大学院基幹理工学研究科2019春学期
実体情報学演習I大学院創造理工学研究科2019春学期
実体情報学演習I大学院先進理工学研究科2019春学期
実体情報学演習J大学院基幹理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習J大学院創造理工学研究科2019秋学期
実体情報学演習J大学院先進理工学研究科2019秋学期
実体情報学特別演習大学院基幹理工学研究科2019通年
実体情報学特別演習大学院創造理工学研究科2019通年
実体情報学特別演習大学院先進理工学研究科2019通年
修士論文(総合機械)大学院創造理工学研究科2019通年
バイオメカニカルシステム研究大学院創造理工学研究科2019通年
バイオメカニカルシステム研究大学院創造理工学研究科2019通年