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人の感覚/運動機能の拡張

歳をとっても日々の生活を楽しむためには,自分の身体を自分で思い通り動かしている感覚, 自分自身でさまざまなものを感じている感覚を維持することが重要だと考えています. そこで,人の運動や感覚の機能を拡張・向上する人間拡張アシストデバイスの開発を行っています.

関連文献とサイト

アンプラグド・パワード・スーツを利用したスポーツの拡張 (NHK News Up 錦織選手のような強打を! 夢に近づくスーツ)
  • 小川和徳,池田智浩,栗田雄一, 低圧駆動型人工筋を用いたテニス用アンプラグド・パワード・スーツの開発, 超人スポーツ学術研究会, 2016.12.18
無電力供給型身体運動支援スーツ/アンプラグド・パワード・スーツ Unplugged Powered Suit (日本語記事@ASCII.jp) (英語記事@EurekAlert!) (英語記事@Medical Daily) (英語記事@EXOSKELETON REPORT)
  • 栗田雄一,小川和徳, 低圧駆動型空気圧人工筋を利用したアンプラグド・パワード・スーツの開発, 第一回超人スポーツ学術研究会,pp.7-8, 2015.12.10
  • 小川和徳,池田智浩,栗田雄一, 低圧駆動型空気圧人工筋の開発とそれを利用した無外部動力歩行支援装置, 第33回日本ロボット学会学術講演会,RSJ2015AC2C1-06, 2015.9.4
人の感覚・運動機能を向上させるスーツ:SEnS (日本語記事@ギズモードジャパン) (英語記事@EurekAlert!) (英語記事@engadget)
  • 栗田雄一,佐藤純平,田中孝之,篠原稔,辻敏夫, 感覚運動機能を向上させるウェアラブルスーツ:SEnS, 第32回日本ロボット学会学術講演会,RSJ2014AC2Q2-04,2014.9.5
  • Yuichi Kurita, Jumpei Sato, Takayuki Tanaka, Minoru Shinohara, and Tosho Tsuji, Unloading muscle activation enhances force perception, Augmented Human 2014, March 7-9, 2014. DOI:10.1145/2582051.2582055
確率共鳴現象に基づく指先知覚感度を増強させるウェアラブルデバイス (日本語での研究紹介) (英語での研究紹介@Georgia Tech.)
  • 栗田雄一,末田大和,上田淳,辻敏夫, 確率共鳴現象を利用した触覚知覚感度の向上効果に関する考察, 電子情報通信学会技術報告, Vol.113, No.272, WIT2013-45, pp.13-16, 2013.10.26-27
  • Yuichi Kurita, Minoru Shinohara, and Jun Ueda, Wearable Sensorimotor Enhancer for Fingertip using Stochastic Resonance Effect, IEEE Transactions on Human-Machine Systems, Vol. 43, Issue 3, pp. 333-337, May 2013


身体モデリングと主観的感覚を考慮したデザイン

コンピュータ技術の進化により,筋・骨格の生理学的・機構的・力学的性質をコンピュータで 再現することが可能になりつつあります. これら身体モデリングの技術を応用して,人の運動や感覚の特性を物理的根拠の明確な指標でとらえて評価し,それを人をより賢くサポートするための補助技術や,より使いやすい製品設計につなげるための手法について研究しています.

関連文献とサイト

人を賢くサポートする機械や製品のための人間身体モデリング (日本語での説明) (英語での説明)
  • 人体運動評価装置、方法、およびプログラム, 栗田雄一,辻敏夫,櫻田浩平, 特願2012-267838 Filed on 2012.12.7
  • Jumpei Sato, Kazuhiro Takemura, Naoki Yamada, Atsuhide Kishi, Kazuo Nishikawa, Takahide Nouzawa, Toshio Tsuji, and Yuichi Kurita, Investigation of subjective force perception based on estimation of muscle activities during steering operation, 2013 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2013), pp. 76-81, Kobe, Japan, Dec.14 - 17, 2013.
  • 櫻田浩平,佐藤純平,辻敏夫,栗田雄一, 筋骨格モデルと終点誤差を考慮した運動評価, 第45回日本人間工学会中国・四国支部大会講演論文集,pp. 154-155,2012
  • 竹村和紘, 山田直樹, 岸篤秀, 農沢隆秀, 田中良幸, 栗田雄一, 辻敏夫, 人間の主観的な力知覚モデルの提案とステアリング操作系への応用, 日本機械学会論文集, Vol. 78, No. 795, spp. 64-73, 2012
筋負担度推定に基づくインタフェースデザイン法
  • 工業製品デザインシステム、方法、およびプログラム, 栗田雄一,辻敏夫,近藤雅也, 特願2014-033795 Filed on 2014.2.2
  • 栗田雄一,近藤雅也,辻敏夫, 筋負担度を考慮したインタフェースデザイン法の提案, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014講演論文集,3P1-H07(1)-(2),2014.5.28

人の感じる持ちやすさ・使いやすさの定量評価 (研究紹介: NAIST)

  • Atsutoshi Ikeda, Yuichi Kurita, and Tsukasa Ogasawara, " Product Usability Estimation using Musculoskeletal Model," IEEE RAS / EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (IEEE/EMBS BIOROB 2010), pp.307--312, Tokyo, Japan, 2010.9
  • 池田 篤俊,栗田 雄一,小笠原 司, "腱骨格モデルを用いたつまみやすさの生体力学的解析", 日本ロボット学会論文誌, Vol.28, No.2, pp.191-199, 2010.3

運動強度依存ノイズを考慮した人の運動生成戦略 (研究紹介: NAIST)

  • 寺岡 宏敏,池田 篤俊,栗田 雄一,上田 淳,小笠原 司 運動指令依存ノイズに着目した確率的Broadcast Feedback制御の到達運動への適用" 情報処理学会第73回全国大会,3Q-8, 2011.3

力・触覚モデリングとヒューマン・コンピュータ・インタフェース

人がコンピュータやロボットシステムをより操作しやすくするためには, 人の意志をシステムにより直感的に伝えるためのインタフェースが必要です. またシステムが人の意思を理解していることを示すためのフィードバックレスポンス設計もまた重要です. そこで人の知覚特性,特に触・力覚知覚に着目したコンピュータインタフェースの開発を行っています.

関連文献とサイト

指先接触面変化率(偏心度)を用いた指先力推定 (日本語での研究紹介)
  • 氣比田晃士,辻敏夫,栗田雄一 接触面変化に基づく指先印加力推定とインタフェース応用, 日本バーチャルリアリティ学会大会2013講演論文集,pp.533-536,2013.9.18-20

指先変形を与えることで重量・摩擦感を錯覚させるハプティックディスプレイ (英語での説明) (研究紹介: NAIST)
  • 栗田 雄一,米澤 智,池田 篤俊,小笠原 司, 指先接触面の滑り量制御による重量・摩擦呈示デバイス, 日本ロボット学会論文誌, Vol.32, No.2, pp.89-96, 2012.4
  • Yuichi Kurita, Satoshi Yonezawa, Atsutoshi Ikeda, and Tsukasa Ogasawara, Weight and Friction Display Device by Controlling the Slip Condition of a Fingertip, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IEEE IROS 2011) pp.2127-2132, San Francisco, CA, USA, Sep 25-30, 2011

指先滑りを利用したポインティングデバイス (英語での説明) (研究紹介: NAIST)
  • Yuichi Kurita, Atsutoshi Ikeda, Jun Ueda, and Tsukasa Ogasawara, "A Fingerprint Pointing Device Utilizing the Deformation of the Fingertip during the Incipient Slip," IEEE Transactions on Robotics, Vol.21, No.5, pp.801-811, 2005.10


医用工学

工学や情報処理の技術を異分野に応用し,新たな発見や専門家をサポートする機器の開発を目指しています. 特に医療分野への応用に力を入れており,医師との共同研究を行っています.

関連文献とサイト

力覚の重畳技術を利用したハプティックデバイス (日本語での説明) (英語での説明)
  • Yuichi Kurita, Hiroyuki Ohtsuka, Kazuyuki Nagata, and Tosho Tsuji, Haptic rendering of needle penetration by enhancing the real force response of a base object, Haptics Symposium, pp.357-360, Houston, Texas, USA, Feb. 23-26, 2014.
  • Yuichi Kurita, Atsutoshi Ikeda, Kazuyuki Nagata and Tsukasa Ogasawara, Haptic Augmented Reality Utilizing the Reaction Force of a Base Object, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.25, No.1, pp.72-79, 2013
  • 栗田雄一,大塚絋之, 永田和之,辻敏夫, 補助物体の反力に力覚デバイスの仮想力を重畳する力覚拡張呈示に関する研究 −ゴムシートを利用した穿刺力覚の呈示−, 電子情報通信学会技術報告, HIP2012-74, pp.7-12, 2013.3.13-14

ピエゾスタックアクチュエータを利用した力と変位を測定可能な可動ピンセット
  • 栗田 雄一,杉原 冬樹,上田 淳, 小笠原 司, "ピエゾアクチュエータを用いたMRI対応グリッパの開発", 日本機械学会論文集C編, Vol.76, No.761, pp. 132-141, 2010.1

鉗子操作スキル評価 (英語での説明)
  • 羽山 裕也,栗田 雄一,川原 知洋,岡島 正純,小笠原 司, "腹腔鏡下手術における鉗子操作の自動分類", 第18回コンピュータ外科学会大会, vol.11, No.3, pp.328-329, 2009.11

緑内障早期発見のための眼剛性計測
  • Yuichi Kurita, Roland Kempf, Yoshichika Iida, Jumpei Okude, Makoto Kaneko, Hiromu K Mishima, Hidetoshi Tsukamoto, Eiichiro Sugimoto, Seiki Katakura, Ken Kobayashi, and Yoshiaki Kiuchi, "Contact Based Stiffness Sensing of Human Eye," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol.55, No.2, pp.739-745, 2008.2
  • 金子 真,Roland Kempf,栗田 雄一, 飯田 義親,奥出 純平,三嶋 弘,塚本 秀利,杉本 栄一郎, "空気噴流方式眼圧計で角膜変形遅れ特性が起こるメカニズムの解明", 計測自動制御学会論文集,Vol.43, No.2,pp. 78-84, 2007.2

卒業生の卒論・修論タイトル


2016 Master thesis
  • Takuya Kasahara, Study on the Efficacy of Omnidirectional Images for a Laparoscopic Surgery
  • Yusuke Kishishita, Computational Prediction of Subjective Sense of Force in a Steering Wheel Operation based on Muscle Activity Estimation
  • Tsuyoshi Arakawa, Influence of the Contact Area Deformation at a Fingertip on Tactile Texture Evaluation

2016年度 卒業論文
  • 関塚 良太,改造ラジコンとAR提示による油圧ショベルのバーチャル操縦体験システム
  • 静野 大樹,透明疑似指を利用した指先接触面計測装置の開発
  • 常安 孝輔,空気圧ゴム人工筋を利用した建設作業支援スーツのアシスト力設計に関する考察

2015 Master thesis
  • Takaaki Ishikawa, Development of the Haptic Force Display by Electrical Muscle Stimulation
  • Yoshihide Otsuru, Haptic Enhanced Reality Method for Laparoscopic Surgery

2015年度 卒業論文
  • 小池祐輝,外科医師の筋負担を軽減させるスーツの評価と改良
  • 村田拓也,筋骨格モデルによる手先スティフネス楕円の推定
  • 飯倉隆寛,靴底に対する振動付与による路面歩行感の修飾提示

2014 Master thesis
  • Akihito Kibita, Fingertip Force Estimation based on the deformation of the fingertip
  • Kohei Sakurada, Endpoint Compliance Based on Estimation of Muscle Activity by a Musculoskeletal Model
  • Jumpei Sato, Development of a Wearable Sensorimotor-Enhancing Suit

2014年度 卒業論文
  • 荒川 剛,指先接触面変化に着目した持ちやすさ評価
  • 岸下優介,リアルタイム筋負担度可視化システムの構築
  • 高橋啓太,筋骨格モデルによる身体サポートウェアの評価

2013年度 Master thesis
  • Masahiro Kiyooka, Force Display of a Palpation Motion by Using the Haptic Enhanced Reality Method
  • Yamato Sueda, Surgical Grasping Forceps with Sensorimotor Enhancement Capability

2013年度 卒業論文
  • 石川敬明, 電気的筋肉刺激を利用した重量感呈示
  • 大鶴佳秀, 力覚重畳呈示技術を用いた腹腔鏡手術用トレーニングシステムの開発
  • 近藤 雅也, 筋負担量を考慮したインタフェースデザイン手法の提案

2012年度 Master thesis
  • Hiroyuki Ohtsuka, Haptic rendering by augmenting virtual force on the force response of a base object

2012年度 卒業論文
  • 氣比田晃士, 滑り知覚モデルを利用した指先印加力の推定
  • 櫻田浩平, 筋の信号強度依存ノイズを考慮した運動評価
  • 佐藤純平, 筋骨格モデルを利用した筋力推定に基づく感性評価の試み

2011年度 卒業論文
  • 佐々木桂一, 上肢筋骨格モデルを利用した運動効率性評価
  • 末田大和, 確率共鳴現象による知覚感度向上に関する考察