人間と機械の協調的な運動の設計に有用な手がかりを発見

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機械の適切な支援のタイミングの同定と人間の知覚の順応現象の応用可能性

2020-08-13 東京大学,理化学研究所,東京工業大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 人間の行動に合わせてその動きを支援するシステムの設計において十分に検討されていない、人間側の知覚と機械側からの支援のタイミングの問題に着目し、筋電気刺激を使った実験で2つの新たな知見を得ました。
  • 身体運動の開始から機械が運動を支援するまでの時間差を計測することで、機械が適切に介入できる時間範囲を求めました。
  • 人間の意図と機械の動作のずれを防ぐ上で、知覚が順応する現象の応用が可能であることを明らかにしました。

スマートウォッチやスマートグラスといったウェアラブルデバイスが製品化されているように、人間の生活を支援する機械が社会に浸透してきています。特に、パワーアシスト装置をはじめとした人間機械協調システムには大きな期待が寄せられています。ただし、機械が人間の運動を支援する場合、人間と機械の運動を効果的に融合させるために、人間の運動・生体信号を正確に計測した上で状況や意図を適切にくみ取る必要があります。しかし、人間のダイナミックな動作を完全に予測することは難しく、機械の動作が人間の意図とずれてしまう場合があります。また、人間が機械の動作のタイミングを予測できない場合、本来意図した運動が機械によって妨害されることがあります。

この人間の意図と機械の動作のずれを防止するため、東京大学 大学院情報理工学系研究科 博士課程1年 松原 晟都 大学院生、青山 一真 助教、先端科学技術研究センターの脇坂 崇平 特任研究員、檜山 敦 講師(理化学研究所 革新知能統合研究センター兼務)、稲見 昌彦 教授および東京工業大学 工学院経営工学系 Katie Seaborn 准教授らによる研究チームは、人間の自発的意図に基づく随意運動(自発的運動)のタイミングに合わせて機械から筋電気刺激を与え、機械が人間の運動を増幅させる実験系を構築しました。実験では、自発的運動の開始から機械による介入までの時間差が知覚的に同時だと感じられる時間範囲を同定し、機械による適切な介入のタイミングを求めました。また、時間的に異なる自発的運動の開始と機械による介入を知覚的に同時だと感じられるようにする手段として、知覚が順応する現象の応用可能性を実験的に明らかにしました。

本成果は、外部から運動を与えて人間の行動を協調的に補助・誘導する人間と機械のインタラクションにおける認知メカニズムの理解に貢献するものです。さらに、人間の意図に沿ってより円滑に行動を支援できる人間機械協調システムの技術開発への応用など、幅広い展開が期待されます。

本研究の成果は、2020年8月12日(米国東部夏時間)に米国の科学雑誌「PLOS ONE」にて発表されます。

本成果は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 ERATO「稲見自在化身体プロジェクト」(課題番号:JPMJER1701、研究総括:稲見 昌彦)および、CREST「経験サプリメントによる行動変容と創造的協働」(課題番号:JPMJCR16E1、研究代表者:黄瀬 浩一)によって得られたものです。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Perceptual Simultaneity and its Modulation during EMG-Triggered Motion Induction with Electrical Muscle Stimulation”
DOI:10.1371/journal.pone.0236497
<お問い合わせ先>
<研究に関すること>

稲見 昌彦(イナミ マサヒコ)

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