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講演抄録/キーワード
講演名 2019-03-06 13:00
ヒトの階段昇りにおける足の一段持ち上げ動作を再現する数理モデル
植木明彦北畠 周松井利一群馬大NC2018-78
抄録 (和) 本研究では,ヒトの階段昇降動作機構の数理モデルを構築する前段階として,足を一段上のステップに乗せる動作を再現する最適制御モデルを構築する.具体的には,実測した一段足上げ動作の解析に基づき,一段足上げ動作特徴を明確化し,この動作特徴を拘束条件として,大腿と下腿と足からなる3リンク3関節構造の最適制御モデルを構築する.その結果,(1) 股関節,膝関節,足関節の実測角度には,各々極小値,極大値,極小値が存在すること,(2) 上記(1)の各極値とその時刻は,一ステップの高さ(蹴上)から予測可能であること,(3) 上記各極値とその時刻を経由点情報として最適制御モデルの拘束条件にすれば,一段足上げ動作実測軌道の理論的再現が可能になることが示される.これらの結果は,関節角度の極値とその時刻が一段足上げ動作の生成に必要な特徴になり得ると同時に,これらの情報を拘束条件にした最適制御モデルが一段足上げ動作機構の有効な数理モデルになり得ることを示唆する. 
(英) This research formulates an optimal control model for reproducing human foot-lifting movements onto one-up stair-step as a preliminary step toward developing a mathematical model of the human stair-climbing mechanism. The model predicts the optimal trajectory by minimizing its criterion function under constrained conditions derived from analyzing measured foot-lifting movements. Consequently, the following results are obtained: (1) the hip-, knee-, and ankle-joint angle profiles hold the minimum, maximum, and minimum points, respectively, (2) the value and the time of each extremum can be predicted by the specified stair rise; (3) the proposed model in which the above extremum information is introduced as constrained conditions can successfully reproduce measured foot-lifting trajectories. These results suggest that the extremum information of joint angle profiles characterizes foot-lifting movements, and that the proposed model can be an effective model of the human foot-lifting mechanism.
キーワード (和) 階段昇り / 一段足上げ / 関節角度の極値 / 一ステップの高さ(蹴上) / 3関節モデル / 経由点 / /  
(英) Stair climbing / Foot-lifting / Extremum information of joint angle / Stair rise / Three joint model / Via point / /  
文献情報 信学技報, vol. 118, no. 470, NC2018-78, pp. 187-192, 2019年3月.
資料番号 NC2018-78 
発行日 2019-02-25 (NC) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380
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PDFダウンロード NC2018-78

研究会情報
研究会 NC MBE  
開催期間 2019-03-04 - 2019-03-06 
開催地(和) 電気通信大学 
開催地(英) University of Electro Communications 
テーマ(和) NC, ME, 一般 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 NC 
会議コード 2019-03-NC-MBE 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) ヒトの階段昇りにおける足の一段持ち上げ動作を再現する数理モデル 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Mathematical Model for Simulating Human Foot-Lifting Movements onto One-Up Stair-Step 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 階段昇り / Stair climbing  
キーワード(2)(和/英) 一段足上げ / Foot-lifting  
キーワード(3)(和/英) 関節角度の極値 / Extremum information of joint angle  
キーワード(4)(和/英) 一ステップの高さ(蹴上) / Stair rise  
キーワード(5)(和/英) 3関節モデル / Three joint model  
キーワード(6)(和/英) 経由点 / Via point  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 植木 明彦 / Akihiko Ueki / ウエキ アキヒコ
第1著者 所属(和/英) 群馬大学 (略称: 群馬大)
Gunma University (略称: Gunma Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 北畠 周 / Shu Kitabatake / キタバタケ シュウ
第2著者 所属(和/英) 群馬大学 (略称: 群馬大)
Gunma University (略称: Gunma Univ.)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 松井 利一 / Toshikazu Matsui / マツイ トシカズ
第3著者 所属(和/英) 群馬大学 (略称: 群馬大)
Gunma University (略称: Gunma Univ.)
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講演者
発表日時 2019-03-06 13:00:00 
発表時間 25 
申込先研究会 NC 
資料番号 IEICE-NC2018-78 
巻番号(vol) IEICE-118 
号番号(no) no.470 
ページ範囲 pp.187-192 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-NC-2019-02-25 


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