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東大IRT、筋肉の動きを可視化する「マジックミラー」を開発
〜将来はロボットへの搭載も


 東京大学IRT研究機構は2月27日(金)、「マジックミラー:デイリーヘルスケアをめざすロボット技術」に関する発表を行なった。リアルタイムで人間の筋肉の活動を推定し、視覚化するシステムを開発したもの。日々の健康管理への応用などが考えられているという。


東京大学IRT研究機構の下山勲機構長(右)と中村仁彦IRT制御研究部門長(左) 開発した「マジックミラー」。“魔法の鏡”のように、筋肉の動きを表示する

 東京大学IRT研究機構では、来るべき少子高齢化社会において、人や社会を支えるための技術基盤の研究開発を行なっている。2008年度から、掃除片付けを行なうホームアシスタントロボット(10月)、移動を支援する1人乗りのパーソナルモビリティロボット(11月)、薬の飲み忘れなどを予防する思い出し支援技術(12月)、食器洗いを支援するキッチンロボット(12月)と、相次いで研究成果を発表してきた。

 今回開発したのは、(1)人の動作計測からリアルタイムに筋肉の活動を可視化する技術、(2)人の体の各部位の質量分布を可視化する技術、の2つ。これらの技術を組み合わせ、「マジックミラー」と呼ぶアプリケーションを開発した。このマジックミラーの前で運動することで、自分の筋肉の動きや、各部位の重さの変化などを確認することができる。

 マジックミラーは、“鏡”となるディスプレイと、モーションキャプチャ用のカメラ、人間が乗る床反力計、腕や脚に貼り付ける筋電計から構成されるシステム。


足下には床反力計が2枚ある 室内には全方位にカメラを設置 手足の両側に筋電計が貼られている

 1つめの技術は、逆運動学や逆動力学の最適化計算などを行なって筋肉の張力を推定するもので、従来、10秒の解析に数十分を要していたが、人体モデルの簡素化(155自由度・1,190ワイヤー→62自由度・308ワイヤー)、逆運動学計算のマルチスレッド化などにより、リアルタイム(16ms)で計算できるようになった。


【動画】赤く表示される部分で筋肉が使われている 実際の映像の上に表示することもできる

 2つめは、人間の体を16の部位に分け、各セグメントの質量分布を推定するものだ。人間の運動をカメラと床反力計で観測しており、開始直後は精度が悪いが、運動をするにつれて正確に推測できるようになる。履歴を保存しておいて、各部位の体重変化を画面に表示することも可能だ。


【動画】赤い部位は精度が悪い。体を動かすことで徐々に精度が上がって緑色に 体重の変化も表示できる。左足にウェイトを巻いたので、そこが重い(赤色)

 家庭、リハビリテーションセンター、スポーツジム、医療機関などにおいて、健康管理やトレーニングに役立てることを想定している。現在は、10台のカメラ、2台の床反力計、16個の筋電計が必要となる大がかりなシステムであるが、将来的には、カメラを内蔵したディスプレイだけで実現できる可能性もあるという。

 技術の延長上には、ロボットへの搭載も視野に入れる。「ロボットにこういった“目”が搭載されることで、人を支援するタイミングなどの状況を判断できるようになる。ロボットの知能的な人支援技術に繋がっていくと考えている」(中村仁彦IRT制御研究部門長)。


URL
  東京大学IRT研究機構
  http://www.irt.i.u-tokyo.ac.jp/

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( 大塚 実 )
2009/03/02 13:40

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