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2019年5月1日発売

コロナ社

身体運動とロボティクス

ロボティクスシリーズ
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内容紹介
はじめにロボットと身体で関連する運動の計測と解析について説明をし,その後,スポーツ科学・運動科学からのアプローチによる運動の巧みさおよびロボティクスからのアプローチによる運動の巧みについて事例を紹介した。

★主要目次★
1. 身体運動科学とロボティクス
 1.1 身体運動科学とロボティクスの歴史
 1.2 多関節構造体の運動解析方法─形の問題と動きの問題─
 1.3 運動制御─フィードバック制御とフィードフォワード制御─
 1.4 身体運動の特徴
 1.5 多関節構造体の特徴─特異姿勢─
 1.6 身体運動をロボティクスの視点で考える
 1.7 モデル化
2. 運動学的モデルと計測
 2.1 身体の構造とそのモデル化
 2.2 計測システム
3. 身体運動の力学的計測と解析
 3.1 力の計測方法
 3.2 身体運動の力学
 3.3 身体運動の解析方法
4. 筋骨格モデルを用いた動作解析法
 4.1 逆動力学を用いた筋張力の推定法
 4.2 順動力学を用いた筋張力の推定法
5. 身体運動の巧みさの解析
 5.1 しなやかな動作(日本舞踊)
 5.2 力強い動作(ウエイトリフティング)
6. センシングと運動の協調
 6.1 センシングの二つの役割
 6.2 センシングと運動パフォーマンス
 6.3 身体運動の協調
 6.4 運動スキルの工学的実現
7. 運動学習と巧みさの発達
 7.1 運動スキルの分類
 7.2 スキルを実現するための情報処理
 7.3 巧みな運動の学習
 7.4 ロボットによる卓球タスクの学習
目次
1. 身体運動科学とロボティクス
1.1 身体運動科学とロボティクスの歴史
1.2 多関節構造体の運動解析方法─形の問題と動きの問題─
1.3 運動制御─フィードバック制御とフィードフォワード制御─
1.4 身体運動の特徴
 1.4.1 冗長多関節構造
 1.4.2 筋配置構造
 1.4.3 粘弾性変化
1.5 多関節構造体の特徴─特異姿勢─
1.6 身体運動をロボティクスの視点で考える
 1.6.1 ドアまで近づきドアノブをつかむ動作
 1.6.2 指合わせ動作
1.7 モデル化
章末問題

2. 運動学的モデルと計測
2.1 身体の構造とそのモデル化
 2.1.1 身体の分節
 2.1.2 関節の動きの表現
 2.1.3 リンクの動きの表現
2.2 計測システム
 2.2.1 計測システム
 2.2.2 関節角の推定法
章末問題

3. 身体運動の力学的計測と解析
3.1 力の計測方法
 3.1.1 ロードセル(力センサ)
 3.1.2 床反力計
 3.1.3 筋電図
 3.1.4 加速度センサ
3.2 身体運動の力学
 3.2.1 骨格筋
 3.2.2 身体運動の力学モデル
 3.2.3 単関節運動の静力学
 3.2.4 単関節運動の動力学
 3.2.5 多関節運動の動力学
3.3 身体運動の解析方法
章末問題

4. 筋骨格モデルを用いた動作解析法
4.1 逆動力学を用いた筋張力の推定法
 4.1.1 解析の流れ
 4.1.2 剛体リンクモデルと筋骨格モデル
 4.1.3 筋骨格モデルのパラメータ
 4.1.4 数値最適化計算と評価関数
 4.1.5 計算時間
4.2 順動力学を用いた筋張力の推定法
 4.2.1 解析の流れ
 4.2.2 筋骨格モデル
 4.2.3 数値最適化計算と評価関数
 4.2.4 コンピュータの性能の向上と筋骨格モデルの複雑化
 4.2.5 実際の動作解析例

5. 身体運動の巧みさの解析
5.1 しなやかな動作(日本舞踊)
 5.1.1 運動学的評価
 5.1.2 筋電図による拮抗筋の共収縮評価
5.2 力強い動作(ウエイトリフティング)
 5.2.1 バーベルの軌跡
 5.2.2 床反力と筋電図の左右対称性
 5.2.3 リフティングスキルとエネルギー転移

6. センシングと運動の協調
6.1 センシングの二つの役割
6.2 センシングと運動パフォーマンス
6.3 身体運動の協調
 6.3.1 ベルンシュタイン問題
 6.3.2 ダイナミックシステムズアプローチ
 6.3.3 運動リズム・動作タイミング
6.4 運動スキルの工学的実現
 6.4.1 ジャグリングの運動スキル
 6.4.2 運動リズムの生成
 6.4.3 ロボット実験

7. 運動学習と巧みさの発達
7.1 運動スキルの分類
 7.1.1 タスクに基づいた分類
 7.1.2 運動と認知に着目した分類
 7.1.3 環境の予測性のレベルに基づいた分類
7.2 スキルを実現するための情報処理
 7.2.1 脳の中枢神経系でなされる情報処理
 7.2.2 閉ループと反応の遅れ
 7.2.3 反応の遅れを克服するための予測
 7.2.4 GMPとスキーマ
7.3 巧みな運動の学習
 7.3.1 学習によるスキルの変化
 7.3.2 コーチング
7.4 ロボットによる卓球タスクの学習
 7.4.1 ロボット本体と計測制御システム
 7.4.2 卓球タスクのためのスキル
 7.4.3 注意の操作に関する教示
 7.4.4 スキーマ(入出力マップ)の学習
 7.4.5 ラケットの操作スキルを習得するための部分追加練習
 7.4.6 卓球タスクの動作スキルの学習
 7.4.7 ロボットによる卓球タスク
 7.4.8 ヒトとロボットの卓球ラリー

引用・参考文献
章末問題解答
索引

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