顔写真

オオワキ ダイ
大脇 大
Dai Owaki
所属
大学院工学研究科 ロボティクス専攻 ロボットシステム講座(ニューロロボティクス)
職名
准教授
学位
  • 博士(工学)(東北大学)

  • 修士(工学)(名古屋大学)

経歴 9

  • 2020年5月 ~ 継続中
    東北大学

  • 2019年4月 ~ 継続中
    東北大学 工学研究科 ロボティクス専攻 准教授

  • 2019年5月 ~ 2019年7月
    Bielefeld University Dept. Biological Cybernetics, Faculty of Biology JSPS Scientist for Joint International Research (H30-H32)

  • 2017年10月 ~ 2019年3月
    東北大学 工学研究科 ロボティクス専攻 助教

  • 2018年4月 ~ 2018年10月
    Bielefeld University Dept. Biological Cybernetics, Faculty of Biology JSPS Scientist for Joint International Research (H30-H32)

  • 2011年4月 ~ 2017年9月
    東北大学 電気通信研究所 助教

  • 2009年4月 ~ 2011年3月
    東北大学工学研究科 助教

  • 2007年4月 ~ 2009年3月
    日本学術振興会 特別研究員(DC2)

  • 2006年10月 ~ 2007年3月
    東北大学工学研究科 リサーチアシスタント

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学歴 3

  • 東北大学 工学研究科 電気・通信工学専攻

    ~ 2009年3月25日

  • 名古屋大学 工学研究科 計算理工学専攻

    ~ 2006年3月27日

  • 名古屋大学 工学部 電気電子・情報工学科

    ~ 2004年3月25日

委員歴 15

  • Advanced Robotics (Journal) Editorial Board Member

    2020年4月 ~ 継続中

  • 第41回日本ロボット学会学術講演会 特別行事委員長

    2022年 ~ 2023年9月

  • The 11th International Symposium on Adaptive Motion on Animals and Machines (AMAM2023) Secretariats (事務局)

    2022年 ~ 2023年6月

  • 計測自動制御学会 東北支部 会計幹事

    2020年 ~ 2021年

  • The 9th International Symposium on Adaptive Motion on Animals and Machines (AMAM2019) Program Committee (プログラム委員)

    2018年 ~ 2019年8月

  • 計測自動制御学会 東北支部 広報幹事

    2018年 ~ 2019年

  • 計測自動制御学会 システム・情報部門 自律分散システム部会 運営委員会 副幹事,幹事

    2017年 ~ 2018年

  • The 8th International Symposium on Adaptive Motion on Animals and Machines (AMAM2017) Robot Exhibition and Workshop Chair (実行委員)

    2016年 ~ 2017年

  • 計測自動制御学会 システム・情報部門 自律分散システム部会 運営委員会 委員

    2013年8月 ~ 2015年7月

  • 計測自動制御学会 システム・情報部門 自律分散システム部会 運営委員会 委員

    2013年8月 ~ 2015年7月

  • 第25回インテリジェント・システム・シンポジウム(FAN2015) 実行委員

    2015年 ~ 2015年

  • 計測自動制御学会 システム・情報部門 第25回自律分散システム・シンポジウム 実行委員

    2013年 ~ 2014年

  • 計測自動制御学会 システム・情報部門 第19会創発システム・シンポジウム 実行委員(幹事)

    2013年 ~ 2014年

  • 第11回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI2010) 表彰委員長

    2010年6月 ~ 2010年12月

  • 第11回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI2010) 表彰委員長

    2010年6月 ~ 2010年12月

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所属学協会 4

  • 日本比較生理生化学会

  • 計測自動制御学会

  • 日本ロボット学会

  • IEEE

研究キーワード 12

  • モーションハッキング

  • バイオハイブリッドシステム

  • シンセティックニューロリハビリテーション

  • ニューロロボティクス

  • 身体性システム科学

  • Central Pattern Generator (CPG)

  • 脚式ロコモーション制御

  • 身体性

  • 歩容遷移

  • 受動走行

  • 受動歩行

  • 二脚ロコモーション

研究分野 5

  • ライフサイエンス / 動物生理化学、生理学、行動学 /

  • ライフサイエンス / リハビリテーション科学 /

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 制御、システム工学 /

  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス /

  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム /

受賞 21

  1. Best Paper Award

    2021年12月 MHS2021 Whole Body Direction and Velocity Prediction from Leg Movements in Insect Walking Using Recurrent Neural Network

  2. NTTグループ賞

    2021年5月 SENDAI NEW PUBLIC 医療従事者不足の東北から発信、リハビリの「質」向上につながるAI歩行診断

  3. SI2020 優秀講演賞

    2020年12月 第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 深層強化学習を用いたばね付き準受動歩行モデルにおける歩容生成

  4. ディスティングイッシュトリサーチャー

    2020年5月 東北大学

  5. 令和2年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2020年4月 文部科学省 脚式移動動物の制御基盤の解明と実世界応用に関する研究

  6. 第22回青葉工学研究奨励賞

    2016年12月 一般財団法人青葉工学振興会 四脚動物の多様な運動パターン生成を司る 脚間協調機序の解明

  7. IEEE/RSJ IROS2012 JTCF Novel Technology Paper Award for Amusement Culture Finalist

    2012年10月 Japan Toy Culture Foundation Listen to Body’s Message: Quadruped Robot That Fully Exploits Physical Interaction between Legs

  8. 日本ロボット学会第24回研究奨励賞

    2009年9月16日 日本ロボット学会 受動走行の背後に潜む安定化構造の解明

  9. 横幹連合「木村賞」

    2018年3月 横幹連合 ムカデ型ロボットi-CentiPot;機械から生物へ

  10. 計測自動制御学会関西支部技術賞

    2018年2月 計測自動制御学会関西支部 陰的制御によるムカデ型ロボット(i-CentiPot)の実現

  11. SI2017優秀講演賞

    2017年12月 第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2017) 脚の役割分担を自発的に生成可能な6脚歩行の脚内協調制御則

  12. SI2015優秀講演賞

    2015年12月 第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2015) 足底感覚情報を用いた二足歩行制御の環境適応性に関する検証

  13. IEEE MHS2015 Best Poster Award

    2015年11月25日 IEEE MHS2015 Auditory Foot: A Novel Auditory Feedback System Regarding Kinesthesia

  14. リスーピア賞

    2014年12月24日 サイエンスアゴラ推進委員 「創って動かす」生物研究~数理科学とロボット工学からのアプローチ~

  15. CLAWAR Association Best Technical Paper Award (Highly Commended paper award)

    2014年7月22日 CLAWAR Association CPG-based control of bipedal walking by exploting plantar sensation

  16. トーキン財団奨励賞

    2014年3月4日 トーキン科学技術振興財団

  17. 第9回(社)計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 優秀講演賞

    2008年12月7日 計測自動制御学会 「周波数と位相の自律的調整が可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案」

  18. Finalist in the SICE Annual Conference International Award

    2008年8月22日 SICE Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running by Changing the Body Elasticity

  19. SICE Annual Conference Young Author's Award

    2008年8月22日 SICE Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running by Changing the Body Elasticity

  20. 2008 IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter Young Award (ICRA'08)

    2008年5月21日 IEEE Robotics and Automation Society Japan Chapter On the Embodiment that Enables Passive Dynamic Bipedal Running

  21. 第7回(社)計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 優秀講演賞

    2006年12月16日 計測自動制御学会 「準受動歩行機械の実時間適応制御」

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論文 172

  1. Identifying essential factors for energy-efficient walking control across a wide range of velocities in reflex-based musculoskeletal systems 査読有り

    Shunsuke Koseki, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki

    PLOS Computational Biology 20 (1) e1011771-e1011771 2024年1月19日

    出版者・発行元:Public Library of Science (PLoS)

    DOI: 10.1371/journal.pcbi.1011771  

    eISSN:1553-7358

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    Humans can generate and sustain a wide range of walking velocities while optimizing their energy efficiency. Understanding the intricate mechanisms governing human walking will contribute to the engineering applications such as energy-efficient biped robots and walking assistive devices. Reflex-based control mechanisms, which generate motor patterns in response to sensory feedback, have shown promise in generating human-like walking in musculoskeletal models. However, the precise regulation of velocity remains a major challenge. This limitation makes it difficult to identify the essential reflex circuits for energy-efficient walking. To explore the reflex control mechanism and gain a better understanding of its energy-efficient maintenance mechanism, we extend the reflex-based control system to enable controlled walking velocities based on target speeds. We developed a novel performance-weighted least squares (PWLS) method to design a parameter modulator that optimizes walking efficiency while maintaining target velocity for the reflex-based bipedal system. We have successfully generated walking gaits from 0.7 to 1.6 m/s in a two-dimensional musculoskeletal model based on an input target velocity in the simulation environment. Our detailed analysis of the parameter modulator in a reflex-based system revealed two key reflex circuits that have a significant impact on energy efficiency. Furthermore, this finding was confirmed to be not influenced by setting parameters, i.e., leg length, sensory time delay, and weight coefficients in the objective cost function. These findings provide a powerful tool for exploring the neural bases of locomotion control while shedding light on the intricate mechanisms underlying human walking and hold significant potential for practical engineering applications.

  2. Integrated Quantitative Evaluation of Spatial Cognition and Motor Function with HoloLens Mixed Reality 査読有り

    Kenya Tada, Yuhei Sorimachi, Kyo Kutsuzawa, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Sensors 24 (2) 528-528 2024年1月15日

    出版者・発行元:MDPI AG

    DOI: 10.3390/s24020528  

    eISSN:1424-8220

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    The steady increase in the aging population worldwide is expected to cause a shortage of doctors and therapists for older people. This demographic shift requires more efficient and automated systems for rehabilitation and physical ability evaluations. Rehabilitation using mixed reality (MR) technology has attracted much attention in recent years. MR displays virtual objects on a head-mounted see-through display that overlies the user’s field of vision and allows users to manipulate them as if they exist in reality. However, tasks in previous studies applying MR to rehabilitation have been limited to tasks in which the virtual objects are static and do not interact dynamically with the surrounding environment. Therefore, in this study, we developed an application to evaluate cognitive and motor functions with the aim of realizing a rehabilitation system that is dynamic and has interaction with the surrounding environment using MR technology. The developed application enabled effective evaluation of the user’s spatial cognitive ability, task skillfulness, motor function, and decision-making ability. The results indicate the usefulness and feasibility of MR technology to quantify motor function and spatial cognition both for static and dynamic tasks in rehabilitation.

  3. Speed-Variable Gait Phase Estimation During Ambulation via Temporal Convolutional Network 査読有り

    Yan Guo, Yonatan Hutabarat, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    IEEE Sensors Journal 1-1 2023年12月

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/jsen.2023.3343721  

    ISSN:1530-437X

    eISSN:1558-1748 2379-9153

  4. A hierarchical model for external electrical control of an insect, accounting for inter-individual variation of muscle force properties 査読有り

    Dai Owaki, Volker Dürr, Josef Schmitz

    eLife 12 2023年9月13日

    出版者・発行元:eLife Sciences Publications, Ltd

    DOI: 10.7554/elife.85275  

    eISSN:2050-084X

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    Cyborg control of insect movement is promising for developing miniature, high-mobility, and efficient biohybrid robots. However, considering the inter-individual variation of the insect neuromuscular apparatus and its neural control is challenging. We propose a hierarchical model including inter-individual variation of muscle properties of three leg muscles involved in propulsion (retractor coxae), joint stiffness (pro- and retractor coxae), and stance-swing transition (protractor coxae and levator trochanteris) in the stick insect Carausius morosus. To estimate mechanical effects induced by external muscle stimulation, the model is based on the systematic evaluation of joint torques as functions of electrical stimulation parameters. A nearly linear relationship between the stimulus burst duration and generated torque was observed. This stimulus-torque characteristic holds for burst durations of up to 500ms, corresponding to the stance and swing phase durations of medium to fast walking stick insects. Hierarchical Bayesian modeling revealed that linearity of the stimulus-torque characteristic was invariant, with individually varying slopes. Individual prediction of joint torques provides significant benefits for precise cyborg control.

  5. LSTM Network-Based Estimation of Ground Reaction Forces During Walking in Stroke Patients Using Markerless Motion Capture System 査読有り

    Ryo Sugai, Shintaro Maeda, Ryosuke Shibuya, Yusuke Sekiguchi, Shin-Ichi Izumi, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki

    IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics 1-1 2023年8月30日

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/tmrb.2023.3310196  

    eISSN:2576-3202

  6. Latent Representation-Based Learning Controller for Pneumatic and Hydraulic Dual Actuation of Pressure-Driven Soft Actuators 査読有り

    Taku Sugiyama, Kyo Kutsuzawa, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Soft Robotics 2023年8月17日

    出版者・発行元:Mary Ann Liebert Inc

    DOI: 10.1089/soro.2022.0224  

    ISSN:2169-5172

    eISSN:2169-5180

  7. Morphological Characteristics That Enable Stable and Efficient Walking in Hexapod Robot Driven by Reflex-based Intra-limb Coordination 査読有り

    Wataru Sato, Jun Nishii, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki

    2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2023年5月29日

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/icra48891.2023.10161107  

  8. Learnable Tegotae-based Feedback in CPGs with Sparse Observation Produces Efficient and Adaptive Locomotion 査読有り

    Christopher Herneth, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki

    2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2023年5月29日

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/icra48891.2023.10160571  

  9. EMG-Based Estimation of Lower Limb Joint Angles and Moments Using Long Short-Term Memory Network 査読有り

    Minh Tat Nhat Truong, Amged Elsheikh Abdelgadir Ali, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Sensors 23 (6) 3331-3331 2023年3月22日

    出版者・発行元:MDPI AG

    DOI: 10.3390/s23063331  

    eISSN:1424-8220

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    One of the fundamental limitations in human biomechanics is that we cannot directly obtain joint moments during natural movements without affecting the motion. However, estimating these values is feasible with inverse dynamics computation by employing external force plates, which can cover only a small area of the plate. This work investigated the Long Short-Term Memory (LSTM) network for the kinetics and kinematics prediction of human lower limbs when performing different activities without using force plates after the learning. We measured surface electromyography (sEMG) signals from 14 lower extremities muscles to generate a 112-dimensional input vector from three sets of features: root mean square, mean absolute value, and sixth-order autoregressive model coefficient parameters for each muscle in the LSTM network. With the recorded experimental data from the motion capture system and the force plates, human motions were reconstructed in a biomechanical simulation created using OpenSim v4.1, from which the joint kinematics and kinetics from left and right knees and ankles were retrieved to serve as output for training the LSTM. The estimation results using the LSTM model deviated from labels with average R2 scores (knee angle: 97.25%, knee moment: 94.9%, ankle angle: 91.44%, and ankle moment: 85.44%). These results demonstrate the feasibility of the joint angle and moment estimation based solely on sEMG signals for multiple daily activities without requiring force plates and a motion capture system once the LSTM model is trained.

  10. Multimodal bipedal locomotion generation with passive dynamics via deep reinforcement learning 査読有り

    Shunsuke Koseki, Kyo Kutsuzawa, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Frontiers in Neurorobotics 16 2023年1月23日

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/fnbot.2022.1054239  

    eISSN:1662-5218

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    Generating multimodal locomotion in underactuated bipedal robots requires control solutions that can facilitate motion patterns for drastically different dynamical modes, which is an extremely challenging problem in locomotion-learning tasks. Also, in such multimodal locomotion, utilizing body morphology is important because it leads to energy-efficient locomotion. This study provides a framework that reproduces multimodal bipedal locomotion using passive dynamics through deep reinforcement learning (DRL). An underactuated bipedal model was developed based on a passive walker, and a controller was designed using DRL. By carefully planning the weight parameter settings of the DRL reward function during the learning process based on a curriculum learning method, the bipedal model successfully learned to walk, run, and perform gait transitions by adjusting only one command input. These results indicate that DRL can be applied to generate various gaits with the effective use of passive dynamics.

  11. 手応え制御から創発される多様な脚式ロコモーション 招待有り 査読有り

    Dai Owaki

    Journal of the Robotics Society of Japan 41 (3) 241-246 2023年

    出版者・発行元:The Robotics Society of Japan

    DOI: 10.7210/jrsj.41.241  

    ISSN:0289-1824

    eISSN:1884-7145

  12. Ground Reaction Force and Moment Estimation through EMG Sensing Using Long Short-Term Memory Network during Posture Coordination 査読有り

    Sei-ichi Sakamoto, Yonatan Hutabarat, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Cyborg and Bionic Systems 4 2023年1月

    出版者・発行元:American Association for the Advancement of Science (AAAS)

    DOI: 10.34133/cbsystems.0016  

    eISSN:2692-7632

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    Motion prediction based on kinematic information such as body segment displacement and joint angle has been widely studied. Because motions originate from forces, it is beneficial to estimate dynamic information, such as the ground reaction force (GRF), in addition to kinematic information for advanced motion prediction. In this study, we proposed a method to estimate GRF and ground reaction moment (GRM) from electromyography (EMG) in combination with and without an inertial measurement unit (IMU) sensor using a machine learning technique. A long short-term memory network, which is suitable for processing long time-span data, was constructed with EMG and IMU as input data to estimate GRF during posture control and stepping motion. The results demonstrate that the proposed method can provide the GRF estimation with a root mean square error (RMSE) of 8.22 ± 0.97% (mean ± SE) for the posture control motion and 11.17 ± 2.16% (mean ± SE) for the stepping motion. We could confirm that EMG input is essential especially when we need to predict both GRF and GRM with limited numbers of sensors attached under knees. In addition, we developed a GRF visualization system integrated with ongoing motion in a Unity environment. This system enabled the visualization of the GRF vector in 3-dimensional space and provides predictive motion direction based on the estimated GRF, which can be useful for human motion prediction with portable sensors.

  13. Prediction of Whole-Body Velocity and Direction From Local Leg Joint Movements in Insect Walking via LSTM Neural Networks 査読有り

    Yuchen Wang, Mitsuhiro Hayashibe, Dai Owaki

    IEEE Robotics and Automation Letters 7 (4) 9389-9396 2022年10月

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/lra.2022.3191850  

    eISSN:2377-3766 2377-3774

  14. Kinetic Interjoint Coordination in Lower Limbs during Gait in Patients with Hemiparesis

    Yusuke Sekiguchi, Dai Owaki, Keita Honda, Shin-Ichi Izumi

    Biomechanics 2022年9月

    DOI: 10.3390/biomechanics2030036  

  15. Motion Hacking – <i>Understanding by Controlling Animals</i> – 査読有り

    Dai Owaki, Volker Dürr

    Journal of Robotics and Mechatronics 34 (2) 301-303 2022年4月20日

    出版者・発行元:Fuji Technology Press Ltd.

    DOI: 10.20965/jrm.2022.p0301  

    ISSN:0915-3942

    eISSN:1883-8049

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    Insects exhibit resilient and flexible capabilities allowing them to adapt their walk in response to changes of the environment or body properties, for example the loss of a leg. While the motor control paradigm governing inter-leg coordination has been extensively studied in the past for such adaptive walking, the neural mechanism remains unknown. To overcome this situation, the project “Motion Hacking” develops a method for hacking leg movements by electrostimulating leg muscles while retaining the natural sensorimotor functions of the insect. This research aims to elucidate the flexible inter-leg coordination mechanism underlying insect walking by observing the adapting process of inter-leg coordination with the insect nervous system when leg movements are externally controlled via motion hacking.

  16. Editorial: Biological and Robotic Inter-Limb Coordination 査読有り

    Dai Owaki, Poramate Manoonpong, Amir Ayali

    Frontiers in Robotics and AI 9 2022年3月22日

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/frobt.2022.875493  

    eISSN:2296-9144

  17. Recent Advances in Quantitative Gait Analysis Using Wearable Sensors: A Review 査読有り

    Yonatan Hutabarat, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    IEEE Sensors Journal 21 (23) 26470-26487 2021年12月1日

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/jsen.2021.3119658  

    ISSN:1530-437X

    eISSN:1558-1748 2379-9153

  18. Classification of Ankle Joint Stiffness during Walking to Determine the Use of Ankle Foot Orthosis after Stroke 国際誌 査読有り

    Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Dai Owaki, Shin-Ichi Izumi

    Brain Sciences 11 (11) 1512-1512 2021年11月15日

    出版者・発行元:MDPI AG

    DOI: 10.3390/brainsci11111512  

    eISSN:2076-3425

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    Categorization based on quasi-joint stiffness (QJS) may help clinicians select appropriate ankle foot orthoses (AFOs). The objectives of the present study were to classify the gait pattern based on ankle joint stiffness, also called QJS, of the gait in patients after stroke and to clarify differences in the type of AFO among 72 patients after stroke. Hierarchical cluster analysis was used to classify gait patterns based on QJS at least one month before the study, which revealed three distinct subgroups (SGs 1, 2, and 3). The proportion of use of AFOs, articulated AFOs, and non-articulated AFOs were significantly different among SGs 1–3. In SG1, with a higher QJS in the early and middle stance, the proportion of the patients using articulated AFOs was higher, whereas in SG3, with a lower QJS in both stances, the proportion of patients using non-articulated AFOs was higher. In SG2, with a lower QJS in the early stance and higher QJS in the middle stance, the proportion of patients using AFOs was lower. These findings indicate that classification of gait patterns based on QJS in patients after stroke may be helpful in selecting AFO. However, large sample sizes are required to confirm these results.

  19. Spiking Neural Network Discovers Energy-Efficient Hexapod Motion in Deep Reinforcement Learning 査読有り

    Katsumi Naya, Kyo Kutsuzawa, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    IEEE Access 9 150345-150354 2021年11月9日

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/access.2021.3126311  

    eISSN:2169-3536

  20. Two-Week Rehabilitation with Auditory Biofeedback Prosthesis Reduces Whole Body Angular Momentum Range during Walking in Stroke Patients with Hemiplegia: A Randomized Controlled Trial 国際誌

    Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Shin-Ichi Izumi

    Brain Sciences 11 (11) 1461-1461 2021年11月3日

    出版者・発行元:MDPI AG

    DOI: 10.3390/brainsci11111461  

    eISSN:2076-3425

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    Walking rehabilitation is challenging in stroke patients with sensory impairments. In this study, we examined the two-week effect of an auditory biofeedback prosthesis, Auditory Foot (AF), on the change in the frontal whole body angular momentum (WBAM) range, before and after a two-week walking rehabilitation. We conducted a pilot randomized controlled trial (RCT). We employed statistical Bayesian modeling to understand the mechanism of the rehabilitation effect and predict the expected effect in new patients. The best-performing model indicated that the frontal WBAM range was reduced in the AF group by 12.9–28.7%. This suggests that the use of kinesthetic biofeedback in gait rehabilitation contributes to the suppression of frontal WBAM, resulting in an improved walking balance function in stroke patients.

  21. A Survey of Sim-to-Real Transfer Techniques Applied to Reinforcement Learning for Bioinspired Robots 査読有り

    Wei Zhu, Xian Guo, Dai Owaki, Kyo Kutsuzawa, Mitsuhiro Hayashibe

    IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems 34 (7) 1-16 2021年9月29日

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/tnnls.2021.3112718  

    ISSN:2162-237X

    eISSN:2162-2388

  22. Individual deformability compensation of soft hydraulic actuators through iterative learning-based neural network 査読有り

    Taku Sugiyama, Kyo Kutsuzawa, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Bioinspiration & Biomimetics 16 (5) 056016-056016 2021年9月1日

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1748-3190/ac1b6f  

    ISSN:1748-3182

    eISSN:1748-3190

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    <title>Abstract</title> Robotic devices with soft actuators have been developed to realize the effective rehabilitation of patients with motor paralysis by enabling soft and safe interaction. However, the control of such robots is challenging, especially owing to the difference in the individual deformability occurring in manual fabrication of soft actuators. Furthermore, soft actuators used in wearable rehabilitation devices involve a large response delay which hinders the application of such devices for at-home rehabilitation. In this paper, a feed-forward control method for soft actuators with a large response delay, comprising a simple feed-forward neural network (FNN) and an iterative learning controller (ILC), is proposed. The proposed method facilitates the effective learning and acquisition of the inverse model (i.e. the model that can generate control input to the soft actuator from a target trajectory) of soft actuators. First, the ILC controls a soft actuator and iteratively learns the actuator deformability. Subsequently, the FNN is trained to obtain the inverse model of the soft actuator. The control results of the ILC are used as training datasets for supervised learning of the FNN to ensure that it can efficiently acquire the inverse model of the soft actuator, including the deformability and the response delay. Experiments with fiber-reinforced soft bending hydraulic actuators are conducted to evaluate the proposed method. The results show that the ILC can learn and compensate for the actuator deformability. Moreover, the iterative learning-based FNN serves to achieve a precise tracking performance on various generalized trajectories. These facts suggest that the proposed method can contribute to the development of robotic rehabilitation devices with soft actuators and the field of soft robotics.

  23. Adaptive and Energy-Efficient Optimal Control in CPGs Through Tegotae-Based Feedback 査読有り

    Riccardo Zamboni, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    Frontiers in Robotics and AI 8 2021年5月26日

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/frobt.2021.632804  

    eISSN:2296-9144

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    To obtain biologically inspired robotic control, the architecture of central pattern generators (CPGs) has been extensively adopted to generate periodic patterns for locomotor control. This is attributed to the interesting properties of nonlinear oscillators. Although sensory feedback in CPGs is not necessary for the generation of patterns, it plays a central role in guaranteeing adaptivity to environmental conditions. Nonetheless, its inclusion significantly modifies the dynamics of the CPG architecture, which often leads to bifurcations. For instance, the force feedback can be exploited to derive information regarding the state of the system. In particular, the <italic>Tegotae</italic> approach can be adopted by coupling proprioceptive information with the state of the oscillation itself in the CPG model. This paper discusses this policy with respect to other types of feedback; it provides higher adaptivity and an optimal energy efficiency for reflex-like actuation. We believe this is the first attempt to analyse the optimal energy efficiency along with the adaptivity of the Tegotae approach.

  24. Tegotae-Based Control Produces Adaptive Inter- and Intra-limb Coordination in Bipedal Walking 査読有り

    Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

    Frontiers in Neurorobotics 15 629595-629595 2021年5月12日

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/fnbot.2021.629595  

    eISSN:1662-5218

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    Despite the appealing concept of central pattern generator (CPG)-based control for bipedal walking robots, there is currently no systematic methodology for designing a CPG-based controller. To remedy this oversight, we attempted to apply the Tegotae approach, a Japanese concept describing how well a perceived reaction, i.e., sensory information, matches an expectation, i.e., an intended motor command, in designing localised controllers in the CPG-based bipedal walking model. To this end, we developed a Tegotae function that quantifies the Tegotae concept. This function allowed incorporating decentralised controllers into the proposed bipedal walking model systematically. We designed a two-dimensional bipedal walking model using Tegotae functions and subsequently implemented it in simulations to validate the proposed design scheme. We found that our model can walk on both flat and uneven terrains and confirmed that the application of the Tegotae functions in all joint controllers results in excellent adaptability to environmental changes.

  25. A Comparative Study of Adaptive Interlimb Coordination Mechanisms for Self-Organized Robot Locomotion 査読有り

    Tao Sun, Xiaofeng Xiong, Zhendong Dai, Dai Owaki, Poramate Manoonpong

    Frontiers in Robotics and AI 8 2021年4月12日

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/frobt.2021.638684  

    eISSN:2296-9144

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    Walking animals demonstrate impressive self-organized locomotion and adaptation to body property changes by skillfully manipulating their complicated and redundant musculoskeletal systems. Adaptive interlimb coordination plays a crucial role in this achievement. It has been identified that interlimb coordination is generated through dynamical interactions between the neural system, musculoskeletal system, and environment. Based on this principle, two classical interlimb coordination mechanisms (continuous phase modulation and phase resetting) have been proposed independently. These mechanisms use decoupled central pattern generators (CPGs) with sensory feedback, such as ground reaction forces (GRFs), to generate robot locomotion autonomously without predefining it (i.e., self-organized locomotion). A comparative study was conducted on the two mechanisms under decoupled CPG-based control implemented on a quadruped robot in simulation. Their characteristics were compared by observing their CPG phase convergence processes at different control parameter values. Additionally, the mechanisms were investigated when the robot faced various unexpected situations, such as noisy feedback, leg motor damage, and carrying a load. The comparative study reveals that the phase modulation and resetting mechanisms demonstrate satisfactory performance when they are subjected to symmetric and asymmetric GRF distributions, respectively. This work also suggests a strategy for the appropriate selection of adaptive interlimb coordination mechanisms under different conditions and for the optimal setting of their control parameter values to enhance their control performance.

  26. Wearable Vibration Sensor for Measuring the Wing Flapping of Insects 査読有り

    Ryota Yanagisawa, Shunsuke Shigaki, Kotaro Yasui, Dai Owaki, Yasuhiro Sugimoto, Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu

    Sensors 21 (593) 2021年1月

  27. Leg amputation modifies coordinated activation of the middle leg muscles in the cricket Gryllus bimaculatus 査読有り

    Dai Owaki, Hitoshi Aonuma, Yasuhiro Sugimoto, Akio Ishiguro

    Scientific Reports 11 (1327) 2021年1月

  28. Quantitative Gait Assessment With Feature-Rich Diversity Using Two IMU Sensors 査読有り

    Yonatan Hutabarat, Dai Owaki, Mitsuhiro Hayashibe

    IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics 2 (4) 639-648 2020年11月

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/tmrb.2020.3021132  

    eISSN:2576-3202

  29. Ankle-foot orthosis with dorsiflexion resistance using spring-cam mechanism increases knee flexion in the swing phase during walking in stroke patients with hemiplegia. 国際誌 査読有り

    Yusuke Sekiguchi, Dai Owaki, Keita Honda, Kenichiro Fukushi, Noriyoshi Hiroi, Takeo Nozaki, Shin-Ichi Izumi

    Gait & posture 81 27-32 2020年7月2日

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.gaitpost.2020.06.029  

    ISSN:0966-6362

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    BACKGROUND: Ankle-foot orthoses with plantarflexion resistance (AFO-Ps) improve knee flexion in the stance phase on the paretic side in patients with hemiparesis. However, AFO-Ps decrease ankle power generation in the late stance phase and do not improve the knee flexion in the swing phase based on insufficient push-off at the late stance, resulting in lower toe clearance. RESEARCH QUESTION: This study sought to investigate the effect of an AFO with dorsiflexion resistance, which was implemented by our developed device with spring-cam mechanism attached to the AFO-P (Gait Solution; Pacific Supply Co., Ltd., Japan), on kinetics and kinematics in the lower limb during gait in patients with hemiparesis. METHODS: Eleven patients with hemiparesis due to stroke walked on a 7-m walkway at a self-selected comfortable pace in the following conditions: (a) walking using the AFO-P with the proposed device with a spring-cam mechanism (AFO-PCAM), (b) walking using the AFO-P without our device (AFO-P), and (c) walking using no device (barefoot condition). Gait kinematics and kinetics were collected using a three-dimensional motion analysis system and four ground-reaction force plates. Changes in all parameters from the barefoot to AFO-PCAM and AFO-P conditions were compared using the Wilcoxon signed-rank test. RESULTS: In the AFO-PCAM condition, decrease in the maximum ankle power generation in the late-stance phase was significantly smaller than that in the AFO-P condition (p = 0.041). We noted a significant higher change in knee flexion in the paretic swing phase in the AFO-PCAM condition relative to that in the AFO-P condition (p = 0.016). The effect size for the comparisons of change was large (r ≧ 0.5). SIGNIFICANCE: Our device facilitated the realization of the ankle plantarflexion power in the late-stance phase because of dorsiflexion resistance, increasing the knee flexion angle during the swing phase.

  30. 動物の歩容遷移を再現する四脚ロボット 招待有り 査読有り

    大脇 大

    日本ロボット学会誌 37 14-19 2019年3月

  31. 脚を切られても歩き続ける昆虫とロボット 招待有り

    大脇 大

    昆虫と自然 54 31-34 2019年2月

  32. 脚式ロコモーションに内在する制御メカニズムの解明を目指して 招待有り 査読有り

    大脇 大

    日本神経回路学会 24 (4) 162-171 2017年11月

  33. A Minimal Model Describing Hexapedal Interlimb Coordination: The Tegotae-Based Approach 査読有り

    Dai Owaki, Masashi Goda, Sakiko Miyazawa, Akio Ishiguro

    FRONTIERS IN NEUROROBOTICS 11 (29) 2017年6月

    出版者・発行元:FRONTIERS MEDIA SA

    DOI: 10.3389/fnbot.2017.00029  

    ISSN:1662-5218

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    Insects exhibit adaptive and versatile locomotion despite their minimal neural computing. Such locomotor patterns are generated via coordination between leg movements, i.e., an interlimb coordination, which is largely controlled in a distributed manner by neural circuits located in thoracic ganglia. However, the mechanism responsible for the interlimb coordination still remains elusive. Understanding this mechanism will help us to elucidate the fundamental control principle of animals' agile locomotion and to realize robots with legs that are truly adaptive and could not be developed solely by conventional control theories. This study aims at providing a "minimal" model of the interlimb coordination mechanism underlying hexapedal locomotion, in the hope that a single control principle could satisfactorily reproduce various aspects of insect locomotion. To this end, we introduce a novel concept we named "Tegotae," a Japanese concept describing the extent to which a perceived reaction matches an expectation. By using the Tegotae-based approach, we show that a surprisingly systematic design of local sensory feedback mechanisms essential for the interlimb coordination can be realized. We also use a hexapod robot we developed to show that our mathematical model of the interlimb coordination mechanism satisfactorily reproduces various insects' gait patterns.

  34. A Quadruped Robot Exhibiting Spontaneous Gait Transitions from Walking to Trotting to Galloping 査読有り

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    SCIENTIFIC REPORTS 7 (277) 2017年3月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/s41598-017-00348-9  

    ISSN:2045-2322

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    The manner in which quadrupeds change their locomotive patterns-walking, trotting, and galloping-with changing speed is poorly understood. In this paper, we provide evidence for interlimb coordination during gait transitions using a quadruped robot for which coordination between the legs can be self-organized through a simple " central pattern generator" (CPG) model. We demonstrate spontaneous gait transitions between energy-efficient patterns by changing only the parameter related to speed. Interlimb coordination was achieved with the use of local load sensing only without any preprogrammed patterns. Our model exploits physical communication through the body, suggesting that knowledge of physical communication is required to understand the leg coordination mechanism in legged animals and to establish design principles for legged robots that can reproduce flexible and efficient locomotion.

  35. Short-Term Effect of Prosthesis Transforming Sensory Modalities on Walking in Stroke Patients with Hemiparesis 査読有り

    Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

    NEURAL PLASTICITY 20 2016年

    出版者・発行元:HINDAWI LTD

    DOI: 10.1155/2016/6809879  

    ISSN:2090-5904

    eISSN:1687-5443

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    Sensory impairments caused by neurological or physical disorders hamper kinesthesia, making rehabilitation difficult. In order to overcome this problem, we proposed and developed a novel biofeedback prosthesis called Auditory Foot for transforming sensory modalities, in which the sensor prosthesis transforms plantar sensations to auditory feedback signals. This study investigated the short-term effect of the auditory feedback prosthesis on walking in stroke patients with hemiparesis. To evaluate the effect, we compared four conditions of auditory feedback from plantar sensors at the heel and fifth metatarsal. We found significant differences in the maximum hip extension angle and ankle plantar flexor moment on the affected side during the stance phase, between conditions with and without auditory feedback signals. These results indicate that our sensory prosthesis could enhance walking performance in stroke patients with hemiparesis, resulting in effective short-term rehabilitation.

  36. Simple robot suggests physical interlimb communication is essential for quadruped walking 査読有り

    Dai Owaki, Takeshi Kano, Ko Nagasawa, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

    JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE 10 (78) 2013年1月

    出版者・発行元:ROYAL SOC

    DOI: 10.1098/rsif.2012.0669  

    ISSN:1742-5689

    eISSN:1742-5662

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    Quadrupeds have versatile gait patterns, depending on the locomotion speed, environmental conditions and animal species. These locomotor patterns are generated via the coordination between limbs and are partly controlled by an intraspinal neural network called the central pattern generator (CPG). Although this forms the basis for current control paradigms of interlimb coordination, the mechanism responsible for interlimb coordination remains elusive. By using a minimalistic approach, we have developed a simple-structured quadruped robot, with the help of which we propose an unconventional CPG model that consists of four decoupled oscillators with only local force feedback in each leg. Our robot exhibits good adaptability to changes in weight distribution and walking speed simply by responding to local feedback, and it can mimic the walking patterns of actual quadrupeds. Our proposed CPG-based control method suggests that physical interaction between legs during movements is essential for interlimb coordination in quadruped walking.

  37. 片麻痺歩行の動作解析 実験室から臨床や生活の場へ

    関口 雄介, 本田 啓太, 大脇 大, 澁谷 綾祐, 出江 紳一

    The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine 60 (特別号) S339-S339 2023年5月

    出版者・発行元:(公社)日本リハビリテーション医学会

    ISSN:1881-3526

    eISSN:1881-8560

  38. 深度センサにより測定された片麻痺患者の歩行データに関する信頼性の検証

    澁谷 綾祐, 本田 啓太, 関口 雄介, 菅井 諒, 大脇 大, 出江 紳一

    The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine 60 (特別号) 1-4 2023年5月

    出版者・発行元:(公社)日本リハビリテーション医学会

    ISSN:1881-3526

    eISSN:1881-8560

  39. 脳卒中片麻痺歩行の運動学的・運動力学的理解に基づく足関節装具の開発

    関口 雄介, 大脇 大, 本田 啓太, 出江 紳一

    臨床神経生理学 49 (5) 280-280 2021年10月

    出版者・発行元:(一社)日本臨床神経生理学会

    ISSN:1345-7101

    eISSN:2188-031X

  40. 脳卒中片麻痺歩行の運動学的・運動力学的理解に基づく足関節装具の開発

    関口 雄介, 大脇 大, 本田 啓太, 出江 紳一

    臨床神経生理学 49 (5) 280-280 2021年10月

    出版者・発行元:(一社)日本臨床神経生理学会

    ISSN:1345-7101

    eISSN:2188-031X

  41. 脳卒中片麻痺患者に対する聴覚フィードバックを伴うトレッドミル歩行練習が身体特異性注意及び動的安定性に与える影響 ランダム化比較試験

    関口 雄介, 会津 直樹, 大脇 大, 本田 啓太, 出江 紳一

    理学療法学 47 (Suppl.1) 13-13 2021年3月

    出版者・発行元:(公社)日本理学療法士協会

    ISSN:0289-3770

    eISSN:2189-602X

  42. ウェアラブル表面筋電位計を用いた日常動作における両上肢の筋活動評価

    菅井 諒, 大瀧 亮二, 大内田 裕, 林部 充宏, 大脇 大

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2P2-D06 2021年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmermd.2021.2P2-D06  

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    <p>One of the factors declining the function of a paretic limb of stroke patients in chronic stage is a learned nonuse phenomenon, learning the disuse of the paretic limb due to clumsiness in daily-life usage of it.Learned non-use causes "negative" use-dependent plasticity in the brain, hence the brain area involved in motor control of the hemiplegic limb shrinks, leading to further functional decline of the hemiplegic limb, which in turn, makes recovery from paralysis more difficult. To resolve this issue, we designed a new rehabilitation system aiming to prevent the learned nonuse of the paretic limb in stroke patients by monitoring the usage of the paretic limb in daily life. As an initial step, the purpose of this study is to quantitatively evaluate the muscle activities of upper limbs in daily-life activities by using a wearable electromyograph (EMG) sensor system.</p>

  43. 片麻痺の歩行障害の運動学的理解と歩行訓練 関節の硬さから考える片麻痺患者の歩行再建

    関口 雄介, 大脇 大, 本田 啓太, 出江 紳一

    臨床神経生理学 48 (5) 414-414 2020年10月

    出版者・発行元:(一社)日本臨床神経生理学会

    ISSN:1345-7101

    eISSN:2188-031X

  44. 産学連携による高齢者の動作理解に基づいた機器開発への挑戦 リハビリテーション医工学とNEC及びTOTO株式会社との取り組み

    出江 紳一, 関口 雄介, 本田 啓太, 大脇 大, 福司 謙一郎, 加藤 智久

    電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス) 119 (452) 161-161 2020年2月

    出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会

    ISSN:0913-5685

    eISSN:2432-6380

  45. Centipede Type Robot i-CentiPot: From Machine to Creatures 査読有り

    Koichi Osuka, Tetsuya Kinugasa, Ryota Hayashi, Koji Yoshida, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Journal of Robotics and Mechatronics 31 (5) 723-726 2019年10月20日

    出版者・発行元:Fuji Technology Press Ltd.

    DOI: 10.20965/jrm.2019.p0723  

    ISSN:0915-3942

    eISSN:1883-8049

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    In this study, we have developed a centipede-like multi-legged robot named i-CentiPot. This robot was developed to demonstrate our concept presented in the CREST project. In the project, we show that the existence of implicit control is important. i-CentiPot plays the part of the anchor example for our project.<sup>*</sup> <sup>*</sup> This article is a translation from the article: K. Osuka et al., “Centipede type robot i-CentiPot: From machine to creatures,” The 8th Conf. of Transdisciplinary Federation of Science and Technology, D-2-4, 2017 (in Japanese).

  46. Spontaneous gait transition to high-speed galloping by reconciliation between body support and propulsion 査読有り

    Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

    Advanced Robotics 32 794-808 2018年8月

  47. Regulation of quasi-joint stiffness by combination of activation of ankle muscles in midstances during gait in patients with hemiparesis. 国際誌 査読有り

    Yusuke Sekiguchi, Takayuki Muraki, Dai Owaki, Keita Honda, Shin-Ichi Izumi

    Gait & posture 62 378-383 2018年5月

    DOI: 10.1016/j.gaitpost.2018.03.042  

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    BACKGROUND: The regulation of ankle joint stiffness by combination of activation of plantarflexor and dorsiflexor during gait has not been investigated in patients with hemiparesis. The objective of the present study was to examine the relationship between combination of activation of ankle muscles and quasi-joint stiffness (QJS) during the stance phase of gait. METHODS: The activation of the medial head of the gastrocnemius (MG), soleus, and tibialis anterior, gait parameters were collected from 19 patients with hemiparesis due to stroke and from 12 healthy controls using a three-dimensional motion analysis system. The indexes of reciprocal activation and coactivation were calculated from the ratio of plantarflexor to dorsiflexor activation and magnitude of coactivation (MC), which is computed by multiplying an index of simultaneous activation of ankle muscles by plantarflexor activation. RESULTS: QJS was significantly correlated with MC of MG on the paretic side, whereas it correlated with the ratio of MG (r = 0.63, p < 0.05) in healthy controls and the ratio of MG (r = 0.67, p < 0.05) and soleus (r = 0.61, p < 0.05) on the non-paretic side in midstance. Furthermore, QJS on the paretic side was lower than that on the non-paretic side and in healthy controls (p < 0.05). SIGNIFICANCE: Our findings support that the regulation of QJS in midstance by reciprocal activation is altered on the paretic side, whereas it may be regulated by reciprocal activation and enhanced by relatively high activity of plantarflexor on the non-paretic side and in healthy controls.

  48. 脚の切断状況に応じた歩行運動を生成可能な6脚ロボットの自律分散制御則

    宮澤咲紀子, 大脇大, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

    第30回自律分散システムシンポジウム資料 127-131 2018年

  49. モデルベーストリハビリテーションの基盤となるロボティクス技術 ー医工学連携研究を効果的に推進するための「マナー」と「コツ」ー 招待有り 査読有り

    大脇大, 関口雄介, 本田啓太

    日本ロボット学会誌 35 29-34 2017年9月

  50. Decentralized control mechanism underlying interlimb coordination of millipedes 査読有り

    Takeshi Kano, Kazuhiko Sakai, Kotaro Yasui, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS 12 (3) 18-28 2017年6月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/1748-3190/aa64a5  

    ISSN:1748-3182

    eISSN:1748-3190

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    Legged animals exhibit adaptive and resilient locomotion through interlimb coordination. The long-term goal of this study is to clarify the relationship between the number of legs and the inherent decentralized control mechanism for interlimb coordination. As a preliminary step, the study focuses on millipedes as they represent the species with the greatest number of legs among various animal species. A decentralized control mechanism involving local force feedback was proposed based on the qualitative findings of behavioural experiments in which responses to the removal of part of the terrain and leg amputation were observed. The proposed mechanism was implemented in a developed millipede-like robot to demonstrate that the robot can adapt to the removal of the part of the terrain and leg amputation in a manner similar to that in behavioural experiments.

  51. A Minimal Model for Body-limb Coordination in Quadruped Locomotion 査読有り

    S. Suzuki, A. Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2017) 106-107 2017年6月

  52. Gait Transition to Gallop via an Interlimb Coordination Mechanism Based on Tegotae from Body Support and Propulsion 査読有り

    Akira Fukuhara, Dai Owaki, Thakeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2017) 80-81 2017年6月

  53. Walking Rehabilitation Using Auditory Biofeedback Prosthesis for Stroke Patients 査読有り

    Dai Owaki

    Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2017) 2017年6月

  54. フナムシ特有の歩容変化から学ぶ脚間協調制御則

    池下義人, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2017),講演論文集(CD-ROM) 1A1-E07 2017年5月

  55. 身体の支持と推進の「手ごたえ」を活用する四脚ロボットの開発

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2017),講演論文集(CD-ROM) 1A1-D09 2017年5月

  56. Decentralized control scheme for myriapod robot inspired by adaptive and resilient centipede locomotion 査読有り

    Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    PLOS ONE 12 (2) e0171421 2017年2月

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pone.0171421  

    ISSN:1932-6203

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    Recently, myriapods have attracted the attention of engineers because mobile robots that mimic them potentially have the capability of producing highly stable, adaptive, and resilient behaviors. The major challenge here is to develop a control scheme that can coordinate their numerous legs in real time, and an autonomous decentralized control could be the key to solve this problem. Therefore, we focus on real centipedes and aim to design a decentralized control scheme for myriapod robots by drawing inspiration from behavioral experiments on centipede locomotion under unusual conditions. In the behavioral experiments, we observed the response to the removal of a part of the terrain and to amputation of several legs. Further, we determined that the ground reaction force is significant for generating rhythmic leg movements; the motion of each leg is likely affected by a sensory input from its neighboring legs. Thus, we constructed a two-dimensional model wherein a simple local reflexive mechanism was implemented in each leg. We performed simulations by using this model and demonstrated that the myriapod robot could move adaptively to changes in the environment and body properties. Our findings will shed new light on designing adaptive and resilient myriapod robots that can function under various circumstances.

  57. モデルベーストリハビリテーションの基盤となるロボティクス技術

    大脇 大, 関口 雄介, 本田 啓太

    日本ロボット学会誌 35 (7) 525-530 2017年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本ロボット学会

    DOI: 10.7210/jrsj.35.525  

  58. A Simple Body-limb Coordination Model that Mimics Primitive Tetrapod Walking 査読有り

    Shura Suzuki, Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

    2017 56TH ANNUAL CONFERENCE OF THE SOCIETY OF INSTRUMENT AND CONTROL ENGINEERS OF JAPAN (SICE) 12-14 2017年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.23919/SICE.2017.8105624  

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    The coordination of body and limbs motions contributes to effective propulsion in limed locomotion. However, there is lack of understanding that characterizes the mechanism underlying the body-limb coordination. The aim of this study involves clarifying the mechanism through mathematical modeling and dynamic simulation. To this end, a body-limb coordination model was designed based on a simple rule by effectively using a pivot turn. The model successfully generated locomotion similar to primitive tetrapod walking, e.g. salamander and Polypterus walking based on their physical properties.

  59. 身体支持と推進のTegotaeに基づく6 脚ロコモーションの脚間協調制御則

    郷田将, 宮澤咲紀子, 大脇大, 石黒章夫

    第22回創発システム・シンポジウム講演資料集 1-6 2017年1月

  60. 身体支持と推進の手応えに基づく脚間協調制御則によるGallopへの歩容遷移

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

    第22回創発システム・シンポジウム講演資料集 46-50 2017年1月

  61. Spring-cam 機構を用いた可変剛性足関節装具

    大脇 大, 関口 雄介, 本田 啓太, 広井 典良, 福司 謙一郎, 野崎 岳夫, 石黒 章夫, 出江 紳一

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2017 (0) 2P1-P11 2017年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmermd.2017.2P1-P11  

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    <p>Decreased gait speed is one of challenges for patients with hemiparesis to be overcome during walking rehabilitation. Joint stiffness, i.e. <i>resistance</i> of the corresponding joint, which is defined as the ratio of its moment variation to its joint angle variation, is an essential factor to increase gait speed on walking in patients. Here, we propose an unconventional Ankle Foot Orthosis (AFO) that enables to change the joint stiffness in response to ankle flexion using spring-cam mechanism. In this maniscript, we verified the effect of developed orthosis on walking in one healthy subject. We confirmed the synergetic effect on inter-joint coordination, where increased ankle joint stiffness indirectly decreased both knee and hip joint stiffness, suggesting effectiveness for walking rehabilitation in patients.</p>

  62. 身体の支持と推進の寄与変化に基づく低速から高速へのシームレスな四脚歩容遷移の実現

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

    SICE東北支部第304回研究集会資料集 304-6-304-6 2016年10月

  63. 感覚モダリティ変換装具Auditory Footを用いた片麻痺患者における長期的歩行リハビリテーション

    大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

    第10回モーターコントロール研究会予稿集 A29 2016年9月

  64. A Case Study of Long-Term Walking Rehabilitation Using a Prosthesis That Transforms Sensory Modalities for Stroke Patients 査読有り

    Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

    Proceedings of the 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC’16) 2016年8月

  65. ミニマルな脚間協調制御則でコオロギの遊泳ロコモーションの再現に挑む

    宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第22回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-51-P-51 2016年8月

  66. 等脚類の脚間協調メカニズム

    池下義人, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第22回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-52-P-52 2016年8月

  67. 足部の接地部位に応じた「手応え」を活用する二足歩行制御則の提案

    秋山恭一, 大脇大, 石黒章夫

    第22回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-56-P-56 2016年8月

  68. 環境からの力覚情報を活用した自律分散型多脚ロボットの開発

    加納剛史, 安井浩太郎, 大脇 大, 石黒 章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2016),講演論文集(CD-ROM) 1A2-03b3 2016年6月

  69. 「手応え関数」に基づく6 脚ロコモーションの自律分散制御則ー身体支持に着目した制御則設計ー

    郷田 将, 宮澤 咲紀子, 大脇 大, 加納 剛史, 石黒 章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2016),講演論文集(CD-ROM) 1A2-04a4 2016年6月

  70. 「手応え関数」に基づく6脚ロコモーションの自律分散制御則 −推進力に着目した制御則設計−

    宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2016),講演論文集(CD-ROM) 1A2-04a3 2016年6月

  71. 局所反射に基づく多脚ロボットの脚間協調制御則

    安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2016),講演論文集(CD-ROM) 1A2-03b1 2016年6月

  72. 頭部運動を活用した四脚ロボットのWalk-Pace-Rotary gallop間歩容遷移

    大脇大, 鈴木修羅, 福原洸, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2016),講演論文集(CD-ROM) 1A2-05a1 2016年6月

  73. 「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の構築

    郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    SICE東北支部第300回研究集会資料集 2016年2月

  74. Decentralized Control Scheme for Myriapod Locomotion That Exploits Local Force Feedback 査読有り

    Takeshi Kano, Kotaro Yasui, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016 9793 449-453 2016年

    出版者・発行元:SPRINGER INT PUBLISHING AG

    DOI: 10.1007/978-3-319-42417-0_45  

    ISSN:0302-9743

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    Legged animals exhibit adaptive and resilient locomotion through their inter-limb coordination. Our long-term goal of this study is to develop a systematic design scheme for legged robots by elucidating the inter-limb coordination mechanism of various legged animals from a unified viewpoint. As a preliminary step towards this, we here focus on millipedes. We performed behavioral experiments on a terrain with gap, and found that legs do not tend to move without the ground contact. Based on this qualitative finding, we proposed a decentralized control scheme using local force feedback.

  75. Understanding Interlimb Coordination Mechanism of Hexapod Locomotion via “TEGOTAE”-based Control 査読有り

    Masashi Goda, Sakiko Miyazawa, Susumu Itayama, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 5th International Conference on Biomimetic and Biohybrid Systems(Living Machines 2016) 9793 441-448 2016年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1007/978-3-319-42417-0_44  

    ISSN:0302-9743

  76. "TEGOTAE"-Based Control of Bipedal Walking 査読有り

    Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

    BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016 9793 472-479 2016年

    出版者・発行元:SPRINGER INT PUBLISHING AG

    DOI: 10.1007/978-3-319-42417-0_49  

    ISSN:0302-9743

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    Despite the appealing concept of "central pattern generator" (CPG)-based control for bipedal walking, there is currently no systematic methodology for designing a CPG controller. To tackle this problem, we employ a unique approach: We attempt to design local controllers in the CPG model for bipedal walking based on the viewpoint of "TEGOTAE", which is a Japanese concept describing how well a perceived reaction matches an expectation. To this end, we introduce a TEGOTAE function that quantitatively measures TEGOTAE. Using this function, we can design decentralized controllers in a systematic manner. We designed a two-dimensional bipedal walking model using TEGOTAE functions and constructed simulations using the model to verify the validity of the proposed design scheme. We found that our model can stably walk on flat terrain.

  77. Quadruped Gait Transition from Walk to Pace to Rotary Gallop by Exploiting Head Movement 査読有り

    Shura Suzuki, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Akio Ishiguro

    BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016 9793 532-539 2016年

    出版者・発行元:SPRINGER INT PUBLISHING AG

    DOI: 10.1007/978-3-319-42417-0_58  

    ISSN:0302-9743

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    The manner in which quadrupeds change their locomotion patterns with change in speed is poorly understood. In this paper, we demonstrate spontaneous gait transition by using a quadruped robot model with a head segment, for which leg coordination can be self-organized through a simple "central pattern generator" (CPG) model with a postural reflex mechanism. Our model effectively makes use of head movement for the gait transition, suggesting that head movement is crucial for the reproduction of the gait transition to high-speed gaits in quadrupeds.

  78. Leg Stiffness Control Based on "TEGOTAE" for Quadruped Locomotion 査読有り

    Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

    BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016 9793 79-84 2016年

    出版者・発行元:SPRINGER INT PUBLISHING AG

    DOI: 10.1007/978-3-319-42417-0_8  

    ISSN:0302-9743

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    Quadrupeds exhibit adaptive limb coordination to achieve versatile and efficient locomotion. In particular, the leg-trajectory changes in response to locomotion speed. The goal of this study is to reproduce this modulation of leg-trajectory and to understand the control mechanism underlying quadruped locomotion. We focus primarily on the modulation of stiffness of the leg because the trajectory is a result of the interaction between the leg and the environment during locomotion. In this study, we present a "TEGOTAE"-based control scheme to modulate the leg stiffness. TEGOTAE is a Japanese concept describing the extent to which a perceived reaction matches the expected reaction. By using the presented scheme, foot-trajectories were modified and the locomotion speed increased correspondingly.

  79. 足底感覚情報を用いた二足歩行制御の環境適応性に関する検証

    堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    システム・情報部門学術講演会2015 講演プログラム 2016年1月

  80. 「手応え関数」に基づく適応的二足歩行制御

    堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム予稿集 2016年1月

  81. 環境からの力覚情報を活用した多足類型ロボットの脚間協調制御

    酒井和彦, 安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム予稿集 67-72 2016年1月

  82. 「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の設計

    郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム予稿集 193-198 2016年1月

  83. 頭部運動の活用による四脚ロコモーションの歩容遷移

    鈴木朱羅, 福原 洸, 大脇大, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム予稿集 112-115 2016年1月

  84. 足底圧感覚の聴覚フィードバック装具がもたらす片麻痺患者の歩行への即時的効果

    大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

    第28回自律分散システムシンポジウム予稿集 5-8 2016年1月

  85. Decentralized Control Scheme for Centipede Locomotion Based on Local Reflexes 査読有り

    Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016 9793 545-547 2016年

    出版者・発行元:SPRINGER INT PUBLISHING AG

    DOI: 10.1007/978-3-319-42417-0_60  

    ISSN:0302-9743

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Centipedes exhibit adaptive locomotion via coordination of their numerous legs. In this study, we aimed to clarify the inter-limb coordination mechanism by focusing on autonomous decentralized control. Based on our working hypothesis that physical interaction between legs via the body trunk plays an important role for the inter-limb coordination, we constructed a model wherein each leg is driven by a simple local reflexive mechanism.

  86. ムカデのロコモーションに内在する自律分散制御則

    安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    SICE東北支部第299回研究集会資料集 2015年12月

  87. Hereditary sensory and autonomic neuropathy types 4 and 5: review and proposal of a new rehabilitation method 査読有り

    Arito Yozu, Nobuhiko Haga, Tetsuro Funato, Dai Owaki, Ryosuke Chiba, Jun Ota

    Neuroscience Research 104 105-111 2015年11月10日

    DOI: 10.1016/j.neures.2015.10.011.  

  88. Development of a measurement and real-time display system for kinematics and muscle synergy of gait 査読有り

    Arito Yozu, Tetsuro Funato, Dai Owaki, Nobuhiko Haga

    Proc. of 2015International Symposium on Micro-NanoMachatronics and Human Science(MHS2015) 38-39 2015年11月

  89. New Hypothesis for the Mechanism of Quadruped Gait Transition 査読有り

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

    Proc. of The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015) 275-278 2015年10月

  90. TEGOTAE-based decentralized control mechanism underlying myriapod locomotion 査読有り

    Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Proc. of The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015) page not shown 2015年10月

  91. Decentralized Control Mechanism Underlying Myriapod Locomotion

    Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    第25回数理生物学会年会要旨集 P-27 2015年8月

  92. 環境からの手応えを活用する多足類の脚間協調制御

    安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第21回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-07 2015年8月

  93. 環境を友とする四脚ロボット

    鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

    第21回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-10 2015年8月

  94. 脚間の力学的相互作用および情報的相互作用を用いた六脚ロボットの歩行制御

    郷田 将, 大脇 大, 加納 剛史, 青沼 仁志, 石黒 章夫

    第21回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-13 2015年8月

  95. 8~14脚を有する動物の脚間協調メカニズム

    安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第21回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-14 2015年8月

  96. 関節剛性が四脚ロコモーションへ及ぼす影響に関する考察

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第21回創発システム・シンポジウム講演資料集 P-15 2015年8月

  97. Cricket switches locomotion patterns from walking to swimming by evaluating reaction forces from the environment 査読有り

    Hitoshi Aonuma, Masashi Goda, Shigeru Kuroda, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月

  98. Experimental Verification of Bipedal Walking Control Exploiting Plantar Sensory Feedback 査読有り

    Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月

  99. Implicit Stiffness Control Embedded in Nonlinear Spring Enables Stable and Robust Running 査読有り

    Dai Owaki, Helmut Hauser, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月

  100. TEGOTAE-based CPG Control for Quadrupd Locomotion 査読有り

    Dai Owaki, Shura Suzuki, Akio Ishiguro

    Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月

  101. 足底感覚情報を活用した二足歩行制御の実験的検証

    堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015),講演論文集(CD-ROM) 2A2-S04 2015年5月

  102. 環境からの手応えを活用する四脚ロボットのCPG制御

    鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015),講演論文集(CD-ROM) 2A2-S01 2015年5月

  103. 関節剛性が脚間協調へ及ぼす影響に関する考察

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015),講演論文集(CD-ROM) 2A2-T01 2015年5月

  104. 環境からの手応えを活用した超多脚ロボットの脚間協調制御

    酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015),講演論文集(CD-ROM) 2A2-S06 2015年5月

  105. ミニマルなCPGモデルから探る四脚動物の脚間協調メカニズム

    大脇 大, 石黒 章夫

    計測と制御 54 (4) 272-277 2015年4月

    出版者・発行元:計測自動制御学会

    DOI: 10.11499/sicejl.54.272  

    ISSN:0453-4662

  106. Auditory foot: A novel auditory feedback system regarding kinesthesia. 査読有り

    Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Akio Ishiguro, Shin-Ichi Izumi

    Proc. of 2015International Symposium on Micro-NanoMachatronics and Human Science(MHS2015) 1-3 2015年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/MHS.2015.7438295  

  107. 足底感覚から生み出される「足応え」を活用した適応的二足歩行制御

    堀切舜哉, 大脇 大, 西井 淳, 石黒章夫

    第20回創発システム・シンポジウム講演資料集 45-45 2014年8月

  108. 脚間協調現象に内在する通底原理の解明のための多脚ロボット実機プラットフォームの開発

    酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第20回創発システム・シンポジウム講演資料集 51-51 2014年8月

  109. Mechanism of Quadruped Gait Transition 査読有り

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2014 T308 2014年6月

  110. Neural communication vs. physical communication between limbs: Which is essential for hexapod walking? 査読有り

    Akio Ishiguro, Ken Nakamura, Takeshi Kano, Dai Owaki

    Dynamic Walking 2014 T406 2014年6月

  111. 4 脚歩行から考える 6 脚歩行の脚間協調メカニズム

    中村憲, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2014),講演論文集(CD-ROM) 1A1-W03 2014年5月

  112. 不思議な歩容Canterの発現メカニズム

    大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2014),講演論文集(CD-ROM) 1A1-V02 2014年5月

  113. 柔軟な足部から生み出される足底感覚情報を活用した適応的動歩行制御

    大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2014),講演論文集(CD-ROM) 1P2-U05 2014年5月

  114. CPG-BASED CONTROL OF BIPEDAL WALKING BY EXPLOITING PLANTAR SENSATION 査読有り

    D. Owaki, A. Ishiguro

    MOBILE SERVICE ROBOTICS 335-342 2014年

    出版者・発行元:WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

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    The plantar area of the human foot is larger than that of the quadruped foot, and it contains a large number of sensory organs. Thus, such a foot structure plays a crucial role in extracting "rich" sensory information for the generation of adaptive walking in humans. Here, we propose novel central pattern generator (CPG)-based control of a bipedal walking robot by exploiting plantar sensation. To effectively exploit plantar sensory information, we redesign the local sensory feedback to the CPG model that we previously proposed for quadruped robots. The simulation results indicate that the biped model exhibits a remarkably robust walking ability by exploiting the plantar sensation according to the current walking motion.

  115. A Simple Measure for Evaluating Gait Patterns during Multi-Legged Locomotion 査読有り

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    The SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 7 214-218 2014年

    DOI: 10.9746/jcmsi.7.214  

  116. 「個性」を持つ粒子集団が創り出す動的秩序 ~人間社会における交友関係を採り上げた事例研究~

    加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム資料集 243-248 2014年1月

  117. 6 脚歩行における脚間協調メカニズムのミニマリストモデルを探る

    中村憲, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム資料集 209-212 2014年1月

  118. 自発的歩容遷移を可能とする四脚ロボットのCPG制御

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム資料集 133-136 2014年1月

  119. 足底感覚情報を活用した二脚ロボットのCPG制御

    福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム資料集 205-208 2014年1月

  120. Stabilization mechanism underlying passive dynamic running 査読有り

    Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

    ADVANCED ROBOTICS 27 (18) 1399-1407 2013年12月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1080/01691864.2013.839087  

    ISSN:0169-1864

    eISSN:1568-5535

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    In this study, we discuss the stabilization mechanism underlying passive dynamic running (PDR), focusing on the feedback structure in an analytical Poincare map. To this end, we derived a linearized analytical Poincare map for PDR and analyzed its stability in terms of linear control theory. Through our theoretical analysis, we found that an implicit two-delay feedback structure,' which can be seen as a certain type of two-delay input digital feedback control developed as an artificial control structure for digital control, is an inherent stabilization mechanism in PDR appearing from a minimalistic biped model with elastic elements. To the best of our knowledge, this has yet to be addressed and studied. Our results shed new light on the principles underlying bipedal locomotion as morphological computation.'

  121. Nonlinearity in Ankle Elasticity Enhances Robustness on Bipedal Walking 査読有り

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Workshop Digest of 2013 International Workshop pn Soft Robotics and Morphological Computation P-9 2013年7月

  122. Why do quadrupeds exhibits exclusively either trot or pace gaits? 査読有り

    Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2013 2013年6月

  123. What is the key to postural stabilization on bipedal walking? 査読有り

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2013 2013年6月

  124. 筋肉群の協働的励起に基づく立位姿勢制御

    福田裕樹, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013)講演論文集 2A1-I06 2013年5月

  125. 脚間の力学的相互作用を活用した 6 脚ロボットの CPG 制御

    中村憲, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013)講演論文集 2A1-O07 2013年5月

  126. 脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく筋駆動四脚ロボット

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013)講演論文集 2A1-O06 2013年5月

  127. Role of Passive Properties in Producing Adaptive Motion in Robotic and Biological Systems 招待有り 査読有り

    Manny Azizi, Dai Owaki

    Proc. of 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines 2013年3月

  128. From Walk to Trot to Bound: Quadruped Gait Transition Induced by Simple Local Force Feedback Mechanism 査読有り

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Proc. of 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines 2013年3月

  129. 身体の力学的特性に応じた歩容生成を可能とするCPGモデル —トロット歩容とペース歩容の排他的発現の実験的検証−

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    第30回日本ロボット学会学術講演会,予稿集(CD-ROM) 2012年9月

  130. ミニマリストな CPG モデルから探る二脚ロコモーションに内在する脚間協調と脚内協調の発現機序

    福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

    第30回日本ロボット学会学術講演会,予稿集(CD-ROM) 2012年9月

  131. 脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能なCPGに基づく四脚ロコモーション制御

    彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012),講演論文集(CD-ROM) 2P1H01-2P1H01 2012年5月

  132. Gait Transition of Quadruped Robot without interlimb neural connections 査読有り

    Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking2012 2012年5月

  133. Soft Deformable Feet Yield Sensory-motor Coordination for Adaptive Bipedal Walking 査読有り

    Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking2012 2012年5月

  134. 脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく四脚歩容遷移の実験的検証

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012),講演論文集(CD-ROM) 2P1-H02-2P1-H02 2012年5月

  135. 足部の表在感覚情報をCPG制御に活用した適応的二脚歩行の実験的検証

    福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012),講演論文集(CD-ROM) 2P1-H03-2P1-H03 2012年5月

  136. Reconsidering Inter- and Intra-limb Coordination Mechanisms in Quadruped Locomotion 査読有り

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS) 4873-4878 2012年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/IROS.2012.6385598  

    ISSN:2153-0858

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    Versatile gait patterns are observed in quadrupeds according to the locomotion speed, environmental conditions, and animal species. These gait patterns are generated via inter- and intra-limb coordination mechanisms, both of which are controlled in part by an intraspinal neural network called the central pattern generator (CPG). Previous CPG-based models mainly focused on the inter-limb coordination mechanisms and not on the intra-limb coordination mechanisms, although both of them should play a pivotal role in generating various gait patterns. In this study, we present an autonomous decentralized control scheme for quadruped locomotion wherein inter- and intra-limb coordination mechanisms are well coupled. Simulation results show that the quadruped exhibits transitioning between walking and running and the ability to adapt to changes in body properties by appropriately modifying the phase relationship among body points through well-balanced coupling of the inter- and intra-limb coordination mechanisms. We also present a physical robot that we are currently developing.

  137. Minimalist CPG Model for Inter- and Intra-limb Coordination in Bipedal Locomotion 査読有り

    Dai Owaki, Takeshi Kano, Atsushi Tero, Masakazu Akiyma, Akio Ishiguro

    The 12th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS12) F1A-S. 5-F1A-S. 5 2012年

  138. Listen to Body's Message: Quadruped Robot That Fully Exploits Physical Interaction between Legs 査読有り

    Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

    2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS) 1943-1948 2012年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/IROS.2012.6385857  

    ISSN:2153-0858

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Versatile gait patterns that depend on the locomotion speed, environmental conditions, and animal species are observed in quadrupeds. Locomotor patterns are generated via the interlimb coordination, which is partially controlled by an intraspinal neural network called the "central pattern generator" (CPG). However, there is currently no clear understanding of the adaptive interlimb coordination mechanism. We hypothesize that the interlimb coordination should rely more on the "physical" interaction between leg movements through the body rather than the interlimb neural connection. To understand the coordination mechanism, we developed a simple-structured quadruped robot and proposed an unconventional CPG model that consists of four decoupled oscillators with only local force feedback in each leg. Experimental results show that our CPG model allows the robot to exhibit steady gait patterns, adaptability to changes in body properties, and adaptive gait transition between walking and trotting. Our robot mimics locomotor patterns of real quadrupeds following which it can capture the basic mechanism underlying the adaptive interlimb coordination.

  139. Adaptive Bipedal Walking through Sensory-motor Coordination Yielded from Soft Deformable Feet 査読有り

    Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

    2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS) 4257-4263 2012年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/IROS.2012.6385894  

    ISSN:2153-0858

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    In this paper, we investigate an adaptive bipedal walking control that exploit ssensory information stemming from "soft deformable" feet. To this end, we developed a bipedal robot with soft deformable feet and proposed an unconventional CPG (central pattern generator)-based control that exploits the local force feedback generated from such deformation. Through experiments with the constructed robot, we have found that the robot exhibits a remarkably adaptive walking ability in response to a change in walking velocity and external perturbations. These results support the conclusion that the "deformation" of a robot's body plays a pivotal role in the emergence of "sensory-motor coordination", which is the key for generating adaptive locomotion in a robotic system.

  140. 脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能な四脚ロコモーションの自律分散制御則

    糸澤祐太, 彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第24回自律分散システム・シンポジウム予稿集 15-20 2012年1月

  141. A CPG-based Control of Bipeda Locomotion by Exploiting Defrmable Feet 査読有り

    Dai Owaki, Shota Kubo, Akio Ishiguro

    Proc. of the 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011) 79-80 2011年10月

  142. A CPG-based Decentralized Control by Exploiting Spontaneous Transition between Oscillayory and Exitatory Regimes 査読有り

    Dai Owaki, Kou Nagasawa, Takeshi Kano, Atsuchi Tero, Akio Ishiguro

    Proc. of Dynamic Walking 2011 2011年7月

  143. A CPG-based Adaptive Control of Bipeda Locomotion by Swtching between Ocsillayory and Exitatory Regimes 査読有り

    Dai Owaki, Shota Kubo, Akio Ishiguro

    Proc. of Dynamic Walking 2011 2011年7月

  144. 振動性・興奮性の自発的遷移に基づく適応的四脚歩行制御の実験的検証

    長澤 昂, 加納 剛史, 大脇 大, 手老 篤史, 石黒 章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011)予稿集 2P2-K03 2011年5月

  145. 位相制御と筋緊張制御の有機的整合か?可能な自律分散制御則の実験的検証

    糸澤祐太, 佐藤貴英, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011)予稿集 2P2-J16 2011年5月

  146. 足底腱膜を有する足部の可変形性を活用した二脚歩行ロボットのCPG制御

    大脇大, 熊原渉, 久保翔達, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011)予稿集 2P2-I08 2011年5月

  147. 柔軟な足部の表在感覚情報を活用した振動性・興奮性の 自律的遷移に基づく適応的動歩行制御

    久保翔達, 熊原渉, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011)予稿集 2P2-K01 2011年5月

  148. A 2-D Passive-Dynamic-Running Biped With Elastic Elements 査読有り

    Dai Owaki, Masatoshi Koyama, Shin&apos;ichi Yamaguchi, Shota Kubo, Akio Ishiguro

    IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS 27 (1) 156-162 2011年2月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TRO.2010.2098610  

    ISSN:1552-3098

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    This is the first study of a real physical kneed bipedal robot that exhibits passive-dynamic running (PDR), i.e., a bipedal gait with a flight phase in a device without an actuator. By carefully designing the properties of the elastic elements implemented into the hip joints and the stance legs in this device, we achieved a stable PDR consisting of 36 steps. The main contribution of this paper is the demonstration of PDR in the real world, which fully exploits the elastic mechanical properties.

  149. An Oscillator Model That Enables Motion Stabilization and Motion Exploration by Exploiting Multi-Rhythmicity 査読有り

    Dai Owaki, Satoshi Ishida, Atsushi Tero, Kentaro Ito, Koh Nagasawa, Akio Ishiguro

    ADVANCED ROBOTICS 25 (9-10) 1139-1158 2011年

    出版者・発行元:VSP BV

    DOI: 10.1163/016918611X574650  

    ISSN:0169-1864

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    Central pattern generators (CPGs) have been increasingly attracting the attention of roboticists in the hope that they will enable robots to realize truly supple and agile locomotion under real-world constraints. Thus far, various CPG models have been proposed, particularly in terms of motion stabilization against external perturbations (i.e., limit cycle behavior). On the other hand, biological CPGs have another crucial aspect that cannot be neglected (i.e., motion exploration). Here, note that motion stabilization and motion exploration should be performed in different time-scales. Now the following questions arise: &apos;How can different time-scales be embedded into a single CPG effectively?&apos; and &apos;What is a good mathematical tool for describing the coexistence of different time-scales?&apos;. To overcome these problems, this paper introduces a novel oscillator model in which the two functions of motion stabilization and motion exploration can be seamlessly integrated by exploiting the concept of multi-rhythmicity, without relying on any hierarchical structure (e. g., Higher Center), which in turn enables that learning is the time evolution of a dynamical system (motor control system) that integrates motion exploration with motion stabilization. We applied this model to the learning of hopping motion as a practical example. Simulation and experimental results indicate that the robot can successfully perform online learning without the need for a separation between learning and performance phases. (C) Koninklijke Brill NV, Leiden, 2011

  150. 柔軟な足の変形から生み出される感覚情報を活用した 適応的二脚歩行制御

    久保翔達, 熊原渉, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第22回自律分散システム・シンポジウムProceedings 247-252 2011年1月

  151. 真正粘菌から抽出した自律分散制御則の適用可能性の実験的検証?四脚ロボット実機を用いた事例研究?

    長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

    第22回自律分散システム・シンポジウムProceedings 51-56 2011年1月

  152. 安定な準受動走行を実現する陰的制御則と陽的制御則の連関様式

    山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 杉本靖博, 大須賀公一, 石黒章夫

    計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集 715-718 2010年12月

  153. 真正粘菌から抽出した自律分散制御則を用いた四脚ロボットの実機開発

    長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

    計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集 418-421 2010年12月

  154. 上体を活用した受動走行機械の安定性向上

    大脇大, 久保翔達, 山口伸一, 手老篤史, マウスモリツ, モフロァクリストフ, サイファートアンドレ, 石黒章夫

    第53回自動制御連合講演会予稿集 284-289 2010年11月

  155. A CPG-based decentralized control of a quadruped robot based on discrepancy function 査読有り

    Takeshi Kano, Koh Nagasawa, Dai Owaki, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

    Proc. of CLAWAR2010 157-164 2010年9月

  156. 運動安定化と運動探索をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案 -一次元ホッピングロボットの跳躍運動への適用- 査読有り

    大脇大, 坂井善行, 石田怜, 手老篤史, 石黒章夫

    計測自動制御学会論文集 46 (9) 562-571 2010年9月

    出版者・発行元:計測自動制御学会

    DOI: 10.9746/sicetr.46.562  

    ISSN:0453-4654

  157. A Two-dimensional Passive Dynamic Runing Biped with Kees 査読有り

    Dai Owaki, Masatoshi Koyama, Shin'ichi Yamaguchi, Shota Kubo, Akio Ishiguro

    Proc. of 2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation 5237-5242 2010年6月

    DOI: 10.1109/ROBOT.2010.5509166  

  158. 制御系に埋め込まれた陰的制御則が適応機能の鍵を握る!?

    大須賀公一, 石黒章夫, ZHENG Xin‐Zhi, 杉本靖博, 大脇大

    日本ロボット学会誌 28 (4) 491-502 2010年5月15日

    出版者・発行元:The Robotics Society of Japan

    DOI: 10.7210/jrsj.28.491  

    ISSN:0289-1824

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    In this note, we consider a control system that underlies in a biological system. We point out the existence of the Problem of Inseparability in the control system. To understand the principle of mobile adaptability embedded in the control system, we have to solve the Problem of Indivisibility. To solve the problem, we propose a concept of Implicit control law. Finally, we show the Implicit control law plays an important role for constructing the adaptive function of living thing and robot.

  159. 制御系に埋め込まれた陰的制御則が適応機能の鍵を握る!?

    大須賀公一, 石黒章夫, 鄭心知, 杉本靖博, 大脇大

    日本ロボット学会誌 28 (4) 123-134 2010年5月

  160. A TWO-DIMENSIONAL PASSIVE DYNAMIC RUNNER WITH UPPER BODY 査読有り

    D. Owaki, S. Kubo, S. Yamaguchi, A. Ishiguro, A. Tero, H-M Maus, C. Maufroy, A. Seyfarth

    EMERGING TRENDS IN MOBILE ROBOTICS 622-630 2010年

    出版者・発行元:WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

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    In this paper, we discuss the effect of upper body on the stability of passive dynamic running (PDR). To this end, we have modeled a passive dynamic running biped with upper body in a numerical simulator. Through our numerical simulations, we have found the following results: (i) Periodic stable solutions exist; (ii) The higher position of COM destabilizes PDR; and (iii) The inertia of upper body stabilizes PDR. Our results shed new light on the principles underlying bipedal locomotion; in particular to what extent the stabilization mechanism can be explained by passive dynamics underlying whole body dynamics properties.

  161. A CPG-based Decentralized Control of a Quadruped Robot Inspired by True Slime Mold 査読有り

    Takeshi Kano, Koh Nagasawa, Dai Owaki, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

    IEEE/RSJ 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS 2010) 4928-4933 2010年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/IROS.2010.5650318  

    ISSN:2153-0858

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    Despite its appeal, a systematic design of an autonomous decentralized control system is yet to be realized. To bridge this gap, we have so far employed a "back-to-basics" approach inspired by true slime mold, a primitive living creature whose behavior is purely controlled by coupled biochemical oscillators similar to central pattern generators (CPGs). Based on this natural phenomenon, we have successfully developed a design scheme for local sensory feedback control leading to system-wide adaptive behavior. This design scheme is based on a "discrepancy function" that extracts the discrepancies among the mechanical system (i.e., body), control system (i.e., brain-nervous system) and the environment. The aim of this study is to intensively investigate the validity of this design scheme by applying it to the control of a quadruped locomotion. Simulation results show that the quadruped robot exhibits remarkably adaptive behavior in response to environmental changes and changes in body properties. Our results shed a new light on design methodologies for CPG-based decentralized control of various types of locomotion

  162. Dual Structure of Mobiligence -Implicit Control and Explicit Control- 査読有り

    Koichi Osuka, Akio Ishiguro, Xin-Zhi Zheng, Yasuhiro Sugimoto, Dai Owaki

    IEEE/RSJ 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS 2010) 2407-2412 2010年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/IROS.2010.5653968  

    ISSN:2153-0858

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    In this paper, we propose an idea which can solve the complexity of the overlapping situation observed in control system of living things. We introduce an another element between controlled object and control law. This newly introduced element is named as Implicit Control Law and decided by interaction of the controlled object, the control law and the field. Furthermore, the Implicit Control Law does not only solve the indivisibility problem but also produces a start point for understanding of realtime environmental adaptation function of living thing with tiny brain. That is, the Implicit Control Law is a core principle of Mobiligence.

  163. Understanding the Common Principle underlying Passive Dynamic Walking and Running 査読有り

    Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

    2009 IEEE-RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS 3208-3213 2009年

    出版者・発行元:IEEE

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    In this study, we discuss the common stabilization mechanism underlying passive dynamic walking (PDW) and passive dynamic running (PDR), focusing on the feedback structures in analytical Poincare maps. To this end, we have derived linearized analytical Poincare maps for PDW and PDR, and analyzed these stabilities on two models, namely models with elastic elements and with stiff legs. Through our theoretical analysis, we have found an "implicit two-delay feedback structure", which can be seen as a certain type of two-delay input digital feedback control developed as an artificial control structure in the field of control theory, is an inherent stabilization mechanism in PDR appearing from the model with elastic elements, and two-period and four-period PDW appearing from with stiff legs. This mechanism is the key to adaptive function underlying phase transition phenomenon between PDW and PDR and period-doubling bifurcation phenomenon in POW. To the best of our knowledge, this has not yet to be addressed and studied so far. Our results shed new light on the common underlying principle of passive dynamic locomotion, including biped PDW and PDR

  164. 多重リズム性を活用した周波数と位相の自律的調整が可能なオシレータモデルの提案 -一次元ホッピングロボットの跳躍運動学習への適用-

    坂井 善行, 石田 怜, 大脇 大, 手老 篤史, 石黒 章夫

    第26回 日本ロボット学会学術講演会 予稿集 3O1-02 2008年9月9日

  165. 受動走行の背後に潜む安定化構造の解明

    大脇 大, 大須賀 公一, 石黒 章夫

    第26回 日本ロボット学会学術講演会 予稿集 3B1-09 2008年9月9日

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    日本ロボット学会 第24回研究奨励賞<br /> 受賞日:2009年9月16日

  166. On the embodiment that enables passive dynamic bipedal running 査読有り

    Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

    2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-9 341-+ 2008年

    出版者・発行元:IEEE

    ISSN:1050-4729

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    The control and mechanical systems of an embodied agent should be tightly coupled so as to emerge useful functionalities such as adaptivity. This indicates that the mechanical system as well as the control system should be responsible for a certain amount of "computation" for generating the behavior. However, there still leaves much to be understood about to what extent "computational offloading" from the control system to the mechanical system should be achieved. In order to effectively consider this, here we particularly focus on a passive dynamic running biped whose behavior is generated purely from its mechanical system, and investigate how the body's properties influence the resulting behavior. Through the numerical simulations, we have found that two elastic parameters of its body, leg spring constant and hip coil spring constant, play a crucial role, and depending on which various kinds of stable gait patterns are generated. To the best of our knowledge, this has not been explicitly addressed so far. The results obtained are expected to shed a new light on to what extent the mechanical system should be responsible for generating the behavior.

  167. Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running by Changing the Body Elasticity 査読有り

    Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

    2008 PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-7 2412-+ 2008年

    出版者・発行元:IEEE

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    The control and mechanical systems of an embodied agent should be tightly coupled so that useful functionalities such as adaptivity can emerge. This indicates that the mechanical system as well as the control system should be capable of a certain level of "computation" for generating the behavior. However, the extent to which "computational offloading" from the control system to the mechanical system should be achieved requires further clarification. In order to effectively consider this, we herein focus on a passive dynamic running biped whose behavior is generated purely by its mechanical system and investigate how the body's properties influence the resulting behavior. Through numerical simulations, we have found that two elastic parameters, namely, leg spring constant and hip coil spring constant, play a crucial role as to which of various kinds of stable gait patterns are generated. To the best of our knowledge, this has not previously been addressed. The results obtained are expected to shed new light on the extent to which the mechanical system in an embodied agent should be capable of generating the behavior.

  168. Mechanical Dynamics that Enables Stable Passive Dynamic Bipedal Running -Enhancing Self-Stability by Exploiting Nonlinearity in the Leg Elasticity- 査読有り

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Journal of Robotics and Mechatronis 2007年8月

  169. Efficient and Adaptive Control of Walking Biped by Exploiting a Pulsed-CPG 査読有り

    D. Owaki, Y. Matsuno, A. Ishiguro

    2007 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering 111-115 2007年

  170. パルス化CPGを活用した二脚歩行ロボットの高効率実時間適応制御

    大脇 大, 松野 善幸, 石黒 章夫

    第49回 自動制御連合講演会 1-4 2006年11月25日

    DOI: 10.11511/jacc.49.0.315.0  

  171. Enhancing stability of a passive dynamic running biped by exploiting a nonlinear spring 査読有り

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    2006 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-12 4923-+ 2006年

    出版者・発行元:IEEE

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    Recently, it has been widely recognized that control and mechanical systems cannot be designed separately due to their tight interdependency. However, there still leaves much to be understood about how well-balanced coupling between control and mechanical systems can be achieved. Therefore, as an initial step toward this goal, this study intensively discusses the effect of the intrinsic dynamics of a robot's body on the resulting behavior, in the hope that mechanical systems appropriately designed will allow us to significantly reduce the complexity of control algorithm required. More precisely, we focus on the property of leg elasticity of a passive dynamic running biped, and investigate how this influences the stability of running. As a result, we have found that a certain type of nonlinearity in the leg elasticity plays a crucial role. to enhance the stability of passive dynamic running. To the best of our knowledge, this has never been explicitly considered so far.

  172. ウェルバランスト・コントロールを目指して-受動歩行機械を起点とした一考察-

    石黒章夫, 大脇大

    システム/制御/情報 49 (10) 417-422 2005年

    出版者・発行元:システム制御情報学会

    ISSN:0916-1600

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MISC 9

  1. 脳卒中片麻痺患者に対する足底圧感覚の聴覚フィードバックを伴うトレッドミル歩行練習の効果

    本田啓太, 関口雄介, 大脇大, 会津直樹, 出江紳一

    日本ニューロリハビリテーション学会学術集会プログラム・抄録集 9th 59 2018年

  2. 慢性期脳卒中片麻痺者の麻痺足の身体特異性注意の特性

    会津直樹, 大内田裕, 関口雄介, 本田啓太, 大脇大, 出江紳一

    日本ニューロリハビリテーション学会学術集会プログラム・抄録集 9th 62 2018年

  3. 脳卒中片麻痺患者の歩行中における水平面上の回転方向の身体制御と運動耐用能およびバランス能力との関連について

    関口雄介, 本田啓太, 大脇大, 出江紳一

    日本ニューロリハビリテーション学会学術集会プログラム・抄録集 9th 65 2018年

  4. ウェアラブル歩行解析を実現する床反力・足圧中心位置推定技術

    福司謙一郎, 関口雄介, 本田啓太, 大脇大, 野崎岳夫, 出江紳一

    日本ニューロリハビリテーション学会学術集会プログラム・抄録集 9th 64 2018年

  5. 足底圧感覚の聴覚フィードバック装具が脳卒中片麻痺患者の歩行安定性に及ぼす影響

    本田啓太, 関口雄介, 大脇大, 出江紳一, 出江紳一

    バイオメカニズム学術講演会予稿集 38th 145‐146-146 2017年11月4日

    出版者・発行元:バイオメカニズム学会

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    足底圧感覚情報を音情報としてFeedback(FB)するAuditory footが、脳卒中片麻痺患者の歩行時における外的モーメントに及ぼす影響について検討した。歩行補助具を使用せずに7m歩くことができる脳卒中片麻痺患者8名を対象とした。その結果、脳卒中片麻痺患者の歩行において、麻痺側単脚支持期前半の前額面における身体重心(CoM)周りの外的モーメントがAll条件で小さくなることが示された。麻痺側単脚支持期には非麻痺側方向、つまり遊脚側方向への外的モーメントが発生する。動的安定性を保つために必要な足底圧感覚情報を音情報としてFBすることは、脳卒中片麻痺患者の歩行時における歩幅の減少を介して、CoM周りの外的モーメントを減少させることで、麻痺側単脚支持期における側方への動的安定性を改善することが示唆された。

  6. 弾性調整型股関節装具と足関節装具の組み合わせが脳卒中片麻痺患者の歩行に及ぼす効果について

    関口 雄介, 大脇 大, 本田 啓太, 広井 典良, 福司 謙一郎, 野崎 岳夫, 出江 紳一

    バイオメカニズム学術講演会予稿集 38回 159-160 2017年11月

    出版者・発行元:バイオメカニズム学会

    詳細を見る 詳細を閉じる

    調整型弾性足関節装具(AO)と股関節装具(HO)を組み合わせが、脳卒中片麻痺患者の歩行速度と歩行中の麻痺側遊脚期における膝関節や股関節角度に及ぼす効果を検証した。脳卒中片麻痺患者10名(男性7名、女性3名、平均55±7歳)を対象とした。AOとAOHO条件では裸足条件と比較して麻痺側立脚中期において足部セグメントと下腿セグメントの前方回転の加速度、麻痺側立脚終期においては下腿セグメントの前方回転の加速度が有意に増加した。底屈方向に弾性を有するAOやAOHO条件においてフォアフットロッカーが可能となり、麻痺側立脚終期で下腿の前方への回転が加速し、裸足条件と比較して麻痺側遊脚期の膝屈曲角度が有意に増加したことが考えられた。AOとHOを組み合わせることにより、脳卒中片麻痺患者の歩行速度、麻痺側遊脚期の膝関節角度、股関節角度を改善させるのに有効な機能を有することが示唆された。

  7. 足底圧感覚の聴覚フィードバック装具が脳卒中片麻痺患者の歩行安定性に及ぼす影響

    本田 啓太, 関口 雄介, 大脇 大, 出江 紳一

    バイオメカニズム学術講演会予稿集 38回 145-146 2017年11月

    出版者・発行元:バイオメカニズム学会

    詳細を見る 詳細を閉じる

    足底圧感覚情報を音情報としてFeedback(FB)するAuditory footが、脳卒中片麻痺患者の歩行時における外的モーメントに及ぼす影響について検討した。歩行補助具を使用せずに7m歩くことができる脳卒中片麻痺患者8名を対象とした。その結果、脳卒中片麻痺患者の歩行において、麻痺側単脚支持期前半の前額面における身体重心(CoM)周りの外的モーメントがAll条件で小さくなることが示された。麻痺側単脚支持期には非麻痺側方向、つまり遊脚側方向への外的モーメントが発生する。動的安定性を保つために必要な足底圧感覚情報を音情報としてFBすることは、脳卒中片麻痺患者の歩行時における歩幅の減少を介して、CoM周りの外的モーメントを減少させることで、麻痺側単脚支持期における側方への動的安定性を改善することが示唆された。

  8. 弾性調整型股関節装具と足関節装具の組み合わせが脳卒中片麻痺患者の歩行に及ぼす効果について

    関口 雄介, 大脇 大, 本田 啓太, 広井 典良, 福司 謙一郎, 野崎 岳夫, 出江 紳一

    バイオメカニズム学術講演会予稿集 38回 159-160 2017年11月

    出版者・発行元:バイオメカニズム学会

    詳細を見る 詳細を閉じる

    調整型弾性足関節装具(AO)と股関節装具(HO)を組み合わせが、脳卒中片麻痺患者の歩行速度と歩行中の麻痺側遊脚期における膝関節や股関節角度に及ぼす効果を検証した。脳卒中片麻痺患者10名(男性7名、女性3名、平均55±7歳)を対象とした。AOとAOHO条件では裸足条件と比較して麻痺側立脚中期において足部セグメントと下腿セグメントの前方回転の加速度、麻痺側立脚終期においては下腿セグメントの前方回転の加速度が有意に増加した。底屈方向に弾性を有するAOやAOHO条件においてフォアフットロッカーが可能となり、麻痺側立脚終期で下腿の前方への回転が加速し、裸足条件と比較して麻痺側遊脚期の膝屈曲角度が有意に増加したことが考えられた。AOとHOを組み合わせることにより、脳卒中片麻痺患者の歩行速度、麻痺側遊脚期の膝関節角度、股関節角度を改善させるのに有効な機能を有することが示唆された。

  9. カム-バネ継手付きゲイトソリューションが脳卒中片麻痺患者の歩行パフォーマンスに及ぼす効果について

    関口雄介, 大脇大, 本田啓太, 広井典良, 福司謙一郎, 野崎岳夫, 出江紳一

    日本義肢装具学会誌 33 2017年

    ISSN:0910-4720

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書籍等出版物 2

  1. 身体性システムとリハビリテーションの科学1 運動制御

    四津有人, 大脇 大, 舩戸徹郎

    東京大学出版会 2018年11月

  2. ロボット制御学ハンドブック

    大脇大, 石黒章夫

    近代科学社 2016年

講演・口頭発表等 177

  1. 脳卒中患者のデータ駆動型AI歩行診断システムの開発と展望 招待有り

    大脇大

    第20回日本神経理学療法学会学術大会 2022年10月15日

  2. Robotic and Biological Interlimb Coordination 招待有り

    Dai Owaki

    Dynamic Walking 2021 2021年6月11日

  3. Motion Hacking –Toward Control of Insect Walking– 国際会議

    D. Owaki, V. Durr, J. Schmitz

    The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2019) 2019年8月

  4. Motion Hacking: A Method for Interference with Neural Control of Walking, Based on External Muscle Stimulation in Stick Insects 国際会議

    D. Owaki, V. Durr, J. Schmitz

    The 13th Gottingen Meeting of the German Neuroscience Society 2019年3月23日

  5. Long-term Effect of Auditory Biofeedback Prosthesis on Walking in Stroke Patients 国際会議 招待有り

    大脇 大

    The 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS 2018) 2018年12月6日

  6. Change in Electromyographic Patterns After Leg Amputation in the Cricket 国際会議 招待有り

    D. Owaki, Y. Sugimoto, A. Ishiguro, H. Aonuma

    ICN2018 2018年7月

  7. 昆虫を創りたい!? -ロボット工学の限界と可能性- 招待有り

    大脇 大

    日本比較生理生化学会 第39回福岡大会 若手の会「秋の合宿」 2017年11月24日

  8. Inter and intralimb coordination for adaptive bipedal walking: Tegotae-based approach 国際会議 招待有り

    Dai Owaki

    SWARM2017 Workshop on Bio-inspired control for interlimb coordination and adaptation in legged robots, 2017年10月29日

  9. Motion Hacking -昆虫の歩行を制御する研究-

    D. Owaki, V. Durr, J. Schmitz

    第31回自律分散システム・シンポジウム 2019年1月24日

  10. Motion Hacking: Joint Torque Control Based on External Electrostimulation of Leg Muscles in the Stick Insects

    D. Owaki, V. Durr, J. Schmitz

    Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry 2018 2018年11月23日

  11. Change in coordinated motor patterns after leg amputation in the cricket

    D. Owaki, Y. Sugimoto, A. Ishiguro, H. Aonuma

    Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry 2017 2017年11月24日

  12. ロボティクス技術がもたらすモデルベースト・リハビリテーション基盤 招待有り

    大脇 大

    第2回「身体性システム」公開シンポジウム 2017年10月14日

  13. A Minimal Model for Body-limb Coordination in Quadruped Locomotion 国際会議

    S. Suzuki, A. Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

    The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2017) 2017年6月27日

  14. Walking Rehabilitation Using Auditory Biofeedback Prosthesis for Stroke Patients 国際会議 招待有り

    Dai Owaki

    The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2017) 2017年6月27日

  15. フナムシ特有の歩容変化から学ぶ脚間協調制御則

    池下義人, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2017) 2017年5月10日

  16. Spring-cam機構を用いた可変剛性足関節装具

    大脇大, 関口雄介, 本他啓太, 広井典良, 福司謙一郎, 野崎岳夫, 石黒章夫, 出江紳一

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2017) 2017年5月10日

  17. 身体支持と推進のTegotaeに基づく6 脚ロコモーションの脚間協調制御則

    郷田将, 宮澤咲紀子, 大脇大, 石黒章夫

    第29回自律分散システム・シンポジウム 2017年1月30日

  18. 身体支持と推進の手応えに基づく脚間協調制御則によるGallopへの歩容遷移

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

    第29回自律分散システム・シンポジウム 2017年1月30日

  19. 身体の支持と推進の寄与変化に基づく低速から高速へのシームレスな四脚歩容遷移の実現

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

    SICE東北支部第304回研究集会 2016年10月21日

  20. 班間連携による筋シナジーベーストリハビリテーションに向けた取り組み 招待有り

    大脇 大

    身体性システム講演会 2016年9月15日

  21. 感覚モダリティ変換装具Auditory Footを用いた片麻痺患者における長期的歩行リハビリテーション

    大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

    第10回モーターコントロール研究会 2016年9月1日

  22. ミニマルな脚間協調制御則でコオロギの遊泳ロコモーションの再現に挑む

    宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第22回創発システムシンポジウム 2016年8月24日

  23. 等脚類の脚間協調メカニズム

    池下義人, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第22回創発システムシンポジウム 2016年8月24日

  24. 足部の接地部位に応じた「手応え」を活用する二足歩行制御則の提案

    秋山恭一, 大脇大, 石黒章夫

    第22回創発システムシンポジウム 2016年8月24日

  25. A Case Study of Long-Term Walking Rehabilitation Using a Prosthesis That Transforms Sensory Modalities for Stroke Patients 国際会議

    Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

    The 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC’16) 2016年8月16日

  26. Decentralized Control Scheme for Myriapod Locomotion That Exploits Local Force Feedback 国際会議

    T. Kano, K. Yasui, D. Owaki, A. Ishiguro

    5th International Conference, Living machines 2016 2016年7月19日

  27. Understanding Interlimb Coordination Mechanism of Hexapod Locomotion via “TEGOTAE”-based Control 国際会議

    Masashi Goda, Sakiko Miyazawa, Susumu Itayama, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

    5th International Conference, Living machines 2016 2016年7月19日

  28. Decentralized Control Scheme for Centipede Locomotion Based on Local Reflexes 国際会議

    Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    5th International Conference, Living machines 2016 2016年7月19日

  29. "TEGOTAE"-based Control of Bipedal Walking 国際会議

    Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

    5th International Conference, Living machines 2016 2016年7月19日

  30. Quadruped Gait Transition from Walk to Pace to Rotary Gallop by Exploiting Head Movements 国際会議

    Shura Suzuki, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Akio Ishiguro

    5th International Conference, Living machines 2016 2016年7月19日

  31. Leg Stiffness Control Based on "TEGOTAE" for Quadruped Locomotion 国際会議

    Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

    5th International Conference, Living machines 2016 2016年7月19日

  32. 局所反射に基づくムカデの脚間協調制御則

    安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ 2016年7月12日

  33. 環境からの力覚情報を活用した自律分散型多脚ロボットの開発

    加納剛史, 安井浩太郎, 大脇 大, 石黒 章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama(ROBOMEC2016) 2016年6月9日

  34. 「手応え関数」に基づく6 脚ロコモーションの自律分散制御則ー身体支持に着目した制御則設計ー

    郷田 将, 宮澤 咲紀子, 大脇 大, 加納 剛史, 石黒 章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama(ROBOMEC2016) 2016年6月9日

  35. 「手応え関数」に基づく6脚ロコモーションの自律分散制御則 −推進力に着目した制御則設計−

    宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama(ROBOMEC2016) 2016年6月9日

  36. 局所反射に基づく多脚ロボットの脚間協調制御則

    安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama(ROBOMEC2016) 2016年6月9日

  37. 頭部運動を活用した四脚ロボットのWalk-Pace-Rotary gallop間歩容遷移

    大脇大, 鈴木修羅, 福原洸, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama(ROBOMEC2016) 2016年6月9日

  38. 「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の構築

    郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    SICE東北支部第300回研究集会 2016年2月19日

  39. 「手応え関数」に基づく適応的二足歩行制御

    堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム 2016年1月21日

  40. 環境からの力覚情報を活用した多足類型ロボットの脚間協調制御

    酒井和彦, 安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム 2016年1月21日

  41. 「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の設計

    郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム 2016年1月21日

  42. 頭部運動の活用による四脚ロコモーションの歩容遷移

    鈴木朱羅, 福原 洸, 大脇大, 石黒章夫

    第28回自律分散システムシンポジウム 2016年1月21日

  43. 足底圧感覚の聴覚フィードバック装具がもたらす片麻痺患者の歩行への即時的効果

    大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

    第28回自律分散システムシンポジウム 2016年1月21日

  44. 足底感覚情報を用いた二足歩行制御の環境適応性に関する検証

    堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2015) 2015年12月14日

  45. ムカデのロコモーションに内在する自律分散制御則

    安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    SICE東北支部第299回研究集会 2015年12月5日

  46. Auditory Foot: A Novel Auditory Feedback System Regarding Kinesthesia 国際会議

    Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

    2015International Symposium on Micro-NanoMachatronics and Human Science(MHS2015) 2015年11月23日

  47. Development of a measurement and real-time display system for kinematics and muscle synergy of gait 国際会議

    Arito Yozu, Tetsuro Funato, Dai Owaki, Nobuhiko Haga

    2015International Symposium on Micro-NanoMachatronics and Human Science(MHS2015) 2015年11月23日

  48. New Hypothesis for the Mechanism of Quadruped Gait Transition 国際会議

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

    The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015) 2015年10月28日

  49. TEGOTAE-based decentralized control mechanism underlying myriapod locomotion 国際会議

    Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015) 2015年10月28日

  50. 環境からの手応えを活用する多足類の脚間協調制御

    安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第21回創発システムシンポジウム 2015年8月30日

  51. 環境を友とする四脚ロボット

    鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

    第21回創発システムシンポジウム 2015年8月30日

  52. 脚間の力学的相互作用および情報的相互作用を用いた六脚ロボットの歩行制御

    郷田 将, 大脇 大, 加納 剛史, 青沼 仁志, 石黒 章夫

    第21回創発システムシンポジウム 2015年8月30日

  53. 8~14脚を有する動物の脚間協調メカニズム

    安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第21回創発システムシンポジウム 2015年8月30日

  54. 関節剛性が四脚ロコモーションへ及ぼす影響に関する考察

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第21回創発システムシンポジウム 2015年8月30日

  55. Decentralized Control Mechanism Underlying Myriapod Locomotion

    Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    第25回数理生物学会年会 2015年8月26日

  56. 自律分散制御則から切り拓く四脚ロコモーションの発現機序

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ 2015年7月23日

  57. Cricket switches locomotion patterns from walking to swimming by evaluating reaction forces from the environment 国際会議

    Hitoshi Aonuma, Masashi Goda, Shigeru Kuroda, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月21日

  58. Experimental Verification of Bipedal Walking Control Exploiting Plantar Sensory Feedback 国際会議

    Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

    The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月21日

  59. TEGOTAE-based CPG Control for Quadrupd Locomotion 国際会議

    Dai Owaki, Shura Suzuki, Akio Ishiguro

    The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月21日

  60. Implicit Stiffness Control Embedded in Nonlinear Spring Enables Stable and Robust Running 国際会議

    Dai Owaki, Helmut Hauser, Akio Ishiguro

    The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015) 2015年6月21日

  61. A Minimal CPG Model for Interlimb Coordination in Quadruped Locomotion 国際会議

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    IEEE Robotics & Automation Society CPGs Workshop (ICRA2015 CPG Workshop) 2015年5月30日

  62. Load-dependent Interlimb Coordination for Bipedal Walking 国際会議

    Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

    IEEE Robotics & Automation Society CPGs Workshop (ICRA2015 CPG Workshop) 2015年5月30日

  63. A Minimal CPG Model for Interlimb Coordination on Quadruped Locomotion 国際会議 招待有り

    Dai Owaki

    Workshop on ICRA2015 2015年5月30日

  64. 足底感覚情報を活用した二足歩行制御の実験的検証

    堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015) 2015年5月17日

  65. 環境からの手応えを活用する四脚ロボットのCPG制御

    鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015) 2015年5月17日

  66. 関節剛性が脚間協調へ及ぼす影響に関する考察

    福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015) 2015年5月17日

  67. 環境からの手応えを活用した超多脚ロボットの脚間協調制御

    酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015) 2015年5月17日

  68. 足底感覚から生み出される「足応え」を活用した適応的二足歩行制御

    堀切舜哉, 大脇 大, 西井 淳, 石黒章夫

    第20回創発システムシンポジウム 2014年8月31日

  69. 脚間協調現象に内在する通底原理の解明のための多脚ロボット実機プラットフォームの開発

    酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第20回創発システムシンポジウム 2014年8月31日

  70. Load-dependent Interlimb Coordination 国際会議 招待有り

    Dai Owaki

    Living Machine 2014 Workshop 2014年7月29日

  71. Mechanism of Quadruped Gait Transition 国際会議

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2014 2014年6月10日

  72. Neural communication vs. physical communication between limbs: Which is essential for hexapod walking? 国際会議

    Akio Ishiguro, Ken Nakamura, Takeshi Kano, Dai Owaki

    Dynamic Walking 2014 2014年6月10日

  73. 不思議な歩容Canterの発現メカニズム

    大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013) 2014年5月26日

  74. 柔軟な足部から生み出される足底感覚情報を活用した適応的動歩行制御

    大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2014) 2014年5月26日

  75. 「個性」を持つ粒子集団が創り出す動的秩序 ~人間社会における交友関係を採り上げた事例研究~

    加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム 2014年1月23日

  76. 6 脚歩行における脚間協調メカニズムのミニマリストモデルを探る

    中村憲, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム 2014年1月23日

  77. 自発的歩容遷移を可能とする四脚ロボットのCPG制御

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム 2014年1月23日

  78. 足底感覚情報を活用した二脚ロボットのCPG制御

    福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

    第26回自律分散システムシンポジウム 2014年1月23日

  79. 交友関係の自己組織化過程の数理モデル

    加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

    第19回交通流のシュミレーションシンポジウム 2013年12月16日

  80. Nonlinearity in Ankle Elasticity Enhances Robustness on Bipedal Walking 国際会議

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    2013 International Workshop on Soft Robotics and Morphological Computation 2013年7月14日

  81. Why do quadrupeds exhibits exclusively either trot or pace gaits? 国際会議

    Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2013 2013年6月10日

  82. What is the key to postural stabilization on bipedal walking? 国際会議

    Dai Owaki, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2013 2013年6月10日

  83. 筋肉群の協働的励起に基づく立位姿勢制御

    福田裕樹, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013) 2013年5月23日

  84. 脚間の力学的相互作用を活用した 6 脚ロボットの CPG 制御

    中村憲, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013) 2013年5月23日

  85. 脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく筋駆動四脚ロボット

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013) 2013年5月23日

  86. The role of passive properties in producing adaptive motion in robotic and biological systems 国際会議 招待有り

    M. Azizi, D. Owaki

    The 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2013) 2013年3月13日

  87. From Walk to Trot to Bound: Quadruped Gait Transition Induced by Simple Local Force Feedback Mechanism 国際会議

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2013) 2013年3月11日

  88. Role of Passive Properties in Producing Adaptive Motion in Robotic and Biological Systems 国際会議

    Manny Azizi, Dai Owaki

    6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines(AMAM2013) 2013年3月11日

  89. Listen to Body's Message: Quadruped Robot That Fully Exploits Physical Interaction between Legs 国際会議

    Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

    2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012) 2012年10月7日

  90. Adaptive Bipedal Walking through Sensory-motor Coordination Yielded from Soft Deformable Feet 国際会議

    Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

    2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012) 2012年10月7日

  91. Reconsidering Inter- and Intra-limb Coordination Mechanisms in Quadruped Locomotion 国際会議

    Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

    2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012) 2012年10月7日

  92. 身体の力学的特性に応じた歩容生成を可能とするCPGモデル —トロット歩容とペース歩容の排他的発現の実験的検証−

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    第30回日本ロボット学会学術講演会 2012年9月10日

  93. ミニマリストな CPG モデルから探る二脚ロコモーションに内在する脚間協調と脚内協調の発現機序

    福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

    第30回日本ロボット学会学術講演会 2012年9月10日

  94. Minimalist CPG Model for Inter- and Intra-limb Coordination in Bipedal Locomotion 国際会議

    Dai Owaki, Takeshi Kano, Atsushi Tero, Masakazu Akiyama, Akio Ishiguro

    The 12th International Conference on Intelligent Autonomous System 2012年6月26日

  95. 足部の表在感覚情報をCPG制御に活用した適応的二脚歩行の実験的検証

    福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012) 2012年5月28日

  96. 脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能なCPGに基づく四脚ロコモーション制御

    彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012) 2012年5月28日

  97. 脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく四脚歩容遷移の実験的検証

    森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012) 2012年5月28日

  98. Soft Deformable Feet Yield Sensory-motor Coordination for Adaptive Bipedal Walking 国際会議

    Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

    7th Annual Dynamic Walking Conference 2012年5月21日

  99. Gait Transition of Quadruped Robot without interlimb neural connections 国際会議

    Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

    7th Annual Dynamic Walking Conference 2012年5月21日

  100. 脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能な四脚ロコモーションの自律分散制御則

    糸澤祐太, 彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    第24回自律分散システム・シンポジウム 2012年1月27日

  101. 身体の力学的特性を活用した脚間協調に基づく四脚ロボットの適応的ロコモーション生成

    長澤昂, 大脇大, 森川玲於奈, 加納剛史, 石黒章夫

    SICE東北支部 第269回研究集会 2011年12月12日

  102. A CPG-based Control of Bipeda Locomotion by Exploiting Defrmable Feet 国際会議

    Dai Owaki, Shota Kubo, Akio Ishiguro

    The 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011) 2011年10月11日

  103. A CPG-based Decentralized Control by Exploiting Spontaneous Transition between Oscillatory and Excitatory Regimes 国際会議 招待有り

    Dai Owaki

    Dynamic Walking2011 2011年7月21日

  104. A CPG-based Decentralized Control by Exploiting Spontaneous Transition between Oscillatory and Excitatory Regimes -A Case Study with a Real Quadruped Robot- 国際会議

    Dai Owaki, Kou Nagasawa, Takeshi Kano, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

    Dynamic Walking 2011 2011年7月18日

  105. CPG-based Adaptive Control of Bipedal Locomotion by Switching between Oscillatory and Excitatory Regimes 国際会議

    Akio Ishiguro, Shota Kubo, Dai Owaki

    Dynamic Walking 2011 2011年7月18日

  106. 振動性・興奮性の自発的遷移に基づく適応的四脚歩行制御の実験的検証

    長澤 昂, 加納 剛史, 大脇 大, 手老 篤史, 石黒 章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011) 2011年5月27日

  107. 位相制御と筋緊張制御の有機的整合か?可能な自律分散制御則の実験的検証

    糸澤祐太, 佐藤貴英, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011) 2011年5月27日

  108. 柔軟な足部の表在感覚情報を活用した振動性・興奮性の 自律的遷移に基つ?く適応的動歩行制御

    久保翔達, 熊原渉, 大脇大, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011) 2011年5月27日

  109. 足底腱膜を有する足部の可変形性を活用した二脚歩行ロボットのCPG制御

    大脇大, 熊原渉, 久保翔達, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011) 2011年5月27日

  110. 柔軟な足の変形から生み出される感覚情報を活用した 適応的二脚歩行制御

    久保翔達, 熊原渉, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

    第22回自律分散システム・シンポジウム 2011年1月29日

  111. 真正粘菌から抽出した自律分散制御則の適用可能性の実験的検証?四脚ロボット実機を用いた事例研究?

    長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

    第22回自律分散システム・シンポジウム 2011年1月29日

  112. 安定な準受動走行を実現する陰的制御則と陽的制御則の連関様式

    山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 杉本靖博, 大須賀公一, 石黒章夫

    計測自動制御学会SI部門講演会SI2010 2010年12月23日

  113. 真正粘菌から抽出した自律分散制御則を用いた四脚ロボットの実機開発

    長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

    計測自動制御学会SI部門講演会SI2010 2010年12月23日

  114. 上体を活用した受動走行機械の安定性向上

    大脇大, 久保翔達, 山口伸一, 手老篤史, マウスモリツ, モフロァクリストフ, サイファートアンドレ, 石黒章夫

    第53回自動制御連合講演会 2010年11月4日

  115. Dual Structure of Mobiligence -Implicit Control and Explicit Control- 国際会議

    Koichi Osuka, Akio Ishiguro, Xin-Zhi Zheng, Yasuhiro Sugimoto, Dai Owaki

    The 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2010) 2010年10月18日

  116. A CPG-based Decentralized Control of a Quadruped Robot Inspired by True Slime Mold 国際会議

    Takeshi Kano, Koh Nagasawa, Dai Owaki, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

    The 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2010) 2010年10月18日

  117. A Two-dimensional Passive Dynamic Runner with Upper Body 国際会議

    Dai Owaki, Shota Kubo, Shin’ichi Yamaguchi, Atsushi Tero, Moritz Maus, Christophe Maufroy, Andre Seyfarth, Akio Ishiguro

    The 13th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technology for Mobile Robots (CLAWAR2010) 2010年8月31日

  118. A CPG-based Decentralized Control of A Quadruped Robot Based on Discrepancy Function 国際会議

    Takeshi Kano, Koh Nagasawa, Dai Owaki, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

    The 13th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technology for Mobile Robots (CLAWAR2010) 2010年8月31日

  119. 受動走行のポアンカレマップに内在する陰的制御則と整合する陽的制御則の設計

    山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 杉本靖博, 大須賀公一, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2010) 2010年6月13日

  120. 上体を有する受動走行機械

    大脇大, 久保翔達, 山口伸一, Moritz Maus, Christophe Maufroy, Andre Seyfarth, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2010) 2010年6月13日

  121. マルチリズミックオシレータを活用した多自由度運動パターンの自律的獲得

    大脇大, 石田怜, 塚辺有哉, 手老篤史, 伊藤賢太郎, 加納剛史, 石黒章夫

    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2010) 2010年6月13日

  122. A Two-dimensional Passive Dynamic Running Biped with Knees 国際会議

    Dai Owaki, Masatoshi Koyama, Shinichi Yamaguchi, Shota Kubo, Akio Ishiguro

    2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2010) 2010年5月3日

  123. What are the Key Properties that Enables Stable Passive Dynamic Running? -A Repot of My Stay in Lauflabor- 国際会議

    Lab talk at Locomotion Lab., Freidrich Shciller University of Jena 2010年2月18日

  124. What are the Key Properties that Enables Stable Passive Dynamic Running? -A Research Plan for My Stay in Lauflabor- 国際会議

    Lab talk at Locomotion Lab., Freidrich Shciller University of Jena 2010年2月4日

  125. グローバルエントレインメントを生起させる脳・身体間連関様式の再考 〜四脚ロボットを用いたCPG制御の基本論理の理解〜

    手老篤史, 長澤昴, 秋山正和, 加納剛史, 大脇大, 伊藤賢太郎, 小林亮, 石黒章夫

    第22回自律分散システム・シンポジウム 2010年1月30日

  126. Implicit Control Law that Enables Stable Running 国際会議

    Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

    The 3rd International Symposium on Mobiligence in Awaji 2009年11月19日

  127. Implicit Control Law: A Common Principle of Mobiligence 国際会議

    Koichi Osuka, Akio Ishiguro, X-Z. Zhen, Yasuhiro Sugimoto, Dai Owaki

    The 3rd International Symposium on Mobiligence in Awaji 2009年11月19日

  128. 受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理

    2008年度第8回NLPMコロキウム 2009年11月17日

  129. Understanding the Common Principle underlying Passive Dynamic Walking and Running 国際会議

    The 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2009) 2009年10月11日

  130. Toward Understanding the Stabilization Mechanism underlying Passive Dynamic Running 国際会議

    Lab talk at Locomotion Lab., Freidrich Shciller University of Jena 2009年9月25日

  131. 膝付き受動走行機械の実現

    小山真理, 山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 石黒章夫

    第27回日本ロボット学会学術講演会 2009年9月15日

  132. 身体の力学的特性を活用した運動発現が可能なマルチリズミックオシレータモデル

    石田怜, 長澤昂, 大脇大, 手老篤史, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

    SICE東北支部45周年記念講演会 2009年9月7日

  133. A Two-Dimensional Passive Dynamic Running Biped with Elastic Elements 国際会議

    Dynamic Walking 2009 2009年6月8日

  134. 弾性要素を活用した受動走行の実機実現

    小山真理

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’09 2009年5月24日

  135. 多重リズム性を活用した運動安定化と運動探索機能が共存可能なオシレータモデルの提案

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’09 2009年5月24日

  136. 弾性要素を活用した受動的ロコモーションの背後に潜む多重時間スケールの統合

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’09 2009年5月24日

  137. 受動歩行・受動走行から探る二脚ロコモーションに内在するImplicit Control Law

    第1回ロコモーション研究会 2009年4月25日

  138. 運動生成と運動学習をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータ

    石黒章夫, 石田怜, 大脇大, 伊藤賢太郎, 手老篤史

    第48回日本生体医工学会大会 2009年4月23日

  139. 受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理

    第135回複雑系セミナー 2009年4月10日

  140. 受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理の解明

    第14回ロボティクスシンポジア 2009年3月16日

  141. 運動安定化と運動探索をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案

    石田怜

    第21 回自律分散システム・シンポジウム 2009年1月22日

  142. 受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理

    歩行のシンポジウム 2009年1月5日

  143. 周波数と位相の自律的調整が可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案

    坂井善行

    第9 回計測自動制御学会(SICE)システムインテグレーション部門講演会(SI2008) 2008年12月5日

  144. 受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理

    東北大学理学研究科物性理論研究室セミナー 2008年11月20日

  145. 分子動力学法を活用した受動歩行シミュレータの開発

    小山真理

    第26回日本ロボット学会学術講演会 2008年9月9日

  146. 多重リズム性を活用した周波数と位相の自律的調整が可能なオシレータモデルの提案 -一次元ホッピングロボットの跳躍運動学習への適用-

    坂井善行

    第26回日本ロボット学会学術講演会 2008年9月9日

  147. 受動走行の背後に潜む安定化構造の解明

    第26回日本ロボット学会学術講演会 2008年9月9日

  148. Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running by Changing the Body Elasticity 国際会議

    SICE Annual Conference 2008 2008年8月20日

  149. 膝関節の過伸展を活用した二脚受動歩行の安定化

    小山真理

    第14 回創発システムシンポジウム 2008年8月17日

  150. 周波数と位相の自律的調整が可能なマルチリズミックオシレータの提案 -一次元ホッピングロボットの跳躍運動学習への適用-

    石田怜

    第14 回創発システムシンポジウム 2008年8月17日

  151. 受動歩行と受動走行の違いは何か?

    第14 回創発システムシンポジウム 2008年8月17日

  152. 筋群の協働的励起パターンに基づく制御系と機構系の連関様式に関する考察

    石田怜

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’08 2008年6月5日

  153. Adaptive Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running 国際会議

    4th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Mechanics (AMAM2008) 2008年6月1日

  154. On the Embodiment that Enables Passive Dynamic Bipedal Running 国際会議

    2008 IEEE International Conference on Robotics and Aoutomation (ICRA2008) 2008年5月19日

  155. 適応的歩行動作のための筋肉群の時空間的励起方策

    松野善幸

    第20回 自律分散システム・シンポジウム 2008年1月24日

  156. 身体の力学的特性改変による受動歩行と受動走行間の歩容遷移

    第20回 自律分散システム・シンポジウム 2008年1月24日

  157. 安定な受動走行を実現する身体性に関する考察

    第8回 計測自動制御学会(SICE)システムインテグレーション部門講演会 SI2007 2007年12月20日

  158. Stable Passive Dynamic Biipedal Running by Exploiting the Body Dynamics Properties 国際会議

    2nd International Symposium on Mobiligence in Awaji 2007年7月18日

  159. Efficient and Adaptive Control of Walking Biped by Exploiting a Pulsed-CPG 国際会議

    2007 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering (CME2007) 2007年5月23日

  160. 身体剛性の動的改変による安定な四脚歩容遷移の実現

    坂井善行

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’07 2007年5月10日

  161. パルス化CPGを活用した二脚歩行ロボットの実時間適応制御

    松野善幸

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’07 2007年5月10日

  162. 身体の力学的特性の改変による受動歩行と受動走行間の環境適応的選択

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’07 2007年5月10日

  163. 身体剛性の動的改変による四脚歩容遷移時の初期値依存性の緩和

    佐藤 智紀

    第19回 自律分散システム・シンポジウム 2007年1月29日

  164. 運動軌道の「あそび」に着目した制御系と機構系の有機的連関 -二脚歩行ロボットを用いた事例研究-

    第19回 自律分散システム・シンポジウム 2007年1月29日

  165. 準受動歩行機械の実時間適応制御 - パルス化CPGを活用した適応性の向上-

    第7回 計測自動制御学会(SICE)システムインテグレーション部門講演会 SI2006 2006年12月14日

  166. パルス化CPGを活用した二脚歩行ロボットの高効率実時間適応制御

    第49回自動制御連合講演会 2006年11月25日

  167. Enhancing Self-stability of a Passive Dynamic Runner by Exploiting Nonlinearity in the Leg Elasticity 国際会議

    SICE-ICASE International Joint Conference 2006 (SICE-ICCAS2006) 2006年10月18日

  168. Enhancing Stability of a Passive Dynamic Running Biped by Exploiting a Nonlinear Spring 国際会議

    2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2006) 2006年10月9日

  169. Simple Linear Spring Is Not Sufficient? –Stabilizing Passive Dynamic Running by Exploiting the Intrinsic Body Dynamics- 国際会議

    50th Anniversary Summit of Artificial Inteligence 2006年7月9日

  170. 身体ダイナミクスの動的改変による四脚ロボットの歩容遷移安定化

    佐藤智紀

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’06 2006年5月26日

  171. 機構系ダイナミクスの能動的改変による環境適応的走行運動の実現

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’06 2006年5月26日

  172. 非線形弾性要素を有する二脚受動走行機械の安定性解析

    第18回自律分散システム・シンポジウム 2006年1月26日

  173. 非線形バネを活用した安定な二脚受動走行の実現

    計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会2005 2005年11月28日

  174. 安定な二脚受動走行を実現する機構系ダイナミクス

    第23回日本ロボット学会学術講演会 2005年9月15日

  175. 非線形バネを活用した二脚受動走行の安定化

    第11回創発システム・シンポジウム 2005年8月18日

  176. A Simple Linear Spring Is Not Enough? -Analysis of the Effect of Leg Elasticity on the Stability of Bipedal Passive Dynamic Running- 国際会議

    IROS2005 Workshop on Morphology, Control, and Passive Dynamics 2005年8月2日

  177. 可変弾性要素を活用した二脚ロボットにおける歩行と走行間の遷移

    ロボティクス・メカトロニクス講演会’05 2005年6月9日

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産業財産権 1

  1. 最適弾性強度計算装置、最適弾性強度計算システム、運動補助システム、最適弾性強度計算方法および最適弾性強度計算プログラム

    福司謙一郎, 電気株式会社, 日本電気株式会社, 東北大学共同出願

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 21

  1. 昆虫の感覚・運動・脳への介入による身体周辺空間操作から紐解く環境適応メカニズム

    大脇 大, 青沼 仁志, 志垣 俊介

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2023年4月 ~ 2027年3月

  2. Motion Hackingによるクラゲの浮遊運動の理解と制御

    大脇 大, 中嶋 浩平

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Tohoku University

    2023年6月 ~ 2026年3月

  3. Motion Hackingにより紐解く昆虫のしなやかな歩行制御戦略

    大脇 大

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関:Tohoku University

    2021年4月 ~ 2023年3月

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    目的達成のため,以下の手順で研究を進める.Step1(筋モデル):実験データから,電気刺激-筋出力特性の個体差を含む階層ベイズモデル化 .Step2(身体モデル):筋モデルと無負荷運動データから,順運動学により昆虫の身体の力学的特性を推定する.Step3(歩行モデル):歩行 中の筋刺激による脚間協調変容データから歩行制御機序を抽出する. <BR> [令和3(2021)年度] 1. 電気刺激-筋出力特性のモデル化: ナナフシの3種の筋(protractor, retractor, levator)への電気刺激入力と発生する関節トルクデータに対して,階層ベイズモデルを用いることで,個体差を含む電気刺激-筋出力特性のモデル化を行った.その結果,筋特性に関して,個体間共通の横断的特性を示すパラメータと,個体差を表現するパラメータに分類可能であることを見出した.さらに,個体共通のパラメータは印加電圧などの外部パラメータに対しても変化しない筋特性を表現していることを明らかにした. 2. 歩行中の筋刺激介入システムの構築: 電気刺激による昆虫の歩行運動への介入実験を実施するための実験システムの構築を進めた.

  4. ベイズモデルベースト・リハビリテーション創成

    大脇 大, 関口雄介

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2020年4月 ~ 2023年3月

  5. 脳卒中患者のデータ駆動型AI歩行診断システムの開発と事業化検証

    2021年4月 ~ 2022年3月

  6. 慢性期脳卒中患者における麻痺肢の学習性不使用を制御するリハビリシステム創成

    大脇 大, 大内田 裕

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Challenging Research (Exploratory)

    研究種目:Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Tohoku University

    2019年6月 ~ 2022年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本研究の目的は,脳卒中患者に対するリハビリにおける最大の障壁「麻痺肢の学習性不使用」を克服するリハビリシステムを開発することにある. 慢性期脳卒中片麻痺患者は,麻痺肢の機能低下,健側肢の過剰使用により,麻痺肢を使用しないことを学習し使用頻度が低下することが知られており,学習性不使用と呼ばれる. この学習性不使用は,脳に負の使用頻度依存可塑性を生じさせ,麻痺肢の運動制御に関わる脳領域が縮小する. この変化により,使用頻度がさらに低下することで,さらなる機能低下を助長する.本研究では,麻痺肢の使用頻度依存可塑性を制御するため,表面筋電位計による両肢の使用状況を計測するウェアラブルセンサを開発した.

  7. 姿勢制御を司る反射系が歩行運動において果たす役割の解明 競争的資金

    西井淳

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    2018年4月 ~ 2021年3月

  8. 脳内身体表現の変容機構の理解と制御

    太田 順, 内藤 栄一, 今水 寛, 高草木 薫, 大木 紫, 近藤 敏之, 関 和彦, 中陦 克己, 花川 隆, 出江 紳一, 井澤 淳, 大脇 大, 稲邑 哲也

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関:The University of Tokyo

    2015年11月6日 ~ 2020年3月31日

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    平成27年度には,国際活動支援班の支援体制の整備と,海外研究協力者との意見交換を行った.平成28年度以降は,領域内公募に基づいた若手研究者の海外派遣と著名研究者の招聘・セミナー開催を実施した.平成28年度からの4年間でのべ16人の若手研究者を英国,米国,イタリア等,脳神経科学とリハビリテーション医学,ロボット工学の学際的研究が盛んな欧米諸国の主要研究室に派遣し,国際共同研究を推進するとともに研究者の国際的ネットワーク構築を支援した.また,のべ23名の著名研究者の招聘・セミナー開催を支援し,本領域活動の国際化を図った.

  9. 環境モデルや振動子モデルに依存しない環境適応学習による多様な運動の発現機序 競争的資金

    林部充宏

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    2018年4月 ~ 2020年3月

  10. Motion Hacking:昆虫の歩行を司る脚間協調機序を紐解く介入法の開拓 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Application Procedures for Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)

    2018年4月 ~ 2020年3月

  11. ロボット義足による歩行運動への介入から解き明かす昆虫の脚間協調メカニズム

    大脇 大, 青沼 仁志, 杉本 靖博, 宮澤 咲紀子, 郷田 将, 石黒 章夫

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2016年4月1日 ~ 2019年3月31日

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    本研究では,義足による歩行運動への介入を通して,昆虫が示す適応的移動能力の基盤となる脚間協調機序を解明することを目的とした. 初年度は,ハイスピードカメラと筋電位アンプを用い,昆虫の歩行中の脚の運動と筋活動を同時計測するシステムを構築した.初年度に構築した計測システムにより,コオロギの脚切断前後の歩行パターンを解析した.計測したN=5の個体のデータを解析した結果,両脚の中脚切断後の筋電位パターンが左右で同相同期に変化していくことが示された.最終年度には,義足実験を行い,両中脚切断後に脚の切断部分に義足を取り付けることによって,脚切断前の歩行パターンが再生成されることが確認できた.

  12. 弾性力を利用した剛性調整型足関節装具と股関節装具による片麻痺患者の歩行再建

    関口 雄介, 大脇 大, 本田 啓太

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関:Tohoku University

    2015年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    本課題では大きく分けて2つの研究を実施した。1つ目は、装具を開発するに当たり、脳卒中片麻痺患者の歩行を力学的な視点から動作解析装置を用いて解析した。2つ目は、剛性調整型足関節装具を開発し、既存の剛性調整型股関節装具と合わせて脳卒中片麻痺患者の歩行への効果を検証した。検証した結果、脳卒中片麻痺患者の歩行時の足関節と股関節における剛性と下肢の力学的な協調性の特性が明らかになるとともに剛性調整型装具の歩行への効果が示唆された。本研究の知見は、より効果的で科学的根拠に基づいた装具療法への寄与が期待できる。

  13. ロボット義足を用いた歩行運動への介入から解き明かす昆虫の脚間協調メカニズム 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    2016年4月 ~ 2018年3月

  14. 感覚入力への介入を用いた姿勢・歩行リハビリテーション 競争的資金

    芳賀信彦

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas

    2013年9月 ~ 2018年3月

  15. 網羅的視野から解き明かす四脚動物の多様な歩容の発現機序 競争的資金

    大脇大

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    2013年4月 ~ 2016年3月

  16. 生物ロコモーションの本質理解から切り拓く大自由度ロボッ トの革新的自律分散制御技術 競争的資金

    石黒章夫

    提供機関:NEDO

    制度名:次世代ロボット中核技術開発

    2015年 ~ 2016年

  17. 柔軟な足裏の変形から生み出される感覚運動協調に基づく動歩行制御 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    2011年4月 ~ 2012年3月

  18. 柔軟な足裏の変形から生み出される感覚情報処理メカニズムの解明 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:立石科学技術振興財団

    制度名:研究助成

    2011年 ~ 2012年

  19. 二脚ロコモーションの背後に潜む多重時間スケールの共存メカニズムの解明 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

    2009年4月 ~ 2010年3月

  20. 柔軟な足のレオロジー的性質から創発される感覚運動協調に学ぶ適応的動歩行制御 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:積水化学 自然に学ぶものづくり

    制度名:研究助成プログラム

    2010年 ~ 2010年

  21. ハーネシングに着想を得た創発的動歩行制御 -パルス化CPGを用いた適応的歩行生成- 競争的資金

    大脇 大

    提供機関:Grant-in-Aid for Scientific Research

    制度名:特別研究員奨励費

    2007年4月 ~ 2008年3月

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担当経験のある科目(授業) 15

  1. ニューロロボティクス 東北大学 大学院工学研究科

  2. ロボティクス特論 東北大学 大学院工学研究科

  3. Control Engineering I(制御工学I, IMAC-U) 東北大学

  4. ロボット工学I 東北大学工学部

  5. 創造工学研修 東北大学

  6. ロボット工学(集中講義) 富山大学(非常勤講師)

  7. リハビリテーション医学に役立つロボット技術開発 宮城県石巻高校(R3年度大学模擬講義)

  8. 生き物が動く「しくみ」を理解するための ロボティクス 宮城県角田高校(大学出張講義)

  9. ロボット工学II 東北大学工学部(IMAC-U, 2018)

  10. 情報ナノシステム(Computational Motor Control) 東北大学大学院工学研究科機械知能系(2017, 2018)

  11. ロボットシステム工学(Human Robotics) 東北大学大学院工学研究科機械知能系(IMAC-G, 2018-)

  12. 電気工学実験「オペアンプの基礎」 東北大学工学部機械知能系,材料マテリアル系

  13. 電気・情報系 実験B「神経方程式の動的特性,光ファイバー,レーザー光」 東北大学工学部電気・情報系

  14. 電気・情報系 実験A「プラズマ工学」 東北大学工学部電気・情報系

  15. 電気・情報系 実験C「制御系設計の基礎,デジタル信号処理,コンピュータネットワーク」 東北大学工学部電気・情報系

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社会貢献活動 8

  1. Four-Legged Machines are Proto ‘Westworld’ Robots

    Inverse.com

    2017年3月23日 ~ 2017年3月23日

  2. コカトピ!「走る速さに合わせて足並を変える4脚ロボット」

    子供の科学2017年6月号

    2017年5月10日 ~

  3. 速度に応じて走り方変化 – 4脚ロボ,東北大が開発

    日刊工業新聞

    2017年3月31日 ~

  4. ウマのように歩くロボ -東北大 4本の脚,独立し作動

    日経産業新聞

    2017年3月30日 ~

  5. Four-leg robot spontaneously trots, canters, then gallops

    Electronics Weekly

    2017年3月23日 ~

  6. 受動走行をする脚ロボット

    2010年1月 ~

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    第27回日本ロボット学会学術講演会の特集記事にて 当研究室で開発したロボットが紹介された.

  7. 東北大、背骨の柔らかい4脚ロボ試作-犬の歩行・走行を再現

    2007年4月6日 ~

    詳細を見る 詳細を閉じる

    東北大学の石黒章夫教授らは犬や猫が歩き、走る際の背骨の部分の動きまでまねた4脚ロボットを試作した。歩くときは背骨が硬く、走るときは柔らかくなる仕組みにし、歩行から走行へと安定かつ迅速に移れるようにした。動き方に応じて体を制御しやすい状態に変えることは、ロボットの多様な振る舞いを実現するために重要。こうした研究が今後注目を集めそうだ。 犬などの動物は中速で歩くとき、右前脚と左後脚を同時に接地した後、左前脚と右後脚を同時に接地するのを交互にくり返す「トロット」という歩き方をする。 一方、走るときの脚の運び方は異なり、左右両前脚を同時に接地した後、左右両後脚を同時に接地するのを交互にくり返す。この走り方を「バウンス」という。 今回、空気圧アクチュエーターを使って4脚ロボットの背骨の硬さを制御。バウンスで走るときだけ空気圧アクチュエーターの空気を抜いて背骨を柔らかくし、バウンスをしやすい、背骨

  8. 背骨軟らかく4脚ロボ東北大が試作

    2007年4月6日 ~

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メディア報道 4

  1. 【TOHOKU University Researcher in Focus】Vol.021 生きものに学ぶロコモーション

    東北大学 【TOHOKU University Researcher in Focus】 東北大学webサイト

    2023年1月19日

    メディア報道種別: インターネットメディア

  2. 片まひ患者向け軽量なアシスト装置を開発

    BSフジ 知りたい! SDGs(第111回)

    2021年11月11日

    メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

  3. (科学の扉)鳥・虫ヒント、次世代ロボ 環境変化へっちゃら/宅配や災害現場で応用

    朝日新聞社 朝日新聞 22面 科学の扉

    2019年6月3日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  4. 柔軟な足で自律歩行を実現

    Newton誌

    2012年8月7日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌