日下　聖 (クサカ　タカシ)

情報科学研究院　システム情報科学部門　システム創成学分野助教
Last Updated :2025/06/07

■研究者基本情報

学位

  • 博士（情報科学）, 北海道大学

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ホームページURL

研究者番号

  • 40912829

ORCID ID

J-Global ID

研究キーワード

  • パワーアシスト
  • ロボティクス
  • 信号処理
  • センサフュージョン
  • 画像計測
  • 通信技術
  • ウェーブレット解析
  • 組込みシステム
  • 生体計測システム
  • 人間機械システム

研究分野

  • 情報通信, ヒューマンインタフェース、インタラクション
  • 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, ロボティクス、知能機械システム

担当教育組織

■経歴

経歴

  • 2023年04月 - 現在
    北海道大学, 大学院情報科学研究院, 助教
  • 2021年04月 - 2023年03月
    北海道立総合研究機構, 研究主任
  • 2018年04月 - 2021年03月
    本田技術研究所, Innovation Lab. Tokyo,, Staff Engineer
  • 2014年04月 - 2018年03月
    北海道大学, 特任助教
  • 2011年04月 - 2014年03月
    日本学術振興会, 特別研究員（DC1）

学歴

  • 2009年04月 - 2014年03月, 北海道大学, 大学院情報科学研究科
  • 2007年04月 - 2009年03月, 北海道大学, 工学部
  • 2002年04月 - 2007年03月, 釧路工業高等専門学校, 電子工学科

委員歴

  • 2015年09月 - 2016年12月
    第17回計測自動制御学会SI部門講演会(SI2016), 事務局
  • 2015年09月 - 2016年12月
    IEEE/SICE SII2016, Steering Committee

■研究活動情報

受賞

  • 2025年02月, 第25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, SI2024優秀講演賞　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2017年11月, 日本機械学会 第27回インテリジェントシステムシンポジウム(FAN2017), ベストプレゼンテーション賞(和田賞)　　　　　　　　　　　　　　　
    動作予測に基づくアシストウェア制御のためのウェーブレット分散特徴量の応用
  • 2017年03月, 電気学会 電子・情報・システム部門, 技術委員会奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
    ウェアラブル腰部負荷センサの開発 と介護施設作業管理への応用
  • 2014年03月, 北海道大学, 平成25年度 大学院情報科学研究科 システム情報科学 専攻長賞　　　　　　　　　　　　　　　
    エネルギ制御によるパワーアシストとスキルアシストの同時実現とセミアクティブアシスト機構への応用
  • 2009年03月, 北海道大学工学部, 学業優秀賞　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2009年03月, 北海道大学GP, 優秀賞　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2007年12月, サッポロバレーバレー Extream Technology プロジェクト, コンテスト2007 優勝　　　　　　　　　　　　　　　

論文

  • Uncertain Shape and Deformation Recognition Using Wavelet-Based Spatiotemporal Features
    Haruka Matoba, Takashi Kusaka, Koji Shimatani, Takayuki Tanaka
    Electronics, 2025年05月23日
    研究論文（学術雑誌）
  • A Motion Propagation Force Analysis of Multi-DoF Systems Using the Partial Lagrangian Method
    Hironori Gunji, Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka
    Robotics, 2025年04月24日
    研究論文（学術雑誌）
  • A Modification Method for Domain Shift in the Hidden Semi-Markov Model and Its Application
    Yunosuke Shimada, Takashi Kusaka, Takayuki Mukaeda, Yui Endo, Mitsunori Tada, Natsuki Miyata, Takayuki Tanaka
    Electronics, 2025年04月13日
    研究論文（学術雑誌）
  • Stabilization of Signal Decomposition Based on Frequency Entrainment Phenomena
    Keina Kitaura, Takashi Kusaka, Koji Shimatani, Takayuki Tanaka
    Electronics, 2025年03月16日
    研究論文（学術雑誌）
  • Motion Tactics Model Combining Multiple Tactics to Represent Individual Differences in Human Running Motion
    Masaki Kitagawa, Takayuki Tanaka, Akihiko Murai, Takashi Kusaka
    Applied Sciences, 2025年03月15日
    研究論文（学術雑誌）
  • Partial Torque Tensor and Its Building Block Representation for Dynamics of Branching Structures Using Computational Graph
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka
    Robotics, 2025年03月10日
    研究論文（学術雑誌）
  • Torsion as a Mechanism for Enhancing Torso Mobility by Increasing Instantaneous Torque Transfer Ratio
    Shunsuke Nakamae, Takayuki Tanaka, Akihiko Murai, Takashi Kusaka
    Journal of Robotics and Mechatronics, 2025年02月20日
    研究論文（学術雑誌）
  • Analysis of stiffness changes and factors induced by smart suit with trunk kinetic chain SLIP model
    Hiromu Mori, Takayuki Tanaka, Akihiko Murai, Takashi Kusaka, Yumeko Imamura
    ROBOMECH Journal, 12, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2025年01月18日
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    We are currently developing a suit that assists human running motion based on the Smart Suit (SS). The SS is a wearable assistive device that intervenes in trunk kinetic chain movements by linking trunk rotation to hip flexion and extension through elastic belts. By intervening in the trunk kinetic chain, our goal is to enhance stiffness, thereby improving running economy and speed. The purpose of this study is to acquire fundamental insights into the changes in leg and trunk rotational stiffness induced by the SS, as well as the underlying mechanisms. We defined the SS torque intervention rate $$p_{ss}$$ , which focuses on the magnitude of force, and the peak time difference index, $$e_{lag}$$ , between SS and humans, which focuses on the timing of force, and analyzed the relationship between the stiffness change rate due to SS wearing. The results of the analysis suggest that SS affects human running sensitively rather than mechanically. We also confirmed that the degree of adaptation to SS, assessed by the timing gap between SS exertion and human exertion, contributes significantly to changes in trunk rotation stiffness.
  • Pseudo-Normalization via Integer Fast Inverse Square Root and Its Application to Fast Computation without Division
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka
    Electronics, 13, 15, 2955, 2955, MDPI AG, 2024年07月26日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Vector normalization is an important process in several algorithms. It is used in classical physical calculations, mathematical techniques, and machine learning, which has witnessed significant advancements in recent years. Normalization and regularization ensure the stability of solutions and play an important role in algorithm convergence. Normalization typically refers to the division of elements by their norm. Division should not be used in algorithmic implementations because its computational cost is considerably higher than that of multiply–add operations. Based on this, there is a well-known method referred to as the fast inverse square root (FISR) algorithm in floating-point calculations (IEEE754). In deeper-level embedded systems that require fast responses or power efficiency, integer instead of real number arithmetic (floating-point number arithmetic) should be used to increase speed. Conversely, in deeper-level embedded systems that require fast responses or power efficiency, integer arithmetic should be used instead of real number arithmetic (floating-point number arithmetic) to increase speed. Therefore, embedded engineers encounter problems in instances in which they use integer arithmetic for implementation, but real number arithmetic is required to compute vectors and other higher-dimensional algebra. There is no conventional normalization algorithm similar to the FISR algorithm for integer arithmetic; however, the proposed pseudo-normalization achieves vector normalization within a restricted domain using only multiply–add operations and bit shifts. This allows for fast and robust operations, even for low-performance MCUs that do not have power-efficient FPUs. As an example, this study demonstrates the computation of the arctangent (Arctan2 function; atan2(y, x)) with high precision using only integer multiply–add operations. In this study, we proposed a method of vector normalization using only integer arithmetic for embedded systems and confirmed its effectiveness by simulation using Verilog. The research results can contribute to various fields such as signal processing of IMU sensor data, faster artificial intelligence training, and efficient rendering of computer graphics.
  • Complementary Event Motion Classification for Robust Identification and Care Work Identification Using Hidden Semi-Markov Model
    Yunosuke SHIMADA, Takayuki MUKAEDA, Takashi KUSAKA, Yui ENDO, Mitsunori TADA, Natsuki MIYATA, Takayuki TANAKA
    Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, 60, 12, 620, 630, The Society of Instrument and Control Engineers, 2024年, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Musculoskeletal Model Capable of Reproducing Lumbar Extension Motion Strategy Based on the Equilibrium Point Hypothesis
    Masahiro Sato, Michihiro Yoshida, Takashi Kusaka, Yusuke Suzuki, Takayuki Tanaka
    Journal of Robotics and Mechatronics, 35, 3, 762, 770, Fuji Technology Press Ltd., 2023年06月20日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, We considered the change in joint stiffness as a motion strategy in human lumbar extension movement. We developed a musculoskeletal model that can reproduce this motion strategy and attempted to clarify the individual characteristics and differences in motion strategy. This model reproduces changes in lumbar joint stiffness during movement by appropriately adjusting parameters such that they represent the motion strategy. Using this model, we identified parameters in lumbar extension exercises for six participants with differences in lumbar joint stiffness and examined changes in lumbar joint stiffness and motion strategies. The results showed that participants with similar changes in joint stiffness had commonalities in their motion strategies.
  • Partial Lagrangian for Efficient Extension and Reconstruction of Multi-DoF Systems and Efficient Analysis Using Automatic Differentiation
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka
    Robotics, 11, 6, 149, 149, MDPI AG, 2022年12月09日, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    研究論文（学術雑誌）, In the fields of control engineering and robotics, either the Lagrange or Newton–Euler method is generally used to analyze and design systems using equations of motion. Although the Lagrange method can obtain analytical solutions, it is difficult to handle in multi-degree-of-freedom systems because the computational complexity increases explosively as the number of degrees of freedom increases. Conversely, the Newton–Euler method requires less computation even for multi-degree-of-freedom systems, but it cannot obtain an analytical solution. Therefore, we propose a partial Lagrange method that can handle the Lagrange equation efficiently even for multi-degree-of-freedom systems by using a divide-and-conquer approach. The proposed method can easily handle system extensions and system reconstructions, such as changes to intermediate links, for multi-degree-of-freedom serial link manipulators. In addition, the proposed method facilitates the derivation of the equations of motion-by-hand calculations, and when combined with an analysis algorithm using automatic differentiation, it can easily realize motion analysis and control the simulation of multi-degree-of-freedom models. Using multiple pendulums as examples, we confirm the effectiveness of system expansion and system reconstruction with the partial Lagrangians. The derivation of their equations of motion and the results of motion analysis by simulation and motion control experiments are presented. The system extensions and reconstructions proposed herein can be used simultaneously with conventional analytical methods, allowing manual derivations of equations of motion and numerical computer simulations to be performed more efficiently.
  • Stateful Rotor for Continuity of Quaternion and Fast Sensor Fusion Algorithm Using 9-Axis Sensors
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka
    Sensors, 22, 20, 7989, 7989, MDPI AG, 2022年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    研究論文（学術雑誌）, Advances in micro-electro-mechanical systems technology have led to the emergence of compact attitude measurement sensor products that integrate acceleration, magnetometer, and gyroscope sensors on a single chip, making them important devices in the field of three-dimensional (3D) attitude measurement for unmanned aerial vehicles, smartphones, and other devices. Sensor fusion algorithms for posture measurement have become an indispensable technology in cutting-edge research, such as human posture measurement using wearable sensors, and stabilization problems in robot position and posture measurement. We have also developed wearable sensors and powered suits in our previous research. We needed a technology for the real-time measurement of a 3D human body motion. It is known that quaternions can be used to algebraically handle 3D rotations; however, sensor fusion algorithms for three sensors are presently complex. This is because these algorithms deal with the post-rotation attitude (pure quaternions) rather than rotation information (the rotor) to avoid a double covering problem involving the rotor. If we are dealing with rotation, it may be possible to make the algorithm simpler and faster by dealing directly with the rotor. In this study, to solve the double covering problem involving the rotor, we propose a stateful rotor and develop a technique for uniquely determining the time-varying states of the rotor. The proposed stateful rotor guarantees the continuity of the rotor parameters with respect to angular changes, and this paper confirms its effectiveness by simulating two rotations around an arbitrary axis. In addition, we verify experimentally that a fast sensor fusion method using stateful rotor can be used for attitude calculation. Experiments also confirm that the calculated results converge to the desired rotation angle for two spatial rotations around an arbitrary axis. Since the proposed stateful rotor extends and stabilizes the definition of the rotor, it is applicable to any algorithm that deals with time-varying quaternionic rotors. In this research, an algorithm based on a multiply–add operation is designed to reduce computational complexity as a high-speed calculation for embedded systems. This method is theoretically equivalent to other methods, while contributing to power saving and the cost reduction of products.
  • Fast and Accurate Approximation Methods for Trigonometric and Arctangent Calculations for Low-Performance Computers
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka
    Electronics, 11, 15, 2285, MDPI AG, 2022年07月22日, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    研究論文（学術雑誌）, In modern computers, complicated signal processing is highly optimized with the use of compilers and high-speed processing using floating-point units (FPUs); therefore, programmers have little opportunity to care about each process. However, a highly accurate approximation can be processed in a small number of computation cycles, which may be useful when embedded in a field-programmable gate array (FPGA) or micro controller unit (MCU), or when performing many large-scale operations on a graphics processing unit (GPU). It is necessary to devise algorithms to obtain the desired calculated values without an accelerator or compiler assistance. The residual correction method (RCM) developed here can produce simple and accurate approximations of certain nonlinear functions with minimal multiply–add operations. In this study, we designed an algorithm for the approximate computation of trigonometric and inverse trigonometric functions, which are nonlinear elementary functions, to achieve their fast and accurate computation. A fast first approximation and a more accurate second approximation of each function were created using RCM with a less than 0.001 error using multiply–add operations only. This achievement is particularly useful for MCUs, which have a low power consumption but limited computational power, and the proposed approximations are candidate algorithms that can be used to stabilize the attitude control of robots and drones, which require real-time processing.
  • Reducing Lumbar Load with Active Corset
    Michihiro Yoshida, Takayuki Tanaka, Yoshio Tsuchiya, Takashi Kusaka
    Journal of Robotics and Mechatronics, 30, 5, 740, 751, 2018年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, This study describes the effect of Active Corset on the lumbar spine. Active Corset is assist tools used to prevent low back pain. It tightens the waist optimally according to the lumbar load during work. This study aimed to clarify the mechanical effect of tightening of the pelvis on lumbar joints and determine the mechanism leading to reduction of the lumbar load. Moreover, this study examined the phenomena commonly occurring among the subjects with reduced lumbar load by tightening of the pelvis. First, we will present some examples of currently used assist tools and demine the utility of the Active Corset among the various tools used. Next, the mechanism of the Active Corset will be described. Further, we will present a hypothesis about reducing the lumbar load by tightening the pelvis. After describing the change in the joint bending angle on tightening, we will describe reduction of burden from the antigravity torque around the lumbar joint. Finally, we will compare active tightening using Active Corset with tightening using a constant force and describe the advantage of active tightening.
  • Estimating Lumbar Load During Motion with an Unknown External Load Based on Back Muscle Activity Measured with a Muscle Stiffness Sensor
    Yoshio Tsuchiya, Yumeko Imamura, Takayuki Tanaka, Takashi Kusaka
    J. Robot. Mechatron., 30, 5, 696, 705, 2018年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 歩容改善のための体幹・骨盤運動補助による歩行アシスト
    橋本光太郎, 田中孝之, 日下聖
    日本機械学会論文集(Web), 84, 864, ROMBUNNO.18‐00064(J‐STAGE), 18-00064, 一般社団法人 日本機械学会, 2018年
    日本語, The purpose of this study is to develop a walking assist device by controlling trunk and pelvis motion. Human gait motion consists of whole body exercise including lower body motion and upper one. As all exercises are performed normally, walking with less energy loss is performed. If any exercises are incomplete, compensatory motion is performed and it is considered that there is energy loss. Therefore, this study aims at developing the walking assist device to make normal exercises and reduces energy loss by applying external forces, focusing on the trunk rotation and the pelvic rotation that involved in stride length and walking speed.
  • 歩行アシスト・レジストのための周期入力制御を用いた体幹回旋補助装置
    日下聖, 相津琢磨, 橋本光太郎, 田中孝之
    計測自動制御学会論文集, 54, 3, 373‐382(J‐STAGE), 382, 公益社団法人 計測自動制御学会, 2018年, ［査読有り］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）, This paper proposed a walking assistance method by using trunk rotation based on the spinal engine theory. According to the spinal engine theory, our walking is realized by cooperation between upper body and legs through the energy exchange. Therefore, we developed an assistance device for trunk rotation and its control method. We adopted the periodic input control as the control method and modified it to be suitable for human assistance. According to experimental results, the proposed method realized walking assist by supporting trunk rotation movement. Moreover, it also realized training effect as the walking resist, by controlling a parameter of the controller. In this article, their effects were confirmed by theoretical analysis and experiments.
  • 人間の動作計測精度向上を目的とした変動相補フィルタ
    宮島 沙織, 田中 孝之, 日下 聖
    計測自動制御学会論文集, 53, 5, 299, 307, 計測自動制御学会 ; [1965]-, 2017年05月, ［査読有り］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）, These days, inertial sensors are often used to capture human movements. A complimentary filter is the one method of sensor fusion, which several sensors data are combined to set off each sensor's disadvantages. It is often used for wearable devices because of its high measurement accuracy at low calculation cost. Human motion contains various speeds and frequency. However, in a complementary filter, combined frequency range is fixed and the filter can not cope with motion out of the range. Thus, a coefficient of the complimentary filter is replaced with sigmoid function in order to fluctuate along with motion speed of subjects. This fluctuating coefficient enables measuring irregular motions of human. Experiment shows that using this method rises accuracy of motion measurement.
  • Motion-tracking skill assist and power assist for sinusoidal motions with a semi-active assist mechanism using energy control
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka, Hidekazu Kajiwara
    ROBOMECH Journal, 4, 2, 1, 11, 2017年01月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • X線画像に基づく腰部負荷ウェアラブルセンサの提案と腰仙椎アライメント推定
    土谷圭央, 日下聖, 田中孝之, 松尾祥和, 小田まこと, 笹木工, 神島保, 山中正紀
    日本機械学会論文集(Web), 82, 843, ROMBUNNO.16‐00072(J‐STAGE), 00072-16-00072, 一般社団法人 日本機械学会, 2016年, ［査読有り］
    日本語, <p>Anteflexion of the spine is essential for many physical activities of daily living. However, this motion places the lumbar disks because it generats heavy load due to changes in the shape of the lumbar spine and can lead to low back pain. In older to reduce low back pain, here we proposed a wearable sensor system configuration that can estimate lumbosacral alignment and lumbar load by measuring the shape of the lumbar skin when the lumbosacral alignment changes. The shape of the lumbar skin and posture angle are measured by using curvature sensors and accelerometers. In addition, the system must be constructed in consideration of the physique, in order to absorb in a variety of human. We proposed this system by measuring the body parameters of anteflexion and studied the change in dimensions of the lumbar spine from changes in posture. By extracting the dimensions of the lumbosacral spine in X-ray images, the attitude angle, body surface area and the dimensions of the lumbosacral spine have relevance. The lumbosacral dimensions calibration method was developed by using that relation. Lumbosacral alignment estimation considering the difference in physiques is developed, and lumbosacral spine alignment was to improve the estimation accuracy. The proposed method could improve accuracy lumbosacral alignment estimation.</p>
  • Development of Expanded Periodical Input Control for Periodic Motion with Multiple Frequency Components
    Takuto Yoshifuji, Takayuki Tanaka, Takashi Kusaka
    Journal of Robotics and Mechatronics, 26, 6, 692, 703, Fuji Technology Press, 2014年12月20日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 作業負担評価のためのウェアラブル腰部負荷推定システム
    土谷圭央, 田中孝之, 日下聖, 松尾祥和
    産業保健人間工学研究, 16, Supplement (Nov), 68, 71, 産業保健人間工学会, 2014年11月15日
    日本語
  • 周期運動追従スキル向上のためのセミアクティブアシスト機構の補助力位相差制限法によるスキルアシスト効率制御
    日下 聖, 田中 孝之, 梶原 秀一
    日本ロボット学会誌 = Journal of the Robotics Society of Japan, 32, 2, 198, 206, 日本ロボット学会 ; 1983-, 2014年03月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    日本語
  • 調教騎手用筋力補助装具スマートスーツ・ライトの開発 : 騎乗装具との一体化による装着感の向上と負担軽減効果の検証
    日下 聖, 田中 孝之, 今村 由芽子
    Hippophile, 0, 47, 27, 33, 日本ウマ科学会, 2012年01月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    日本語
  • Assist Force Control of Smart Suit for Horse Trainers Considering Motion Synchronization　　　　　　　　　　　　　　　
    T. Kusaka, T. Tanaka, S. Kaneko, Y. Suzuki, M. Saito, H. Kajiwara
    International Journal of Automation Technology, 3, 6, 723, 730, 2009年12月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Assist force control of smart suit for horse trainer considering motion synchronization and postural stabilization　　　　　　　　　　　　　　　
    Takashi Kusaka, Takayuki Tanaka, Shun'ichi Kaneko, Yoshihito Suzuki, Munenobu Saito, Shuji Seki, Naohisa Sakamoto, Hidekazu Kajiwara
    ICCAS-SICE 2009 - ICROS-SICE International Joint Conference 2009, Proceedings, 770, 775, 2009年
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

その他活動・業績

書籍等出版物

講演・口頭発表等

  • ZMPを考慮した SLIP モデルを用いた走行再現の精度向上　　　　　　　　　　　　　　　
    北川 雅基, 田中 孝之, 村井 昭彦, 日下 聖
    第25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(SI2024), 2024年12月20日
  • 作業者の運動計測と作業環境のデジタルツインに基づく軽労化 DX　　　　　　　　　　　　　　　
    日下 聖, 草場 信之, 岡田 繁, 東 陽介, 鈴木 善人, 田中 孝之
    第25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(SI2024), 2024年12月20日
  • サイバー空間と実空間の融合による環境変動にロバストな SLAM　　　　　　　　　　　　　　　
    新田 靖周, 日下 聖, 大成建設, 田中 吉史, 田中 孝之
    第25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(SI2024), 2024年12月20日
  • 胎児エコー動画を用いた胎動検出手法の提案　　　　　　　　　　　　　　　
    的場 遥佳, 日下 聖, 島谷 康司, 田中 孝之
    第25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(SI2024), 2024年12月20日
  • 一人称視点映像による人姿勢推定のための逆運動学ネットワーク　　　　　　　　　　　　　　　
    菱川 祐也, 日下 聖, 田中 孝之, 田中 吉史, 白倉 尚貴, 山野辺 夏樹, 堂前 幸康, Ixchel Georgina Ramirez Alpizar, Enrique Coronado, 遠藤 維, 多田 充徳, 宮田 なつき
    第25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(SI2024), 2024年12月20日
  • 人間の跳躍高さを増大させる直列駆動型カタパルトの開発　　　　　　　　　　　　　　　
    伊津野 武史, 高桑 凛空, 伊藤 文臣, 亀井 佐以蔵, 日下 聖, 田中 孝之, 中村 太郎
    第25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(SI2024), 2024年12月19日
  • 建設・土木作業員の腰痛に関わる体力測定項目の検討　　　　　　　　　　　　　　　
    田中孝之, 日下聖, 田中吉史, 土谷圭央
    第31回 作業関連性運動器障害研究会, 2024年11月02日
  • Motor Imagery Training System based on the EquilibriumTrajectory Hypothesis　　　　　　　　　　　　　　　
    Yuma Ito, Takayuki Tanaka, Takashi Kusaka
    JSME The 8th International Conference on Advanced Mechatronics (ICAM 2024), 2024年11月
    2024年11月 - 2024年11月
  • MRデバイスを利用した電磁波レーダ外壁検査結果の可視化　　　　　　　　　　　　　　　
    田畑 郁弥, 田中 孝之, 日下 聖
    第22回建設ロボットシンポジウム, 2024年10月08日
  • 跳躍運動向上のための靴型デバイスによる運動介入のモデル化と力学的解析　　　　　　　　　　　　　　　
    亀井佐以蔵, 日下 聖, 中村 太郎, 伊藤 文臣, 伊津野 武史, 高桑 凛空, 田中 孝之
    第42回 日本ロボット学会学術講演会, 2024年09月04日
  • 部分ラグランジュ法を用いた多リンク系の運動伝播トルク解析　　　　　　　　　　　　　　　
    郡司紘教, 田中孝之, 日下 聖
    第42回 日本ロボット学会学術講演会, 2024年09月04日
  • 電磁波レーダ外壁検査手法に基づくモデルベース解析を用いた信頼性の評価　　　　　　　　　　　　　　　
    北浦佳英奈, 田中孝之, 日下聖, 大野湧人, 堀井令奈, 本田匠
    ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2024, 2024年05月29日
  • ソフトウェア無線による移動体向け無線データ伝送システムに関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
    宮崎俊之, 新井浩成, 堤大祐, 日下聖
    北海道立総合研究機構工業試験場報告, 2024年
    2024年 - 2024年
  • 部分ラグランジュ法に基づく簡易運動解析モデルの設計　　　　　　　　　　　　　　　
    郡司紘教, 日下聖, 田中孝之
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2024年
    2024年 - 2024年
  • ネックバンド型センサユニットを用いた作業計測の一提案　　　　　　　　　　　　　　　
    日下聖, 田中孝之, 菱川祐也, 田中吉史, 白倉尚樹, 山野辺夏樹, RAMIREZ-ALPIZAR Ixchel Georgina, CORONADO Enrique, 堂前幸康
    産業衛生学雑誌, 2024年
    2024年 - 2024年
  • ネックバンド型センサユニットを用いた作業計測の一提案　　　　　　　　　　　　　　　
    日下 聖, 田中孝之, 菱川祐也, 田中吉史, 白倉尚樹, 山野辺夏樹, Ixchel Georgina Ramirez-Alpizar, Enrique Coronado, 堂前幸康
    日本産業衛生学会 作業関連性運動器障害研究会 第29回定例会, 2023年09月23日
  • 骨盤ベルトの締付力による腰部屈伸運動戦略の変容　　　　　　　　　　　　　　　
    田中孝之, 日下聖, 佐藤雅大, 田中吉史
    電気学会電子・情報・システム部門大会(Web), 2023年
    2023年 - 2023年
  • 腰部負担計測に基づくスライディングボードを活用した移乗介助方法の検討　　　　　　　　　　　　　　　
    土谷圭央, 岸村厚志, 田中孝之, 日下聖, 佐伯大輔, 飛田伊都子
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2023年
    2023年 - 2023年
  • 介護作業識別のための状態遷移を考慮した要素動作分類　　　　　　　　　　　　　　　
    島田悠之介, 田中孝之, 迎田隆幸, 遠藤維, 多田充徳, 宮田なつき, 日下聖
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2023年
    2023年 - 2023年
  • SAR衛星で観測可能な海上浮力体の研究開発 再帰反射構造を有しSAR衛星で観測可能な海上浮力体の研究開発(令和元~4年度)　　　　　　　　　　　　　　　
    宮崎俊之, 日下聖
    北海道立総合研究機構産業技術環境研究本部工業試験場成果発表会プログラム・発表要旨(Web), 2023年
    2023年 - 2023年
  • ネックバンド型ウェアラブルセンサを用いた作業負担推定-頸部位置に基づく機械学習と逆運動学を用いた体幹・下肢姿勢推定システム-　　　　　　　　　　　　　　　
    菱川祐也, 日下聖, 田中孝之, 田中吉史, 白倉尚樹, 山野辺夏樹, RAMIREZ-ALPIZAR Ixchel Georgina, CORONADO Enrique, 堂前幸康
    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(CD-ROM), 2023年
    2023年 - 2023年
  • ソフトウェア無線による無線データ伝送システムの研究 ソフトウェア無線による移動体向け無線データ伝送システムに関する研究(令和3~4年度)　　　　　　　　　　　　　　　
    宮崎俊之, 日下聖, 新井浩成, 堤大祐
    北海道立総合研究機構工業試験場成果発表会発表要旨(Web), 2023年
    2023年 - 2023年
  • 道総研におけるソフトウェア無線の取組み ソフトウェア無線による移動体向け無線データ伝送システムに関する研究(令和3年~令和4年度)　　　　　　　　　　　　　　　
    日下聖, 宮崎俊之, 堤大祐, 新井浩成
    北海道立総合研究機構産業技術環境研究本部工業試験場成果発表会プログラム・発表要旨(Web), 2022年
    2022年 - 2022年
  • 作業改善と軽労化のための身体負担の可視化技術
    田中 孝之, 日下 聖, 土谷 圭央, 宮島 沙織, 泉 博之
    産業衛生学雑誌, 2018年05月, (公社)日本産業衛生学会, 日本語
    2018年05月 - 2018年05月
  • 腰部負担の見える化技術
    土谷 圭央, 日下 聖, 田中 孝之, 吉田 道拓
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2018年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2018年 - 2018年, Anteflexion motion is absolutely necessary when we spend daily life which we carry, snow shoveling, farm work, etc. Because it can be expected to explore the cause of low back pain, it is necessary to measure the lumbar load noninvasively taking lumbosacral alignment and external load into consideration. In this research, we develop a wearable sensor system for estimating the lumbar load.
  • アクティブコルセットの締め付け力による関節剛性への影響
    吉田 道拓, 田中 孝之, 日下 聖, 土谷 圭央
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2018年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2018年 - 2018年, This research developed assist equipment that changes the tightening force depending on low back burden. The final aim of this research is to develop the control system to tighten optimally. This paper aims to reveal the response of the human body to the tightening. The low back burden is defined as the compression force on the intervertebrae disk. The first half of this paper verifies the effect of the tightening on pelvis. In the verification about the posture of anteflexion, the low back burden decreased in two subjects among three. Also about the motion of lifting up, all of three subjects was reduced the low back burden. In the second half, the influence on joint stiffness by tighteing was shown for four subjects. By the experiment to identify the inpedance, the increase of elasticity on joints was shown about the one of the subjects.
  • 歩行動作分析に基づく体幹・骨盤運動補助による歩行アシスト装置の開発
    橋本光太郎, 田中孝之, 日下聖
    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(CD-ROM), 2017年12月20日, 日本語
    2017年12月20日 - 2017年12月20日
  • FEM解析による腰部負担推定のための腰部簡易筋骨格モデルの最適化
    秋本晴馬, 土谷圭央, 田中孝之, 日下聖, 今村由芽子
    バイオメカニズム学術講演会予稿集, 2017年11月04日, 日本語
    2017年11月04日 - 2017年11月04日
  • アシストウェア制御のためのウェーブレット分散特徴量を用いた動作・負担予測
    日下聖, 岡本仁志, 吉田道拓, 田中孝之
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2017年09月11日, 日本語
    2017年09月11日 - 2017年09月11日
  • 歩行時体幹回旋補助装置のための拡張型Hybrid振動子を用いた歩行アシストの一提案
    相津琢磨, 橋本光太郎, 日下聖, 田中孝之
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2017年05月09日, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2017年05月09日 - 2017年05月09日, In recently years, aging society with fewer children are major problem, and it is required that the elderly are independent in order to enhance the quality of life. There are many researches on walking assist suit from this background. Walking is exercise including not only lower body but also upper body movement, but most of these are suits to assist the lower body. Therefore, the purpose of study is to develop walking assist suit focusing on trunk rotation. The control method adopted periodic input control which is effective for periodic motion. And, the Hybrid oscillator is extended,it is possible to change the motion in case of rotating direction switching. In this paper, we describe the design method of the trunk rotation assist device, confirm system effect from experiment. As the result, this system need to consider left and right legs.
  • 身体負担計測を目的とする簡易インソール型足底反力センサの試作
    吉田道拓, 土谷圭央, 田中孝之, 日下聖
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2017年05月09日, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2017年05月09日 - 2017年05月09日, In recent years, the necessity of measuring the physical stress is increasing. The reaction force that the legs receive from the floor is useful information for estimating the physical stress. But measurement equipment for reaction force cannot be carried in most cases. It is difficult to measure at the environment that human act. Furthermore, that equipment is expensive, and measurement involves several constraints. We prototype a sensor which is low cost and can measure the reaction force even in any environment.
  • X線画像解析に基づく腰部3次元動作と腰仙椎アライメントとの関係
    土谷圭央, 日下聖, 田中孝之, 松尾祥和, 小田まこと, 笹木工, 神島保, 山中正紀
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM), 2017年05月09日, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2017年05月09日 - 2017年05月09日, Anteflexion motion is absolutely necessary when we spend daily life which we carry, snow shoveling, farm work, etc. This study aims to develop of wearable sensor system, and propose an estimation method of lumbosacral alignment and lumbar load caused by changes in posture. Lumbar motion have anteflexion,rotation motion and lateral bending. However, it thing don’t know that relationship between the upper body attitude angle and the attitude angle of the vertebral body in rotation motion and lateral bending. We construct that estimation method of rotation angle and lateral bending angle in the vertebral body.
  • 体幹回旋補助装置を用いた波形変形による歩行アシストの一提案
    相津琢磨, 日下聖, 田中孝之
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2017年03月15日, 日本語
    2017年03月15日 - 2017年03月15日
  • 四元数相補フィルタを用いた複数種センサによる腰部表皮形状の3次元計測　　　　　　　　　　　　　　　
    日下 聖, 土谷 圭央, 田中 孝之
    バイオメカニズム学術講演会予稿集, 2016年11月, バイオメカニズム学会, 日本語
    2016年11月 - 2016年11月
  • 体幹回旋補助装置のための基礎的研究
    相津琢磨, 田中孝之, 橋本光太郎, 日下聖
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2016年03月17日, 日本語
    2016年03月17日 - 2016年03月17日
  • 受動歩行アシストを考慮した体幹回旋補助装置
    橋本光太郎, 田中孝之, 相津琢磨, 日下聖
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2016年03月17日, 日本語
    2016年03月17日 - 2016年03月17日
  • ウェアラブル腰部負荷センサの開発と介護施設作業管理への応用
    日下聖, 土谷圭央, 田中孝之, 松尾祥和
    電気学会制御研究会資料, 2016年01月23日, 日本語
    2016年01月23日 - 2016年01月23日
  • 筋硬さセンサを用いた前屈動作における手先荷重推定法
    土谷 圭央, 日下 聖, 田中 孝之, 松尾 祥和
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2016年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2016年 - 2016年, This study aims to develop of wearable sensor system, and propose an estimation method of lumbosacral alignment and lumbar load caused by changes in posture. Need to use the hand load for lumbar load estimation. Therefore, the hand load estimation method is developed by using muscle hardness sensor. By using this method, the hand load can be estimated with enough accuracy.
  • ウェアラブルセンサシステムを用いた腰部負荷推定のための腰仙部寸法校正法
    土谷圭央, 日下聖, 田中孝之, 松尾祥和, 小田まこと, 笹木工, 神島保, 山中正紀
    計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会講演論文集(CD-ROM), 2015年11月18日, 日本語
    2015年11月18日 - 2015年11月18日
  • 引き込みを利用した振動周波数推定とパラメータ最適化による適応的周期入力制御
    日下聖, 田中孝之
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2015年09月03日, 日本語
    2015年09月03日 - 2015年09月03日
  • 複数慣性センサを用いた動作計測に基づく作業負担評価手法のフィールド実験
    宮島沙織, 田中孝之, 今村由芽子, 日下聖, 若杉素秋
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2015年, 日本語
    2015年 - 2015年
  • 1P1-X04 ウェアラブル腰部負荷推定システムのための腰仙部寸法校正法
    土谷 圭央, 日下 聖, 田中 孝之, 松尾 祥和, 小田 まこと, 笹木 工, 神島 保, 山中 正紀
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2015年 - 2015年, This study is aimed to developed of wearable sensor system, and propose an estimation method of lumbosacral alignment and lumbar load caused by changes in posture. Obtains the lumbosacral size from the X-ray image, the lumbosacral size calibration method is developed using the body surface area and height. Using these method, and confirm lumbosacral alignment estimation accuracy and the lumbar load estimation accuracy.
  • 1P1-W05 慣性センサを用いた動作計測に基づくアシスト器具の補助効果シミュレーション
    宮島 沙織, 田中 孝之, 今村 由芽子, 日下 聖
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2015年 - 2015年, This research aims to estimate effect of assist device in real work field. First, Human motion is measured by 6-axis motion tracking devise that combines a 3-axis accelerometer and a 3-axis gyroscope placed on shank, thigh and back. Next, lumbar joint torque and assisting effect of Smart Suit Lite in the motion are estimated by interactive musculoskeletal simulation. Conventional method to estimate joint torque is using full body motion data measured by optical motion capturing system. But in this research, joint torque can be estimated by only 3 angles of links which is body, thigh and lower leg. Usability of proposal method is verified by the field experiment. As the result of the experiment, workload was evaluated and assistive effect of Smart Suit Lite was estimated by measured motion.
  • 1P1-X05 椎体変位を考慮した筋骨格モデルによる腰椎負荷推定 : 立位静止時における椎体重心間距離の解析
    今村 由芽子, 田中 孝之, 日下 聖, 土谷 圭央
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2015年 - 2015年, In this study, we propose an estimation model of the lumbar load which is a factor of lumbar disorders. Proposed method uses musculoskeletal model that has elastic elements between the vertebral bodies, and simulates the intervertebral disk pressure and the displacement of the vertebral bodies simultaneously. This paper reports on the comparison with the experimental value of the displacement of the vertebral body in static conditions.
  • 1A1-K02 組み込みシステムのための残差補正法による逆正接関数の高速計算
    日下 聖, 田中 孝之, 梶原 秀一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2015年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2015年 - 2015年, The paper proposes a technique to create a low-cost approximate function for calculation of a large-cost functions in embedded systems. The fast-calculations of arctangent(atan2), sine and cosine functions were developed as its application. The developed atan2 function is 20x faster and 1/3 RAM usage than the standard math library.
  • 2A2-F08 作業姿勢に適応した酪農作業用スマートスーツの開発(ユニバーサルデザインとロボメカ)
    奈良 博之, 田中 孝之, 日下 聖, 玉井 伸幸, 若杉 素秋, 山岸 孝幸, 小倉 庄太郎
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2014年05月24日, 一般社団法人日本機械学会, 日本語
    2014年05月24日 - 2014年05月24日, Our purpose in this study is to achieve an independent life and a social involvement for the elderly using KEIROKA Technology(fatigue-reduction) which makes it possible to improve the quality of chores and occupations by removing excessive strain and tiredness. The authors have developed power assist suits named "smart suit". The authors have evaluated the effect that the purpose of dairy work assistance, to measure EMG of the worker, compared to the potential of the surface of the non-wearing and wearing "smart suit".
  • 筋負担軽減と動作矯正を考慮したセミアクティブアシスト機構の制御パラメータ設計
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2014年03月13日, 日本語
    2014年03月13日 - 2014年03月13日
  • 複数周波数成分を有する周期運動のスキルアシストのための拡張型周期入力制御の開発
    吉藤拓土, 田中孝之, 日下聖
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2014年, 日本語
    2014年 - 2014年
  • エネルギ制御による複数周波数成分を持つ周期運動に対するスキルアシスト (福祉情報工学)
    吉藤 拓土, 田中 孝之, 日下 聖
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報, 2013年08月29日, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
    2013年08月29日 - 2013年08月29日, 我々は弾性材とアクチュエータによって構成されるセミアクティブアシスト機構を開発し,この機構と周期入力制御を用いたエネルギ制御を行うことで,人間の行う単一周波数による周期運動に対して追従性の向上を行うスキルアシスト効果を確認してきた.本研究では複数の周波数成分を有する運動に対して,周波数に着目した引きこみを行うことで運動補助を可能とする拡張型周期入力制御を提案する.また,セミアクティブアシスト機構を搭載した実験装置を用いて,拡張型周期入力制御を用いたスキルアシストによる運動改善効果を検証する.
  • スマートスーツの補助力最適化のための動作計測と認識
    若杉素秋, 田中孝之, 奈良博之, 日下聖, 金子俊一
    電子情報通信学会技術研究報告, 2013年08月22日, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
    2013年08月22日 - 2013年08月22日, 本研究は,スマートスーツの補助力最適化を行うための,動作計測と認識を目的とするものである.今までのスマートスーツでは,フレキシブルゴニオメータを用いて計測された腰部の曲げ角度のみをもとに補助力を出力していた.しかし,この手法では装着者の動作を正確に把握することができない.そこで,複数の加速度・角速度センサを用い腰・膝・足首の三か所の曲げ角を計測することで,より正確な動作計測・認識を行う.さらに今回,背骨の関節を考慮した新たな身体リンクモデルを用いた動作計測を提案する.
  • 動作認識を用いた酪農作業用スマートスーツの補助力制御
    奈良博之, 田中孝之, 日下聖, 若杉素秋, 山岸孝幸, 小倉庄太郎
    電子情報通信学会技術研究報告, 2013年08月22日, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
    2013年08月22日 - 2013年08月22日, 我々は,高齢者の過度の負担や疲労を取り除くことで作業や仕事の質を高めることが可能である「軽労化技術」を高齢者に適用することで,自立生活と社会参加を実現することを目指している.本研究においては,軽労化を目的として新たに開発した「スマートスーツ」を用い,酪農作業補助を目的とした評価実験を実施するために酪農作業者に協力して頂き,作業者の表面筋電位を計測した.そして,スマートスーツの着用時と非着用時の表面筋電位を比較することで効果を評価した。
  • エネルギ制御による複数周波数成分を持つ周期運動に対するスキルアシスト
    吉藤拓土, 田中孝之, 日下聖
    電子情報通信学会技術研究報告, 2013年08月22日, 日本語
    2013年08月22日 - 2013年08月22日
  • 2P1-C07 姿勢推定による酪農作業用スマートスーツのための補助力最適化と実フィールド試験(福祉ロボティクス・メカトロニクス(3))
    奈良 博之, 田中 孝之, 日下 聖, 山岸 孝幸, 小倉 庄太郎
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2013年05月22日, 一般社団法人日本機械学会, 日本語
    2013年05月22日 - 2013年05月22日, Our purpose in this study is to achieve an independent life and a social involvement for the elderly using KEIROKA Technology(fatigue-reduction) which makes it possible to improve the quality of chores and occupations by removing excessive strain and tiredness. The authors have developed power assist suits named "smart suit". The authors have evaluated the effect that the purpose of dairy work assistance, to measure EMG of the worker, compared to the potential of the surface of the non-wearing and wearing "smart suit".
  • セミアクティブアシスト機構による周期運動のスキルアシストとパワーアシスト―スキルアシスト適用時のパワーアシスト率制御―
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2013年03月14日, 日本語
    2013年03月14日 - 2013年03月14日
  • 拡張型周期入力制御による複数周波数成分を持つ周期運動に対するスキルアシスト
    吉藤拓士, 田中孝之, 日下聖, 金子俊一, 梶原秀一
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2013年03月14日, 日本語
    2013年03月14日 - 2013年03月14日
  • スマートスーツの補助力最適化のための動作計測と認識
    若杉素秋, 田中孝之, 奈良博之, 日下聖, 金子俊一
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2013年, 日本語
    2013年 - 2013年
  • 姿勢推定による酪農作業用スマートスーツの補助力最適化と実フィールド試験
    奈良博之, 田中孝之, 日下聖, 山岸孝幸, 小倉庄太郎
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2013年, 日本語
    2013年 - 2013年
  • スマートスーツおよびスマートスーツライトによる競走馬調教騎手の筋負担軽減
    日下聖, 田中孝之, 齊藤宗信, 鈴木善人
    日本機械学会シンポジウム:スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミクス(CD-ROM), 2013年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2013年 - 2013年, The authors have developed the smart suit and the smart suit lite as an assist suit for fatigue reduction. The smart suit has elastic materials and actuators. The elastic materials are sources of assisting force and the actuator can control the assist force by adjusting the length of the elastic materials. On the other hand, the smart suit lite has only elastic materials like supporters. In this study, we apply the smart suit and the smart suit lite to racehorse trainers because their work accompanied by a large burden. In the results, we confirmed large effect of fatigue reduction through field experiments.
  • 2A1-F08 セミアクティブアシスト機構による周期運動のスキルアシストとパワーアシスト : 補助力位相差制御によるインピーダンス調整効果の解析(人間機械協調)
    日下 聖, 田中 孝之, 金子 俊一, 梶原 秀一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2013年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2013年 - 2013年, We have developed semi-active assist mechanisms and their control method. The semi-active assist mechanism uses the restoring force of elastic materials as an assist force, and the mechanism can control the restoring force by adjusting the equilibrium point of the elastic materials by using an actuator. The control method for sinusoidal motions were developed for power assist and skill assist in previous study. The power assist means to decrease operator's load, and the skill assist means to correct operator's motion. The method was realized both assist by only using the phase difference of forces between the operator and the assist device. In this paper, we analysed the effects of the phase difference for the power assist and the skill assist from viewpoint of impedance control.
  • 複数周波数成分を持つ周期運動におけるスキルアシストのためのエネルギー制御
    吉藤拓土, 田中孝之, 日下聖, 金子俊一, 梶原秀一
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2012年09月17日, 日本語
    2012年09月17日 - 2012年09月17日
  • セミアクティブアシスト機構によるスキルアシスト時の位相差リミッタによるスキルアシスト率制御の一考察
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2012年09月17日, 日本語
    2012年09月17日 - 2012年09月17日
  • セミアクティブ・アシスト機構による周期運動における負担軽減と動作矯正
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2012年, 日本語
    2012年 - 2012年
  • セミアクティブアシスト機構とエネルギ制御によるパワーアシストとスキルアシスト―スキルアシスト制御則の開発と視覚追従実験による効果検証―
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM), 2011年09月07日, 日本語
    2011年09月07日 - 2011年09月07日
  • セミアクティブアシスト機構とエネルギー制御によるスキルアシスト―視覚追従実験による動作矯正効果の検証―
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    ロボティクスシンポジア予稿集, 2011年03月14日, 日本語
    2011年03月14日 - 2011年03月14日
  • セミアクティブアシスト機構を用いたエネルギー制御による周期運動の動作矯正
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 梶原秀一
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2011年, 日本語
    2011年 - 2011年
  • 2A1-C25 調教騎手用スマートスーツの開発 : エネルギー制御に基づくパワーアシストとスキルアシスト
    日下 聖, 田中 孝之, 金子 俊一, 鈴木 善人, 齊藤 宗信, 梶原 秀一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2010年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2010年 - 2010年, We have developed a soft and flexible power assist device named "smart suit". The assist force is basically gained by the elastic force of elastic materials, and it is controlled by adjusting the length of the elastic materials by using DC motor. In this study, we applied the smart suit to horse trainers for reducing their physical fatigue in horse training to prevent their injuries. Moreover we aim developing an assist force control method based on the energy control for considering not only the power assist but the skill assit. In this paper, we confirm the energy control has the effectiveness of the power assist and the skill assist.
  • 調教騎手用スマートスーツの開発―周期運動におけるエネルギー変化を考慮した補助力制御―
    日下聖, 田中孝之, 金子俊一, 鈴木善人, 斎藤宗信, 梶原秀一
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 2010年, 日本語
    2010年 - 2010年
  • 2A1-C25 調教騎手用スマートスーツの開発 : エネルギー制御に基づくパワーアシストとスキルアシスト
    日下 聖, 田中 孝之, 金子 俊一, 鈴木 善人, 齊藤 宗信, 梶原 秀一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2010年, 一般社団法人日本機械学会, 英語
    2010年 - 2010年, We have developed a soft and flexible power assist device named "smart suit". The assist force is basically gained by the elastic force of elastic materials, and it is controlled by adjusting the length of the elastic materials by using DC motor. In this study, we applied the smart suit to horse trainers for reducing their physical fatigue in horse training to prevent their injuries. Moreover we aim developing an assist force control method based on the energy control for considering not only the power assist but the skill assit. In this paper, we confirm the energy control has the effectiveness of the power assist and the skill assist.
  • 1P1-F06 騎手用スマートスーツの開発 : 姿勢安定化と周期的動作への調和を考慮した補助力制御
    日下 聖, 田中 孝之, 金子 俊一, 鈴木 善人, 齊藤 宗信, 関 修二, 坂本 直久, 梶原 秀一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2009年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2009年 - 2009年, This paper describes the assist force control of semi-active assist system "Smart Suit" for horse trainer. We developed a soft and flexible power assist device named "Smart Suit" for reducing horse trainers' physical fatigue in their horse training works in order to prevent their spine or legs injuries. The smart suit is a kind of semi-active and flexible power assist devices. The assist force is basically gained by the elastic force of rubber belt, and it is controlled by turning the length of the rubber belt by using DC motor. In order to gain the suitable assist force for periodical horse trainers' motion, the assist force control method based on the periodical input control was developed in this study. Also, for stabilizing their horse riding motion, we developed the assist force control method considering their dynamic stability by controlling their center of gravity on the zero moment point (ZMP) which is the dynamic stable point.
  • 1P1-F06 騎手用スマートスーツの開発 : 姿勢安定化と周期的動作への調和を考慮した補助力制御
    日下 聖, 田中 孝之, 金子 俊一, 鈴木 善人, 齊藤 宗信, 関 修二, 坂本 直久, 梶原 秀一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2009年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2009年 - 2009年, This paper describes the assist force control of semi-active assist system "Smart Suit" for horse trainer. We developed a soft and flexible power assist device named "Smart Suit" for reducing horse trainers' physical fatigue in their horse training works in order to prevent their spine or legs injuries. The smart suit is a kind of semi-active and flexible power assist devices. The assist force is basically gained by the elastic force of rubber belt, and it is controlled by turning the length of the rubber belt by using DC motor. In order to gain the suitable assist force for periodical horse trainers' motion, the assist force control method based on the periodical input control was developed in this study. Also, for stabilizing their horse riding motion, we developed the assist force control method considering their dynamic stability by controlling their center of gravity on the zero moment point (ZMP) which is the dynamic stable point.
  • 2A1-I21 福祉活動を啓蒙するロボットコンテストの一手法(ものづくり教育・メカトロニクスで遊ぶ)
    日下 聖, 中野 基輝, 渋川 文哉, 近藤 香織, 小林 範行, 佐野 竜一, 田中 孝之, 金子 俊一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2008年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2008年 - 2008年, This paper aims to propose a method of robot contest that enlightens welfare activity for children. Recently, many children have few chance to meet and communicate the grandparents, because numbers of two-generation family increased. A lot of current robot contests for children have given priority to the education of creativity. Then, we give the chance that children think about the welfare activity by adding a moralistic theme to the robot contest. We designed "Grandpa Mission" as a robot contest to rise awareness for welfare activity and propose how to execute it.
  • 2A1-I21 福祉活動を啓蒙するロボットコンテストの一手法(ものづくり教育・メカトロニクスで遊ぶ)
    日下 聖, 中野 基輝, 渋川 文哉, 近藤 香織, 小林 範行, 佐野 竜一, 田中 孝之, 金子 俊一
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2008年, 一般社団法人 日本機械学会, 日本語
    2008年 - 2008年, This paper aims to propose a method of robot contest that enlightens welfare activity for children. Recently, many children have few chance to meet and communicate the grandparents, because numbers of two-generation family increased. A lot of current robot contests for children have given priority to the education of creativity. Then, we give the chance that children think about the welfare activity by adding a moralistic theme to the robot contest. We designed "Grandpa Mission" as a robot contest to rise awareness for welfare activity and propose how to execute it.

所属学協会

  • 2012年 - 現在
    IEEE　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2011年 - 現在
    日本ロボット学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2010年 - 現在
    計測制御自動学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2009年 - 現在
    日本機械学会　　　　　　　　　　　　　　　

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 作業動作認識と経験共有プラットフォームによる労働作業DX　　　　　　　　　　　　　　　
    若手研究人材・ネットワーク育成補助金（タレント補助金）
    2023年04月 - 2024年03月
    公益財団法人 北海道科学技術総合振興センター
  • 多重信号分類（MUSIC）を用いた電磁波による外界センシング手法に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
    令和４年度職員研究奨励事業
    2022年04月 - 2023年03月
    地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 研究代表者
  • 再帰反射構造を有しSAR衛星で観測可能な海上浮力体の研究開発　　　　　　　　　　　　　　　
    SCOPE
    2019年 - 2023年
    総務省, 総務省 戦略的情報通信研究開発推進事業（SCOPE）, 研究分担者
  • アシストロボットにおける⼈間⼯学的動作解析の研究に関する共同研究　　　　　　　　　　　　　　　
    2012年12月 - 2019年03月
    共同研究：株式会社ニコン, 株式会社ニコン、北海道大学
  • セミアクティブアシスト機構とエネルギ制御によるパワー及びスキルアシストの同時実現
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2011年 - 2013年
    日下 聖
    本研究は弾性材とアクチュエータから成るセミアクティブアシスト機構による周期運動のアシストを研究対象とし, これまで行ってきたパワーアシストを実現する制御法の拡張として, 負担軽減だけでなく動作矯正を行うスキルアシスト制御法に関して研究を行っている.
    本年度は研究計画の通り, 大目的であるセミアクティブアシスト機構によるパワーアシストとスキルアシストの同時実現に取り組み, これまで開発してきた技術を拡張することでそれを実現した.
    まず, 我々の扱うセミアクティブアシスト機構において, 補助エネルギをパワーアシストに使うのか, スキルアシストに使うのかは, 人間とアシスト装置のダイナミクスの両方を解析からトレードオフの関係になることがわかっている. 同時実現として我々の研究で解決すべき課題は, この補助エネルギをいかに効率的にパワーアシストとスキルアシストに配分するかである.
    これまでの研究でパラメータ設計によるパワーアシスト効率制御法, 人間の運動のばらつきを統計的に組み込んだ補助力位相差制限法に基づくスキルアシスト効率制御法を開発してきた. しかしながら, それら双方のトレードオフを考慮した同時最適化は行っていなかった. そのため, 本年度はセミアクティブアシスト機構のパワーアシストとスキルアシストの研究の総まとめとして, トレードオフの関係にあるそれぞれのアシスト効率いかにすれば最適化可能であるかについて研究を行った.
    この同時最適化という課題を解決するために, 我々は周期運動のアシストの動作点という概念を新たに導入した. トレードオフの関係を用いて円上を動く動作点を考えると, 本システムは半径方向が補助エネルギを示すこととなる. 動作点の概念はその関係を用いて設計しこの概念を用いて同時最適化のためのパラメータ設計を行い, 実験的に検証を行った. その結果, スキルアシストの適用による追従誤差の低下と, その上で目標値通りの最大化されたパワーアシスト効果を得ることができた. これにより, 本研究課題であるセミアクティブアシスト機構とエネルギ制御によるパワー及びスキルアシストの同時実現を達成した.
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 11J01391

産業財産権

  • 乗員行動判定装置　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特開2021-140440, 2021年09月16日
    特許7402084, 2023年12月12日
    2023年12月20日
  • 操作制御装置、操作制御方法、およびプログラム　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特開2021-33570, 2021年03月01日
    特許7227106, 2023年02月13日
    2023年02月21日
  • 介助装置、負荷測定方法、および負荷測定プログラム　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特許6968351, 2021年10月29日
    2021年11月17日
  • 心理状態推定装置及び心理状態推定方法　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特開2021-126250, 2021年09月02日
  • 計測装置、計測システム、計測方法、プログラムおよび携帯型端末　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特許6902685, 2021年06月24日
    2021年07月14日
  • ウェアラブル装置、情報管理システム、駆動方法、およびアプリケーションプログラム　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特許6901085, 2021年06月21日
    2021年07月14日
  • 負荷検出装置、情報処理装置、負荷検出方法、および負荷検出プログラム　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権
    特許6586700, 2019年09月20日
    2019年10月09日