「到達運動」の版間の差分

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上肢の肩、肘の関節を動かし、手先を目標の位置にもっていく運動である。脳の中での上肢運動の制御は、ロボットの複数の関節を動かすための制御問題を解くことと共通しており、多くの生理学的研究とともに理論的な研究が行われている。そこでは、目標の定位、座標変換、軌道計画、運動指令の生成・制御、適応・学習の問題を解く必要がある(Kawato et al., 1987)(阪口豊, 2004)。脳内では、空間情報が視覚の背側経路に含まれる頭頂連合野で処理されている。その空間情報をもとにした視覚運動変換、運動指令の生成と制御が前頭葉の運動領野へ至るネットワークで行われる。運動の調節、学習・適応には、[[小脳]]、[[大脳基底核]]が関わっていると考えられている。
上肢の肩、肘の関節を動かし、手先を目標の位置にもっていく運動である。脳の中での上肢運動の制御は、ロボットの複数の関節を動かすための制御問題を解くことと共通しており、多くの生理学的研究とともに理論的な研究が行われている。そこでは、目標の定位、座標変換、軌道計画、運動指令の生成・制御、適応・学習の問題を解く必要がある(Kawato et al., 1987)(阪口豊, 2004)。脳内では、空間情報が視覚の背側経路に含まれる頭頂連合野で処理されている。その空間情報をもとにした視覚運動変換、運動指令の生成と制御が前頭葉の運動領野へ至るネットワークで行われる。運動の調節、学習・適応には、[[小脳]]、[[大脳基底核]]が関わっていると考えられている。


==目標の定位==
==目標の定位==
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==到達運動の計算論的モデル==
==到達運動の計算論的モデル==
===軌道の計画===
===軌道の計画===
手先と目標の定位がなされると、理論的には到達運動を実現するために手先軌道が計画され、運動プランや運動指令の生成が行われると考えられた。手先の初期位置から目標位置への到達運動の軌道は、前後方向でほぼ直線、水平方向では緩やかなカーブを描く。速度は、時間軸に対して、ベル型の曲線を描く(Uno et al., 1989)。こうした軌道を実現するためには、計算論では脳が何らかの規範に基づいて軌道を生成すると考え、そのためのいくつかの規範(躍度最小化規範、トルク最小化規範、筋指令最小化規範、終点分散最小化規範、最小時間モデルなど)が提案されている(阪口豊, 2009)。
手先と目標の定位がなされると、理論的には到達運動を実現するために手先軌道が計画され、運動プランや運動指令の生成が行われると考えられた。手先の初期位置から目標位置への到達運動の軌道は、前後方向でほぼ直線、水平方向では緩やかなカーブを描く。速度は、時間軸に対して、ベル型の曲線を描く(Uno et al., 1989)。こうした軌道を実現するためには、計算論では脳が何らかの規範に基づいて軌道を生成すると考え、そのためのいくつかの規範(躍度最小化規範、トルク最小化規範、筋指令最小化規範、終点分散最小化規範、最小時間モデルなど)が提案されている(阪口豊, 2009)。


====''躍度最小化規範''====
====''躍度最小化規範''====
手先加速度の時間微分を最小化することを目指し、[座標系外部座標(視空間)における手先の軌道が最適化される(Flash & Hogan, 1985)。
手先加速度の時間微分を最小化することを目指し、[[座標系|外部座標系]]における手先の軌道が最適化される(Flash & Hogan, 1985)。
 
====''トルク最小化規範''====
====''トルク最小化規範''====
関節トルクの時間微分の総和を最小化することを目指し、関節空間での関節トルクが最適化される(Uno et al., 1989)。
関節トルクの時間微分の総和を最小化することを目指し、関節空間での関節トルクが最適化される(Uno et al., 1989)。
====''運動指令変化最小化規範''
 
以上2つの規範では、求められた軌道から、関節の角度への変換や筋肉への運動指令に変換する事が求められる。以下は、運動指令を直接生成する考え方である。
 
====''運動指令変化最小化規範''====
筋指令の時間微分の総和を最小化する(Kawato, 1996)。
筋指令の時間微分の総和を最小化する(Kawato, 1996)。
====''終点分散最小化規範''====
運動指令のノイズのもとで終点のばらつきを最小化することを目標としている(Harris & Wolpert, 1998)。
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