解剖・運動計測・ロボット再現の融合によるウマ脚部の写実的運動モデリング

结合解剖学、运动学测量和机器人再现，对马腿进行逼真的运动建模

基本信息

批准号：
22H01429
负责人：
増田容一
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01429/
关键词：
ロボット解剖学ウマバイオメカニクス四脚動物連動性

项目摘要

当該年度では，各研究実施項目において下記のような成果を得た．課題１）写実的運動モデルの構築：ウマの歩行運動を再現する写実的運動モデルの構築および洗練を行った．具体的には，サラブレッドの解剖および腱のサンプリングを行い，腱の非線形弾性を計測する手段を整えた．さらに，ウマの腱に備わる非線形弾性を再現するためのモジュールを開発した．さらに，解剖に基づくロボット研究を今後さらに普及することを目的として，解剖のノウハウをWebページおよび国内学会にて公開した．近年，ロボットを生物のモデルとして活用することで未知の生物メカニズムの解明を目指すRobotics-inspired Biologyの研究や，ウマ・ワニ・トリなど動物身体の解剖学的特徴を詳細に再現する学際的な研究が国内外で現れ始めており，今後数年でますます活性化することが予想される．報告者は，本ノウハウが当該分野における裾野の拡大に貢献することを期待している．課題２）開発した非線形弾性モジュールにモーションキャプチャマーカを取り付けることで，腱モジュールに蓄積される弾性エネルギを計測できる兆しを得た．実際のウマの運動と比較することで歩行運動における各腱の寄与が明らかになる可能性がある．さらに，写実的運動モデルを用いて，walk，trot，gallopなど複数のウマ様の運動を再現できることを示した．この結果は，提案モデルが幅広い運動周波数においてウマと同様の脚軌道を発現できることを示唆している．

在这个财政年度，每个研究项目都获得了以下结果。任务1）构建现实的运动模型：我们已经构建并完善了一种现实的运动模型，该模型重现了马匹的步行运动。具体而言，进行了纯种解剖和肌腱采样，以准备一种测量肌腱非线性弹性的方法。此外，我们开发了一个模块来重现马肌腱的非线性弹性。此外，为了进一步扩展基于解剖结构的机器人研究，解剖学专业知识已在网页和日本的日本学会上发表。近年来，对机器人技术的研究研究旨在通过使用机器人作为生物生物的模型来阐明未知的生物学机制，以及近乎复制动物身体的解剖学特征的跨学科研究，例如马，鳄鱼和鸟类，例如在接下来的几年中变得更加活跃，并且已经开始变得更加活跃，并且已经开始变得更加活跃。记者希望这个专有技术将有助于扩大该领域的范围。问题2）通过将运动捕获标记连接到开发的非线性弹性模块上，我们发现它可以测量肌腱模块中积累的弹性能。将实际的马匹运动与每个肌腱在步行运动中的贡献进行比较。此外，我们表明可以使用逼真的运动模型再现多种类似马的运动，例如步行，小跑和疾驰。该结果表明，所提出的模型可以在各种运动频率下表达与马相似的腿部轨迹。