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多様な受動的力学相互作用に基づく歩いて走れる2足ロボットの開発

基于各种被动机械交互的可行走和奔跑的双足机器人的开发

基本信息

批准号：
22H01445
负责人：
佐野明人
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
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

项目摘要

本年度は，統合2足ロボットにおいて身体構造を歩行・走行実験を通じてほぼ確定した．まず，筋シナジーを考慮したコア筋群として，2関節筋である腓腹筋，膝伸展筋の広筋（膝蓋骨を模擬），および足部（アーチ構造の多関節）背屈筋の前脛骨筋等を選定し，強靭なバネ付ワイヤおよび空圧アクチュエータを設置した．特に，広筋に導入した予備緊張バネは，着地前の身構えとして重要でだった．また，股関節伸展筋である大殿筋は，最終的にバックドライバビリティが高いBLDCサーボモータを採用し，屈筋である腸腰筋は弾性体とした．さらに，体幹部に揺動慣性を搭載した．また，脊椎を簡略化した4段構成とし，椎間板を模したゲルによって適度な粘弾性を実現した．さらに，脊椎の前後左右4箇所に，最上段から骨盤までを貫く形で4本の引張バネ付ワイヤを配置し，バイオ・テンセグリティとして，しなりなどを許容しつつ剛性を高めた．2足ロボットによる実験では，ヒトアシスト下ではあるが，トレッドミルおよび屋外の多様な環境で時速10km以上での走行ならびに時速3kmでの歩行を達成した．走行では，従来の浮いた走りから体重をしっかり乗せた走りへと進化させる中で脚機能強化を施し，垂直・水平床反力共にヒトに近づいた．特に，水平床反力では，制動力から推進力へと切り替わるタイミングおよび推進力の大きさがヒトと同等になった．一方，歩行では，大腿二頭筋長頭の作用が起点でリンク間の相互作用がわずかずつ変わり，他の受動要素も含めて脚全体で本来の機能が発現し，歩容全体において質的な変化が現れた．その結果，腿・関節の角度変化がヒトにかなり近づいた．

This year's event was organized by the Ministry of Health. Select the tendon group, the joint tendon, the hamstring, the knee extensor tendon (knee joint simulation), the dorsiflexor tendon, the anterior tibial tendon, etc., and set the strength and pressure. Special attention to the introduction of the tendon to prepare for the tension of life, landing before the body structure and important. Tendon stretch tendon Today, the body of the body is moving inertia. The spine is simplified into four segments and the intervertebral plate is moderately viscous. In addition, there are four positions in the front, back and left of the spine, the upper part of the pelvis, the shape of the pelvis, the shape of the spine, the shape of the spine and the shape of the spine. Walking, floating, walking, weight, walking, evolution, foot function enhancement, vertical, horizontal bed reaction, total weight, vertical, horizontal bed reaction, total weight, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, horizontal bed reaction, horizontal bed reaction, vertical bed reaction, In particular, the horizontal bed reaction force is opposite, the braking force is opposite, the propulsion force is opposite, the thrust force is opposite, and the braking force is opposite. One side, walking, the action of the long head of the thigh biceps tendon starts from the interaction between the two sides, and his acting elements include all the original functions of the foot, and the qualitative changes of the whole process are realized. As a result, the angle of the leg joint changes.