歩行運動の生成と制御に関する実験・理論的研究

步行运动产生与控制的实验与理论研究

• 批准号: 09268224
• 负责人: 佐藤 俊輔
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09268224/
• 关键词: 歩行運動; CPG; 摂動; 位相遷移曲線; 歩行モデル

柔軟な安定性をもつ歩行運動の生成制御メカニズムを力学系の枠組で捉え歩行運動の制御機構を明らかにすることが本研究の目的である.摂動によりCPGの周期ダイナミクスが乱され,それが小脳からCPGへの周期的な制御信号により,再びある種の周期性を回復する過程は,周期的制御信号を受ける非線形振動子系でモデル化される.そのために,次の4つのレベルで研究を進めている:(1)外乱に対する歩行運動の計測とその応答の解析.(2)神経系による歩行運動パターン生成機構のモデル化.(3)神経系・筋骨格系・外部環境の相互作用のモデル化.(4)高次中枢による神経-骨格系の制御機構のモデル化.ここでは,(1)と(3)についてのみ報告する.(1)は比較的計測の簡単なヒトを用いて行っている.トッレッドミル上を一定速度・一定リズムで歩行する被験者の左右両肢の6関節角の時間変化を計測した.一脚の下腿にヒモを取り付け,歩行サイクルの様々なタイミング(位相)で被験者の後方から張力摂動を加えた.振動によって歩行リズムがどの程度変位したかが分かる.さらに,最終的に位相シフトの大きさが確定するまでの過渡的状態において左右肢の各関節サイクルの相対位相が摂動の位相に依存してどのように変化するかを解析した.このような摂動の位相に依存した応答に力学系の観点から解釈を与えた.(3)ここでは,剛体リンクモデルによってヒトの二足歩行のモデル化を行なった.各関節間に単関節筋を仮定し,その関節トルクによって剛体が運動するものとした.また,モデルは,大きな粘性を伴う硬い非線形バネからなる床反力のモデルを通じて床と相互作用するものとした.(1)で得られた計測データをモデルに入力し,摂動のない場合,および摂動を加えたときの各関節にかかるトルクを推定した.また,フィードバック制御を用いて自律歩行のモデルを構築し,(1)で示された摂動に対する歩行リズムのリセットを制御に採り入れ,その影響を定量的に調べた.

The purpose of this study is to clarify the mechanism of control of walking motion. When the CPG's periodic vibration is disturbed due to "vibration," the periodic control signal from the CPG becomes small, and the periodicity of the CPG is restored. In the process, the nonlinear vibration subsystem is subjected to the periodic control signal. (1) Analysis of the measurement and response of the external disturbance. (2)The movement of the nervous system and the mechanism of its formation. (3)Neurological system, skeletal system, and interaction of external environment. (4)The control mechanism of neuro-skeletal system in high order central nervous system.ここでは,(1)と(3)についてのみ报告する. (1)The comparison of the measurement of the simplified version of the use of the process. The measurement of the time variation of the 6 joint angles of the right and left limbs of the victim is carried out at a certain speed and at a certain speed. The lower leg of the foot is moved to the right side of the foot. The lower leg is moved to the right side of the foot. The lower leg is moved to the right side of the foot. The vibration of the vibration is different from the vibration of the vibration. In addition, the final phase of the body is determined by the transition state, and the phase of the joint of the left and right limbs is determined by the analysis of the phase dependence of the movement. The phase dependence of the dynamics of the system of mechanics is the key to the solution of the problem. (3)The rigid body is separated from the rigid body and the rigid body is separated. The joints between the joints are fixed, and the joints are fixed. A large viscosity is associated with a hard non-linear interaction. (1)In the case of measuring the force, the motion is added to the joint and the joint is estimated. In this paper, the author discusses the structure of the self-regulation system in the control system, and (1) shows the quantitative adjustment of the influence of the self-regulation system on the control system.

项目成果

濱口幸子, 野村泰伸, Khashayar Pakdaman, 佐藤俊輔: "1次元興奮性ケーブルの興奮波伝導特性" 電子情報通信学会技術報告,MEとバイオサイバネティックス研究会. MBE97-47. 55-62 (1997)

Sachiko Hamaguchi、Yasunobu Nomura、Khashayar Pakdaman、Shunsuke Sato：“一维兴奋性电缆的兴奋波传导特性”IEICE 技术报告，ME 和生物控制论 MBE97-47 (1997)。

前田義信, Khashayar Pakdaman, 野村泰伸, 土居伸二, 佐藤俊輔: "神経細胞の簡約化に対する考察" 第12回生体生理工学シンポジウム報告集. 81-84 (1997)

Yoshinobu Maeda、Khashayar Pakdaman、Yasunobu Nomura、Shinji Doi、Shunsuke Sato：“关于神经元简化的考虑”第 12 届生物生理工程研讨会论文集 81-84 (1997)。

M.Stiber, J.F.Vibert, E.Boussard, K.Pakdaman, J.P.Segundo, T.Nomura, S.Sato, S.Doi: "Complex responses of living neurons to pacemaker inhibition : a comparison of dynamical models" BioSystems. 40. 177-188 (1997)

M.Stiber、J.F.Vibert、E.Boussard、K.Pakdaman、J.P.Segundo、T.Nomura、S.Sato、S.Doi：“活神经元对起搏器抑制的复杂反应：动力学模型的比较”BioSystems。

小林誠, 野村泰伸, Khashayar Pakdaman, 佐藤俊輔: "二足歩行運動の動的安定性" 電子情報通信学会技術報告,MEとバイオサイバネティックス研究会. MBE97-48. 63-70 (1997)

Makoto Kobayashi、Yasunobu Nomura、Khashayar Pakdaman、Shunsuke Sato：“双足运动的动态稳定性”IEICE 技术报告，ME 和生物控制论 MBE97-48 (1997)。

S.Sato, T.Nomura, S.Doi, T.Yamanobe: "On the behavior of mRIC --- a simple model of living pacemakers driven by periodic pulse trains" BioSystems. 40. 169-176 (1997)

S.Sato、T.Nomura、S.Doi、T.Yamanobe：“mRIC 的行为——一种由周期性脉冲序列驱动的活体起搏器的简单模型”BioSystems。