予測不可能な環境変化に対応する歩行パターンの自律生成

自主生成行走模式以应对不可预测的环境变化

• 批准号: 06260205
• 负责人: 矢野 雅文
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06260205/
• 关键词: 自律分散システム; 情報生成; 歩行パターン; 柔軟性

生物における情報処理の特長は、歩行の場合に見られるように、目的である速度、方向等を制御しながら変化する環境下で制御情報をリアルタイムで自律的に生成する柔軟性を持つことである。各肢を動かす神経系は変化する環境の下でも、個体の要求する方向や速度を満足しながら最もエネルギー変換効率の良い動きを生み出すのが理想的な機能である。昨年本重点研究において、変化に応じて情報を生成する「最大多数の最小不満足」則をモデルに導入することで、歩行パターンが速度に依存して相転移的に変化する自律分散型システムを構築することに成功した(Biol.Cybern.69,183-193,1993)。これは目的速度を実現するという条件の下で、各筋肉が最適効率で働くように、協調的あるいは競合的に相互作用することによって制御情報を生成するモデルである。本年度はこのシステムの普遍的な性質を研究する目的で、システムが歩行速度だけではなく、システムにかかる負荷が変化する場合や、突然足がもぎ取られるような故障が起きたときに、学習無しにその状況でも適切な歩行パターンを生成出来るかどうかを研究した(Biol.Cybern.70,505-512,1994)。結果は1)進行方向に平行な加重を与えた場合、その加重の増加に伴って歩行パターンの間の相転移点が低速度側にシフトする。2)対応する肢の力の寄与及び力のFeedbackのみを無効にす下腿部切除では正常時の同様のパターンを生成するが、その相転移点は低速度側にシフトする。位置の制御及び位置のFeedbackまで無効にする上腿部切除では、肢の位置に関するFeedbackによるローカルな拘束条件が変化するため、位相関係の組替えが起こり、主として2種類のパターンに収束し、4足動物と同様な歩き方をする。これらは昆虫を用いた実験に非常によく対応することから、普遍性を持つモデルであると言える。

The characteristics of biological information processing, such as speed, direction, etc., are controlled in different environments. The movement of each limb is controlled by the environment, the direction of the individual's requirements, the speed of the individual's movement, and the ideal function of the individual. Last year, the focus of this research was on the creation of "most and least incomplete" information, and the successful construction of self-contained decentralized systems based on the introduction of speed dependence and phase shift (Biol. Cybern. 69, 183 - 193, 1993). Under the condition that the target speed is realized, the optimal rate of each muscle is obtained, and the coordinated interaction is obtained. This year, the purpose of studying the general nature of the system is to study the speed of travel, the load of the system, the occurrence of sudden failure, and the generation of appropriate travel conditions (Biol. Cybern. 70, 505 - 512, 1994). The results are as follows: 1) the phase shift point between the parallel direction and the low speed side is accompanied by the increase of the weight. 2) The force of the leg and the Feedback of the high force are not equal to each other. The phase shift point is opposite to the low speed side. Position control and feedback of position are not relevant to leg resection, leg position, feedback of constraint condition, phase relationship, and feedback of two kinds of constraint condition, quadruped and isopod. This is the first time that a human being has ever been killed.