ヘビの移動形態の解明とヘビ型ロボットの研究・開発

解析蛇的运动模式及蛇形机器人的研发

• 批准号: 07245202
• 负责人: 馬 書根
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Ibaraki 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07245202/
• 关键词: バイオメカニクス; 蛇行移動原理; 蛇行形状; ヘビの自律運動機能; 対地適応性; 感覚と行動の融合; 蛇型ロボット; 移動の知能性

ヘビは、外部の環境や生理的な欲求などに従って行動し、様々な運動様式を見せる。その形態こそ単純ではあるが、その屈曲形状を能動的に変化させることによって特異な運動を生成し、様々な機能を発揮する。本研究の目的は、ヘビの形態や運動をモデルとし、ヘビの持つ様々な機能を発揮する蛇型ロボットを開発することである。そのためには、まずヘビの運動そのものを理解することが必要である。ヘビが行なう最も典型的な運動は蛇行滑走運動である。本研究では、ヘビが行なう最も単純な運動、直進蛇行滑走をする時の駆の曲げ曲線についての検討を行なった。以下その内容を具体的に示す。1.ヘビの動物実験を行ない、ヘビの蛇行移動形態を観察した。2.ヘビは定常等速運動及び定常等加減速を行う場合、筋肉の出力パワーを最大に引き出すという仮定をおき、この仮定のもとでヘビの蛇行滑走体形曲線を示した。その形状は、観察したヘビの蛇行移動体形形状に非常に近いという結果を得た。3.本研究に示したヘビの蛇行滑走形状曲線と、従来ヘビの体形曲線として提示されたクロソイド曲線、サペンノイド曲線について、滑走効率における比較検討も行なった。その結果、本研究で示したヘビの蛇行体形曲線は、ヘビの定常蛇行滑走運動時の体形形状曲線として特に有効であることが分かった。しかし、本研究は、ヘビの定常蛇行滑走時の体形曲線の1/4周期のみについて解析検討を行なったものであり、ヘビの全体長に渡る体形形状の検討は全く行なわれていない。今後、ヘビの全体長に渡る体形形状や3次元運動時の体形形状について検討し、これらによって得られた知見で蛇型ロボットの開発を行なっていく。

Youdaoplaceholder0 ヘビ, external <s:1> environment や, physiological な desire な を に従って action や, model 々な movement model を see せる. そ の form こ そ 単 pure で は あ る が, そ の buckling shape を motile に variations change さ せ る こ と に よ っ て specific を な movement generated し, others 々 な function を 発 swing す る. は の purpose, this study ヘ ビ の form や movement を モ デ ル と し, ヘ ビ の hold つ others 々 な function を 発 swing す る snake type ロ ボ ッ ト を open 発 す る こ と で あ る. Youdaoplaceholder0 そ ために ために ために, まずヘビ そ movement そ そ を を を to understand する する とが である is necessary である. The most typical な movement of ヘビが line なう is the serpentine sliding movement である. This study で は, ヘ ビ が line な う most も 単 pure な movement, straight into the sinusoidal slip away を す る when の 駆 の qu げ curve に つ い て の 検 line for を な っ た. The following そ content を is specifically shown in に す. 1. Youdaoplaceholder0 ヘビ animal experience を な ヘビ, ヘビ ヘビ snake movement pattern を観 observe た た. 2. ヘ ビ は steady uniform motion and び constant deceleration を う occasions, such as brawn の output パ ワ ー を に biggest lead き out す と い う 仮 set を お き, こ の 仮 set の も と で ヘ ビ の sinusoidal を slip fit curve shown し た. そ の shape は and examines 観 し た ヘ ビ の sinusoidal movement, body shape に very nearly い に と い た を う results. 3. This study に shown し た ヘ ビ の sinusoidal と slip off the shape curve, the 従 ヘ ビ の shape curve と し て prompt さ れ た ク ロ ソ イ ド curve, サ ペ ン ノ イ ド curve に つ い て, slip away unseen に お け る compare 検 line for も な っ た. そ の results, this study で し た ヘ ビ の sinusoidal shape curve は, ヘ ビ の time-invariant sinusoidal slip movement when の body shape curve と し て に had sharper で あ る こ と が points か っ た. し か し, this study は, ヘ ビ の time-invariant sinusoidal slide walking の shape curve の 1/4 cycle の み に つ い て parsing 検 line for を な っ た も の で あ り, ヘ ビ の all long に crossing る body shape の beg は 検 full line く な わ れ て い な い. All the long future, ヘ ビ の に crossing る body shape や three dimensional motion の body shape に つ い て beg し 検, こ れ ら に よ っ て have ら れ た knowledge type で snake ロ ボ ッ ト の open 発 を line な っ て い く.

项目成果

馬書根,他: "多関節マニピュレータのための2自由度慣性モレイ駆動" 日本ロボット学会誌. 14-3. (1996)

马树根等人：“关节式机械手的二自由度惯性海鳗驱动”，日本机器人学会杂志14-3。

S. Ma: "A New Formulation Technique for Local Torque Optimization of Redundant Manipulators" IEEE Transactions on Industrial Electronics. (Accepted). (1996)

S. Ma：“冗余机械臂局部扭矩优化的新配方技术”IEEE 工业电子学报。

馬書根: "ヘビの運動形態に関する研究-第1報:ヘビの直進蛇行移動体形曲線-21GC01:日本機械学会論文集(C編)" 62-593. 230-236 (1996)

马树根：“蛇的运动形式的研究-第1次报告：蛇的笔直蜿蜒的运动体形曲线-21GC01：日本机械工程学会会议记录（C版）”62-593（1996）。

S. Ma: "A Balancing Technique to Stabilize Local Torque Optimization Solution of Redundant Manipulators" International Journal of Robotic Systems. 13-3. 177-185 (1996)

S. Ma：“一种稳定冗余机械臂局部扭矩优化解决方案的平衡技术”国际机器人系统杂志。

馬書根,他: "ヘビの運動形態の解明及び蛇型ロボットの研究開発(その1:ヘビの直進蛇行移動体形曲線)" 第13回日本ロボット学会学術講演会論文集. 3. 1163-1164 (1995)

马修根等：《蛇的运动形式的阐明与蛇形机器人的研发（第1部分：蛇的笔直蜿蜒的移动体形曲线）》日本机器人学会第13届学术会议论文集3. 1163-1164 (1995))