ダイナミカルな動作を用いた転倒状態から直立姿勢への起き上がりに関する研究

利用动态动作从跌倒状态站起来的研究

• 批准号: 13750215
• 负责人: 伊藤 聡
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750215/
• 关键词: 起き上がり運動; 角運動量; 位相面; 脚の振り降ろし速度; 直立姿勢; 床反力中心; 足関節; 床反力; 直立姿勢制御; 脚

本研究では,仰向け状態から直立状態への脚の振り降ろしを利用した起き上がり運動について考察した.運動は脚を振り降ろして腰回りで回転を起こししゃがんだ姿勢になるまでのフェーズとしゃがんだ姿勢から立ち上がり直立状態になるまでのフェーズに分けて考えた.前者においては,運動の成否は脚の振り降ろし時の角速度で決まると考え,その値を角運動量に基づいて見積る方法を提案した.この方法は,位相面を用いた解析と角運動量の保存に基づいている.このとき問題になるのは,腰まわりの回転中に角運動量がどれだけ変化するかであり,これは系全体の重心の軌道と密接な関係がある.そこで,腰まわり回転の初期位置・終了位置を用いて腰まわり回転時に重力によって変化する角運動量を概算する方法をとった.これによりダイナミクスを解くことなく必要な角速度を見積もることができるようになった.提案した手法の有効性・妥当性を,シミュレーションおよびロボット実験により確認した.一方,後者では前年度に提案した床反力に基づいた直立姿勢の制御法を応用した.その方法では,腰関節・膝関節に軌道を与えて伸展させた際に生じるバランスの乱れを足関節の出力で補償する.このとき足部の形状が前後に非対称な場合,床反力の中心をどこに制御すべきかが問題となり,同じように前後非対称な足部をもつ人間がどのようにしているかめ計測を行った.人間の場合は床反力の中心を足部中央に制御しているとはいいきれないが,足関節の出力を小さくなるような直立姿勢の制御法はとってはいないことがわかった.今後これらの知見を活用し再現性の高い起き上がり運動を目指す.

In this study, the upside-down state, the upright state, the vibration of the feet, the lowering of the feet, and the utilization of the upside-down state, the movement of the feet were investigated. The movement of the feet is to lower the waist and return to the back. The posture is to stand upright. For the former, whether the motion is formed or not, the angular velocity of the foot is determined, and the angular motion is determined. This method is used to analyze the angular motion of the phase plane. The angular motion of the center of gravity is closely related to the center of gravity of the whole body. The method of estimating angular motion of the waist when the waist is rotated is used. The angular velocity must be the product of the angular velocity. The proposal has the property and appropriateness, and the proposal is confirmed by the Secretary. On the one hand, the latter is used to control the vertical posture of the bed reaction force. The method is to compensate for the force of the waist joint and knee joint when stretching. The shape of the foot is different from that of the front and back, and the center of the bed reaction force is different from that of the back and back. In the human world, the center of the bed reaction force is controlled by the center of the foot, and the force of the foot joint is controlled by the vertical posture. In the future, the knowledge and use of knowledge and reproducibility will be high in the middle of the game.

项目成果

Satoshi Ito, Yoshihisa Saka, Haruhisa Kawasaki: "Stand-up motion using the leg swing movement"Proceeding of 2003 IEEE International Conference on Robotics and Automation. (発表予定).

Satoshi Ito、Yoshihisa Saka、Haruhisa Kawasaki：“使用腿部摆动运动的站立运动”2003 年 IEEE 国际机器人与自动化会议论文集（待发表）。

伊藤 聡, 阪 圭央, 川崎晴久: "二足歩行系の直立姿勢における床反力の作用中心に関する一考察"電子情報通信学会論文誌 DII. (掲載決定). (2003)

Satoshi Ito、Keio Saka、Haruhisa Kawasaki：“关于双足步行系统直立姿势下地面反作用力作用中心的研究”，电子信息通信工程师学会杂志 DII（出版）。 2003）

Satoshi Ito, tomohiro Nishigaki, Haruhisa Kawasaki: "Upright Posture Stabilization by Ground Reaction Force Control"Proceeding of the International Symposium on Measurement, Analysis and Modeling of Human Functions. 515-520 (2001)

Satoshi Ito、tomohiro Nishigaki、Haruhisa Kawasaki：“通过地面反作用力控制实现直立姿势稳定”人类功能测量、分析和建模国际研讨会论文集。

伊藤 聡, 西垣智啓, 川崎晴久: "床反力に基づいた一定外力場での起立姿勢に対する制御法"計測自動制御学会論文集. 38巻1号. 79-86 (2002)

Satoshi Ito、Tomohiro Nishigaki、Haruhisa Kawasaki：“基于地面反作用力的恒定外力场中的站立姿势控制方法”，仪器与控制工程师协会学报，第 38 卷，第 1. 79-86 期（2002 年） ）