人の歩行の多様性における身体ダイナミクスベースト制御に関する研究

基于人体动力学的人体步态多样性控制研究

• 批准号: 14J00822
• 负责人: 中西 大輔
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00822/
• 关键词: 空気圧人工筋肉; McKibben型空気圧アクチュエータ; 安定性解析; 周期運動; 関節剛性; 筋骨格構造; 跳躍運動; McKibbne型空気圧アクチュエータ

本研究ではMcKibben型空気圧アクチュエータ(以下MPA)を用いたロボットの解析を通じて，二足歩行ロボットの身体ダイナミクスベースト制御理論の構築，および人間の歩行メカニズム解明を目指している．今年度申請者はMPAを用いた脚ロボットの(1)跳躍運動，(2)足踏み運動および(3)MPAの内製化・量産化，(4)二自由度脚ロボットの設計に重点を置いて研究を行った．(1)膝周りの伸筋と屈筋を有する脚ロボットに対して，伸筋/屈筋への入力位相差，腰部重量などの身体設計が跳躍量に与える影響について研究を行った．結果，腰部重量と跳躍量の間に単峰性の相関があること，跳躍量が最大となる入力周期は腰部重量の増加に伴って長くなることがわかった．重量が増えた方が却って跳躍量が増えるという結果は身体ダイナミクス(身体重量や筋量など)と，そのパフォーマンスを最大化する制御入力の関係を考える上で重要な示唆を与えるものだと考えられる．(2)歩行運動の前段階として二脚ロボットによる足踏み運動に関する研究を行った．昨年度までの研究結果を応用することで足踏み運動を実現した．また足踏み運動が安定な周期運動となること，運動中の関節剛性を制御可能であることを示した．(3) MPAを内製化することで研究の自由度を広げることを試みた．削り出しによる部品の作成，および動作テストを通じた部品形状の検討ののち，シリコン型を用いた複製を行い，安定したMPAの生産を可能とした．上記研究結果(1)(2)においてもこの内製MPAが用いられており，研究を円滑に進める上で非常に重要な技術を確立したと言える．(4)昨年度までに行った二自由度を有する脚モデルに関する安定性解析の結果を検証するためのロボットの設計を行った．作成，実験には至らなかったが，今後この設計に基づいて研究を行い，研究結果(2)と合わせて歩行運動に関する研究に着手したい．

This study で は McKibben type empty 気 圧 ア ク チ ュ エ ー タ (MPA) を い た ロ ボ ッ ト の parsing を tong じ て, two-legged step line ロ ボ ッ ト の body ダ イ ナ ミ ク ス ベ ー ス ト の suppression theory building, お よ び human の step line メ カ ニ ズ ム interpret を refers し て い る. Our applicants は MPA を with い た foot ロ ボ ッ ト の jumping movement (1), (2) feet み movement お よ び (3) the MPA の integrity, production, (4) the two degree of freedom foot ロ ボ ッ ト の design emphasis に を buy い を line っ て research た. (1) week of knee り の common clubmoss と flexor tendons を have す る foot ロ ボ ッ ト に し seaborne て, buck/flexor tendons へ の into force difference, the waist weight な ど の に が jump quantity body design with え る influence に つ い を line っ て research た. Weight as a result, the waist と jumping between quantity の に 単 peak phase sex の masato が あ る こ と, maximum amount が jumping と な る cycle into force は の raised に requirement by weight with waist っ て long く な る こ と が わ か っ た. Weight が raised え た が but っ て jumping amount が raised え る と い う results は body ダ イ ナ ミ ク ス (body weight や quantity な ど) と, そ の パ フ ォ ー マ ン ス を maximize す る suppression into force の masato is を exam え る で important な in stopping を and え る も の だ と exam え ら れ る. (2) The first stage of the walking movement と the て the two feet ロボットによる the foot stepping み the movement に related to する the study を the walking った. The results of the まで まで research of the previous year を応 using する とで foot stepping み exercise を actually show た. ま た foot が み movement stability な periodic motion と な る こ と, sports の masato section rigidity を suppression may で あ る こ と を shown し た. (3) MPAを internalization する とで とで research <s:1> degrees of freedom を broad げる とを とを try みた. Cut り out し に よ る part の done お よ び action テ ス ト を tong じ た part shape の beg の 検 の ち, シ リ コ を ン model い た copy を い, settle し た MPA の production を may と し た. Written the results (1) (2) に お い て も こ の integrity MPA が with い ら れ て お り, research を has drifted back towards &yen; に into め る で very important な に technology on を establish し た と said え る. Line (4) yesterday annual ま で に っ た 2-dof を have す る foot モ デ ル に masato す る stability analytical results の を 検 card す る た め の ロ ボ ッ ト の line design を っ た. Done be 験 に は to ら な か っ た が, future こ の design に base づ い を line い て study, the results of the study (2) と close わ せ て step line movement に masato す に る research to し た い.

项目成果

空気圧人工筋を用いた二次元脚ロボットの足踏み運動の実現および解析

气动人工肌肉二维足式机器人步进运动的实现与分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 岡本 有輝也;中西 大輔;杉本 靖博;大須賀 公一;吉田 匠吾，中西 大輔， 杉本 靖博，大須賀 公一
• 通讯作者: 吉田 匠吾，中西 大輔， 杉本 靖博，大須賀 公一

McKibben型空気圧アクチュエータを用いた二次元脚ロボットの周期運動における安定性解析と実機検証

使用McKibben型气动执行机构的二维腿式机器人周期运动稳定性分析及实机验证

• 发表时间: 2015
• 作者: 岡本 有輝也;中西 大輔;杉本 靖博;大須賀 公一;吉田 匠吾，中西 大輔， 杉本 靖博，大須賀 公一;中西大輔，杉本靖博，大須賀公一;岡本有輝也，中西大輔，杉本靖博，大須賀公一;中西大輔，杉本靖博，末岡裕一郎，大須賀公一;中西大輔，杉本靖博，末岡裕一郎，大須賀公一;中西基，中西大輔，杉本靖博，大須賀公一
• 通讯作者: 中西基，中西大輔，杉本靖博，大須賀公一

McKibben型空気圧アクチュエータの動的特性に関する実験的検証

McKibben型气动执行器动态特性实验验证

• 发表时间: 2014
• 作者: 本多宏章;中西大輔;杉本靖博;大須賀公一;山海嘉之
• 通讯作者: 山海嘉之

Measurement Experiments and Analysis for Modeling of McKibben Pneumatic Actuator

McKibben气动执行器建模的测量实验与分析

• DOI: 10.20965/jrm.2016.p0830
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics
• 影响因子: 1.1
• 作者: Daisuke Nakanishi;Yasuhiro Sugimoto;Hiroaki Honda;Koichi Osuka
• 通讯作者: Koichi Osuka

空気圧人工筋を搭載した二次元脚ロボットの跳躍運動に関する研究

气动人工肌肉二维腿式机器人跳跃运动研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 岡本 有輝也;中西 大輔;杉本 靖博;大須賀 公一;吉田 匠吾，中西 大輔， 杉本 靖博，大須賀 公一;中西大輔，杉本靖博，大須賀公一;岡本有輝也，中西大輔，杉本靖博，大須賀公一
• 通讯作者: 岡本有輝也，中西大輔，杉本靖博，大須賀公一