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

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．

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．