２脚ロボットを用いたヒト左右分離型トレッドミル歩行における適応機序の構成論的理解

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左右分離型トレッドミルは左右の脚に対して異なる速度でベルトを動かすことで左右非対称な歩行環境を作り出し，これによって歩行における適応機能を調べることができる．ヒトの左右分離型トレッドミル歩行では，特徴的な即時的な適応と緩やかな適応の２つのタイムスケールの異なる適応が見られることが知られており，特に緩やかな適応には小脳の寄与が先行研究により示唆されている．このヒトの左右分離型トレッドミル歩行における適応メカニズムの理解に向けて，本研究では生理学的知見に基づく神経制御モデルの提案を行い，構成論的観点からこれを実装した２脚ロボットを用いた歩行実験による検証を行った．小脳が大きく寄与しているとされている身体運動・感覚の予測と実際に得られる感覚との間の誤差情報に基づいた運動指令の調整機能に着目し，左右分離型トレッドミルが作り出す左右ベルト間の速度差によって乱された歩行中の左右脚の接地タイミングに対して，その接地タイミングの設計値と実際の値との誤差に関する評価関数を構築し，その評価関数に基づいて左右の脚運動のリズムを変更する機能をロボットの制御系に導入した．ロボットによる歩行実験を行った結果，デューティー比（歩行1周期に対する立脚期の割合）や，左右脚の相対位相，及び，床反力の圧力中心軌跡などの歩行の特徴量にヒトの即時的な適応と緩やかな適応と同様の傾向が見受けられた．特に今回提案した誤差情報に基づく運動のリズム調整によって，ロボットに緩やかな適応が生じていることが確認された．この結果から，本提案モデルがヒトに内在する制御構造を説明することができると示唆される．更に，この制御モデルの妥当性を生理学的側面から詳細に調べるために、ラットを用いた左右分離型トレッドミルの歩行実験にも着手し，計測から妥当な結果も出始めているところである．