マルチテレストリアルロコモーションから解き明かす脚間・脚内協調メカニズム

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前年度の研究成果により，四脚動物が示す移動速度に応じた適応的な足並み（歩容と呼ばれる脚間の協調運動の時空間的秩序）は，身体支持だけでなく，身体の推進の２つの脚の役割に基づいた運動の調整が必要であることが示された．本年度では，１）身体の支持と推進に基づいた脚間協調制御則のロボット実機検証と，２）提案モデルを通した四脚動物の運動メカニズムの理解の２つの研究要素について実施した．以下にその概要を示す．１）身体の支持と推進に基づいた脚間協調制御則のロボット実機検証前年度の構築した提案制御則の実世界での有用性をロボット実機を開発して検証した．開発したロボットは，床反力の身体支持成分だけでなく身体の推進方向成分を抽出できるように，脚先に３軸の力覚センサを実装している．実験結果から，身体推進に関するフィードバック則のゲインに応じて，ロボットの左右脚の運動の非対称性が強まり，移動速度・移動効率が向上することが明らかになった．力学的相互作用のみに基づくシンプルな脚間協調制御則よってgallopへの自発的な歩容遷移を再現したのは，世界で初めての研究事例である．２）提案モデルを通した四脚動物の運動メカニズムの理解構築した制御則を通して，四脚動物が示すbound（ウサギなどの小動物が示す両足を揃えた走り方）とgallop（ウマなどが得意とする左右の脚をスキップのように非対称に協調させる走り方）の制御メカニズムの違いについて考察した．具体的には，身体推進に関するフィードバック則によって脚間の役割分担が自発的に生じ，非対称で高速なgallopが実現されていることを明らかにした．また，身体支持と推進のそれぞれのフィードバック則の効果と高速歩容における異なる振る舞いの関係を明らかにした．これらの知見は，環境との力学的な相互作用を積極的に活用可能なロボットの制御原理の構築において有用である．