Developments of walking robot based on passive walking and walking assist device based on principle of the robot

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本年度は，水平面歩行が可能な2D受動歩行ロボットを開発した．その成果の概要は以下のようになっている．研究をよりスピーディかつ効率的に行うために，3Dプリンタを積極的に用いて受動歩行ロボットを製作した．アルミ合金のロボットに比べて，製作の時間やコストは1/10以下ほどとなった．受動歩行ロボットをトレッドミル上で歩かせると，左右方向に転落することなく，長時間歩くことがある．しかしながら，これは偶然的な歩行であり，相当回数の試行錯誤が必要となる．そこで本研究では，ロボットの左右をアクリル板で挟むことで，左右方向の転落を防いだ（2次元拘束機の開発）．これにより，長時間の連続歩行が可能となった．受動歩行に基づいた水平面歩行ロボットの多くは，ロボット本体に動力をもつ．一方，本研究では，歩行支援機への応用を考慮して，ロボットの外部から動力を与えることにした．具体的には，受動歩行ロボットの膝をおもりの付いた紐で牽引するだけで，水平面歩行を実現することに成功した．牽引おもりの質量を変えることで，歩行速度を調整することができる．最低歩行速度は時速2.0km，最高速度は時速3.2kmとなった．ここで興味深いことに，歩行速度が大きくなると，おもりの質量が単調に増加するのではなく，質量が徐々に減少し，時速2.8kmのときに最小となった後，徐々に増加した．この原因の一つが，遊脚足と床面との衝突にあることがわかった．また，本ロボットのSpecific cost of transport ct（移動コスト，ctの値が零に近いほど良い）を計算すると，ct=0.085～0.10となった．一方，ヒト歩行の場合，ct=0.2となる．このことから，本ロボットは，ヒトに比べて約半分のコストだけで歩いていることになる．