Development of robotic musculoskeletal walking simulator for analysis of human walking

本研究はロッカーファンクションと下肢筋骨格構成による構造知の連携を，人工物のみによって構成された物理モデルにより再現することである．機械やロボットは設計通りにしか動かないため，ごまかしが利かない．一方，実機の故障による動きから新たな発想を得ることも多く，物理モデルで得られる経験は大きい．現状二次元歩行であるが，本年度は，生体筋に追従しうる高速高出力アクチュエータの実機モデルを製作し．これを筋部位毎にカスタマイズした新機体を実現した．採用したのはブラシ付ＤＣモータであるが，ブラシレス系と比較し瞬間最大出力(３０秒出力)が、定格の５倍程度見込め、１ユニットあたり０．５馬力程度である．生体筋は分子モータであり高性能であるが、その機能を発揮するアクチュエータモジュールは現在になって初めて現実的なコストで構成可能となったと考えている．そしてバックドライブ可能な減速機により本ユニットは，力覚を持つユニットであるため，実際に作用する筋力が観察可能である．このように力という視覚では直接観察できない要素を計測できるのはロボット化ならではの要素と考えられる。さらにこれまでの機体では装備に至っていなかった，前足部に関連した立脚後期動作の構築のために、フォアフットロッカーからトウロッカーにかけての動きを再現すべく，前脛骨筋を能動駆動する構成を実現した．これにより下腿前後筋を高速にスイッチングすることで、各ロッカー相の機能とともに、特に遊脚時に地面数ミリの位置を足部が姿勢を並行に保ちながら移動することが可能となると考えられる．重たい脚部を上へ持ち上げない方が効率が良いためであり，ヒト歩行は遊脚時に数ミリ程度であるため、ヒト歩行のシミュレートへ向けた重要な取組みの一つであると期待される．

本研究はロッカーファンクションと下肢筋骨格構成による構造知の連携を，人工物のみによって構成された物理モデルにより再現することである．機械やロボットは設計通りにしか動かないため，ごまかしが利かない．一方，実機の故障による動きから新たな発想を得ることも多く，物理モデルで得られる経験は大きい．現状二次元歩行であるが，本年度は，生体筋に追従しうる高速高出力アクチュエータの実機モデルを製作し．これを筋部位毎にカスタマイズした新機体を実現した．採用したのはブラシ付ＤＣモータであるが，ブラシレス系と比較し瞬間最大出力(３０秒出力)が、定格の５倍程度見込め、１ユニットあたり０．５馬力程度である．生体筋は分子モータであり高性能であるが、その機能を発揮するアクチュエータモジュールは現在になって初めて現実的なコストで構成可能となったと考えている．そしてバックドライブ可能な減速機により本ユニットは，力覚を持つユニットであるため，実際に作用する筋力が観察可能である．このように力という視覚では直接観察できない要素を計測できるのはロボット化ならではの要素と考えられる。さらにこれまでの機体では装備に至っていなかった，前足部に関連した立脚後期動作の構築のために、フォアフットロッカーからトウロッカーにかけての動きを再現すべく，前脛骨筋を能動駆動する構成を実現した．これにより下腿前後筋を高速にスイッチングすることで、各ロッカー相の機能とともに、特に遊脚時に地面数ミリの位置を足部が姿勢を並行に保ちながら移動することが可能となると考えられる．重たい脚部を上へ持ち上げない方が効率が良いためであり，ヒト歩行は遊脚時に数ミリ程度であるため、ヒト歩行のシミュレートへ向けた重要な取組みの一つであると期待される．