• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

"Why" Humans Can Move Stable ?: Mathematical Elucidation of Motion Stability of Artificial Musculoskeletal Robots.

Research Project

Project/Area Number 18K13718
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
Research InstitutionMatsue National College of Technology

Principal Investigator

NAKANISHI DAISUKE  松江工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教 (00806086)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords空気圧人工筋肉 / 筋骨格ロボット / 安定性解析 / 自律分散協調制御 / 筋骨格系 / 脚先軌道制御 / 自律協調制御 / 拮抗筋 / 張力センサ / 二関節筋 / 立位安定性 / ソフトロボティクス
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to clarify the mechanism of locomotion of musculoskeletal organisms such as humans through mathematical elucidation of why a robot that mimics the musculoskeletal system can stably generate dynamic momentum.
The results of the study revealed that the mechanical properties of the musculoskeletal system, consisting of muscles and muscle arrangements, have their own stabilizing mechanisms. Furthermore, in the leg model with more degrees of freedom, it was quantitatively derived that stability is maintained by maintaining appropriate tension in each muscle.
We also proposed autonomous cooperative control based on the tension exerted by each muscle, and clarified the generation of autonomous periodic motion and some of its mechanisms.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人間やそれを模した筋骨格ロボットは比較的簡単に歩行や跳躍といったダイナミックな運動が可能である一方で,「なぜ」そのようなことが可能であるかという数理的な理解は未だに十分ではない.本研究の意義はそのギャップを埋めることにある.本研究成果は脚モデルが安定になるための条件を解析的に導いている.これは生物の筋骨格がなぜそのような設計になっているかを理解する上で重要であり,また筋骨格ロボットの設計や制御においても定量的な指標を与えるものである.また自律制御に関する結果は,筋骨格をどのように制御するかを考察する上で有益である.

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (24 results)

  • [Journal Article] Analysis of Autonomous Coordination Between Actuators in the Antagonist Musculoskeletal Model2021

    • Author(s)
      Goto Takahiro、Sugimoto Yasuhiro、Nakanishi Daisuke、Naniwa Keisuke、Osuka Koichi
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 33 Issue: 2 Pages: 410-420

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0410

    • NAID

      130008027727

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2021-04-20
    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of autonomous coordination between McKibben pneumatic actuators in the antagonist musculoskeletal model2021

    • Author(s)
      Goto Takahiro、Sugimoto Yasuhiro、Nakanishi Daisuke、Naniwa Keisuke、Osuka Koichi
    • Journal Title

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: 424-441

    • DOI

      10.1587/nolta.12.424

    • NAID

      130008060811

    • ISSN
      2185-4106
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of Autonomous Coordination between McKibben Pneumatic Actuators in the Antagonist Musculoskeletal Model2021

    • Author(s)
      Takahiro Goto, Yasuhiro Sugimoto, Daisuke Nakanishi, Keisuke Naniwa, and Koichi Osuka
    • Journal Title

      Nonlinear Theory and Its Applications

      Volume: E12-N

    • NAID

      130008060811

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 非対称な拮抗構造を有する空圧筋骨格脚モデルにおけるアクチュエータ間協調の解析2020

    • Author(s)
      中西 大輔,久保田 耀一朗,浪花 啓右,杉本 靖博
    • Journal Title

      システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集

      Volume: 63 Pages: 1223-1227

    • NAID

      130007887740

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Verification of linear approximation model of McKibben Pneumatic Actuator2019

    • Author(s)
      YOSHIDA Shogo、NAKANISHI Daisuke、NANIWA Keisuke、SUGIMOTO Yasuhiro、OSUKA Koichi
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 85 Issue: 878 Pages: 18-00498-18-00498

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00498

    • NAID

      130007733851

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] カラスの歩容遷移メカニズム考察のための歩行解析2022

    • Author(s)
      仙田直也,浪花啓右,浦大介, 中西大輔,杉本靖博,大須賀公一
    • Organizer
      2021年度 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 水平・垂直・天井面を移動するバッタの歩容解析2022

    • Author(s)
      福井潤,杉本靖博,浪花啓右,中西大輔,浦大介,大須賀公一
    • Organizer
      第34回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 画像を用いたソフトアクチュエータの形状計測2022

    • Author(s)
      後藤貴滉,八木康史,槇原靖,中村友哉,杉本靖博,中西大輔,浪花啓右,大須賀公一
    • Organizer
      第34回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 自律分散型ロボットのためのマッキベン型人工筋肉とその固定法の開発2022

    • Author(s)
      増田容一,浪花啓右,中西大輔,浦大介,杉本靖博
    • Organizer
      第34回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 牽引装置を用いたゾンビ化コオロギの歩容解析2022

    • Author(s)
      戸川大海,杉本靖博,浪花啓右,中西大輔,浦大介,大須賀公一
    • Organizer
      第34回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 空圧筋駆動脚型ロボットの跳躍高度追求2021

    • Author(s)
      奥村太一,中西大輔,浪花啓右,杉本靖博,大須賀公一
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 二関節筋を有する脚モデルの拮抗筋間協調制御に関する研究2021

    • Author(s)
      中西大輔、門脇唯菜、浪花啓右、杉本靖博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 南井渉,中西大輔,浪花啓右,杉本靖博,大須賀公一2020

    • Author(s)
      ソフトマテリアルを用いた空圧筋測長センサの開発
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 二関節四筋を有する空圧筋脚ロボットの脚先軌道制御法の提案2020

    • Author(s)
      中西大輔,加原竜太,浪花啓右,杉本 靖博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 空圧筋駆動脚ロボットの跳躍運動における二関節筋の影響の検証2020

    • Author(s)
      岩本怜海,杉本 靖博,中西大輔,浪花啓右,後藤貴滉,大須賀公一
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 後藤貴滉,杉本靖博,中西大輔,浪花啓右,大須賀公一2020

    • Author(s)
      空圧筋骨格系における自律的なアクチュエータ間協調の数理解析
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 空圧筋を用いた拮抗筋モデルにおける自律的協調の解析2020

    • Author(s)
      後藤貴滉,杉本靖博,中西大輔,浪花啓右,大須賀 公一
    • Organizer
      第32回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 拮抗筋を有する空圧筋骨格上体モデルにおけるアクチュエータ間協調の解析2019

    • Author(s)
      中西大輔,浪花 啓右,杉本 靖博
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空圧人工筋骨格ロボットの跳躍運動における関節剛性の解析2019

    • Author(s)
      岡田輝之,中西大輔,杉本靖博
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空圧筋骨格脚モデルの拮抗筋間協調制御に身体パラメータが与える影響の解析2019

    • Author(s)
      高橋琢馬,中西大輔,浪花啓右,杉本 靖博
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 非対称な拮抗構造を有する空圧筋骨格脚モデルにおけるアクチュエータ間協調の解析2019

    • Author(s)
      中西大輔,久保田耀一朗,浪花啓右,杉本靖博
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空圧筋四脚ロボットの自律的な脚間協調による歩行実現2019

    • Author(s)
      南井渉,中西大輔,浪花啓右,杉本靖博,大須賀公一
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空気圧人工筋を用いた拮抗筋モデルにおけるアクチュエータ間協調の解析2019

    • Author(s)
      後藤貴滉,吉田匠吾,中西大輔,浪花啓右,杉本靖博,大須賀公一
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空気圧アクチュエータの粘弾性を線形和で表現した張力モデルの実機検証2018

    • Author(s)
      吉田匠吾、中西大輔、浪花啓右、杉本靖博、大須賀公一
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 繰り返し負荷による McKibben型空気圧アクチュエータの特性変化に関する実験的解析2018

    • Author(s)
      杉本靖博、花岡慧、吉田匠吾、中西大輔、浪花啓右、大須賀公一
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 空気圧人工筋を有する脚ロボットの立位安定性に膝構造が与える影響に関する解析2018

    • Author(s)
      岡田輝之、中西大輔、杉本靖博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 空圧筋を用いた二自由度脚ロボットの立位安定性に関する解析および実機検証2018

    • Author(s)
      中西大輔、恩田和馬、杉本靖博
    • Organizer
      平成30年秋季フルードパワーシステム講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 拮抗配置した空気圧人工筋における自律的なアクチュエータ間協調の実現2018

    • Author(s)
      後藤貴滉、吉田匠吾、中西大輔、浪花啓右、杉本靖博、大須賀公一
    • Organizer
      平成30年秋季フルードパワーシステム講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 空気圧人工筋を用いた脚ロボットの跳躍運動入力設計2018

    • Author(s)
      吉田匠吾、中西大輔、浪花啓右、杉本靖博、大須賀公一
    • Organizer
      平成30年秋季フルードパワーシステム講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi