2015 Fiscal Year Research-status Report
三次元動力学シミュレーションに基づく霊長類四足歩行の歩容解析
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15K14613
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
荻原 直道 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (70324605)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青井 伸也 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60432366)
平崎 鋭矢 京都大学, 霊長類研究所, 准教授 (70252567)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 歩行分析 / バイオメカニクス / ニホンザル / マーモセット / 接地パターン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、霊長類の四足歩行は、なぜイヌやウマといった一般的なほ乳類の四足歩行とは異なる、diagonal sequence歩行を採用しているのかを、四足歩行の動力学シミュレーションと、ニホンザルとマーモセットの四足歩行の生体力学的解析に基づいて明らかにすることを目的としている。本年は、四足歩行を生成する力学シミュレーションモデルの構築とニホンザル・マーモセットの動作計測を行った。
四足歩行の身体力学系は、体幹2節、各脚2節の計10節剛体リンクモデルとしてモデル化した。体幹節の関節には、3軸のトルクバネを考慮し、体幹運動を再現した。動物の歩行は、脊髄に内在するリズム生成神経回路網（GPG）が生成する歩行の基本的リズム信号に基づいて生成されていると考えられている。そこで本研究では、歩行周期に一致した周期を持った位相振動子が各脚に対応して存在し、CPGはそれら振動子のネットワークとしてモデル化した。各脚の運動制御には、目標軌道に追従させるPDフィードバック制御則を用いた。これにより、(1)接地パターン、(2)身体力学パラメータ、(3)脚軌道、を網羅的に変化させて四足歩行の動力学シミュレーションを行い、これらパラメータが安定性や移動効率に与える影響を調査することが可能となった。また、ニホンザルの四足歩行運動の計測を行った。また、霊長類にもかかわらずlateral sequenceを採用しているマーモセットの四足歩行運動の計測を行い、その歩行運動を対比的に分析した。ニホンザルの体幹におもりを取り付けて重心位置を前方にシフトさせた状態で歩行させる実験も試みたが、現在のところ接地パターンに影響は見られなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りに研究を進めることができ、特にニホンザルとマーモセットの四足歩行の特徴を対比的に明らかにすることが可能となったから。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度の実施計画通りに進める予定である。シミュレーションと実歩行計測により、一般的ほ乳類と霊長類が異なる接地パターンを選択する力学的要因を明らかにすることを目指す。
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| Causes of Carryover |
研究参加者の間で打ち合わせのための旅費を確保していたが、別の研究プロジェクトに係る打ち合わせを利用して、前後に別に時間を取って対応できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度年度の経費繰り越し分を用いて、研究者間でデータを共有し、解析するためのツールの整備、国内・国際会議における研究発表、研究成果をまとめて論文として発表するための英文校正費などに用いる計画である。
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[Presentation] Interactions between trunk, legs and self-stability2015
Author(s)
Andrada, E., Sutedja, Y., Hirasaki, E., Blickhan, R., Ogihara, N.
Organizer
The 25th Congress of the International Society of Biomechanics
Place of Presentation
Glasgow(UK)
Year and Date
2015-07-12 – 2015-07-16
Int'l Joint Research
