2017 Fiscal Year Research-status Report
衝突を伴う運動を時間遅れ無しに安定化させる筋骨格構造の実現と機構メカニズムの理解
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16K06201
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田熊 隆史 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40437372)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 人工筋肉 / 連続跳躍 / 筋駆動ロボット / 二関節筋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
連続跳躍の着地運動において，接触点との力のやりとりは瞬間的であり，その間に状態を把握して適切に駆動することは困難である．本研究は柔軟性を有する人工筋肉を関節に拮抗配置した脚ロボットを対象に，安定した着地及び跳躍を実現するためのロボットの設計を提案するものである．人工筋肉は生物と同様に，関節からある程度離れた位置に筋が付着している．従って筋にかかる力だけでなく筋の付着位置によって，関節にかかる力（トルク）は変化する．特に二関節筋と呼ばれる，二つの関節にまたがって付着する筋では，一方の関節に加わった力が他方の関節にも伝播することとなり，この伝播の大きさは筋の付着位置に依存する．そこでヒトの筋構造に倣い，三つの二関節筋（大腿直筋，ハムストリングス，腓腹筋）の取り付け位置と運動の安定性の関係を調査する．
2017年度は2016年度にシミュレーションで得られた知見を元に，実機による検証を行った．検証の結果，シミュレーションと同様特定の人工筋配置において，多少異なる姿勢および着地角度であっても高い確率で着地が可能であることが確認された．また跳躍ロボットの運動と足先にかかる力の関係について，シミュレーションおよび実機と同じ構成のモデルにおける数理モデルを導出した．2016年度に得られた知見について，2017年度開催の学会で発表した．また2017年度に得られた知見については現在論文としてまとめ，国内外の学会での発表や学術誌への投稿を検討している．
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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
2017年度は前年度の結果を受けて，いくつかの課題を設定していた．一つは実機を試作し，着地運動に関するシミュレーション結果を実機で検証することである．これについては実機実験の結果とシミュレーションの結果がほぼ一致するという結論に至った．また安定した着地運動のメカニズムについても検討した．シミュレーションの結果については国内の学会で発表し（ロボティクスメカトロニクス講演会2017），今年度の知見については現在論文にまとめ，国内の学会で発表予定である．2017年度の別の課題は，着地後の飛び上がり運動の実現である．これについては蹴り上げ運動と地面からの力の関係を数理的に表現できた．この結果については現在国際学会に投稿中（CLAWAR2018）である．もう一つの課題は，着地時に蓄えられたエネルギの跳躍のための効率的な解法である．これについては検討を行っているところで，結論には至っていない．跳躍時のエネルギについては今後の議論が必要であるが，その他の目標については概ね達成できたと言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度は前年度議論が不足していた，跳躍のための効率的なエネルギの解法について数理モデルとシミュレーション・実機実験の両面から検討を行う．また前年度得られた知見をまとめ，国内外の学会発表だけでなく，学術誌への投稿を行う予定である．より実機に近いシミュレーション環境を整えるため，人工筋肉（マッキベン型アクチュエータ）のモデルの見直しと，筋付着位置と回転トルクのより正確な数理モデルを求める．また実機実験においてはモーションキャプチャなどを用いて運動を精密に測定し，数理モデルと照らし合わせることで着地および跳躍におけるダイナミクスを明らかにしていく．また2017年度に得られた安定した着地を実現する筋配置について，着地姿勢と筋配置の一般則を求め，筋駆動ロボットの設計指針を提案する予定である．
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| Causes of Carryover |
購入予定であったPCについて，スペックを吟味した結果予定よりも低い価格で研究遂行が可能であることが分かったため，当初予算を下回った．また2017年度に支出予定であった実機のパーツについて，当初予定していた外部企業への加工発注から学内施設を使った加工に切り替えたため，予算よりも低く実機を試作することができた．次年度は試作したロボットをもう一機製作予定であり，その際は外部業者にパーツの加工を依頼する予定のため，現在の予算の残高は妥当である．
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Research Products
(4 results)
