2019 Fiscal Year Research-status Report
4足動物の歩行走行パターンが姿勢に応じて変化するという仮説のロボットを用いた検証
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18K11489
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Research Institution | Ibaraki University |
Principal Investigator |
福岡 泰宏 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (40418679)
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Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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Keywords | 歩行走行ロボット |
Outline of Annual Research Achievements |
4足動物は速度に応じて異なる複数の歩行走行パターン(4脚の動かし方)を使い分けている.その結果エネルギー効率が最良になることはNature, Scienceを筆頭に多く報告されてきたが,各パターンの発生原理については多分野での多くの試みにも関わらず未だに不明である.我々はこれまでに簡素な機構・神経系を持つ4足シミュレーションモデルとロボットに動物の複数の歩行走行パターンを創発させ,個々のパターンが生成する一貫した単純なルール(なぜその順番で4脚を動かすのかまで)を世界で初めて発見し,著名な論文誌で報告した.それは,速度によって異なる姿勢(胴体振動)が個々の異なるパターン(動物の主要パターン7種全て)を誘発するという仮説である.本研究では,その仮説の妥当性を高めることを目的とし,より動物に近い機構・神経系を持つ猫をモデルとした4足シミュレーションモデル,4足ロボットを開発し,それらにおいても,これまで開発した簡素な4足シミュレーションモデル,ロボットと同様に歩行走行パターンを創発させられるかを確認することとした.令和元年度には,4足シミュレーションモデルにおいては,walkでの安定な歩行をシミュレーション上で実現し,国際学術誌論文にて報告を行った.また,4足ロボットにおいては,trotでのリズミカルな歩行走行を前年度に成功していたが,令和元年度は新たにgallopでの走行に成功した.今後はwalk, trot, gallopの歩行走行パターンの遷移を4足ロボットにおいて創発させることを目指す.
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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
申請時には,令和元年度終了までに,各脚の機構について「人工筋肉アクチュエータにより動作する3関節駆動脚」,および神経系について「最新の神経工学に基づいた詳細なニューロンモデルを用いた運動生成器の数理モデル」を適用した4足ロボットを開発・実験し,旧モデルと同様のパターン生成が可能であるかを観察するという計画を立てていた.概要に記述したように,trot,gallopの出現はロボットにおいて確認できたため,概ね計画通り進行していると考えている.
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Strategy for Future Research Activity |
ここまでにロボットを用いてtrot, gallopの創発には成功していたが,walkについてはリズム自体は作れているが,不安定さがあった.その理由はwalkは歩行周期が長いためである.周期が長い場合,足を地面についている時間が長いため,倒れやすくなり,不安定になりやすい.我々が用いている手法では明示的にバランスを保つための脚軌道制御を実施せず,脚の切り替えリズムの調節のみで歩行走行の安定を確保する.そのため,安定に歩行できるような神経系のパラメータを探索することが重要になる.令和2年度はこれに注力したい.また,足が接地しているときの足にかかる負荷のセンシングが我々が用いる手法において非常に重要な要素になるが,低速においては若干接地計測精度が不十分になっている傾向があるので,圧力センサーの取り付け方法に工夫をするなど,改良を加える予定である.そして,walk, trot, gallop間の安定的な歩容遷移を実現させる計画である.
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Causes of Carryover |
当初計画していたロボット作成のための部材が想定より安価にすんだため、翌年度に繰り越すことにした。令和2年度では、この繰越金をロボット改良のための部材の購入費に加算し、より優れたロボットにする計画である。
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Research Products
(1 results)