2020 Fiscal Year Research-status Report
人は「なぜ」安定に運動可能か：人工筋骨格ロボットの運動安定性に関する数理的解明
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18K13718
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| Research Institution | Matsue National College of Technology |
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Principal Investigator |
中西 大輔 松江工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教 (00806086)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 空気圧人工筋肉 / 筋骨格系 / 脚先軌道制御 / 自律協調制御 / 拮抗筋 / 二関節筋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度筆者は，一昨年度提案した，拮抗筋の自律協調制御（張力フィードバック協調制御）の（１）二関節筋を有する脚モデルへの適用，および（２）目標軌道追従制御との併用，の２つのテーマに重点をおいて研究を行った．
（１）二関節筋を有する脚モデルへの適用：一昨年度は，拮抗単関節筋を２つ有するに自由度脚モデルの制御に関する研究を行った．これに対して昨年度は，歩行や運動といったよりダイナミックな運動を意識して，一対の二関節筋を有する脚モデルに対して，張力フィードバック協調制御を適用し，自律的な拮抗筋の協調や運動の生成が可能であるかについて研究を行った．結果，シミュレーションにおいて，提案手法によって二関節筋においても自律的強調が生まれることを確認した．またフィードバック強度の選び方によって，歩行時のようなゆっくりとした周期運動，走行時のような激しい周期運動の２種類の運動が生成されることがわかった．これらの結果は今年度学会で発表予定である．
（２）目標軌道追従制御との併用：従来から提案していた，目標軌道に対して印加圧力を定量的に設計する手法を，張力フィードバック協調制御と併用することによって，目標軌道を実現する印加圧力を自律的に生成するような新しい制御方法の構築を試みた．結果，シミュレーションにおいて，新たな制御方法によって，目標軌道を実現可能であることを確認した．またフィードバック強度の選び方によって，印加圧力の大きさ（拮抗の強さ）が変わることを確認した．さらに実機実験において，シミュレーション結果の妥当性を確認した．これらの結果は，今年度学会で発表予定である．
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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
研究計画では，上半身を有する３自由度モデルの歩行/走行運動の実現，および安定性解析を行う予定であった．これに対して筆者は昨年度，３自由度モデルではないものの，張力フィードバック協調制御を用いて歩行や走行といった運動に類似した運動の生成に成功している．また共同研究者によって，張力フィードバック協調制御に関する力学的な解析も進められている．
これらのことを総合すると，多少当初のシナリオとは違うものの，総じて期待通り研究が進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は研究計画に従い，（１）上半身を有する３自由度モデルの制御，および（２）歩行/走行運動の実現を目指す．（１）については一昨年度の結果をもとに，上半身を有するモデルの自律制御に関する研究を行う．また（２）については，昨年度の結果をもとに，まず実機実験を行い，さらに地面との接触を含むモデルに関する研究を行う．最終的に（１）と（２）の結果に基づき，上体を有するモデルの運動に関する研究を行う．
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| Causes of Carryover |
ノートパソコン購入の支払いが年度を跨いだため，また新型コロナ感染症の影響で出張費などが保留されているため，研究費に未使用額が生じた．しかし研究計画に変更はなく，前年度の研究費も含め，当初予定通りの計画を進める予定である．
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