2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of viscoelastic trunk mechanism that promotes and transitions multi-modal legged locomotion
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19H04193
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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, 教授 (40437372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青井 伸也 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60432366)
杉本 靖博 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70402972)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 柔軟体幹機構 / 脚ロボット / 歩行 / 人工筋肉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腕振りと体幹ねじりをする上体を有する二脚歩行の研究について，数理モデルから明らかになった挙動を検証するため実機を試作し，運動を計測をした．その結果，数理モデルによるシミュレーションと同様，腕を前後非対称に振ることで足裏にかかる床反力中心が左右にのみ揺動することを確認した．
四脚歩行の研究については体幹に柔軟性を有する実機を試作し，高速に移動できる体幹の粘弾性および脚の繰り出しパタンの関係を計測した．四脚の数理モデルを用いた解析では，四足動物のトロットとペースに関して，バネでつながれた前後胴体を持つシンプルな数理モデルを構築した．このモデルの近似解の導出と安定解析を行い，体幹の柔軟性がそれぞれの歩容の安定性にどのように寄与するかを調べた．
柔軟体幹の技術を応用した水駆動ソフトロボットにより，狭所であっても接触対象の形状に適応的に変形することでくぐり抜けられること，またその際の水圧を計測することでどのような形状に変形したかを推定できることを示した．
空気圧人工筋により駆動するロボットの研究では，動物と同様に筋を拮抗に配置した関節機構に対して，人工筋に張力フィードバックを施すことで筋間の自律的な協調のメカニズムを解析した．数値シミュレーションの結果，フィードバックによって拮抗する筋の様々な協調を生み出し，それに応じた振り子の動きを生み出すことを確認した．
以上の結果より，二脚四脚それぞれの運動メカニズムや，これらを統合するための柔軟体幹機構の開発の道筋が明らかになった．
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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
2020年度の目標であった，二脚四脚それぞれの形態における体幹関節の役割について，数理モデルや実機を用いていくつかの新しい知見を得ることができた．また二脚四脚双方に効果的に働くための体幹機構の開発技術が向上した．コロナにより後半から予定が順延になることがいくつかあったが，2021年度中に概ね目標は達成することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで得られた二脚および四脚形態における柔軟体幹の効果について，実機実験と数値シミュレーションを更に進めて検証していく．また両者を統合し，両形態において効果を発揮する体幹機構を提案し，その効果を検証していく．
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