2021 Fiscal Year Annual Research Report
四足動物の２種類のギャロップ歩容を形成する力学原理の数理的解明
| Project/Area Number |
20K22392
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
上村 知也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80881789)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
|
| Keywords | 四足動物 / ギャロップ歩容 / シンプルモデル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
四足動物は高速域でギャロップと呼ばれる歩容を用いる．本研究課題では，ギャロップにおいて体幹の曲げ伸ばし運動が重要な役割をもつことに着目し，その影響とメカニズムを数理的に解明することを目的とした．
まず，体幹柔軟性を持つシンプルなモデルのシミュレーションによって，体幹運動がギャロップに与える影響を調べた．数値計算の結果から，チーターのように体幹を動かす解と，チーターとは異なる向きに体幹を動かす解の2種類が得られた．これらの解を比較した結果，チーターのように体幹を動かす解では，体幹運動によって地面から受ける反力が低減され，効率よく高速走行を達成させることが明らかになった．チーターは体幹を適切に動かすことで効率よくギャロップを行っている可能性が示唆された．この結果については第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会で報告したほか，原著論文にまとめ，2022年4月にFrontiers in Bioengineering and Biotechnologyに再録された．
また．ギャロップはチーターのように体幹を曲げ伸ばしする2種類の飛翔期を持つロータリーと，ウマのように体幹を曲げる飛翔期のみを持つトランスバースに分類される．2種類のギャロップが生成される条件を明らかにするため，解析モデルを構築し，周期解が得られるための条件を導出した．その結果，チーターのように体幹を曲げる飛翔期と伸ばす飛翔期を持つための条件が，体幹の床反力を受ける位置と，床反力の向きで表されることが明らかになった．この結果については第39回日本ロボット学会学術講演会と国際会議Asian Control Conference 2022で報告した．今後はチーターの計測データと比較し，実際にチーターの走行において力学条件が満たされているかを確認することが必要である．
|
