2023 Fiscal Year Annual Research Report
四足動物の２種類のギャロップ歩容の異なる力学構造を生み出す原理の解明
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21K14104
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 四足動物 / ギャロップ歩容 / シンプルモデル / 体幹柔軟性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
四足動物が高速域で用いる歩容であるギャロップは，左右の脚の運びが逆位相から外れるのが特徴で，脚が地面につく順番によってチーターなどが行うロータリーと，ウマなどが行うトランスバースに分類される．また，チーターの走行では体幹を曲げる飛翔期と伸ばす飛翔期の2種類が存在するのに対して，ウマでは体幹を曲げる飛翔機しか持たない．これらの差異を生み出す力学的要因として，体幹部のロール方向及びピッチ方向の回転自由度が重要な役割を果たすと予想した．
そこで，ロール方向の体幹ねじれ自由度を持つシンプルな力学モデルを３次元空間内で構築した．このモデルについて数値計算によって周期解を探索した結果，モデルにチーターのパラメータを代入すると，ロータリーに相当する解が得られた一方で，トランスバースに相当する解は得られなかった．これに対してウマのパラメータを代入した結果では，ロータリーに相当する解とトランスバースに相当する解が得られた．周期解の解析から，２種類のギャロップは体幹部のロール方向の運動に顕著な違いが見られ，これによってそれぞれの接地順が規定されていることが明らかになった．飛翔期の回数については，ピッチ方向の運動によって規定荒れることが示された．これらの結果は国内学会で複数回にわたり報告を行い，現在原著論文を執筆中である．
また，シンプルモデルで得られた結果の妥当性を確認するため，シンプルモデルの構造に基づく４足ロボットの開発にも取り組んだ．制御は神経振動子のモデルを用いて，自律的に走行リズムを生成した結果，トレッドミル上でのバウンド走行を達成した．この結果については，国際学会AMAM2023およびICRA2024で発表を行った．
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