2010 Fiscal Year Annual Research Report
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22686040
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
手老 篤史 九州大学, 数理学研究院, 准教授 (60431326)
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| Keywords | 応用数学 / 制御工学 / 認知科学 |
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| Research Abstract |
本研究は生物の内部状態と周期運動の共振現象に着目したモデルを用い、研究を推進するものである。本年度は特に四脚動物の歩容遷移に対しての数値計算及び実機製作を行った。
馬等の四脚動物は歩行・走行の速度によってその歩容をウォーク・トロット・ギャロップというように変化させる。一方でラクダ等の四脚動物はトロット歩容の代わりにペース歩容を行い、速度と共にウォーク・ペース・ギャロップと歩容を遷移させる。このような歩容遷移時にはDuty比と呼ばれる脚の動き1周期内での支持脚期の比率も変化することが観測されている。すなわち、低速時には安定性が重要であるためDuty比が高く、高速時では低くなっている。この歩容遷移という現象に対し、共振という観点から数理モデルをたて、シミュレーションを行った。申請書の段階では重心の左右のぶれ・腰の捻り・背骨の屈折の3つの内部状態を仮定して数理モデルを構築し、ペース・トロット・ギャロップの歩容遷移を再現していた。特にウォーク歩容は脚の倍振動数によって共振をさせていたが、その後の研究で重力による影響に着目することにより倍振動数を仮定することなくウォーク歩容を再現する事が可能であることがわかった。このように身体特性を変えることなく、脚の角速度のみで実際の四脚動物の歩容遷移が再現できたわけである。このように歩容遷移が全て再現できただけでなく、Duty比も再現できており自発的に安定な歩容が得られるメカニズムの解明に成功した。これらの理論を基に東北大学石黒章夫研究室との共同研究で脚間の神経相互作用の無いロボットの製作を開始し、安定したウォーク歩行が得られた。
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