2013 Fiscal Year Annual Research Report
屍体足・人工筋骨格ハイブリッドロボットによる二足歩行の適応機能解明
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23220004
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
細田 耕 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (10252610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今西 宣晶 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (00184820)
池本 周平 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (00588353)
成岡 健一 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (30588356)
菅本 一臣 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (40294061)
清水 正宏 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (50447140)
荻原 直道 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (70324605)
名倉 武雄 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (90306746)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | ヒト二足歩行 / 足部機構 / レントゲン / 歩行解析 / 二足歩行ロボット |
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| Research Abstract |
平成２５年度は，歩行中の足部の骨の動きを詳細に観察するために，2方向エックス線透過撮影装置内で動作する歩行ロボットを試作，慶応大学医学部において，屍体足を用いた実験を始めた．その内容は以下のとおりである．
○ ロボットに屍体足を装着，駆動する技術を開発した．エックス線透過撮影装置は，エックス線の漏えい防止のために，サイズの限られた空間内でしか実験できない．このサイズに収まり，かつ歩行が可能なロボットを開発する必要がある．また，そのロボットに屍体足を固定し，いくつかの外来筋を，外部から駆動する必要がある．これらを実現するために，歩行ロボット（歩行シミュレータと呼ぶ），屍体足を固定するための脛骨と腓骨のCTデータに基づくクランプ，腱を駆動するための空気圧人工筋の固定方法などを開発した
○ 歩行ロボットに，数例の足部標本を取り付け，歩行実験を行った．屍体足を装着したロボットが歩行する実験は，本件が世界初であり，この観測データを解析することによって，足部の機能解明が進むことが期待される．その過程の中で，実験結果の安定性の確保，実験より得られる歩行パターンがヒトのそれと近くなるような実験設定などについて，詳しく検討を行った．また，ロボットを２方向エックス線装置の中に入れ，足部の観察実験の試行をした．
○ 得られた２方向エックス線装置の画像に，あらかじめCTによって得た骨の３次元データを自動的にレジストレーションすることにより，骨の動きを推定する方法を開発した．
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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
昨年度までに，２方向エックス線装置は完成し，屍体足を駆動する歩行シミュレータの試作器も完成した．本年度は，慶応大学医学部にロボットを持ち込み，6月15日に初めて屍体足を装着して歩かせることに成功した．さらに，９月，１２月，１月，２月，３月と実験を重ね，歩行シミュレータによる振る舞いが，人間のそれとどの程度一致するかを，床反力をもとに検討を重ねてきた．その結果，当初考えていたように，２本の外来筋を駆動するだけでは，歩行状態を再現するのには十分でなく，４本の外来筋を駆動する方式を採用することを決めた．また，実験を行うにあたって，慶応大学医学部で，事前に屍体足のCTをとり，その結果に従って，３次元プリンタでアダプタを作成するなど，実験を行う上での重要なセットアップについて知見を集めつつある．このような知見をもとに，４年目，最終年度に，さらに観察実験を重ね，足部に関する重要な知見が得られるものと期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの試行実験により，屍体足をロボット足部に取り付け，足部を外来筋によって駆動し，人の歩行に類似した歩行パターンが生成できることが確認された．今後は，これを２方向エックス線装置に入れ，歩行実験を繰り返して，足部の動的なデータを蓄積し，また同時に，本年度までに開発したCT画像をもとに，自動的なレジストレーションを行うことによって，骨の細部の運動を計測，それらを説明するためのモデルを構築する．
また一方で，これまでに得られた足部に関する知見をもとに，ロボット足部を試作し，これを二足歩行ロボットに装着することによって，安定な二足歩行が実現できるかどうかを実験的に確認する予定である．
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[Presentation] Toward Living Tactile Sensors2013
Author(s)
K. Minzan, M. Shimizu, K. Miyasaka, T. Ogura, J. Nakai, M. Ohkura, and K. Hosoda
Organizer
2nd Int. Conf. on Biomimetic and Biohybrid Systems
Place of Presentation
London
Year and Date
20130729-20130802
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