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チーターの高速走行を可能にする力学条件の解明とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J10682
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関京都大学

研究代表者

上村 知也  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードQuadruped running / Body flexibility
研究実績の概要

① 昨年度の研究の結果として,シンプルなモデルを用いて,チータのロータリーギャロップのように2種類の飛翔期が交互に現れるための力学的条件が解析的に示された.この条件は,体幹の慣性モーメントと,床反力を受ける位置の関係の不等式としてシンプルに表される.この結果については,国内学会SCI’19において口頭発表を行った.しかし,モデルが非常にシンプルであるため,これが実際の生物の運動とかけ離れたものになっていないか,その妥当性を検証する必要があった.そこで,実際のチーターの計測データを用いて,解析解で得られた運動と実際の運動の比較を行った.その結果,チーターはモデルで示した力学条件を満たして走行を行っていることと,体幹の運動の特徴(体幹の曲げ角,周期)が計測データと一致することが示された.この結果については,国際学会AMAM2019で口頭発表を行った.
②ウマの高速走行(トランスバースギャロップと呼ばれる)はロータリーギャロップと違い,体幹を曲げる飛翔期しか存在しない.モデルの解析においては,このような1種類の飛翔期しか持たない周期解も得られた.このような飛翔期の違いが走行速度にどのように貢献しているかについて考察を進めることにした.しかし,シンプルモデルの運動は鉛直方向に拘束されていて,前進方向のダイナミクスは持たない.そこで,走行速度は歩幅と単位時間あたりの歩数の積で表されることに着目し,運動の周期を調べることにした.その結果,同じ物理パラメータをもたせた場合,チーターのように2種類の飛翔期を持つ周期解は,1種類の飛翔期をもつ周期解と比較して,周期が短くなることが示された.これは,チーターの運動は高速な走行を実現し得る力学構造を有していることを示唆していると考えられる.現在,以上の結果についてまとめた原著論文を執筆中である.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Body flexibility effects on foot loading in quadruped bounding based on a simple analytical model2018

    • 著者名/発表者名
      Kamimura Tomoya、Aoi Shinya、Tsuchiya Kazuo、Matsuno Fumitoshi
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 3 ページ: 2830-2837

    • DOI

      10.1109/lra.2018.2842925

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 体幹柔軟性を持つ四脚シンプルモデルにおける飛翔期の形状に着目した走行運動の動力学解析2019

    • 著者名/発表者名
      上村知也,青井伸也,土屋和雄,松野文俊
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI’19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Body flexibility effect on rotary galloping based on a simple model2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kamimura, Shinya Aoi, Yasuo Higurashi, Taiki Matsuo, Naomi Wada, Kazuo Tsuchiya, and Fumitoshi Matsuno
    • 学会等名
      AMAM 2019- The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Body flexibility effects on foot loading in quadruped bounding based on a simple analytical model2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kamimura, Yuichi Ambe, Shinya Aoi, Kazuo Tsuchiya, Fumitoshi Matsuno
    • 学会等名
      IROS 2018- IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 体幹柔軟性を持つ四脚ロボットの走行運動のシンプルな動力学モデルを用いた運動解析2018

    • 著者名/発表者名
      上村知也,青井伸也,土屋和雄,松野文俊
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI’18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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