| 研究課題/領域番号 |
19H04193
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分61050:知能ロボティクス関連
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
田熊 隆史 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40437372)
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| 研究分担者 |
青井 伸也 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (60432366)
杉本 靖博 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70402972)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 脚移動 / 多様な歩行 / 弾性を有する体幹 / ロボット / 柔軟体幹機構 / 脚ロボット / 歩行 / 体幹機構 / 柔軟関節 / 人工筋肉 / 脚歩行ロボット / 柔軟性 / 体幹構造 / 柔軟機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物の体幹は四肢の中間に位置し，二脚歩行や四脚歩行において重要な役割を果たすことが予想されるが，そのメカニズムは明らかになっていない．本研究は体幹の持つ関節構造がこれら多様な歩行を促すと仮定し，様々な歩行およびこれら歩行のスムースな遷移を実現する柔軟な体幹の設計指針の構築を目指す．研究では最初に二脚四脚それぞれにおける体幹構造の役割を調査し，次にこれらを統合するような体幹機構の設計を提案する．その後提案した体幹を試作し，単純な脚運びにもかかわらず様々な歩行が発生するかを観察する．また体幹に発生するダイナミクスを解明し，多様な運動を誘発するための体幹機構はどう設計すべきかを示す．
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| 研究成果の概要 |
本研究ではこれまで着目されてこなかった体幹機構に着目し，柔軟な体幹が二脚，四脚及び多脚運動に及ぼす影響について数理モデル解析やロボット実験により明らかにした．二脚では腕を前後非対称に振り，粘弾性を有する体幹を鉛直軸周りに受動的に捻ることで，転倒しない歩行の指標である床反力中心が左右にのみ揺動することを数理モデルで明らかにし，ロボット実験で検証した．四脚では二つの剛体がねじりバネで接続された体幹を有するモデルを対象に，トロット運動とペーシング運動を解析した結果，歩行安定性のための身体のねじれの重要性が明らかになった．多脚においては体幹に弾性を持たせることで様々な歩容が生成されることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで脚ロボットの歩容では，脚部の運動や設計が議論されてきた．しかしロボットにおいて大きな重量を占め，四肢を繋ぐ役割を担う体幹の効果については議論されてこなかった．各形態の歩行において体幹重心が適切な位置にないと転倒したり歩行の効率が悪くなったりするなど，体幹の機構と運動を適切に設計することは多様な形態での歩行と遷移を実現するにあたり必要不可欠な課題である．本研究では各歩容において鍵となる体幹関節に粘弾性を持たせることで，脚は自律分散的に適当に動かしているだけにもかかわらず，歩行が安定したり多様な歩行が発生したりすることを示した．これにより脚とは異なる新たな設計指針の議論が可能となった．
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