２足歩行機構のパッシブな安定性を実現する足底形状の理論解明と人・ロボットへの応用

• 研究課題/領域番号: 24560299
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 公立はこだて未来大学
• 研究代表者: 三上 貞芳 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (50229655)
• 研究分担者: 兵頭 和幸 福岡工業大学, 情報工学部, 助教 (90550517)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 受動歩行 / 歩行ロボット / 靴 / 歩行解析

研究成果の概要

船舶やおきあがりこぼしなどは，外乱に対して底形状により発生する復元力により自然に安定する性質を有している．本研究ではこの原理を2足歩行ロボットに応用し，歩行安定化を足底形状によって実現させることを目指した．成果として，つま先が適切な角度で地面に接するような靴形状が，歩行の安定を確保することを理論的に明らかにできた．これにより，外部動力を用いずに２足歩行ロボットの歩行の安定を改善する新しい手法が明らかになり，その成果を用いて人の歩行を安定化させる靴底形状を開発することができた．

研究成果

• [雑誌論文] 受動歩行機の足裏形状最適化による歩行安定化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島俊彦, 兵頭和幸, 川西通裕, 成清辰生
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 50 ページ: 51-57
  • NAID: 130004855693
  • 査読あり
• [雑誌論文] 抑制足形状による2足受動歩行ロボットの歩行安定化原理を応用した歩行安定化促進靴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 力石直也, 菅原学, 大御堂尊, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 雑誌名: バイオメカニズム学会誌 巻: 37 ページ: 66-69
  • NAID: 10031139148
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中学校での受動歩行コンテストを用いた技術教育 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兵頭和幸, 嵜義昭, 成清辰生, 川西通裕
  • 雑誌名: 計測自動制御学会 中部支部 教育工学研究委員会 教育工学論文集 巻: 35 ページ: 25-27
  • 査読あり
• [学会発表] 全側面歩容を実現する多脚移動機構 -全側面歩容の設計法と小型化- (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田知悠, 三上貞芳, 鈴木昭二
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: みやこめっせ（京都市左京区）
  • 年月日: 2015-05-18 – 2015-05-19
• [学会発表] 抑制足形状を用いた揺動による平地二足歩行の実現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川村元太郎, 大御堂尊, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: みやこめっせ（京都市左京区）
  • 年月日: 2015-05-18 – 2015-05-19
• [学会発表] 倒立振子型車両への搭乗における未経験者の不安を解消するための受動的搭乗支援装置 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三上貞芳, 千葉理人, 福田知悠, 鈴木昭二, 高橋信行
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: みやこめっせ（京都市左京区）
  • 年月日: 2015-05-18 – 2015-05-19
• [学会発表] 抑制足形状を用いた受動歩行における足先抑制長の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩口優也, 高村芳明, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: みやこめっせ（京都市左京区）
  • 年月日: 2015-05-18 – 2015-05-19
• [学会発表] Limiting Stance Leg Heel Angle by Sole Shape to Achieve Stable Passive Dynamic Walk (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Omido, S. Mikami, and K. Hyodo
  • 学会等名: 13th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision
  • 発表場所: Marina bay Sands Hotel (Singapore)
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Leg-Like Wheel for Mobile Robot that Realizes Smooth Movement on Even and Uneven Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagamura, T. Fujiya, and S. Mikami
  • 学会等名: 13th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision
  • 発表場所: Marina bay Sands Hotel (Singapore)
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Prismatic Omni-Directional Legged Machine for Rough Environment Movement by a Simple Mechanical Drive (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mikami, T. Fukuda, A. Igarashi, and S. Suzuki
  • 学会等名: 13th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision
  • 発表場所: Marina bay Sands Hotel (Singapore)
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Frog-Like Robot with Jump and Walk Mechanism for Locomotion on Rough Terrain - Designing Legs with Biarticular Muscles and Slide-Lock Mechanism - (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Igarashi and S. Mikami
  • 学会等名: 13th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision
  • 発表場所: Marina bay Sands Hotel (Singapore)
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Locomotion Method of a Rescue Robot with Multi-Legs and Omni-Directional Wheels (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fujiya, S. Mikami, T. Nakamura, and K. Hama
  • 学会等名: 13th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision
  • 発表場所: Marina bay Sands Hotel (Singapore)
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] 抑制足形状による受動歩行ロボットの安定性の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大御堂尊, 菅原学, 玉川佳奈, 力石直也, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
• [学会発表] 抑制足形状による受動歩行ロボットの安定性の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大御堂尊, 菅原学, 玉川佳奈, 高田樹, 力石直也, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 学会等名: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
• [学会発表] 抑制足形状を用いた膝付２脚受動歩行機による３次元歩行の安定化 - 長時間歩行を実現する機構検討のための歩行検証実験 - (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原学, 大御堂尊, 力石直也, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 学会等名: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
• [学会発表] 抑制足機構を用いた受動歩行機における上腕の揺動による平地歩行の実現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高田樹, 大御堂尊, 力石直也, 三上貞芳
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第52回講演会
  • 発表場所: 函館高専（函館）
• [学会発表] 抑制足形状を用いた靴によるヒトの歩行安定化―坂道歩行時の筋負荷軽減効果の検証－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉川佳奈, 菅原学, 大御堂尊, 三上貞芳
  • 学会等名: 情報処理北海道シンポジウム2013
  • 発表場所: 室蘭工大（室蘭）
• [学会発表] 受動歩行を利用した情報科学教育への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 兵頭和幸
  • 学会等名: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
• [学会発表] 受動歩行における加速度センサを用いた運動分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 兵頭和幸
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
• [学会発表] 抑制脚形状による2脚受動歩行機の歩行安定化原理を応用した歩行安定化促進靴の開発
  • 著者名/発表者名: 力石直也, 菅原学, 大御堂尊, 三上貞芳, 兵頭和幸
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 受動歩行を用いた歩行機コンテストによる教育
  • 著者名/発表者名: 兵頭和幸, 嵜義昭, 成清辰生, 川西通裕
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2012
  • 発表場所: アクトシティ浜松
• [学会発表] 受動歩行を用いた中学校技術教育における歩行コンテストによる効果
  • 著者名/発表者名: 兵頭和幸, 嵜義昭
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 受動歩行機の足形状最適化による歩行安定化
  • 著者名/発表者名: 福島俊彦,兵頭和幸
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 抑制足形状による受動歩行ロボットの安定性の解析
  • 著者名/発表者名: 大御堂尊, 菅原学, 力石直也, 兵頭和幸, 三上貞芳
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第51回講演会
  • 発表場所: 北見工業大学
• [学会発表] 抑制足形状による膝付2脚受動歩行機での3D歩行の安定化
  • 著者名/発表者名: 菅原学, 力石直也, 大御堂尊, 三上貞芳, 兵頭和幸
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 抑制足形状を用いた膝付2脚受動歩行機による歩行の実現
  • 著者名/発表者名: 菅原学, 力石直也, 三上貞芳, 兵頭和幸
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2012
  • 発表場所: アクトシティ浜松