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2019 年度 実績報告書

力学的アプローチによるヒト走行原理の解明および走行支援機の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06273
研究機関帝京大学

研究代表者

池俣 吉人  帝京大学, 理工学部, 講師 (70467356)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードヒト走行 / 周期運動 / モデル / 平衡点 / 安定性 / 支援機
研究実績の概要

前年度に開発したヒト走行の簡易モデルの場合,安定した走行現象を発現することに成功したが,フルード数が1.3よりも大きくなると,不安定現象になってしまった.より高速かつ安定な走行を実現させるために,このモデルの脚にバネを付加した.二種類の走行運動が観察された.一つの走行運動は,支持脚の足が床面から一旦離れて着地し,その後,前脚が着地した.スキップのような走行となっている.もう一つの走行運動は,支持期の終盤で足が離床した後,前脚が着地した.ヒト走行のように,ダイナミクスな走行となっている.トレッドミルの最大速度(14.5[km/h])まで,安定した走行現象が見られた.フルード数にすると約2.6ほどとなる.ここで興味深いことに,走行の移動効率は歩行に比べて大差なく,高い移動効率となっていた.
前年度ならびに最終年度に開発したヒト走行の簡易モデルは,高効率な走行を実現させている.その原因は,着地時の姿勢角度が鉛直に近づいたことで,着地時の損失エネルギーが小さくなったためである.この知見に基づいて,ヒト走行の支援機を開発した.支援機は,弾性体と腰固定具と膝固定具からなる.大腿部の背面に装着することで,遊脚の振り戻り運動をサポートする.人が支援機を装着して,トレッドミル上で評価実験を行った.心拍計から運動効率を評価した.走行実験の結果,支援機を装着しても運動効率の向上が見られなかった.これは,遊脚大腿部の前方振り出しを大きく阻害したためである.そこで本研究では,支援機を用いずに,着地時の姿勢角度が小さくなるように,走り方を意識的に変えることにした(特殊な走り方).特殊な走り方の場合,通常の走り方よりも心拍数の上昇が緩やかになって,運動効率の向上が見られた.ただし,大腿部に大きな負担が掛かってしまい,走行時間が限られてしまった.また走行後に,心拍数の急激な上昇が見られた.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 牽引によるリムレスホイールの2D水平面走行に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      池俣吉人,大澤遼河,笠原優,佐野明人
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会’19
  • [学会発表] 2脚走行機とアスリートにおける走行の比較2019

    • 著者名/発表者名
      池俣吉人,佐野明人
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会’19
  • [学会発表] アスリートの走行における支持脚運動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      池俣吉人,佐野明人
    • 学会等名
      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2019

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公開日: 2021-01-27  

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