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2023 年度 実績報告書

四足動物の2種類のギャロップ歩容の異なる力学構造を生み出す原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K14104
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

上村 知也  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80881789)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード四足動物 / ギャロップ歩容 / シンプルモデル / 体幹柔軟性
研究実績の概要

四足動物が高速域で用いる歩容であるギャロップは,左右の脚の運びが逆位相から外れるのが特徴で,脚が地面につく順番によってチーターなどが行うロータリーと,ウマなどが行うトランスバースに分類される.また,チーターの走行では体幹を曲げる飛翔期と伸ばす飛翔期の2種類が存在するのに対して,ウマでは体幹を曲げる飛翔機しか持たない.これらの差異を生み出す力学的要因として,体幹部のロール方向及びピッチ方向の回転自由度が重要な役割を果たすと予想した.
そこで,ロール方向の体幹ねじれ自由度を持つシンプルな力学モデルを3次元空間内で構築した.このモデルについて数値計算によって周期解を探索した結果,モデルにチーターのパラメータを代入すると,ロータリーに相当する解が得られた一方で,トランスバースに相当する解は得られなかった.これに対してウマのパラメータを代入した結果では,ロータリーに相当する解とトランスバースに相当する解が得られた.周期解の解析から,2種類のギャロップは体幹部のロール方向の運動に顕著な違いが見られ,これによってそれぞれの接地順が規定されていることが明らかになった.飛翔期の回数については,ピッチ方向の運動によって規定荒れることが示された.これらの結果は国内学会で複数回にわたり報告を行い,現在原著論文を執筆中である.
また,シンプルモデルで得られた結果の妥当性を確認するため,シンプルモデルの構造に基づく4足ロボットの開発にも取り組んだ.制御は神経振動子のモデルを用いて,自律的に走行リズムを生成した結果,トレッドミル上でのバウンド走行を達成した.この結果については,国際学会AMAM2023およびICRA2024で発表を行った.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Bipedal Robot running: human-like actuation timing using fast and slow adaptations2024

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Yusuke、Kamimura Tomoya、Sakamoto Yuki、Nishii Shohei、Sato Kodai、Fujiwara Yuta、Sano Akihito
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 38 ページ: 577~588

    • DOI

      10.1080/01691864.2024.2336255

    • 査読あり
  • [学会発表] 体幹ねじれ運動がキャンター・トランスバース・ロータリーの3種類のギャロップを規定する力学原理2024

    • 著者名/発表者名
      上村知也,安達真永,青井伸也,日暮泰男,和田直己,土屋和雄,松野文俊
    • 学会等名
      第36回自律分散シンポジウム
  • [学会発表] チーターの走行における体幹剛性の非対称性の動力学的役割2024

    • 著者名/発表者名
      大下悠也,上村知也,安達真永,和田直己,佐野明人,松野文俊
    • 学会等名
      第36回自律分散シンポジウム
  • [学会発表] イヌが用いる2種類のギャロップのシンプルモデルによるパラメータ依存性解析2024

    • 著者名/発表者名
      品川秋太郎,上村知也,安達真永,佐野明人,松野文俊
    • 学会等名
      第36回自律分散シンポジウム
  • [学会発表] Effect of the dynamics of a horizontally wobbling mass on biped walking performance2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kamimura, Akihito Sano
    • 学会等名
      2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Bounding of a two-legged robot using CPG-based controller inspired by a cheetah simple model2023

    • 著者名/発表者名
      Daichi Oka, Tomoya Kamimura, Yuma Nakamura, Akihoto Sano, Fumitoshi Matsuno
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] 非対称な体幹剛性がチーターの走行に与える影響の動力学解析2023

    • 著者名/発表者名
      大下悠也,上村知也,佐野明人,松野文俊
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023 (ROBOMECH2023)
  • [学会発表] チーターとウマのギャロップを生み出す動力学原理のシンプルモデルを用いた解析2023

    • 著者名/発表者名
      上村知也,安達真永,青井伸也,日暮泰男,和田直己,土屋和雄,松野文俊
    • 学会等名
      第41回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2023)
  • [学会発表] 体幹柔軟性と神経振動子を持つ前後2脚動力学モデルの走行2023

    • 著者名/発表者名
      中村優真,上村知也,櫻井祐輔,安達真永,佐野明人,松野文俊
    • 学会等名
      第24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(SI2023)
  • [学会発表] 上下に揺動する慣性体と神経系が歩行に及ぼす影響のシンプルモデルによる動力学解析2023

    • 著者名/発表者名
      八重樫一明,上村知也,佐野明人
    • 学会等名
      第24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(SI2023)

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公開日: 2024-12-25  

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