ネコの歩行における小脳による歩容適応メカニズムの四足ロボットを用いた構成論的理解

使用四足机器人对猫行走中小脑步态适应机制的建设性理解

• 批准号: 19K12169
• 负责人: 木村 浩
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K12169/
• 关键词: constructive model; spinal cat model; thalamic cat model; rhythm generator; gait generation; gait transition; split-belt adaptation; early adaptation; late adaptation; CPG & phase transition; phasic stretch response; crossed ext. response; lea

前年(2021)度提案した視床ネコのスプリットベルト適応の構成論的モデルを改善するために，より下位の脊髄ネコのモデルを再定義した．本研究も含まれる「非線形力学系と環境との相互作用による運動創発とその構成論的理解」においては，運動の生成・遷移・適応はすべて同等と考えられる．従って，このモデルの妥当性を検証するために，脊髄ネコの自律適応的な歩容「生成・遷移」と「適応」のシミュレーションによる再現を行った．生成・遷移については，トレッドミル上の脊髄ネコ・後二脚実験(Forssberg 1980)の再現を行い，左右逆位相の歩行生成と歩行・走行遷移を示した．適応については，スプリットベルト・トレッドミル上の脊髄ネコ・後二脚実験(Frigon 2017)の再現を行った．視床ネコで観察された脊髄レベルでの腰伸展による遊脚期間調節に関して，前年度提案した自脚での延長(SAS, Self Adjustment of the Swing phase duration)と対脚での短縮(CAS, Contralateral Adjustment of the Swing phase duration)を用い，脊髄ネコモデルと組み合わせた．シミュレーション結果として，通常スプリットベルト適応では左右着地間位相差が0.5に保たれること，低速スプリットベルト適応では保たれず左右1:2ステップ歩容が現れることを再現した．さらに，この過程を簡略化した「歩容計算モデル」により再現し，腰伸展・屈曲と脚負荷という感覚情報がスプリットベルト適応で果たす役割を明確に示した．これらの結果から，歩容生成・遷移・適応における提案した脊髄ネコモデルの妥当性を示すことができた．

为了完善我们去年（2021年）提出的猫丘脑裂带适应本构模型，我们重新定义了低阶脊髓猫的模型。在包括本研究在内的“通过非线性动力系统与环境之间的相互作用产生运动及其组成理解”领域中，运动的生成、过渡和适应都被认为是等效的。因此，为了验证该模型的有效性，我们通过仿真重现了脊髓猫的自主自适应步态“生成/过渡”和“适应”。关于生成和转换，我们在跑步机上重现了脊柱猫后两足动物实验（Forssberg 1980），并演示了左右相反阶段的步态生成和行走/跑步转换。关于适应，我们在分体带跑步机上重现了脊椎猫后足实验（Frigon 2017）。关于在丘脑猫中观察到的通过脊髓水平的腰部伸展来调整摆动期持续时间，我们提出了前一年的摆动期持续时间自我调整（SAS）和缩短摆动期持续时间（CAS）的研究。阶段持续时间）并将其与脊柱猫模型相结合。作为模拟结果，我们再现了正常分割带适应时左右着陆之间的相位差保持在 0.5，而低速分割带适应时则无法保持这一点，并且左侧出现 1:2 步态和右侧。此外，我们使用简化的“步态计算模型”重现了这一过程，并清楚地证明了臀部伸展/屈曲和腿部负载等感官信息在分体带适应中所起的作用。这些结果证明了所提出的脊柱猫模型在步态生成、转换和适应方面的有效性。

项目成果

四脚走行ロボットの視覚適応シミュレーション

四足机器人视觉适应仿真

• 发表时间: 2020
• 作者: KODONO Kodai;KIMURA Hiroshi;古殿幸大，木村浩;古殿幸大，木村浩;Kodai Kodono;古殿幸大;古殿幸大，木村浩;森川慎一朗，木村浩;古殿幸大，木村浩;菊川 響，岡田 奈津希，木村 浩
• 通讯作者: 菊川 響，岡田 奈津希，木村 浩

Visual navigation system for dynamic walking of a quadruped on treadmill

四足动物在跑步机上动态行走的视觉导航系统

• DOI: 10.1299/transjsme.19-00316
• 发表时间: 2020
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: KODONO Kodai;KIMURA Hiroshi
• 通讯作者: KIMURA Hiroshi

ネコの歩容遷 移・適応の感覚-運動レベルでの構成論的理解 -脊髄モデルの検証-

猫的步态转变：对感觉运动层面的转变和适应的建设性理解-脊髓模型的验证-

• 发表时间: 2023
• 作者: KODONO Kodai;KIMURA Hiroshi;古殿幸大，木村浩
• 通讯作者: 古殿幸大，木村浩

四脚ロボットを用いた除脳ネコのsplit-belt歩行における歩容適応モデルの提案

使用四足机器人提出去大脑猫分带行走的步态适应模型

• 发表时间: 2020
• 作者: KODONO Kodai;KIMURA Hiroshi;古殿幸大，木村浩;古殿幸大，木村浩;Kodai Kodono;古殿幸大;古殿幸大，木村浩
• 通讯作者: 古殿幸大，木村浩

下肢の直動バネを利用した四脚走行ロボットのpronk・trot歩容の実現

利用下肢线性弹簧实现四足机器人pronk/trot步态

• 发表时间: 2020
• 作者: KODONO Kodai;KIMURA Hiroshi;古殿幸大，木村浩;古殿幸大，木村浩;Kodai Kodono;古殿幸大;古殿幸大，木村浩;森川慎一朗，木村浩;古殿幸大，木村浩;菊川 響，岡田 奈津希，木村 浩;森川慎一朗，木村浩
• 通讯作者: 森川慎一朗，木村浩