筋筋膜経線の視座から切り拓く四脚ロボットの超効率的全身自由度協調運動の実現

从肌筋膜经络角度实现四足机器人超高效全身协调运动

• 批准号: 22KJ0320
• 负责人: 服部 祥英
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0320/
• 关键词: 四脚ロボット; 筋筋膜経線; 脚-体幹連動機構; 柔軟性; 大自由度; 歩容

今年度は，四脚ロボットの移動の効率化及び高速化を実現するため，体幹部の機構系に関する新たなメカニズムの提案及び提案メカニズムを搭載した四脚ロボットの開発を実施した．年度前半には，四脚ロボットのtrot，gallop歩容等，複数の歩容に対し体幹のリーチを活かした移動の高速化が可能な脚-体幹連動機構の提案及び提案機構を搭載した四脚ロボットの開発を行った．また，開発した四脚ロボットの歩行実験を行い，trot及びgallop歩容という同期脚が異なる複数の歩容における歩幅の拡大を定性的に確認した．この成果をまとめ，第40回日本ロボット学会学術講演会にて口頭発表を行った．これにより，日本ロボット学会第4回優秀研究・技術賞を受賞した．従来より，体幹を脚と連動させ，体幹へのアクチュエータの追加無しに体幹を能動駆動する脚-体幹連動機構は提案されてきた．しかしながら，従来の連動機構の自由度は，ピッチ軸に限られており，体幹のリーチが活かせる歩容はgallop歩容等，左右脚が同期する一部の歩容に限定されてしまう．提案機構は，筋筋膜経線という解剖学的知見に基づき，体幹の屈曲方向をピッチ軸とヨー軸双方の自由度の連動を可能にした．これにより，gallop歩容だけでなく，対角脚が同期するtrot歩容においても体幹のリーチが活かすことが可能な，初の脚-体幹連動機構を実現した．年度後半には，gallop歩容という特定の歩容における体幹の最適な構造及び動作の追求のための新たな仮説の提案及び仮説検証のための実機を試作した．従来，四脚動物のgallop走行中の体幹の屈曲形状は単純にC字形状に屈曲-伸展を行うと解釈されてきた．これに対し本研究では，屈曲-伸展の間に，背骨がS字形状を経ることが高速走行に重要であるという仮説を提案し，試作した実機の動作検証を行った．その成果を次年度の国際学会にて発表する予定である．

今年，为了实现四足机器人的有效和加速运动，我们提出了一种新机制，以实现躯干的机制，并开发了一个配备了拟议机制的四倍机器人。在今年的上半年，我们提出了一种腿部到型连锁机制，可以通过使用多个步态的核心覆盖范围来加快移动的速度，例如四腿机器人的小跑和疾驰步态，并开发了一个配备有拟议机制的四倍体机器人。我们还对开发的四足机器人进行了步行实验，并定性地证实了具有不同同步腿（例如小跑和绞刑步态）的多个步态中步速长度的扩展。结果总结了，并在日本机器人学会的第40届学术演讲中进行了口头介绍。这导致了日本机器人学会的第四届卓越研究与技术奖。以前，已经提出了一种腿部连锁机制，该机制允许将核心链接到腿部并积极地驱动核心，而无需向核心添加执行器。但是，常规互锁机制的自由度仅限于螺距轴，并且允许使用核心的步态仅限于某些步态，其中左和右腿同步（例如疾驰步态）。基于肌膜子午线的解剖学知识，提出的机制允许将螺距和偏航轴的自由度沿核心的屈曲方向联系起来。这已经实现了第一个腿部到凹槽的链接机构，不仅可以在疾驰的步态中，而且还可以在对角腿同步的小跑步态中使用核心。在下半年，我们提出了一个新的假设，用于在特定的疾驰步态中追求核心的最佳结构和运动，并为假设检验创建了原型。传统上，在四足动物中旅行时，树干的屈曲形状被解释为简单地弯曲并延伸成C形状。相反，在这项研究中，我们提出了一个假设，即在屈曲和延伸过程中具有S形脊柱很重要，并测试了原型实际机器的操作。结果将于明年在国际科学学会上介绍。

项目成果

A Humanoid Robot with Anatomy Trains that can Passively Sustain Standing Postures

具有解剖学训练的人形机器人，可以被动维持站立姿势

• 发表时间: 2023
• 作者: Hiroki Nishii;Shoei Hattori;Akira Fukuhara;Hisashi Ishihara;Takeshi Kano;Akio Ishiguro;Koichi Osuka
• 通讯作者: Koichi Osuka

"Why are cheetahs so powerful? S-shaped flexion spine effect on cheetah galloping"

《猎豹为何如此强大？S形屈曲脊椎效应让猎豹驰骋》

• 发表时间: 2023
• 作者: Shoei Hattori;Akira Fukuhara;Takashi Kano;Akio Ishiguro
• 通讯作者: Akio Ishiguro

動物の筋筋膜経線に着想を得た四脚ロボットの脚-体幹連動機構の提案

受动物肌筋膜经络启发，提出四足机器人腿躯干联动机构

• 发表时间: 2022
• 作者: 服部祥英;福原洸;加納剛史;石黒章夫
• 通讯作者: 石黒章夫