研究紹介

研究テーマ

↓名工大テクノフェア2021で研究紹介しています↓
https://technofair.web.nitech.ac.jp/seeds/seeds-309/

動物やヒトは，身体・環境・神経の相互作用によって生み出される自然な運動を活用することで，巧みで効率の良い運動を行っていると考えられます．
近年はヒト型ロボットや4脚ロボットの開発が盛んに行われていますが，その多くは制御工学やロボット工学の応用例として，ロボットの身体が持つダイナミクスや外乱の影響をキャンセルしたうえで，目的の動作を達成させるものが多い印象を受けます．

これに対して本研究では，ヒトや動物がどのような力学原理を通じて運動を達成しているかを理解することで，次世代の脚ロボットを設計する理論の構築と，ロボットを用いた検証を行っています．
動物たちが長い時間をかけて獲得してきた運動を理解することを通じて，進化の過程を解き明かし，最終的には動物の進化を先取りした究極の運動をロボットで実現することを目指します．
研究成果はロボット工学の発展だけでなく，ヒトや動物の運動理解を通じて，広い分野にインパクトを与えると期待しています．

チーターの高速走行と4脚ロボット

チーターは地上で最も高速に走ることができる動物であり，走行時には脚を動かすだけでなく，体幹を大きく曲げ伸ばしします．高速走行とエネルギー効率はトレードオフの関係にありますが，生物は体幹運動をうまく活用してこれらを同時に最適化していると予想されています．

本研究では，４足動物の身体を，運動にとって重要だと予想される要素だけを抜き出したシンプルなモデルに落とし込みます．現在は主に，上記の体幹曲げが高速走行に与える影響に着目しています．数理解析とシミュレーションによって，チーターが高速走行を実現するしくみを解き明かします．

また，ロボットを用いて解析の結果を実験的に検証し，高い運動性能を実現するロボットの開発にも取り組んでいます．

主な論文・研究発表

２足ロボットの歩行・走行と体幹運動

受動的な力学に基づいてヒトのような２足歩行・走行運動を実現するロボットを開発しています．

ヒトの運動も，他の動物に漏れることなく，力学的な作用によって自然に生み出される運動だと考えられます．例えば，受動歩行はモーターやセンサーを用いることなく坂を下るだけで実現される歩行の一種です．ヒトの運動は受動歩行のメカニズムを効果的に用いていると考えています．

本研究では，力学的な視点から脚のダイナミクスのみならず，上半身の運動も含めてどのようにして歩行・走行運動が達成されているかを解析します．特に上半身に設けられ，受動的に動く揺動質量がどのように運動に影響するのかに着目しています．揺動質量は腕や内臓の運動を表します．

主な論文・研究発表


競争的研究資金