第6回ロボットへの応用1: 生物の歩行、ほふく動作に学ぶ(釜道)

第6回ロボットへの応用1: 生物の歩行、ほふく動作に学ぶ(釜道)

バイオロボティクス
・人間や生物の構造・機能を工学的視点で解析し、ロボット開発に活かす
-動きの模倣(柔軟な動作、移動様式)
-生体系の模倣(複数の協調動作、ネットワーク)
-制御系の模倣(パターン生成、環境適応)

1.生物に似たロボットが多いのはなぜか
・似てしまう理由がある。
・歩行運動を例に考える
2.生物模倣ロボットの事例紹介
・蛇型模ボット
・ミミズ型ロボット
・筋骨格ロボット


1.生物に似たロボットが多いのはなぜか
-ロボット工学者の創造性の不足?
-親しみがある
-人間と同じ空間で作業するのに都合がよい?
-工学的観点から似てしまう→形や構造、動きの観点から考えてみましょう。

・似てしまう理由がある。

肩の解剖学 – McDavid|サポータ
肩関節は他の関節と比べて、可動域が格段に広く様々な方向に動かすことができるようになって … 腕の動きに対して肩甲骨と共に上下左右・回旋の動きを起こします。

-自由度:動かすことが出来る方向の数→三次元空間で、位置・姿勢を定めるには6自由度が必要
(人間の腕は7自由度)

-素早く動くためには
–大きくなると重量が増加(長さの3乗に比例)
–重量や慣性が増えると、より大きな力(駆動源)が必要
–素早く動かすためには、先端が軽いほうが有利
-サイズや重量に合わせた形・構造がある。
–人と同じサイズでは、同じようなバランスになってしまう

・歩行運動を例に考える
-重力
–重力がないと地面に足が着かない
–倒れながら歩く(バランスが崩れない位置に着地)
–脚長(重心高さ)で歩行周期が変わる
–身を任せた方が楽に歩行可能(省エネ)
-摩擦
–摩擦がないと前へ進めない(足裏と地面との間に摩擦によって生じる反力で進む)

-生物に似たロボットが多いのはなぜか
–力学的制約条件によって、最適な形が決まってしまう
–作業を行うための最小限度の自由度
–スケール効果とマスバランス
–物理拘束に逆らわない自然な動作

2.生物模倣ロボットの事例紹介
・蛇型模ボット
-進行波を利用して移動する。

・ミミズ型ロボット
・筋骨格ロボット

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