今月のテーマ 

2009/11/15

運動制御  二足歩行

足の可動部分が増えると確かに不整地への適合性は上がるのですが、同時に不安定性も出てきます。

可動部分である関節に緩みが全くなければ、カチッとした動きが出来るのですが、不規則な面に対しての適合性は低下します。

ある程度の緩みや捻れがあれば、その僅かな動きにより不整地に追従していくことも出来るのですが、緩みや捻れが大きすぎると不安定性が大きくなることになり、まともに動くことが出来なくなります。

人間の関節の機能においては、ある時には筋肉や関節の面構成などが組み合わさって関節をカチッと安定させて力をしっかりと伝える事が出来るのですが、同じ関節をべつの場面ではフニャッとさせることで、衝撃吸収や不整地への適合を高めることが出来るようになっています。

つまり、スムーズな動きをするためには、軸の定まったカチッとした動きと、ある程度の遊びを持ってフニャッと適合させていくという、相反する機能を上手く使い分けていくことが必要になってきます。

この様な複雑な仕組みはほとんど全ての可動関節において常に行われているのですが、私たち人間が意識的にやっている訳ではありません。

つまり、無意識に全自動でこれらの複雑な動きをつくりだしているのです。

ロボットでこの仕組みを再現しようとすると、可動部には運動方向別に人間の筋肉の働きをするモーターが必要になります。もちろん運動方向全てに別のモーターが必要です。

また、動きを安定させるためには人間の靱帯のはたらきをするスタビライザーが必要になります。これはある程度バネのような「しなり」のある材料が必要になります。

可動部の動きの軸には動きをスムーズにするためのベアリング…これは人間では関節の中の滑液になるのですかね?

また関節に遊びを出すためにはゴムのブッシュなども必要になります。これも、部位別に負荷が変わってくるので、部位に応じた適切な硬さ(柔軟さ)の選択が重要になります。

そして、これらを組み合わせて適切に機能させるためには関節の位置関係や地面の状況を知るためのセンサー(人間では固有受容器)が必要になります。

このセンサーからの情報を元に、随時適切な判断を下し、動きを出すか安定させるために締めるか、どのくらい力をかけるかなどをこまめに切り替えていきます。

この判断を下しているのが、コンピューターの運動制御プログラム(人間では脳が行っています)ということになるのです。

すごい仕組みですよね
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