【歩行現象】歩くってのはこういうことさ【準受動歩行】

森 大志 @mori0091

昔作った人工ばね筋肉二足歩行を再調整してみた。 腿と脹脛で位相を少しずらした 左は姿勢制御なし 右はチート部品で完璧に姿勢を保っている 腰のひねりが無いせいか体の上下動が思ったより小さいけど、脚の軌道は大体こんな感じ。蒲鉾型ではなく、う〇こ…もとい後向きの筋斗雲型になる。 pic.twitter.com/D0YlzPAIPS

森 大志 @mori0091

この結果から推察すると、人間は腹筋と背筋で上体の姿勢を保っているのかな？ 脚は周期的に屈伸・振り子運動させるだけ。転びそうな時とか非常事態を除けば下半身の姿勢制御は要らない。 #Algodoo #機構学 #kinematics #ロボット

森 大志 @mori0091

ちなみに足首と指は固定したままでも歩ける。 人間の足首および足首と踵と指の付け根を結んだ三角形はショックアブソーバーになっている。座って足の裏から指の付け根を押してやると三角形が僅かに変形するのが分かる。踵と指の付け根で体重を支えるから土踏まずができる。

森 大志 @mori0091

先ほどの二足歩行ロボット 地味に重要なパーツが膝のストッパー 膝を伸ばすと腿の機構に衝突し、膝の逆折れを防止する。更に荷重がかかると（シミュレーション誤差により）僅かにめり込み、緩衝装置として働いている。膝関節の軟骨の役目。実物ではこの膝の緩衝装置はかーなーり重要と思われる。

森 大志 @mori0091

Don't think! Feeeel! #Algodoo #機構学 #kinematics #ロボット #二足歩行 #準受動歩行 pic.twitter.com/FNxJQvlcC5

森 大志 @mori0091

この二足歩行ロボットは 何も考えていない（歩行制御なし、姿勢制御なし） 何も感じていない（センサ無し） アクチュエータを周期的に駆動してるだけ 脚を前へ振り上げると腰骨が前傾する。 脚を後ろへ振り下げると腰も起きる。 左右の脚が腰を前傾させ起き上がらせてバランスをとる。

森 大志 @mori0091

腿や脹脛の振幅を調節すると、もっと上体を前傾姿勢にしたり、反り返らせることもできる。僕が毎日歩いて体感している筋肉や腱の張り。この単純化された歩行モデルは、驚くほど僕の体感に符合する。

森 大志 @mori0091

シーンデータ公開しました。 #Algodoo algodoo.com/algobox/detail…

森 大志 @mori0091

出来てしまえば二足歩行は四足歩行より簡単なんだね。 人間の歩行現象は四足獣のそれに比べれば遥かに単純だよ。

森 大志 @mori0091

歩行は自然現象。 歩くだけなら制御は不要。 姿勢制御なしでも緩やかな坂道は歩ける。少々の姿勢の乱れは自然に復旧する。一方で階段は僅かな段差でも歩くのが大変だという事が分かった。 バリアフリー化は人間や動物に優しく事故を低減する効果がある。 #Algodoo #ロボット #二足歩行 #準受動歩行 pic.twitter.com/yzL6NGe10G

森 大志 @mori0091

ちなみにこの歩行ロボットはtwitter.com/mori0091/statu… と同じもの。人工ばね筋肉で脚を周期的に振り回してるだけ。

とおちゃ @Iinkage

@mori0091 僕はいつも機体吊り下げて脚の動きを確認した後に地面におろして歩けるか試しているんですが、森さんは歩かせることに成功してからこの軌道のことを知ったのですよね…？ どういった過程で今回の歩行ロボットを制作したのか教えていただいてもよろしいですか？

森 大志 @mori0091

@funphunfunphun 最初に受動歩行器を作った。 受動歩行器の動き、自分が歩く時の動き、アニメーターが描く歩行の動きを観察。踵の軌道は後ろ側が膨らみ前が細くなる。毎日歩いて筋肉の動かし方を自分の体に聞いた。バネ筋肉を作り周期とタイミング、バネ定数を仮決め、歩かせながら減衰係数、位相差、振幅を調整した。

森 大志 @mori0091

@funphunfunphun 後が膨らみ前が細くなる軌道は分かってたし狙ってた。けど、吊り下げて見た時に、前と後ろに髭のような（余分な）軌道が生まれてたのでびっくりしたんだよね。よく考えると当たり前なんだけど、リンク機構で軌道を作るとこうはならないから驚いた。

森 大志 @mori0091

平地と同じパラメタでは、例え僅かな段差でも階段の昇り降りはできない…と思ってたんだ。ついさっきまでは。 #Algodoo #ロボット #二足歩行 #準受動歩行 pic.twitter.com/gSpTCo3Ukp

森 大志 @mori0091

前の twitter.com/mori0091/statu… との違いは、筋肉の収縮期と伸展期の比率を0.25:0.75から0.35:0.65に変更。腿の振幅も微調整してやや上体を起こし気味にした。たったそれだけで格段に倒れにくくなった。 人間はどうやってこんな巧妙な歩行現象を会得したんだろう…。不思議。