膝関節の謎を追え!

人間や動物の膝関節は、非常に複雑な構造をしている。あの構造には何か意味があるんじゃないか?というお話
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参考

まとめ 【歩行現象】歩くってのはこういうことさ【準受動歩行】 考えなくても歩ける。姿勢制御も要らない。リズミカルに脚を振り回すだけ。というお話。 40678 pv 221 40 users 609

二重関節の膝を作ってみた

森 大志 @mori0091

股関節のモータをキー操作でON/OFFしてるだけ …なんだけど、歩けそうじゃない? #Algodoo #ロボット #二足歩行 #準受動歩行 pic.twitter.com/KALvrZ0FPI

2017-11-29 22:06:59
森 大志 @mori0091

動物の膝はただの回転ジョイントじゃなくて、スライドしながら回転する二重関節に近い動きをするので、試しに二重関節で作ってみたんだけどね。バネは靭帯の代わり

2017-11-29 22:09:53
森 大志 @mori0091

腿を前に振り上げる(モータON)脱力する(モータOFF)をタイミングよく行うと、歩いたり走ったりするような動きが生まれる。直流モータを適当な周波数とデューティ比の矩形波信号で駆動するだけでいいのかも? 膝は受動的に動いてるだけなので、このままでは歩けない(立てない)とは思うけど。

2017-11-29 22:17:58

こんな膝関節のカム機構があるらしい

DJ⑨ @laughingman2046

山梨大学の膝関節にちゃんと追従できるカム機構を利用した関節が凄い、正座もできるとのこと!凄すぎる pic.twitter.com/XDa8QIttT0

2017-11-30 18:21:56
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DJ⑨ @laughingman2046

特許も取ったという凄い膝関節の動画がこちら pic.twitter.com/EfTlpJSqYM

2017-11-30 18:30:28

どうして動物の膝はあんなに複雑なの?

森 大志 @mori0091

他の関節に比べて膝関節はどうしてあんなに複雑で巧妙な構造になってるのか、誰か研究してないのかな?

2017-11-30 18:51:08
森 大志 @mori0091

人間の膝の構造 やっぱり動画だと分かり易い Knee Anatomy Animated Tutorial youtu.be/_q-Jxj5sT0g @YouTubeさんから

2017-12-01 21:36:42
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ピンときた!

森 大志 @mori0091

あ!もしかして、これが膝関節の構造なんじゃないかしら? twitter.com/funphunfunphun…

2017-11-30 21:33:40
森 大志 @mori0091

ドローネー曲線(Delaunay's roulette) mathcurve.com/courbes2d/dela… というのかあれは >楕円の周りを楕円が転がるリンク機構

2017-12-02 14:48:34

膝関節を楕円のリンク機構にしてみた

森 大志 @mori0091

左は前回の二重関節バージョン 右が今回の膝楕円の周りを楕円が転がるリンク機構 振り上げた腿を自由落下させるだけで歩くような軌道を描いている。膝関節のずれも無く、リズミカルに腿を駆動すると安定した美しい軌道を描いてくれる。 大腿骨と脛骨を繋ぐ2つの交差したリンクが十字靭帯そっくり! pic.twitter.com/TYKBaY4SG3

2017-12-01 01:14:39
森 大志 @mori0091

やっぱり動物のあの複雑な膝関節の構造には意味があったんや!

2017-12-01 01:16:20
森 大志 @mori0091

滑りながら回転してるんじゃない! 楕円の周りを転がってたんや! 膝の真ん中を通る表と裏を繋ぐ十字靭帯が、楕円の周りを転がるリンク機構になってたんや! そんでそれこそが、歩いたり走ったりする時の足先の軌道を生み出す構造やったんや!すげえぞこれ!

2017-12-01 01:20:43
森 大志 @mori0091

平べったい楕円形に近い形状のおかげで、直立した時も膝が安定しやすい。余計な筋力を使わずに済む!なんちゅう巧妙な構造なんだ…。

2017-12-01 01:36:56

膝関節3種類を比較、再検証

森 大志 @mori0091

公正を期すため、膝の構造以外を共通にして再検証 全体の質量や重心の高さも揃えてある 左:回転ジョイント 中央:二重関節 右:楕円の周りを楕円が転がるリンク機構 振り上げた腿を自由落下させると歩くような動きが生まれる…のはどれも同じ。膝ではなく脚全体の二重振り子構造によるものらしいpic.twitter.com/R0VTjVrVgu

2017-12-02 11:23:09