膝関節の謎を追え！（その２）

まさゆき🌗愛知 @mayusaki3

@mori0091 一万RTで、ちょ、おま祭りをやりたい！

森 大志 @mori0091

#Algodoo #機構学 #解剖学 膝関節その２ 出来るだけ本物に近い形状・構造にしてみた。膝蓋骨は省略。 大腿骨頭の形状や、リンク比、軸の配置は試行錯誤の結果。 こんなもん計算づくでは作れんわｗ pic.twitter.com/Ioovc4JwvM

森 大志 @mori0091

背景画像はこちらの動画から拝借しました youtu.be/_q-Jxj5sT0g

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森 大志 @mori0091

誤：大腿骨頭 正：大腿骨の膝関節側の形状 大腿骨頭は股関節側の形状でした。失礼。

森 大志 @mori0091

#Algodoo #機構学 #解剖学 膝関節その３ 膝蓋骨をつけた。 膝関節の動きは２つの4-bar linkageで再現できそう。 赤：十字靭帯に相当 緑：膝蓋骨の動きを再現 ロボットの場合、逆折れ防止のストッパと緩衝装置があれば、膝蓋骨の機構は無くてもいいかな pic.twitter.com/SEHzBTBU3H

森 大志 @mori0091

んー？ 緑のリンク、4-bar じゃなくね？ 事実上 2-bar linkage だよなこれ…。 なんだもっと簡略化できるじゃん

森 大志 @mori0091

#Algodoo #機構学 #解剖学 膝関節その４ 大腿四頭筋、膝蓋骨、脛骨を繋ぐ腱を追加。 膝関節の構造はこれで大体完成かな。 やっぱり弾性体が加わると、俄然、生き物っぽくなるね。 pic.twitter.com/xftqICZe3L

森 大志 @mori0091

靭帯：骨と骨を繋ぐ。あまり伸びない。丈夫なロープや布 腱：筋肉と骨を繋ぐ。強靭でしなやかな弾性体。バネやゴム 筋肉：収縮と弛緩。収縮時に力を出すアクチュエータ 膝関節を作ってみて分かった事： （ロープ状の）靭帯は剛体リンクで代用可 腱はゴムバンド等でOK 筋肉は…何とかしてｗ

森 大志 @mori0091

腱や靭帯、軟骨に代わるもの。 #ソフトロボティクス 界隈では研究されてるのかしら？人工筋肉や人工皮膚はよく聞くけど。

細田耕 @KohHosoda

@mori0091 腱や靭帯にかんする研究は沢山ありますね。軟骨は実現がなかなか難しい。ラッチのようなものはあります。昔関節包も作ってみたけど、あまりうまくいかなくてやめました。

細田耕 @KohHosoda

@mori0091 でも、@mori0091 さんのやっているくらい忠実なヒザの再現は見たことないです。

森 大志 @mori0091

#Algodoo #機構学 #解剖学 膝関節その４（補足） 膝蓋骨のリンクは無くても動く。 ただし、これが無いと膝蓋骨が大腿骨から離れたり上下にずれたりする。動物の関節にはこんなリンクは無いが、関節全体を覆う布のような靭帯（関節包靭帯）がその役目を果たしている。 靭帯は剛体リンクで代用できる pic.twitter.com/f8DDsLEn8k

森 大志 @mori0091

膝蓋骨がずれやすいと何が困るか？というと 膝を伸ばすのに余計な力が必要になる。 膝を伸ばすには、大腿四頭筋が収縮して腱を引っ張り、膝蓋骨を引っ張り、脛骨を引っ張って膝が伸びる訳だが、膝蓋骨がずれやすいと腱が伸びるばかりで膝が伸びない。 動物の身体は一見無駄なようでも理に適っている

空密 @ustimarak

@mori0091 膝が左右にズレないも

森 大志 @mori0091

#機構学 #解剖学 プロメテウス解剖学アトラス第3版 p.452 >膝の屈曲が増すとともに、力学的屈曲軸が曲線(縮閉線, e)に沿って上後方に移動する。その曲線から大腿骨の関節面への距離は、常に大腿骨顆の変化する曲率半径(r)に等しい …もしかして、クロソイド曲線なのか？ pic.twitter.com/ZGR7OfEQTP

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森 大志 @mori0091

#Algodoo #機構学 #解剖学 「嘘みたいだろ…。フリーハンドなんだぜ。これ」 #完全に一致 #クロソイド曲線 pic.twitter.com/1Aux8z7Eq1

森 大志 @mori0091

作った本人が一番びっくりしてる 何が凄いって、これ、形と動きを出来るだけ本物に似せようと試行錯誤した結果なんだよね。 つまり、この構造は、誰かが設計したんじゃなく、自然に起こり得るということ。何億年もの進化の過程で「生物」自身が自然に獲得しうる形だってこと。