Fu-Nちょっと分かった。何か面白くなってきた。。

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電子工作

四足歩行ロボットを作りたい!~技術は芸術?~【爬虫類・哺乳類、クリーピングゲイトの他の歩き方】

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四足歩行ロボットの歩き方で前回はクリーピングゲイトという歩容で歩かせてみました。実際、動物の進化で考えると、魚から両生類、爬虫類、哺乳類と進化して来る中で、背骨の動かし方を変化せることで、移動スピードを上げ、チーターでは、短時間ではあるものの、時速100kmを超えるスピードで走ることが出来るようになりました。それぞれ歩き方の特徴と、実際どういう歩き方なのか、見ていきます。では。


1.一番安定する、足が6本の時の歩き方。

カメラの三脚のように、脚が三本あれば、安定します。つまり、6本あれば、3本で支えている間に足を進められるので、非常に安定した歩行が可能です。「静歩行」ですね。生物でいうと、昆虫などに当たります。

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2.脊椎動物の進化~魚から両生類・爬虫類へ

トカゲなど爬虫類や両生類。下のYouTubeにあるように、魚から進化して、陸に上がり、背骨の使い方は魚のままで、左右にくねらせて脚が横につき出で、腹ばいに近い歩き方です。

トカゲ(爬虫類)の歩き方 - YouTube

以前作ったロボットで、爬虫類っぽく歩かせてみました。(本当は、胴体もくねらせるとより爬虫類っぽくなると思います)

足が横に生えている場合の歩き方(両生類・爬虫類)

こんなに簡単に、くねらせる歩き方があったんですね。正直、驚きでした。

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3.哺乳類の脚の構造とは?

では、次に哺乳類の歩き方です。哺乳類の脚の付き方は基本的に下に向かってついていますよね。理由は体重を支えるためとか。ただ、東京大学とイギリス・レディング大学の研究によると、最終的に体重を支える、手首・足首・指先の形で言うと①指先だけで体重を支える、趾行性(指行性)から、②手のひら、足の裏を使ってしっかり体重を支える蹠行性や③蹄だけで体重を支える蹄行性の両方へ進化したそうです。(なぜ、哺乳類は下に足が生えているかよく分かりません)
ただ、爪先立ちで先細りになることで、先端の慣性モーメントを小さくできるので、特に高速での移動において有利になります。(先端に錘がついていると、重くて速く動かせない)

哺乳類は爬虫類とちがう、背骨の使い方をします。
チーター(ネコ科)の歩き方 - YouTube

背骨は全くありません!

足が垂直に生えている場合の歩き方(哺乳類)

↓ ↓ ↓ もう少しましに歩けるようにしたのでよかったらご覧ください。

四足歩行ロボットを作りたい!~哺乳類の歩き方~【2つの関節を使って歩く】 | Fun-Desire-Blog (fun-desier-blog.com)

少し前の動画ですが、高速で歩く機構です。

【IJRR2013】Cheetah-cubの脚機構

<猫の着地>
猫はジャンプ後に着地する時は、必ず前足から着地するそうです。視覚によって地面との距離を測る必要があるためだとか。そのカッコイイ映像も入手しました。アイススケーターのように、前足を縮めて回転モーメントを小さくして、後ろ足よりも速く回転させる。柔らかい背骨がなせる業。

How do cats always land on their feet? - Life in the Air: Episode 1 Preview - BBC One - YouTube

動物はエネルギー的に最も効率のよいとされる歩き方、走り方をします。これは、それぞれの脚の運動を協調させること(脚間協調)によって実現されています。下の動画は、移動速度に応じて足の運び方を自発的に変化させる現象(歩容遷移現象)を四足ロボットで再現しています。その制御はシンプルで中央制御的に体の各部を制御するのではなく、自律分散的に各脚で得られるセンサー情報(局所的な情報)のみを用いてそれぞれの脚が実行しています。そのことで、歩容遷移現象を生み出しています。

すごいっす。こういうの作りたいですね。

4.まとめ

  • 一番安定する「静歩行」
    3本で体重を支えると安定するので、6本足があれば、安定して歩くことができる。
  • 魚のように、横にくねらせて歩く
    爬虫類・両生類の足は体の横から生えているので、体を横にくねらせて歩きます。
  • 背骨を縦にくねらせる、体の下にある足で体を支える、先端を先細り
    そうすることで、高速に移動することか可能になります。

5.最後に

今回は、自己満足の回でした。めちゃ面白かった。やり始めた時は、あまりうまく行かず、どうなることかと思いました。歩行について、いろいろ調べたり、作品の未完成感はありますが、拘らず自由に、こうやったらできんかな?と思ってやってみたり、世の中には、すごいことやってる人もいることが実感できたり。自分の中の感想としては、できたものへの思いとして、技術は芸術かもと思いました。(笑)
芸術についてググると、
・芸術は言葉で表せないものを表現する方法である
・芸術は人の創作物全てのことである
・芸術は生命や物質そのものである
芸術とは何か?~感性に目を向ける~ 引用
というものがありました。
技術は使う人を必ずしも幸せにしないこともあるかも知れません。しかし、技術は作り出す人を幸せにする気がしました。♬ドドン。つづく。

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