膝関節を持つ劣駆動2脚ロボットの瞬間的でない両脚支持状態を含む平地動歩行

摘要

歩行運動を構成する状態は単脚支持状態（Single-limb support；以下SLS）と両脚支持状態（Double-limb sup- port；以下DLS）の二つに大別される．リミットサイクル型動歩行において後者は支持脚交換を行う相であり，非弾性衝突として瞬間的に完了するものと仮定されることが多く，その数学モデルの妥当性も実験との比較を通して確認されてきた[1][2]．しかしながら，非弾性衝突を仮定しても脚の構造によってはこれが常に真であるとは限らない，つまり瞬間的でないDLSを含むリミットサイクル型動歩行が発現し得ることが近年の研究により明らかにされてきた．筆者らは直動の粘弾性脚を持つリムレスホイール（以下RW）の受動歩行や能動膝関節を持つRW型歩行モデルの平地動歩行の解析を通して，前脚の着地後に瞬間的でないDLSが現れることを示した[3][4]．そこで本稿では，この解析を更に遊脚自由度を持つ劣駆動2脚モデルへと拡大し，そのDLS発現の可能性を議論する．解析の対象として，半円足と膝関節を持ち足首以外が駆動関節である平面4自由度の2脚モデルを扱う．両膝のトルクを衝突直後に印加しない場合，衝突時の機械的拘束条件を操作することによってDLSが発現することを数値シミュレーションによって示す．