筋骨格ヒューマノイドにおける頸部筋群負荷を支持可能な剛性可変脊椎構造の開発

摘要

一方で，今回扱うような脊椎系を有する筋骨格ヒューマノイドの場合，力強く柔軟な性質を持つ反面，人体と同様の負傷リスクを考える必要がある．脊髄を有する脊椎系を負傷することは人体に多大な影響を与え，重い頭部を支え負荷がかかりやすい頚部は特に簡単に負傷してしまうが，今後ヒューマノイドがより人間に近い行動を行うようになった際にヒューマノイドにも人体と同様の問題が生じる可能性がある．脊椎への衝撃軽減を目的とした研究は多くなされており，HISが開発を進めるBioRID II［5］やHybrid III dummy robot［6］は人体と同数の脊椎を持ち，脊椎の状態を示すセンサを多く有することで人体のシミュレートが可能となっている．しかし，このような解析を目的としたダミーロボットは人間に近い特性を持つものの，自身で能動的に負傷を軽減する行動を取ることはできない．本稿では脊椎系に起こる負傷リスクとしてむち打ち症を取り上げ，頸部剛性変化を用いた頭部衝撃に耐えうるシステムを提案する．非線形バネユニットを用いた剛性可変機構とモータ制御による筋剛性制御を筋腱複合体モデルとして組み合わせることで，頸部に加わった衝撃に耐えうる筋群緊張状態を表現できることを示す．