抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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ヒト歩行は,複雑な精度制御機構を含む高度に協調した多次元およびエネルギー効率の良いプロセスを表す。このプロセスのあらゆる詳細を詳細に捉え,正確なモデルを開発するために,文献においていくつかの試みがなされてきた。最先端の神経筋モデルの利用可能な状態は,より高い精度を示すが,肩筋が腕を能動的に駆動する程度,歩行中の安定性および経済に与える効果は,今日まで良く確立していない。これらのモデルのほとんどは,直立位置における人間の歩行を複製するのに十分に正確であるが,エネルギー効率と解析を捉えることは失敗し,一方,走行事象直前の始動姿勢のような曲げ位置において,故障を捉えることは失敗する。さらに,既存のモデルの性能は,円滑なターンのまわりで運動を捕える間,劣化する。本研究の主目的は,人間の歩行プロセスのエネルギー効率に及ぼす腕振りと姿勢の影響を明確にすることである。本研究は,最先端の神経-筋骨格モデルの既存の状態の性能への潜在的強化であり,それによってエネルギー消費を約7.89%削減できる。本研究では,以前のモデルで直面する課題を考慮して,人間の歩行の制御システムモデルを導出するための簡単で系統的な方法論を提示し,実際の生活で遭遇する高度な効果を含む。単一倒立振り子は二足運動の適切なモデルとして広く受け入れられているが,精度および安定性問題を生成し,ヒト歩行過程の前進ダイナミクスを捉える可能性は低い。足首関節の運動に加えて,人間の歩行は,しばしば,改善されたバランスのための股関節と膝関節の運動,多数の外部障害の面での柔軟性の増加,および失敗した安全に関するロバスト性を含む。最適化結果のために,前進動力学アプローチによるマルチ-ペンダラモデルを本研究で考察した。良好な可制御性を有するリアルタイム性能を達成するために,状態フィードバック技術によるLQR制御装置をモデルに適合させた。脚に関する位相からの手の揺れのような典型的な観察,走行事象前の姿勢の影響も解析し,モデルに含めた。3つの競合する仮説をテストするために,ヒト歩行プロセスにおける腕スイングの制御と機能を調査した。(1)腕は肩筋により能動的に駆動され,(2)腕は下体の運動により受動的に駆動され,(3)歩行腕運動の僅かな初期ステップは肩筋により能動的に駆動され,その結果,胸部,慣性および重力の受動的効果により能動的に駆動される。歩行中,特に走行中の安定性問題を生成するアームスイングを除去する効果も,転倒位置におけるより大きな変動をもたらす。カバーした距離,最大速度,股関節における同じ入力トルクに対する足の努力,およびエネルギー効率計算(メートル当たり1ステップにつき行った仕事)の間の比較解析を,歩行プロセス中の手運動の有無で上記の事例に対して実施した。本研究は,通常,産業,バイオミメティック,補綴,神経リハビリテーション工学およびスポーツバイオメカニクスにおいて使用されるエネルギー効率の良い自動化ロボットの開発における潜在的な応用を見出し,様々な姿勢の下でのエネルギー効率および性能は,優先事項である。それは,最新の高エンドシステムおよびエネルギー効率と速度の間の妥協によって要求されるように,高度な低制約多次元アプローチに向けて歩行モデリング方法論を駆動する。本モデルは,最大速度を効率的に得るために,異なる身体構造を有する異なる運動選手のための最良の初期姿勢を示唆するのに,非常に利用できる。柔軟で正確な歩行モデルの開発に向けた戦略的アプローチを詳細に解析し,詳細に論じた。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
