私たちが一般的な移動手段として利用する自動車は、車輪が回転することで便利に移動することができます。ただし、車輪による移動を効果的に機能させるためには、道路を舗装して環境を整える必要があります。一方で生物はその長い進化の過程でそれぞれの生活環境に適応した歩き方を獲得してきました。これらを模倣することによって人の手が入らない環境、例えば体内や災害現場において有効な新たな移動手段の開発が期待されています。本研究では、不整地を踏破することができる歩行モデルの作成を目的として、生物の中でも特に多足生物を参考にした歩行モデルをリンク機構を用いてデザインしました。さらに、この歩行モデルを物理演算に基づいた2D仮想環境の中でシミュレーションすることによって、その基本的な歩行性能を調べました。また、不整地の踏破性能や耐故障性についても検証しました。

1. 多足歩行モデルの開発とその環境適応検証
：物理エンジンによるシミュレーションを用いて
生物アルゴリズム研究室
成田友輝

2. ムカデ型多脚ロボット：i-CentiPot
大須賀 公一, 衣笠 哲也, 林 良太, 吉田 浩治, 大脇 大, 石黒 章夫
(2017)「ムカデ型ロボットi-CentiPot 機械から生物へ」
J-STAGE : https://www.jstage.jst.go.jp/
article/oukan/2017/0/2017_D-2-4/_article/-char/ja/
歩容とは・・・
生物の歩行パターンのこと。歩くときの姿勢・
動作・歩幅などの特徴。
生物の歩容から学ぶ

3. リンク機構とは・・・
「リンク／節」と呼ばれる変形しない物体が、関節
により接続されたものである。入力を異なる出力に
変える事ができる。
リンク機構で歩く「テオヤンセン機構」

4. 新たな多足歩行モデルを設計
物理演算に基づいた仮想環境の中でシミュレーション
歩容や移動速度の影響について解析する
研究目的

5. 多足生物の脚の動き
多足生物（ヤスデ）の歩き方 脚ひとつの動き
頭

6. 脚モデル
チェビシェフリンク ＋ 平行リンク
脚モデルのデザイン

7. 多足歩行モデル
多足歩行モデルのデザイン

8. 多足歩行モデルのシミュレーション
多足歩行モデルの動く様子。

9. 脚モデルを繋ぐリンクの可動範囲
脚モデル同士を繋ぐリンク（赤）の
可動範囲
自立しない多足歩行モデル

10. 脚モデルを動かすモーターの角速度
モーター（円）で脚全体が動く モーターが早すぎて跳ね上がってしまった

11. 可動範囲と角速度を考慮した多足歩行モデル
一定区間の平均速度が一番早かったモデルの様子

12. 各脚のモーターにかかるトルクの違いと動き始め
脚
①
脚
②
脚
③
脚
④
脚
⑤
脚
⑥
トルク 大
動き始め 遅
トルク 小
動き始め 早
トルク

13. 立脚期と遊脚期
地面
1 2 3
4 5 6
遊脚期
立脚期

14. 位相マップは、遊脚期を白色で、立脚期を黒色で表現している。
ヤスデの自由歩行時の位相マップ
多足歩行モデル(6脚)の位相マップ
1s
Leg 1
Leg 6
多足歩行モデルの位相マップ

15. 脚を欠損させた多足歩行モデル

16. 多足歩行モデル(6脚)の位相マップ
1s
Leg 1
Leg 6
1s
脚を2本欠損させた多足歩行モデルの位相マップ
脚を欠損させた多足歩行モデルの位相マップ

17. 研究内容：不整地の踏破性能
体高に対してどのくらいの高さの障害物を乗り越えられるのか、またどのくらいの傾斜
まで登る事ができるのかについても検証した。

18. まとめ
• 重心の偏りによって、自発的にヤスデ型の歩容になった。
• 歩容を可視化した位相マップから、遊脚期と立脚期のパターンに規則性が見られ
た。
• 脚を欠損させた状態でも欠損前のような規則性のあるパターンが多いほうがより影
響が少なく速度が落ちにくいことが分かった。
• 限界はあるもののある程度の高さ・傾斜を登ることができると確認した。