『ガンダム大地に立つ！！』の力学 その１

(｡･ω･)ﾉﾞ　どうも，第１回BAP Cafeでスピーカーを担当した尾形です！


当日は多くの方に来ていただき，ありがとうございました！


若干，準備不足な所が否めず，分かりにくい部分もあったかと思います・・・
すみませんでした　m(o･ω･o)m

さて，せっかくお話をさせてもらいましたので，
簡単ではありますが，こちらのブログの方に上げさせて頂きます！！

質問はいくらでもバッチコーイ　щ(゜д゜щ)
ということにさせていただきますので 米をドンドンおよせください！！


タイトル：　『ガンダム大地に立つ！！』の力学

コンテンツ

1. 二足歩行基礎論
2. 転倒制御
   
3. 宇宙空間に手足はいるのか？

１．二足歩行基礎論

さて，人型の身体構造をしているモビルスーツ（以下，MS）は重力下（コロニー内含む）では

一般的に二足歩行をしています

パイロットはMSの足の軌道を事細かに指定してないのに，

MSは歩くことが可能なのは 半自律的に動作を生成しているためです．

初めに，この二足歩行の力学から考えてみましょう！ （｀・ω・´）ｷﾘ

静力学的な観点から考えれば，

MSの重心の地面への投影点が
地面と設置している凸方（簡単にいえば足裏の接地面）の
内部にあればMSは転倒しません

この状態を保っている歩行を「静歩行」と言います

これにたいして，これが保たれない状態を含む歩行を「動歩行」と言います

多くのMSは歩幅に対して，足裏は小さいので動歩行状態となります

まずはこの動歩行の力学について考えてみましょう

動歩行は静力学的には不安定（つまり，こける）のに

どうして安定（こけない）に動作を実現できているのか？

それはこけるまえに片方の足を地面に着いているためです，簡単に言えばｗ

もう少し，学問的に言えば，

体を支持している脚（以下，支持脚）で体を移動させている間は「連続時間」の上では

不安定でいつかは体は転倒していしまいますが，

もう片方の脚（支持脚に対する言葉として遊脚）が地面に接地すると

支持脚と遊脚が入れ替わって 初期状態に戻ります

この「離散的」な力学変化が歩行全体を安定化させているのです

小まとめ　（　´∀｀）

1. 支持脚で立っている間は不安定（連続時間系）
2. 支持脚交換によって歩行全体としては安定（離散的な変化）
   

さて，ここまでの話は安定な歩行の力学でしたが

パイロットの指令に基づいて，自在な位置に歩行を実現するためには

どのような運動計画をしないといけないのか？

物理の常識ですが・・・

MSに限らず，物体は力を得ることで運動状態を変化させます

そのため，（｀・ω・´）
歩行を制御するためには地面から受ける力が重要になってきます！！

そのため，足の着く位置を力として考えたいと思います

そこで重要になってくるのが　“ZMP (Zero Moment Point)”

ZMPは足裏が受ける力のモーメントの釣り合い点とし点として定義されます

簡単に言うと，地面からMSが受ける力の代表点のことで，
ZMPは必ず足裏の内部に存在します

これによって，足の着く位置とMSの力学的な関係が得られますので

MSはZMPとMSの重心の関係式（微分方程式）をもとに

ZMP（足の着く位置）から重心の軌道を計算します

そして，重心の位置からロボットの全身運動を得るのです！





えー

少々，長くなってきましたので

今回はここまでとさせていただきます

ではでは

続きはまた今度～～　
ヾ(｡･ω･｡)

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