バイオニックロボットとは、自然界に存在する生物の生理構造や機能特性を模倣したロボットで、一定の工学的応用のバックグラウンドを持って設計されたものである。 現在、バイオニックロボットの開発では、良好な地形能力と効率的な移動が主な方向性となっている。 脚のない爬虫類であるヘビは、さまざまな運動様式で移動することができ、複雑な地形環境にも優れた適応性を持っています。 そのため、バイオニックヘビロボットはより有望なアプリケーションといえます。
長春理工大学の研究者たちは、複数の環境におけるヘビの運動学的接触行動とトライボロジー特性を調査し、ヘビ型ロボットの設計の基礎を提供しました。
研究者らはまず、NOKOV 3Dモーションキャプチャシステムを用いて、異なる環境（ドライ、ウェット、粗さの異なるサンドペーパー、滑らかな平面）でのヘビの運動挙動を試験し、ヘビの運動の状態やパターンを得て、ヘビの運動接触力学試験装置の設計基礎とするとともに、異なる環境雰囲気でのヘビの運動応答を調べ、ヘビの運動の状態やパターンを分析しまとめました。
この実験では、4つのMars4H光学モーションキャプチャレンズを使用して、目的の通路のテストエリアをカバーしました。
図1 NOKOVモーションキャプチャシステムと試験チャンネル
赤鎖蛇の運動特性や身体構造を考慮し、反射型のマーカーポイント（Marker point）を前部、中部、後部に取り付け、モーションキャプチャシステムでマーカーポイントを追跡し、赤鎖蛇の変位や速度などの物理量を取得することができます。
図2-反射マーカーポイントを貼り付けた赤鎖蛇
水路側の小さな穴に誘導し、蛇を自力で水路内に這わせて自由に移動させ、マーカーポイントの空間位置をソフトウェアに取り込み、蛇の背中の位置に合わせてマーカーポイントにソフトウェアで名前を付けました。 NOKOVの光学式赤外線モーションキャプチャレンズのサンプリング周波数は180Hzに設定して実験した。
研究者は、赤鎖蛇の運動接触挙動をさらに詳しく調べるために、NOKOVモーションキャプチャシステムで収集した大量のデータを基に接触力学試験装置を設計しました。 ヘビの腹部の鱗の運動挙動、接触力学、トライボロジー特性に基づき、様々な環境下でのヘビの運動パターンやメカニズムを分析し、複雑な環境に適応したヘビ型ロボット運動システムの設計に参考とした。
図3-水路における赤鎖蛇の動き
参考文献：[1] Guo Wanpeng. 多環境型蛇運動接触解析とそのスケール摩擦性能試験研究[D]. 長春理工大学, 2021. DOI:10.26977/d.cnki.gccgc.2021.000653.
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