| はじめに 1 |
| 記号表 9 |
| 第1章 緒論 11 |
| 1.1 生物機械としてのヘビ 11 |
| 1.2 なぜヘビを研究するのか 11 |
| 1.3 工学的意義 13 |
| 1.3.1 生物の移動様式の工学的応用 13 |
| 1.3.2 索状マニピュレータの開発 14 |
| 1.3.3 最も単純かつ根元的な形態の柔軟機械 15 |
| 1.4 生物力学的研究手段 15 |
| 1.5 索状能動体(ACM)の移動機能の考察 18 |
| 1.5.1 移動体としてのACMの特徴 18 |
| 1.5.2 ヘビの移動運動に関する従来の研究 20 |
| 1.5.3 ヘビの移動様式の分類 23 |
| 第2章 索状能動体の移動力学(ほふく力学) 25 |
| 2.1 まえがき 25 |
| 2.2 索状能動体の運動を支配するパラメータ 25 |
| 2.3 索状能動体の移動力学基礎式の誘導 27 |
| 2.3.1 接線力基礎式の誘導 27 |
| 2.3.2 法線力基礎式の誘導 29 |
| 2.3.3 パワー基礎式の誘導 29 |
| 第3章 ほふく運動の形態学 33 |
| 3.1 まえがき 33 |
| 3.2 ほふく滑走体形曲線の運動生理学的検討 33 |
| 3.3 ほふく滑走体形曲線の定式化 37 |
| 3.3.1 クロソイド曲線を用いた表現 38 |
| 3.3.2 サーペノイド曲線を用いた表現 39 |
| 3.4 実測滑走体形との比較・吟味 41 |
| 3.5 結論 43 |
| 第4章 定常ほふく運動の移動力学 45 |
| 4.1 まえがき 45 |
| 4.2 解析のための準備 45 |
| 4.3 筋力分布の設定 47 |
| 4.4 定常ほふく運動時に体幹に生ずる力 49 |
| 4.4.1 推進力 49 |
| 4.4.2 法線力 51 |
| 4.4.3 パワー 52 |
| 4.4.4 体幹に生ずる力と滑走効率の関係 52 |
| 4.5 クロソイド形体形近似曲線に基づく解析 54 |
| 4.6 シマヘビを用いた定常ほふく滑走実験 56 |
| 4.6.1 実験方法 56 |
| 4.6.2 EMGの測定 57 |
| 4.6.3 法線力の測定 58 |
| 4.6.4 測定器位置座標の測定 59 |
| 4.6.5 実験結果 59 |
| 4.7 実験結果と理論との比較・吟味 61 |
| 4.7.1 筋力分布形状の推定 61 |
| 4.7.2 推進力の吟味 62 |
| 4.8 結論 63 |
| 第5章 ほふく運動の適応機能 65 |
| 5.1 まえがき 65 |
| 5.2 sinus-lifting滑走 66 |
| 5.3 α-適応則 68 |
| 5.3.1 α-適応則の誘導 68 |
| 5.3.2 等価摩擦係数比μt*/μn*の導人 71 |
| 5.3.3 ヘビの傾斜面滑走時のくねり角aの測定 73 |
| 5.3.4 ヘビの滑走面摩擦に関する測定と考察 74 |
| 5.3.5 実験結果と理論の比較・吟味 76 |
| 5.3.6 クロソイド形体形近似に基づく解析との比較 79 |
| 5.3.7 α-適応則とsinus-lifting滑走との関係 82 |
| 5.4 ι-適応則 83 |
| 5.4.1 ιの上限値および下限値 83 |
| 5.4.2 運動筋の特性を考慮したιの決定 84 |
| 5.4.3 外気温が変動したときのヘビ滑走体形の観察 86 |
| 5.4.4 ι-適応則の推定 87 |
| 5.5 結論 89 |
| 第6章 荒地環境のほふく運動 91 |
| 6.1 まえがき 91 |
| 6.2 迷路の定義と問題の設定 92 |
| 6.3 迷路内ほふく推進の力学的特徴 93 |
| 6.4 迷路内における推進力と抗力の関係 95 |
| 6.5 力学的に妥当な迷路内ほふく推進体形の選択 97 |
| 6.6 動物実験とその吟味 98 |
| 6.7 結論 101 |
| 第7章 索状能動体機械モデルによる人工ほふく運動 103 |
| 7.1 まえがき 103 |
| 7.2 人工ほふく推進機械の機構 103 |
| 7.3 ほふく滑走運動の制御法 106 |
| 7.4 滑走方向の操縦法 109 |
| 7.5 試作機械系の設計と仕様 110 |
| 7.6 試作機制御系の設計と仕様 113 |
| 7.6.1 中枢部 114 |
| 7.6.2 信号遅延伝幡部 114 |
| 7.6.3 単位節サーボ系 115 |
| 7.7 試作機の滑走特性 117 |
| 7.8 試作機による滑走・操縦実験 117 |
| 第8章 触覚をもつ索状能動体の運動と制御 119 |
| 8.1 まえがき 119 |
| 8.2 触覚をもつACMの制御方式 120 |
| 8.2.1 側抑制形の触覚情報処理 120 |
| 8.2.2 屈曲信号の1次形シフト制御 123 |
| 8.3 触覚をもつ試作機の機構と触覚情報処理 125 |
| 8.4 触覚をもつ試作機の1次形シフト制御 129 |
| 8.4.1 FETを用いた1次形シフト回路 130 |
| 8.4.2 逆関数回路 132 |
| 8.4.3 駆動シフト信号生成回路 133 |
| 8.5 試作機全制御系の構成 136 |
| 8.5.1 中枢部 136 |
| 8.5.2 神経系 137 |
| 8.5.3 効果器 137 |
| 8.6 試作機による制御実験 138 |
| 8.6.1 物体へのからみ付き実験 138 |
| 8.6.2 迷路内侵入および迷路内自走実験 139 |
| 8.6.3 杭押し推進実験 142 |
| 8.7 結論 143 |
| 第9章 ACMのマニピュレータへの展開 145 |
| 9.1 ACMの応用化への試み 145 |
| 9.2 斜旋回機構 147 |
| 9.2.1 空間運動のためのACM機構 147 |
| 9.2.2 斜旋回機構の導入 149 |
| 9.2.3 斜旋回機構の姿勢制御 151 |
| 9.2.4 機械モデルによる制御実験 153 |
| 9.2.5 斜旋回機構の応用 154 |
| 9.3 弾性節腱駆動アーム 157 |
| 9.3.1 基本構成 157 |
| 9.3.2 弾性節腱駆動アームの設計と試作 161 |
| 9.4 形状記憶合金を用いた能動内視鏡 164 |
| 9.4.1 基本考察 164 |
| 9.4.2 能動内視鏡開発の意義 166 |
| 9.4.3 能動内視鏡の機構設計 167 |
| 9.4.4 制御系の設計 170 |
| 9.4.5 駆動実験 171 |
| 9.5 ACMマニピュレータの制御 172 |
| 9.6 ACMマニピュレータのその他の例 175 |
| 第10章 ACMの移動体への展開 179 |
| 10.1 ACMの移動体への展開 179 |
| 10.2 斜旋回機構を用いた移動体 180 |
| 10.3 蛟龍(KR-I) 181 |
| 10.3.1 原子炉内移動ロボットの仕様 181 |
| 10.3.2 蛟龍(KR)の基本構成 182 |
| 10.3.3 試作モデルKR-Iとその動作実験 184 |
| 第11章 ACMのグリッパへの展開 191 |
| 11.1 柔軟把握の導入 191 |
| 11.2 柔軟把握の力学 193 |
| 11.3 柔軟把握機構の構造と設計 194 |
| ＜付録1＞滑走軌跡の観察 201 |
| ＜付録2＞ヘビ体幹の解剖学的形態 203 |
| 引用文献 208 |
| さくいん 213 |
