車の運転とDriver Model Bio-Motion Control Equation 運動方程式 車の運転のモデル化 Driving Examples 強US車両の挙動 運転行為/Weber則関連 バイモ研 弱US車両の挙動 車の運転の物理 Bio-Motion Equation の環境対応、具体的なパラメータ例 Human-Motion Control Model Skilled 逆モデルによるドライバーモデル

人の制御則バイオモーション運動方程式の導出


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感覚から導かれる人の運動制御逆モデル
 
x" = a - C x'   だけで、
道路に沿った運転行為を全てこなす
Automatic drive vehicle 自動運転 Autopilot

Forth


ロードに時間がかかりますので少しお待ち下さい 

5kmの区間に200台の車両が等間隔で一斉に走り出し て、 2.5km地点に信号機、途中に速度規制標識、信号機付近に工事中の徐行または止まって待たなければならない地点が有り ます。
初期状態は等間隔の車間距離は各車両でそれぞれの自分の距離を取って走行します。

この運動制御方程式による前後方向の運動制御例 (ルンゲクッタプログ ラ ム)        

この人の運動制御方程式による横方向制御の運転例:レーンチェンジ (CarSim  +  MATLAB/Simulink)

 


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感 覚生理の法則:Weberの法則 に沿った          

人の運動制御方程式          

 x" = a - C x'  の導出          


Forth


生き物は、敵から逃げる、えさを捕まえる等環境に対応して行動する。

行動が先に決まっているため、手足などにどんな力を発揮したらよいかは、

逆運動モデルで行われる。

結果が分かっているので、練習ができる。

出鱈目な試行錯誤を繰り返して、より巧みな力のいれ具合を身につける。

とても乗れるとは思えない一輪車にも乗れるようになる、
感 覚を頼りに

これは生き物に与えられた巧みな上達の仕組み。




我々は、匠の物差し、美の原器を持たされて生まれてくる

音痴でもベートーベンが分かる

大自然の摂理が何億年にも渡って刻まれた虎の巻を授かっている

何もしなければ、虎の巻は埃を被ったまま

努力(行動)すればするだけ幾らでも開示される


人の運動制御、感覚は初めからプロ、我々は皆大自然の摂理が書かれた虎の巻を授かっている。何事も励めば神業に域に


バラの花を見て美しく感じるのは、感覚の演出、

感覚が色眼鏡をかけて見ているから


一寸脱線しますが、バラを美しく咲かせるバラのDNAとそれを美しいと感じる人のDNAとは連携し てい るということです。



美しい、心地よい、美味しい、・・・ 何億年もかけて蓄えた

感覚という財産を持って生まれる

感覚は生まれたときからプロ

我々の一挙手一投足を見守る神のコーチ


生き物は環境適合で進化を繰り返し、また世代を生き抜く。

環境と生き物の接点は感覚、環境は物理的な法則に支配されている、

環境に忠実、正確に対応するには、感覚も正確に物理法則に従っていなければならない



河合寛次郎の言葉「からだの中に無数に居る未だ見ぬ形の居るからだ」
「自分は過去を無限の過去を生きて来た 自分は未来を無限の未来を見るものだ」

生涯、一陶工 河合寛次郎 1890-1965
人の運動制御、感覚が運動を作る、感覚の物理表現 Weberの法則




  感覚から運動が 作ら れている

Motion Progress Result from Sense Perception



生き物の運動 Bio-Motion -バイオモーション-人の運動は

見込み運動

環境が先に与えられて運動が起こるので、環境駆動の逆運動モデルになる

       


2009年11月11日 15時10分


感覚が運動プログラムを修正し動作をリファイン す

若田光一さんが宇宙から帰られて、地球ではコップが思うように持ち上げられなかったそうです。 私 たちは歯を磨くにも逆の手では難しい、すべて練習によってプログラムされて初 めて まともな行動がとれる。 生まれ落ちた環境がどんな環境であっても、例え宇宙で あっても適応していけるようになっている。 すべて生まれてからプログラムさ れ る、赤ちゃんの行動を見ればすぐわかるように、習うより慣れろ、すなわちどんなこ とでもその環境で自分でやってみて習得しなければ何も出来ないように仕組まれ てい る。

 そして、やってみれば、全知全能の神がコーチ役を引き受け、動きを見守りプ ログ ラムを修正、次の機会によりリファインした動きを実現する。 コーチの正体は、自 然界の美しさ、プロの技を一瞬の内に見抜く、自分自身の感覚。 トライする度 に洗 練される運動は、感覚の中に秘められた究極の運動に限りなく近づく。

 この仕組みにより、何事も努力すれば神業の域に達することができる。



感覚生理学上のWeber(ウェー バー)の法則

単に物を持ち上げるだけの行為も綿密にプログラムされている必要がある。 スカを食うという言葉が 有りますが、単にものを持ち上げるだけでもその物の重さ、剛性、表面性状など 全て が事前に分かっていなければ巧く行えない。 巧く持ち上がったかどうか、プログラ ムの良し悪し/出来具合は感覚によって評価される。
 運動は、敵から逃げたり餌をとったり命に関わる重要な行為なので、これに関 わる 視覚、聴覚、触覚、運動感覚、力覚などの感覚は正確に物理量と1対1に対応してい る必要がある。 
 
 この感覚の世界を物理量の世界に変える手段は19世 紀の生理学者
Ernst Heinrich Weber (1795 - 1878) が 物理量の式で提供してくれています(右下図)。 

 感覚と物理量との対応関係を示す
Weber's Law(ウェー バーの法則) ΔS/S=C  一定 、この式は変化量が現在値に比例することを表しているが、放 射性物質の崩壊、熱せられた物体の冷却など自然界の非常に基本的な現象と同じ 式の形をとる。 感覚も単純な単なる物理法則に従った自然現象としての存 在に なるのでは。






生き物の運動/人の運動/人の制御則

  バイオモーションBio-Motion:       




1. プログラム動 作で ある

     身に付いて一人前

2. 理想のイメージを生まれ持っている:DNA
  
    何億年も修行を積んだ神のような
    専属コーチを抱えている

3. コーチ=感覚 が運動を評価

    運動-観察-プログラム修正-運動 ・ ・ ・

4. 即ち感覚から運動が作られている、そこで

5. 感覚の法則から運動を導く(右図方程式)
  

     Weber's Law
  (ウェーバーの法則)

6. 導かれた運動は水中をゆっくり動く時のもの

       
x" = a - C x' 

 これが我々の身体に秘められた運動の原型と思われる




 運動能力は何億 年も 前にDNAが獲得していないと今の我々はない。 陸上でこの運動を実現するのは容易で はない。 バレエ、アイススケートに限らず、この水中の動きに出会うとDNAが共 鳴?。
 ただこの式は、単に我々の感覚にあった(Weberの法則に適合した)滑 らか な動きを実現するだけでなく、環境駆動の逆モデルの形をしてい て、環境に 合わせた見込み運動を行うことができる。 ページ先頭 に示すように、あ らゆる交通環境に対して滑らかな運転が可能。 さらには、冒頭ページ、3ページ他の動 画で示されるように、車両の限界付近での安定走行を実現するステアリング操作をこ なす






物理量で定 式化 された

Weber(ウェーバー)の感覚法則




Weber(ウェー バー))の法則の物理刺激量 S として

   Δ S/S=C  一定

S として運動中の身体が受ける力(
mx" )を考える。 

Δ t  を力の変化ΔSを 感じる短い時間
とすれ ば、

ΔS=dS/dt* Δ t    S=mx"  となる

が、このΔS、S を 

Weber比の式 
Δ S/S=C に適用すると、

身体が受ける力(
mx" )の感覚が作り出す

3次の微分方程式が得られ、

これを積分して2次の微分方程式

    
x" = a - C/ Δ t x'  を得る。

感覚が目指して求める究極の運動

    
x" = a - C x'   が得られる
Weber's Law  Weber の法則  感覚の法則、Weberの法則から導かれたこの式 は滑 らかな運動を保証するだけでなく、さらに、予想された通り、

運動の逆モデル(運動制御則)で、

環境に合わせた見込み運動を行う。


   x" = a - C(X,V) x'

ここに、(X,V)が環境での運動状態。
この式はこの運動状態(X,V)を滑らかに実現する。

各種用途はこちら
Weber Ratio C の推定例はこちら

Weber's Law




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Bio-Motion 運動方程式使用方法


鳥 羽水族館で撮影したDragonFishの運動

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