用語集 · バイオメカニクス

共収縮

別名:Co-contraction、agonist、antagonist、antagonist muscle、agonist muscle、muscle pair、opposing muscles、reciprocal inhibition、主動筋、拮抗筋、相反抑制、同時収縮

関節の両側の筋肉が同時に引っ張ることです。関節を動かさずに硬くし、速い動きにはブレーキをかけます。

筋肉は引っ張ることしかできないので、どの関節にも両側に筋肉があります。動きを生む主動筋と、それに逆らう拮抗筋です(肘なら上腕二頭筋と上腕三頭筋)。両方が同時に引っ張るのが共収縮です。関節のトルクは2つの引く力の差で、

τ=ragFag−rantFant\tau = r_{\text{ag}} F_{\text{ag}} - r_{\text{ant}} F_{\text{ant}}

となります。そのため同じ力で引けば打ち消し合って関節は動きませんが、硬くなります。押すと片側が引き伸ばされて抵抗するのです。人が手足に力を込めるのはこの仕組みで、筋肉の体が硬さを得る方法はこれしかありません。一方、サーボには硬さが最初から組み込まれています。

硬さには、速い動きのときに代償があります。オンになった拮抗筋が引き伸ばされると、自分が引ける以上の力で抵抗します(力–長さ–速度関係)。そのため速いパンチやキックでは、拮抗筋が力を抜く必要があります。脊髄はこれを自動的に行います。主動筋が働くと、相反抑制が拮抗筋をオフにするのです。

このプロジェクトでは

モーターの代わりに筋肉ででは、どの筋肉のペアも半分の興奮度で休んでいたので、行動がゼロのとき50%の共収縮になっていました。ジャブの間、筋肉ファイターの肩と肘のペアはどちらも 0.3〜0.7 にあり、拳の速さは 0.5〜2.9 m/s で、当てるのに必要な 3.5 m/s に届きませんでした。腕の筋肉の休止時を10%に変えると、パンチ中に拮抗筋がオフになり(伸張反射が、相反抑制のようにそれをゼロまで押し下げました)、筋肉による最初のヒットが 4 M ステップ以内に出ました。

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