| Project/Area Number |
22KJ2098
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| Project/Area Number (Other) |
22J00076 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鈴木 朱羅 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 自律分散制御 / 動物規範制御 / 自律分散システム / センサフィードバック / 非線形制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では，現代制御の汎用性と動物規範制御の適応性を兼ね備えたハイブリッドな制御理論の創成を目指す．目的の達成に向けて，手応え制御を足がかりとしたアプローチを展開する．手応え制御は，多様な動物の運動を再現可能な動物規範制御の一手法である．これまで本手法の適用対象は動物規範ロボットに限定されていたが，本手法を任意の構造に適用可能な制御手法へと拡張することで目的の達成を試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，現代制御の汎用性と動物規範制御の適応性を兼ね備えたハイブリッドな制御理論の創成を目指す．そして目的の達成のため，手応え制御を足がかりとしたアプローチを展開する．手応え制御は，多様な動物の運動を再現可能な動物規範制御の一手法である．これまで本手法の適用対象は動物規範ロボットに限定されていたが，本手法を任意の構造に適用可能な制御手法へと拡張することで目的の達成を試みる.本年度は，前年度に引き続き，(1)手応え制御の非生物構造への実装と(2)身体構造に応じた走行様式を示す四脚ロボット制御を軸として研究を推進した．具体的な成果を以下に示す．
(1)手応え制御の非生物構造への実装
非生物構造として，放射状に伸びた三本の足先に受動車輪がついた三叉ヘビを採用し，手応え制御を実装した．その結果，自己組織的に三本の足が協調運動を生成することが確認された．また，この運動は制御パラメータによって回転運動から並進運動へと変化し，その境界となるパラメータ領域においては並進と回転を移ろうような複雑かつ興味深い振る舞いが観測されている．本成果は，動物が示すような状況に応じた多様な運動生成メカニズムは，その構造によらず写しとることができることを示唆している．
（2）身体構造に応じた走行様式を示す四脚ロボット制御
四足動物は形態に応じて異なる運動様式を示す．その一方で，彼らの運動制御系には多くの共通項が確認されている．そこで，同一制御から身体構造に応じた走行運動を発現しうるメカニズムを構成論的に検証することで，身体構造に依存しない汎動物種的な運動制御原理の考察を進めた．本年度においては，胴体の柔軟性に着目したアプローチによって身体構造に応じた走行様式の発現を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
手応え制御系の理解においては，身体適応性・速度適応性・環境適応性を生み出す機序を明らかにすることが肝要である．そして，身体構造に応じた走行様式を示す四脚ロボット制御に関する成果においては，手応え制御系の持つ身体適応性の理解に貢献し，三叉ヘビの成果は手応え制御系の持つ速度依存的な運動生成の理解に貢献するものであるといえる．ここから，環境に応じた運動生成の理解を通して，身体適応性・速度適応性・環境適応性を生み出す機序を明らかにし，この3つの性質がどのような関係から構成されているのか，どのような設計指針から狙った特性を持つ人工物を設計することができるのか明らかにしていくことで目的の達成を試みていく．最終年度に向けておおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方針として，現在得られている成果の査読付学術雑誌への出版を進めるとともに，手応え制御のありようを制御入力と行動出力の関係性から解釈していく．そのためには，三叉ヘビの実験結果の詳しい解析と動力学モデルを用いた解析を進めていく．そして，手応え制御系に現代制御手法を組み合わせることで任意の行動出力を生み出す動物規範制御則の構築を試みる．
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