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Toward realization of resilient behavior inspired by ophiuroid locomotion

Research Project

Project/Area Number 24246074
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Control engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Ishiguro Akio  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (90232280)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) AONUMA HITOSHI  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (20333643)
MATSUZAKA YOSHIYA  東北大学, 医学系研究科, 講師 (30312557)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) KANO TAKESHI  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80513069)
SAKAMOTO KAZUHIRO  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80261569)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥39,390,000 (Direct Cost: ¥30,300,000、Indirect Cost: ¥9,090,000)
Fiscal Year 2015: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2014: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2013: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2012: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Keywords自律分散制御 / クモヒトデ / 肢間協調 / 肢内協調 / 振る舞いの多様性 / 腕間協調 / 腕内強調 / 腕内協調 / レジリアンス
Outline of Final Research Achievements

Most robots are vulnerable to changes in environment and their own morphology such as failures. To overcome this problem, we drew inspiration from an ophiuroid, which is a primitive living organism. An ophiuroid, which consists of a central disc and five functionally interchangeable arms that diverge radially from the central disc, can move away from predators or harmful stimuli by autotomizing its arms. Very interestingly, an ophiuroid can maintain locomotion after losing its arms arbitrarily.
In this study, we modeled the control principle underlying this resilient behavior. We showed that a simple decentralized control scheme could well reproduce that behavior by performing numerical simulations as well as experiments with real physical ophiuroid-like robots.

Report

(5 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] 局所麻酔実験から探るクモヒトデ神経系の分散性と機能局在2016

    • Author(s)
      松坂義也,佐藤英毅,加納剛史,青沼仁志,石黒章夫
    • Organizer
      第93回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 腕を切断してもへこたれない生物「クモヒトデ」に学ぶレジリアントなシステムの設計論2015

    • Author(s)
      加納剛史
    • Organizer
      平成27年度第4回ブレインウェア研究会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2015-10-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Intra-limb Coordination Mechanism of Ophiuroid Locomotion2015

    • Author(s)
      T. Ono, T. Kano, H. Aonuma, Y. Matsuzaka, and A. Ishiguro
    • Organizer
      2015年日本数理生物学会/日中韓数理生物学コロキウム合同大会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2015-08-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 環境からの手応えを活用するクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則2015

    • Author(s)
      小野達也,加納剛史,青沼仁志,松坂義哉,石黒章夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2015)
    • Place of Presentation
      みやこメッセ(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2015-05-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] クモヒトデのレジリアントな振る舞いに内在する「コト」の究明2015

    • Author(s)
      佐藤英毅,小野達也,加納剛史,青沼仁志,松坂義哉,石黒章夫
    • Organizer
      自律分散システム・シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京理科大学(東京都・新宿区)
    • Year and Date
      2015-01-22 – 2015-01-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] クモヒトデのレジリアントなロコモーションに内在する自律分散制御則2014

    • Author(s)
      加納剛史,佐藤英毅,小野達也,青沼仁志,松坂義哉,石黒章夫
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県・岡山市)
    • Year and Date
      2014-11-21 – 2014-11-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 身体構造に応じた振る舞いを発現するクモヒトデ型ロボットの実機開発2014

    • Author(s)
      佐藤英毅,小野達也,加納剛史,青沼仁志,松坂義哉,石黒章夫
    • Organizer
      日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      九州産業大学(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2014-09-04 – 2014-09-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Mathematical Model of Inter-arm Coordination Mechanism of Ophiuroids2014

    • Author(s)
      T. Kano, E. Sato, H. Aonuma, Y. Matuzaka, and A. Ishiguro
    • Organizer
      日米数理生物学会合同大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] クモヒトデから学ぶレジリアントなロボットの設計原理2014

    • Author(s)
      佐藤英毅,加納剛史,青沼仁志,松坂義哉,石黒章夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2014)
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県・富山市)
    • Year and Date
      2014-05-26 – 2014-05-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] クモヒトデの腕間協調メカニズムの数理モデル2014

    • Author(s)
      佐藤英毅
    • Organizer
      第26回自律分散システムシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学 山上会館
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 身体構造に応じた振る舞いが可能なクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則の解明2013

    • Author(s)
      佐藤英毅
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2013)
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 腕切断実験から探るクモヒトデの腕間協調メカニズム2013

    • Author(s)
      佐藤英毅
    • Organizer
      第23回日本数理生物学会大会
    • Place of Presentation
      静岡大学 浜松キャンパス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 局所麻酔実験から探るクモヒトデの歩行制御の神経機構

    • Author(s)
      松坂 義哉
    • Organizer
      第45回東北地方生理学談話会
    • Place of Presentation
      東北大学 片平キャンパス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 身体構造に応じた振る舞いを自己組織的に発現するクモヒトデの腕内協調メカニズム

    • Author(s)
      鈴木翔太
    • Organizer
      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] クモヒトデのロコモーションから学ぶ大自由度系の自律分散制御 ~上位神経系 の介在を考慮した腕内協調のモデル化~

    • Author(s)
      鈴木翔太
    • Organizer
      第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Toward realization of resilient locomotion: Lessons from the locomotion of arm-amputated ophiuroids

    • Author(s)
      Takeshi Kano
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2013)
    • Place of Presentation
      Darmstadt, Germany
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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