Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では，アニマル・インザ・ループという新しいコンセプトを基盤に昆虫が持つ適応的な嗅覚ナビゲーションシステムを解明し，ロボットに再構成することを目的とする．本システムは，ロボットと昆虫を一つのシステムとして構成し，コントローラである昆虫は自身の身体ではない機械身体を制御することでタスクを行う．本研究では，昆虫の匂い源への定位行動に着目し，昆虫の環境適応能，身体適応能，身体と脳神経系の間にみられる内在的な適応能を解析する．具体的には，ロボット身体や昆虫に与える環境情報に矛盾を加えることで，状況に応じた適応能をどのように発揮するか計測し，モデル化する．モデルの検証は完全自律型移動体を用いて行う．
本研究では， アニマル・インザ・ループという新しいコンセプトを基盤に昆虫が持つ適応的な嗅覚ナビゲーションシステムを解明し，ロボットシステムに再構成することを目的とする．アニマル・インザ・ループシステムとは，ロボットと昆虫を一つの制御系として構成し，制御器である昆虫は自身の体ではない機械身体を遠隔で制御することでタスクを行うという系である．この系には昆虫に異種刺激を提示し，行動を計測するためのバーチャルリアリティシステム（VR）と昆虫のアバターとして実空間を移動する自律移動体から構成される．2020年度は，構築した昆虫用VRシステムを用いて嗅覚，視覚，風刺激を提示した際の昆虫の行動を計測した．10通りの感覚刺激の提示方法で行動実験を行った結果，風向と匂い到達方向の一致度合いによって，移動速度が異なることがわかった．これは昆虫が環境の複雑さ（例えば，気流の乱れ度合い）に応じて行動を変化させていることが示唆された．具体的には，障害物が存在しない様な環境では，速い移動速度で積極的に探索を行うが，乱流度が高い環境においては，常に低速の移動速度で移動することで，匂い分布内に留まろうとする現象が生じた．この現象を数理モデル化し，シミュレーションによって検証した結果，実環境下で行動する昆虫の探索軌跡と酷似した行動が再現された．このことは従来の生物模倣型探索アルゴリズムで表現できていなかったことから，本研究成果によって，生物の適応的な行動の一部を記述することができたと考える．これら一連の成果は，査読付学術論文誌2編，査読付国際会議講演2件，招待講演2件，他において発表された．
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Invited: 2 results) Remarks (1 results)
Sensors
Volume: 21 Issue: 2 Pages: 593-593
10.3390/s21020593
Frontiers in Computational Neuroscience
Volume: 15
10.3389/fncom.2021.629380
システム制御情報学会論文誌
Volume: 33 Pages: 67-76
130007855011
IEEE Robotics and Automation Letters
Volume: 4 Issue: 3 Pages: 2847-2853
10.1109/lra.2019.2921948
Bioinspiration & Biomimetics
Volume: 14 Issue: 4 Pages: 046006-046006
10.1088/1748-3190/ab1d34
https://sshigaki.jimdofree.com/
