2016 Fiscal Year Annual Research Report
マルチテレストリアルロコモーションから解き明かす生物の多様な振る舞いの発現機序
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16H02351
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石黒 章夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (90232280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青沼 仁志 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (20333643)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マルチテレストリアルロコモーション / 自律分散制御 / ムカデ / 振る舞いの多様性と適応性 / 脚式ロコモーションと非脚式ロコモーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度において得た成果を以下に具体的に示す:
(1) ムカデの行動観察・データ解析
第一に，脚間協調メカニズムのモデリングのために，ムカデを空隙が存在する培地上で歩かせた時に，空隙を踏破するために脚がどのように協調するのかについてのデータを収集した．その結果，前後の脚の運動位相を巧みに調整している様子が観察できた．第二に，ムカデが陸上と水上でどのようにロコモーション様式を変化させるのかについてのキネマティクスデータを収集した．あわせて，水深をさまざまに変化させた場合のデータも収集した．その結果，身体のサイズや種によって発現する運動パターンが異なることが観察された．第三に，斜面上で示すロコモーションを観察した．その結果，斜面の摩擦係数や斜度に呼応して，脚だけでなく身体の伸縮自由度も活用するという興味深いデータを得た．この結果は，調べた限りこれまでに報告されておらず，生物学的にも貴重な発見となることが期待される．
(2)自律分散制御則のモデリング
収集した行動観察実験データに基づいて，ムカデが示す多様な振る舞いに内在する自律分散制御則のモデリングを試みた．研究の初動段階であるため，脚間協調と身体のアンデュレーションの発現機序モデリングを別々に行った．具体的には，環境とリアルタイムで折り合いをつける適応能力を説明するために申請者らが最近提唱している「手応え」という概念に基づき，これらの自由度統御の背後にある自律分散制御則の数理モデリングを試みた．
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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
脚間協調と身体のアンデュレーションの発現機序に関して，手応えという概念に基づいた数理モデルの核ができつつある．さらに，ムカデが斜面上を歩行する際には，斜度や培地の摩擦係数に応じて，脚のみならず身体の伸縮自由度をも協調させるという現象を発見した．これは現在精査中であるが，生物学の分野でも報告されていないようで，マルチテレストリアルロコモーションを実現する身体と脚の自由度統御の連関メカニズムを理解するためにもきわめて重要な知見となることが期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
第一に，脚間協調と身体のアンデュレーションの発現機序を説明する優れた自律分散制御則の構築である．これなくして，マルチテレストリアルロコモーションを実現する身体と脚の自由度統御に関する考察は不可能である．次年度以降も引き続きこの数理モデリングに関する考察を重点的に行う予定である．
第二に，行動観察実験を引き続き行うことである．身体と脚の自由度統御メカニズムは種が違っても共通であることが期待される．そこで，ムカデのみならず，ヤスデやゲジなどの多足類，さらにはゴカイなどの多毛類を用いた行動観察実験を行う．
第三に，数理モデルを実験的に検証するためのムカデ型ロボットのプロトタイプ開発を進める予定である．
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