2018 Fiscal Year Annual Research Report
ムカデが示す歩行・遊泳間の遷移現象から解き明かす生物の適応的運動機能の発現機序
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17J01042
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安井 浩太郎 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | ムカデ / 運動パターンの遷移 / 多脚ロコモーション / 水陸両用ロコモーション / 大自由度制御 / 自律分散制御 / 数理モデリング / ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ムカデ（Scolopendra subspinipes mutilans）は陸上においては脚運動により歩行する一方で，水中では胴体の屈曲運動により遊泳する．こうした振る舞いは，脚や胴体といった身体部位に有する多数の自由度の協調パターンを巧みに変化させることで実現されている．本研究では，このムカデが示す環境に応じた運動パターンの生成に着目し，その発現機序を明らかにすることで，生物の環境適応的な振る舞いの背後にある柔軟な運動制御の本質を捉えることを目的とした．
以下，本年度（平成30年度）の研究実績について報告する．本年度は，前年度までに蓄積してきた行動観察実験の結果をもとに，ムカデが示す歩行・遊泳間の運動パターンの遷移を再現しうる数理モデルの構築に取り組んだ．具体的には，水中と陸上という２つの異なる環境間を遷移する際の運動パターンの変化に着目することで，足場の有無に応じて各体節レベルで分散的に歩行と遊泳の運動モードが選択されているとの仮説を得た．そして，脚の接地感覚情報に基づく局所センサフィードバックにより各体節ごとに歩行運動と遊泳運動を切り替える自律分散制御則を設計した．その結果，本制御則を用いたシミュレーション実験により，ムカデの歩行・遊泳間の遷移現象を行動観察結果と定性的に同等なレベルで再現することに成功した．本研究成果は，歩行と遊泳という全く異なる運動パターン間の遷移において脚の感覚情報に基づく局所センサフィードバックが介在していることを示した点で非常に意義深いと考えている．
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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
本年度の研究実施計画は，歩行・遊泳間の遷移を再現する数理モデルの構築および検証用ロボット実機のプロトタイプ製作開始であった．前者については，上記の研究実績の概要で述べた通り，きわめて良好な結果を得ることができた．後者については，当初計画に比べて進捗がやや遅れているものの，防水仕様のロボットを製作するためのモータやセンサの検討は進めることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である次年度は，これまでに提案してきた制御則の妥当性をムカデ型ロボット実機を用いて実証するとともに，制御則の生物学的な解釈についても考察を進める．
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Research Products
(4 results)
