Exploration of sea and outer space using hybrid robots of life and machine

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K18792
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 田中 陽 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40532271)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: 地球惑星探査 / 海底探査 / 生存圏 / 乾燥耐性

Outline of Annual Research Achievements

人類は、進化とともにその活動圏を拡げてきた。現代、地球上の陸地はほぼ探索が完了したといえるが、将来は海や宇宙に活動範囲を拡げていくであろう。ただし、それには地形や生態系などの探索が不可欠になるが、従来法であるリモート探索は情報の精度や質に限界があり、探索機は広範囲をカバーするには膨大な数とコストがかかる。そこで本研究では、根本的に発想を変え、生物に機械を組み込んだハイブリッドロボットを使った探索を実証する。まず比較的容易な(1)海の探索法を検証し、その知見を活用し、(2)宇宙についても挑戦することを目的とした。
まず海の探索法の検証として、発電魚であるシビレエイに通信装置を取り付け、これをシビレエイの発生電力で駆動・通信させられることを実証した。一定の電力がコンデンサに溜まれば、これを自動的に通信に使うような回路を組み、シビレエイは空気中でとくに刺激を与えず、不定期に出る自発的な電撃のみを用いることとした。このようなシステムを構築することで、水中でも使いやすい音波ではなく電磁波（電波）ではあるが、約5 mほどの遠隔地まで断続的に信号を送ることができることを確認した。今後、実際に海洋での生物を用いた探索に用いられることが期待される。
一方、宇宙探索では宇宙でも宇宙空間でも長期間生存できるネムリユスリカを用いて、その動きを追尾できるように、その動きで発電させる微小電極デバイスを作製した。ガラス基板上に極細の金属膜線をパターニングしたものであり、発電をリアルタイムで測ることができる。このデバイスを用いることで、ネムリユスリカの動きの周波数特性から、確かに覚醒したことがわかり、生存圏探索に使えることを実証した。このデバイスは将来の宇宙のみならず、砂漠や極地等の地球上の環境センシングにも用いられることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Anhydrobiotic chironomid larval motion-based multi-sensing microdevice for the exploration of survivable locations (2022)
  • Author(s): Yo Tanaka, Doudou Ma, Satoshi Amaya, Yusufu Aishan, Yigang Shen, Shun-ichi Funano, Tao Tang, Yoichiroh Hosokawa, Oleg Gusev, Takashi Okuda, Takahiro Kikawada, Yaxiaer Yalikun
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Pages: 104639～104639
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104639
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research