2020 Fiscal Year Annual Research Report
現存生物に内在する自律分散制御則から切り拓く古生物の運動様式の革新的再現手法
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19K15010
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福原 洸 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10827611)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 自律分散制御 / 遊泳ロボット / 古生物 / 首長竜 / ヒレ間協調メカニズム / ペンギン / 翼と頭部の協調メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度において本研究では，絶滅した首長竜の遊泳様式の復元に関して以下の２点について研究を実施した．
１）ヒレの羽ばたき運動に関する制御メカニズムについて
首長竜の特異な形態の特徴の１つである四肢の大きなヒレを協調させた遊泳様式復元に，前年度から引き続き取り組んだ．具体的には，開発した首長竜型ロボットに，前年度で構築したヒレの運動位相の調整制御則を実装し，様々な遊泳条件において発現する遊泳パターンとその推進効率を評価した．その結果，ヒレの羽ばたき周期やヒレの間の距離に応じて，最適な協調関係を自律的に発現することが確認された．また，Pariticle Image Velocimetry(PIV)による可視化実験の結果，首長竜型ロボットの効率的な遊泳様式において，前ヒレが生み出した渦列が後ヒレに干渉することが遊泳パターンの自律的な調整と効率性において重要であることを発見した．これらの成果を国内外の古生物学者と共同でまとめ，英文誌に投稿し現在査読中にある（Akira Fukuhara et al. Scientific Reports, under review, 2021.）
２）羽ばたき運動と頭部の屈曲運動を協調した遊泳様式について
首長竜の特異な形態のもう１つの特徴である長大な頭頸部のついても，前年度に引き続きペンギンの遊泳を手がかりに，運動機能の復元に取り組んでいる．本研究によって初めて明らかになったペンギンの翼の羽ばたき運動と頭部のピッチ方向の屈曲運動の協調パターンについて，その合理性をシミュレーションを用いて検証した．シミュレーションの結果から，頭部の屈曲運動によって，流体中の圧力抵抗の低減と，そして，胴体姿勢の変化という２つの役割があることがわかった．これは，首長竜の頭頸部の運動機能に関する新しい可能性を示唆するものである．現在，結果をまとめ英文誌に論文投稿準備中である．
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