Construction of bio-inspired control method based on characteristic extraction model of flight creature's motion data

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04529
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21040:Control and system engineering-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Kawabe Tohru 筑波大学, システム情報系, 教授 (40224844)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 合原 一究 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: バイオインスパイアード制御 / 数理モデル / 特徴抽出 / 飛行生物 / モデル予測制御 / UAV / 疑似ポテンシャル

Outline of Final Research Achievements

Based on the analysis of video data of takeoffs and landings of the black-tailed gull, the flight control mechanism of them is clarified and modeled, and developed an extended model predictive control method for application to the autonomous takeoff and landing flight of UAV (Unmanned Aerial Vehicle). In addition, based on video data analysis of the "mosquito column" phenomenon of swarms of the insect, Chironomidae, a model of swarm that takes into account their interaction, is derived aiming at the application to cooperative work by autonomous flight of multiple small UAV. The modeling and control methods developed in these studies have also been applied to multi-agent control problems and obstacle avoidance control for autonomous personal mobility vehicles.

Free Research Field

制御およびシステム工学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

見逃されがちな身近な生物の優れた運動機能に着目し、数理的手法と実験的手法を駆使して、その理学的解明と工学的応用にまたがった成果を挙げた点に学術的意義がある。画像データの解析から抽出した特徴に基づく数理モデリング手法の開発と、既存の制御理論をバイオミメティクスの視点から再検証、再構築することで、実用性を高めた運動制御手法として開発したことにより、次世代の自律人工移動体全般の安全で快適かつ柔軟で高度な運動制御のための基盤技術となることが期待でき、社会的にも意義がある。