2012 Fiscal Year Annual Research Report
渦列環境を創成する昆虫の羽ばたき飛翔における適応的運動能力の発現メカニズム
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22360105
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
泉田 啓 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60206662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯間 信 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90312412)
平井 規央 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (70305655)
横山 直人 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80512730)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 蝶 / 羽ばたき飛翔 / 神経系－身体－環境 / 環境創成 / 運動知能 / 生物学的アプローチ / 工学的アプローチ / システム論的アプローチ |
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| Research Abstract |
蝶の羽ばたき飛翔は，神経（制御）系－身体－環境（流場）の動的相互作用により成立する運動形態であり，適応的運動能力の発現である．本研究では，羽ばたきにより創成される渦列流場を用いて飛翔安定化とマヌーバを実現するという観点から，蝶が適応的運動能力（運動知能）を発現するメカニズムの解明を目的とし，下記のように調査した．
A. 生物学的アプローチ 飛翔に関わる筋肉や骨格などの解剖学的理解を進め，マイクロCTの画像解析と解剖により各飛翔筋を同定し，サイズを計測した．背中を固定した蝶の観測実験結果に基づき蝶の運動と空気力を解析した．また，自由飛翔する蝶の観測実験結果から，蝶の自由飛翔を解析した．さらに，固定した蝶に感覚刺激を与えながら運動の様子を観測した．
B. 工学的アプローチ 飛翔安定化のために，3次元渦法（パネル法）の計算コードを修正し，自由飛翔の安定性に関し，羽ばたき飛翔の周期解を得て，平衡点を安定化させる制御を構築し，数値シミュレーションの結果を実験計測と比較した．次に，飛翔安定化およびマヌーバビリティ(状態遷移能力)を探るために2次元数値モデルを構築し，大域的分岐構造に基づいて安定飛行状態への遷移ダイナミックスと不安定飛翔状態の関係について調べた．特にはばたき運動の変化に応じて渦構造が変化し，準定常飛翔状態に漸近する例を発見した．この飛翔状態は２つの定常飛行状態の分水嶺解となっていることが示唆される．さらに，埋め込み境界法を用いて蝶の身体と流体の連成運動を求める3次元数値モデルを構築し，流れ場の構造の同定をすすめ，揚力や推力を生じさせる渦構造などを解析した．
C. システム論的アプローチ A.による実験計測された生物学的データに基づいて生体の蝶に実在し得る制御系の構成を検討した．その検討を基にB.による数値モデルに制御系を構成し，生体の飛翔実験結果と同様の応答を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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