2014 Fiscal Year Annual Research Report
バイオミメティクス応用を目指したゆらぎ・行動律速原理による魚行動モデルの構築
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24656249
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
杉野 隆三郎 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10259822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 美緒 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (30462146)
福田 耕治 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40208955)
伊丹 伸 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (60212982)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バイオミメティクス / 生命系のゆらぎ / 生物の適応行動 / 魚類行動 / カオス / フラクタル / 数理モデリング / 制御アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，生物から機能や構造を見出して応用するバイオミメティクスの立場から魚類行動に注目して適応的行動を解明し，その工学的応用の可能性を見出すことにある．日本近海で採取された魚類を対象として魚群行動をカオス・フラクタル解析し，魚類の知覚・意思決定・行動を定式化する．さらに，システム工学的視点に立った魚行動モデルを構築，その魚行動モデルを漁法やロボット制御に応用することで魚行動のバイオミメティクス応用の有効性を明らかにする．この目的に沿った平成２６年度の実績を以下に示す．１．柔軟性の高いコンピュータ撮像システムを新たに開発し，複雑な環境刺激を受けた魚群行動の動的計測技術を確立した．マアジの環境刺激に対する行動実験として，漁網とLED光に対する魚群行動データを取得することができ，光刺激に対する魚類行動のカオス・フラクタル解析ができた．
２．水槽実験から取得したカオス・フラクタル指数により行動パターンを分析し，魚行動の自発的ゆらぎ項をセルオートマトンで実装した魚群行動シミュレータを開発した．その結果，水槽実験結果と定量的に一致させるため，環境情報に階層化された数理モデルを導入することで，魚類と水中構造物やLED光との相互作用を完全離散化モデルでシミュレーション可能であることを実証した．
３．水槽実験と数値シミュレーションを分析することにより，マアジの遊泳行動をBrederの泳法分類に従い模擬できる水中ロボットの開発に着手した．超小型サーボを２軸連結させた全長240mmの魚類水中ロボットの基本設計と柔軟材料を用いた筐体の試作が完了できた。
以上により，研究計画の「フェーズ３：魚類行動シミュレーターの開発」と「フェーズ４：移動ロボットへの実装と応用技術の確立」を６割程度達成できたが，実フィールドデータとの比較と移動ロボット実験による応用技術の検証が今後の課題となった．
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