RTと環境駆動による長寿命・高出力・多機能バイオロギングシステムの開発

• 研究領域: 生物ナビゲーションのシステム科学
• 研究課題/領域番号: 16H06537
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 妻木 勇一 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50270814)
• 研究分担者: 森 恭一 帝京科学大学, 生命環境学部, 教授 (20570708) ; 多田隈 理一郎 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (50520813)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 99,060千円 (直接経費: 76,200千円、間接経費: 22,860千円); 2020年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円); 2019年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2018年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2017年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円); 2016年度: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円)
• キーワード: 知能機械 / バイオロギング / 水中ロボット / 環境駆動 / マッコウクジラ / ドローン / ロボティクス / 遠隔システム / 環境発電 / テレオペレーション / 知能ロボティクス

研究成果の概要

本研究の目的は、ロボットテクノロジー（RT）や環境駆動というコンセプトを活用し、長寿命、高出力、高機能な新しいバイロギングシステムを開発することである。我々は、①環境駆動型クジラ用ローバーの開発、②ロガー取付用高機動水中ドローンの開発、③環境駆動型マイクロ発電システムの開発、④RTを活用した遠隔システムの開発及び⑤鯨類の調査について取り組んできた。特にクジラ用ローバでは、ドローンを用いてマッコウクジラに吸着させる手法を確立すると伴にクジラが泳ぐ際に発生する水流を利用して吸着歩行する機構を開発し、マッコウクジラ体表において、吸着歩行を実現した。他のシステムに関しても基盤となる技術を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

バイオロギングサイエンスの発展には、ロガー（記録計）の進化が貢献している。しかし、従来のロガーは、受動的であり、能動的な機能を持つことはなかった。本研究によりロボットテクノロジー（RT）が導入され、能動的な機能をロガーが獲得したことは、バイオロギングサイエンスに新しい手段を提供したと言える。さらに、取り付け方法、計測方法、ロガー回収方法についても新しい手段を開発した。一方、環境駆動と呼ぶコンセプトに基づき、深海という極限環境下において能動的機能を実現するRTを実現した。このように、バイオロギングサイエンスだけではなく、ロボット工学においても学術的意義がある研究成果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Logger Attaching System for Sperm Whales Using a Drone (2021)
  • 著者名/発表者名: Murakami Ryota, Toyoshima Takumi, Furusawa Daichi, Suzuki Masaru, Masumoto Kazunari, Owada Sho, Tsumaki Yuichi, Mori Kyoichi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 33 号: 3 ページ: 475-483
  • DOI: 10.20965/jrm.2021.p0475
  • NAID: 130008054352
  • ISSN: 0915-3942, 1883-8049
  • 年月日: 2021-06-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Data Logger Separator for Bio-Logging of Wild Seabirds (2021)
  • 著者名/発表者名: Abe Takuma、Kubo Natsumi、Abe Kazuki、Suzuki Hirokazu、Mizutani Yuichi、Yoda Ken、Tadakuma Riichiro、Tsumaki Yuichi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 33 号: 3 ページ: 446-456
  • DOI: 10.20965/jrm.2021.p0446
  • NAID: 130008054351
  • ISSN: 0915-3942, 1883-8049
  • 年月日: 2021-06-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Study on hypercompact and lightweight data logger separators for wild animals (2020)
  • 著者名/発表者名: Abe Takuma、Kubo Natsumi、Abe Kazuki、Suzuki Hirokazu、Yoda Ken、Tadakuma Riichiro、Tsumaki Yuichi
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 35 号: 2 ページ: 81-92
  • DOI: 10.1080/01691864.2020.1855245
  • 査読あり
• [雑誌論文] マッコウクジラの謎を追う (2019)
  • 著者名/発表者名: 妻木勇一，森恭一
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 73 ページ: 492-497
• [雑誌論文] Whale rover moving along the surface of sperm whale (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Kosuke、Tsumaki Yuichi、Mori Kyoichi、Okamoto Ryosuke
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 33 号: 3-4 ページ: 195-206
  • DOI: 10.1080/01691864.2018.1555058
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物の謎に挑むロボットテクノロジー (2017)
  • 著者名/発表者名: 妻木勇一，森恭一
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 35 号: 6 ページ: 463-466
  • DOI: 10.7210/jrsj.35.463
  • NAID: 130005973793
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • オープンアクセス
• [学会発表] バイオロギング用５自由度水中ドローン (2022)
  • 著者名/発表者名: 升本和成，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第５７期総会・講演会
• [学会発表] マッコウクジラ生態調査に実装するデータロガー回収用発信機の性能：耐圧・伝搬距離 (2021)
  • 著者名/発表者名: 森恭一，妻木勇一，坂巻隆，雨宮優香
  • 学会等名: 第17回日本バイオロギング研究会シンポジウム
• [学会発表] Attaching a Whale Rover by Drone (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Tsumaki, Masaru Suzuki, Kazunari Masumoto, Hyato Murofushi, Hiroto Nakagawa, Ryoko Ozaki, Sho Owada, Kyoichi Mori, Koki Tsujii
  • 学会等名: The 7th International Bio-Logging Science Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] ドローンによるマッコウクジラ自動追跡システムの検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 室伏勇飛，吉田涼太，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロ ニクス講演会2021
• [学会発表] ドローンを用いたクジラ用ローバー装着システムの実地試験 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木賢，升本和成，室伏勇飛，中川博人，尾崎良子，大和田翔，妻木勇一，森恭一，辻井浩希
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロ ニクス講演会2021
• [学会発表] クジラ用ローバー第７試作機の評価試験 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木賢，大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 第 21 回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] 水膜を貫通可能な投下型吸着ロガーの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 尾崎良子，升本和成，大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 第 21 回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] チェックバルブを用いたクジラ用投下吸着型ロガーの性能評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 升本和成，村上遼太，大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロ ニクス講演会2020
• [学会発表] ワイヤレス鳥用遠隔薬液ポンプシステムの試作 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大和田翔，妻木勇一，依田憲
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロ ニクス講演会2020
• [学会発表] バイオロギング用水中ドローンの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 豊島拓実，村上遼太，韓現泰，戸森央貴，妻木勇一
  • 学会等名: 第７回制御部門マルチシンポジウム予稿集
• [学会発表] 投下型クジラ用ロガーのための装着支援システム (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上遼太，大和田翔，豊島拓実，古澤大地，鈴木賢，升本和成，妻木勇一
  • 学会等名: 第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集
• [学会発表] 吸着力を強化したクジラ用ローバー第7試作機の設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木賢，大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集
• [学会発表] マッコウクジラの捕食行動観察のためのクジラ用ローバー開発の進捗 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森恭一，妻木勇一
  • 学会等名: 2019年度勇魚会シンポジウム要旨集
• [学会発表] クジラ用ローバの浮力体設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 計測自動制御学会東北支部第326回研究集会
• [学会発表] チェックバルブを用いたクジラ用投下吸着型ロガーの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 升本和成，村上遼太，大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 2019年度精密工学会東北支部学術講演会
• [学会発表] ロボットテクノロジーを用いたマッコウクジラの捕食行動観察のためのクジラ用ローバー開発と試行の進捗 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森恭一，妻木勇一
  • 学会等名: 第15回日本バイオロギング研究会シンポジウム要旨集
• [学会発表] 遠隔操作型データロガー分離装置の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安部拓真，久保那津美，斎藤善暉，阿部一樹，鈴木宏和，依田憲，多田隈理一郎，妻木勇一
  • 学会等名: 第37回日本ロボット学会学術講演会予稿集
• [学会発表] 高機動曳航型水中ロボット第四試作機の設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 古澤大地，大和田翔，妻木勇一
  • 学会等名: 第37回日本ロボット学会学術講演会予稿集
• [学会発表] ドローンを用いたクジラ用ロガー装着システムのフィールド評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上遼太，土屋晃佑，豊島拓実，古澤大地，安里輪，妻木勇一，森恭一，岡本亮介
  • 学会等名: 日本機械学会[No. 19-3] ロボティクス・メカトロニクス講演会'19講演論文集
• [学会発表] 母船の船首方向を考慮した水中ドローン用操作インタフェース (2019)
  • 著者名/発表者名: 安里輪，豊島拓実，韓現泰，戸森央貴，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会[No. 19-3] ロボティクス・メカトロニクス講演会'19講演論文集
• [学会発表] フィールド実験に向けたクジラ用ローバーの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土屋晃佑，妻木勇一，森恭一
  • 学会等名: 第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] 野生動物用超小型軽量データロガー分離装置の研究（第２報） (2018)
  • 著者名/発表者名: 安部拓真，久保那津美，鈴木理史，阿部一樹，鈴木宏和，依田憲，多田隈理一郎，妻木勇一
  • 学会等名: 第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] ロガー取付用水中ドローンのためのシミュレータ開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安里輪，豊島拓実，韓現泰，戸森央貴，妻木勇一
  • 学会等名: 第36回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] イルカ観察のための高機動曳航型水中ロボットの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古澤大地，妻木勇一
  • 学会等名: 第36回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] Whale Rover for Bio-Logging (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Kosuke、Suzuki Akihito、Tsumaki Yuichi、Mori Kyoichi
  • 学会等名: 2018 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM)
  • 国際学会
• [学会発表] バイオロガー用マイクロ風力発電システムの評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 12.矢田目峻輔，喜多見周，妻木勇一，依田憲
  • 学会等名: 第62回システム制御情報学会研究発表講演会
• [学会発表] クジラ用ローバーの深海駆動実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土屋晃佑，妻木勇一，森恭一，岡本亮介
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'18
• [学会発表] ドローンを用いたクジラ用ロガー装着システムの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上遼太，土屋晃佑，妻木勇一，森恭一
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'18
• [学会発表] 野生動物用超小型軽量データロガー分離装置の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 斎藤立義，鈴木理史，中野芳樹，阿部一樹，鈴木宏和，山本誉士，依田憲，多田隈理一郎，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'18
• [学会発表] Underwater Drone for Bio-logging of Sperm Whale (2017)
  • 著者名/発表者名: Hyun-Tae Han, Masaki Hiwatashi, Takumi Toyoshima, Hiroki Tomori, Yuichi Tsumaki, Kyoichi Mori
  • 学会等名: 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
  • 国際学会
• [学会発表] Design of an Underwater Drone for Bio-Logging (2017)
  • 著者名/発表者名: Hyun-Tae HAN, Masaki HIWATASHI and Yuichi TSUMAKI
  • 学会等名: he 2017 Int. Conf. on Robotics and Automation, Late Breaking Result, Poster
  • 国際学会
• [学会発表] クジラ用ローバーにおける吸着能力の実験的評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土屋晃佑，妻木勇一，森恭一
  • 学会等名: 第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] 曳航型水中ロボットによる水中テレイグジスタンス (2017)
  • 著者名/発表者名: 古澤大地，金子恭佑，妻木勇一，森恭一，岡本亮介
  • 学会等名: 第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] RTを用いたマッコウクジラ用バイオロギングシステム (2017)
  • 著者名/発表者名: 妻木勇一，森恭一
  • 学会等名: 第13回日本バイオロギング研究会シンポジウム
• [学会発表] 小笠原・父島海域におけるハシナガイルカとミナミハンドウイルカの海域利用実態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森恭一，山田一輝，田村和樹，岡本亮介
  • 学会等名: 日本セトロジー研究会第28回大会
• [学会発表] マルチコプターによるマッコウクジラ用ロガー装着システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上遼太，豊島拓実，古澤大地，土屋晃佑，妻木勇一，森恭一，岡本亮介
  • 学会等名: 計測自動制御学会 東北支部 第311回研究集会
• [学会発表] 曲面吸着移動のためのクジラ用ローバーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土屋 晃佑，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会[No. 17-3] ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
• [学会発表] ロガー取付用水中ドローンの設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 韓現泰，樋渡真貴，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会[No. 17-3] ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
• [学会発表] 海鳥用バイオロガーのためのマイクロ発電システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢田目峻輔，喜多見周，妻木勇一
  • 学会等名: 日本機械学会[No. 17-3] ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
• [学会発表] クジラ用ローバーの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋晃佑，鈴木朗史，妻木勇一
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会予稿集
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 2016-09-07