機械刺激のフィードバックを利用した生体・機械融合ロボットの自律分散制御

• 研究課題/領域番号: 15H02763
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能ロボティクス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 清水 正宏 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50447140)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
• キーワード: 心筋細胞 / 非線形振動子ネットワーク / 相互引き込み現象 / ロコモーション / 機械刺激 / フィードバック / 生体・機械融合ロボット / 自律分散制御

研究成果の概要

本研究の目的は，機械刺激のフィードバックを利用した生体・機械融合ロボットの自律分散制御である．このロボットは，コラーゲンゲル薄膜上に培養される筋細胞群の協調的な収縮によって移動運動を行う．心筋細胞はロボットのアクチュエータであると同時に，機械刺激センサの役割を果たす．ロボットは，自己の動きによって能動的に筋細胞への機械刺激をつくり出し，筋細胞の空間配置や収縮能を自己改良する．コラーゲンシートの長さを変えることで，自律分散的に，心筋細胞により駆動するロボットのロコモーションを制御できることが明らかとなった．生体由来材料をロボットの部品として活用するための新展開のために重要な知見である．

研究成果

• [学会発表] 機械刺激を受容した細胞分布に依存するカルシウム伝搬の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水正宏，川嶋大樹，Umakshi Sajnani，細田耕
  • 学会等名: 第30回自律分散システム・シンポジウム
• [学会発表] マルハナバチ旋回時の飛翔筋活動電位に基づいた行動弁別 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口美悠，清水正宏，安藤規泰，神崎亮平，細田耕
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
• [学会発表] Bio-machine Hybrid Robot Based on Mechanobiology (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shimizu
  • 学会等名: Human Brain Project Symposium: Building Bodies for Brains & Brains for Bodies
• [学会発表] 生体－機械融合システム－機械刺激で成長するサイボーグを目指して－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水 正宏
  • 学会等名: 混沌研究会
• [学会発表] Frog Cyborg Driven by Biological Muscle Actuators That Packaged Physiological Solution (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shimizu, Daisuke Ishii, Htoshi Aonuma and Koh Hosoda
  • 学会等名: AMAM2017
• [学会発表] Cell Patterning Method by Vibratory Stimuli (2017)
  • 著者名/発表者名: Ippei Tashiro, Masahiro Shimizu, and Koh Hosoda
  • 学会等名: Living Machines 2017
• [学会発表] Swimming Frog Cyborg Which Generates Efficient Hydrodynamic Propulsion with Webbed Foot (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shimizu, Daisuke Ishii, Hitoshi Aonuma and Koh Hosoda
  • 学会等名: ICBS2017
• [学会発表] Implementation of Long Lifetime Dissected-muscle Actuator for Frog Cyborg (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Masahiro Shimizu, Hitoshi Aonuma and Koh Hosoda
  • 学会等名: ROBIO2017
• [学会発表] PIV計測によるクロマルハナバチの旋回飛行の弁別 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水正宏，山口美悠，安藤規泰，神崎亮平，細田耕
  • 学会等名: 第29回自律分散システム・シンポジウム
• [学会発表] 機械的に相互作用する心筋細胞振動子の相互引き込み現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水正宏，前川幸輝，井上尚紀，礒部仁博，佐久太郎，細田耕
  • 学会等名: 第28回自律分散システム・シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] 膝関節伸展が可能な生体筋駆動型遊泳カエルロボットの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂井 亮，清水正宏，青沼仁志，細田耕
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
• [学会発表] Mutual Entrainment of Cardiac-Oscillators Through Mechanical Interaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Koki Maekawa, Naoki Inoue, Masahiro Shimizu, Yoshihiro Isobe, Taro Saku, and Koh Hosoda
  • 学会等名: Living Machines 2016
  • 国際学会
• [学会発表] Aligning Collagen Fibers by Cyclic Mechanical Stretch for Efficient Muscle Cell Actuator (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiji Seki, Masahiro Shimizu, Toshihiko Ogura, Kota Miyasaka, Koh Hosoda
  • 学会等名: ROBIO2016
  • 国際学会
• [学会発表] Reaction Diffusion Model to Understand Slime-mold Morphological Reconfiguration (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shimizu, and Koh Hosoda
  • 学会等名: CBI学会2015年大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-27
• [学会発表] Remodeling Muscle Cells by Inducing Mechanical Stimulus (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Mori, Masahiro Shimizu, Kota Miyasaka, Toshihiko Ogura, Koh Hosoda
  • 学会等名: 4th International Conference Living Machines 2015
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] Visualizing Wakes in Swimming Locomotion of Xenopus-Noid by Using PIV (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Sakai, Masahiro Shimizu, Hitoshi Aonuma, and Koh Hosoda
  • 学会等名: 4th International Conference Living Machines 2015
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会