| 研究課題/領域番号 |
16H04381
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
制御・システム工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大脇 大 東北大学, 工学研究科, 助教 (40551908)
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| 研究分担者 |
青沼 仁志 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (20333643)
杉本 靖博 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70402972)
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| 研究協力者 |
宮澤 咲紀子
郷田 将
石黒 章夫
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 昆虫 / 運動への介入 / 脚間協調 / 筋電位 / 機械刺激受容器 / 義足 / ロボット義足 / 適応的運動能力 / 運動の介入 / 適応的移動能力 / 運動学・筋活動計測システム / コオロギ / ナナフシ / CTデータによる筋骨格構造解析 / ロボット義足設計 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，義足による歩行運動への介入を通して，昆虫が示す適応的移動能力の基盤となる脚間協調機序を解明することを目的とした．
初年度は，ハイスピードカメラと筋電位アンプを用い，昆虫の歩行中の脚の運動と筋活動を同時計測するシステムを構築した．初年度に構築した計測システムにより，コオロギの脚切断前後の歩行パターンを解析した．計測したN=5の個体のデータを解析した結果，両脚の中脚切断後の筋電位パターンが左右で同相同期に変化していくことが示された．最終年度には，義足実験を行い，両中脚切断後に脚の切断部分に義足を取り付けることによって，脚切断前の歩行パターンが再生成されることが確認できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果から，潜在的な神経回路には左右の脚を同相同期で制御するパターン生成器と，脚の機械刺激受容器からの入力によってそのパターンを上書きするメカニズムが，昆虫の脚間協調において重要な役割を果たすことが示唆され，脚間協調モデルの精緻化に有用な学術的知見が得られた．工学的意義のみならず，生物学的知見としても有用な成果である．
社会的意義としては，本研究で得られた昆虫の適応メカニズムに基づく脚間協調制御則をロボットに実装することにより，昆虫に比肩する適応能力を有し，脚の切断などの故障に対してレジリアントな歩行ロボットシステムの構築につながることである．
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