| 研究課題/領域番号 |
21K03971
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 神奈川工科大学 |
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研究代表者 |
有川 敬輔 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (50350674)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | ロボットキネマティクス / ロボット機構学 / 機構拘束 / 生体機能分子 / タンパク質 / 形状操作性 / 逆運動学問題 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ロボット機構としてモデル化した生体機能分子の各種運動学特性を解析する方法を明らかにし，これらを計算機プログラムとして実装する．そして，注目する機能に応じた有効な解析の組み合わせを，文献に報告されている実際の機能と比較しながら検討する．この過程を，様々な生体機能分子について，ある種のフィードバックによって前段の検討を修正しながら繰り返し，これを通じて構成した機構拘束言語としてのロボットキネマティクスが，生体機能分子の機能的振舞を支える構造や現象をどの程度説明しうるか検証する．
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| 研究成果の概要 |
タンパク質をはじめとする生体機能分子をロボット機構としてモデル化する汎用的手法，逆運動学解析を分子に適用する手法，形状変化特性を解析する手法，大規模構造変化を解析する手法を，機構拘束の観点からロボットキネマティクスを一般化する形で定式化した．さらに，これらを計算機プログラムとして実装し，様々なタンパク質の3次元構造データを解析した．解析の結果，逆運動学解の解の個数と構造的特徴の間，および，形状変化特性とタンパク質の機能の間に一定の関係性を見出した．また，いくつかのタンパク質の大規模構造変化を，柔軟性の高い運動モードの組み合わせで表現できることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来から，生体機能分子とロボット機構の間には構造的なアナロジーがあることは知られていたが，理論体系に設定された暗黙の強い制約（2つの参照リンク間の相対運動を対象とする等）のため，標準的なロボットキネマティクスを使って生体機能分子の解析を行うことは容易ではなかった．本研究の成果は，ロボットキネマティクスに設定された暗黙の強い制約を，機構拘束という枠組みを維持しつつ適切に解除したことを意味する同時に，生体機能分子を理解するという生命科学上の重要な問題に対し，ロボットキネマティクスという新たな視点と新たな道具を提供したことを意味する．
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