ムカデなど多足歩行生物の蛇行生成メカニズムの解明とその工学的応用

• 研究課題/領域番号: 23656185
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 青井 伸也 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60432366)
• 研究分担者: 土屋 和雄 同志社大学, 理工学部, 教授 (70227429)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ロボティクス / ムカデ / 蛇行 / 動力学シミュレーション / ロボット / シンプルモデル / フロケ解析 / ホップ分岐 / 無次元化

研究概要

本研究課題では,ムカデなど多足歩行生物の蛇行生成メカニズムの解明と工学的応用に向けて,次の 4 つのテーマを実施した.
1.ムカデの数理モデルに基づく力学特性の把握
2.シンプルモデルに基づく力学構造の明確化
3.ロボット実験に基づく工学的実証
4.ムカデ計測データに基づく生物学的妥当性の検証.これらの結果から,数理モデルやロボットでは,ある速度を超えると超臨界ホップ分岐を介して蛇行が出現し,速度に依存する蛇行の出現や蛇行の振幅や波数の変化などムカデと同様の傾向を持つことが明らかにされた.これらの研究成果をまとめたものは Physical Review E に採録され,更には,Nature Physics の News & Views で紹介された.

研究成果

• [雑誌論文] Instability-based mechanism for body undulations in centipede locomotion (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Aoi, Y. Egi, and K. Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 87(1) 号: 1 ページ: 12717-12717
  • DOI: 10.1103/physreve.87.012717
  • NAID: 120005439740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of hysteresis in gait transition of a hexapod robot driven by nonlinear oscillators with phase resetting (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiki, S. Aoi, T. Kohda, K. Senda, and K. Tsuchiya
  • 雑誌名: Proc. the 4th IEEE RAS/EMBS Int. Conf. Biomed. Robot. Biomech ページ: 1638-1643
  • DOI: 10.1109/biorob.2012.6290733
  • 査読あり
• [学会発表] ヒトや動物、ロボットの歩行力学と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青井伸也
  • 学会等名: GCOE 集中講義「数学と自然科学・社会科学 III」
  • 発表場所: 京都大学理学研究科
  • 年月日: 2012-12-25
• [学会発表] 生物に学ぶ適応的自律移動メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 青井伸也
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会 関西支部 第437回航空懇談会
  • 発表場所: 京都大学工学研究科
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] Emergence of hysteresis in gait transition of a hexapod robot driven by nonlinear oscillators with phase resetting (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiki, S. Aoi, T. Kohda, K. Senda, and K. Tsuchiya
  • 学会等名: the 4th IEEE RAS/EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2012-06-27
• [学会発表] 位相リセットを有する非線形振動子に駆動される 6 脚ロボットの歩容遷移に現れるヒステリシス (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗, 青井伸也, 幸田武久, 泉田啓, 土屋和雄
  • 学会等名: 第24回自律分散システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸ファッションマート・コンベンションルーム
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] ヒトや動物、ロボットの歩行力学と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青井伸也
  • 学会等名: GCOE集中講義「数学と自然科学・社会科学III」
  • 発表場所: 京都大学理学研究科
  • 招待講演
• [学会発表] 位相リセットを有する非線形振動子に駆動される6脚ロボットの歩容遷移に現れるヒステリシス (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗, 青井伸也, 幸田武久, 泉田啓, 土屋和雄
  • 学会等名: 第24回自律分散システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸市