• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

非線形振動子の相互引き込みによる形態形成と反応場モデル

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00820
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 理工系
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 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードモジュラーロボット / 細胞性粘菌 / 生成と崩壊 / 自律分散システム / 非線形振動子 / 相互引き込み / 形態形成 / 反応場モデル
研究実績の概要

本研究の目的は,生物の形と機能の間にある普遍的な数理構造をロボット工学の観点からシミュレーションと実機実験によって明らかにすることである.生物は,身体部位間の相対的位置関係を動的に変化させることで,環境適応性といったさまざまな機能を生み出している.本研究では,そのからくり(基本論理)を理解するためのモデル生物としてアメーバ様生物に着目する.本研究では,このようなロボットをプラットフォームとして,生物の形と機能を結びつける数理構造を構成論的に解明する.
昨年度・本年度は,筆者らは,自然界の柔軟かつ自律分散的なシステムとして,細胞性粘菌の一細胞に着目した.細胞膜の伸縮にかかわる膜内化学反応モデルを自律分散的に実装した.伸縮する細胞膜と細胞内を移動する細胞質の物理的な相互作用をモデル化し,モジュラーロボットに細胞性粘菌の変形メカニズムを実装した.
本年度は,さらに,モジュラーロボットの適応的形態変形のためには,常に形を作り続けながらも,部分的には壊れる部分も存在するといった,生成と崩壊が常に動的に生じ続けるといった仕組みが重要であると考え,そのモデルの構築に取り組み数値シミュレーションによる研究を遂行した.ここでは,自発的なモジュラーロボットの形態形成のために,仮想的な引力ポテンシャルによる形態形成アルゴリズムを設定した.これにより,ロボットの群れが結晶構造に近い群形態を形成した.このような方法の場合,引力ポテンシャルの安定性から,一度形成した群形態を異なる群形態に変形させることは難しい.そこで,安定状態を壊しやすくするために,異なる仮想的なポテンシャルを有するロボットを少数群れに混ぜた.これにより,システム全体として,群形態が安定しつつも適応的に別形態に変形することが可能となった.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [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
    • 学会等名
      第29回自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      東京都調布
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞膜と細胞質の相互作用に基づいて変形するモジュラーロボットの開発2016

    • 著者名/発表者名
      清水正宏, 布施龍佑, 安井真人, 細田耕
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会2016
    • 発表場所
      滋賀県大津市
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Bio-machine Hybrid Robot Based on Mechanobiology2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu
    • 学会等名
      第38回 日本比較生理生化学会
    • 発表場所
      東京都町田市
    • 年月日
      2016-09-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mutual Entrainment of Cardiac-Oscillators Through Mechanical Interaction2016

    • 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
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞膜と細胞質の相互作用をモデル化したモジュラーロボットの開発2016

    • 著者名/発表者名
      布施龍佑,清水正宏,安井真人,細田耕
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 心筋細胞間の物理的な相互作用を活用したバイオロボットの開発2016

    • 著者名/発表者名
      井上尚紀,前川幸輝,清水正宏,磯部仁博,佐久太郎,細田耕
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 機械的相互作用における心筋振動子の相互引き込み現象の解析2016

    • 著者名/発表者名
      前川幸輝,井上尚紀,清水正宏,磯部仁博,佐久太郎,細田耕
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reaction Diffusion Model to Understand Slime-mold Morphological Reconfiguration2015

    • 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
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi