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2014 年度 実績報告書

バイオミメティクス応用を目指したゆらぎ・行動律速原理による魚行動モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 24656249
研究機関阿南工業高等専門学校

研究代表者

杉野 隆三郎  阿南工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10259822)

研究分担者 小林 美緒  阿南工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (30462146)
福田 耕治  阿南工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40208955)
伊丹 伸  阿南工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (60212982)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードバイオミメティクス / 生命系のゆらぎ / 生物の適応行動 / 魚類行動 / カオス / フラクタル / 数理モデリング / 制御アルゴリズム
研究実績の概要

本研究の目的は,生物から機能や構造を見出して応用するバイオミメティクスの立場から魚類行動に注目して適応的行動を解明し,その工学的応用の可能性を見出すことにある.日本近海で採取された魚類を対象として魚群行動をカオス・フラクタル解析し,魚類の知覚・意思決定・行動を定式化する.さらに,システム工学的視点に立った魚行動モデルを構築,その魚行動モデルを漁法やロボット制御に応用することで魚行動のバイオミメティクス応用の有効性を明らかにする.この目的に沿った平成26年度の実績を以下に示す.1.柔軟性の高いコンピュータ撮像システムを新たに開発し,複雑な環境刺激を受けた魚群行動の動的計測技術を確立した.マアジの環境刺激に対する行動実験として,漁網とLED光に対する魚群行動データを取得することができ,光刺激に対する魚類行動のカオス・フラクタル解析ができた.
2.水槽実験から取得したカオス・フラクタル指数により行動パターンを分析し,魚行動の自発的ゆらぎ項をセルオートマトンで実装した魚群行動シミュレータを開発した.その結果,水槽実験結果と定量的に一致させるため,環境情報に階層化された数理モデルを導入することで,魚類と水中構造物やLED光との相互作用を完全離散化モデルでシミュレーション可能であることを実証した.
3.水槽実験と数値シミュレーションを分析することにより,マアジの遊泳行動をBrederの泳法分類に従い模擬できる水中ロボットの開発に着手した.超小型サーボを2軸連結させた全長240mmの魚類水中ロボットの基本設計と柔軟材料を用いた筐体の試作が完了できた。
以上により,研究計画の「フェーズ3:魚類行動シミュレーターの開発」と「フェーズ4:移動ロボットへの実装と応用技術の確立」を6割程度達成できたが,実フィールドデータとの比較と移動ロボット実験による応用技術の検証が今後の課題となった.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] LED光刺激に対するマアジの群れ行動の定量的評価2015

    • 著者名/発表者名
      伊丹伸,福田耕治,杉野隆三郎,小林美緒,枝川大二郎
    • 学会等名
      日本水産学会
    • 発表場所
      東京海洋大学
    • 年月日
      2015-03-27 – 2015-03-31
  • [学会発表] LED光刺激に対するマアジの群れ行動のカオス・フラクタル解析2015

    • 著者名/発表者名
      伊丹伸,福田耕治,小林美緒,杉野隆三郎
    • 学会等名
      生体・感性及び高度情報処理シンポジウム2015
    • 発表場所
      長岡技術科学大学
    • 年月日
      2015-01-27 – 2015-01-28
  • [学会発表] LED光刺激に対するマアジの遊泳行動解析2014

    • 著者名/発表者名
      藤川明広,伊丹伸,福田耕治,杉野隆三郎,小林美緒,守岡佐保,枝川大二郎
    • 学会等名
      日本水産学会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-22

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公開日: 2016-06-01  

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