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2022 年度 実績報告書

Motion Hackingにより紐解く昆虫のしなやかな歩行制御戦略

公募研究

研究領域ソフトロボット学の創成:機電・物質・生体情報の有機的融合
研究課題/領域番号 21H00317
研究機関東北大学

研究代表者

大脇 大  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40551908)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードMotion Hacking / 歩行 / 位相応答解析 / ミズクラゲ / リザバー
研究実績の概要

目的達成のため,以下の手順で研究を進める.Step1(筋モデル):実験データから,電気刺激-筋出力特性の個体差を含む階層ベイズモデル化.Step2(身体モデル): 筋モデルと無負荷運動データから,順運動学により昆虫の身体の力学的特性を推定する.Step3(歩行モデル): 歩行中の筋刺激による脚間協調変容データから歩行制御機序を抽出する.
[令和4(2022)年度]
「歩行中の脚運動制御に基づく位相応答解析による歩行リズム調整機序のモデル化」歩行中に筋を電気刺激し歩行運動に介入した際の,脚運動の変化を定量化した.得られたデータに対して,位相応答解析を行うことで,介入脚における歩行リズム調整機序をモデル化した.具体的には,脚の運動位相を,計測した歩行周期に基づく位相振動子でモデル化し,位相応答関数を推定した.得られた位相応答関数から,電気刺激した筋特性が歩行のリズム制御に与える影響を明らかにした.
[その他の成果(A03班長:中嶋Gとの共同研究)]
昆虫の歩行時の筋への電気刺激データから,Motion Hackingによる昆虫の歩行への介入が,昆虫の歩行運動を「動物リザバー」として解析できる可能性を検証した.ミズクラゲをあらたな実験生物をして採用し,Motion Hackingによる浮遊運動の制御方策を検証した.さらに,ソフトな身体を活用するミズクラゲの浮遊をリザバーとして据えることで,その浮遊運動のメカニズムを解明することを試みた.

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Bielefeld University(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Bielefeld University
  • [雑誌論文] Ground Reaction Force and Moment Estimation through EMG Sensing Using Long Short-Term Memory Network during Posture Coordination2023

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Sei-ichi、Hutabarat Yonatan、Owaki Dai、Hayashibe Mitsuhiro
    • 雑誌名

      Cyborg and Bionic Systems

      巻: 4 ページ: 16

    • DOI

      10.34133/cbsystems.0016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] EMG-Based Estimation of Lower Limb Joint Angles and Moments Using Long Short-Term Memory Network2023

    • 著者名/発表者名
      Truong Minh Tat Nhat、Ali Amged Elsheikh Abdelgadir、Owaki Dai、Hayashibe Mitsuhiro
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23 ページ: 3331~3331

    • DOI

      10.3390/s23063331

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 手応え制御から創発される多様な脚式ロコモーション2023

    • 著者名/発表者名
      大脇大
    • 雑誌名

      Journal of the Robotics Society of Japan

      巻: 41 ページ: 241~246

    • DOI

      10.7210/jrsj.41.241

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion Hacking -Understanding by Controlling Animals-2022

    • 著者名/発表者名
      Owaki Dai and Duerr Volker
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 34 ページ: 301~303

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0301

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of Whole-Body Velocity and Direction From Local Leg Joint Movements in Insect Walking via LSTM Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Yuchen、Hayashibe Mitsuhiro、Owaki Dai
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7 ページ: 9389~9396

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3191850

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multimodal bipedal locomotion generation with passive dynamics via deep reinforcement learning2022

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Koseki , Kyo Kutsuzawa , Dai Owaki , Mitsuhiro Hayashibe
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurorobotics

      巻: 16 ページ: 1054239

    • DOI

      10.3389/fnbot.2022.105423

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Learnable Tegotae-based Feedback in CPGs with Sparce Observation Produces Efficient and Adaptive Locomotion2023

    • 著者名/発表者名
      C. Herneth
    • 学会等名
      IEEE ICRA 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphological Characteristics That Enable Stable and Efficient Walking in Hexapod Robot Driven by Reflex-based Intra-limb Coordination2023

    • 著者名/発表者名
      D. Owaki
    • 学会等名
      IEEE ICRA 2023
    • 国際学会
  • [備考] Dai Owaki (personal)

    • URL

      http://oscillex.org/

  • [備考] Dai Owaki (researchmap)

    • URL

      https://researchmap.jp/embodiment2004/

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公開日: 2023-12-25  

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