Super mode-rich locomotion: how animals navigate unpredictable environments

超级模式丰富的运动:动物如何在不可预测的环境中航行

基本信息

  • 批准号:
    21K14177
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

動物は,無限定な環境変化に対して,きわめて多様な運動戦略を自律的に生み出すことで,タフに動き続ける運動知能を有する.この自律的な状況判断にもとづく多様な振る舞いの発現原理を理解するためには,脳などが担う上位の中枢制御が,どのように下位の自律分散制御系と相互に連関し合理的な運動戦略を生み出しているのかを捉える必要がある.本研究では,比較的原初的な神経系しか持たないにも関わらず超多様に振る舞うムカデをモデル生物として,そのロコモーションに内在する分散・中枢融合制御の本質を,行動観察実験・数理モデリング・ロボット実験により構成論的に解き明かすことを目的とした.以下,本年度の主な研究成果について報告する.まず,本年度は,ムカデが示す多様な脚と胴体の協調パターンに通底する制御原理の抽出を目指した理論的研究に取り組んだ.具体的には,いかなる歩行パターンにおいても脚と胴体は推進に効果的な協調関係を成しているとの仮説に基づき,各脚と胴体が各々の感覚情報を相互にフィードバックすることで力学的に合理的な協調運動を生み出す自律分散制御則を考案した.シミュレーション実験の結果,脚と胴体の運動強度に応じて質的に異なる運動パターンが発現しうることが明らかとなった.本成果により,多様な運動パターンの背後にある下位分散制御構造の核を捉えつつあると期待している.次に,上位の中枢制御と下位の分散制御の連関様式に関する取り組みを述べる.本年度は,ムカデが歩行時に示す頭部運動に着目した考察を進めた.具体的には,前年度に構築した不整地歩行制御のモデルを土台として,頭部の運動を環境との接触感覚に基づいて反射的に制御するメカニズムを考案し,シミュレーション実験により不整地踏破能力が向上することを示した.また,行動実験により,頭部の触角や脳を切除した際の運動変化についてのデータを蓄積することができた.
Animals are constantly changing their environment, and they are moving in a variety of ways. To understand the principle of self-discipline, the state judgment of self-discipline, the multi-vibration dance, the central control of self-discipline, the decentralized control of self-discipline, and the interrelationship between self-discipline and decentralized control of self-discipline. This study aims to compare the nature of decentralized and central fusion control in the primitive neural system, and to examine the mechanism of action, mathematics, and structure theory. The following is a report on the main research results of this year. This year, the research on the theory of extraction of control principles and coordination of carcass and carcass was conducted. In particular, the coordination relationship between the foot and the carcass in the propulsion process is formed. The sensory information of each foot and carcass is mutually related to each other. The rational coordination movement of the mechanics is generated. The self-discipline decentralized control principle is examined. The result of the exercise is that the exercise intensity of the foot and the carcass is different from that of the body. The results of this study show that the core of the decentralized control structure is under the control of the multi-modal movement. Second, the central control system of the upper level and the decentralized control system of the lower level are connected. This year's survey shows that Specifically, in the past year, the construction of the non-ground movement control system was carried out. The movement of the head and the movement of the head are not stable.

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
多脚歩行に通底する脚と胴体の協調制御則を探る
探索多足行走下腿与躯干的协同控制规律
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Natsui Ryusuke;Shimizu Hiroshi;Nakanishi Yusuke;Liu Zheng;Shimamura Akito;Hung Nguyen Tuan;Lin Yung-Chang;Endo Takahiko;Pu Jiang;Kikuchi Iori;Takenobu Taishi;Okada Susumu;Suenaga Kazu;Saito Riichiro;Miyata Yasumitsu;清野源太,山一竜光,杉山悠聖,安井浩太郎,加納剛史,石黒章夫
  • 通讯作者:
    清野源太,山一竜光,杉山悠聖,安井浩太郎,加納剛史,石黒章夫
Towards understanding the adaptive navigation control mechanisms in centipedes (Scolopendra subspinipes mutilans)
理解蜈蚣(Scolopendra subspinipes mutilans)的自适应导航控制机制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kotaro Yasui;Shunsuke Takano;Takeshi Kano;Akio Ishiguro;Kotaro Yasui
  • 通讯作者:
    Kotaro Yasui
Decoding flexible motor control for mode-rich locomotion: lessons from amphibious centipedes
解码灵活的运动控制以实现模式丰富的运动:两栖蜈蚣的教训
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kotaro Yasui;Shunsuke Takano;Takeshi Kano;Akio Ishiguro;Kotaro Yasui;大野篤史,安井浩太郎,加納剛史,石黒章夫;Kotaro Yasui
  • 通讯作者:
    Kotaro Yasui
ムカデの歩行制御則はヤスデにも適用できるのか?
蜈蚣的运动控制定律是否也适用于千足虫?
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Natsui Ryusuke;Shimizu Hiroshi;Nakanishi Yusuke;Liu Zheng;Shimamura Akito;Hung Nguyen Tuan;Lin Yung-Chang;Endo Takahiko;Pu Jiang;Kikuchi Iori;Takenobu Taishi;Okada Susumu;Suenaga Kazu;Saito Riichiro;Miyata Yasumitsu;清野源太,山一竜光,杉山悠聖,安井浩太郎,加納剛史,石黒章夫;山一竜光,杉山悠聖,清野源太,安井浩太郎,石黒章夫
  • 通讯作者:
    山一竜光,杉山悠聖,清野源太,安井浩太郎,石黒章夫
動物の自律的運動知能の設計原理を求めて:ムカデを用いた事例研究
寻找动物自主运动智能的设计原则:使用蜈蚣的案例研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yasui Kotaro;Takano Shunsuke;Kano Takeshi;Ishiguro Akio;安井浩太郎
  • 通讯作者:
    安井浩太郎
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  • 通讯作者:
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Design principles for robust exploration capability in unknown environments inspired by centipede antennal sensing
受蜈蚣触角传感启发,在未知环境中实现强大探索能力的设计原则
  • 批准号:
    23K13349
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.66万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
ムカデが示す歩行・遊泳間の遷移現象から解き明かす生物の適応的運動機能の発現機序
从蜈蚣行走和游泳的过渡现象阐明适应性运动功能的机制
  • 批准号:
    17J01042
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 2.66万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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