ロボットを用いた動物の移動形態発生メカニズムの解明

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自然界の動物達はその淘汰の歴史の中で、エネルギー効率に優れ、また、骨格系や各々の部位に過剰な負荷がかからないような最良の移動形態を身に付けてきたものと考えられる。こうした移動形態は、動物達の身体の持つダイナミクスに合致した運動を行い、力学的な性質を巧みに利用することによって実現される。本研究では2足歩行・4足歩行・ブラキエーションという3種類の移動形態を遂行可能なマルチロコモーションロボット(Fig.1、2)を製作し、ロボットを用いて実際に運動を行わせることにより、理論的に提唱した仮説の実証・確認を行った。まず始めに動力学的な観点から生成した効率の良い個々の運動を構築し、その上で、各々の運動が自発的に遷移するような枠組みを設定した。ロボットを用いた実験によって、適応的移動行動の発現と選択機構に対する一つの有効な解を得ることができた。本領域では動物の移動がいかにして生成・選択されるかという点が大きな焦点となっている。動物の移動形態は、自然淘汰の枠組みの中で、身体のダイナミクスを生かした高効率で自然な歩行・移動が生成されていったと考えられる。本研究では動物の移動形態のうち、2足歩行・4足歩行・ブラキエーションという3つを取り上げ、身体のダイナミクスを利用した運動制御の方法を提案・実践することにより、実際的なアプローチから、その力学的なメカニズムを明確にすることを目的とし、当該領域の推進に大きく貢献したものと考えられる。また、これらの移動形態間の自発的な遷移を誘発する制御システムを考案・構築することにより、適応的移動行動の発現と選択機構の解明に寄与した。本研究で提案した運動は身体と環境との接触を点とすることにより身体のダイナミクスを直接的に活用する点、関節間にホロノミック拘束を設けることにより身体のダイナミクスを位相で記述できる点が大きな特徴である。