研究内容

動的システム制御学

• 多様な運動を生み出すしくみ(システム)が生まれるメカニズムについて，ロボティクス及び生物の両面から迫っていくことを目指す
• 機構と制御，アクチュエータとの相互作用を上手く生み出し，環境と上手く適応できるシステムとは？

Bio-inspired robotics と Robotics inspired biology の両輪

• 生物を深く学び活用するロボティクス研究
• ロボティクス技術を活かした生物学研究

研究テーマ

生物の適応的運動発現メカニズムに関する研究

生物のロコモーションメカニズムの解明

脚を持つ生物は，多様な歩容(歩行パターン) を巧みに遷移させることで，様々な環境に適応しています．そのメカニズムを解明し，生物に比肩する運動性能を持つロボットを実現することは，生物規範型ロボティクスの大きな目標の一つです．そこで，生物のロコモーションメカニズムの解明と，そのメカニズムを活かしたロボットシステムの構築に取り組んでいます．

研究テーマ例として，以下のようなものがあります．

• 昆虫（バッタやコオロギ）の歩容の解析．特にバッタの特異な歩容の解析
• ワニ類の歩行メカニズムの理解と恐竜類の歩行復元

コオロギの闘争行動メカニズム

雄コオロギは他雄個体と遭遇すると闘争行動を行い，勝ち負けがつきます．勝った個体は攻撃性を維持し，負けた個体は攻撃性が急激に減少する振る舞いを見せます．

これらの行動の背景には，攻撃性を司る内部状態が存在すると考えられています．その時々の内部状態に基づいて闘争行動のフェーズ切り替えや行動選択が決定されることが示唆されています．しかし，これらの内部状態が外部刺激によってどのように変容するのかは未解明です．

そこで，小型移動ロボットを用いて闘争行動に介入することで，外部刺激と内部状態変容の因果関係を明らかにすることを目指しています．

• コオロギの闘争行動を誘引可能な小型移動ロボット
• 闘争行動を引き起こすアンテナフェンシングの構成論的理解

Mckibben型空気圧アクチュエータ(Mckibben Pneumatic Actuator:MPA)に関する研究

McKibben Pneumatic Actuator(MPA) は，空気圧アクチュエータの一種で，圧縮空気によって骨格筋のように収縮して力を発揮するアクチュエータです．軽量で高出力，可変剛性，受動的特性を持ち，各種ロボットや，アシストスーツ，リハビリ機器などのアクチュエータとして用いられています．そこで，MPAの特性を活かしたロボットシステムの構築や，MPAの制御手法の開発に取り組んでいます．

研究テーマ例として，以下のようなものがあります．

• MPAのモデリング
• MPA駆動ロボットにおける自律的協調運動生成
• 機構とMPAの相互作用を利用し，よりダイナミックな運動の実現
• 動的量子化器を用いたMPAの制御

歩行ロボット，特に受動的動歩行(Passive Dynamic Walking:PDW)について

受動的動歩行とは，アクチュエータを持たないロボットが，適切な初期値から運動を始めると重力場をうまく利用しながら，下り坂を歩き続ける運動のことをいいます (T. McGeer 1990)．制御をいれることなく機構のみで実現され，滑らかでヒトの歩行に類似しています．さらに，非線形力学系としても興味深い現象（引き込み現象，分岐現象）を示すことが知られています．そこで，受動的動歩行のメカニズムの解明や，受動的動歩行の特性を活かした歩行ロボットの開発に取り組んでいます．

研究テーマ例として，以下のようなものがあります．

• 受動的動歩行に内在する安定化メカニズムの解析
• 準受動的動歩行の実現
• 超多脚型受動的動歩行ロボット
• 非線形制御と受動的動歩行

システムバイオメカニクス，特に運動の安定性について

• 筋骨格系が持つ特性が運動の安定性にどう寄与するか

無線通信を利用した移動ロボットに関する研究

• 超群ロボットの実現
• DUCKSの自動整列に関する研究