ムカデの水面遊泳とそのロボフィジカルモデル

多足ロボットとムカデ Lithobius forficatus の水面遊泳を調べた研究。多足ロボットは予想外に後退し、体波が変位と同じ方向に進む direct wave で泳ぐことを発見。ムカデも direct body wave と周期的な脚運動で泳ぐ。脚の寄与を調べるため、脚形態・剛性・体波方向・脚協調を独立に変えられる multi-legged robophysical model を開発。

従来の細長い多足ロボットは、独立脚制御用アクチュエータで胴体が肥大化し、非流線型の体と肢構造のため、陸上性能に匹敵する遊泳能力の実現が困難だった。本研究は、そのようなロボットが水面で direct wave により遊泳することを見出し、ムカデでも同様の行動を確認。脚の分散配置が水面遊泳にどう寄与するかを、動物運動学と robophysical model で解析した点が新しい。

ムカデ Lithobius forficatus の運動学を解析。脚形態・剛性、体波方向、脚協調を独立に変化させられる multi-legged robophysical model を構築。robophysical experiments で direct body wave の効果と body–leg coordination の影響を検証。directionally compliant legs と rigid legs を anti-phase actuation で比較。

robophysical experiments により、direct body wave が試験条件下で一貫した前進を生むこと、遊泳性能が body–leg coordination に依存することを示した。また、directionally compliant legs は rigid legs と比べ、同条件の anti-phase actuation で変位を約 0.08 から 0.21 body lengths per cycle に増加させた。

direct body wave が試験条件下で一貫した前進を生み、遊泳性能が body–leg coordination に依存すること、directionally compliant legs が変位を増やすことを議論。これらの知見は、分散付属肢が水面遊泳にどう寄与するかを明らかにし、多足フィールドロボットを陸上から aquatic environments へ拡張するための gait と morphology の設計原則を確立する。

要旨で参照・比較されている研究は明示されていない。関連手法として、多足ロボットの locomotion、centipede の運動学、robophysical model、body–leg coordination、directionally compliant legs に関する研究が次に読むべき候補。同分野の定番として、multi-legged robot の terrestrial locomotion や swimming robot の研究が挙げられる。