東北大学研究者紹介

顔写真

イシグロ　アキオ

石黒　章夫

Akio Ishiguro

所属

電気通信研究所　人間・生体情報システム研究部門　実世界コンピューティング研究室

職名

教授

学位

工学博士　名古屋大学

researchmap

https://researchmap.jp/7000012543

J-GLOBAL ID

201501010191754680

経歴 4

2011年4月～継続中

東北大学　電気通信研究所　教授
2006年4月～ 2011年3月

東北大学　大学院工学研究科　教授
1997年5月～ 2006年3月

名古屋大学　大学院工学研究科　助教授
1991年4月～ 1997年5月

名古屋大学　大学院工学研究科　助手

委員歴 11

計測自動制御学会　代議員

2018年1月～継続中
計測自動制御学会東北支部　支部長

2016年1月～ 2018年1月
計測自動制御学会東北支部　副支部長

2014年1月～ 2016年1月
日本機械学会　校閲委員

2007年4月～ 2008年3月
日本機械学会　校閲委員

2007年4月～ 2008年3月
計測自動制御学会自律分散システム部会　主査

2007年1月～ 2007年12月
計測自動制御学会東北支部　評議員

2007年1月～ 2007年12月
計測自動制御学会自律分散システム部会　主査

2007年1月～ 2007年12月
計測自動制御学会東北支部　評議員

2007年1月～ 2007年12月
計測自動制御学会自律分散システム部会　副主査（平成18年1月～平成18年12月）

2006年1月～ 2006年12月
計測自動制御学会自律分散システム部会　副主査（平成18年1月～平成18年12月）

2006年1月～ 2006年12月

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

所属学協会 4

日本古生物学会
日本数理生物学会
日本ロボット学会
計測自動制御学会

研究キーワード 5

生物ロコモーション
数理科学
生物規範型ロボット
自律分散制御
創発システム

研究分野 3

ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 制御、システム工学 /
ライフサイエンス / 動物生理化学、生理学、行動学 /
情報通信 / ロボティクス、知能機械システム /

受賞 37

計測自動制御学会論文賞

2022年9月　計測自動制御学会　分散協調制御によるマルチモータシステムの一構成法
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門ROBOMECH表彰（学術研究分野）

2022年6月　日本機械学会　四脚ロボットの柔軟な肩部ハンモック構造が走行運動に及ぼす影響
The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2021), the Poster Prize, Second Place

2021年6月　International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2021), the Poster Prize, Honorable Mentions

2021年6月　International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2021), the Poster Prize, Honorable Mentions

2021年6月　International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門ROBOMECH表彰（学術研究分野）

2021年6月　日本機械学会　環境に呼応して足並みが柔軟に変化する多脚ロボットの脚間協調制御則
2020 IROS Best Paper Award on Cognitive Robotics Finalist

2020年11月　IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems　Emergent Adaptive Gait Generation through Hebbian Sensor-Motor Maps by Morphological Probing
日本比較生理生化学会第42回大会発表論文賞会長賞

2020年11月　日本比較生理生化学会
横断型基幹科学技術研究団体連合木村賞

2018年4月　横断型基幹科学技術研究団体連合　ムカデ型ロボット i-CentiPot：機械から生物へ
計測自動制御学会関西支部長賞技術賞

2018年1月　計測自動制御学会　陰的制御によるムカデ型ロボット（i-CentiPot）の実現について
24. 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）優秀講演賞

2017年12月　計測自動制御学会　脚の役割分担を自発的に生成可能な６脚歩行の脚内協調制御則
WIRED Audi INNOVATION AWARD

2016年11月
第300回計測自動制御学会東北支部研究集会, 優秀発表奨励賞

2016年2月19日　計測自動制御学会東北支部　第300回計測自動制御学会東北支部研究集会, 優秀発表奨励賞
第299回計測自動制御学会東北支部研究集会, 優秀発表奨励賞

2015年12月5日　計測自動制御学会東北支部　第299回計測自動制御学会東北支部研究集会, 優秀発表奨励賞
IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science Best Poster Award

2015年12月　IEEE
第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2015）

2015年12月　計測自動制御学会システムインテグレーション部門　第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2015），優秀講演賞
第21回創発システムシンポジウム，最優秀講演賞

2015年8月30日　第21回創発システムシンポジウム　第21回創発システムシンポジウム，最優秀講演賞
第21回創発システムシンポジウム，優秀講演賞

2015年8月30日　第21回創発システムシンポジウム　第21回創発システムシンポジウム，優秀講演賞
東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ，優秀ポスター賞

2015年7月23日　東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ　東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ，優秀ポスター賞
計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2014（SSI2014) SSI Best Research Award

2014年11月23日　計測自動制御学会　計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2014（SSI2014) SSI Best Research Award
2014年度計測自動制御学会学会賞（論文賞）

2014年9月11日　計測自動制御学会　2014年度計測自動制御学会学会賞（論文賞）
CLAWAR Association Best Technical Paper Award (Highly Commended papaer award)

2014年7月21日　17th the Internatial Coference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR2014)　CLAWAR Association Best Technical Paper Award (Highly Commended papaer award)
第23回日本数理生物学会大会ポスター賞

2013年9月12日　日本数理生物学会　第23回日本数理生物学会大会ポスター賞
第23回日本数理生物学会大会ポスター賞

2013年9月12日　日本数理生物学会　第23回日本数理生物学会大会ポスター賞
2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2012)JTCF Novel Technology Paper Award for Amusement Culture Finalist

2012年10月11日　2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2012)　2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2012)JTCF Novel Technology Paper Award for Amusement Culture Finalist
The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems (Living Machines 2012)Best Paper Award

2012年7月12日　The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems (Living Machines 2012)　The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems (Living Machines 2012)Best Paper Award
第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会優秀講演賞

2011年12月25日　公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門　第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会優秀講演賞
NTF Award Finalist for Entertainment Robots and Systems

2011年9月29日　2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems　NTF Award Finalist for Entertainment Robots and Systems
第20回日本数理生物学会，最優秀ポスター賞

2010年9月16日　日本数理生物学会　第20回日本数理生物学会，最優秀ポスター賞
第20回日本数理生物学会，最優秀ポスター賞

2010年9月16日　日本数理生物学会　最優秀ポスター賞
IROS 2009: The 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent RObots and Systems Best Paper Finalist

2009年10月14日　IROS 2009: The 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent RObots and Systems
第9回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2008）優秀講演賞

2008年12月5日　計測自動制御学会SI部門講演会SI2008
2008 Ig Nobel Prize

2008年10月2日　Marc Abrahams　COGNITIVE SCIENCE PRIZE （認知科学賞）
第7回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2006）優秀講演賞

2006年12月16日　計測自動制御学会　準受動歩行機械の実時間適応制御
2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Best Paper Award

2005年1月　IEEE/RSJ International Conference on Intelligent RObots and Systems
2003 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Best Paper Award Nomination Finalist

2004年1月　IEEE/RSJ International Conference on Intelligent RObots and Systems
日本機械学会情報・知能・精密機器部門優秀講演論文賞受賞

1996年3月　日本機械学会

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

論文 729

Elongating, entwining, and dragging: mechanism for adaptive locomotion of tubificine worm blobs in a confined environment

Taishi Mikami, Daiki Wakita, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro, Takeshi Kano

Frontiers in Neurorobotics　17　2023年8月29日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fnbot.2023.1207374 　

eISSN：1662-5218

詳細を見る詳細を閉じる

Worms often aggregate through physical connections and exhibit remarkable functions such as efficient migration, survival under environmental changes, and defense against predators. In particular, entangled blobs demonstrate versatile behaviors for their survival; they form spherical blobs and migrate collectively by flexibly changing their shape in response to the environment. In contrast to previous studies on the collective behavior of worm blobs that focused on locomotion in a flat environment, we investigated the mechanisms underlying their adaptive motion in confined environments, focusing on tubificine worm collectives. We first performed several behavioral experiments to observe the aggregation process, collective response to aversive stimuli, the motion of a few worms, and blob motion in confined spaces with and without pegs. We found the blob deformed and passed through a narrow passage using environmental heterogeneities. Based on these behavioral findings, we constructed a simple two-dimensional agent-based model wherein the flexible body of a worm was described as a cross-shaped agent that could deform, rotate, and translate. The simulations demonstrated that the behavioral findings were well-reproduced. Our findings aid in understanding how physical interactions contribute to generating adaptive collective behaviors in real-world environments as well as in designing novel swarm robotic systems consisting of soft agents.
Active-sensing-based decentralized control of autonomous mobile agents for quick and smooth collision avoidance

Takeshi Kano, Takeru Kanno, Taishi Mikami, Akio Ishiguro

Frontiers in Robotics and AI　9　2022年11月11日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/frobt.2022.992716 　

eISSN：2296-9144

詳細を見る詳細を閉じる

There is an increasing demand for multi-agent systems in which each mobile agent, such as a robot in a warehouse or a flying drone, moves toward its destination while avoiding other agents. Although several control schemes for collision avoidance have been proposed, they cannot achieve quick and safe movement with minimal acceleration and deceleration. To address this, we developed a decentralized control scheme that involves modifying the social force model, a model of pedestrian dynamics, and successfully realized quick, smooth, and safe movement. However, each agent had to observe many nearby agents and predict their future motion; that is, unnecessary sensing and calculations were required for each agent. In this study, we addressed this issue by introducing active sensing. In this control scheme, an index referred to as the “collision risk level” is defined, and the observation range of each agent is actively controlled on this basis. Through simulations, we demonstrated that the proposed control scheme works reasonably while reducing unnecessary sensing and calculations.
Producing non-steady-state gaits (starting, stopping, and turning) in a biologically realistic quadrupedal simulation

William Irvin Sellers, Charlotte Francesca Cross, Akira Fukuhara, Akio Ishiguro, Eishi Hirasaki

Frontiers in Ecology and Evolution　10　2022年9月8日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fevo.2022.954838 　

eISSN：2296-701X

詳細を見る詳細を閉じる

Multibody dynamic analysis (MDA) has become part of the standard toolkit used to reconstruct the biomechanics of extinct animals. However, its use is currently almost exclusively limited to steady state activities such as walking and running at constant velocity. If we want to reconstruct the full range of activities that a given morphology can achieve then we must be able to reconstruct non-steady-state activities such as starting, stopping, and turning. In this paper we demonstrate how we can borrow techniques from the robotics literature to produce gait controllers that allow us to generate non-steady-state gaits in a biologically realistic quadrupedal simulation of a chimpanzee. We use a novel proportional-derivative (PD) reach controller that can accommodate both the non-linear contraction dynamics of Hill-type muscles and the large numbers of both single-joint and two-joint muscles to allow us to define the trajectory of the distal limb segment. With defined autopodial trajectories we can then use tegotae style locomotor controllers that use decentralized reaction force feedback to control the trajectory speed in order to produce quadrupedal gait. This combination of controllers can generate starting, stopping, and turning kinematics, something that we believe has never before been achieved in a simulation that uses both physiologically realistic muscles and a high level of anatomical fidelity. The gait quality is currently relatively low compared to the more commonly used feedforward control methods, but this can almost certainly be improved in future by using more biologically based foot trajectories and increasing the complexity of the underlying model and controllers. Understanding these more complex gaits is essential, particularly in fields such as paleoanthropology where the transition from an ancestral hominoid with a diversified repertoire to a bipedal hominin is of such fundamental importance, and this approach illustrates one possible avenue for further research in this area.
Understanding of superorganisms: collective behavior, differentiation and social organization

Toru Miura, Kohei Oguchi, Haruka Yamaguchi, Mayuko Nakamura, Daisuke Sato, Kenta Kobayashi, Nobuyuki Kutsukake, Kyoko Miura, Yoshinobu Hayashi, Masaru Hojo, Kiyoto Maekawa, Shuji Shigenobu, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Artificial Life and Robotics　27　(2)　204-212　2022年5月
出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s10015-022-00754-x 　

ISSN：1433-5298

eISSN：1614-7456
Flexible Shoulder in Quadruped Animals and Robots Guiding Science of Soft Robotics

Akira Fukuhara, Megu Gunji, Yoichi Masuda, Kenjiro Tadakuma, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　34　(2)　304-309　2022年4月20日
出版者・発行元：Fuji Technology Press Ltd.
DOI： 10.20965/jrm.2022.p0304 　

ISSN：0915-3942

eISSN：1883-8049

詳細を見る詳細を閉じる

Cursorial quadrupeds have different connections to the trunk for forelimbs and hindlimbs: a flexible connection through the muscles to the forelimb, and a secure connection through the hip joint to the hindlimb. Although anatomical and biological studies have described the structure and behavior of cursorial quadrupeds by focusing on flexible shoulders, the functionality of the flexible shoulder remains unclear. In this study, we first survey the anatomical and biological studies. Second, we introduce our robotics studies, which focus on flexible connections for proximal limb joints. Further, we discuss future directions for extracting a design principle based on complex animal body structures, and we suggest the potential for interdisciplinary research between anatomy and soft robotics.
Adaptive Centipede Walking via Synergetic Coupling Between Decentralized Control and Flexible Body Dynamics

Kotaro Yasui, Shunsuke Takano, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Frontiers in Robotics and AI　9　2022年4月5日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/frobt.2022.797566 　

eISSN：2296-9144

詳細を見る詳細を閉じる

Multi-legged animals such as myriapods can locomote on unstructured rough terrain using their flexible bodies and legs. This highly adaptive locomotion emerges through the dynamic interactions between an animal’s nervous system, its flexible body, and the environment. Previous studies have primarily focused on either adaptive leg control or the passive compliance of the body parts and have shown how each enhanced adaptability to complex terrains in multi-legged locomotion. However, the essential mechanism considering both the adaptive locomotor circuits and bodily flexibility remains unclear. In this study, we focused on centipedes and aimed to understand the well-balanced coupling between the two abovementioned mechanisms for rough terrain walking by building a neuromechanical model based on behavioral findings. In the behavioral experiment, we observed a centipede walking when part of the terrain was temporarily removed and thereafter restored. We found that the ground contact sense of each leg was essential for generating rhythmic leg motions and also for establishing adaptive footfall patterns between adjacent legs. Based on this finding, we proposed decentralized control mechanisms using ground contact sense and implemented them into a physical centipede model with flexible bodies and legs. In the simulations, our model self-organized the typical gait on flat terrain and adaptive walking during gap crossing, which were similar to centipedes. Furthermore, we demonstrated that the locomotor performance deteriorated on rough terrain when adaptive leg control was removed or when the body was rigid, which indicates that both the adaptive leg control and the flexible body are essential for adaptive locomotion. Thus, our model is expected to capture the possible essential mechanisms underlying adaptive centipede walking and pave the way for designing multi-legged robots with high adaptability to irregular terrain.
Adaptive Interlimb Coordination Mechanism for Hexapod Locomotion Based on Active Load Sensing

Akira Fukuhara, Wataru Suda, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Frontiers in Neurorobotics　16　2022年2月8日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fnbot.2022.645683 　

eISSN：1662-5218

詳細を見る詳細を閉じる

Insects can flexibly coordinate their limbs to adapt to various locomotor conditions, e.g., complex environments, changes in locomotion speed, and leg amputation. An interesting aspect of insect locomotion is that the gait patterns are not necessarily stereotypical but are often highly variable, e.g., searching behavior to obtain stable footholds in complex environments. Several previous studies have focused on the mechanism for the emergence of variable limb coordination patterns. However, the proposed mechanisms are complicated and the essential mechanism underlying insect locomotion remains elusive. To address this issue, we proposed a simple mathematical model for the mechanism of variable interlimb coordination in insect locomotion. The key idea of the proposed model is “decentralized active load sensing,” wherein each limb actively moves and detects the reaction force from the ground to judge whether it plays a pivotal role in maintaining the steady support polygon. Based on active load sensing, each limb stays in the stance phase when the limb is necessary for body support. To evaluate the proposed model, we conducted simulation experiments using a hexapod robot. The results showed that the proposed simple mechanism allows the hexapod robot to exhibit typical gait patterns in response to the locomotion speed. Furthermore, the proposed mechanism improves the adaptability of the hexapod robot for leg amputations and lack of footholds by changing each limb's walking and searching behavior in a decentralized manner based on the physical interaction between the body and the environment.
形態に応じた四脚走行運動を発現可能な自律分散制御則

浅岡雄也, 乗田篤志, 鈴木朱羅, 福原洸, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2022　2A2-P07　2022年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2022.2a2-p07 　

eISSN：2424-3124
Special issue on adaptive motion of animals and machines.

Emily M. Standen, Auke Jan Ijspeert, Akio Ishiguro, Koh Hosoda

Adv. Robotics　36　(13)　611-611　2022年

DOI： 10.1080/01691864.2022.2095011 　
Decentralized Control Mechanisms for Trunk, Head, and Tail-limb Coordination in Quadruped Running.

Shura Suzuki, Yuya Asaoka, Atsushi Norita, Akira Fukuhara, Masato Ishikawa, Akio Ishiguro

CLAWAR　256-263　2022年

DOI： 10.1007/978-3-031-15226-9_25 　
Simple Reactive Head Motion Control Enhances Adaptability to Rough Terrain in Centipede Walking

Kotaro Yasui, Shunsuke Takano, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　13548 LNAI　262-266　2022年
出版者・発行元：SPRINGER INTERNATIONAL PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-031-20470-8_26 　

ISSN：0302-9743

eISSN：1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Multi-legged animals such as myriapods exhibit highly adaptive and effective locomotion on rough terrain. They achieve this locomotor performance by coordinating their flexible bodies and legs in response to the environmental situation. To capture the essential motor control mechanisms in centipedes, we have constructed mathematical models based on behavioral findings. Although our latest model succeeded in producing adaptive centipede walking on irregular terrain, the simulated centipede sometimes became stuck because of head collision with an obstacle in front. To overcome this limitation, in this paper, we added a simple reactive head motion control in which a few anterior body segments actively bend to keep the head section from becoming stuck. Through simulation experiment, we verified that the proposed head motion control improves the centipede-like robot’s ability to traverse rough terrain with many gaps.
徘徊性クモ類に学ぶ流体駆動と筋肉駆動の連関に基づく脚間協調制御則

山地聡史, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2022　2A2-P08　2022年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2022.2a2-p08 　

eISSN：2424-3124
ロコモーションの本質理解から切り拓く自律分散型ヘビロボットの設計論

加納剛史, 安井浩太郎, 石黒章夫

日本ロボット学会誌　40　(4)　283-287　2022年
出版者・発行元：None
DOI： 10.7210/jrsj.40.283 　

ISSN：0289-1824

eISSN：1884-7145
Leg amputation modifies coordinated activation of the middle leg muscles in the cricket Gryllus bimaculatus

Dai Owaki, Hitoshi Aonuma, Yasuhiro Sugimoto, Akio Ishiguro

Scientific Reports　11　(1)　2021年12月
出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41598-020-79319-6 　

eISSN：2045-2322

詳細を見る詳細を閉じる

<title>Abstract</title>Insects alter their walking pattern in order to respond to demands of an ever-changing environment, such as varying ground surface textures. They also exhibit resilient and flexible ability to retain the capacity to walk even after substantial changes in their body properties, e.g. leg amputation. While the motor control paradigm governing the inter-leg coordination in such adaptive walking has been extensively described in past studies, the mechanism remains unknown. Here, we examined this question by using the cricket (<italic>Gryllus bimaculatus</italic>), which shows a tetrapod/tripod gait on a flat surfaces, like many other insects. We performed leg amputation experiments to investigate modifications of leg movements and coordination of muscle activities. We simultaneously recorded (1) the leg movements, locomotion velocity, and body rotation and (2) the leg movements and leg muscles activities before and after leg amputation. Crickets displayed adaptive coordination of leg movement patterns in response to amputations. The activation timings of levator muscles in both middle legs tended to synchronize in phase when both legs were amputated at the coxatrochanteral joint. This supports the hypothesis that an intrinsic contralateral connection within the mesothoracic ganglion exists, and that mechanosensory feedback from the legs override this connection, resulting in the anti-phase movement of a normal gait.
Simple decentralized control mechanism that enables limb adjustment for adaptive quadruped running

Akira Fukuhara, Yukihiro Koizumi, Tomoyuki Baba, Shura Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences　288　(1962)　2021年11月10日
出版者・発行元：The Royal Society
DOI： 10.1098/rspb.2021.1622 　

ISSN：0962-8452

eISSN：1471-2954

詳細を見る詳細を閉じる

Quadrupeds exhibit versatile and adaptive running by exploiting the flying phase during the stride cycle. Various interlimb coordination mechanisms focusing on mechanical loads during the stance phase have been proposed to understand the underlying control mechanism, and various gait patterns have been reproduced. However, the essential control mechanism required to achieve both steady running patterns and non-steady behaviours, such as jumping and landing, remains unclear. Therefore, we focus on the vertical motions of the body parts and propose a new decentralized interlimb coordination mechanism. The simulation results demonstrate that the robot can generate efficient and various running patterns in response to the morphology of the body. Furthermore, the proposed model allows the robot to smoothly change its behaviour between steady running and non-steady landing depending on the situation. These results suggest that the steady and non-steady behaviours in quadruped adaptive running may share a common simple control mechanism based on the mechanical loads and vertical velocities of the body parts.
Decentralized Control of Pedundulatory and Peristaltic Locomotion Inspired by Polycheates

Kotaro Yasui, Takeru Kanno, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

2021 60th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2021　60-65　2021年9月8日
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

Polychaete worms move effectively using pedundulatory locomotion (i.e., body undulation coordinated with parapodia motions) and peristalsis in response to the environment. However, the essential control mechanism underlying adaptive multi-modal locomotion in polychaetes remains unclear. In this study, we observed the locomotion when a part of the body was placed in a narrow space and found that the worm exhibited a mixed locomotor pattern along the body. Based on this finding, we proposed a decentralized control model that can produce the adaptive switch between the pedundulatory and peristaltic locomotion in polychaetes and validated it in simulation.
Emergence of robust self-organized undulatory swimming based on local hydrodynamic force sensing

Robin Thandiackal, Kamilo Melo, Laura Paez, Johann Herault, Takeshi Kano, Kyoichi Akiyama, Frédéric Boyer, Dimitri Ryczko, Akio Ishiguro, Auke J. Ijspeert

Science Robotics　6　(57)　2021年8月11日
出版者・発行元：American Association for the Advancement of Science (AAAS)
DOI： 10.1126/scirobotics.abf6354 　

eISSN：2470-9476

詳細を見る詳細を閉じる

Using a robot, we show that hydrodynamic feedback loops and redundancy of peripheral and central mechanisms produce robust swimming.
Spontaneous Gait Transitions of Sprawling Quadruped Locomotion by Sensory-Driven Body–Limb Coordination Mechanisms

Shura Suzuki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

Frontiers in Neurorobotics　15　645731-645731　2021年7月30日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fnbot.2021.645731 　

eISSN：1662-5218

詳細を見る詳細を閉じる

Deciphering how quadrupeds coordinate their legs and other body parts, such as the trunk, head, and tail (i.e., body–limb coordination), can provide informative insights to improve legged robot mobility. In this study, we focused on sprawling locomotion of the salamander and aimed to understand the body–limb coordination mechanisms through mathematical modeling and simulations. The salamander is an amphibian that moves on the ground by coordinating the four legs with lateral body bending. It uses standing and traveling waves of lateral bending that depend on the velocity and stepping gait. However, the body–limb coordination mechanisms responsible for this flexible gait transition remain elusive. This paper presents a central-pattern-generator-based model to reproduce spontaneous gait transitions, including changes in bending patterns. The proposed model implements four feedback rules (feedback from limb-to-limb, limb-to-body, body-to-limb, and body-to-body) without assuming any inter-oscillator coupling. The interplay of the feedback rules establishes a self-organized body–limb coordination that enables the reproduction of the speed-dependent gait transitions of salamanders, as well as various gait patterns observed in sprawling quadruped animals. This suggests that sensory feedback plays an essential role in flexible body–limb coordination during sprawling quadruped locomotion.
Decentralized Control Mechanisms for a Walking Fish (Polypterus senegalus)

Suzuki Shura, Kano Takeshi, Standen M. Emily, Ijspeert J. Auke, Ishiguro Akio

36　2021年6月
出版者・発行元：Adaptive Motion of Animals and Machines Organizing Committee
DOI： 10.18910/84876 　

詳細を見る詳細を閉じる

The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines. Ottawa，Canada (Virtual Platform). 2021-06-22/25. Adaptive Motion of Animals and Machines Organizing Committee.
Toward understanding design principle of polysemantic body underlying animal’s versatile behaviors 査読有り

Fukuhara, Akira, Gunji, Megu, Masuda, Yoichi, Amaike, Hayato, Miyashita, Kazuhiro, Wakamoto, Ryo, Tadakuma, Kenjiro, Ishikawa, Masato, Ishiguro, Akio

The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines　2021年6月

DOI： 10.18910/84883 　
Simulation study of a galloping quadruped robotwith a flexible shoulder hammock structure 査読有り

Akira Fukuhara, Megu Gunji, Yoichi Masuda, Kenjiro Tadakuma, Akio Ishiguro

The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines　2021年6月

DOI： 10.18910/84856 　
WaltzBots: Toward understanding interpersonal coordination mechanism underlying ballroom dance

A. Fukuhara, T. Kano, R. Kobayashi, Y. Yamamoto, A. Ishiguro

Proc. of The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2021)　2021年6月

DOI： 10.18910/84855 　
Decentralized Control Mechanisms Underlying Neck–limb Coordination in Horse Walking and Trotting 査読有り

S. Suzuki, A. Norita, A. Fukuhara, T. Kano, A. Ishiguro

The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines　2021年6月

DOI： 10.18910/84865 　
Model-free balance control for running quadruped robots using bicycle dynamics 査読有り

S. Hattori, S. Suzuki, F. Akira, T. Kano, A. Ishiguro

Proc. of The 9.5th international symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2021)　2021年6月

DOI： 10.18910/84857 　
Tegotae-Based Control Produces Adaptive Inter- and Intra-limb Coordination in Bipedal Walking

Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

Frontiers in Neurorobotics　15　629595-629595　2021年5月12日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fnbot.2021.629595 　

eISSN：1662-5218

詳細を見る詳細を閉じる

Despite the appealing concept of central pattern generator (CPG)-based control for bipedal walking robots, there is currently no systematic methodology for designing a CPG-based controller. To remedy this oversight, we attempted to apply the Tegotae approach, a Japanese concept describing how well a perceived reaction, i.e., sensory information, matches an expectation, i.e., an intended motor command, in designing localised controllers in the CPG-based bipedal walking model. To this end, we developed a Tegotae function that quantifies the Tegotae concept. This function allowed incorporating decentralised controllers into the proposed bipedal walking model systematically. We designed a two-dimensional bipedal walking model using Tegotae functions and subsequently implemented it in simulations to validate the proposed design scheme. We found that our model can walk on both flat and uneven terrains and confirmed that the application of the Tegotae functions in all joint controllers results in excellent adaptability to environmental changes.
Wearable Vibration Sensor for Measuring the Wing Flapping of Insects 国際誌

Ryota Yanagisawa, Shunsuke Shigaki, Kotaro Yasui, Dai Owaki, Yasuhiro Sugimoto, Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu

Sensors　21　(2)　593-593　2021年1月15日
出版者・発行元：MDPI AG
DOI： 10.3390/s21020593 　

eISSN：1424-8220

詳細を見る詳細を閉じる

In this study, we fabricated a novel wearable vibration sensor for insects and measured their wing flapping. An analysis of insect wing deformation in relation to changes in the environment plays an important role in understanding the underlying mechanism enabling insects to dynamically interact with their surrounding environment. It is common to use a high-speed camera to measure the wing flapping; however, it is difficult to analyze the feedback mechanism caused by the environmental changes caused by the flapping because this method applies an indirect measurement. Therefore, we propose the fabrication of a novel film sensor that is capable of measuring the changes in the wingbeat frequency of an insect. This novel sensor is composed of flat silver particles admixed with a silicone polymer, which changes the value of the resistor when a bending deformation occurs. As a result of attaching this sensor to the wings of a moth and a dragonfly and measuring the flapping of the wings, we were able to measure the frequency of the flapping with high accuracy. In addition, as a result of simultaneously measuring the relationship between the behavior of a moth during its search for an odor source and its wing flapping, it became clear that the frequency of the flapping changed depending on the frequency of the odor reception. From this result, a wearable film sensor for an insect that can measure the displacement of the body during a particular behavior was fabricated.
Sprawling Quadruped Robot Driven by Decentralized Control With Cross-Coupled Sensory Feedback Between Legs and Trunk

Shura Suzuki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

Frontiers in Neurorobotics　14　607455-607455　2021年1月8日
出版者・発行元：Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fnbot.2020.607455 　

eISSN：1662-5218

詳細を見る詳細を閉じる

Quadruped animals achieve agile and highly adaptive locomotion owing to the coordination between their legs and other body parts, such as the trunk, head, and tail, that is, body–limb coordination. This study aims to understand the sensorimotor control underlying body–limb coordination. To this end, we adopted sprawling locomotion in vertebrate animals as a model behavior. This is a quadruped walking gait with lateral body bending used by many amphibians and lizards. Our previous simulation study demonstrated that cross-coupled sensory feedback between the legs and trunk helps to rapidly establish body–limb coordination and improve locomotion performance. This paper presented an experimental validation of the cross-coupled sensory feedback control using a newly developed quadruped robot. The results show similar tendencies to the simulation study. Sensory feedback provides rapid convergence to stable gait, robustness against leg failure, and morphological changes. Our study suggests that sensory feedback potentially plays an essential role in body–limb coordination and provides a robust, sensory-driven control principle for quadruped robots.
四脚ロボットの効率的な頷き歩行に活用可能な頸部の開発

福原洸, 郡司芽久, 増田容一, 多田隈建二郎, 鈴木朱羅, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2021　2P2-F14　2021年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2021.2p2-f14 　

eISSN：2424-3124
適応的な跳躍運動が可能な脚式ロボットの実現に向けての一考察

馬場智主, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2021　1P3-F08　2021年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2021.1p3-f08 　

eISSN：2424-3124
移動速度に応じた首振り運動を発現可能な四脚ロボットの自律分散制御則

乗田篤志, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2021　1P3-F03　2021年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2021.1p3-f03 　

eISSN：2424-3124
ムカデの未知環境踏破行動に内在する意思決定メカニズムに関する一考察

清野源太, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2021　1P3-F06　2021年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2021.1P3-F06 　

詳細を見る詳細を閉じる

Understanding control mechanisms underlying adaptive animal locomotion will provide us a design scheme for robots which can behave autonomously depending on environments. To address this issue, it is important to capture the interplay between local pattern generating circuits, descending commands from higher centers, and sensory feedback. However, the essential interplay between them that generates adaptive behavior in response to the situation remains unclear. Here, we focused on centipedes and explored the interplay by observing the decision-making when they faced the edge of the precipice during walking. We found that a ventral nerve cord-transected centipede stopped walking in a shorter distance forward than the intact one. From the results, we extended our previous mathematical model for walking based on decentralized control and proposed a descending control mechanism which utilizes ground reaction forces detected at the legs for deciding whether to move forward.
徘徊性クモ類に学ぶ静水骨格系を活用した脚間協調制御則

山地聡史, 安井浩太郎, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2021　1P3-F05　2021年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2021.1P3-F05 　

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control could be the key to design soft-bodied robots that have a huge number of degrees of freedom. To address this issue, we focus on a wandering spider with a hydrostatic skeleton and aim to understand the decentralized control mechanism underlying their coordination pattern between limbs (i.e., interlimb coordination). For this purpose, we employed an approach wherein we construct a simple mathematical model based on biological insights. We proposed a phenomenological model that can describe fluid dynamics and built a three-dimensional robot model with a simple local reflexive mechanism based on the interaction between flexor muscles and body fluid in their legs. As a first step, we succeeded in reproducing locomotion in which two legs move in anti-phase via simulation.
脚の負荷に応じた足並みを生成可能な多脚ロボットの実現に向けた一考察

大野篤史, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2021　1P3-F07　2021年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2021.1P3-F07 　

詳細を見る詳細を閉じる

Myriapods such as centipedes and millipedes can coordinate their elongate multi-legged body to locomote adaptively in unstructured and unpredictably changing environments. Clarifying the underlying motor control mechanism for locomotion will help to realize multi-legged robots that can move adaptively in various environments. However, the interlimb coordination mechanism that can generate load-dependent adaptive gait inherent in myriapods has not yet been elucidated. To solve this problem, we focused on the dynamic muscle properties as actuators for walking which may be closely related to the generation of gait patterns. In this paper, we observed the response to the load on the body and found that centipedes change their gait and increase their duty cycle. To understand this behavioral finding, we proposed a mathematical model for the locomotion control in which the force-velocity relationship of leg muscles was taken into account.
An agent-based model of the interrelation between the COVID-19 outbreak and economic activities 査読有り

T. Kano, K. Yasui, T. Mikami, M. Asally, A. Ishiguro

Proceedings of the Royal Society A　477　(2245)　20200604-20200604　2021年
出版者・発行元：The Royal Society
DOI： 10.1098/rspa.2020.0604 　

ISSN：1364-5021

eISSN：1471-2946

詳細を見る詳細を閉じる

As of July 2020, COVID-19 caused by SARS-COV-2 is spreading worldwide, causing severe economic damage. While minimizing human contact is effective in managing outbreaks, it causes severe economic losses. Strategies to solve this dilemma by considering the interrelation between the spread of the virus and economic activities are urgently needed to mitigate the health and economic damage. Here, we propose an abstract agent-based model of the COVID-19 outbreak that accounts for economic activities. The computational simulation of the model recapitulates the trade-off between the health and economic damage associated with voluntary restraint measures. Based on the simulation results, we discuss how the macroscopic dynamics of infection and economics emerge from individuals’ behaviours. We believe our model can serve as a platform for discussing solutions to the above-mentioned dilemma.
An agent-based model for community formation process of vampire bats that survive by sharing food

Taishi Mikami, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Artificial Life and Robotics　25　(4)　561-568　2020年11月
出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s10015-020-00649-9 　

ISSN：1433-5298

eISSN：1614-7456
分散協調制御によるマルチモータシステムの一構成法査読有り

天野也寸志, 日比野良一, 菅井賢, 加納剛史, 石黒章夫

計測自動制御学会論文集　56　(11)　521-530　2020年11月
A bio-inspired quadruped robot exploiting flexible shoulder for stable and efficient walking

Akira Fukuhara, Megu Gunji, Yoichi Masuda, Kenjiro Tadakuma, Akio Ishiguro

IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems　7832-7839　2020年10月24日

DOI： 10.1109/IROS45743.2020.9341444 　

ISSN：2153-0858

eISSN：2153-0866

詳細を見る詳細を閉じる

While most modern-day quadruped robots crouch their limbs during the stance phase to stabilize the trunk, mammals exploit the inverted-pendulum motions of their limbs and realize both efficient and stable walking. Although the flexibility of the shoulder region of mammals is expected to contribute to reconciling the discrepancy between the forelimbs and hindlimbs for natural walking, the complex body structure makes it difficult to understand the functionality of animal morphology. In this study, we developed a simple robot model that mimics the flexibility of shoulder region in the sagittal plane, and we conducted a two-dimensional simulation. The results suggest that the flexibility of the shoulder contributes to absorbing the different motions between the forelimbs and hindlimbs.
Decentralized Control for Swarm Robots That Can Effectively Execute Spatially Distributed Tasks 査読有り

Takeshi Kano, Eiichi Naito, Takenobu Aoshima, Akio Ishiguro

Artificial Life　26　(2)　242-259　2020年5月
出版者・発行元：MIT Press - Journals
DOI： 10.1162/artl_a_00317 　

ISSN：1064-5462

eISSN：1530-9185

詳細を見る詳細を閉じる

A swarm robotic system is a system in which multiple robots cooperate to fulfill a macroscopic function. Many swarm robots have been developed for various purposes. This study aims to design swarm robots capable of executing spatially distributed tasks effectively, which can be potentially used for tasks such as search-and-rescue operation and gathering scattered garbage in rooms. We propose a simple decentralized control scheme for swarm robots by extending our previously proposed non-reciprocal-interaction-based model. Each robot has an internal state, called its workload. Each robot first moves randomly to find a task, and when it does, its workload increases, and then it attracts its neighboring robots to ask for their help. We demonstrate, via simulations, that the proposed control scheme enables the robots to effectively execute multiple tasks in parallel under various environments. Fault tolerance of the proposed system is also demonstrated.
安定かつ適応的な高速走行の実現を目指した四脚ロボットの開発

馬場智主, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2020　2A1-K03　2020年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2020.2a1-k03 　

eISSN：2424-3124
脚と胴体の協調運動を生み出すトカゲ様四脚歩行ロボットの実験的検証

鈴木朱羅, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2020　2A1-K01　2020年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2020.2a1-k01 　

eISSN：2424-3124
Special Issue on Adaptive Motion of Animals and Machines.

Auke Jan Ijspeert, Akio Ishiguro, Emily M. Standen, Koh Hosoda

Advanced Robotics　34　(17)　1095-1095　2020年

DOI： 10.1080/01691864.2020.1807151 　
Emergent adaptive gait generation through Hebbian sensor-motor maps by morphological probing.

Matthieu Dujany, Simon Hauser, Mehmet Mutlu, Martijn van der Sar, Jonathan Arreguit, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Auke Jan Ijspeert

IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS)　7866-7873　2020年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS45743.2020.9341211 　
ヘビの多芸多才なロコモーションに内在する自律分散制御則

加納剛史, 石黒章夫

生物物理　60　(5)　272-275　2020年
出版者・発行元：None
DOI： 10.2142/biophys.60.272 　

ISSN：0582-4052

eISSN：1347-4219
胴体の屈曲と伸縮を巧みに切り替えて移動するゴカイに内在する自律分散制御則

菅野健, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2020　(0)　2A1-K05　2020年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2020.2A1-K05 　

詳細を見る詳細を閉じる

Polychaetes have a number of body segments with a pair of parapodia. They locomote effectively by utilizing undulatory and peristaltic motions of the flexible body in response to the environment. Clarifying the control mechanism underlying such adaptive locomotion of polychaetes can contribute to developing multi-legged robots that can move effectively in various environments by the flexible coordination of many body parts. In this study, we observed the locomotion of polychaetes when a part of their bodies was placed in a narrow space, and found that the motions of each body segment adaptively changed in response to the situations. Based on this finding, we proposed a decentralized control scheme that can reproduce the adaptive switch between undulatory and peristaltic motions in polychaetes locomotion.
環境に呼応して足並みが柔軟に変化する多脚ロボットの脚間協調制御則

高野俊輔, 安井浩太郎, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2020　(0)　2A1-K02　2020年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2020.2A1-K02 　

詳細を見る詳細を閉じる

Centipedes can move adaptively in unstructured environments by coordinating a large number of legs. Clarifying the underlying control mechanism for walking will help not only contribute to biology but also develop highly adaptive multi-legged robots. We previously observed the centipedes' response to the removal of a part of the terrain during walking and reported that the adaptive locomotion could be generated by a control mechanism using ground reaction forces detected at the legs. In this paper, we additionally observed the response to the appearance of a part of the terrain and found that centipedes utilized the newly obtained scaffold for propulsion. Based on this finding, we proposed an inter-limb coordination mechanism for multi-legged robots that enables adaptation to irregular terrain, and as a first step, we demonstrated via simulation that the proposed model could reproduce a steady gait pattern of centipedes.
Development of quadruped robot that can exploit shoulder hammock structure 査読有り

Akira Fukuhara, Megu Gunji, Yoichi Masuda, Kenjiro Tadakuma, Akio Ishiguro

2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration(SII2020)　1139-1143　2020年1月

DOI： 10.1109/SII46433.2020.9026169 　
Adaptive One-dimensional Crawling Robot Driven by Simple Decentralized Control Mechanism 査読有り

Takeshi Kano, Rodrigo Senofieni, Akio Fukuhara, Akio Ishiguro

Proc. of ALIFE2020　696-698　2020年

DOI： 10.1162/isal_a_00250 　
One-dimensional reaction-diffusion model for intra- and inter- biofilm oscillatory dynamics 査読有り

Taishi Mikami, Munehiro Asally, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Proc. of ALIFE2020　2020年
Decoding Decentralized Control Mechanism Underlying Adaptive and Versatile Locomotion of Snakes 招待有り査読有り

Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Integrative and Comparative Biology　60　(5)　272-275　2020年1月
出版者・発行元：None
DOI： 10.2142/biophys.60.272 　

ISSN：0582-4052

eISSN：1347-4219
Decoding the essential interplay between central and peripheral control in adaptive locomotion of amphibious centipedes 査読有り

Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Emily M. Standen, Hitoshi Aonuma, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

SCIENTIFIC REPORTS　9　doi:10.1038/s41598-019-53258-3　2019年12月
出版者・発行元：NATURE PUBLISHING GROUP
DOI： 10.1038/s41598-019-53258-3 　

ISSN：2045-2322

詳細を見る詳細を閉じる

Amphibious animals adapt their body coordination to compensate for changing substrate properties as they transition between terrestrial and aquatic environments. Using behavioural experiments and mathematical modelling of the amphibious centipede Scolopendra subspinipes mutilans, we reveal an interplay between descending command (brain), local pattern generation, and sensory feedback that controls the leg and body motion during swimming and walking. The elongated and segmented centipede body exhibits a gradual transition in the locomotor patterns as the animal crosses between land and water. Changing environmental conditions elicit a mechano-sensory feedback mechanism, inducing a gait change at the local segment level. The body segments operating downstream of a severed nerve cord (no descending control) can generate walking with mechano-sensory inputs alone while swimming behaviour is not recovered. Integrating the descending control for swimming initiation with the sensory feedback control for walking in a mathematical model successfully generates the adaptive behaviour of centipede locomotion, capturing the possible mechanism for flexible motor control in animals.
Decentralized Coordination Mechanism between Neck and Limbs for Efficient Quadrupedal Walking 査読有り

Akira Fukuhara, Shura Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2019)　1715-1720　2019年11月
Efficient Quadrupedal Walking Via Decentralized Coordination Mechanism between Limbs and Neck 査読有り

A. Fukuhara, S. Suzuki, T. Kano, A. Ishiguro

Proc. of 2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems　1715-1720　2019年11月
An agent-based model for the community of vampire bats that survive by sharing food 査読有り

T. Mikami, T. Kano, A. Ishiguro

Proc. of SWARM 2019: The 3rd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics　194-196　2019年11月
Centipede Type Robot i-CentiPot: From Machine to Creatures 査読有り

Koichi Osuka, Tetsuya Kinugasa, Ryota Hayashi, Koji Yoshida, Dai Owaki, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　31　(5)　723-726　2019年10月20日
出版者・発行元：Fuji Technology Press Ltd.
DOI： 10.20965/jrm.2019.p0723 　

ISSN：0915-3942

eISSN：1883-8049

詳細を見る詳細を閉じる

In this study, we have developed a centipede-like multi-legged robot named i-CentiPot. This robot was developed to demonstrate our concept presented in the CREST project. In the project, we show that the existence of implicit control is important. i-CentiPot plays the part of the anchor example for our project.* * This article is a translation from the article: K. Osuka et al., “Centipede type robot i-CentiPot: From machine to creatures,” The 8th Conf. of Transdisciplinary Federation of Science and Technology, D-2-4, 2017 (in Japanese).
On the Determinant of Spontaneous Gait Transition in Legged Locomotion 査読有り

A. Fukuhara, D. Owaki, T. Kano, A. Ishiguro

Proc. of SICE Annual Conference　254-257　2019年9月
Inter- and intra-limb coordination mechanism under limited actuator capabilities in adaptive quadruped locomotion 査読有り

A. Fukuhara, S. Saito, W. Suda, T. Kano, A. Ishiguro

Proceedings of the 9th International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines (AMAM)　A22　2019年8月
A salamander robot driven by cross-coupled sensory feedback control between legs and trunk 査読有り

S. Suzuki, T. Kano, A. J. Ijspeert, A. Ishiguro

Proceedings of the 9th International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines (AMAM)　A5　2019年8月
Decentralized control scheme for adaptive body-limb coordination in centipede walking 査読有り

K. Yasui, K. Furukawa, A. Fukuhara, T. Kano, A. Ishiguro

Proceedings of the 9th International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines (AMAM)　A21　2019年8月
Non-trivial behaviors emerging from a simple decentralized rules (Part 2): A case study with swarming of individuals 査読有り

T. Kano, N. Matsui, E. Naito, T. Aoshima, A. Ishiguro

Proceedings of the 8th International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines (AMAM)　A4　2019年8月
Non-trivial behaviors emerging from a simple decentralized rules (Part 1): A case study with one-dimensional crawling locomotion 査読有り

T. Kano, D. Kanto, A. Ishiguro

Proceedings of the 8th International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines (AMAM)　A3　2019年8月
A reaction-diffusion model for simulating the oscillatory expansion of biofilms 査読有り

T. Mikami, M. Asally, T. Kano, A. Ishiguro

Proc. of the 2019 Conference on Artificial LIFE (ALIFE2019)　218-219　2019年8月
Engineering Application of Non-Reciprocal-Interaction-Based (NRIB) Model: Swarm Robotic System That Can Perform Spatially Distributed Tasks in Parallel 査読有り

T. Kano, E. Naito, T. Aoshima, A. Ishiguro

Proc. of the 2019 Conference on Artificial LIFE (ALIFE2019)　606-607　2019年8月
3D Movement of Snake Robot Driven by Tegotae-based Control 査読有り

T. Kano, N. Matsui, A. Ishiguro

Proc. of Living Machines 2019　346-350　2019年7月
The function of the ophiuroid nerve ring: how a decentralized nervous system controls coordinated locomotion 査読有り

Elizabeth G. Clark, Daichi Kanauchi, Takeshi Kano, Hitoshi Aonuma, Derek E. G. Briggs, Akio Ishiguro

Journal of Experimental Biology　222　jeb192104　2019年2月
胴体の屈曲伸展運動と脚運動の協調により高速走行可能な四脚口ボットの開発

小泉幸照, 鈴木朱羅, 福原洗, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2019　2P2-G03　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2019.2p2-g03 　

eISSN：2424-3124
足場の滑りやすさに応じた歩行運動を創発可能な6脚ロボットの自律分散制御査読有り

須田渉, 安井浩太郎, 福原洗, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2019　(0)　2P2-F06　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2019.2P2-F06 　

詳細を見る詳細を閉じる

Insects can walk in unstructured environments such as trees and rocks by changing foot trajectory and coordination pattern between limbs (i.e., interlimb coordination). Although we previously proposed a simple decentralized control scheme using local feedback based on ground reaction force, the control mechanism underlying adaptive foot trajectory in insects' locomotion has not yet been clarified. To reveal the control mechanism in adaptive foot trajectory, this study conducted biological experiments in which crickets walk up against a slope with inhomogeneous frictional coefficient. Based on experimental results, we propose a decentralized control mechanism in which adaptive foot trajectory changes in response to the slipperiness of the terrain.
足並みの疎密波の向きを適応的に改変可能な多脚ロボットの開発査読有り

高野俊輔, 安井浩太郎, 早瀬友美乃, 福原洗, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2019　(0)　2P2-F08　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2019.2P2-F08 　

詳細を見る詳細を閉じる

Myriapod walking is achieved by propagating leg density waves along the body axis, and the leg density wave is classified as direct wave or retrograde wave compared to the direction of body movement. It is known that the direction of leg density waves differs according to the species, but the determining factor for such a difference is not understood well. In order to solve the problem, we previously observed the locomotion of centipedes and reported that direct wave gait could be generated by a control mechanism to avoid leg crossing. However, the control mechanism for generating retrograde wave gait has not been investigated enough. In this paper, we extended the previous control scheme by considering a walking strategy of following the ground contact point for retrograde wave gait and developed a multi-legged robot as a platform to validate the control scheme.
脚運動と胴体の屈曲運動の協調が可能なゴカイ型ロボットの開発査読有り

昆野巧実, 安井浩太郎, 福原洗, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2019　(0)　2P2-F09　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2019.2P2-F09 　

詳細を見る詳細を閉じる

Polychaetes have a number of body segments with a pair of parapodia. They walk and swim effectively by coordinating motion of parapodia and undulation of the flexible body. Clarifying the control mechanism underlying coordination between parapodia and body, we can not only provide new insights to biology but also contribute to developing multi-legged robots that can move effectively. For that purpose, our previous study proposed a decentralized control scheme that enables coordination between the motion of parapodia and body undulation in polychaete locomotion and validated it via simulations. However, the validity of the control scheme in the real world environment has not been verified yet. Accordingly, in this study, we developed a polychaete-like robot as a platform for validation.
Body-limb coordination mechanism underlying sea roaches’ speed-dependent gait transition 査読有り

T. Kano, Y. Ikeshita, A. Fukuhara, A. Ishiguro

Scientific Reports　9　2848　2019年1月
Flexible Coordination of Flexible Limbs: Decentralized Control Scheme for Inter- and Intra-limb Coordination in Brittle Stars' Locomotion 査読有り

T. Kano, D. Kanauchi, T. Ono, H. Aonuma, A. Ishiguro

Frontiers in Neurorobotics　doi: 10.3389/fnbot.2019.00104　2019年
Decentralized control with cross-coupled sensory feedback between body and limbs in sprawling locomotion 査読有り

S. Suzuki, T. Kano, A.J. Ijspeert, A. Ishiguro

Bioinpiration & Biomimetics　14　doi: 10.1088/1748-3190/ab3ef6　2019年
Decentralized Control Mechanism for Determination of Moving Direction in Brittle Stars with Penta-radially Symmetric Body 査読有り

T. Kano, D. Kanauchi, H. Aonuma, E.G. Clark, A. Ishiguro

Frontiers in Neurorobotics　13　Doi: 10.3389/fnbot.2019.00066　2019年
Designing higher fourier harmonics of Tegotae function using genetic algorithm – A case study with an earthworm locomotion – 査読有り

T. Kano, R. Wakimoto, M. Sato, A. Shinohara, A. Ishiguro

Bioinpiration & Biomimetics　14　doi: 10.1088/1748-3190/ab2fab　2019年
Decentralized control mechanism for body–limb coordination in quadruped running 査読有り

A. Fukuhara, Y. Koizumi, S. Suzuki, T. Kano, A. Ishiguro

Adaptive Behavior　doi: 10.1177/1059712319865180　(3)　2019年

DOI： 10.1177/1059712319865180 　
胴体の屈曲伸展と脚の運動の自律的な協調により高速走行可能なチーター型ロボットの開発

小泉幸煕, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　1P1-D16　2018年
クモヒトデに学ぶ階層的な自律分散制御則の実機検証

金内大地, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　1P1-D15　2018年
胴体の屈曲運動と地面への押し付けを活用するヘビ型ロボットの自律分散制御則

松井尚輝, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　1P1-D14　2018年
多足類から考える昆虫????の脚間協調メカニズム

齊藤空良, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM )　1P1-E15　2018年
胴体の屈曲運動を活用する自律分散型ムカデロボットの開発

古川和貴, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　1P1-D17　2018年
「手応え関数」の自動生成に基づく自律分散制御則の設計 ~ 一次元這行運動を用いた検証 ~

佐藤光暁, 脇本竜, 加納剛史, 篠原歩, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　1P1-D18　2018年
「忖度」に基づいた自律分散制御則の脚式ロコモーションへの適用

須田渉, 加納剛史, 浅利宗弘, 福原洸, 菅原研, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　1P1-E13　2018年
フナムシの高速ロコモーションに学ぶ胴体の自由度を活用した多脚ロボットの自律分散制御

池下義人, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム資料　115-120　2018年
胴体の伸縮を活用する多脚ロボットの自律分散制御

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム資料　121-126　2018年
脚の切断状況に応じた歩行運動を生成可能な6脚ロボットの自律分散制御則

宮澤咲紀子, 大脇大, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム資料　127-131　2018年
ヘビのコンセルティーナロコモーションを再現可能な自律分散制御則の実験的検証

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム資料　191-195　2018年
脚運動と胴体の屈曲運動の協調を可能とする多脚ロボットの自律分散制御則

佐々木瞭, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム資料　109-114　2018年
Spontaneous gait transition to high-speed galloping by reconciliation between body support and propulsion 査読有り

Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Advanced Robotics　32　794-808　2018年
Decentralized Control Mechanism Underlying Inter- and Intra-arm Coordination in Brittle Star’s Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Daichi Kanauchi, Hiroshi Aonuma, Akio Ishiguro

Proc. 16th International Echinoderm conference　74-74　2018年
Snake-like Robot That Can Generate Versatile Gait Patterns by Using Tegotae-based Control 査読有り

Takeshi Kano, Ryo Yoshizawa, Akio Ishiguro

Proc. Living machines 2018　249-254　2018年
Undulatory Swimming Locomotion Driven by CPG with Multimodal Local Sensory Feedback 査読有り

Kyoichi Akiyama, Kotaro Yasui, Jonathan Arreguit, Laura Paez, Kamilo Melo, Takeshi Kano, Auke Jan Ijspeert, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS　10928　1-5　2018年
出版者・発行元：SPRINGER INTERNATIONAL PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-95972-6_1 　

ISSN：0302-9743

eISSN：1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Many species such as eels, lampreys and leeches generate undulatory swimming locomotion adaptively. It is said that this coordinated locomotive patterns are produced by central pattern generators (CPGs) which generate rhythmic activities without any rhythmic inputs. Additionally, there are some local sensors underlying in their bodies (e.g. lampreys: stretch receptors, larval zebra-fish: lateral organs). We assumed that such several sensors likely cooperate and influence their adaptive locomotion with CPGs. However, there is still very little understanding how CPGs and multimodal local sensors interact for adaptive locomotive patterns. In this study, we aim to design a minimal CPG model for a swimming robot with multimodal local sensory feedback which can produce an adaptive undulatory swimming locomotion. Finally, we validated it under different conditions via 2D simulation.
Decentralized Control Scheme for Swarm Robots with Self-Sacrifice 査読有り

Takeshi Kano, Munehiro Asally, Akio Ishiguro

Proc. 2018 CONFERENCE ON ARTIFICIAL LIFE（ALIFE2018）　544-545　2018年
Decentralized Control Scheme for Coupling between Undulatory and Peristaltic Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Naoki Matsui, Akio Ishiguro

Proc. 15th International Conference on the Simulation of Adaptive Behavior (SAB2018)　90-101　2018年
Minimal Model for Body-Limb Coordination in Quadruped High-Speed Running 査読有り

Akira Fukuhara, Yukihiro Koizumi, Shura Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Proc. 15th International Conference on the Simulation of Adaptive Behavior (SAB2018)　56-65　2018年
Decentralized Control Scheme for Multi-legged Robot That Enables Well-balanced Coupling between Peristaltic and Legged Motions 査読有り

Takeshi Kano, Kotaro Yasui, Akio Ishiguro

Proc. SICE annual conference　317-320　2018年
Swarm Robots Inspired by Friendship Formation Process

Takeshi Kano, Naoki Matsui, Eiichi Naito, Takenobu Aoshima, Akio Ishiguro

ArXiv　1808.03812　2018年
A 3D Mathamatical Model of Centiped Locomotion on Rough Terrain

Yumino Hayase, Shota Fujii, Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Ryo Kobayashi

Proc. 11th European Conference on Mathematical and Theoretical Biology (ECMTB2018)　2018年
A brittle star-like robot capable of immediately adapting to unexpected physical damage 査読有り

Takeshi Kano, Eiki Sato, Tatsuya Ono, Hitoshi Aonuma, Yoshiya Matsuzaka, Akio Ishiguro

Royal Society Open Science　4　(12)　171200-171200　2017年12月13日
出版者・発行元：Royal Society Publishing
DOI： 10.1098/rsos.171200 　

ISSN：2054-5703

詳細を見る詳細を閉じる

A major challenge in robotic design is enabling robots to immediately adapt to unexpected physical damage. However, conventional robots require considerable time (more than several tens of seconds) for adaptation because the process entails high computational costs. To overcome this problem, we focus on a brittle star—a primitive creature with expendable body parts. Brittle stars, most of which have five flexible arms, occasionally lose some of them and promptly coordinate the remaining arms to escape from predators. We adopted a synthetic approach to elucidate the essential mechanism underlying this resilient locomotion. Specifically, based on behavioural experiments involving brittle stars whose arms were amputated in various ways, we inferred the decentralized control mechanism that self-coordinates the arm motions by constructing a simple mathematical model. We implemented this mechanism in a brittle star-like robot and demonstrated that it adapts to unexpected physical damage within a few seconds by automatically coordinating its undamaged arms similar to brittle stars. Through the above-mentioned process, we found that physical interaction between arms plays an essential role for the resilient inter-arm coordination of brittle stars. This finding will help develop resilient robots that can work in inhospitable environments. Further, it provides insights into the essential mechanism of resilient coordinated motions characteristic of animal locomotion.
Mathematical Analysis for Non-reciprocal-interaction-based Model of Collective Behavior 査読有り

Journal of the Physical Society of Japan　86　(12)　2017年11月
Tegotae-based decentralised control scheme for autonomous gait transition of snake-like robots 査読有り

Takeshi Kano, Ryo Yoshizawa, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　12　(4)　46009　2017年8月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3190/aa7725 　

ISSN：1748-3182

eISSN：1748-3190

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes change their locomotion patterns in response to the environment. This ability is a motivation for developing snake-like robots with highly adaptive functionality. In this study, a decentralised control scheme of snake-like robots that exhibited autonomous gait transition (i.e. the transition between concertina locomotion in narrow aisles and scaffold-based locomotion on unstructured terrains) was developed. Additionally, the control scheme was validated via simulations. A key insight revealed is that these locomotion patterns were not preprogrammed but emerged by exploiting Tegotae, a concept that describes the extent to which a perceived reaction matches a generated action. Unlike local reflexive mechanisms proposed previously, the Tegotae-based feedback mechanism enabled the robot to 'selectively' exploit environments beneficial for propulsion, and generated reasonable locomotion patterns. It is expected that the results of this study can form the basis to design robots that can work under unpredictable and unstructured environments.
Response to various periods of mechanical stimuli in Physarum plasmodium 査読有り

Takuya Umedachi, Kentaro Ito, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro, Toshiyuki Nakagaki

JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS　50　(25)　2017年6月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1361-6463/aa6f4a 　

ISSN：0022-3727

eISSN：1361-6463

詳細を見る詳細を閉じる

Response to mechanical stimuli is a fundamental and critical ability for living cells to survive in hazardous conditions or to form adaptive and functional structures against force(s) from the environment. Although this ability has been extensively studied by molecular biology strategies, it is also important to investigate the ability from the viewpoint of biological rhythm phenomena so as to reveal the mechanisms that underlie these phenomena. Here, we use the plasmodium of the true slime mold Physarum polycephalum as the experimental system for investigating this ability. The plasmodium was repetitively stretched for various periods during which its locomotion speed was observed. Since the plasmodium has inherent oscillation cycles of protoplasmic streaming and thickness variation, how the plasmodium responds to various periods of external stretching stimuli can shed light on the other biological rhythm phenomena. The experimental results show that the plasmodium exhibits response to periodic mechanical stimulation and changes its locomotion speed depending on the period of the stretching stimuli.
Decentralized control mechanism underlying interlimb coordination of millipedes 査読有り

Takeshi Kano, Kazuhiko Sakai, Kotaro Yasui, Dai Owaki, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　12　(3)　18-28　2017年6月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3190/aa64a5 　

ISSN：1748-3182

eISSN：1748-3190

詳細を見る詳細を閉じる

Legged animals exhibit adaptive and resilient locomotion through interlimb coordination. The long-term goal of this study is to clarify the relationship between the number of legs and the inherent decentralized control mechanism for interlimb coordination. As a preliminary step, the study focuses on millipedes as they represent the species with the greatest number of legs among various animal species. A decentralized control mechanism involving local force feedback was proposed based on the qualitative findings of behavioural experiments in which responses to the removal of part of the terrain and leg amputation were observed. The proposed mechanism was implemented in a developed millipede-like robot to demonstrate that the robot can adapt to the removal of the part of the terrain and leg amputation in a manner similar to that in behavioural experiments.
A Minimal Model for Body-limb Coordination in Quadruped Locomotion 査読有り

S. Suzuki, A. Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　106-107　2017年6月
Decentralized Control of Earthworm-like Robot Based on Tegotae Function, 査読有り

Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　92-93　2017年6月
Decentralized Control Mechanism Underlying Interlimb Coordination of Centipedes 査読有り

Kotaro Yasui, Kazuki Kikuchi, Takeshi Kano, Yumino Hayase, Shigeru Kuroda, Hitoshi Aonuma, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　82-83　2017年6月
Gait Transition to Gallop via an Interlimb Coordination Mechanism Based on Tegotae from Body Support and Propulsion 査読有り

Akira Fukuhara, Dai Owaki, Thakeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Proceedings of The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　80-81　2017年6月
A Minimal Model Describing Hexapedal Interlimb Coordination: The Tegotae-Based Approach 査読有り

Dai Owaki, Masashi Goda, Sakiko Miyazawa, Akio Ishiguro

FRONTIERS IN NEUROROBOTICS　11　(29)　2017年6月
出版者・発行元：FRONTIERS MEDIA SA
DOI： 10.3389/fnbot.2017.00029 　

ISSN：1662-5218

詳細を見る詳細を閉じる

Insects exhibit adaptive and versatile locomotion despite their minimal neural computing. Such locomotor patterns are generated via coordination between leg movements, i.e., an interlimb coordination, which is largely controlled in a distributed manner by neural circuits located in thoracic ganglia. However, the mechanism responsible for the interlimb coordination still remains elusive. Understanding this mechanism will help us to elucidate the fundamental control principle of animals' agile locomotion and to realize robots with legs that are truly adaptive and could not be developed solely by conventional control theories. This study aims at providing a "minimal" model of the interlimb coordination mechanism underlying hexapedal locomotion, in the hope that a single control principle could satisfactorily reproduce various aspects of insect locomotion. To this end, we introduce a novel concept we named "Tegotae," a Japanese concept describing the extent to which a perceived reaction matches an expectation. By using the Tegotae-based approach, we show that a surprisingly systematic design of local sensory feedback mechanisms essential for the interlimb coordination can be realized. We also use a hexapod robot we developed to show that our mathematical model of the interlimb coordination mechanism satisfactorily reproduces various insects' gait patterns.
身体の摩擦異方性の変化に適応可能な屈曲推進運動の自律分散制御則

佐々木瞭, 加納剛史, Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-E11-E11　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-E11 　

詳細を見る詳細を閉じる

Animals can change their locomotion patterns in response to changes in their body properties. Clarifying the underlying control mechanism will help develop highly adaptive bio-inspired robots. To address this issue, this study focuses on undulatory locomotion of animals having one-dimensional body structure. They propagate bodily waves to attain propulsive force effectively during undulatory locomotion, yet the direction of the wave propagation depends on the friction property between the body and the environment. To understand the essential mechanism underlying the friction-dependent wave propagation, here we propose a decentralized control mechanism by focusing on "Tegotae", a Japanese concept describing how well a perceived reaction matches an expectation. Specifically, Tegotae function, which quantifies Tegotae, is defined based on tangential and normal component of the friction force, and the control scheme is designed such that the Tegotae function is increased at each local controller.
柔軟な腕の協調により推進可能なクモヒトデ型ロボットの開発

金内大地, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-F08-F08　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-F08 　

詳細を見る詳細を閉じる

Clarifying the control principle underlying animal locomotion is expected to provide us a novel design scheme for building highly adaptive and resilient robots. To this end, we have been investigating an ophiuroid as a model living organism, since it exhibits surprisingly adaptive and resilient behavior even though it is composed of primitive and decentralized nervous system. Recently, we have proposed a novel hierarchical decentralized control scheme, and successfully reproduced behavior of an ophiuroid via simulation by the proposed control scheme. In this study, we build a real physical ophiuroid-like robot for validating the proposed control scheme in the real world.
非対称相互作用により動的秩序を生み出す群ロボット

松井尚輝, 加納剛史, 内藤栄一, 青島武伸, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-F07-F07　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-F07 　

詳細を見る詳細を閉じる

Swarm robotic systems have an advantage that they can execute difficult tasks that cannot be achieved by using a single robot. Self-organization is a useful method to control swarm robots because it enables to create collective behaviors from local interactions of agents that perform simple behavior. We previously proposed a simple model for self-organization that is based on asymmetric interactions, and demonstrated via simulation that various non-trivial patterns emerge. In this study, we examine the applicability of the proposed model to a swarm robotic system. As a first step, we developed five mobile agents and demonstrated via real-world experiments that they can reproduce simulation results.
環境変化に呼応してロコモーション様式を改変可能な自律分散型ヘビロボット

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-E12-E12　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-E12 　

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes can alter their locomotion patterns in response to the environmental changes. Inspired by this ability, various snake-like robots have been developed thus far. However, they could not reproduce the innate behavior of real snakes. To address this issue, in our previous work, we proposed an autonomous decentralized control scheme based on Tegotae, a Japanese concept that describes how well a perceived reaction matches an expectation. It was demonstrated via simulation that two qualitatively different locomotion patterns, concertina locomotion in narrow aisles and scaffold-based locomotion in unstructured terrain, can be reproduced by using the Tegotae-based control without any parameter change. In this paper, we developed a robot to validate the Tegotae-based control in the real world.
胴体の柔らかさを活用した多脚ロボットの脚間協調制御則

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-E08-E08　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-E08 　

詳細を見る詳細を閉じる

Animals exhibit versatile locomotion patterns in response to the environment. To understand the underlying decentralized control mechanism, this study focuses on centipedes which exhibit highly versatile locomotion patterns. It is known that centipedes move by using their legs and body undulation. In addition to this, we report here that centipedes can move by combining expansion and contraction of the body trunk with leg motion when they climb up slippery sticks. We hypothesized that this behavior emerges by exploiting local forces generated at the junction between the body trunk and the legs as well as the ground reaction forces. On this basis, a simple autonomous decentralized control rule is proposed, and it is demonstrated via simulation that the above-mentioned behavior can be reproduced by the proposed mechanism.
フナムシ特有の歩容変化から学ぶ脚間協調制御則

池下義人, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-E07-E07　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-E07 　

詳細を見る詳細を閉じる

Legged animals exhibit adaptive and resilient locomotion through their inter-limb coordination. Our motivation is to elucidate the inter-limb coordination mechanism underlying various legged animals from a unified viewpoint. Thus far, many studies have focused on animals with a few legs, e.g., bipeds and quadrupeds, and those with many legs, e.g., myriapods. However, the two extremes were not connected because those with intermediate number of legs, e.g., isopods, have been less studied. Accordingly, in this study, we focus on the locomotion of sea roaches which have 14 legs. As a first step, we observed the locomotion of sea roaches and found that they change their gait pattern depending on their walking speed and morphology.
身体の支持と推進の「手ごたえ」を活用する四脚ロボットの開発

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017），講演論文集(CD-ROM)　2017　1A1-D09-D09　2017年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.1A1-D09 　

詳細を見る詳細を閉じる

Quadrupeds exhibit versatile gait patterns in response to morphology, environment conditions, and locomotion speed. The goal of this study is to understand the mechanism of adoptive interlimb coordination underlying quadrupeds. In our previous study, we designed interlimb coordination rule from the viewpoint of Tegotae from body support and propulsion. Tegotae is a Japanese concept describing how well a perceived reaction matches an expectation. As a result, we reproduced gait transition from walk to trot to gallop via two-dimensional simulations. In this study, we designed a physical quadruped robot in order to verify the proposed model in real world. Particularly, we focused on limb structures that can distinguish between vertical and horizontal components of ground reaction force. In addition, we designed compliance of the limbs for high speed locomotion.
A minimal model of collective behaviour based on non-reciprocal interactions 査読有り

Takeshi Kano, Koichi Osuka, Toshihiro Kawakatsu, Naoki Matsui, Akio Ishiguro

Proceedings of the 14th European Conference on Artificial Life　237-244　2017年4月
Non-centralized and functionally localized nervous system of ophiuroids: evidence from topical anesthetic experiments 査読有り

Yoshiya Matsuzaka, Eiki Sato, Takeshi Kano, Hitoshi Aonuma, Akio Ishiguro

BIOLOGY OPEN　6　(4)　425-438　2017年4月
出版者・発行元：COMPANY OF BIOLOGISTS LTD
DOI： 10.1242/bio.019836 　

ISSN：2046-6390

詳細を見る詳細を閉じる

Ophiuroids locomote along the seafloor by coordinated rhythmic movements of multi-segmented arms. The mechanisms by which such coordinated movements are achieved are a focus of interest from the standpoints of neurobiology and robotics, because ophiuroids appear to lack a central nervous system that could exert centralized control over five arms. To explore the underlying mechanism of arm coordination, we examined the effects of selective anesthesia to various parts of the body of ophiuroids on locomotion. We observed the following: (1) anesthesia of the circumoral nerve ring completely blocked the initiation of locomotion; however, initiation of single arm movement, such as occurs during the retrieval of food, was unaffected, indicating that the inability to initiate locomotion was not due to the spread of the anesthetic agent. (2) During locomotion, the midsegments of the arms periodically made contact with the floor to elevate the disc. In contrast, the distal segments of the arms were pointed aborally and did not make contact with the floor. (3) When the midsegments of all arms were anesthetized, arm movements were rendered completely uncoordinated. In contrast, even when only one arm was left intact, inter-arm coordination was preserved. (4) Locomotion was unaffected by anesthesia of the distal arms. (5) A radial nerve block to the proximal region of an arm abolished coordination among the segments of that arm, rendering it motionless. These findings indicate that the circumoral nerve ring and radial nerves play different roles in intra-and inter-arm coordination in ophiuroids.
A Quadruped Robot Exhibiting Spontaneous Gait Transitions from Walking to Trotting to Galloping 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

SCIENTIFIC REPORTS　7　(277)　2017年3月
出版者・発行元：NATURE PUBLISHING GROUP
DOI： 10.1038/s41598-017-00348-9 　

ISSN：2045-2322

詳細を見る詳細を閉じる

The manner in which quadrupeds change their locomotive patterns-walking, trotting, and galloping-with changing speed is poorly understood. In this paper, we provide evidence for interlimb coordination during gait transitions using a quadruped robot for which coordination between the legs can be self-organized through a simple " central pattern generator" (CPG) model. We demonstrate spontaneous gait transitions between energy-efficient patterns by changing only the parameter related to speed. Interlimb coordination was achieved with the use of local load sensing only without any preprogrammed patterns. Our model exploits physical communication through the body, suggesting that knowledge of physical communication is required to understand the leg coordination mechanism in legged animals and to establish design principles for legged robots that can reproduce flexible and efficient locomotion.
Decentralized control scheme for myriapod robot inspired by adaptive and resilient centipede locomotion 査読有り

Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

PLOS ONE　12　(2)　e0171421　2017年2月
出版者・発行元：PUBLIC LIBRARY SCIENCE
DOI： 10.1371/journal.pone.0171421 　

ISSN：1932-6203

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, myriapods have attracted the attention of engineers because mobile robots that mimic them potentially have the capability of producing highly stable, adaptive, and resilient behaviors. The major challenge here is to develop a control scheme that can coordinate their numerous legs in real time, and an autonomous decentralized control could be the key to solve this problem. Therefore, we focus on real centipedes and aim to design a decentralized control scheme for myriapod robots by drawing inspiration from behavioral experiments on centipede locomotion under unusual conditions. In the behavioral experiments, we observed the response to the removal of a part of the terrain and to amputation of several legs. Further, we determined that the ground reaction force is significant for generating rhythmic leg movements; the motion of each leg is likely affected by a sensory input from its neighboring legs. Thus, we constructed a two-dimensional model wherein a simple local reflexive mechanism was implemented in each leg. We performed simulations by using this model and demonstrated that the myriapod robot could move adaptively to changes in the environment and body properties. Our findings will shed new light on designing adaptive and resilient myriapod robots that can function under various circumstances.
Myriapod Robot i-CentiPot via Passive Dynamics - Emergence of Various Locomotions for Foot Movement 査読有り

Tetsuya Kinugasa, Naoki Miyamoto, Koichi Osuka, Ryota Hayashi, Koji Yoshida, Dai Owaki, Akio Ishiguro

2017 56TH ANNUAL CONFERENCE OF THE SOCIETY OF INSTRUMENT AND CONTROL ENGINEERS OF JAPAN (SICE)　7-9　2017年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

The purpose of the research is to develop a myriapod robot i-CentiPot that achieves significant mobility against unpredictable environment via passive dynamics. In the paper, we change foot phase, and observe locomotion. We also consider about the analogy between i-CentiPot and some myriapoda.
A Simple Decentralized Control Scheme for Swarm Robots That can Perform Spatially Distributed Tasks in Parallel 査読有り

T. Kano, E. Naito, T. Aoshima, A. Ishiguro

The 2nd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM 2017)　260-261　2017年
不整地における触角を使ったムカデ歩行の数理モデル

藤井翔太, 早瀬友美乃, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫, 小林亮

数理生物学会年会　2017年
蛇行運動と蠕動運動の協調を可能とする自律分散制御則

松井尚輝, 吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

SICE東北支部第313回研究集会　313-2　2017年
四脚動物の高速走行時における胴体・脚間の協調メカニズムのミニマルモデル

小泉幸煕, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　3077-3080　2017年
胴体の伸縮運動と脚運動の協調を可能とする多脚ロボットの自律分散制御則

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　3068-3072　2017年
蛇行運動と蠕動運動の有機的なカップリングを可能とする自律分散制御則

松井尚輝, 吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　3D4-07　2017年
コンセルティーナロコモーションを発現可能な自律分散型ヘビロボット

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2862-2865　2017年
フナムシから学ぶ胴体の自由度を活用した高速多脚歩行

池下義人, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　3056-3061　2017年
A Simple Body-limb Coordination Model that Mimics Primitive Tetrapod Walking 査読有り

Shura Suzuki, Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

2017 56TH ANNUAL CONFERENCE OF THE SOCIETY OF INSTRUMENT AND CONTROL ENGINEERS OF JAPAN (SICE)　12-14　2017年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.23919/SICE.2017.8105624 　

詳細を見る詳細を閉じる

The coordination of body and limbs motions contributes to effective propulsion in limed locomotion. However, there is lack of understanding that characterizes the mechanism underlying the body-limb coordination. The aim of this study involves clarifying the mechanism through mathematical modeling and dynamic simulation. To this end, a body-limb coordination model was designed based on a simple rule by effectively using a pivot turn. The model successfully generated locomotion similar to primitive tetrapod walking, e.g. salamander and Polypterus walking based on their physical properties.
手応え制御に基づくミミズ型ロボット

千葉大徳, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　36-40　2017年1月
クモヒトデの適応的ロコモーションに内在する階層的な自律分散制御則の解明

小野達也, 金内大地, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　7-12　2017年1月
身体支持と推進のTegotaeに基づく6 脚ロコモーションの脚間協調制御則

郷田将, 宮澤咲紀子, 大脇大, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　1-6　2017年1月
柔軟な脚を有する移動ロボットの自律分散制御

板山晋, 郷田将, 宮澤咲紀子, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　30-35　2017年1月
ムカデの適応的ロコモーションに内在する自律分散制御則

安井浩太郎, 菊池和気, 加納剛史, 早瀬友美乃, 黒田茂, 青沼仁志, 小林亮, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　41-45　2017年1月
身体支持と推進の手応えに基づく脚間協調制御則によるGallopへの歩容遷移

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　46-50　2017年1月
Gait control in a soft robot by sensing interactions with the environment using self-deformation 査読有り

Takuya Umedachi, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Barry A. Trimmer

ROYAL SOCIETY OPEN SCIENCE　3　(12)　160766　2016年12月
出版者・発行元：ROYAL SOC
DOI： 10.1098/rsos.160766 　

ISSN：2054-5703

詳細を見る詳細を閉じる

All animals use mechanosensors to help them move in complex and changing environments. With few exceptions, these sensors are embedded in soft tissues that deform in normal use such that sensory feedback results from the interaction of an animal with its environment. Useful information about the environment is expected to be embedded in the mechanical responses of the tissues during movements. To explore how such sensory information can be used to control movements, we have developed a soft-bodied crawling robot inspired by a highly tractable animal model, the tobacco hornworm Manduca sexta. This robot uses deformations of its body to detect changes in friction force on a substrate. This information is used to provide local sensory feedback for coupled oscillators that control the robot's locomotion. The validity of the control strategy is demonstrated with both simulation and a highly deformable three-dimensionally printed soft robot. The results show that very simple oscillators are able to generate propagating waves and crawling/inching locomotion through the interplay of deformation in different body parts in a fully decentralized manner. Additionally, we confirmed numerically and experimentally that the gait pattern can switch depending on the surface contact points. These results are expected to help in the design of adaptable, robust locomotion control systems for soft robots and also suggest testable hypotheses about how soft animals use sensory feedback.
ムカデとヤスデのロコモーションに通底する自律分散制御則に関する考察

安井浩太郎, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

システム・情報部門学術講演会2016 講演プログラム　2776-2779　2016年12月
身体の支持と推進の寄与変化に基づく低速から高速へのシームレスな四脚歩容遷移の実現

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

SICE東北支部第304回研究集会資料集　304-6-304-6　2016年10月
感覚モダリティ変換装具Auditory Footを用いた片麻痺患者における長期的歩行リハビリテーション

大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

第10回モーターコントロール研究会予稿集　A29　2016年9月
A Case Study of Long-Term Walking Rehabilitation Using a Prosthesis That Transforms Sensory Modalities for Stroke Patients 査読有り

Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

Proceedings of the 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC’16)　2016年8月
ミニマルな脚間協調制御則でコオロギの遊泳ロコモーションの再現に挑む

宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-51-P-51　2016年8月
等脚類の脚間協調メカニズム

池下義人, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-52-P-52　2016年8月
足部の接地部位に応じた「手応え」を活用する二足歩行制御則の提案

秋山恭一, 大脇大, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-56-P-56　2016年8月
ヒモ状生物の適応的ロコモーションに内在する「手応え制御則」

佐々木瞭, 加納剛史, Robin Thandiackal, Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-42-P-42　2016年8月
手応え制御で再現するヘビの多様なロコモーション

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-45-P-45　2016年8月
ムカデの示す多様な運動パターン

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-59-P-59　2016年8月
「手応え関数」に基づく6 脚ロコモーションの自律分散制御則ー身体支持に着目した制御則設計ー

郷田将, 宮澤咲紀子, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-04a4　2016年6月
「手応え関数」に基づく6脚ロコモーションの自律分散制御則 −推進力に着目した制御則設計−

宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-04a3　2016年6月
ヘビ型ロボットにおける「手応え制御則」の実機検証

加納剛史, 吉澤遼, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-03b4　2016年6月
足場を活用して推進するクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-04b2　2016年6月
「手応え関数」に基づく脚間協調制御則の 8 脚ロコモーションへの適応性の検証

板山晋, 郷田将, 宮澤咲紀子, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-05a4　2016年6月
ヒモ状生物のロコモーションに内在する「手応え制御則」

佐々木瞭, 加納剛史, 風間俊哉, Robin Thandiackal,Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-04a6　2016年6月
手応え制御によるヘビのコンセルティーナロコモーションの再現

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-04a2　2016年6月
「手応え関数」に基づくミミズ型ロボットの自律分散制御

千葉大徳, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-04b5　2016年6月
頭部運動を活用した四脚ロボットのWalk-Pace-Rotary gallop間歩容遷移

大脇大, 鈴木修羅, 福原洸, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2016），講演論文集(CD-ROM)　1A2-05a1　2016年6月
「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の構築

郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

SICE東北支部第300回研究集会資料集　2016年2月
Modelling Oscillatory Behaviour of Slime Mould

Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

Advances in Physarum Machines　479-488　2016年1月10日
出版者・発行元：Springer International Publishing
DOI： 10.1007/978-3-319-26662-6_24 　

ISSN：2194-7287

eISSN：2194-7295
Autonomous decentralized control of traffic signals that can adapt to changes in traffic 査読有り

Takeshi Kano, Yuki Sugiyama, Akio Ishiguro

Collective dynamics　1　(A5)　1-18　2016年
足底感覚情報を用いた二足歩行制御の環境適応性に関する検証

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

システム・情報部門学術講演会2015 講演プログラム　2016年1月
非対称相互作用から生み出されるコト〜5素子系の理論解析〜

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　141-146　2016年1月
「手応え制御」に基づくヘビ型ロボットの開発

中島大樹, 加納剛史, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　11-16　2016年1月
「手応え関数」に基づく適応的二足歩行制御

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　2016年1月
環境からの力覚情報を活用した多足類型ロボットの脚間協調制御

酒井和彦, 安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　67-72　2016年1月
「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の設計

郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　193-198　2016年1月
頭部運動の活用による四脚ロコモーションの歩容遷移

鈴木朱羅, 福原洸, 大脇大, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　112-115　2016年1月
足底圧感覚の聴覚フィードバック装具がもたらす片麻痺患者の歩行への即時的効果

大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

第28回自律分散システムシンポジウム予稿集　5-8　2016年1月
ヘビが示す多様なロコモーション様式の再現を目指した自律分散型ロボット査読有り

中島大樹, 佐竹冬彦, 伊達央, 加納剛史, 石黒章夫

日本ロボット学会誌　2016　(3)　205-210　2016年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1155/2016/6809879 　

ISSN：1687-5443 2090-5904
環境からの力覚情報を活用した自律分散型多脚ロボットの開発

加納剛史, 安井浩太郎, 大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2016　(0)　1A2-03b3　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2016.1A2-03b3 　

詳細を見る詳細を閉じる

Legged animals exhibit adaptive and resilient locomotion through their inter-limb coordination. Our motivation is to elucidate the inter-limb coordination mechanism underlying various legged animals from a unified viewpoint. However, it still remains elusive because the locomotion mechanism of multi-legged animals has not been well studied. To address this issue, in our previous work, we focused on millipede and proposed an autonomous decentralized control scheme for myriapod locomotion on the basis of behavioral experiments. In this study, we performed real-world experiments with a multi-legged robot developed and reproduced myriapod locomotion farily well.
局所反射に基づく多脚ロボットの脚間協調制御則

安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2016　(0)　1A2-03b　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2016.1A2-03b 　

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control could be the key to design adaptive multi-legged robots that can function in unpredictable and unstructured environments. To address this issue, we focus on centipedes with a large number of legs and aim to understand the ingenious decentralized control mechanism underlying their highly adaptive locomotion. For this purpose, we employed an approach to construct a simple mathematical model on the basis of behavioral experiments. We then found that the ground reaction force plays a significant role in generating rhythmic leg movement, and that the motion of each leg is likely affected by sensory input from its neighboring legs. On this basis, we proposed a two-dimensional model wherein a simple local reflexive mechanism was implemented. As a result, our simulated centipede robot could move adaptively in response to the changes in the environment, like real centipedes.
Decentralized Control Scheme for Myriapod Locomotion That Exploits Local Force Feedback 査読有り

Takeshi Kano, Kotaro Yasui, Dai Owaki, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　449-453　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INT PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_45 　

ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

Legged animals exhibit adaptive and resilient locomotion through their inter-limb coordination. Our long-term goal of this study is to develop a systematic design scheme for legged robots by elucidating the inter-limb coordination mechanism of various legged animals from a unified viewpoint. As a preliminary step towards this, we here focus on millipedes. We performed behavioral experiments on a terrain with gap, and found that legs do not tend to move without the ground contact. Based on this qualitative finding, we proposed a decentralized control scheme using local force feedback.
TEGOTAE-Based Control Scheme for Snake-Like Robots That Enables Scaffold-Based Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Ryo Yoshizawa, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　454-458　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INTERNATIONAL PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_46 　

ISSN：0302-9743

eISSN：1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes exhibit "scaffold-based locomotion" wherein they actively utilize terrain irregularities and move effectively by pushing their body against the scaffolds that they encounter. Implementing the underlying mechanism in snake-like robots will enable them to work well in unstructured real-world environments. In this study, we proposed a decentralized control scheme for snake-like robots based on TEGOTAE, a Japanese concept describing how well a perceived reaction matches an expectation, to reproduce scaffold-based locomotion. A preliminary experimental result showed that reaction forces from environment are evaluated based on TEGOTAE in real time and those beneficial for propulsion of the body are selectively exploited.
Understanding Interlimb Coordination Mechanism of Hexapod Locomotion via “TEGOTAE”-based Control 査読有り

Masashi Goda, Sakiko Miyazawa, Susumu Itayama, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Proceedings of The 5th International Conference on Biomimetic and Biohybrid Systems(Living Machines 2016)　9793　441-448　2016年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_44 　

ISSN：0302-9743
Decentralized Control Scheme for Centipede Locomotion Based on Local Reflexes 査読有り

Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　545-547　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INT PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_60 　

ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

Centipedes exhibit adaptive locomotion via coordination of their numerous legs. In this study, we aimed to clarify the inter-limb coordination mechanism by focusing on autonomous decentralized control. Based on our working hypothesis that physical interaction between legs via the body trunk plays an important role for the inter-limb coordination, we constructed a model wherein each leg is driven by a simple local reflexive mechanism.
"TEGOTAE"-Based Control of Bipedal Walking 査読有り

Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　472-479　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INT PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_49 　

ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

Despite the appealing concept of "central pattern generator" (CPG)-based control for bipedal walking, there is currently no systematic methodology for designing a CPG controller. To tackle this problem, we employ a unique approach: We attempt to design local controllers in the CPG model for bipedal walking based on the viewpoint of "TEGOTAE", which is a Japanese concept describing how well a perceived reaction matches an expectation. To this end, we introduce a TEGOTAE function that quantitatively measures TEGOTAE. Using this function, we can design decentralized controllers in a systematic manner. We designed a two-dimensional bipedal walking model using TEGOTAE functions and constructed simulations using the model to verify the validity of the proposed design scheme. We found that our model can stably walk on flat terrain.
Quadruped Gait Transition from Walk to Pace to Rotary Gallop by Exploiting Head Movement 査読有り

Shura Suzuki, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　532-539　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INT PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_58 　

ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

The manner in which quadrupeds change their locomotion patterns with change in speed is poorly understood. In this paper, we demonstrate spontaneous gait transition by using a quadruped robot model with a head segment, for which leg coordination can be self-organized through a simple "central pattern generator" (CPG) model with a postural reflex mechanism. Our model effectively makes use of head movement for the gait transition, suggesting that head movement is crucial for the reproduction of the gait transition to high-speed gaits in quadrupeds.
Realization of Snakes' Concertina Locomotion by Using "TEGOTAE-Based Control" 査読有り

Ryo Yoshizawa, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　548-551　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INTERNATIONAL PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_61 　

ISSN：0302-9743

eISSN：1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Our goal is to develop snake-like robots that can exhibit versatile locomotion patterns in response to the environments like real snakes. Towards this goal, in our other work, we proposed an autonomous decentralized control scheme on the basis of a concept called TEGOTAE, a Japanese concept describing how well a perceived reaction matches an expectation, and then succeeded in reproducing scaffold-based locomotion, a locomotion pattern observed in unstructured environments, via real-world experiments. In this study, we demonstrated via simulations that concertina locomotion observed in narrow spaces can be also reproduced by using the proposed control scheme.
Leg Stiffness Control Based on "TEGOTAE" for Quadruped Locomotion 査読有り

Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

BIOMIMETIC AND BIOHYBRID SYSTEMS, LIVING MACHINES 2016　9793　79-84　2016年
出版者・発行元：SPRINGER INT PUBLISHING AG
DOI： 10.1007/978-3-319-42417-0_8 　

ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

Quadrupeds exhibit adaptive limb coordination to achieve versatile and efficient locomotion. In particular, the leg-trajectory changes in response to locomotion speed. The goal of this study is to reproduce this modulation of leg-trajectory and to understand the control mechanism underlying quadruped locomotion. We focus primarily on the modulation of stiffness of the leg because the trajectory is a result of the interaction between the leg and the environment during locomotion. In this study, we present a "TEGOTAE"-based control scheme to modulate the leg stiffness. TEGOTAE is a Japanese concept describing the extent to which a perceived reaction matches the expected reaction. By using the presented scheme, foot-trajectories were modified and the locomotion speed increased correspondingly.
Short-Term Effect of Prosthesis Transforming Sensory Modalities on Walking in Stroke Patients with Hemiparesis 査読有り

Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

NEURAL PLASTICITY　20　2016年
出版者・発行元：HINDAWI LTD
DOI： 10.1155/2016/6809879 　

ISSN：2090-5904

eISSN：1687-5443

詳細を見る詳細を閉じる

Sensory impairments caused by neurological or physical disorders hamper kinesthesia, making rehabilitation difficult. In order to overcome this problem, we proposed and developed a novel biofeedback prosthesis called Auditory Foot for transforming sensory modalities, in which the sensor prosthesis transforms plantar sensations to auditory feedback signals. This study investigated the short-term effect of the auditory feedback prosthesis on walking in stroke patients with hemiparesis. To evaluate the effect, we compared four conditions of auditory feedback from plantar sensors at the heel and fifth metatarsal. We found significant differences in the maximum hip extension angle and ankle plantar flexor moment on the affected side during the stance phase, between conditions with and without auditory feedback signals. These results indicate that our sensory prosthesis could enhance walking performance in stroke patients with hemiparesis, resulting in effective short-term rehabilitation.
ムカデのロコモーションに内在する自律分散制御則

安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

SICE東北支部第299回研究集会資料集　2015年12月
New Hypothesis for the Mechanism of Quadruped Gait Transition 査読有り

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Proc. of The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015)　275-278　2015年10月
Decentralized Control of 1D Crawling Locomotion by Exploiting ‘TEGOTAE’ from Environment 査読有り

Takeshi Kano, Hironori Chiba, Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

Proc. of The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015)　279-282　2015年10月
TEGOTAE-based decentralized control mechanism underlying myriapod locomotion 査読有り

Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

Proc. of The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015)　page not shown　2015年10月
How Snakes Move by Selectively Utilizing Reaction Force

Daiki Nakashima, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

第25回数理生物学会年会要旨集　P-25　2015年8月
Intra-limb Coordination Mechanism of Ophiuroid Locomotion

Tatsuya Ono, Takeshi Kano, Hiotshi Aonuma, Yoshiya Matsuzaka, Akio Ishiguro

第25回数理生物学会年会要旨集　P-29　2015年8月
Decentralized Control Mechanism Underlying Myriapod Locomotion

Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

第25回数理生物学会年会要旨集　P-27　2015年8月
クモヒトデのロコモーションに内在する腕内協調メカニズム

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第21回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-08　2015年8月
環境からの手応えを活用する多足類の脚間協調制御

安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第21回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-07　2015年8月
環境を友とする四脚ロボット

鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

第21回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-10　2015年8月
脚間の力学的相互作用および情報的相互作用を用いた六脚ロボットの歩行制御

郷田将, 大脇大, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

第21回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-13　2015年8月
8～14脚を有する動物の脚間協調メカニズム

安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第21回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-14　2015年8月
関節剛性が四脚ロコモーションへ及ぼす影響に関する考察

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第21回創発システム・シンポジウム講演資料集　P-15　2015年8月
TEGOTAE-based control for one-dimensional crawling locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Hironori Chiba, Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月
Snake-like robot that exhibits adaptive concertina locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Hisashi Date, Kosuke Inoue, Akio Ishiguro

Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月
Cricket switches locomotion patterns from walking to swimming by evaluating reaction forces from the environment 査読有り

Hitoshi Aonuma, Masashi Goda, Shigeru Kuroda, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月
Experimental Verification of Bipedal Walking Control Exploiting Plantar Sensory Feedback 査読有り

Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月
TEGOTAE-based CPG Control for Quadrupd Locomotion 査読有り

Dai Owaki, Shura Suzuki, Akio Ishiguro

Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月
Implicit Stiffness Control Embedded in Nonlinear Spring Enables Stable and Robust Running 査読有り

Dai Owaki, Helmut Hauser, Akio Ishiguro

Proceedings of The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月
足底感覚情報を活用した二足歩行制御の実験的検証

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-S04　2015年5月
環境からの手応えを活用する自律分散型ヘビロボット

中島大樹, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-S07　2015年5月
環境からの手応えを活用するクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-S02　2015年5月
環境からの手応えを活用する四脚ロボットのCPG制御

鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-S01　2015年5月
関節剛性が脚間協調へ及ぼす影響に関する考察

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-T01　2015年5月
環境からの手応えを活用した超多脚ロボットの脚間協調制御

酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-S06　2015年5月
皮膚感覚フィードバックを活用した一次元這行運動の自律分散制御則

千葉大徳, 加納剛史, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015），講演論文集(CD-ROM)　2A2-S03　2015年5月
Soft-bodied amoeba-inspired robot that switches between qualitatively different behaviors with decentralized stiffness control 査読有り

Takuya Umedachi, Kentaro Ito, Akio Ishiguro

ADAPTIVE BEHAVIOR　23　(2)　97-108　2015年4月
出版者・発行元：SAGE PUBLICATIONS LTD
DOI： 10.1177/1059712314564784 　

ISSN：1059-7123

eISSN：1741-2633

詳細を見る詳細を閉じる

The goal of this research is to understand the underlying mechanism of the behavioral diversity of animals and then use the findings to build truly adaptive robots. Behavioral diversity is an inherent feature of all animals, and it is also important for robots to perform adaptively in unknown and dynamically changing environments. This feature enables animals to select adaptive behavior from among versatile behaviors. However, most designers have avoided or ignored behavioral diversity while constructing artificial systems, with the aim of achieving highly optimized performance in specific environments for given tasks; this leads to vulnerability of these systems to environmental changes. To understand how behavioral diversity can be embedded into artificial systems, we focus on a large amoeba-like unicellular organism, i.e., the plasmodium of true slime mold (Physarum polycephalum), in this study. Despite the absence of a central nervous system, the plasmodium exhibits various types of locomotion (i.e., exploratory, taxis, and escape behaviors) and switches its behavior depending on the environment. Inspired by this primitive yet intelligent living organism, we build a modular robot that exhibits exploratory and taxis locomotions, and spontaneously switches between them in a fully decentralized manner according to the situation encountered. The results are expected to shed new light on a design scheme for lifelike robots that exhibit amazingly versatile and adaptive behaviors.
Enhancing adaptability of amoeboid robot by synergetically coupling two decentralized controllers inspired by true slime mold 査読有り

Takuya Umedachi, Shunya Horikiri, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

ADAPTIVE BEHAVIOR　23　(2)　109-121　2015年4月
出版者・発行元：SAGE PUBLICATIONS LTD
DOI： 10.1177/1059712315573334 　

ISSN：1059-7123

eISSN：1741-2633

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for understanding the adaptive and versatile behaviors of living systems. To establish a design methodology for such a controller for robotic systems, we have proposed a fully decentralized control system, inspired by biochemical oscillators in true slime mold (Physarum polycephalum), which allows a modular robot to exhibit adaptive and versatile behaviors. However, in real living systems, many adaptation mechanisms with different time constants co-exist without conflict in the body (e.g., reflex, learning, growth and evolution); this contributes to the amazingly resilient and intelligent behaviors of living systems. It is well known that in true slime mold, long time-scale morphological changes coexist with the oscillatory behavior stemming from biochemical oscillators. In the present study, we have designed a mathematical model and real physical robot in which two decentralized controllers are incorporated. Numerical and experimental results show that by combining the controllers with different time constants, a robot can use the proposed model to successfully negotiate a narrow aisle by deforming its body shape dynamically.
非対称相互作用から生み出される多様な時空間秩序

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

日本物理学会第70回年次大会予稿集（DVD版）　70　3073-3073　2015年3月
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_3073 　

ISSN：2189-079X
クモヒトデに学ぶレジリアントな振る舞いの設計原理

加納剛史, 石黒章夫

計測と制御　54　(4)　254-259　2015年
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.11499/sicejl.54.254 　

ISSN：0453-4662
「自律分散システムとロコモーション」特集号を企画して

石黒章夫, 稲垣伸吉

計測と制御　54　(4)　234-235　2015年
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.11499/sicejl.54.234 　

ISSN：0453-4662
クモヒトデのレジリアントな振る舞いに内在する「コト」の究明

佐藤英毅, 小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第27回自律分散システム・シンポジウム予稿集　89-93　2015年1月
交通量の変動に適応可能な交通信号の自律分散制御

加納剛史, 杉山雄規, 石黒章夫

第27回自律分散システム・シンポジウム予稿集　173-178　2015年1月
非対称相互作用から生み出されるコト

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第27回自律分散システム・シンポジウム予稿集　125-130　2015年1月
Auditory foot: A novel auditory feedback system regarding kinesthesia. 査読有り

Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Akio Ishiguro, Shin-Ichi Izumi

Proc. of 2015International Symposium on Micro-NanoMachatronics and Human Science(MHS2015)　1-3　2015年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/MHS.2015.7438295 　
非対称相互作用に起因する秩序形成のミニマルモデル

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第20回交通流のシミュレーションシンポジウム予稿集　11-14　2014年12月
力積予測に基づく交通信号の自律分散制御

加納剛史, 杉山雄規, 石黒章夫

第20回交通流のシミュレーションシンポジウム予稿集　47-50　2014年12月
クモヒトデのレジリアントなロコモーションに内在する自律分散制御則

加納剛史, 佐藤英毅, 小野達也, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

システム・情報部門学術講演会2014 講演プログラム　108-112　2014年11月
On the applicability of the decentralized control mechanism of snake locomotion to sea snake locomotion 査読有り

Toshiya Kazama, Takeshi Kano, Makoto Iima, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Proceedings of The sixth international symposium on aero aqua bio-mechanisms (ISABMEC2014)　2014年11月
身体構造に応じた振る舞いを発現するクモヒトデ型ロボットの実機開発

佐藤英毅, 小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第32回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　1O2-03　2014年9月
ヘビの多様なロコモーションを再現可能な自律分散制御則の実機検証

中島大樹, 佐竹冬彦, 伊達央, 加納剛史, 石黒章夫

第32回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　1O2-01　2014年9月
Concertina Locomotion を自発的に発現するヘビ型ロボットの開発

佐竹冬彦, 中島大樹, 加納剛史, 伊達央, 井上康介, 石黒章夫

第32回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　1O2-02　2014年9月
Simple Decentralized Control Scheme Can Reproduce Versatile Gait Patterns of Snakes 査読有り

Takeshi Kano, Hisashi Date, Akio Ishiguro

NOLTA2014 Abstract Collection　20-23　2014年9月
Doing Well in Narrow Aisle! Decentralized Control Mechanism Underlying Adaptive Concertina Locomotion of Snakes 査読有り

Takeshi Kano, Fuyuhiko Satake, Hisashi Date, Kosuke Inoue, Akio Ishiguro

NOLTA2014 Abstract Collection　32-35　2014年9月
Self-organization of Motile Oscillators Inspired by Friendship Formation 査読有り

Takeshi Kano, Koichi Osuka, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

NOLTA2014 Abstract Collection　341-344　2014年9月
足底感覚から生み出される「足応え」を活用した適応的二足歩行制御

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第20回創発システム・シンポジウム講演資料集　45-45　2014年8月
脚間協調現象に内在する通底原理の解明のための多脚ロボット実機プラットフォームの開発

酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第20回創発システム・シンポジウム講演資料集　51-51　2014年8月
Mathematical Model of Inter-arm Coordination Mechanism of Ophiuroids

Takeshi Kano, Eiki Sato, Hitoshi Aonuma, Yoshiya Matsuzaka, Akio Ishiguro

The Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology 予稿集　2014年7月
A Simple Measure for Evaluating Gait Patterns during Multi-legged Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration　7　(4)　214-218　2014年7月

DOI： 10.9746/jcmsi.7.214 　
Common mechanics of mode switching in locomotion of limbless and legged animals 査読有り

Shigeru Kuroda, Itsuki Kunita, Yoshimi Tanaka, Akio Ishiguro, Ryo Kobayashi, Toshiyuki Nakagaki

JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE　11　(95)　1742-5662　2014年6月
出版者・発行元：ROYAL SOC
DOI： 10.1098/rsif.2014.0205 　

ISSN：1742-5689

eISSN：1742-5662

詳細を見る詳細を閉じる

Crawling using muscular waves is observed in many species, including planaria, leeches, nemertea, aplysia, snails, chitons, earthworms and maggots. Contraction or extension waves propagate along the antero-posterior axis of the body as the crawler pushes the ground substratum backward. However, the observation that locomotory waves can be directed forward or backward has attracted much attention over the past hundred years. Legged organisms such as centipedes and millipedes exhibit parallel phenomena; leg tips form density waves that propagate backward or forward. Mechanical considerations reveal that leg-density waves play a similar role to locomotory waves in limbless species, and that locomotory waves are used by a mechanism common to both legged and limbless species to achieve crawling. Here, we report that both mode switching of the wave direction and friction control were achieved when backward motion was induced in the laboratory. We show that the many variations of switching in different animals can essentially be classified in two types according to mechanical considerations. We propose that during their evolution, limbless crawlers first moved in a manner similar to walking before legs were obtained. Therefore, legged crawlers might have learned the mechanical mode of movement involved in walking long before obtaining legs.
Mechanism of Quadruped Gait Transition 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2014　T308　2014年6月
Neural communication vs. physical communication between limbs: Which is essential for hexapod walking? 査読有り

Akio Ishiguro, Ken Nakamura, Takeshi Kano, Dai Owaki

Dynamic Walking 2014　T406　2014年6月
ヘビ型ロボットによる等方的摩擦条件における蛇行推進

伊達央, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　3A1X10　2014年5月
Self-swarming robots that exploit hydrodynamical interaction 査読有り

Ryo Fujiwara, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

ADVANCED ROBOTICS　28　(9)　639-645　2014年5月
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
DOI： 10.1080/01691864.2013.879365 　

ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

Although numerous swarm robotic systems have already been developed, they have exhibited limited adaptability. This was partly because the previous researchers designed the control schemes on the basis of informational interaction, without considering the physical effects of the environment. To tackle this problem, we employ an unconventional approach: we design a control scheme for swarm robots based on their physical interaction in a hydrodynamic field, inspired by biological swarming. Through simulations using a smoothed particle hydrodynamics method, we show that the proposed control scheme allows agents to form an ordered swarm in response to their environment.
クモヒトデから学ぶレジリアントなロボットの設計原理

佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1A1-V05　2014年5月
4 脚歩行から考える 6 脚歩行の脚間協調メカニズム

中村憲, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1A1-W03　2014年5月
多様なロコモーション様式を発現可能な自律分散型ヘビロボットの開発

中島大樹, 佐竹冬彦, 伊達央, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1A1-V03　2014年5月
真正粘菌変形体に着想を得た環境に応じて変形可能な自律分散型アメーバ様ロボット

堀切舜哉, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1A1-V01　2014年5月
狭窄空間においてConcertina Locomotion を発現可能な自律分散型ヘビロボットの開発

佐竹冬彦, 中島大樹, 加納剛史, 伊達央, 井上康介, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1A1-V04　2014年5月
不思議な歩容Canterの発現メカニズム

大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1A1-V02　2014年5月
柔軟な足部から生み出される足底感覚情報を活用した適応的動歩行制御

大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2014），講演論文集(CD-ROM)　1P2-U05　2014年5月
Decentralized-controlled multi-terrain robot inspired by flatworm locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Fuyuhiko Satake, Akio Ishiguro

ADVANCED ROBOTICS　28　(7)　523-531　2014年4月
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
DOI： 10.1080/01691864.2013.878667 　

ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

The ability of several animals to move over terrains such as ground and water by real-time adaptation to the environment has inspired the development of multi-terrain robots, but their working area is limited. Therefore, we previously developed an autonomous decentralized control scheme for a robot based on a scaffold-exploitation mechanism inspired by flatworms; simulations showed that the robot could move over various irregular terrains. Here, via real-world experiments, we show that the robot using the proposed control scheme can move over ground ( m/s on average) and in water ( m/s on average) by effectively pushing its body against environmental features as scaffolds.
A Simple Model for Self-organization of Heterogeneous Elements Inspired by Friendship Formation 査読有り

Takeshi Kano, Koichi Osuka, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

Proc. of the 3rd International Workshop on Spatiotemporal Pattern Formation in Biological and Active Matters　10　2014年3月
交友関係の形成過程に着想を得た自己組織化の数理モデル

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第57回数理社会学会大会予稿集　76　2014年3月
Decentralized control scheme for adaptive earthworm locomotion using continuum-model-based analysis 査読有り

Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

ADVANCED ROBOTICS　28　(3)　197-202　2014年2月
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
DOI： 10.1080/01691864.2013.861770 　

ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

Crawling locomotion has been the focus of attention in the field of robotics because various applications of it are expected. However, the design methodologies for crawling robots, which can be applied in various environments, are not yet established. Therefore, we considered an earthworm as our model and employed an unconventional approach: we analyzed the motion of the earthworm with a continuum model and derived an optimal force distribution for its efficient propulsion, based on which we proposed an autonomous decentralized control scheme. The validity of the proposed control scheme was confirmed via simulations.
狭窄空間におけるヘビのロコモーションに内在する自律分散制御則の解明

佐竹冬彦, 加納剛史, 伊達央, 井上康介, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム資料集　171-176　2014年1月
クモヒトデの腕間協調メカニズムの数理モデル

佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム資料集　177-182　2014年1月
「個性」を持つ粒子集団が創り出す動的秩序～人間社会における交友関係を採り上げた事例研究～

加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム資料集　243-248　2014年1月
6 脚歩行における脚間協調メカニズムのミニマリストモデルを探る

中村憲, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム資料集　209-212　2014年1月
自発的歩容遷移を可能とする四脚ロボットのCPG制御

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム資料集　133-136　2014年1月
足底感覚情報を活用した二脚ロボットのCPG制御

福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム資料集　205-208　2014年1月
CPG-BASED CONTROL OF BIPEDAL WALKING BY EXPLOITING PLANTAR SENSATION 査読有り

D. Owaki, A. Ishiguro

MOBILE SERVICE ROBOTICS　335-342　2014年
出版者・発行元：WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

詳細を見る詳細を閉じる

The plantar area of the human foot is larger than that of the quadruped foot, and it contains a large number of sensory organs. Thus, such a foot structure plays a crucial role in extracting "rich" sensory information for the generation of adaptive walking in humans. Here, we propose novel central pattern generator (CPG)-based control of a bipedal walking robot by exploiting plantar sensation. To effectively exploit plantar sensory information, we redesign the local sensory feedback to the CPG model that we previously proposed for quadruped robots. The simulation results indicate that the biped model exhibits a remarkably robust walking ability by exploiting the plantar sensation according to the current walking motion.
Stabilization mechanism underlying passive dynamic running 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

Advanced Robotics　27　(18)　1399-1407　2013年12月1日

DOI： 10.1080/01691864.2013.839087 　

ISSN：0169-1864 1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

In this study, we discuss the stabilization mechanism underlying passive dynamic running (PDR), focusing on the feedback structure in an analytical Poincaré map. To this end, we derived a linearized analytical Poincaré map for PDR and analyzed its stability in terms of linear control theory. Through our theoretical analysis, we found that an implicit two-delay feedback structure, which can be seen as a certain type of two-delay input digital feedback control developed as an artificial control structure for digital control, is an inherent stabilization mechanism in PDR appearing from a minimalistic biped model with elastic elements. To the best of our knowledge, this has yet to be addressed and studied. Our results shed new light on the principles underlying bipedal locomotion as morphological computation.' © 2013 Taylor &amp Francis and The Robotics Society of Japan.
交友関係の自己組織化過程の数理モデル査読有り

加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

第19回交通流シンポジウム予稿集　89-92　2013年12月
True-slime-mould-inspired hydrostatically coupled oscillator system exhibiting versatile behaviours 査読有り

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Kentaro Ito, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　8　(3)　2013年9月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3182/8/3/035001 　

ISSN：1748-3182

eISSN：1748-3190

詳細を見る詳細を閉じる

Behavioural diversity is an indispensable attribute of living systems, which makes them intrinsically adaptive and responsive to the demands of a dynamically changing environment. In contrast, conventional engineering approaches struggle to suppress behavioural diversity in artificial systems to reach optimal performance in given environments for desired tasks. The goals of this research include understanding the essential mechanism that endows living systems with behavioural diversity and implementing the mechanism in robots to exhibit adaptive behaviours. For this purpose, we have focused on an amoeba-like unicellular organism: the plasmodium of true slime mould. Despite the absence of a central nervous system, the plasmodium exhibits versatile spatiotemporal oscillatory patterns and switches spontaneously among these patterns. By exploiting this behavioural diversity, it is able to exhibit adaptive behaviour according to the situation encountered. Inspired by this organism, we built a real physical robot using hydrostatically coupled oscillators that produce versatile oscillatory patterns and spontaneous transitions among the patterns. The experimental results show that exploiting physical hydrostatic interplay-the physical dynamics of the robot-allows simple phase oscillators to promote versatile behaviours. The results can contribute to an understanding of how a living system generates versatile and adaptive behaviours with physical interplays among body parts.
Decentralized Control Scheme for Bodily Wave Generation in Earthworm Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Traffic and Granular Flow '13 (TGF'13)　107　2013年9月
Decentralized Control Scheme for a Snake-like Robot That Enables Omni-directional Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Hisashi Date, Akio Ishiguro

Workshop Digest of 2013 International Workshop pn Soft Robotics and Morphological Computation　P-32　2013年7月
Nonlinearity in Ankle Elasticity Enhances Robustness on Bipedal Walking 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

Workshop Digest of 2013 International Workshop pn Soft Robotics and Morphological Computation　P-9　2013年7月
Taming Highly Deformable Body without Centralized Control Mechanism: Lessons from True Slime Mold 査読有り

Akio Ishiguro

Workshop Digest of 2013 International Workshop pn Soft Robotics and Morphological Computation　K-10　2013年7月
Considering Snake Locomotion with “Continuum Legs” 査読有り

Takeshi Kano, Hisashi Date, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2013　2013年6月
Why do quadrupeds exhibits exclusively either trot or pace gaits? 査読有り

Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2013　2013年6月
What is the key to postural stabilization on bipedal walking? 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2013　2013年6月
不整地走破を目指した自律分散型大自由度ヘビロボットの開発

加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1N05　2013年5月
ヒラムシに着想を得たマルチテレストリアルロボットの開発

加納剛史, 佐竹冬彦, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1N06　2013年5月
ヘビのコンセルティーナロコモーションに内在する自律分散制御則の解明

佐竹冬彦, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1O03　2013年5月
筋肉群の協働的励起に基づく立位姿勢制御

福田裕樹, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1-I06　2013年5月
身体構造に応じた振る舞いが可能なクモヒトデに内在する自律分散制御則の解明

佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1-O02　2013年5月
脚間の力学的相互作用を活用した 6 脚ロボットの CPG 制御

中村憲, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1-O07　2013年5月
脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく筋駆動四脚ロボット

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）講演論文集　2A1-O06　2013年5月
Development of sheet-like robot for multi-terrestrial locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Fuyuhiko Satake, Akio Ishiguro

Proc. of 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines　2013年3月
Toward realization of resilient locomotion: Lessons from the locomotion of arm-amputated ophiuroids 査読有り

Takeshi Kano, Shota Suzuki, Eiki Sato, Hitoshi Aonuma, Akio Ishiguro

Proc. of 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines　2013年3月
From Walk to Trot to Bound: Quadruped Gait Transition Induced by Simple Local Force Feedback Mechanism 査読有り

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

Proc. of 6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines　2013年3月
A fluid-filled soft robot that exhibits spontaneous switching among versatile spatiotemporal oscillatory patterns inspired by the true slime mold. 国際誌

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Kentaro Ito, Akio Ishiguro

Artificial life　19　(1)　67-78　2013年

DOI： 10.1162/ARTL_a_00081 　

詳細を見る詳細を閉じる

Behavioral diversity is an essential feature of living systems, enabling them to exhibit adaptive behavior in hostile and dynamically changing environments. However, traditional engineering approaches strive to avoid, or suppress, the behavioral diversity in artificial systems to achieve high performance in specific environments for given tasks. The goals of this research include understanding how living systems exhibit behavioral diversity and using these findings to build lifelike robots that exhibit truly adaptive behaviors. To this end, we have focused on one of the most primitive forms of intelligence concerning behavioral diversity, namely, a plasmodium of true slime mold. The plasmodium is a large amoeba-like unicellular organism that does not possess any nervous system or specialized organs. However, it exhibits versatile spatiotemporal oscillatory patterns and switches spontaneously between these. Inspired by the plasmodium, we built a mathematical model that exhibits versatile oscillatory patterns and spontaneously transitions between these patterns. This model demonstrates that, in contrast to coupled nonlinear oscillators with a well-designed complex diffusion network, physically interacting mechanosensory oscillators are capable of generating versatile oscillatory patterns without changing any parameters. Thus, the results are expected to shed new light on the design scheme for lifelike robots that exhibit amazingly versatile and adaptive behaviors.
Muscle tissue actuator driven with light-gated ion channels channelrhodopsin 査読有り

Masahiro Shimizu, Kota Miyasaka, Koichiro Miyamoto, Toshifumi Asano, Tatsuo Yoshinobu, Hiromu Yawo, Toshihiko Ogura, Akio Ishiguro, Koh Hosoda

Procedia CIRP　5　169-174　2013年
出版者・発行元：Elsevier B.V.
DOI： 10.1016/j.procir.2013.01.034 　

ISSN：2212-8271

詳細を見る詳細を閉じる

The authors aim to develop muscle cell actuators driven by a photostimulation. Recently, bioactuators that exhibit self-organization have been attracting a lot of attention, because biological devices are expected to have significant abilities such as self-reproduction, self-repair, self-assembly. This study intends to create a Bio-robotic hybrid system which expresses the inherent superior characteristics of a living organism with less invasive control method. To do so, we develop an actuator for a robot with a muscle tissue of developing chick embryos. We observed that the muscle cell actuator is contracted by a blue light stimulation. © 2013 The Authors.
Analysis of implicit control structure in object clustering by distributed autonomous robots 査読有り

Yuichiro Sueoka, Yasuhiro Sugimoto, Daisuke Nakanishi, Masato Ishikawa, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, C Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part C　79　(800)　1046-1055　2013年

DOI： 10.1299/kikaic.79.1046 　

ISSN：0387-5024

詳細を見る詳細を閉じる

In this paper, we discuss some phenomena of object clustering by distributed autonomous robots. This work was motivated by Swiss Robots, which collect scattered objects into some clusters without any global information nor intelligent concentrated controller. The clustering mechanism will be generated from the interaction among the mechanical system (i.e. body), the control law (i.e. brain), and the environment (i.e. real world). In order to understand the clustering mechanism, we utilize a "Implicit Control Theory". This theory proposes not only "Explicit Control Law", which corresponds to general control law, but also "Implicit Control Law", which reflects the interaction among the body, the brain, and the environment. Based on the "Implicit Control Theory", the object clustering by Swiss Robot is investigated. Moreover, this paper investigates not only the Swiss Robot's object clsutering, but also object clsuterings by another simple robots (Coronoc Robot, and Aggregator Robot). Though the Explicit Control Law and mechanical structures of each robot are exactly different, we can see common parts (principles) of Implicit Control Law. Furthermore, we demonstrate the correspondance between the Explicit Control Law and its clustering ability of each robot (e.g. number of clusters, clustering position). © 2013 The Japan Society of Mechanical Engineers.
A Design Principle of the Decentralized Control and its Applications 査読有り

Ryo Kobayashi, Toshiyuki Nakagaki, Akio Ishiguro

11TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF NUMERICAL ANALYSIS AND APPLIED MATHEMATICS 2013, PTS 1 AND 2 (ICNAAM 2013)　1558　2440-2443　2013年
出版者・発行元：AMER INST PHYSICS
DOI： 10.1063/1.4826034 　

ISSN：0094-243X

詳細を見る詳細を閉じる

Why can animals show amazingly sinuous and robust motion under unpredictable complex environments ? It is because animals have a large number of degrees of freedom in their bodies and can orchestrate them very well. Even for the most advanced robots today, such abilities are difficult to attain. In order to create animal-like robots, autonomous decentralized control (ADC) is the key concept that facilitates real-time control of a large number of degrees of freedom corresponding to the changing surroundings. We propose a simple design principle of ADC, which is termed as discrepancy control; then, we test it by implementing it in various types of robots.
自律分散ロボットによる物体凝集に潜む陰的制御構造の解析

末岡裕一郎, 杉本靖博, 中西大輔, 石川将人, 大須賀公一, 石黒章夫

日本機械学会論文集 C編(Web)　79　(800)　1046-1055 (WEB ONLY)　2013年

DOI： 10.1299/kikaic.79.1046 　

ISSN：1884-8354
Simple robot suggests physical interlimb communication is essential for quadruped walking 査読有り

Dai Owaki, Takeshi Kano, Ko Nagasawa, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE　10　(78)　2013年1月
出版者・発行元：ROYAL SOC
DOI： 10.1098/rsif.2012.0669 　

ISSN：1742-5689

eISSN：1742-5662

詳細を見る詳細を閉じる

Quadrupeds have versatile gait patterns, depending on the locomotion speed, environmental conditions and animal species. These locomotor patterns are generated via the coordination between limbs and are partly controlled by an intraspinal neural network called the central pattern generator (CPG). Although this forms the basis for current control paradigms of interlimb coordination, the mechanism responsible for interlimb coordination remains elusive. By using a minimalistic approach, we have developed a simple-structured quadruped robot, with the help of which we propose an unconventional CPG model that consists of four decoupled oscillators with only local force feedback in each leg. Our robot exhibits good adaptability to changes in weight distribution and walking speed simply by responding to local feedback, and it can mimic the walking patterns of actual quadrupeds. Our proposed CPG-based control method suggests that physical interaction between legs during movements is essential for interlimb coordination in quadruped walking.
Minimalist CPG model for inter- and intra-limb coordination in bipedal locomotion 査読有り

Dai Owaki, Takeshi Kano, Atsushi Tero, Masakazu Akiyama, Akio Ishiguro

Advances in Intelligent Systems and Computing　194　(2)　493-502　2013年
出版者・発行元：Springer Verlag
DOI： 10.1007/978-3-642-33932-5_45 　

ISSN：2194-5357

詳細を見る詳細を閉じる

Inter- and intra-limb coordination for bipedal locomotion were numerically investigated using a "minimalist" bipedal robot model and an unconventional central pattern generator (CPG)-based control scheme that exploits local sensory feedback generated from the discrepancy between the control system, mechanical system, and environment. The simulation results showed that a bipedal robot controlled by the proposed controller exhibits walking and running gaits dependent only on one parameter: the angular velocity of the oscillators. Interestingly, spontaneous inter- and intra-limb coordination were found to be inherent to the proposed design scheme for stable bipedal locomotion. These findings are expected to lead to a useful methodology for robots to generate stable and adaptive locomotion. © 2013 Springer-Verlag.
ヘビの「歩容」遷移メカニズム

加納剛史, 伊達央, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム資料集　25-30　2013年1月
不整地走破が可能な大自由度ヘビ型ロボットの実機実現

佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム資料集　1-4　2013年1月
仮足を出し入れして環境に適応する超軟性アメーバ様ロボット

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 小林亮, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム資料集　139-144　2013年1月
真正粘菌に着想を得た流体質量保存結合振動子系における自発的パターン間遷移の解析

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 小林亮, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム資料集　43-46　2013年1月
Generating situation-dependent behavior: Decentralized control of multi-functional intestine-like robot that can transport and mix contents 査読有り

Takeshi Kano, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　25　(5)　871-876　2013年
出版者・発行元：Fuji Technology Press
DOI： 10.20965/jrm.2013.p0871 　

ISSN：1883-8049 0915-3942

詳細を見る詳細を閉じる

Most robots are designed to perform a specific task in a predefined environment and have difficulty in producing situation-dependent behavior. To tackle this problem, we focus here on a mammal intestine that either transports or mixes the contents depending on the encountered circumstances. We propose a simple model for the intestinal movement and design an autonomous decentralized control scheme for an intestine-like robot by using coupled oscillators with local sensory feedback. Simulation results show that different types of motions are generated depending on the the physical conditions of the intestine and its contents. Our simulated robot does not require any input from a higher center to switch between different types of motions but determines autonomously which motion to generate. This study thus paves the way for developing "multi-functional robots" whose behavior is changed flexibly and spontaneously depending on circumstances.
Obstacles are beneficial to me! Scaffold-based locomotion of a snake-like robot using decentralized control 査読有り

Takeshi Kano, Akio Ishiguro

IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems　3273-3278　2013年

DOI： 10.1109/IROS.2013.6696821 　

ISSN：2153-0858 2153-0866

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes are able to move effectively by using terrain irregularities as scaffolds against which they push their bodies. This locomotion is attractive from a robotic viewpoint because irregularities in the environment of conventional robots interfere with their operation. In a previous work, we proposed a decentralized control mechanism of the scaffold-based locomotion of snakes, which combined curvature derivative control with local pressure reflex. Here, we practically demonstrate how a snake-like robot utilizing the proposed control scheme moves effectively by pushing its body against pegs. © 2013 IEEE.
Local reflexive mechanisms essential for snakes' scaffold-based locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Takahide Sato, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　7　(4)　046008-046008　2012年12月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3182/7/4/046008 　

ISSN：1748-3182

eISSN：1748-3190

詳細を見る詳細を閉じる

Most robots are designed to work in predefined environments, and irregularities that exist in the environment interfere with their operation. For snakes, irregularities play the opposite role: snakes actively utilize terrain irregularities and move by effectively pushing their body against the scaffolds that they encounter. Autonomous decentralized control mechanisms could be the key to understanding this locomotion. We demonstrate through modelling and simulations that only two local reflexive mechanisms, which exploit sensory information about the stretching of muscles and the pressure on the body wall, are crucial for realizing locomotion. This finding will help develop robots that work in undefined environments and shed light on the understanding of the fundamental principles underlying adaptive locomotion in animals.
Towards realization of multi-terrestrial locomotion: decentralized control of a sheet-like robot based on the scaffold-exploitation mechanism 査読有り

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　7　(4)　046012-046012　2012年12月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3182/7/4/046012 　

ISSN：1748-3182

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is an attractive concept for designing robots that can exhibit highly adaptive animal-like behaviour. However, despite its appeal, previous robots based on this scheme could only adapt to a limited number of environments. Our hypothesis it that this problem can be overcome by simply implementing a scaffold-exploitation mechanism. We draw our inspiration from flatworms, which move over various terrains using their two-dimensional sheet-like body, and we design an autonomous decentralized control scheme for a similar robot based on the scaffold-exploitation mechanism. Simulation results show that a robot with the proposed control scheme can move efficiently over various irregular terrains. Our control scheme is not specific to a certain environment, but will be applicable in any environment; it could thus form the basis for developing a multi-terrestrial robot whose working area covers land, sea and even air.
クモヒトデのロコモーションから学ぶ大自由度系の自律分散制御 ~上位神経系の介在を考慮した腕内協調のモデル化~

鈴木翔太, 佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会予稿集（CD-ROM)　0949-0953　2012年12月
真正粘菌変形体に着想を得た多様な振る舞いを示す静水力学的骨格ロボットの実機実現

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会予稿集（CD-ROM)　0944-0948　2012年12月
身体の力学的特性に応じた歩容生成を可能とするCPGモデル —トロット歩容とペース歩容の排他的発現の実験的検証−

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　2012年9月
Ophiuroid robot that self-organizes periodic and non-periodic arm movements 査読有り

Takeshi Kano, Shota Suzuki, Wataru Watanabe, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　7　(3)　034001-034001　2012年9月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3182/7/3/034001 　

ISSN：1748-3182

eISSN：1748-3190

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for understanding the mechanism underlying adaptive and versatile locomotion of animals. Although the design of an autonomous decentralized control system that ensures adaptability by using coupled oscillators has been proposed previously, it cannot comprehensively reproduce the versatility of animal behaviour. To tackle this problem, we focus on using ophiuroids as a simple model that exhibits versatile locomotion including periodic and non-periodic arm movements. Our existing model for ophiuroid locomotion uses an active rotator model that describes both oscillatory and excitatory properties. In this communication, we develop an ophiuroid robot to confirm the validity of this proposed model in the real world. We show that the robot travels by successfully coordinating periodic and non-periodic arm movements in response to external stimuli.
視界共有に着目した直感的ヘヒロボット操縦システムの構築

砂田靖志, 佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫, 小林亮

第22回数理生物学会年会予稿集　P-33-P-33　2012年9月
「這う」「泳ぐ」「飛ぶ」が可能なmulti-terrestrial robotの実現を目指して – 環境を活用して推進する自律分散型シートロボットの実機開発 -

渡辺裕喜, 佐竹冬彦, 加納剛史, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　1I2-3-1I2-3　2012年9月
身体構造に応じた振る舞いを自己組織的に発現するクモヒトデの腕内協調メカニズム

鈴木翔太, 佐藤英毅, 加納剛史, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　1I2-4-1I2-4　2012年9月
身体の力学的特性に応じた歩容生成を加納とるすCPGモデル-トロット歩容とベース歩容の排他的発現の実験的検証-

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　3I1-5-3I1-5　2012年9月
ミニマリストなCPGモデルから探る二脚ロコモーションに内在する脚間協調と脚内協調の発現機序

福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　3I1-6-3I1-6　2012年9月
質的に異なる振る舞いを状況依存的に発現可能なアメーバ様ロボットの自律分散制御

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会，予稿集(CD-ROM)　1D2-2-1D2-2　2012年9月
多様な時空間振動パターンを創発する真正粘菌様ロボット

梅舘拓也, 出井遼, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第18回創発システム・シンポジウム講演資料集　P39-P39　2012年9月
真正粘菌変形体から着想を得た適応的運動機能を生み出す数理モデル

梅舘拓也, 出井遼, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第22回数理生物学会年会予稿集　P-21-P-21　2012年9月
粘菌の振動パターン間遷移を説明するためのシリンダー結合モデル

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

第22回数理生物学会年会予稿集　P-39-P-39　2012年9月
振動子に駆動されるシリンダー結合系に現れるパターン遷移

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本物理学会講演概要集　21aAE-11-21aAE-11　2012年9月
内部流体を介して相互作用するモジュール結合系における自発的振動パターン間遷移

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

広島大学数理分子生命理学専攻第4回公開シンポジウム資料集　P38-P38　2012年9月
Gait Transition of Quadruped Robot without interlimb neural connections 査読有り

Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

Dynamic Walking2012　2012年5月
Soft Deformable Feet Yield Sensory-motor Coordination for Adaptive Bipedal Walking 査読有り

Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

Dynamic Walking2012　2012年5月
意地でも自律分散制御にこだわってヘビ型ロボットの制御則を考える −変分原理と反応拡散方程式に基づいた制御則設計−

佐藤貴英, 八重樫和之, 鈴木翔太, 渡辺裕喜, 平井明礼, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2A1K03-2A1K03　2012年5月
非構造環境下での這行が可能な自律分散型ヘビロボット - 実機開発-

平井明礼, 佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2A1K04-2A1K04　2012年5月
環境を活用して推進する自律分散型二次元シートロボット

渡辺裕喜, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2A1K02-2A1K02　2012年5月
クモヒトデに学ぶ大自由度ソフトロボットの自律分散制御

鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2P1H04-2P1H04　2012年5月
柔軟な身体から生み出される表在感覚情報を活用したミミズ型ロボットの自律分散制御則

八重樫和之, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　1P1R07-1P1R07　2012年5月
脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能なCPGに基づく四脚ロコモーション制御

彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2P1H01-2P1H01　2012年5月
脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく四脚歩容遷移の実験的検証

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2P1-H02-2P1-H02　2012年5月
足部の表在感覚情報をCPG制御に活用した適応的二脚歩行の実験的検証

福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012），講演論文集(CD-ROM)　2P1-H03-2P1-H03　2012年5月
A decentralized control scheme for an effective coordination of phasic and tonic control in a snake-like robot 査読有り

Takahide Sato, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　7　(1)　16005-16005　2012年3月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3182/7/1/016005 　

ISSN：1748-3182

eISSN：1748-3190

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control has attracted considerable attention because it enables us to understand the adaptive and versatile locomotion of animals and facilitates the construction of truly intelligent artificial agents. Thus far, we have developed a snake-like robot (HAUBOT I) that is driven by a decentralized control scheme based on a discrepancy function, which incorporates phasic control. In this paper, we investigate a decentralized control scheme in which phasic and tonic control are well coordinated, as an extension of our previous study. To verify the validity of the proposed control scheme, we apply it to a snake-like robot (HAUBOT II) that can adjust both the phase relationship between its body segments and the stiffness at each joint. The results indicate that the proposed control scheme enables the robot to exhibit remarkable real-time adaptability over various frictional and inclined terrains. These findings can potentially enable us to gain a deeper insight into the autonomous decentralized control mechanism underlying the adaptive and resilient locomotion of animals.
A true-slime-mold-inspired fluid-filled robot exhibiting versatile behavior 査読有り

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Akio Ishiguro

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　7375　262-273　2012年

DOI： 10.1007/978-3-642-31525-1_23 　

ISSN：0302-9743 1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Behavioral diversity is one essential feature of living systems in order to exhibit adaptive behavior in hostile and dynamically changing environments. However, classical engineering approaches strive to avoid the behavioral diversity of artificial systems to achieve high performance in specific environments for given tasks. The goals of this research include understanding how living systems exhibit behavioral diversity and use these findings to build robots that exhibit truly adaptive behaviors. To this end, we have focused on an amoeba-like unicellular organism, i.e., the plasmodium of true slime mold. Despite the absence of a central nervous system, the plasmodium exhibits versatile spatiotemporal oscillatory patterns and switches spontaneously between the patterns. Inspired by this, we build a real physical robot that exhibits versatile oscillatory patterns and spontaneous transition between the patterns. The results are expected to shed new light on the design scheme for life-like robots that exhibit amazingly versatile and adaptive behavior. © 2012 Springer-Verlag.
Biorobotic actuator with a muscle tissue driven by a photostimulation 査読有り

Masahiro Shimizu, Shintaro Yawata, Kota Miyasaka, Koichiro Miyamoto, Toshifumi Asano, Tatsuo Yoshinobu, Hiromu Yawo, Toshihiko Ogura, Akio Ishiguro

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　7375　394-395　2012年

DOI： 10.1007/978-3-642-31525-1_58 　

ISSN：0302-9743 1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

The authors aim to develop a biorobotic actuator with a muscle tissue of developing chick embryos driven by a photostimulation. The goal is to find an appropriate method for driving such bio-actuators. To do so, we introduce channelrhodopsin-2 which works as both a photoreceptor and an ion channel. We here report on the deeply interesting experimental results as follows: (1) We employed developing chick embryos, that was electroporated chopWR-venus to prospective limb region. (2) Then, we observed that the muscle tissue actuator is contracted by a blue light stimulation. © 2012 Springer-Verlag.
Analysis of Implicit Control Structure in Object Clustering Phenomena 査読有り

Yuichiro Sueoka, Yasuhiro Sugimoto, Masato Ishikawa, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

2012 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND BIOMIMETICS (ROBIO 2012)　2012年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

Living things exhibit adaptive and supple locomotion under the real world characterized by rapid changes, high uncertainty, and limited availability of information. But the systematic design of the behavior of living things like ants or bees (e.g. constructing very big and complicated nests) whose brains have very tiny memory abilities, has not been well established. In recent research, this design principle is considered to come from the interaction among the mechanical system (i.e. body), the control law (i.e. brain), and the environment (i.e. real world). To understand these principles with interaction, we propose on Implicit Control Law, which reflects the interaction among the body, the brain, and the environment. In this research, some simple robots named Swiss Robot, Aggregator Robot, Coronoc Robot, are focused. These robots show us interesting object clustering behaviors even if each robot is equipped with simple Explicit Control Law or no Explicit Control Law. From the systematic analyses of clustering behaviors, each Implicit Control Law is formulated. Though the Explicit Control Law and mechanical structures of each robot are exactly different, we can see common parts (principles) of Implicit Control Law. Furthermore, we demonstrate the correspondance between the Explicit Control Law and its clustering ability of each robot (e.g. number of clusters, clustering position).
Novel control principle based on the discrepancy function

Ryo Kobayashi, Toshiyuki Nakagaki, Akio Ishiguro

京都大学数理解析研究所講究録別冊　B31　61-77　2012年
出版者・発行元：京都大学
ISSN：1881-6193
A decentralized control scheme for orchestrating versatile arm movements in ophiuroid omnidirectional locomotion 査読有り

Wataru Watanabe, Takeshi Kano, Shota Suzuki, Akio Ishiguro

JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE　9　(66)　102-109　2012年1月
出版者・発行元：ROYAL SOC
DOI： 10.1098/rsif.2011.0317 　

ISSN：1742-5689

eISSN：1742-5662

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for understanding the mechanism underlying the adaptive and versatile behaviour of animals. Although the design methodology of decentralized control based on a dynamical system approach that can impart adaptability by using coupled oscillators has been proposed in previous studies, it cannot reproduce the versatility of animal behaviours comprehensively. Therefore, our objective is to understand behavioural versatility from the perspective of well-coordinated rhythmic and non-rhythmic movements. To this end, we focus on ophiuroids as a simple good model of living organisms that exhibit spontaneous role assignment of rhythmic and non-rhythmic arm movements, and we model such arm movements by using an active rotator model that can describe both oscillatory and excitatory properties. Simulation results show that the spontaneous role assignment of arm movements is successfully realized by using the proposed model, and the simulated locomotion is qualitatively equivalent to the locomotion of real ophiuroids. This fact can potentially facilitate a better understanding of the control mechanism responsible for the orchestration of versatile arm movements in ophiuroid omnidirectional locomotion.
A decentralized control scheme for orchestrating versatile arm movements in ophiuroid omnidirectional locomotion 査読有り

Wataru Watanabe, Takeshi Kano, Shota Suzuki, Akio Ishiguro

JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE　9　(66)　102-109　2012年1月
出版者・発行元：ROYAL SOC
DOI： 10.1098/rsif.2011.0317 　

ISSN：1742-5689

eISSN：1742-5662

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for understanding the mechanism underlying the adaptive and versatile behaviour of animals. Although the design methodology of decentralized control based on a dynamical system approach that can impart adaptability by using coupled oscillators has been proposed in previous studies, it cannot reproduce the versatility of animal behaviours comprehensively. Therefore, our objective is to understand behavioural versatility from the perspective of well-coordinated rhythmic and non-rhythmic movements. To this end, we focus on ophiuroids as a simple good model of living organisms that exhibit spontaneous role assignment of rhythmic and non-rhythmic arm movements, and we model such arm movements by using an active rotator model that can describe both oscillatory and excitatory properties. Simulation results show that the spontaneous role assignment of arm movements is successfully realized by using the proposed model, and the simulated locomotion is qualitatively equivalent to the locomotion of real ophiuroids. This fact can potentially facilitate a better understanding of the control mechanism responsible for the orchestration of versatile arm movements in ophiuroid omnidirectional locomotion.
腕運動の自己組織的役割分担生成を可能とするクモヒトデ型ロボットの自律分散制御査読有り

渡邉航, 鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

計測自動制御学会論文集　2012年

DOI： 10.9746/sicetr.49.48 　
Fluid-Filled Soft-Bodied Amoeboid Robot Inspired by Plasmodium of True Slime Mold 査読有り

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

ADVANCED ROBOTICS　26　(7)　693-707　2012年
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
DOI： 10.1163/156855312X626316 　

ISSN：0169-1864

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a fluid-filled soft-bodied amoeboid robot inspired by the plasmodium of the true slime mold. The significant features of this robot are 2-fold. (i) The robot has a fluid circuit (i. e., cylinders and nylon tubes filled with fluid), and a truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs-the former seals protoplasm to induce global physical interaction between the body parts and the latter is used for elastic actuators. (ii) A fully decentralized control using coupled oscillators with a completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the global physical interaction between the body parts stemming from the fluid circuit. The experimental results show that this robot exhibits adaptive locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on the design scheme for autonomous decentralized control systems. (C) Koninklijke Brill NV, Leiden and The Robotics Society of Japan, 2012
多様な時空間振動パターンを創発する真正粘菌様ロボットの実機実現

出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

第24回自律分散システム・シンポジウム予稿集　169-174　2012年1月
非構造環境下での推進が可能な二次元シート型ロボットの自律分散制御

渡辺裕喜, 加納剛史, 石黒章夫

第24回自律分散システム・シンポジウム予稿集　163-168　2012年1月
脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能な四脚ロコモーションの自律分散制御則

糸澤祐太, 彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第24回自律分散システム・シンポジウム予稿集　15-20　2012年1月
SheetBot: Two-dimensional Sheet-like Robot As a Tool for Constructing Universal Decentralized Control Systems 査読有り

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Akio Ishiguro

2012 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　3733-3738　2012年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ICRA.2012.6224833 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for the realization of highly adaptive behavior. However, universal design of autonomous decentralized control that ensures rich adaptability is still lacking. In this study, we tackle this problem through the development of a two-dimensional sheet-like robot, SheetBot. The SheetBot is a suitable model system for the establishment of universal design principles for autonomous decentralized control, because it can bend reasonably to the circumstances encountered due to its large surface area, and also because its applications are widely expected. To realize highly adaptive locomotion with SheetBot, we are inspired by the decentralized control scheme of the scaffold-based locomotion of snakes. We extend this design scheme to a two-dimensional bodily structure on the basis of a continuum model. Simulation results show that SheetBot can locomote on various kinds of irregular terrain with minimal control inputs by implementing the proposed autonomous decentralized control scheme.
Decentralized control scheme that enables scaffold-based peristaltic locomotion 査読有り

Akio Ishiguro, Kazuyuki Yaegashi, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　7375　361-362　2012年

DOI： 10.1007/978-3-642-31525-1_42 　

ISSN：0302-9743 1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

We propose an autonomous decentralized control scheme of an earthworm-like robot for its scaffold-based peristaltic locomotion, on the basis of an analysis using a continuum model. We verify its validity through simulations. © 2012 Springer-Verlag.
Autonomous decentralized control mechanism in resilient ophiuroid locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Shota Suzuki, Akio Ishiguro

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　7375　363-364　2012年

DOI： 10.1007/978-3-642-31525-1_43 　

ISSN：0302-9743 1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Ophiuroids are a suitable model for understanding the mechanism of resilient animal locomotion, because they can move by self-organizing their arm movements even when the arms are arbitrarily cut off. We observed the locomotion of an ophiuroid that has only one arm, and found that it can move by exploiting subtle terrain irregularities. We modeled this behavior using a simple local reflexive mechanism. © 2012 Springer-Verlag.
A soft-bodied snake-like robot that can move on unstructured terrain 査読有り

Takahide Sato, Takeshi Kano, Akihiro Hirai, Akio Ishiguro

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　7375　390-391　2012年

DOI： 10.1007/978-3-642-31525-1_56 　

ISSN：0302-9743 1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes utilize terrain irregularities and attain propulsion force by pushing their bodies against scaffolds. We have previously proposed a local reflexive mechanism of snake locomotion that exploits its body softness. In this study, we develop a soft-bodied snake-like robot to investigate the validity of the proposed mechanism in the real world. © 2012 Springer-Verlag.
Intuitive navigation of snake-like robot with autonomous decentralized control 査読有り

Yasushi Sunada, Takahide Sato, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Ryo Kobayashi

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　7375　398-399　2012年

DOI： 10.1007/978-3-642-31525-1_60 　

ISSN：0302-9743 1611-3349

詳細を見る詳細を閉じる

So far, we have developed snake-like robots whose locomotion is achieved primarily by ADC (autonomous decentralized control), with only the direction of travel and velocity given by radio control signals [3]. In this paper, we introduce an attempt to improve the navigation system of the robot by using a more intuitive eye wear controller. We will demonstrate its function using a simulation of the robotic system. © 2012 Springer-Verlag.
Snake-like Robot Driven by Decentralized Control Scheme for Scaffold-based Locomotion 査読有り

Takahide Sato, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS)　132-138　2012年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2012.6385930 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes actively utilize terrain irregularities and attain propulsion force by pushing their bodies against scaffolds. The objective of this study is to understand the mechanism underlying this locomotion on the basis of a synthetic approach. Our previous control scheme of a snake-like robot, in which the curvature derivative control method is combined with a reflexive mechanism using local pressures on the body wall, could not fully reproduce innate behavior of real snakes. In this study, we improve our previous control scheme. We show that the locomotion of a simulated robot with the improved control scheme is surprisingly in good agreement with the locomotion of a real snake. We also present a physical robot that we are currently developing.
SheetBot: A Magic Carpet That Enables Scaffold-based Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS)　1434-1439　2012年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2012.6385525 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is an attractive concept for designing robots that can exhibit highly adaptive animal-like behaviour. Despite its appeal, previous robots could only adapt to a limited number of environments. To tackle this problem, we hypothesize that robots will move in various environments by simply implementing a "scaffold-exploitation mechanism". In our previous work, we drew our inspiration from flatworms, which move over various terrains using their two-dimensional sheet-like body, and designed an autonomous decentralized control scheme for a similar robot, SheetBot. In this study, we extend our previous control scheme so that it can effectively exploit the features in its surrounding environment as scaffolds. The validity of the extended control scheme is confirmed by simulations. Our control scheme is not specific to a certain environment but could be applicable in any environment; it thus forms the basis for developing a multi-terrestrial robot whose working area covers land, sea, and even air.
Reconsidering Inter- and Intra-limb Coordination Mechanisms in Quadruped Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS)　4873-4878　2012年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2012.6385598 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Versatile gait patterns are observed in quadrupeds according to the locomotion speed, environmental conditions, and animal species. These gait patterns are generated via inter- and intra-limb coordination mechanisms, both of which are controlled in part by an intraspinal neural network called the central pattern generator (CPG). Previous CPG-based models mainly focused on the inter-limb coordination mechanisms and not on the intra-limb coordination mechanisms, although both of them should play a pivotal role in generating various gait patterns. In this study, we present an autonomous decentralized control scheme for quadruped locomotion wherein inter- and intra-limb coordination mechanisms are well coupled. Simulation results show that the quadruped exhibits transitioning between walking and running and the ability to adapt to changes in body properties by appropriately modifying the phase relationship among body points through well-balanced coupling of the inter- and intra-limb coordination mechanisms. We also present a physical robot that we are currently developing.
Listen to Body's Message: Quadruped Robot That Fully Exploits Physical Interaction between Legs 査読有り

Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS)　1943-1948　2012年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2012.6385857 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Versatile gait patterns that depend on the locomotion speed, environmental conditions, and animal species are observed in quadrupeds. Locomotor patterns are generated via the interlimb coordination, which is partially controlled by an intraspinal neural network called the "central pattern generator" (CPG). However, there is currently no clear understanding of the adaptive interlimb coordination mechanism. We hypothesize that the interlimb coordination should rely more on the "physical" interaction between leg movements through the body rather than the interlimb neural connection. To understand the coordination mechanism, we developed a simple-structured quadruped robot and proposed an unconventional CPG model that consists of four decoupled oscillators with only local force feedback in each leg. Experimental results show that our CPG model allows the robot to exhibit steady gait patterns, adaptability to changes in body properties, and adaptive gait transition between walking and trotting. Our robot mimics locomotor patterns of real quadrupeds following which it can capture the basic mechanism underlying the adaptive interlimb coordination.
Adaptive Bipedal Walking through Sensory-motor Coordination Yielded from Soft Deformable Feet 査読有り

Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS)　4257-4263　2012年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2012.6385894 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

In this paper, we investigate an adaptive bipedal walking control that exploit ssensory information stemming from "soft deformable" feet. To this end, we developed a bipedal robot with soft deformable feet and proposed an unconventional CPG (central pattern generator)-based control that exploits the local force feedback generated from such deformation. Through experiments with the constructed robot, we have found that the robot exhibits a remarkably adaptive walking ability in response to a change in walking velocity and external perturbations. These results support the conclusion that the "deformation" of a robot's body plays a pivotal role in the emergence of "sensory-motor coordination", which is the key for generating adaptive locomotion in a robotic system.
非構造環境下での這行が可能なヘビ型ロボットの自律分散制御

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会予稿集　475-478　2011年12月
腕運動の自発的役割分担生成を可能とするクモヒトデ型ロボットの自律分散制御

渡邉航, 鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会予稿集　479-482　2011年12月
Efficient Undulating Locomotion Driven by a Decentralized Control That Fully Exploits Multi-articular Muscles 査読有り

Takeshi Kano, Takahide Sato, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Proc. of the 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011)　69-70　2011年10月
A Fluid-filled Deformable Robot That Exhibits Spontaneous Switching among Versatile Spatio-temporal Oscillatory Patterns Inspired by True Slime Mold 査読有り

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Akio Ishiguro

Proc. of the 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011)　65-66　2011年10月
Towards Understanding of Versatility of Animal Behavior: A Mathematical Model for Ophiuroid Omnidirectional Locomotion 査読有り

Wataru Watanabe, Shota Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

Proc. of the 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011)　7-8　2011年10月
Decentralized Control of an Earthworm-like Robot That Fully Exploits Mechanical Interaction 査読有り

Kazuyuki Yaegashi, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Proc. of the 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011)　67-68　2011年10月
A CPG-based Control of Bipeda Locomotion by Exploiting Defrmable Feet 査読有り

Dai Owaki, Shota Kubo, Akio Ishiguro

Proc. of the 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011)　79-80　2011年10月
連続体モデルに基づくミミズの這行運動に内在する自律分散制御則の解明

八重樫和之, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

第17回創発システム・シンポジウム予稿集　2011年9月
粘菌振動子から着想を得た流体連結型モジュラーロボットが示す多様な時空間振動パターン

梅舘拓也, 出井遼, 石黒章夫

第17回創発システム・シンポジウム予稿集　127-130　2011年9月
真正粘菌変形体から着想を得た自律分散制御方策

梅舘拓也, 出井遼, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第2回領域シンポジウム「越境する数学」?CREST研究報告会?　40　2011年9月
大自由度二次元シート型ロボットの自律分散制御

渡辺裕喜, 加納剛史, 石黒章夫

第29回日本ロボット学会学術講演会予稿集　2O1-8　2011年9月
流体場の力学情報を活用した群ロホ?ット

藤原亮, 加納剛史, 石黒章夫

第29回日本ロボット学会学術講演会予稿集　2O1-6　2011年9月
クモヒトデのロコモーションにおける腕運動の協調メカニズム

鈴木翔太, 渡邉航, 加納剛史, 石黒章夫

第21回日本数理生物学会予稿集　138　2011年9月
ヘビの不整地走破メカニズム

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

第21回日本数理生物学会予稿集　133　2011年9月
真正粘菌変形体が示す多様な時空間パターンの発現機序

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第21回日本数理生物学会予稿集　131　2011年9月
ミミズの這行波の自己組織的生成メカニズム

八重樫和之, 加納剛, 小林亮, 石黒章夫

第21回日本数理生物学会予稿集　130　2011年9月
A Fluid-filled Soft Robot That Exhibits Spontaneous Switching among Versatile Spatio-temporal Oscillatory Patterns Inspired by True Slime Mold 査読有り

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Akio Ishiguro

Proc. of 2nd International Conference on Morphological Computation ICMC2011　54-56　2011年9月
A CPG-based Decentralized Control by Exploiting Spontaneous Transition between Oscillayory and Exitatory Regimes 査読有り

Dai Owaki, Kou Nagasawa, Takeshi Kano, Atsuchi Tero, Akio Ishiguro

Proc. of Dynamic Walking 2011　2011年7月
A CPG-based Adaptive Control of Bipeda Locomotion by Swtching between Ocsillayory and Exitatory Regimes 査読有り

Dai Owaki, Shota Kubo, Akio Ishiguro

Proc. of Dynamic Walking 2011　2011年7月
On the applicability of the decentralized control mechanism extracted from the true slime mold: a robotic case study with a serpentine robot 査読有り

Takahide Sato, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

BIOINSPIRATION & BIOMIMETICS　6　(2)　26006-26006　2011年6月
出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD
DOI： 10.1088/1748-3182/6/2/026006 　

ISSN：1748-3182

詳細を見る詳細を閉じる

A systematic method for an autonomous decentralized control system is still lacking, despite its appealing concept. In order to alleviate this, we focused on the amoeboid locomotion of the true slime mold, and extracted a design scheme for the decentralized control mechanism that leads to adaptive behavior for the entire system, based on the so-called discrepancy function. In this paper, we intensively investigate the universality of this design scheme by applying it to a different type of locomotion based on a 'synthetic approach'. As a first step, we implement this design scheme to the control of a real physical two-dimensional serpentine robot that exhibits slithering locomotion. The experimental results show that the robot exhibits adaptive behavior and responds to the environmental changes; it is also robust against malfunctions of the body segments due to the local sensory feedback control that is based on the discrepancy function. We expect the results to shed new light on the methodology of autonomous decentralized control systems.
振動性・興奮性の自発的遷移に基づく適応的四脚歩行制御の実験的検証

長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2P2-K03　2011年5月
力学的相互作用を活用したミミス?型ロホ?ットの自律分散制御

八重樫和之, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　1P1-O10　2011年5月
流体力学的相互作用を活用した群ロボットの自発的群れ形成

藤原亮, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　1A1-K04　2011年5月
光入力駆動が可能な筋細胞アクチュエータの開発

八幡慎太郎, 清水正宏, 宮本浩一郎, 宮坂恒太, 浅野豪文, 吉信達夫, 八尾寛, 小椋利彦, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　1A2-E01　2011年5月
位相と筋緊張の自己組織化的な調整が可能なヘビ型ロボット

佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2A1-J14　2011年5月
位相制御と筋緊張制御の有機的整合か?可能な自律分散制御則の実験的検証

糸澤祐太, 佐藤貴英, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2P2-J16　2011年5月
力学的相互作用を活用したヒレ型ロボットの自律分散制御

渡辺裕喜, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　1A2-M05　2011年5月
柔軟な足部の表在感覚情報を活用した振動性・興奮性の自律的遷移に基つ?く適応的動歩行制御

久保翔達, 熊原渉, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2P2-K01　2011年5月
足底腱膜を有する足部の可変形性を活用した二脚歩行ロボットのCPG制御

大脇大, 熊原渉, 久保翔達, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2P2-I08　2011年5月
粘菌振動子をモチーフにした流体駆動型ロボットが示す多様な時空間振動パターン

出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　1A1-K05　2011年5月
振動性・興奮性の時空間的励起に基づくクモヒトデ型ロボットの自律分散制御

渡邉航, 鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2P2-J15　2011年5月
全方向移動を可能とするクモヒトデ型ロボットの自律分散制御則の実験的検証

鈴木翔太, 渡邉航, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2P2-K02-K02(1)"-"2P2-K02(4)"　2011年5月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for understanding the mechanism underlying adaptive and versatile behavior of animals. Although the design methodology of decentralized control based on coupled oscillators has been proposed in previous studies, it cannot reproduce behavioral versatility of animals comprehensively. Therefore, our objective is to understand the behavioral versatility by focusing on ophiuroids as simple "best" model living organisms that exhibit spontaneous role assignment of rhythmic and non-rhythmic arm movements. We have previously modeled such movements using an active rotator model that can describe both oscillatory and excitatory properties. In this paper, we develop a real physical ophiuroid robot based on the proposal model, and we show by experiments that the robot successfully realizes omnidirectional locomotion with spontaneous role assignment of rhythmic and non-rhythmic arm movements.
高効率推進を可能とする多関節ヘビ型ロボットの自律分散制御則

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　1P1-O12　2011年5月
A 2-D Passive-Dynamic-Running Biped With Elastic Elements 査読有り

Dai Owaki, Masatoshi Koyama, Shin'ichi Yamaguchi, Shota Kubo, Akio Ishiguro

IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS　27　(1)　156-162　2011年2月
出版者・発行元：IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC
DOI： 10.1109/TRO.2010.2098610 　

ISSN：1552-3098

詳細を見る詳細を閉じる

This is the first study of a real physical kneed bipedal robot that exhibits passive-dynamic running (PDR), i.e., a bipedal gait with a flight phase in a device without an actuator. By carefully designing the properties of the elastic elements implemented into the hip joints and the stance legs in this device, we achieved a stable PDR consisting of 36 steps. The main contribution of this paper is the demonstration of PDR in the real world, which fully exploits the elastic mechanical properties.
多重リズム性を活用した運動安定化と運動探索機能が共存可能なオシレータモデルの提案

石田怜, 大脇大, 手老篤史, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　25　(9-10)　1139-1158　2011年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1163/016918611X574650 　

ISSN：0169-1864
位相制御と筋緊張制御の有機的整合が可能な自律分散制御則の実験的検証

糸澤祐太, 佐藤貴英, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2011年
力学的相互作用を活用したミミズ型ロボットの自律分散制御

八重樫和之, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2011年
柔軟な足部の表在感覚情報を活用した振動性・興奮性の自律的遷移に基づく適応的動歩行制御

久保翔達, 熊原渉, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）予稿集　2011年
A Soft Deformable Amoeboid Robot Inspired by Plasmodium of True Slime Mold 査読有り

Takuya Umedachi, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

INTERNATIONAL JOURNAL OF UNCONVENTIONAL COMPUTING　7　(6)　449-462　2011年
出版者・発行元：OLD CITY PUBLISHING INC
ISSN：1548-7199

eISSN：1548-7202

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a soft-bodied amoeboid robot inspired by plasmodium of true slime mold. The significant features of this robot are twofold: (1) the robot has truly soft and deformable body stemming from periodically expanding and contracting real-time tunable springs and a balloon, the former is used for an outer skin of the body and the latter serves as protoplasm in order to induce long-distance physical interaction between the body parts; and (2) a fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction. Experimental results show that this robot exhibits truly supple locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on how autonomous decentralized control may he designed.
柔軟な足の変形から生み出される感覚情報を活用した適応的二脚歩行制御

久保翔達, 熊原渉, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウムProceedings　247-252　2011年1月
真正粘菌から抽出した自律分散制御則の適用可能性の実験的検証?四脚ロボット実機を用いた事例研究?

長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウムProceedings　51-56　2011年1月
搬送物の力学的特性に応じて振る舞う小腸運動に内在する自律分散制御則

塚辺有哉, 加納剛史, 川勝年洋, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウムProceedings　221-226　2011年1月
位相制御と筋緊張制御の有機的整合を可能とする自律分散制御則の実験的検証?ヘビ型ロボット実機による事例研究?

佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウムProceedings　45-50　2011年1月
Decentralized Control of Scaffold-assisted Serpentine Locomotion That Exploits Body Softness 査読有り

Takeshi Kano, Takahide Sato, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

2011 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　5129-5134　2011年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ICRA.2011.5980465 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes actively utilize irregularities in terrains and attain propulsion force by pushing their bodies against scaffolds. The objective of this study is to understand the mechanism underlying such functionalities of snakes on the basis of a synthetic approach. We construct a model of a serpentine robot with viscoelastic properties, and we design an autonomous decentralized control scheme that employs local sensory feedback based on the muscle length and strain of the body, the latter of which is generated by the body softness. Simulation results show that the robot exhibits locomotion effectively by utilizing scaffolds such as high-friction areas and pegs, which is in fairly good agreement with biological findings.
Simulation of a Soft-bodied Fluid-driven Amoeboid Robot That Exploits Thixotropic Flow 査読有り

Takuya Umedachi, Masakazu Akiyama, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

2011 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　5123-5128　2011年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ICRA.2011.5980150 　

ISSN：1050-4729

eISSN：2577-087X

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a two-dimensional simulation model of an amoeboid robot that exhibits locomotion in a decentralized manner. The significant feature to note is that the model does not control friction between parts of the robot and ground explicitly but exploits passive dynamics of the inner fluid of the robot, i.e., thixotropic flow, in order to generate locomotion. Thixotropy is a very interesting rheological property of a fluid to form a gelled structure over time when not subject to shearing and then to liquefy when agitated, which is observed in protoplasmic streaming of amoeba and plasmodium of true slime mold. Simulation results show that embedding this passive dynamics induces morphological positive feedback mechanism, leading to convection of the inner fluid, which in turn generates locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on revealing the secret of how decentralized control should be designed.
An Oscillator Model That Enables Motion Stabilization and Motion Exploration by Exploiting Multi-Rhythmicity 査読有り

Dai Owaki, Satoshi Ishida, Atsushi Tero, Kentaro Ito, Koh Nagasawa, Akio Ishiguro

ADVANCED ROBOTICS　25　(9-10)　1139-1158　2011年
出版者・発行元：VSP BV
DOI： 10.1163/016918611X574650 　

ISSN：0169-1864

詳細を見る詳細を閉じる

Central pattern generators (CPGs) have been increasingly attracting the attention of roboticists in the hope that they will enable robots to realize truly supple and agile locomotion under real-world constraints. Thus far, various CPG models have been proposed, particularly in terms of motion stabilization against external perturbations (i.e., limit cycle behavior). On the other hand, biological CPGs have another crucial aspect that cannot be neglected (i.e., motion exploration). Here, note that motion stabilization and motion exploration should be performed in different time-scales. Now the following questions arise: 'How can different time-scales be embedded into a single CPG effectively?' and 'What is a good mathematical tool for describing the coexistence of different time-scales?'. To overcome these problems, this paper introduces a novel oscillator model in which the two functions of motion stabilization and motion exploration can be seamlessly integrated by exploiting the concept of multi-rhythmicity, without relying on any hierarchical structure (e. g., Higher Center), which in turn enables that learning is the time evolution of a dynamical system (motor control system) that integrates motion exploration with motion stabilization. We applied this model to the learning of hopping motion as a practical example. Simulation and experimental results indicate that the robot can successfully perform online learning without the need for a separation between learning and performance phases. (C) Koninklijke Brill NV, Leiden, 2011
Decentralized Control of Multi-articular Snake-like Robot for Efficient Locomotion 査読有り

Takeshi Kano, Takahide Sato, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

2011 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　1875-1880　2011年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2011.6048302 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

The mechanism of multi-articular muscles that contributes to the emergence of macroscopic behavior of animals has not been clarified thus far. To address this issue, we focus on the slithering motion of snakes, which have numerous antagonistic muscle-tendon chains that span several tens of vertebrae. From theoretical analyses based on the continuum model, the acceleration of the body in the longitudinal direction is found to be proportional to the number of segments spanned by each muscle. On the basis of this theoretical result, we propose a decentralized control scheme for the efficient locomotion of a multi-articular snake-like robot. We conduct simulations using this control scheme, and the results show that the locomotion efficiency increases as the number of segments spanned by each muscle increases.
A Snake-like Robot Driven by a Decentralized Control That Enables Both Phasic and Tonic Control 査読有り

Takahide Sato, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

2011 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　1881-1886　2011年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2011.6048245 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept in our understanding of the mechanism underlying locomotion of animals, wherein the phasic pattern of motion and the excitation pattern of muscle tonus are well reconciled. In our recent work, we proposed a decentralized control scheme in which phasic control and tonic control are well coordinated. In this study, we develop a real snake-like robot to validate our proposed control scheme. Experimental results show that the robot exhibits highly adaptive behavior in response to environmental changes. The results obtained are expected to shed new light on the design of autonomous decentralized control systems.
Moving Right Arm in the Right Place: Ophiuroid-inspired Omnidirectional Robot Driven by Coupled Dynamical Systems 査読有り

Wataru Watanabe, Shota Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

2011 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　1895-1900　2011年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2011.6048849 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Autonomous decentralized control is a key concept for understanding the mechanism underlying the adaptive and versatile behavior of animals. Although the design methodology of decentralized control based on a dynamical system approach that can impart adaptability by using coupled oscillators has been proposed in previous studies, it cannot reproduce the versatility of animal behaviors comprehensively. Therefore, our objective is to understand behavioral versatility from the perspective of well-coordinated rhythmic and non-rhythmic movements. To this end, we focus on ophiuroids as simple "best" model living organisms that exhibit spontaneous role assignment of rhythmic and non-rhythmic arm movements, and we model such arm movements by using an active rotator model that can describe both oscillatory and excitatory properties. Simulation results show that the spontaneous role assignment of arm movements is successfully realized by using the proposed model, and the simulated locomotion is qualitatively equivalent to the locomotion of real ophiuroids. This fact can potentially facilitate a better understanding of the control mechanism responsible for behavioral versatility in animals.
Active Rotator モデルに基づくクモヒトデ型ロボットにおける腕運動の自発的役割分担生成

渡邉航, 鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集　414-417　2010年12月
安定な準受動走行を実現する陰的制御則と陽的制御則の連関様式

山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 杉本靖博, 大須賀公一, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集　715-718　2010年12月
機械刺激応答を活用した筋細胞アクチュエータの自己組織的創成

武田孟, 八幡慎太郎, 清水正宏, 宮本浩一郎, 宮坂恒太, 浅野豪文, 吉信達夫, 八尾寛, 小椋利彦, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集　777-780　2010年12月
真正粘菌から抽出した自律分散制御則を用いた四脚ロボットの実機開発

長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集　418-421　2010年12月
環境との相互作用を活用するヘヒ?のロコモーションに内在する自律分散制御則

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集　398-401　2010年12月
局所的な齟齬に基づく位相制御と筋緊張制御の有機的連関様式

佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2010予稿集　1504-1507　2010年12月
ヘビの実時間適応的ロコモーションに内在する自律分散制御則

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

第53回自動制御連合講演会予稿集　823-826　2010年11月

DOI： 10.11511/jacc.53.0.196.0 　
チキソトロヒ?ーを活用したアメーハ?様ロホ?ットのロコモーション制御

梅舘拓也, 秋山正和, 手老篤史, 石黒章夫

第53回自動制御連合講演会予稿集　295-299　2010年11月
上体を活用した受動走行機械の安定性向上

大脇大, 久保翔達, 山口伸一, 手老篤史, マウスモリツ, モフロァクリストフ, サイファートアンドレ, 石黒章夫

第53回自動制御連合講演会予稿集　284-289　2010年11月

DOI： 10.11511/jacc.53.0.130.0 　
Adaptive Behavior by Exploiting Tensegrity Structure

Kazuya Suzuki, Masahiro Shimizu, Takeshi Kano, Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

Proc. of The 3rd Student Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems　pp.174 F7P-10　2010年10月
運動安定化と運動探索をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案 -一次元ホッピングロボットの跳躍運動への適用- 査読有り

大脇大, 坂井善行, 石田怜, 手老篤史, 石黒章夫

計測自動制御学会論文集　46　(9)　562-571　2010年9月
出版者・発行元：計測自動制御学会
DOI： 10.9746/sicetr.46.562 　

ISSN：0453-4654
位相制御と筋緊張制御を考慮したヘヒの這行様ロコモーションの数理モテ?ル

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

第20回日本数理生物学会予稿集　67O-14　2010年9月
小腸蠕動運動の自律分散制御機構の数理モデル

塚辺有哉, 加納剛史, 川勝年洋, 石黒章夫

第20回日本数理生物学会予稿集　125P-8　2010年9月
クモヒトデにおける腕運動の自発的役割分担生成の数理モデル

渡邉航, 鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

第20回日本数理生物学会予稿集　130P-6　2010年9月
自律分散制御に基づくミミズの一次元這行運動の数理モデル

八重樫和之, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

第20回日本数理生物学会予稿集　121P-4　2010年9月
チキソトロヒ?ーを活用したアメーハ?運動のモテ?リンク

梅舘拓也, 秋山正和, 手老篤史, 石黒章夫

第20回日本数理生物学会予稿集　127P-10　2010年9月
機械刺激応答を活用した筋細胞アクチュエータの高効率生成

武田孟, 八幡慎太郎, 清水正宏, 宮本浩一郎, 宮坂恒太, 浅野豪文, 吉信達夫, 八尾寛, 小椋利彦, 石黒章夫

第28回日本ロボット学会学術講演会予稿集　AC2N2-2　2010年9月
位相制御と筋緊張制御が可能なヘビ型ロボットの実機開発

佐藤貴英, 糸澤裕太, 加納剛史, 石黒章夫

第28回日本ロボット学会学術講演会予稿集　AC3N3-1　2010年9月
流体回路による大域的相互作用を活用した自律分散制御～アメーバ様ソフトロボットを用いた実験的検証～

武田光一, 出井遼, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第28回日本ロボット学会学術講演会予稿集　AC3N2-7　2010年9月
流体駆動型アメーハ?様ソフトロホ?ットの自律分散制御

Koichi Takeda, Ryo Idei, Takuya Umedachi, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

第259回SICE東北支部研究集会　259-9　2010年7月

詳細を見る詳細を閉じる

SICE東北支部研究奨励発表賞受賞
真正粘菌変形体から抽出した自律分散制御則の適用可能性の検証― ヘビ型ロボット実機による事例研究 ―

Takahide Sato, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

第258回SICE東北支部研究集会　2010年6月24日

詳細を見る詳細を閉じる

SICE東北支部研究奨励発表賞受賞
受動走行のポアンカレマップに内在する陰的制御則と整合する陽的制御則の設計

山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 杉本靖博, 大須賀公一, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　2A2-E19　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

In the present study, we discuss a design scheme for an explicit control law that well fits with the implicit control law underlying a Poincare map for passive dynamic running (PDR). In our previous study, we have found that an "implicit two-delay feedback structure" is an inherent stabilization mechanism in PDR. In this paper, we have designed an explicit control law based on our knowledge of the implicit control law in PDR and investigated the effect of the coupling between implicit and explicit control laws on the stability of PDR. Through our simulations, we have found that the proposed explicit control law plays a pivotal role to enhance the stability of running. To the best of our knowledge, this has not previously been addressed. The results obtained are expected to shed new light on the "well-coupling" between implicit and explicit control laws.
位相制御と筋緊張制御に着目した制御系と機構系の連関様式～ヘビ型ロボットを用いた事例研究～

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　2A1-F24　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

A systematic way of designing autonomous decentralized control system is still lacking, despite its appealing concept. To alleviate this, we have so far developed a design scheme of interaction between the control and mechanical systems (i. e., brain-body interaction) based on "discrepancy function". However, it was still insufficient to fully describe the brain-body interaction, because the dynamics of spatial distribution of muscle tonus was not considered. In this paper, we propose a design scheme of the brain-body interaction in which not only phasic but also tonic control is considered, by taking serpentine locomotion as a practical example. Its validity is confirmed by simulations, where adaptive locomotion is emerged through the coordination of the phasic and tonic control.
機械刺激応答を活用した筋細胞マイクロアクチュエータの開発

武田孟, 八幡慎太郎, 清水正宏, 宮本浩一郎, 宮坂恒太, 吉信達夫, 小椋利彦, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　2P1-B11(1)-2P1-B11(4)　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, robotic studies based on biological materials have been attracting a lot of attention, because of its intrinsic abilities. Biological materials have some interesting capabilities in such a way that tissues as devices can be self-organized, adaptable, self-repaired, and so on. Such significant abilities are based on cellular behavior that reflects mechanical stimuli during the development of the tissues. Under this circumstance, in this paper, we intend to deal with development of a micro-actuator by exploiting mechanical stimulus response of muscle cells. To do so, we carry out the induction of differentiation into myofilaments from a cultured myoblasts C2C12 under the periodic stretching forces for 70 hours. As a result, interestingly, we found that induction of differentiation into myofilament-like calls are promoted under the mechanical stimulus.
生成と崩壊の動的平衡に基づくダイナミックセルフアセンブリ

清水正宏, 月舘統宇, 菅原研, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　2A1-G09(1)-2A1-G09(4)　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses dynamic self-assembly of an autonomous decentralized multi-robotic system induced from a balance between building and scrapping of a swarm formation. To this end, we particularly focus on not only the effect of Virtual Spring but also asymmetrical interaction between robots, the former of which is used as an aggregation control mechanism of the swarm, and the latter of which destruct the geometrical structure generated. Simulation results indicated that the swarm maintains a specific shape, i.e., disc-like shape, by causing both building and scrapping. And then, by modifying degrees of aggregation and destruction, the swarm showed successfully various behavior, i.e., random walk or convection-like movement.
局所的な齟齬情報に基づくヘビ型ロボットの適応的自律分散制御方策

佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　1A1-F02　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

A systematic way of designing autonomous decentralized control system is still lacking, despite its appealing concept. In order to alleviate this, we have so far proposed a design scheme for autonomous decentralized control leading to adaptive behaviors from the entire system, based on a so-called discrepancy function that extracts the discrepancies between body (i.e., mechanical system), brain (i.e., control system) and environments. This paper intensively investigates the validity of this design scheme under the real world constraints by taking a two-dimensional serpentine robot exhibiting undulatory slithering locomotion as a practical example. The experimental results show that the robot exhibits adaptive behavior against environmental changes as well as the robustness against malfunctions of body segments due to the local sensory feedback control. The results obtained are expected to shed a new light on methodology for autonomous decentralized control system.
原形質量保存則を活用した流体駆動型アメーバ様ソフトロボット

武田光一, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　"1A1-E20(1)"-"1A1-E20(4)"　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a soft-bodied fluid-driven amoeboid robot inspired by plasmodium of true slime mold. Significant features of this robot are twofold: (1) the robot has fluidic circuit (i.e., nylon tubes filled with fluid) and truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs, the former serves as protoplasm and the latter is used for elastic actuators; and (2) a fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction between the body parts induced by the law of conservation of protoplasmic mass. Experimental result shows that this robot exhibits truly supple locomotion without relying on any hierarchical structure. The result obtained is expected to shed new light on design scheme for autonomous decentralized control system.
グローバルエントレイメントを生起させるCPGと身体の連関様式の設計方策〜四脚ロボットを用いた事例研究〜

長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　"2A1-A07(1)"-"2A1-A07(4)"　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This paper aims to design CPG-based control from a minimalistic approach in order to gain a better understanding about how control and mechanical systems should be coupled so as to achieving the global entrainment. To this end, we deal with a quadruped robot as a practical example. Through modeling and simulations, we show that the following mechanisms are key to achieve the global entrainment: (1) a "compliant" mechanical structure that allows to generate a certain amount of discrepancy between control and mechanical systems, and (2) local sensory feedback based on ground reaction force. The results obtained are expected to shed a new light on design methodology for CPG-based decentralized locomotion control.
位相制御と筋緊張制御の有機的整合が可能な脚歩行ロボットの開発

糸澤祐太, Skarka Martin, 佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　"2A1-A02(1)"-"2A1-A02(4)"　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

A systematic way of designing autonomous decentralized control system is still missing, despite its appealing concept. In order to alleviate this, we have so far focused on serpentine locomotion, and have proposed a design scheme of interaction between the control and mechanical systems in which both the phasic and tonic control are taken into account. In this paper, we aim to verify the validity and universality of this design scheme by applying it to legged locomotion. As a first step, we develop a cart-pulling biped robot which has a simple mechanical structure. The preliminary experimental results show that phasic and tonic control are well-coordinated.
マルチリズミックオシレータを活用した多自由度運動パターンの自律的獲得

大脇大, 石田怜, 塚辺有哉, 手老篤史, 伊藤賢太郎, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　2A2-F28(1)-2A2-F28(4)　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Central pattern generators (CPGs) have been increasingly attracting roboticists in the hope that they enable robots to realize truly supple and agile locomotion under real world constraints. Thus far, various CPG models have been proposed, particularly in terms of motion stabilization against external perturbations, i.e., limit cycle behavior. On the other hand, biological CPGs have another crucial aspect that cannot be neglected, i.e., motion exploration. Here, note that motion stabilization and motion exploration should be performed in different time-scales. Now the following questions arise: how can different time-scales be embedded into a single CPG effectively?; and what is a good mathematical tool for describing the coexistence of different time-scales? To overcome these problems, this paper introduces a novel oscillator model in which the two functions of motion stabilization and motion exploration can be seamlessly integrated by exploiting the concept of multi-rhythmicity, without relying on any hierarchical structure, which in turn enables that learning is an integral part of the motor control system. We applied this model to the autonomous motion learning on multi-degrees of freedom robots (e.g., a quadruped robot) as a practical example. Simulation results indicate that the robot can successfully perform online learning without the need for a separation between learning and performance phases.
グローバルエントレイメントを生起させるCPGと身体の連関様式の設計方策 ?四脚ロボットを用いた事例研究?

長澤昂, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010　"2A1-A07(1)"-"2A1-A07(4)"　2010年6月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This paper aims to design CPG-based control from a minimalistic approach in order to gain a better understanding about how control and mechanical systems should be coupled so as to achieving the global entrainment. To this end, we deal with a quadruped robot as a practical example. Through modeling and simulations, we show that the following mechanisms are key to achieve the global entrainment: (1) a "compliant" mechanical structure that allows to generate a certain amount of discrepancy between control and mechanical systems, and (2) local sensory feedback based on ground reaction force. The results obtained are expected to shed a new light on design methodology for CPG-based decentralized locomotion control.
Fully decentralized control of a soft-bodied robot inspired by true slime mold 査読有り

Takuya Umedachi, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

BIOLOGICAL CYBERNETICS　102　(3)　261-269　2010年3月
出版者・発行元：SPRINGER
DOI： 10.1007/s00422-010-0367-9 　

ISSN：0340-1200

詳細を見る詳細を閉じる

Animals exhibit astoundingly adaptive and supple locomotion under real world constraints. In order to endow robots with similar capabilities, we must implement many degrees of freedom, equivalent to animals, into the robots' bodies. For taming many degrees of freedom, the concept of autonomous decentralized control plays a pivotal role. However a systematic way of designing such autonomous decentralized control system is still missing. Aiming at understanding the principles that underlie animals' locomotion, we have focused on a true slime mold, a primitive living organism, and extracted a design scheme for autonomous decentralized control system. In order to validate this design scheme, this article presents a soft-bodied amoeboid robot inspired by the true slime mold. Significant features of this robot are twofold: (1) the robot has a truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs and protoplasm, the former is used for an outer skin of the body and the latter is to satisfy the law of conservation of mass; and (2) fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction between the body parts stemming from the law of conservation of protoplasmic mass. Simulation results show that this robot exhibits highly supple and adaptive locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on design methodology for autonomous decentralized control system.
結合振動子系から探る移動知の力学的共通原理

清水正宏, 郷原一寿, 石黒章夫

第5回移動知シンポジウムProceedings　2-28　2010年3月
要素間結合の生成と崩壊のバランスに基づくダイナミックセルフアセンブリ

月舘統宙, 清水正宏, 菅原研, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウム　2010年1月30日
グローバルエントレインメントを生起させる脳・身体間連関様式の再考〜四脚ロボットを用いたCPG制御の基本論理の理解〜

手老篤史, 長澤昴, 秋山正和, 加納剛史, 大脇大, 伊藤賢太郎, 小林亮, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウム　2010年1月30日
原形質量保存則を活用したアメーバ様ソフトロボットの実機開発

武田光一, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウム　2010年1月30日
グローバルエントレインメントを生起させる脳・身体間連関様式の再考 ?四脚ロボットを用いたCPG制御の基本論理の理解?

手老篤史, 長澤昴, 秋山正和, 加納剛史, 大脇大, 伊藤賢太郎, 小林亮, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウム　2010年1月30日
Amoeboid Locomotion having High Fluidity by a Modular Robot 査読有り

Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

INTERNATIONAL JOURNAL OF UNCONVENTIONAL COMPUTING　6　(2)　145-161　2010年
出版者・発行元：OLD CITY PUBLISHING INC
ISSN：1548-7199

eISSN：1548-7202

詳細を見る詳細を閉じる

Investigation has so far been with a fully-decentralized algorithm that can control the morphology of a Module robot called Slimebot comprised of many identical mechanical modules in accordance with the environment encountered. One of the most significant features of the approach of us, the authors of this paper is that explicit exploitation has been promoted with "the emergent phenomena" stemming from the interplay between the control system and the mechanical system for the purpose of controlling the morphology in real time. Confirmation has already been made with the fact that the method in question brings about remarkable real-time adaptivity and scalability. The paper discusses a control method by which fluidity of the modular robot is enhanced. From a more specific standpoint, it should be confessed that "sol-gel transition" was encouraging enough for the authors to make a trial of inducing "protoplasmic streaming" in the inside of the Modular robot. It is shown from simulation results that its fluidity is made higher, the modular robot is enhanced in its abilities. As far as knowledge is concerned, attempts to develop Modular robots of so high fluidity have never been made.
真正粘菌変形体から着想を得た自律分散制御方策の実験的検証査読有り

梅舘拓也, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

計測自動制御学会論文集　46　(11)　706-712　2010年
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.9746/sicetr.46.706 　

ISSN：0453-4654

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a fully decentralized control inspired by plasmodium of true slime mold and its validity using a soft-bodied amoeboid robot. The notable features of this paper are twofold: (1) the robot has truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs and a balloon, the former is utilized as an outer skin of the body and the latter serves as protoplasm; and (2) a fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction between the body parts induced by the law of conservation of protoplasmic mass. Experimental results show that this robot exhibits truly supple locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on design scheme for autonomous decentralized control system.
位相制御と筋緊張制御の有機的整合を可能とする自律分散制御則

加納剛史, 佐藤貴英, 小林亮, 石黒章夫

第22回自律分散システム・シンポジウム　2010年
出版者・発行元：None
ISSN：2153-0858
上体を有する受動走行機械

大脇大, 久保翔達, 山口伸一, Moritz Maus, Christophe Maufroy, Andre Seyfarth, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　622-630　2010年
出版者・発行元：None
位相制御と筋緊張制御の有機的整合を可能とする自律分散制御則―小腸の蠕動運動モデルを用いた事例研究―

塚辺有哉, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2010）予稿集　2010年
出版者・発行元：None
ISSN：2153-0858
Taming Large Degrees of Freedom A Case Study with an Amoeboid Robot 査読有り

Takuya Umedachi, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

2010 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　3787-3792　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2010.5509498 　

ISSN：1050-4729

eISSN：2577-087X

詳細を見る詳細を閉じる

Animals exhibit astoundingly adaptive and supple locomotion under real world constraints. In order to endow robots with similar capabilities, we must implement large degrees of freedom, equivalent to animals, into the robots' bodies. For taming large degrees of freedom, the concept of autonomous decentralized control plays a pivotal role. However, a systematic way of designing such autonomous decentralized control system is still missing. Aiming at understanding the principles that underlie animals' locomotion, in our early studies, we focused on true slime mold, a primitive living organism, and extracted a decentralized control scheme. In order to validate this control scheme, this paper presents a soft-bodied amoeboid robot inspired by true slime mold. Significant features of this robot are twofold: (1) the robot has truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs and a balloon, the former is used for an outer skin of the body and the latter serves as protoplasm; and (2) a fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction between the body parts stemming from both the softness of the body and the law of conservation of protoplasmic mass. Experimental results show that this robot exhibits truly supple locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on design scheme for autonomous decentralized control system.
A Two-Dimensional Passive Dynamic Running Biped with Knees 査読有り

Dai Owaki, Masatoshi Koyama, Shin'ichi Yamaguchi, Shota Kubo, Akio Ishiguro

2010 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　5237-5242　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2010.5509166 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

This is the first study of a real physical kneed bipedal robot that exhibits passive dynamic running (PDR). Passive dynamic walking (PDW), which has its roots in the pioneering research of McGeer, intrinsically offers not only nonlinear phenomena such as the pull-in effect and period-doubling bifurcation, but also offers an extremely interesting phenomenon that facilitates the engineering of a highly efficient walking robot. In recent years, a wide variety of verification experiments in PDW were performed using actual devices. In contrast, however, very few studies addressed PDR. In the present study, we developed a two-dimensional real physical passive dynamic running biped with knees. The device stands 400 mm tall and weights 4.8 kg. By carefully designing the properties of the elastic elements implemented into the hip joints and the stance legs in the present device, we achieved stable passive dynamic running of 36 steps. The device runs at about 0.83 m/s down a 0.22 rad slope. To the best of our knowledge, this is a first report of such a performance. This result is expected to prove useful not only for designing human-like natural and efficient bipedal robots, but also for understanding the principles underlying bipedal locomotion.
An Adaptive Decentralized Control of a Serpentine Robot Based on the Discrepancy between Body, Brain and Environment 査読有り

Takahide Sato, Wataru Watanabe, Akio Ishiguro

2010 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　709-714　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2010.5509236 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

Despite its appealing concept, a systematic way of designing autonomous decentralized control system is still lacking. In order to alleviate this, we have so far proposed a design scheme for local sensory feedback control leading to adaptive behaviors from the entire system, based on a so-called discrepancy function that extracts the discrepancies between body (i.e., mechanical system), brain (i.e., control system) and environments. This paper intensively investigates the validity of this design scheme under the real world constraints by taking a two-dimensional serpentine robot exhibiting undulatory slithering locomotion as a practical example. The experimental results show that the robot exhibits adaptive behavior against environmental changes as well as the robustness against malfunctions of body segments due to the local sensory feedback control. The results obtained are expected to shed a new light on methodology for autonomous decentralized control system.
Taming Large Degrees of Freedom A Case Study with an Amoeboid Robot 招待有り

Takuya Umedachi, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

2010 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)　3787-3792　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2010.5509498 　

ISSN：1050-4729

eISSN：2577-087X

詳細を見る詳細を閉じる

Animals exhibit astoundingly adaptive and supple locomotion under real world constraints. In order to endow robots with similar capabilities, we must implement large degrees of freedom, equivalent to animals, into the robots' bodies. For taming large degrees of freedom, the concept of autonomous decentralized control plays a pivotal role. However, a systematic way of designing such autonomous decentralized control system is still missing. Aiming at understanding the principles that underlie animals' locomotion, in our early studies, we focused on true slime mold, a primitive living organism, and extracted a decentralized control scheme. In order to validate this control scheme, this paper presents a soft-bodied amoeboid robot inspired by true slime mold. Significant features of this robot are twofold: (1) the robot has truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs and a balloon, the former is used for an outer skin of the body and the latter serves as protoplasm; and (2) a fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction between the body parts stemming from both the softness of the body and the law of conservation of protoplasmic mass. Experimental results show that this robot exhibits truly supple locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on design scheme for autonomous decentralized control system.
A TWO-DIMENSIONAL PASSIVE DYNAMIC RUNNER WITH UPPER BODY 査読有り

D. Owaki, S. Kubo, S. Yamaguchi, A. Ishiguro, A. Tero, H-M Maus, C. Maufroy, A. Seyfarth

EMERGING TRENDS IN MOBILE ROBOTICS　622-630　2010年
出版者・発行元：WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

詳細を見る詳細を閉じる

In this paper, we discuss the effect of upper body on the stability of passive dynamic running (PDR). To this end, we have modeled a passive dynamic running biped with upper body in a numerical simulator. Through our numerical simulations, we have found the following results: (i) Periodic stable solutions exist; (ii) The higher position of COM destabilizes PDR; and (iii) The inertia of upper body stabilizes PDR. Our results shed new light on the principles underlying bipedal locomotion; in particular to what extent the stabilization mechanism can be explained by passive dynamics underlying whole body dynamics properties.
A CPG-BASED DECENTRALIZED CONTROL OF A QUADRUPED ROBOT BASED ON DISCREPANCY FUNCTION 査読有り

T. Kano, K. Nagasawa, D. Owaki, A. Tero, A. Ishiguro

EMERGING TRENDS IN MOBILE ROBOTICS　157-164　2010年
出版者・発行元：WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

詳細を見る詳細を閉じる

Decentralized control is a key concept to understand the mechanism underlying versatile and adaptive locomotion of animals under various environments. However, a systematic design of an autonomous decentralized control system is yet to be realized. To address this gap, we have so far focused on true slime mold, and have extracted a design scheme for brain-body interaction based on discrepancy function. In this paper, we investigate the validity of this design scheme by applying it to the control of a quadruped locomotion. The simulation results show that the quadruped robot exhibits remarkably adaptive behavior against changes of environments and body properties.
TOWARD WELL-BALANCED COUPLING BETWEEN PHASIC AND TONIC CONTROL -A CASE STUDY WITH A SERPENTINE ROBOT- 査読有り

T. Kano, T. Sato, R. Kobayashi, A. Ishiguro

EMERGING TRENDS IN MOBILE ROBOTICS　165-172　2010年
出版者・発行元：WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

詳細を見る詳細を閉じる

Decentralized control is a key concept to understand the mechanism of versatile and adaptive locomotion of animals under various environments. However, a systematic design of an autonomous decentralized control system is yet to be realized. To address this gap, we have so far developed a design scheme based on discrepancy function. However, the spatial distribution of muscle tonus has not been considered in our previous study, although it is crucial for animal locomotions. In this paper, we propose a design scheme where both the phasic and tonic control are considered, by focusing on serpentine locomotion. Simulation results show that adaptive locomotion is successfully emerged through the coordination of the phasic and tonic control.
Decentralized Control of Serpentine Locomotion That Enables Well-balanced Coupling between Phasic and Tonic Control 査読有り

Takeshi Kano, Takahide Sato, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS 2010)　2856-2861　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2010.5651828 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Decentralized control is a key concept to understand the mechanism of versatile and adaptive locomotion of animals under various environments. However, a systematic design of an autonomous decentralized control system has not been well established, because previous studies mainly focused on the control of phase relationship among body parts, i.e., phasic control, but not on the control of the spatio-temporal dynamics of muscle tonus, i.e., tonic control. In this paper, we propose a decentralized control scheme that enables to reconcile phasic control and tonic control, by taking serpentine locomotion as a practical example. Through modeling and simulations, we show that well-balanced coupling between the phasic and tonic control is crucial for the generation of adaptive and efficient locomotion.
A CPG-based Decentralized Control of a Quadruped Robot Inspired by True Slime Mold 査読有り

Takeshi Kano, Koh Nagasawa, Dai Owaki, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS 2010)　4928-4933　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2010.5650318 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Despite its appeal, a systematic design of an autonomous decentralized control system is yet to be realized. To bridge this gap, we have so far employed a "back-to-basics" approach inspired by true slime mold, a primitive living creature whose behavior is purely controlled by coupled biochemical oscillators similar to central pattern generators (CPGs). Based on this natural phenomenon, we have successfully developed a design scheme for local sensory feedback control leading to system-wide adaptive behavior. This design scheme is based on a "discrepancy function" that extracts the discrepancies among the mechanical system (i.e., body), control system (i.e., brain-nervous system) and the environment. The aim of this study is to intensively investigate the validity of this design scheme by applying it to the control of a quadruped locomotion. Simulation results show that the quadruped robot exhibits remarkably adaptive behavior in response to environmental changes and changes in body properties. Our results shed a new light on design methodologies for CPG-based decentralized control of various types of locomotion
A Soft-bodied Fluid-driven Amoeboid Robot Inspired by Plasmodium of True Slime Mold 査読有り

Takuya Umedachi, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS 2010)　2401-2406　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2010.5651149 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

Animals exhibit astoundingly adaptive and supple locomotion under real world constraints. In order to endow robots with similar capabilities, we must implement many degrees of freedom, equivalent to animals, into the robots' bodies. For taming many degrees of freedom, the concept of autonomous decentralized control plays a pivotal role. However, a systematic way of designing such autonomous decentralized control system is still missing. Aiming at understanding the principles that underlie animals' locomotion, in our early studies, we focused on plasmodium of true slime mold, a primitive living organism, and extracted a design scheme for autonomous decentralized control system. In order to demonstrate the relevance of this design scheme, this paper presents a soft-bodied fluid-driven amoeboid robot inspired by plasmodium of true slime mold. The significant features of this robot are twofold: (1) the robot has fluidic circuit (i.e., cylinders and nylon tubes filled with fluid) and truly soft and deformable body stemming from real-time tunable springs, the former serves as protoplasm and the latter is used for elastic actuators; and (2) a fully decentralized control using coupled oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized by exploiting the long-distance physical interaction between the body parts stemming from the law of conservation of protoplasmic mass. The experimental results show that this robot exhibits truly supple locomotion without relying on any hierarchical structure. The results obtained are expected to shed new light on design scheme for autonomous decentralized control system.
Dual Structure of Mobiligence -Implicit Control and Explicit Control- 査読有り

Koichi Osuka, Akio Ishiguro, Xin-Zhi Zheng, Yasuhiro Sugimoto, Dai Owaki

IEEE/RSJ 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS 2010)　2407-2412　2010年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2010.5653968 　

ISSN：2153-0858

詳細を見る詳細を閉じる

In this paper, we propose an idea which can solve the complexity of the overlapping situation observed in control system of living things. We introduce an another element between controlled object and control law. This newly introduced element is named as Implicit Control Law and decided by interaction of the controlled object, the control law and the field. Furthermore, the Implicit Control Law does not only solve the indivisibility problem but also produces a start point for understanding of realtime environmental adaptation function of living thing with tiny brain. That is, the Implicit Control Law is a core principle of Mobiligence.
陰的制御則は移動知の共通原理になりえるか？

大須賀公一, 石黒章夫, 鄭心知

SI2009第10回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会Proceedings　466-467　2009年12月
ある移動ロボットにおける陰的制御則に関する研究

末岡裕一郎, 大須賀公一, 杉本靖博, 石黒章夫

SI2009第10回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会Proceedings　468-469　2009年12月
適応的運動機能を発現するアメーバ様モジュラーロボットの実機開発

武田孟, 八幡慎太郎, 清水正宏, 石黒章夫

計測自動制御学会システム・情報部門・学術講演会2009（SSI2009）　372-375　2009年11月24日
Implicit Control Law は移動知理解の鍵になるか・・・

大須賀公一, 石黒章夫, 鄭心知

計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会 2009（SSI2009)　376-377　2009年11月24日
真正粘菌変形体をモチーフとした大自由度ソフトロボットの自律分散制御

梅舘拓也, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会 2009（SSI2009)　306-309　2009年11月24日
Implicit Control Law That Enables Stable Passive Dynamic Running 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

The 3rd International Symposium on Mobiligence in Awaji　352-356　2009年11月19日
Implicit Control Law: A Common Principle of Mobiligence 査読有り

Koishi Osuka, Akio Ishiguro, Xin-Zhi Zheng, Yasuharu Sugimoto, Dai Owaki

The 3rd International Symposium on Mobiligence in Awaji　96-101　2009年11月19日
A Collective Behavioral Approach to Understanding Mobiligence 査読有り

Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

The 3rd International Symposium on Mobiligence in Awaji　102-107　2009年11月19日
非線形振動子からアメーバ型ロボットSlimebot へ

清水正宏, 石黒章夫

HUROBINT,ECSRA合同研究会　o2(発表番号)　2009年11月7日
phase control of coupled oscillators using multi-linear feedback 査読有り

加納剛史, 木下修一

2009 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications　A1LC1-4014　34-37　2009年10月18日
Taming Many Degrees of Freedom Fully Decentralized Control of a Soft-bodied Robot Inspired by True Slime Mold 査読有り

Koichi Takeda, Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

The 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems　SuT5　50-55　2009年10月11日
Multi-linear feedbackを用いた結合振動子系のロバストな制御

加納剛史, 木下修一

日本物理学会　2009年9月25日
脳・身体・環境間の齟齬情報を活用したヘビ型ロボットの自律分散制御

佐藤貴英, 渡邉航, 糸澤祐太, 石黒章夫

第24回生体・生理工学シンポジウム　2009年9月24日
膝付き受動走行機械の開発

小山真理, 山口伸一, 久保翔達, 大脇大, 石黒章夫

第27回日本ロボット学会学術講演会予稿集　RSJ2009AC3P2-02　2009年9月15日
真正粘菌変形体から探る大自由度ソフトロボットの自律分散制御

梅舘拓也, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第27回日本ロボット学会学術講演会予稿集　RSJ2009AC1M1-01　2009年9月15日
身体の力学的特性を活用した運動発現が可能なマルチリズミックオシレータモデル

石田怜, 長澤昂, 大脇大, 手老篤史, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

SICE東北支部45周年記念講演会予稿集　93-96　2009年9月7日
Self-assembly with Simple Robotic Agents 査読有り

Kazuya Suzuki, Tsunamihci Tsukidate, Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

ICCAS-SICE 2009　2C16　(3)　2241-2246　2009年8月18日
二次元受動走行機械の開発

山口伸一, 小山真理, 久保翔達, 大脇大, 石黒章夫

第15回創発システム・シンポジウム　P09 105-108　2009年8月8日

詳細を見る詳細を閉じる

第15回創発システム・シンポジウムベストポスター賞奨励賞
アメーバ様ロコモーションから探る大自由度システムの自律分散制御方策

武田光一, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第15回創発システム・シンポジウム　P02 83-86　2009年8月8日

詳細を見る詳細を閉じる

第15回創発システム・シンポジウムベストポスター優秀賞
自律分散的に形態変形を行うモジュラーロボットの実機検証

武田孟, 塚辺有哉, 清水正宏, 石黒章夫

第15回創発システム・シンポジウム　P01 79-82　2009年8月8日

詳細を見る詳細を閉じる

第15回創発システム・シンポジウムベストポスター賞奨励賞
弾性要素を活用した受動走行の実機実現

小山真理, 山口伸一, 大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2P1-D05　2009年5月24日
自己組み立て・自己修復を行う群ロボットの開発

鈴木雄也, 月舘統宙, 清水正宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2A1-E12　2009年5月24日
ダイナミックセルフアセンブリを活用した構造物の構築と移動

月舘統宙, 鈴木雄也, 清水正宏, 菅原研, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2A2-F16　2009年5月24日
脳・身体・環境間の齟齬を活用した自律分散制御スキームの実験的検証－ヘビ型ロボット実機を用いた事例研究－

佐藤貴英, 渡邉航, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2A2-F21　2009年5月24日
真正粘菌をモチーフとした大自由度ソフトロボットの実験的検証

武田光一, 北村太一, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2A2-F22　2009年5月24日
適応的形態変形を可能とするモジュラーロボットの実機検証

清水正宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2A1-B08　2009年5月24日
弾性要素を活用した受動的ロコモーションの背後に潜む多重時間スケールの統合

大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2P1-D04　2009年5月24日
運動生成と運動学習をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータ招待有り

石黒章夫, 石田怜, 大脇大, 伊藤賢太郎, 手老篤史

第48回日本生体医工学会大会　2009年4月23日

詳細を見る詳細を閉じる

招待論文
大自由度を持つからだをいかに巧みに制御するか～真正粘菌から学ぶ大自由度ロボットの自律分散制御方策～招待有り

石黒章夫

第6回SICE生物制御システム調査研究会&移動知合同研究会　2009年3月11日

詳細を見る詳細を閉じる

招待講演
単純な運動機能を有する結合振動子系から探る移動知の発現原理～実機実験に向けたアメーバ様ロボットの製作～

石黒章夫, 清水正宏, 郷原一寿

移動知内部評価シンポジウム　2009年3月2日
受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

移動知内部評価シンポジウム　2009年3月2日
脳・身体・環境間の齟齬に基づく局所フィードバックを活用した自律分散制御 - ヘビ型ロボットを用いた事例研究 - 査読有り

渡邉航, 佐藤貴英, 石黒章夫

リズム現象の研究会IV　Poster6　2009年1月23日
受動歩行・受動走行に内在するリズム現象査読有り

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

リズム現象の研究会IV　Poster11　2009年1月23日
身体の大きさに依存して遷移するアメーバ型ロボットの適応戦略査読有り

清水正宏, 加藤拓真, 松澤亮, 石黒章夫

リズム現象の研究会IV　Poster1　2009年1月23日
原形質量保存側を活用した大自由度アメーバ様ロボットの自律分散制御査読有り

梅舘拓也, 北村太一, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

リズム現象の研究会IV　Poster5　2009年1月23日
運動安定化と運動探索をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案

石田怜, 坂井善行, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

第21回自律分散システム・シンポジウム　153-156　2009年1月22日
真正粘菌をモチーフとした大自由度ソフトロボットの実機開発

武田光一, 北村太一, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第21回自律分散システム・シンポジウム　145-148　2009年1月22日
脳・身体・環境間の齟齬に着目した適応的ロコモーションの発現メカニズム - ヘビ型ロボットによる事例研究 -

佐藤貴英, 渡邉航, 石黒章夫

第21回自律分散システム・シンポジウム　149-152　2009年1月22日
運動安定化と運動探索をシームレスに統合可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案

石田怜, 坂井善行, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

第21回自律分散システム・シンポジウムProceedings　2009年1月22日
真正粘菌をモチーフとした大自由度ソフトロボットの実機開発

武田光一, 北村太一, 梅舘拓也, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第21回自律分散システム・シンポジウムProceedings　2009年1月22日
脳・身体・環境間の齟齬に着目した適応的ロコモーションの発現メカニズム - ヘビ型ロボット実機による事例研究 -

佐藤貴英, 渡邉航, 石黒章夫

第21回自律分散システム・シンポジウムProceedings　2009年1月22日
A Modular Robot Driven by Protoplasmic Streaming 査読有り

Takuya Umedachi, Thichi Kitamura, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

DISTRIBUTED AUTONOMOUS ROBOTIC SYSTEMS 8　193-+　2009年
出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG BERLIN

詳細を見る詳細を閉じる

Self-reconfigurable robots are expected to exhibit various interesting abilities, such as adaptivity and fault tolerance. These remarkable abilities originate from the fact that their mechanical systems intrinsically possess very large degrees of freedom. This, however, causes a serious problem, i.e., controllability. To overcome this, autonomous decentralized control is expected to play a crucial role, as widely observed in living organisms. However, much is still not understood about how such decentralized control can be achieved. This is mainly because the logic connecting local behaviors to global behaviors is still not understood. In this study, we particularly focus on a very primitive living organism, slime mold (physarum polycepharum), since it is believed to employ a fully decentralized control based on coupled biochemical oscillators. We modeled a decentralized control algorithm based on coupled nonlinear oscillators and then implement this into a two-dimensional modular robot consisting of incompressible fluid (i.e., protoplasm) covered with an outer skin composed of a network of passive and real-time tunable springs. Preliminary simulation results showed that this modular robot exhibits significantly supple locomotion similar to amoeboid locomotion and that the exploitation of the "long-distant interaction" stemming from "the law of conservation of protoplasmic mass" performs some of the "computation" that the controller would otherwise have to carry out. As a consequence, adaptive amoeboid locomotion emerges without the need for any centralized control system. The results obtained are also expected to shed new light on how control and mechanical systems with large degrees of freedom should be coupled.
A Modular Robot Driven by Protoplasmic Streaming 査読有り

Takuya Umedachi, Thichi Kitamura, Koichi Takeda, Toshiyuki Nakagaki, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

DISTRIBUTED AUTONOMOUS ROBOTIC SYSTEMS 8　193-+　2009年
出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG BERLIN
DOI： 10.1007/978-3-642-00644-9-17 　

詳細を見る詳細を閉じる

Self-reconfigurable robots are expected to exhibit various interesting abilities, such as adaptivity and fault tolerance. These remarkable abilities originate from the fact that their mechanical systems intrinsically possess very large degrees of freedom. This, however, causes a serious problem, i.e., controllability. To overcome this, autonomous decentralized control is expected to play a crucial role, as widely observed in living organisms. However, much is still not understood about how such decentralized control can be achieved. This is mainly because the logic connecting local behaviors to global behaviors is still not understood. In this study, we particularly focus on a very primitive living organism, slime mold (physarum polycepharum), since it is believed to employ a fully decentralized control based on coupled biochemical oscillators. We modeled a decentralized control algorithm based on coupled nonlinear oscillators and then implement this into a two-dimensional modular robot consisting of incompressible fluid (i.e., protoplasm) covered with an outer skin composed of a network of passive and real-time tunable springs. Preliminary simulation results showed that this modular robot exhibits significantly supple locomotion similar to amoeboid locomotion and that the exploitation of the "long-distant interaction" stemming from "the law of conservation of protoplasmic mass" performs some of the "computation" that the controller would otherwise have to carry out. As a consequence, adaptive amoeboid locomotion emerges without the need for any centralized control system. The results obtained are also expected to shed new light on how control and mechanical systems with large degrees of freedom should be coupled.
モジュラーロボットの自律分散制御～「三人寄れば文殊の知恵」的な知能はいかにして実現できるのか～

石黒章夫

機械の研究　61　(7)　669-675　2009年
出版者・発行元：養賢堂
ISSN：0368-5713
自然で無理のない形態変形から生み出される適応的運動機能査読有り

石黒章夫, 清水正宏

計測と制御　48　(9)　705-710　2009年
受動的ロコモーションに埋め込まれた適応機能査読有り

大須賀公一, 石黒章夫

計測と制御　48　(9)　711-717　2009年
受動歩行と受動走行に内在する力学的共通原理の解明査読有り

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

第14回ロボティクスシンポジア　3208-3213　2009年
出版者・発行元：None
脳・身体・環境間の齟齬情報に基づくヘビ型ロボットの自律分散制御

渡邉航, 佐藤貴英, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2009予稿集　2421-2426　2009年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1109/IROS.2009.5354268 　
制御系・機構系・環境間の齟齬を活用したヘビ型ロボットの自律分散制御

佐藤貴英, 渡邉航, 石黒章夫

第27回日本ロボット学会学術講演会予稿集　2421-2426　2009年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1109/IROS.2009.5354268 　
An Amoeboid Modular Robot That Exhibits Real-time Adaptive Reconfiguration 査読有り

Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

2009 IEEE-RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　Molll14.3　1496-1501　2009年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2009.5354279 　

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses experimental verifications of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules, each of which has simple motile functions. We have so far investigated a fully decentralized algorithm able to control the morphology of the modular robot in real-time according to the environment encountered. One of the most significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems. In order to verify our proposed control scheme, we have constructed real physical Slimebot. Experiments with 10 modules suggest that this robot exhibits significant abilities, i.e., adaptivity, scalability, and fault tolerance.
Understanding the Common Principle underlying Passive Dynamic Walking and Running 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

2009 IEEE-RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　TulllT7.2　3208-3213　2009年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2009.5354661 　

詳細を見る詳細を閉じる

In this study, we discuss the common stabilization mechanism underlying passive dynamic walking (PDW) and passive dynamic running (PDR), focusing on the feedback structures in analytical Poincare maps. To this end, we have derived linearized analytical Poincare maps for PDW and PDR, and analyzed these stabilities on two models, namely models with elastic elements and with stiff legs. Through our theoretical analysis, we have found an "implicit two-delay feedback structure", which can be seen as a certain type of two-delay input digital feedback control developed as an artificial control structure in the field of control theory, is an inherent stabilization mechanism in PDR appearing from the model with elastic elements, and two-period and four-period PDW appearing from with stiff legs. This mechanism is the key to adaptive function underlying phase transition phenomenon between PDW and PDR and period-doubling bifurcation phenomenon in POW. To the best of our knowledge, this has not yet to be addressed and studied so far. Our results shed new light on the common underlying principle of passive dynamic locomotion, including biped PDW and PDR
A Fully Decentralized Control of a Serpentine Robot Based on the Discrepancy between Body, Brain and Environment 査読有り

Wataru Watanabe, Takahide Sato, Akio Ishiguro

2009 IEEE-RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　TulT13.4　2421-2426　2009年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2009.5354268 　

詳細を見る詳細を閉じる

Despite its appealing concept, a systematic way of designing autonomous decentralized control system is still lacking. In order to alleviate this, we have so far proposed a design scheme for local sensory feedback control based on so-called discrepancy function that extracts the discrepancies between body (i.e., mechanical system), brain (i.e., control system) and environments. This paper intensively investigates the validity of this design scheme by taking a two-dimensional serpentine robot exhibiting undulatory slithering locomotion as a practical example. Preliminary simulation results derived strongly indicate that our design methodology allows us to endow the robot with highly adaptability and fault tolerance. These results obtained are expected to shed a new light on design methodology for autonomous decentralized control system. Furthermore, together with a validity verification of the simulation results, this paper introduces a real two-dimensional serpentine robot that is currently under development.
Stable and Spontaneous Self-assembly of a Multi-robotic System by Exploiting Physical Interaction between Agents 査読有り

Kazuya Suzuki, Tsunamichi Tsukidate, Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

2009 IEEE-RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　WelT13.1　4343-4348　2009年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2009.5354316 　

詳細を見る詳細を閉じる

One of the most amazing phenomena widely observed in nature is self-assembly; living systems spontaneously form their body structure through the developmental process. While this remarkable phenomenon are not thoroughly understood in biology, the concept of self-assembly becomes undeniably indispensable also in artificial systems as they increase in size and complexity. Based on this consideration, this paper discusses the realization of self-assembly with the use of a multi-robotic system each of which has simple motile function. The main contributions of this paper are twofold: the first concerns a fully decentralized control method derived from the mutual entrainment between coupled nonlinear oscillators; and the second is related to the exploitation of physical interaction between agents stemming from a passive deformation mechanism, which allows an efficient movement of individual agents during the course of self-assembly. Here, form generation by self-assembly is considered as the result of time evolution toward the most dynamically stable state. Owing to this, in principle, the proposed method also satisfies significant ability of self-repair without making any modification to the proposed algorithm. In this paper we validate proposed method by exploiting real physical robotic agents. Experimental results show that stable and spontaneous self-assembly is achieved irrespective of the initial positional relationship between the agents.
粘菌型ロボットから探る自律分散システムにおける自律個間の相互作用様式

加藤拓真, 清水正宏, Lungarella Max, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2008予稿集　15-16　2008年12月5日
周波数と位相の自律的調整が可能なマルチリズミックオシレータモデルの提案

坂井善行, 石田怜, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2008予稿集　131-132　2008年12月5日

詳細を見る詳細を閉じる

第9回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2008）優秀講演賞
結合振動子系を活用した自発的自己組み立ての実験的検証

鈴木雄也, 月舘統宙, 中田武志, 清水正宏, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2008予稿集　133-134　2008年12月5日
真正粘菌から探る大自由度ロボットの自律分散制御方策

北村太一, 梅舘拓也, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2008予稿集　139-140　2008年12月5日
制御系・機構系・環境間の齟齬に着目したヘビ型ロボットの自律分散制御

渡邉航, 佐藤貴英, 石黒章夫

計測自動制御学会SI部門講演会SI2008予稿集　137-138　2008年12月5日
周波数と位相の調整が可能なマルチリズミックオシレータモデル -一次元ホッピングロボットの跳躍学習への適用-

坂井善行, 石田怜, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

第245回SICE東北支部研究集会　2008年10月24日
粘菌様ロボットから発現する環境適応的な形態変形

清水正宏, 加藤拓真, 松澤亮, 石黒章夫

平成20年度無脊椎動物神経生物研究会　8　2008年9月15日
分子動力学法に基づく受動歩行シミュレータの開発

小山真理, 山口伸一, 大脇大, 清水正宏, 石黒章夫

第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集　1O3-01　2008年9月9日
多重リズム性を活用した周波数と位相の自律的調整が可能なオシレータモデルの提案－一次元ホッピングロボットの跳躍運動学習への適用－

坂井善行, 石田怜, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集　3O1-02　2008年9月9日
粘菌様の適応的ロコモーションを発現するモジュラーロボットの実機開発

松澤亮, 加藤拓真, 清水正宏, 石黒章夫

第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集　2O2-04　2008年9月9日
粘菌型ロボットから探る情報的相互作用と物理的相互作用間のバランスの力学

加藤拓真, 清水正宏, Max Lungarella, 石黒章夫

第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集　3O2-07　2008年9月9日
受動走行の背後に潜む安定化構造の解明

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集　3B1-09　2008年9月9日

詳細を見る詳細を閉じる

日本ロボット学会第24回研究奨励賞 受賞日：2009年9月16日
原形質による大域的相互作用を活用したアメーバ様ロボットの自律分散制御

北村太一, 梅舘拓也, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集　3H1-05　2008年9月9日
受動歩行と受動走行の違いは何か？

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

第14回創発システム・シンポジウム　59-62　2008年8月17日
周波数と位相の自律的調整が可能なマルチリズミックオシレータの提案 -- 一次元ホッピングロボットの跳躍運動学習への適用 --

石田怜, 坂井善行, 大脇大, 手老篤史, 石黒章夫

第14回創発システム・シンポジウム「創発夏の学校2008」自律性と創発講演資料集　99-102　2008年8月17日
膝関節の過伸展を活用した二脚受動歩行の安定化

小山真理, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第14回創発システム・シンポジウム「創発夏の学校2008」自律性と創発講演資料集　63-66　2008年8月17日
ヘビ型ロボットから探る自律分散システムの相互作用様式のあり方

佐藤貴英, 渡邉航, 石黒章夫

第14回創発システム・シンポジウム「創発夏の学校2008」自律性と創発講演資料集　67-69　2008年8月17日
アメーバ様ロコモーションから探る自律分散制御

梅舘拓也, 北村太一, 武田光一, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第14回創発システム・シンポジウム「創発夏の学校2008」自律性と創発講演資料集　85-88　2008年8月17日
結合振動子系を活用した自発的自己組み立てを行う群ロボットシステムの実験的検証

月舘統宙, 鈴木雄也, 中田武志, 清水正宏, 石黒章夫

第14回創発システム・シンポジウム「創発夏の学校2008」自律性と創発講演資料集　55-58　2008年8月17日
粘菌型ロボットから探る自律個間の相互作用様式のあり方に関する考察

加藤拓真, 清水正宏, Max Lungarella, 石黒章夫

第244回SICE東北支部研究集会　2008年7月2日

詳細を見る詳細を閉じる

第244回SICE東北支部研究集会優秀発表奨励賞
An Amoeboid Locomotion That Exploits Real-time Tunable Springs and Law of Conservation of Protoplasmic Mass 査読有り

Takuya Umedachi, Taichi Kitamura, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　20　(3)　449-455　2008年6月20日
出版者・発行元：None
DOI： 10.20965/jrm.2008.p0449 　

ISSN：0915-3942

eISSN：1883-8049
可変弾性要素と原形質量保存則を活用したアメーバ様ロコモーションの実現

北村太一, 梅舘拓也, 石黒章夫

第243回SICE東北支部研究集会　243-6　2008年6月20日

詳細を見る詳細を閉じる

第243回SICE東北支部研究集会優秀発表奨励賞
自発的な自己組み立てを実現する群ロボットの開発

鈴木雄也, 月舘統宙, 清水正宏, 石黒章夫

第243回SICE東北支部研究集会　243-7　2008年6月20日
適応的ロコモーションを発現するアメーバ様モジュラーロボットの実機開発

清水正宏, 加藤拓真, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
不均質な着脱特性を有するモジュラーロボット - 複雑ネットワークの手法を用いた性能評価 -

加藤拓真, 清水正宏, Lungarella Max, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
原形質量保存則を活用したアメーバ様ロボットの実機開発

北村太一, 梅舘拓也, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
筋群の協働的励起パターンに基づく制御系と機構系の連関様式に関する考察

石田怜, 松野善幸, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
結合振動子系を活用した自己組み立ての実験的検証

月舘統宙, 鈴木雄也, 清水正宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
多関節筋を活用した高効率学習の実験的検証 - 蛇型ロボット実機を用いた事例研究 -

佐藤貴英, 渡邉航, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
成長に伴う身体特性の変化を活用した歩行獲得学習の安定化

坂井善行, 渡邉航, 西井淳, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2008予稿集　2008年6月5日
Self-assembly and Self-repair by Exploiting Coupled Nonlinear Oscillators with Simple Motile Function 査読有り

Kazuya Suzuki, Tsunamichi Tsukidate, Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

the fourth meeting of Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM 2008) proceedings　162-163　2008年6月1日
Increasing Stability of Passive Dynamic Bipedal Walking by Exploiting Hyperextension of Knee Joints 査読有り

Akio Ishiguro, Masatoshi Koyama, Dai Owaki, Jun Nishii

the fourth meeting of Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM 2008) proceedings　164　2008年6月1日
Understanding Mobiligence Through Amoeboid Locomotion -- A Case Study with a Modular Robot -- 招待有り査読有り

Akio Ishiguro

the fourth meeting of Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM 2008) proceedings　20-21　2008年6月1日
Adaptive Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

the fourth meeting of Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM 2008) proceedings　160-161　2008年6月1日
原型質量保存則を活用したアメーバ様ロボットの自律分散的ロコモーション生成

梅舘拓也, 北村太一, 石黒章夫

第3回移動知シンポジウム　2008年3月5日

詳細を見る詳細を閉じる

（ポスター発表）
制御系と身体系の相互作用を活用したモジュラーロボットの適応的形態制御 -実機による予備的検証-

清水正宏, 石黒章夫

第3回移動知シンポジウム　2008年3月5日

詳細を見る詳細を閉じる

（ポスター発表）
受動歩行と受動走行間の歩容遷移に着目した移動知理解に向けての一考察

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

第3回移動知シンポジウム　2008年3月5日
身体部位間の力学的相関を活用した高効率学習－ヘビ型ロボットを用いた実験的検証－

渡邉航, 佐藤貴英, 川勝年洋, 石黒章夫

第3回移動知シンポジウム　2008年3月5日
膝関節の過伸展を活用した二脚受動歩行の安定化

小山真理, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第3回移動知シンポジウム　2008年3月5日
身体の力学的特性改変による受動歩行と受動走行間の歩容遷移

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

第20回自律分散システム・シンポジウム　261-266　2008年1月24日
身体部位間の力学的長距離相関を活用した学習の高効率化 - 2次元ヘビ型ロボットを用いた事例研究 -

渡邉航, 佐藤貴英, 川勝年洋, 石黒章夫

第20回自律分散システム・シンポジウム　85-90　2008年1月24日
適応的歩行動作のための筋肉群の時空間的励起方策

松野善幸, 石田怜, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第20回自律分散システム・シンポジウム　273-278　2008年1月24日
移動知発現の理解へ向けたアメーバ様モジュラーロボットの力学系解析

清水正宏, 郷原一寿, 石黒章夫

第20回自律分散システム・シンポジウム　157-162　2008年1月24日
原形質量保存則を活用したアメーバ様ロボットの自律分散的形態制御

梅舘拓也, 北村太一, 石黒章夫

第20回自律分散システム・シンポジウム　57-62　2008年1月24日
単純な運動機能を有する結合振動子系を活用した自己組み立て

鈴木雄也, 月舘統宙, 石黒章夫

第20回自律分散システム・シンポジウム　183-186　2008年1月24日
Adaptive Modular Robots Through Heterogeneous Inter-Module Connections 査読有り

Masahiro Shimizu, Takuma Kato, Max Lungarella, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　386-393　2008年
Rapid and Cheap Learning by Exploiting Biarticular Muscles - A Case Study With a Two-Dimensional Serpentine Robot 査読有り

Wataru Watanabe, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

ADVANCED ROBOTICS　22　(15)　1683-1696　2008年
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
DOI： 10.1163/156855308X368976 　

ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to deal with the interplay between control anti mechanical systems, and to discuss the 'brain-body interaction as it should be', particularly from the viewpoint of learning. To this end, we have employed a decentralized control of a two-dimensional serpentine robot consisting of several identical body segments as a practical example. The preliminary simulation results derived indicate that the convergence of decentralized learning of locomotion control can be significantly improved, even with an extremely simple learning algorithm, i.e., a gradient method, by introducing biarticular muscles which induce long-distant physical interaction between the body segments compared to the one only with monoarticular muscles. This strongly suggests the fact that a certain amount of computation should be offloaded from the brain into its body, which allows robots to emerge various with interesting functionalities. (C) Koninklijke Brill NV, Leiden and The Robotics Society of Japan, 2008
Adaptive reconfiguration of a modular robot through heterogeneous inter-module connections 査読有り

Masahiro Shimizu, Takuma Kato, Max Lungarella, Akio Ishiguro

2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-9　3527-+　2008年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2008.4543750 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

Modular robots are mechatronic systems that can rearrange their connectivity to create new topologies to accomplish diverse tasks. In previous work, we have studied a modular reconfigurable robot (Slimebot) characterized by a spontaneous inter-module connection control mechanism. The modules of Slimebot connect to each other via a functional material which satisfies physical coupling between the ones. Here, we investigate the effect of heterogeneous inter-module coupling strengths on the adaptivity of Slimebot (here measured in terms of structural stability and locomotive speed). Simulation results show that a certain amount of heterogeneity improves the adaptivity of the system compared to the case of homogeneous modules. The only assumption that needs to be satisfied by the system with heterogeneous couplings is compliance to Steinberg's energy minimization theory.
On the embodiment that enables passive dynamic bipedal running 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-9　341-+　2008年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2008.4543231 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

The control and mechanical systems of an embodied agent should be tightly coupled so as to emerge useful functionalities such as adaptivity. This indicates that the mechanical system as well as the control system should be responsible for a certain amount of "computation" for generating the behavior. However, there still leaves much to be understood about to what extent "computational offloading" from the control system to the mechanical system should be achieved. In order to effectively consider this, here we particularly focus on a passive dynamic running biped whose behavior is generated purely from its mechanical system, and investigate how the body's properties influence the resulting behavior. Through the numerical simulations, we have found that two elastic parameters of its body, leg spring constant and hip coil spring constant, play a crucial role, and depending on which various kinds of stable gait patterns are generated. To the best of our knowledge, this has not been explicitly addressed so far. The results obtained are expected to shed a new light on to what extent the mechanical system should be responsible for generating the behavior.
A fully decentralized control of an amoeboid robot by exploiting the law of conservation of protoplasmic mass 査読有り

Takuya Umedachi, Taichi Kitamura, Akio Ishiguro

Proceedings - IEEE International Conference on Robotics and Automation　1144-1149　2008年

DOI： 10.1109/ROBOT.2008.4543358 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

The control and mechanical systems of an embodied agent should be tightly coupled so as to emerge useful functionalities such as adaptivity. This indicates that the mechanical system as well as the control system should be responsible for a certain amount of computation for generating the behavior. However, there still leaves much to be understood about how such "computational offloading" from the control system to the mechanical system can be achieved. In order to intensively investigate this, here we particularly focus on the "softness" of the body, and show how the computational offloading derived from this property is exploited to simplify the control system and to increase the degree of adaptivity. To this end, we employ a two-dimensional amoeboid robot as a practical example, consisting of incompressive fluid (i.e. protoplasm) covered with an outer skin composed of a network of real-time tunable springs. Preliminary simulation results show that the exploitation of the "long-distant interaction" stemming from "the law of conservation of protoplasmic mass" allows us to simplify the control mechanism and that adaptive amoeboid locomotion can be realized without the need of a central controller. The results obtained are expected to shed light on how control and mechanical systems should be coupled, and what the "brain-body-interaction" carefully designed brings to the resulting behavior. ©2008 IEEE.
An efficient decentralized learning by exploiting biarticular muscles - A case study with a 2D serpentine robot - 査読有り

Wataru Watanabe, Takahide Sato, Akio Ishiguro

2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-9　3826-3831　2008年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2008.4543798 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to deal with the interplay between control and mechanical systems, and to discuss the "brain-body interaction as it should be" particularly from the viewpoint of learning. To this end, we have employed a decentralized control of a two-dimensional serpentine robot consisting of several identical body segments as a practical example. The preliminary simulation results derived indicate that the convergence of decentralized learning of locomotion control can be significantly improved even with an extremely simple learning algorithm, i.e., a gradient method, by introducing biarticular muscles compared to the one only with monoarticular muscles. This strongly suggests the fact that a certain amount of computation should be offloaded from the brain into its body, which allows robots to emerge various interesting functionalities.
Gait Transition between Passive Dynamic Walking and Running by Changing the Body Elasticity 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

2008 PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-7　2412-+　2008年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/SICE.2008.4655088 　

詳細を見る詳細を閉じる

The control and mechanical systems of an embodied agent should be tightly coupled so that useful functionalities such as adaptivity can emerge. This indicates that the mechanical system as well as the control system should be capable of a certain level of "computation" for generating the behavior. However, the extent to which "computational offloading" from the control system to the mechanical system should be achieved requires further clarification. In order to effectively consider this, we herein focus on a passive dynamic running biped whose behavior is generated purely by its mechanical system and investigate how the body's properties influence the resulting behavior. Through numerical simulations, we have found that two elastic parameters, namely, leg spring constant and hip coil spring constant, play a crucial role as to which of various kinds of stable gait patterns are generated. To the best of our knowledge, this has not previously been addressed. The results obtained are expected to shed new light on the extent to which the mechanical system in an embodied agent should be capable of generating the behavior.
Self-assembly through the Local Interaction between “Embodied”Nonlinear Oscillators with Simple Motile Function 査読有り

Kazuya Suzuki, Tsunamichi Tsukidate, Takeshi Nakada, Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ 2008 International Conference on Intelligent RObots and Systems　1319-1324　2008年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1109/IROS.2008.4650804 　
A fully decentralized control of an amoeboid robot by exploiting the law of conservation of protoplasmic mass 査読有り

Takuya Umedachi, Taichi Kitamura, Akio Ishiguro

2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-9　1144-1149　2008年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2008.4543358 　

ISSN：1050-4729

eISSN：2577-087X

詳細を見る詳細を閉じる

The control and mechanical systems of an embodied agent should be tightly coupled so as to emerge useful functionalities such as adaptivity. This indicates that the mechanical system as well as the control system should be responsible for a certain amount of computation for generating the behavior. However, there still leaves much to be understood about how such "computational offloading" from the control system to the mechanical system can be achieved. In order to intensively investigate this, here we particularly focus on the "softness" of the body, and show how the computational offloading derived from this property is exploited to simplify the control system and to increase the degree of adaptivity. To this end, we employ a two-dimensional amoeboid robot as a practical example, consisting of incompressive fluid (Le. protoplasm) covered with an outer skin composed of a network of real-time tunable springs. Preliminary simulation results show that the exploitation of the "long-distant interaction" stemming from "the law of conservation of protoplasntic mass" allows us to simplify the control mechanism; and that adaptive amoeboid locomotion can be realized without the need of a central controller. The results obtained are expected to shed light on how control and mechanical systems should be coupled, and what the "brain-body-interaction" carefully designed brings to the resulting behavior.
安定な受動走行を実現する身体性に関する考察

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

第 8 回計測自動制御学会 (SI2007) システムインテグレーション部門講演会論文集　281-282　2007年12月20日
移動知機構の階層構造に関する一考察

K.Osuka, J.Nishii, A.Ishiguro, X.Zheng

第25回日本ロボット学会学術講演会後援概要集　2007年9月13日
自然で無理のない形態変化から生み出される適応的運動機能

石黒章夫, 清水正宏

日本機械学会2007年度年次大会講演資料集（8）　2007　257-258　2007年9月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmemecjsm.2007.8.0_257 　
不均質性を導入したモジュラーロボットによる環境適応的ロコモーションの創発

加藤拓真, 石黒章夫

第13回創発システム・シンポジウム講演資料集　2007年8月17日
群ロボットによる異方性を有する形態への自己組み立て

鈴木雄也, 石黒章夫

第13回創発システム・シンポジウム講演資料集　135-138　2007年8月17日
可変弾性要素と原形質量保存則を活用したアメーバ様ロボット

北村太一, 梅舘拓也, 石黒章夫

第13回創発システム・シンポジウム講演資料集　2007年8月17日
身体部位間の力学的相互作用を活用した学習の高効率化 - 2次元ヘビ型ロボットを用いた事例研究 -

渡邉航, 石黒章夫

第13回創発システム・シンポジウム講演資料集　2007年8月17日
Amoeboid Locomotion Tells Us a Lot!: A Collective Behavioral Approach to Mobiligence 査読有り

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu

Proc. of the 2nd International Symposium on Mobiligence　52-55　2007年7月
Amoeboid Locomotion That Exploits Real-time Tunable Springs and Law of Conservation of Protoplasmic Mass 査読有り

Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

Proc. of the 2nd International Symposium on Mobiligence　263-266　2007年7月
Stable Passive Dynamic Bipedal Running by Exploiting the Body Dynamics Properties 査読有り

Dai Owaki, Koichi Osuka, Akio Ishiguro

Proc. of the 2nd International Symposium on Mobiligence　259-262　2007年7月
Cheap Learning That Exploits Multiarticular Muscles: A Case Study with a 2D Serpentine Robot 査読有り

Wataru Watanabe, Akio Ishiguro

Proc. of the 2nd International Symposium on Mobiligence　267-270　2007年7月
Adaptive Amoeboid Locomotion Induced from Embodied Coupled Oscillators 査読有り

Masahiro Shimizu, Kazutoshi Gohara, Akio Ishiguro

Proc. of the 2nd International Symposium on Mobiligence　271-274　2007年7月
身体の力学的特性の改変による受動歩行と受動走行間の環境適応的選択

大脇大, 大須賀公一, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　1P1-E11　2007年5月10日
パルス化CPGを活用した二脚歩行ロボットの実時間適応制御

松野善幸, 大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　1P1-F03　2007年5月10日
身体剛性の動的改変による安定な四脚歩容遷移の実現

坂井善行, 佐藤智紀, 大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　2A1-A10　2007年5月10日
可変弾性要素を介した制御系と機構系の有機的連関 -- 2次元ヘビ型ロボットを用いた事例研究 --

渡邉航, 梅舘拓也, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　2A1-B11　2007年5月10日
可変弾性要素と原形質量保存則を活用したアメーバ様ロボット

梅舘拓也, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　2A1-G02　2007年5月10日
自発的な着脱機構を有する群ロボットによる自己組み立て

鈴木雄也, 前川知毅, 清水正宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　2A1-G03　2007年5月10日
着脱特性の不均質性を活用したモジュラーロボットの適応的形態制御

清水正宏, 河野紀明, Lungarella Max, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2007　2A1-G04　2007年5月10日
アメーバ様ロコモーションから移動知を探る

清水正宏, 石黒章夫

第7回計測自動制御学会制御部門大会　71-2-1　2007年3月6日
A Modular Robot That Exhibits Amoeboid Locomotion, Self-assembly, and Self-repair 招待有り査読有り

Akio Ishiguro

International Conference on Morphological Computation　2007年3月
不均質な着脱特性を有するモジュラーロボットから発現する適応的運動機能

河野紀明, 清水正宏, Max Lungarella, 石黒章夫

第19回自律分散システム・シンポジウム資料　19　15-20　2007年1月29日
モジュラーロボットによる異方性を有する形態への自発的な自己組み立て

前川知毅, 鈴木雄也, 清水正宏, 石黒章夫

第19回自律分散システム・シンポジウム資料　19　151-156　2007年1月29日
身体剛性の動的改変による四脚歩容遷移時の初期値依存性の緩和

佐藤智紀, 坂井善行, 大脇大, 石黒章夫

第19回自律分散システム・シンポジウム資料　19　213-218　2007年1月29日
運動軌道の「あそび」に着目した制御系と機構系の有機的連関\\ --二脚歩行ロボットを用いた事例研究--

大脇大, 松野善幸, 石黒章夫

第19回自律分散システム・シンポジウム資料　19　219-222　2007年1月29日
可変弾性要素を活用した制御系と機構系のウェルバランスト・カップリング -2次元ヘビ型ロボットを用いた事例研究-

渡邉航, 梅舘拓也, 石黒章夫

第19回自律分散システム・シンポジウム資料　19　233-238　2007年1月29日
Mechanical Dynamics That Enables Stable Passive Dynamic Bipedal Running- Enhancing Self-stability by Exploiting Nonlinearity in the Leg - 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　Vol.19　(No.4)　2007年
Development of a Real-Time Tunable Spring - Toward Independent Control of Position and Stiffness of Joints - 査読有り

Takuya Umedachi, Yasutake Yamada, Akio Ishiguro

Journal of Robotics and Mechatronics　19　(1)　27-33　2007年1月
単純な運動機能を有する結合振動子系から創発する知能

石黒章夫, 清水正宏, 川勝年洋

物性研究　87　(4)　572-578　2007年1月
出版者・発行元：物性研究刊行会
ISSN：0525-2997
Efficient and adaptive control of walking biped by exploiting a pulsed-CPG 査読有り

Dai Owaki, Yoshiyuki Matsuno, Akio Ishiguro

2007 IEEE/ICME INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPLEX MEDICAL ENGINEERING, VOLS 1-4　111-115　2007年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ICCME.2007.4381703 　

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, it has been widely recognized that control and mechanical systems cannot be designed separately due to their tight interdependency. However, there still leaves much to be understood about 1) how the relationship between control and mechanical systems should be; and 2) what does the well-balanced coupling between these two systems bring to resulting behavior? In light of these facts, as an initial step toward this goal, this paper intensively discusses the coupling from the view point of the temporal contribution of control and mechanical systems to the resulting behavior, employing a simple pseudo-passive dynamic walking biped as a practical example. Preliminary results support that discrete control strategy, which effectively exploits diversity of motion trajectory, enables to enhance the robustness against external perturbation. To the best of our knowledge, this has never been explicitly discussed so far. Based on these results, this study proposes a Pulsed-CPG that allows us to achieve the appropriate coupling between control and mechanical systems as well as to change the brain-body interaction adaptively according to the situation encountered.
A self-reconfigurable robotic system that exhibits amoebic locomotion 査読有り

Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro

2007 IEEE/ICME INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPLEX MEDICAL ENGINEERING, VOLS 1-4　101-106　2007年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ICCME.2007.4381701 　

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses experimental verifications of a two-dimensional modular robot called "Slimebot",. consisting of many identical modules. The Slimebot exhibits adaptive reconfiguration by exploiting a fully decentralized algorithm able to control its morphology according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment" among nonlinear oscillators, the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which acts as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Experimental results indicate that the proposed algorithm can induce locomotion, which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
Improvement of learning efficiency by exploiting multiarticular muscles - A case study with a 2D serpentine robot 査読有り

Wataru Watanabe, Akio Ishiguro

PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-8　2150-+　2007年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/SICE.2007.4421344 　

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to deal with the interdependency between control and body systems, and to discuss the "brain-body interaction as it should be" particularly from the viewpoint of learning, by borrowing the idea from the 11 protein folding problem". As a practical example, we demonstrate decentralized control of a 2D serpentine robot consisting of several identical body segments. The preliminary results derived indicate that the convergence of decentralized learning of locomotion control can be significantly improved even with an extremely simple learning algorithm, Le., a gradient method, by introducing biarticular muscles compared to the one only with monoarticular muscles. This strongly suggests the fact that a certain amount of computation should be offloaded from brain to its body, which allows robots to emerge various interesting functionalities.
Adaptive amoeboid locomotion that exploits law of conservation of protoplasmic mass 査読有り

Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-8　2145-2149　2007年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

This paper intensively discusses how adaptive locomotion under unstructured and dynamically changing environment can be realized from the perspective of long-distance interaction and local interaction dynamics induced in bodies. To this end, we have focused on the most primitive yet flexible locomotion, amoeboid locomotion. Slime mold and amoeba are well known to exhibit remarkably adaptive behaviors, such as avoiding hazardous condition, and approaching nutrients and humidity, by dynamically changing their morphology. These behaviors induced so-called amoeboid movement, which is driven by the flexible epitheca (i.e. outer skin) and the protoplasm despite of the absence of a central nervous system or specialized organs. In light of these facts, we have conducted simulations of an amoeboid robot, particularly focusing on epitheca consisting of "real-time tunable springs" and "law of conservation of protoplasmic mass", the former of which is used to deal with "local interaction dynamics" and the latter of which is used to deal with "long-distance interaction". Simulation results indicate that the proposed model can induce highly adaptive locomotion according to the situation encountered by dynamically changing its morphology.
Emergent morphology control of a modular robot by exploiting the interaction between control and mechanical dynamics 査読有り

Masahiro Shimizu, Masayasu Takahashi, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

DISTRIBUTED AUTONOMOUS ROBOTIC SYSTEMS 6　23-+　2007年
出版者・発行元：SPRINGER

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a modular robot, consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit an "emergent phenomenon" stemming from the interaction between control and mechanical dynamics in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment", the former of which is used as a connection mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Simulation results indicate that the proposed algorithm can induce "protoplasmic streaming", which allows us to successfully control the morphology of modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
準受動歩行機械の実時間適応制御 -パルス化CPGを活用した適応性の向上-

大脇大, 松野善幸, 石黒章夫

第7回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 SI2006　23-24　2006年12月14日
移動知の適応機構についての一推測

大須賀公一, 石黒章夫, 鄭心知

第7回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 SI2006　862-663　2006年12月14日
生命状態を持つような人工物はいかにして構築できるか－単純な運動機能を有する結合振動子系からのアプローチ－招待有り

石黒章夫

東北大学生体・生命工学研究会　2006年12月
単純な運動機能を持つ結合振動子系から移動知を考える

石黒章夫

身体・脳・環境の相互作用による適応的運動機能の発現－移動知の構成論的理解－第1回一般公開シンポジウム講演資料集　34-40-40　2006年12月1日
パルス化CPGを活用した二脚歩行ロボットの高効率実時間適応制御

大脇大, 松野善幸, 石黒章夫

第49回自動制御連合講演会　1-4　2006年11月25日

DOI： 10.11511/jacc.49.0.315.0 　
単純な運動機能を有する結合振動子系から創発する知能－アメーバ様ロコモーションからのアプローチ－招待有り

石黒章夫

北海道大学生命リズムと振動子ネットワーク　572-578　2006年10月18日
A modular robot that exhibits amoebic locomotion 査読有り

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu, Toshihiro Kawakatsu

Robotics and Autonomous Systems　54　(8)　641-650　2006年8月31日

DOI： 10.1016/j.robot.2006.02.011 　

ISSN：0921-8890

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment", the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Simulation results indicate that the proposed algorithm can induce "amoebic locomotion", which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system. The results obtained are expected to shed light on how control and mechanical systems should be coupled, and what the carefully designed interaction between control and mechanical systems brings to the resulting behavior. © 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
A modular robot that exhibits amoebic locomotion 査読有り

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu, Toshihiro Kawakatsu

Robotics and Autonomous Systems　54　(8)　641-650　2006年8月31日

DOI： 10.1016/j.robot.2006.02.011 　

ISSN：0921-8890

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment", the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Simulation results indicate that the proposed algorithm can induce "amoebic locomotion", which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system. The results obtained are expected to shed light on how control and mechanical systems should be coupled, and what the carefully designed interaction between control and mechanical systems brings to the resulting behavior. © 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
制御系 - 機構系間の連関を通した自己組み立て・自己修復の実現査読有り

石黒章夫, 松場弘明, 前川知毅, 清水正宏

日本ロボット学会誌　24　(7)　881-888　2006年7月
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.24.881 　

ISSN：0289-1824

詳細を見る詳細を閉じる

One of the most graceful phenomena widely observed in nature is self-assembly; living systems spontaneously form their body structure through the developmental process. While this remarkable phenomenon still leaves much to be understood in biology, the concept of self-assembly becomes undeniably indispensable also in artificial systems as they increase in size and complexity. Based on this consideration, this paper discusses the realization of selfassembly with the use of a modular robot. The main contributions of this paper are twofold: the first concerns the exploitation of emergent phenomena stemming from the interplay between the control and mechanical systems; the second is related to the implementation of different adhesiveness among the modules. Here, form generation by self-assembly is considered as the result of time evolution toward the most dynamically stable state. Owing to this, the proposed method also satisfies significant ability of self-repair. Preliminary simulation results show that stable and spontaneous self-assembly is achieved irrespective of the initial positional relationship among the modules. To our knowledge, this is a first study that deals with self-assembly in the field of modular robots by explicitly exploiting the interplay between control and mechanical systems.
単純な運動機能を有する結合振動子系から創発する知能－生命状態を持つような人工物構築を目指して－招待有り

石黒章夫

東北大学第15回相互作用と賢さ研究会　2006年7月
制御系と機構系間の相互作用に着目した移動知の力学的理解

清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　2006　1A1-D05-D05(1)"-"1A1-D05(4)"　2006年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, it has been widely recognized that control and mechanical systems cannot be designed separately due to their tight interdependency. However, there still leaves much to be understood about how the relationship between control and mechanical systems should be. Therefore, as an initial step toward understanding "well-balanced coupling" between control and mechanical systems, this study describes a technique able to analyze the spatiotemporal structure of the dynamics stemming from the interplay among control/mechanical systems and the environment by taking a modular robot as a practical example. Owing to the fact that our modular robot "Slimebot" intrinsically has large degrees of freedom, we have successfully observed an interesting spatiotemporal structure in the interaction dynamics by employing the Navier-Stokes equation.
創発的形態制御を目指したモジュラーロボット実機の開発

森貴章, 清水正宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　2006　1A1-D07-D07(1)"-"1A1-D07(4)"　2006年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses experimental verifications of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules. The Slimebot exhibits adaptive reconfiguration by exploiting a fully decentralized algorithm able to control its morphology according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment" between nonlinear oscillators, the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which acts as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Experimental results indicate that the proposed algorithm can induce locomotion, which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
機構系ダイナミクスの能動的改変による環境適応走行運動の実現

大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　2006　1A1-D10-D10(1)"-"1A1-D10(4)"　2006年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, it has been widely recognized that control and mechanical systems cannot be designed separately due to their tight interdependency. However, there still leaves much to be understood about how well-balanced coupling between control and mechanical systems can be achieved. Therefore, as an initial step toward this goal, this study intensively discusses the effect of the intrinsic dynamics of a robot's body on the resulting behavior, in the hope that mechanical systems appropriately designed will allow us to significantly reduce the complexity of control algorithm required as well as to increase the robustness against the environmental perturbation. More precisely, we focus on the property of leg elasticity of a passive dynamic running biped, and investigate how this influences the stability of running. As a result, we have found that a certain type of nonlinearity in the leg elasticity plays a crucial role to enhance the robustness against the environmental perturbation. To the best of our knowledge, this has never been explicitly considered so far.
高い実装性を有する実時間可変弾性機素の開発 -拮抗筋型関節駆動機構への適用-

梅舘拓也, 田中直人, 山田康武, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　2006　1P1-B23-B23(1)"-"1P1-B23(4)"　2006年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Traditionally, robot control has been done typically by "highly precise control algorithms": the position of each movable body part is accurately determined at any time with vast amount of computation. This, however, causes serious problems, particularly in terms of adaptability and energy efficiency. On the other hand, an extreme approach has been gaining a lot of attention recently. A good instantiation is the passive dynamic walker, driven only by exploiting the intrinsic dynamics of its mechanical system. However, the mechanical system is not everything, just as the control system is not everything; "well-balanced" coupling between control and mechanical systems should be considered. In addition, the "meeting point" between the two systems should be flexibly varied according to the environment encountered. In light of these facts, this study intensively focuses on the stiffness of robots' joints, since this effectively influences the dominance relationship between control and mechanical systems. More specifically, the aim of this study is to develop a "real-time tunable spring" that can smoothly change its elasticity without changing its natural length, allowing robot's joints to change their position and stiffness independently.
身体ダイナミクスの動的変動による四脚ロボットの歩容遷移安定化

佐藤智紀, 大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　2006　2A1-E34-E34(1)"-"2A1-E34(3)"　2006年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Today's humanoid robots are controlled typically by "highly precise control algorithms": their joint angle trajectories are determined accurately at any time with vast amount of computation. This approach, however, causes serious problems, particularly in terms of energy efficiency and adaptability. On the other hand, recently, another extreme approach has been gaining a lot of attention. A good instantiation is the passive dynamic walker. One of the crucial points is that this approach has shed light on the fact that control system is not everything. More specifically, it is of highly importance to exploit intrinsic dynamics of a robot's body, leading to "cheap" control algorithms. In light of these facts, this paper deals with the transition between quadruped walking and running, particularly focusing on the stiffness of joints.
実時間可変弾性要素を活用したヘビ型ロボットの開発 -制御系と機構系の有機的連関を目指して-

渡邉航, 山田康武, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　2006　2A1-E36-E36(1)"-"2A1-E36(4)"　2006年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to intensively deal with the interdependency between control and mechanical systems, and to discuss how these two systems should be coupled by taking a 2D serpentine robot consisting of multiple body segments as a case study. In order to realize "well-balanced" coupling between the control and mechanical systems, we propose to couple these systems via real-time tunable springs: each joint is controlled by an antagonistically driven mechanism where the joint stiffness can be flexibly altered. We expect this allows us not only to increase adaptability, but also to simplify the sensory feedback mechanism required.
制御系と機構系の有機的連関から創発する知能 -しぶとさやたくましさを持つ人工物の構築を目指して- 招待有り

石黒章夫

第50回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集　27-30　2006年5月10日
しぶとさやたくましさを持つ人工物構築を目指して－制御系と機構系の有機的な連関から創発する知能－招待有り

石黒章夫

理化学研究所バイオ・ミメティックコントロール研究センター　2006年5月
Towards a "well-balanced" design: How should control and body systems be coupled? 査読有り

A Ishiguro, K Ishimaru, T Kawakatsu

ADAPTIVE MOTION OF ANIMALS AND MACHINES　107-+　2006年
出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG TOKYO

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to deal with the interdependency between control and body systems, and to discuss the "relationship as it should be" between these two systems. To this end, a decentralized control of a multi-legged robot is employed as a practical example. The results derived indicate that the convergence of decentralized gait control call be significantly ameliorated by modifying its interaction between the control system and its body system to be implemented.
A Modular Robot That Self-Assembles 査読有り

Akio Ishiguro, Hiroaki Matsuba, Tomoki Maegawa, Masahiro Shimizu

INTELLIGENT AUTONOMOUS SYSTEMS 9　585-+　2006年
出版者・発行元：IOS PRESS

詳細を見る詳細を閉じる

One of the most graceful phenomena widely observed in nature is self-assembly; living systems spontaneously form their body structure through the developmental process. While this remarkable phenomenon still leaves much to be understood in biology, the concept of self-assembly becomes undeniably indispensable also in artificial systems as they increase in size and complexity. Based on this consideration, this paper discusses the realization of self-assembly with the use of a modular robot. The main contributions of this paper are twofold: the first concerns the exploitation of emergent phenomena stemming from the interplay between the control and mechanical systems; the second is related to the implementation of different adhesiveness among the modules. Here, form generation by self-assembly is considered as the result of time evolution toward the most dynamically stable state. Preliminary simulation results show that stable and spontaneous self-assembly is achieved irrespective of the initial positional relationship among the modules.
細胞分化を導入したモジュラーロボットによる自己組み立て

前川知毅, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会2006　4980-+　2006年
出版者・発行元：None
A development of a modular robot that enables adaptive reconfiguration 査読有り

Masahiro Shimizu, Takafumi Mori, Akio Ishiguro

2006 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-12　174-+　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2006.282216 　

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses experimental verifications of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules. The Slimebot exhibits adaptive reconfiguration by exploiting a fully decentralized algorithm able to control its morphology according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment" among nonlinear oscillators, the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which acts as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Experimental results indicate that the proposed algorithm can induce locomotion, which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
Self-assembly through the interplay between control and mechanical systems 査読有り

Akio Ishiguro, Tomoki Maegawa

2006 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-12　631-+　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2006.282546 　

詳細を見る詳細を閉じる

One of the most graceful phenomena widely observed in nature is self-assembly; living systems spontaneously form their body structure through the developmental process. While this remarkable phenomenon still leaves much to be understood in biology, the concept of self-assembly becomes undeniably indispensable also in artificial systems as they increase in size and complexity. Based on this consideration, this paper discusses the realization of self-assembly with the use of a modular robot. The main contributions of this paper are twofold: the first concerns the exploitation of emergent phenomena stemming from the interplay between the control and mechanical systems; the second is related to the implementation of the different adhesiveness among the modules. Here, form generation by self-assembly is considered as the result of time evolution toward the most dynamically stable state. Owing to this, the proposed method also satisfies significant ability of self-repair without making any modification to the proposed algorithm. Simulation results show that stable and spontaneous self-assembly is achieved irrespective of the initial positional relationship among the modules.
A development of a fully self-contained real-time tunable spring 査読有り

Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

2006 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-12　1662-1667　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2006.282121 　

詳細を見る詳細を閉じる

Traditionally, robot control has been done typically by "highly precise control algorithms": the position of each movable body part is accurately determined at any time with vast amount of computation. This, however, causes serious problems, particularly in terms of adaptability and energy efficiency. On the other hand, an extreme approach has been gaining a lot of attention recently. A good instantiation is the passive dynamic walker, driven only by exploiting the intrinsic dynamics of its mechanical system. However, the mechanical system is not everything, just as the control system is not everything; "well-balanced" coupling between control and mechanical systems should be considered. In addition, the "meeting point" between the two systems should be flexibly varied according to the environment encountered. In light of these facts, this study intensively focuses on the stiffness of robots' joints, since this effectively influences the dominance relationship between control and mechanical systems. More specifically, the aim of this study is to develop a "real-time tunable spring" that can smoothly change its elasticity without changing its natural length, allowing robot's joints to change their position and stiffness independently.
Enhancing stability of a passive dynamic running biped by exploiting a nonlinear spring 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

2006 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-12　4923-+　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2006.282452 　

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, it has been widely recognized that control and mechanical systems cannot be designed separately due to their tight interdependency. However, there still leaves much to be understood about how well-balanced coupling between control and mechanical systems can be achieved. Therefore, as an initial step toward this goal, this study intensively discusses the effect of the intrinsic dynamics of a robot's body on the resulting behavior, in the hope that mechanical systems appropriately designed will allow us to significantly reduce the complexity of control algorithm required. More precisely, we focus on the property of leg elasticity of a passive dynamic running biped, and investigate how this influences the stability of running. As a result, we have found that a certain type of nonlinearity in the leg elasticity plays a crucial role. to enhance the stability of passive dynamic running. To the best of our knowledge, this has never been explicitly considered so far.
An adaptive morphology control of a modular robot 査読有り

Masahiro Shimizu, Takafumi Mori, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13　2152-+　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/SICE.2006.315038 　

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses experimental verifications and numerical analysis of a two-dimensional modular robot called '' Slimebot '', consisting of many identical modules. The Slimebot exhibits adaptive reconfiguration by exploiting a fully decentralized algorithm able to control its morphology according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment" among nonlinear oscillators, the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which acts as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Experimental results indicate that the proposed algorithm can induce locomotion, which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
Enhancing self-stability of a passive dynamic runner by exploiting nonlinearity in the leg elasticity 査読有り

Dai Owaki, Akio Ishiguro

2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13　2146-+　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/SICE.2006.315037 　

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, it has been widely recognized that control and mechanical systems cannot be designed separately due to their tight interdependency. However, there still leaves much to be understood about how well-balanced coupling between control and mechanical systems can be achieved. Therefore, as an initial step toward this goal, this study intensively discusses the effect of the intrinsic dynamics of a robot's body on the resulting behavior, in the hope that mechanical systems appropriately designed will allow us to significantly reduce the complexity of control algorithm required. More precisely, we focus on the property of leg elasticity of a passive dynamic running biped, and investigate how this influences the stability of running. As a result, we have found that a certain type of nonlinearity in the leg elasticity plays a crucial role to enhance the stability of passive dynamic running. To the best of our knowledge, this has never been explicitly considered so far.
Self-reconfiguration by a modular robot that has a cell-differentiation ability 査読有り

Tomoki Maegawa, Akio Ishiguro

2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13　4980-+　2006年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/SICE.2006.315494 　

詳細を見る詳細を閉じる

One of the most graceful phenomena widely observed in nature is self-reconfiguration; living systems spontaneously reconfigure their body structure through the developmental process. While this remarkable phenomenon still remains much to be understood in biology, the concept of self-reconfiguration becomes undeniably indispensable also in artificial systems as they increase in size and complexity. Based on this consideration, this paper discusses the realization of self-reconfiguration with the use of a modular robot. The main contributions of this paper are twofold: the first concerns the exploitation of emergent phenomena stemming from the carefully designed interaction between the control and mechanical systems; the second is related to the implementation of different inter-modular adhesiveness derived from an artificial cell-differentiation. Here, form generation by self-reconfiguration is considered as the result of time evolution toward the most dynamically stable state. Preliminary simulation results show that stable self-reconfiguration is achieved irrespective of the initial positional relationship among the modules.
Hardware implementation of neuromodulated neural network for a CPU-less autonomous mobile robot 査読有り

Seiji Tokura, Akio Ishiguro, Shigeru Okuma

ADVANCED ROBOTICS　20　(12)　1341-1358　2006年
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
DOI： 10.1163/156855306778960572 　

ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

In order to construct truly autonomous mobile robots, the concept of 'packaging' is indispensable; in packaging, all parts such as controllers, power systems and batteries should be embedded inside a finite physical space, i.e., a robot's body. Therefore, implementing a controller on hardware is one of the most promising ways, since this contributes to low power consumption, miniaturization, etc. Another crucial requirement in the field of autonomous mobile robots is robustness, i.e., autonomous mobile robots have to cope with their unpredictably changing environment in real-time. In this study, to meet these requirements, the concept of a dynamically rearrangeable electrical circuit (DREC) is proposed and we implement this onto field progammable gate arrays as physical electronic circuits by borrowing the idea from neuromodulation widely observed in biological nervous systems through the diffusion-reaction mechanism of neuromodulators. We developed the DREC for the peg-pushing task as a practical example. We confirmed that the physical DREC can successfully regulate the behavior according to the situation encountered by changing its properties in real-time.
制御系と機械系の有機的カップリングを活用したモジュラーロボットの創発的形態制御査読有り

清水正宏, 高橋正康, 川勝年洋, 石黒章夫

日本ロボット学会誌　23　(6)　718-724　2005年
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.23.718 　

ISSN：0289-1824

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a modular robot, consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit an"emergent phenomenon" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a"functional material"and a"mutual entrainment"among the nonlinear oscillators, the former of which is used as a connection mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Preliminary simulation results indicate that the proposed algorithm can induce"protoplasmic streaming, "which allows us to successfully control the morphology of modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
多粒子系の動力学解析手法を応用した群ロボットの自律分散的形態制御査読有り

清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

計測自動制御学会論文集　41　(2)　126-134　2005年
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.9746/sicetr1965.41.126 　

ISSN：0453-4654

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to create a coherent swarm of autonomous mobile robots from the viewpoint of "computational physics". To this end, we particularly focus on the "Molecular Dynamics method" and the "Stokesian Dynamics method", both of which are widely used to investigate manybody systems. To verify the feasibility of our approach, this idea has been implemented to a swarm of 2-D radio-connected autonomous mobile robots as a practical example. Simulation results indicate that the proposed algorithm can control the shape of the swarm appropriately according to the current situation without losing the coherence of the swarm nor exchanging any global information among the modules. Furthermore, we have found that the local interaction which is used to exploit Stokesian Dynamics plays an essential role in order to maintain the coherence of the swarm particularly under an unstructured environment.
Slimebot: A modular robot that exploits emergent phenomena 査読有り

M Shimizu, A Ishiguro, T Kawakatsu

2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Vols 1-4　2982-2987　2005年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/ROBOT.2005.1570567 　

ISSN：1050-4729

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment", the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Simulation results indicate that the proposed algorithm can induce "protoplasmic streaming", which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
On the Coupling between Control and Mechanical Systems －A Case Study with a Modular Robot－招待有り査読有り

Akio Ishiguro

PROCEEDINGS OF IEEE/RSJ 2005 IROS(INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS) WORKSHOP ON MORPHOLOGY, CONTROL, AND PASSIVE DYNAMICS　2005年

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
A modular robot that exploits a spontaneous connectivity control mechanism 査読有り

M Shimizu, A Ishiguro, T Kawakatsu

2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Vols 1-4　2658-2663　2005年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IROS.2005.1545377 　

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a two-dimensional modular robot called "Slimebot", consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit "emergent phenomena" stemming from the interplay between control and mechanical systems in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment", the former of which is used as a spontaneous connectivity control mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Simulation results indicate that the proposed algorithm can induce locomotion, which allows us to successfully control the morphology of the modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
Improvement of learning surface by exploiting the interplay between control and mechanical dynamics 査読有り

T Hasegawa, T Kawakatsu, A Ishiguro

SICE 2004 ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-3　896-900　2004年
出版者・発行元：SOC INSTRUMENT CONTROL ENGINEERS JAPAN

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to deal with the interdependency between control and body systems, and to discuss the "relationship as it should be" between these two systems. To this end, a decentralized control of a multi-legged robot is employed as a practical example. The result derived indicates that the convergence of decentralized gait control can be significantly ameliorated by modifying the interaction between the control and body dynamics. We also discuss a property expected to emerge under the "well-balanced coupling" particularly from the viewpoint of learning, by borrowing the idea from the "protein folding problem".
Real-time morphology control of a modular robot by exploiting the interaction between control and mechanical dynamics 査読有り

M Takahashi, M Shimizu, T Kawakatsu, A Ishiguro

SICE 2004 ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-3　906-911　2004年
出版者・発行元：SOC INSTRUMENT CONTROL ENGINEERS JAPAN

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to control the morphology of a modular robot, consisting of many identical modules, according to the environment encountered. One of the significant features of our approach is that we explicitly exploit an "emergent phenomenon" stemming from the interaction between control and mechanical dynamics in order to control the morphology in real time. To this end, we particularly focus on a "functional material" and a "mutual entrainment", the former of which is used as a connection mechanism between the modules, and the latter of which plays as the core of the control mechanism for the generation of locomotion. Preliminary simulation results indicate that the proposed algorithm can induce "protoplasmic streaming", which allows us to successfully control the morphology of modular robot in real time according to the situation without losing the coherence of the entire system.
A passive dynamic walking quadruped with independently movable legs 査読有り

Y Yamada, T Kawakatsu, A Ishiguro

SICE 2004 ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-3　901-905　2004年
出版者・発行元：SOC INSTRUMENT CONTROL ENGINEERS JAPAN

詳細を見る詳細を閉じる

This study is intended to deal with a passive dynamic walking quadruped with independently movable legs. Since no current investigation exists about whether such robots can be created or not, we attempt to develop one in a synthetic manner. More specifically, we employed a genetic algorithm to optimize body parameters. Through this synthetic design process, we found that the robots developed can show different gaits, i.e., "walk" and "pace", which have never been realized by a conventional passive dynamic walking quadruped. We also found that the implementation of "biarticular muscles" plays an essential role to elicit stable locomotion.
How should control and body systems be coupled? A robotic case study 査読有り

Akio Ishiguro, Toshihiro Kawakatsu

Lecture Notes in Artificial Intelligence　3139　107-118　2004年
神経修飾機構を有するニューラルネットワークのハードウェア化とその自律移動ロボットへの実装査読有り

十倉征司, 石黒章夫, 大熊繁

電気学会論文誌C　124　(11)　2336-2343　2004年
出版者・発行元：一般社団法人電気学会
DOI： 10.1541/ieejeiss.124.2336 　

ISSN：0385-4221

詳細を見る詳細を閉じる

In order to construct truly autonomous mobile robots, the concept of packaging is highly indispensable: all parts such as controllers, power systems, and batteries should be embedded inside a body. Therefore, implementing a controller on hardware is one of the most promising ways, since this contributes to low power consumption, miniaturization, and so on. Another crucial requirement in the field of autonomous mobile robots is robustness. That is, autonomous mobile robots have to cope with their unpredictably changing environments in real time. In this study, to meet these requirements the concept of Dynamically Rearrangeable Electrical Circuit(DREC) is proposed. In addition, we implement DREC onto FPGAs as physical electronic circuits by using the diffusion-reaction mechanism of neuromodulation which is widely observed in biological nervous systems. We developed the DREC for the peg-pushing task as a practical example. We confirmed that the physical DREC can successfully regulate the behavior according to the situation by changing its properties in real time.
Adaptive Shape Reconfiguration of a Decentralized Motile System Exploiting Molecular Dynamics and Stokesian Dynamics Methods 査読有り

Masahiro Shimizu, Akio Ishiguro, Masayasu Takahashi, Toshihiro Kawakatsu, Yuichi Masubuchi, Masao Doi

JOURNAL OF ROBOTICS AND MECHATRONICS　16　(3)　271-277　2004年
多型的なCPG回路モデルによる２脚ロボットの実時間行動遷移査読有り

藤井亮暢, 石黒章夫, Peter Eggenberger Hotz

日本ロボット学会誌　22　(4)　478-484　2004年
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.22.478 　

ISSN：0289-1824

詳細を見る詳細を閉じる

In order to create agile locomotion for legged robots, so far various methods have been proposed with the concept of neural circuits, or so-called Central Pattern Generator (CPG) . In contrast to these approaches in which monolithic CPG neural circuits are employed to control locomotion, this paper focus on a polymorphic CPG neural circuit. This allows us to dynamically change the properties of CPG circuit according to the current situation in real-time. To this aim, the concept of neuromodulation mechanism is introduced to modulate a CPG circuit. To verify the feasibility of this approach, this concept is applied to the control of a 3-D biped robot which is intrinsically unstable. In order to explore the parameters of the CPG circuit with a neuromodulation mechanism, an evolutionary algorithm is employed in this study. Simulation results show that the neuromodulation mechanism dynamically changes synaptic weights of the CPG circuit. This synaptic change leads to creating different behaviors, such as walking behavior and stepping behavior, from the same circuit.
Emergent Morphology Control of a Modular Robot by Exploiting the Interaction between Control and Mechanical Dynamics 査読有り

Masahiro Shimizu, Masayasu Takahashi, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

PROCEEDINGS OF THE 7TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON DISTRIBUTED AUTONOMOUS ROBOTIC SYSTEMS　21-30　2004年

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
Don't Try to Control Everything!: An Emergent Morphology Control of a Modular Robot 査読有り

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu, Toshihiro Kawakatsu

PROCEEDINGS OF IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　981-985　2004年

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
A Modular Robot That Exploits Emergent Phenomena 査読有り

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu, Toshihiro Kawakatsu

HANDOUT PROCEEDINGS OF TSUKUBA WORKSHOP ON MODULAR ROBOTICS　13-18　2004年

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
Slimebot: A Modular Robot That Exploits Emergent Phenomena 査読有り

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu, Toshihiro Kawakatsu

PROCEEDINGS OF 2004 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NONLINEAR THEORY AND ITS APPLICATIONS　87-90　2004年

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
Adaptive swarming by exploiting hydrodynamic interaction based on Stokesian Dynamics Method 査読有り

M Shimizu, A Ishiguro, T Kawakatsu, Y Masubuchi, M Doi

SICE 2003 ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-3　1546-1551　2003年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to create an adaptive swarm of autonomous mobile robots from the viewpoint of "computational physics". To this end, we particularly focus on "Stokesian Dynamics method". Simulation results indicate that the proposed algorithm can control the shape of the swarm appropriately according to the current situation without losing the coherence of the swarm.
System principle on emergence of Mobiligence 査読有り

H Asama, M Yano, K Tsuchiya, K Ito, H Yuasa, J Ota, A Ishiguro, T Kondo

SICE 2003 ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-3　1531-1534　2003年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

Assuming that the intelligence, with which higher organisms can behave even in unknown environment, must be emerged through the diverse and dynamic interaction with environment caused by its mobility, research on "Mobiligence" has started. In this paper, the framework of the research on Mobiligence is presented, which is characterized by embodied plasticity, co-embodiment with environment, internal generation of abductive information.
Neuromodulated control of bipedal locomotion using a polymorphic CPG circuit 査読有り

A Ishiguro, A Fujii, PE Hotz

ADAPTIVE BEHAVIOR　11　(1)　7-17　2003年
出版者・発行元：SAGE PUBLICATIONS LTD
DOI： 10.1177/10597123030111001 　

ISSN：1059-7123

詳細を見る詳細を閉じる

To date, various methods using the concept of neural circuit-or so-called central pattern generators (CPGs) have been proposed to create agile locomotion for legged robots. In contrast to these approaches, in this article we propose a polymorphic neural circuit that allows the dynamic change of its properties according to the current situation in real time to be employed instead. To this end, the concept of neuromodulation is introduced. To verify the feasibility-of this approach, this concept is applied to the control of a three-dimensional biped robot that is intrinsically unstable. The importance of an adaptive controller is illustrated with the simulations of biped walking on uneven terrain, and the results show that the biped robot successfully copes with environmental perturbation by dynamically changing the torque outputs applied to the joints. Furthermore, the proposed approach outperforms a monolithic CPG model with sensory feedback.
二脚受動歩行機械を用いた身体系と制御系の相互作用に関する一考察査読有り

川角健太, 藤井亮暢, 石黒章夫

電気学会論文誌C　123　(5)　1031-1032　2003年

DOI： 10.1541/ieejeiss.123.1031 　

ISSN：1348-8155 0385-4221
Toward a “Well-balanced” Desin: A Robotic Case Study - How Should Control and Body Dynamics be Coupled?- 査読有り

Akio Ishiguro, Kazuhisa Ishimaru, Koji Hayakawa, Toshihiro Kawakatsu

PROCEEDINGS OF THE 2ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ADAPTIVE MOTION OF ANIMALS AND MACHINES　1541-1545　2003年
出版者・発行元：None

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
How Should Control and Body Dynamics be Balanced? －An Integrated Design by Exploiting the Interdependency between Control and Body Systems－査読有り

Akio Ishiguro, Toshihiro Kawakatsu

ABSTRACT PROCEEDINGS OF DAGSTUHL SEMINAR ON EMBODIED ARTIFICIAL INTELLIGENCE　2003年

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
A hard-wired polymorphic neural network for a CPU-less autonomous mobile robot 査読有り

S Tokura, A Ishiguro

IROS 2003: PROCEEDINGS OF THE 2003 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-4　1216-1221　2003年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

In order to construct truly autonomous mobile robots, the concept of implementability is highly indispensable: all parts such as controllers, power systems, batteries should be embedded inside a body. Therefore, the implementing controller on hardware is one of the most promising ways, since this contributes to low power consumption and miniaturization and so on. Another crucial requirement in the field of autonomous mobile robots is robustness. That is, autonomous mobile robots have to cope with their unpredictably changing environment in real time. In this study, to meet these requirements the concept of Dynamically Rearrangeable Electrical Circuit(DREC) is proposed and we implement this onto FPGAs as physical electronic circuits by borrowing the idea from neuromodulation widely observed in biological nervous systems by the diffusion-reaction mechanism of neuromodulators. We developed the DREC for the peg-pushing task as a practical example. We confirmed that the physical DREC can successfully regulate the behavior according to the situation by changing its properties in real time (see video).
How Should Control and Body Dynamics be Coupled? －A Robotic Case Study －査読有り

Akio Ishiguro, Kazuhisa Ishimaru, Koji Hayakawa, Toshihiro Kawakatsu

PROCEEDINGS OF IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　1727-1732　2003年
出版者・発行元：None

詳細を見る詳細を閉じる

査読? 招待論文?
Coherent swarming from local interaction by exploiting molecular dynamics and Stokesian Dynamics methods 査読有り

M Shimizu, A Ishiguro, T Kawakatsu, Y Masubuchi, M Doi

IROS 2003: PROCEEDINGS OF THE 2003 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-4　1614-1619　2003年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

This paper discusses a fully decentralized algorithm able to create a coherent swarm of autonomous mobile robots from the viewpoint of "computational physics". To this end, we particularly focus on the "Molecular Dynamics method" and the "Stokesian Dynamics method", both of which are widely used to investigate multi-body systems. To verify the feasibility of our approach, this idea has been implemented to a swarm of 2-D radio-connected autonomous mobile robots as a practical example. Simulation results indicate that the proposed algorithm can control the shape of the swarm appropriately according to the current situation without losing the coherence of the swarm nor exchanging any global information among the modules. Furthermore, we have found that the local interaction which is used to exploit Stokesian Dynamics plays an essential role in order to maintain the coherence of the swarm particularly under an unstructured environment.
System principle on emergence of mobiligence and its engineering realization 査読有り

H Asama, M Yano, K Tsuchiya, K Ito, H Yuasa, J Ota, A Ishiguro, T Kondo

IROS 2003: PROCEEDINGS OF THE 2003 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-4　1715-1720　2003年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

This is a review paper for Mobiligence research. In order to solve the mechanism of intelligence with which higher organisms can behave even in unknown environment, and to discover design principle of artificial systems that have such intelligence, a new concept called Mobiligence is introduced based on assumption that the intelligence must be emerged through the interaction of the system with environment caused by its mobility. The research on the Mobiligence is characterized by Embodied plasticity, Co-embodiment with environment Internal generation of abductive information. The framework of the research on Mobiligence is presented in this paper as well as the originality of the research.
Realization of a multiport gyrator using current mirror circuits 査読有り

Takeshi Kawashima, Akio Ishiguro, Shigeru Okuma

Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi)　139　(4)　41-47　2002年6月

DOI： 10.1002/eej.1167 　

ISSN：0424-7760

詳細を見る詳細を閉じる

A current-mode signal processing circuit is quite attractive for low supply voltage operation and high-frequency application. A current-mode continuous-time filter consists of simple bipolar current mirrors and capacitors, and are quite suitable for monolithic integration. In this paper, we propose a design for a multiport gyrator using current mirror circuits. Using the multiport gyrator and capacitors, we can simulate passive LC filters. The tuning of the filter frequency can be achieved by adjusting the current of a single dc current course. As examples, third- and fifth-order low-pass filters are designed for frequencies of 20 to 80 MHz, and SPICE simulation results are shown to demonstrate the effectiveness of the proposed method. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr. Eng. Jpn.
An architecture of small-scaled neuro-hardware using probabilistically coded pulse neurons 査読有り

T Kawashima, A Ishiguro, S Okuma

ELECTRICAL ENGINEERING IN JAPAN　139　(4)　48-55　2002年6月
出版者・発行元：SCRIPTA TECHNICA-JOHN WILEY & SONS
DOI： 10.1002/eej.1168 　

ISSN：0424-7760

詳細を見る詳細を閉じる

In this paper, we present an architecture for neuro-hardware that can be realized in circuits of far smaller scale than in the conventional approach. In order to reduce the scale of the circuits, the architecture employs a new method of computing the membrane potential and the sigmoidal function by encapsulating the probabilistic properties into the relative delay between two pulses. The proposed architecture makes it possible to integrate more than 100 neurons in the latest FPGA chip, which is a 13-fold miniaturization compared to the conventional architecture. (C) 2002 Wiley Periodicals, Inc.
An architecture of small-scaled neuro-hardware using probabilistically-calculated pulse neurons 査読有り

T Kawashima, A Ishiguro, S Okuma

2001 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS, VOLS 1-5　1520-1525　2002年
出版者・発行元：IEEE
ISSN：1062-922X

詳細を見る詳細を閉じる

This article proposed an architecture of a neuro-hardware that can be realized on by far a small-scaled circuit compared to the conventional approach. In order to reduce the scale of the circuits, the architecture employs a new method of computing the membrane potential and the sigmoidal function by encapsulating the probability properties into relative delay between two pulses of the different signal lines. Proposed architecture enables to integrate more than one hundred of neurons on a latest FPGA chap, which means thirteen-fold miniaturization compared to conventional architecture.
Small-scaled neuro-hardware using probabilistically-coded pulse neurons with on-chip learning 査読有り

T Kawashima, A Ishiguro, S Okuma

SICE 2002: PROCEEDINGS OF THE 41ST SICE ANNUAL CONFERENCE, VOLS 1-5　1865-1866　2002年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

An architecture of a neuro-hardware that can be realized on by far a small-scaled circuit compared to the conventional approach is proposed. In order to reduce the scale of the circuits, the architecture employs a new method of computing the membrane potential and the sigmoidal function by encapsulating the probability properties into relative delay between two pulses. In this architecture, the derivative of sigmoidal function also obtained probabilistically, which enables on-chip learning equipped with back-propagation rule.
神経修飾機構を有するCPG回路モデルを用いた歩行生成査読有り

藤井亮暢, 石黒章夫, Peter Eggenberger Hotz

計測自動制御学会論文集　38　(11)　981-989　2002年
出版者・発行元：計測自動制御学会
DOI： 10.9746/sicetr1965.38.981 　

ISSN：0453-4654
Analysis of the adaptability of an evolved neurocontroller with neuromodulations

S Tokura, A Ishiguro, H Kawai, P Eggenberger

INTELLIGENT AUTONOMOUS SYSTEMS 7　341-348　2002年
出版者・発行元：I O S PRESS

詳細を見る詳細を閉じる

One of the serious drawbacks in the Evolutionary Robotics approach is that evolved agents in simulated environments often show significantly different behavior in the real environment due to unforeseen perturbations. This is sometimes referred to as the gap problem. In order to alleviate this problem, we have so far proposed Dynamically-Rearranging Neural Networks(DRNN) by introducing the concept of neuromodulations. In this study, in order to quantitatively analyze the adaptability of evolved neuromodulatory effect a state-transition map technique was employed. Through this analysis, it is recongnized that the DRNN outperforms a standard neural network in terms of adaptability.
Emergence of bipedal locomotion using a polymorphic CPG circuit

A Fujii, A Ishiguro, P Eggenberger

INTELLIGENT AUTONOMOUS SYSTEMS 7　108-115　2002年
出版者・発行元：I O S PRESS

詳細を見る詳細を閉じる

In order to create agile locomotion for legged robots, so far various methods have been proposed with the concept of neural circuits, Or so-called Central Pattern Generator (CPG). In contrast to these approaches in this article a polymorphic neural circuit is Used instead, allowing the dynamic change of its properties according to the current situation in real time. To this end, the concept of nenromodulation is introduced. To verity the feasibility of this approach, this concept is applied to the control of a 3 D biped robot which is intrinsically unstable. Some simulation results and significant points derived from the obtained results are provided in this article.
Evolving a CPG controller for a biped robot with neuromodulation

A Fujii, A Ishiguro, P Eggenberger

CLIMBING AND WALKING ROBOTS　17-24　2002年
出版者・発行元：PROFESSIONAL ENGINEERING PUBLISHING LTD

詳細を見る詳細を閉じる

In order to create agile locomotion for legged robots, so far various methods have been proposed with the concept of Central Pattern Generator (CPG). In this paper, the concept of neuromodulation widely observed in biological nervous system has been introduced to CPG circuits for a 3-D biped robot. The proposed method is able to dynamically change the properties of CPG according to the current situation. Simulation results show that the biped robot walks on uneven terrain by changing the torque outputs applied to each joint. Furthermore, the proposed approach outperforms the monolithic CPG approach with fixed sensory feedback not only in terms of adaptability but also evolvability.
Increasing evolvability of a locomotion controller using a passive-dynamic-walking embodiment

A Ishiguro, K Kawasumi, A Fujii

2002 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-3, PROCEEDINGS　2581-2586　2002年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

Over the past decade it has been widely recognized that the emergence of intelligence is influenced significantly by not only the controllers implemented but also their embodiment, that is robots' body structure. In spite of its importance, still few studies have explicitly investigated this mutual interaction. In light of these facts, in this paper, the interaction between controllers and their embodiments is investigated. To do so, a synthetic approach is employed. More specifically, an embodiment performing a passive-dynamic-walking function is taken as a practical example, and its locomotion controller that can walk on flat terrain is evolved using a genetic algorithm. Simulations have been carried out and the results have showed that passive-dynamic-walking embodiments provide significantly high evolvability. This strongly suggests that "appropriate" embodiments allow us to increase the efficiency of developing their controllers.
Generation of an adaptive controller CPG for a quadruped robot with neuromodulation mechanism 査読有り

A Fujii, N Saito, K Nakahira, A Ishiguro, P Eggenberger

2002 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-3, PROCEEDINGS　2619-2624　2002年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

In order to create agile locomotion for legged robots, so far various methods have been proposed with the concept of neural circuits, or so-called Central Pattern Generators (CPG). In contrast to these approaches in which monolithic CPG circuits are employed to control locomotion, in this study a polymorphic neural circuit is employed instead, allowing the dynamic change of its properties according to the current situation in real time. To this end, the concept of neuromodulation has been introduced. To verify the feasibility of this approach, this concept has been applied to the control of a 3-D quadruped robot. Simulations have been carried out and the results have showed that the proposed method appropriately changes the walking pattern according to the current situation in real time.
An architecture of small-scaled neuro-hardware using probabilistically-calculated pulse neurons 査読有り

Takeshi Kawashima, Akio Ishiguro, Shigeru Okuma

Proceedings of the IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics　3　1520-1525　2001年

DOI： 10.1109/ICSMC.2001.973499 　

ISSN：0884-3627

詳細を見る詳細を閉じる

This article proposed an architecture of a neuro-hardware that can be realized on by far a small-scaled circuit compared to the conventional approach. In order to reduce the scale of the circuits, the architecture employs a new method of computing the membrane potential and the sigmoidal function by encapsulating the probability properties into relative delay between two pulses of the different signal lines. Proposed architecture enables to integrate more than one hundred of neurons on a latest FPGA chip, which means thirteen-fold miniaturization compared to conventional architecture.
確率演算に基づいたパルスニューロンによるニューラルハードウェアの小規模化査読有り

川島毅, 石黒章夫, 大熊繁

電気学会論文誌C, 121-3(2001), 586-593.　121　(3)　586-593　2001年
The effect of neuromodulations on the adaptability of evolved neurocontrollers

Seiji Tokura, Akio Ishiguro, Hiroki Kawai, Peter Eggenberger

ADVANCES IN ARTIFICIAL LIFE　2159　292-295　2001年
出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG BERLIN
ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

One of the serious drawbacks in Evolutionary Robotics approaches is that evolved agents in simulated environments often show significantly different behavior in real environments due to unforeseen perturbations. This is sometimes referred to as the gap problem. In order to alleviate this problem, we have so far proposed Dynamically-Rearranging Neural Networks(DRNN) by introducing the concept of neuromodulations with a diffusion-reaction mechanism of signaling molecules to so-called neuromodulators. In this study, an analysis of the evolved DRNN and a quantitative comparison with standard neural networks are presented. Through this analysis, we discuss the effect of neuromodulation on the adaptability of the evolved neurocontrollers.
Evolving bipedal locomotion with a dynamically-rearranging neural network

Akinobu Fujii, Akio Ishiguro, Takeshi Aoki, Peter Eggenberger

ADVANCES IN ARTIFICIAL LIFE　2159　509-518　2001年
出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG BERLIN
ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

Since highly complicated interaction dynamics exist, it is in general extremely difficult to design controllers for legged robots. So far various methods have been proposed with the concept of neural circuits, so-called Central Pattern Generators (CPG). In contrast to these approaches in this article we use a polymorphic neural circuit instead, allowing the dynamic change of its properties according to the current situation in real time. To do so, we introduce the concept of neuromodulation with a diffusion-reaction mechanism of neuromodulators. Since there is currently no theory about how such dynamic neural networks can be created, the evolutionary approach is the method of choice to explore the interaction among the neuromodulators, receptors, synapses and neurons. We apply this neural network to the control of a 3-D biped robot which is intrinsically unstable. In this article, we will show our simulation results and provide some interesting points derived from the obtained results.
Evolving an adaptive controller for a quadruped-robot with dynamlically-rearranging neural networks

K Otsu, A Ishiguro, A Fujii, T Aoki, P Eggenberger

IROS 2001: PROCEEDINGS OF THE 2001 IEEE/RJS INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-4　2036-2044　2001年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

As highly complicated interaction dynamics exist, it is therefore extremely difficult to design controllers for legged robots. Therefore, Evolutionary Robotics is one of the most promising approaches since it can automatically construct controllers by taking embodiment and the interaction dynamics with the environment into account. Although this approach has such advantages, there still exist several problems that have to be solved. One of the critical problems is that evolved agents generally tend to overadapt to their given environments through the evolutionary process. In other words, they lack rich adaptability. Therefore, it is highly necessary to establish a method that enables to efficiently construct adaptive controllers that can cope with different situations. For this purpose we introduce the concept of neural networks which can adjust not only the synaptic weights, but also the structure of the neural network by blocking and/or activating synapses or neurons. We apply this concept to create an adaptive controller for a quadrupted robot which can not only walk forward by also regulate the torque output applied to each joint according to the current situation.
Incremental evolution of neurocontrollers with a diffusion-reaction mechanism of neuromodulators

K Kawai, A Ishiguro, P Eggenberger

IROS 2001: PROCEEDINGS OF THE 2001 IEEE/RJS INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, VOLS 1-4　2384-2391　2001年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, the Evolutionary Robotics(ER) approach has been attracting lots of attention in the field of robotics and artificial life, since it can automatically synthesize controllers by taking the embodiment and the interaction dynamics with the environment into account. However, the ER approach still has several issues that have to be solved. One of the most serious issues in the ER approach is that it becomes significantly difficult to evolve the whole controller in one go(i.e. oneshot evolution), as the complexity of the desired task and/or the interaction dynamics with the environment increases. This is called the bootstrap problem. In order to alleviate this, it is highly indispensable to develop a method that can efficiently increase a controllers' ability without impairing the previously obtained ones(plasticity vs. stability dilemma). In this study, we propose a method for an incremental evolution of neurocontrollers by introducing a receptor-ligand concept, more specifically polymorphic property of neural circuits through diffusion-reaction mechanism of chemical substances, so-called neuromodulators. To investigate the effectiveness of our approach, we take a peg-pushing task, which requires an appropriate sequence of behavior to accomplish a task, as a practical example. We contrast this method with the conventional one in which simply the synaptic weights are the target to be evolved by carrying out simulations.
環境との相互作用を用いた自律移動ロボットの識別能力の実現査読有り

中村弘, 石黒章夫, 内川嘉樹, Rolf Pfeifer

日本ロボット学会誌　18　(7)　963-971　2000年7月
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.18.963 　

ISSN：0289-1824

詳細を見る詳細を閉じる

Conventional artificial intelligence and cognitive science approaches have been arguing the emergence of intelligence by completely separating the cognitive agent from its environment. In this paper, we intensively investigate and analyze the role of the system-environment interaction through the comparison between the information processing and embodied cognitive approaches. By taking account of this interaction, we experimentally show some of the hard classification problems suffering from the large input space and the ambiguities due to the perceptual aliasing problem can be greatly alleviated. To demonstrate this concept, we apply to a garbage-collecting task as a practical example.
Exploiting Embodiment to Solve Some of the Hard Classification Problems: An Embodied Cognitive Science Approach 査読有り

Hiroshi Nakamura, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa, Rolf Pfeifer

高速信号処理応用技術学会誌, 3-2(2000), 22-27.　3　(2)　22-27　2000年2月
Evolutionary construction of behavior arbitration mechanisms based on dynamically-rearranging neural networks 査読有り

Hiroshi Nakamura, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchilkawa

Proceedings of the 2000 Congress on Evolutionary Computation, CEC 2000　1　158-165　2000年
出版者・発行元：IEEE Computer Society
DOI： 10.1109/CEC.2000.870290 　

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, the evolutionary robotics (ER) approach has been attracting lots of concern in the fields of robotics and artificial life, since it can automatically synthesize controllers by taking the embodiment and the interaction dynamics between the robot and its environment. However, the ER approach still has serious problems that have to be solved. In this study, we particularly focus on one of the critical problems in the ER: plasticity vs. stability dilemma. In order to alleviate this problem, we investigate the effectiveness of the dynamically-rearranging neural networks by taking a peg-collecting task, which requires appropriate sequence of behavior to accomplish the task, as a practical example. © 2000 IEEE.
Toward seamless transfer from simulated to real worlds: A dynamically-rearranging neural network approach 査読有り

P Eggenberger, A Ishiguro, S Tokura, T Kondo, Y Uchikawa

ADVANCES IN ROBOT LEARNING, PROCEEDINGS　1812　44-60　2000年
出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG BERLIN
ISSN：0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

In the field of evolutionary robotics artificial neural networks are often used to construct controllers for autonomous agents, because they have useful properties such as the ability to generalize or to be noise-tolerant. Since the process to evolve such controllers in the realworld is very time-consuming, one usually uses simulators to speed up the evolutionary process. By doing so a new problem arises: The controllers evolved in the simulator show not the same fitness as those in the real-world. A gap between the simulated and real environments exists. In order to alleviate this problem we introduce the concept of neuromodulators, which allows to evolve neural networks which can adjust not only the synaptic weights, but also the structure of the neural network by blocking and/or activating synapses or neurons. We apply this concept to a peg-pushing problem for Khepera(TM) and compare our method to a conventional one, which evolves directly the synaptic weights. Simulation and real experimental results show that the proposed approach is highly promising.
Evolutionary Creation of an Adaptive Controller for a Legged-Robot: A Dynamically- Rearranging Neural Network Approach

Akinobu Fujii, Akio Ishiguro, Kei Otsu, Yoshiki Uchikawa, Takeshi Aoki, Peter Eggenberger

PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ADAPTIVE MOTION OF ANIMALS AND MACHINES　2000年
Evolving an Adaptive Controller for a Legged-Robot with Dynamically-Rearranging Neural Networks

Akio Ishiguro, Kei Otsu, Akinobu Fujii, Yoshiki Uchikawa, Takeshi Aoki, Peter Eggenberger

PROCEEDINGS SUPPLEMENT OF THE SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON THE SIMULATION OF ADAPTIVE BEHAVIOR　235-244　2000年
An architecture of small-scaled neuro-hardware using probabilistically-coded pulse neurons

T Kawashima, A Ishiguro, S Okuma

IECON 2000: 26TH ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY, VOLS 1-4　657-663　2000年
出版者・発行元：IEEE
DOI： 10.1109/IECON.2000.973227 　

ISSN：1553-572X

詳細を見る詳細を閉じる

In this article, we present an architecture of a neuro-hardware that can be realized on by far a small-scaled circuit compared to the conventional approach. In order to reduce the scale of the circuits, the architecture employs a new method of compacting the membrane potential and the sigmoid function by encapsulating the probability properties into relative delay between two pulses. Proposed architecture enables to integrate more than one hundred of neurons on a latest FPGA chip, which means thirteen fold miniaturization compared to conventional architecture.
動的再編成機能を有する神経回路モデルを用いた歩容制御査読有り

藤井亮暢, 石黒章夫, 内川嘉樹, 青木猛, Peter Eggenberger

電気学会論文誌C　119　1567-1572　1999年12月
進化ロボティクスにおける制御器の頑健性の実現－動的再編成機構を有する神経回路モデルの提案－査読有り

近藤敏之, 石黒章夫, 内川嘉樹, Peter Eggenberger

計測自動制御学会論文集　35　(11)　1407-1414　1999年11月

DOI： 10.9746/sicetr1965.35.1407 　
生体内免疫系を参考にした自律移動ロボットの行動調停機構の創発的生成に関する一手法招待有り査読有り

近藤敏之, 石黒章夫, 内川嘉樹

計測自動制御学会論文集　35　(2)　262-270-270　1999年2月

DOI： 10.9746/sicetr1965.35.262 　
Toward seamless transplantation from simulated to real worlds: a dynamically rearranging neural network approach 査読有り

A Ishiguro, S Tokura, Y Uchikawa, P Eggenberger

ADVANCED ROBOTICS　13　(3)　273-275　1999年
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535
Evolving Neural Controllers That Elicit Nontrivial Behaviors Using a Developmental Process 査読有り

Akio Ishiguro, Hideaki Iwaki, Akinobu Fujii, Yoshiki Uchikawa

JOURNAL OF ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　3　106-111　1999年

DOI： 10.1007/BF02481256 　
Autonomous Robot Control by a Neural Network with Dynamic Rearrangement Function

Toshiyuki Kondo, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa, Peter Eggenberger

PROCEEDINGS OF THE FOURTH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　324-329　1999年
Realization of robust controllers in evolutionary robotics: A dynamically-rearranging neural network approach

T. Kondo, A. Ishiguro, S. Tokura, Y. Uchikawa, P. Eggenberger

Proceedings of the 1999 Congress on Evolutionary Computation, CEC 1999　1　366-373　1999年
出版者・発行元：IEEE Computer Society
DOI： 10.1109/CEC.1999.781948 　

詳細を見る詳細を閉じる

The evolutionary robotics approach has been attracting a lot of attention in the field of robotics and artificial life. In this approach, neural networks are widely used to construct controllers for autonomous mobile agents, since they intrinsically have generalization, noise-tolerant abilities and so on. However, there are still open questions: (1) the gap between simulated and real environments, (2) the evolutionary and learning phase are completely separated, and (3) the conflict between stability and evolvability/adaptability. In this paper, we try to overcome these problems by incorporating the concept of dynamic rearrangement function of biological neural networks with the use of neuromodulators. Simulation results show that the proposed approach is highly promising. © 1999 IEEE.
Toward Seamless Transfer from Simulated to Real Worlds: A Dynamically-Rearranging Neural Network Approach

Peter Eggenberger, Akio Ishiguro, Seiji Tokura, Toshiyuki Kondo, Takeshi Kawashima, Takeshi Aoki

PROCEEDINGS OF THE EIGHTH EUROPEAN WORKSHOP ON LEARNING ROBOTS　4-13　1999年
免疫情報処理機構に基づく行動調停システムの創発的進化査読有り

白井靖浩, 渡邊裕司, 石黒章夫, 内川嘉樹

電気学会論文誌C　118　(10)　1465-1472　1998年10月
出版者・発行元：電気学会
ISSN：0385-4221
免疫学的記憶保持機構に基づく自律分散システムの自己組織化の一手法査読有り

市川真吾, 久保敷悟, 石黒章夫, 内川嘉樹

電気学会論文誌C　118　(6)　961-968　1998年6月
出版者・発行元：電気学会
ISSN：0385-4221
表現型可塑性を参考にしたニューラルコントローラの進化的構築査読有り

近藤敏之, 石黒章夫, 内川嘉樹

計測自動制御学会論文集　34　(6)　648-650　1998年6月
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.9746/sicetr1965.34.648 　

ISSN：0453-4654

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, Evolvable Hardware (EHW) has been attracting much concerns in Artificial Life community. EHW is the concept aiming to realize self construction abilities in hardware level, generally by combining Genetic Algorithms with FPGA (Field-Programmable Gate Array). Although EHW realizes high-speed processing, it still suffers from timeconsuming process to adapt itself to newly encountered environments particularly if it is applied to robotics. To overcome this drawback, in this paper we present a method that can realize on-line adaptation inspired from the concept called phenotypic plasticity.
Autonomous Mobile Robot Behavior Control Using Immune Network 査読有り

Yuji Watanabe, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa

JOURNAL OF ROBOTICS AND MECHATRONICS　10　(4)　326-332　1998年4月
A Method of Gait Coordination of Hexapod Robots Using Immune Networks 査読有り

Shingo Ichikawa, Satoru Kuboshiki, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa

JOURNAL OF ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　2　19-23　1998年

DOI： 10.1007/BF02471147 　
Emergent construction of a behavior arbitration mechanism based on the immune system 査読有り

Y Watanabe, A Ishiguro, Y Shirai, Y Uchikawa

ADVANCED ROBOTICS　12　(3)　227-242　1998年
出版者・発行元：TAYLOR & FRANCIS LTD
ISSN：0169-1864

eISSN：1568-5535

詳細を見る詳細を閉じる

We have been investigating a new behavior arbitration mechanism based on the biological immune system. The behavior arbitration mechanism and the biological immune system share certain similarities since both systems deal with various sensory inputs (antigens) through interactions among multiple competence modules (lymphocytes and/or antibodies). We have demonstrated the flexible arbitration abilities of our proposed method; however, we have not shown a solution to the problem: how do we prepare an appropriate repertoire of competence modules? In this paper, in order to construct an appropriate immune network without human intervention, we try to incorporate an offline metadynamics function into our previously proposed mechanism. The metadynamics function is an adaptation realized by varying the structure of the immune network. To accomplish this function, we use a genetic algorithm with a devised crossover operator. Finally, we verify our method by carrying out simulations.
Evolving Neural Controllers that Elicit Non-trivial Behaviors Using Developmental Process

Akio Ishiguro, Hideaki Iwaki, Akinobu Fujii, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　119-124　1998年
Emergent construction of behavior arbitration mechanism based on the immune system

Y Watanabe, A Ishiguro, Y Shirai, Y Uchikawa

1998 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EVOLUTIONARY COMPUTATION - PROCEEDINGS　481-486　1998年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

We have been investigating a new behavior arbitration mechanism based on the biological immune system. The behavior arbitration mechanism and the biological immune system share certain similarities since both systems deal with various sensory inputs (antigens) through interactions among multiple competence modules (lymphocytes and/or antibodies). We have demonstrated the flexible arbitration abilities of our proposed method, however, we have not shown a solution to the problem: how do we prepare an appropriate repertoire: of competence modules? In this paper, in order to construct an appropriate immune network without human intervention, we try to incorporate an off-line metadynamics function into our;previously proposed mechanism. The metadynamics function is an adaptation realized by varying the structure of the immune network. To accomplish this function, we use genetic algorithm with a devised crossover operator. Finally, toe verify our method by carrying out simulations.
Exploiting Embodiment to Solve Some of the Hard Classification Problems: An Embodied Cognitive Science Approach

Hiroshi Nakamura, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa, Rolf Pfeifer

PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL WORKSHOP OF SIGNAL PROCESSING APPLICATIONS AND TECHNOLOGY OF JAPAN　163-177　1998年
Moderationism in the immune system: Gait acquisition of a legged robot using the metadynamics function

A Ishiguro, S Ichikawa, T Shibata, Y Uchikawa

1998 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS, VOLS 1-5　3827-3832　1998年
出版者・発行元：IEEE
ISSN：1062-922X

詳細を見る詳細を閉じる

Due to the drastic increase of complexity and scale, conventional centralized control methodology has being encountering its limit. To overcome this problem recently autonomous decentralized control methodology has been attracting a lot of concerns in variety of fields; Biological system is a remarkable instantiation of autonomous decentralized systems and has been expected to provide various fruitful ideas to engineering fields. Among these systems, in this study we particularly focus on the immune system since it has a lot of interesting features such as decentralized regulation mechanism of antibody production, immunological tolerance, metadynamics function and so on. We propose a new adaptation method for decentralized control systems by paying close attention to "moderationism" in the immune system. Finally we will show the possibility of our approach by taking a gait acquisition problem of a hexapod walking robot as a practical example.
Evolutionary construction of an immune network-based behavior arbitration mechanism for autonomous mobile robots 招待有り査読有り

Toshiyuki Kondo, Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Yasuhiro Shirai, Yoshiki Uchikawa

Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi)　123　(3)　1-10　1998年
出版者・発行元：John Wiley and Sons Inc.
DOI： 10.1002/(SICI)1520-6416(199805)123:3<1::AID-EEJ1>3.0.CO;2-C 　

ISSN：0424-7760

詳細を見る詳細を閉じる

In recent years, in the field of artificial intelligence (AI), much attention has been focused on reactive planning approaches such as behavior-based AI and new AI. However, a criticism of these approaches is that their arbitration among competence modules is fixed against dynamically changing environments. On the other hand, biological information processing systems have various interesting characteristics from an engineering viewpoint. Among them, the immune system plays an important role in maintaining its own system against dynamically changing environments. Based on this fact, we have investigated a new decentralized consensus-making system for the behavior arbitration of autonomous mobile robots, inspired by the idiotypic network hypothesis in immunology. In this paper, we illustrate the usefulness of our proposed method by means of computer simulations and experiments. © Scripta Technica.
免疫ネットワークに基づく自律移動ロボットの分散型行動調停機構の創発的構築に関する一手法査読有り

石黒章夫, 近藤敏之, 渡邊裕司, 白井靖浩, 内川嘉樹

電気学会論文誌C　117　(7)　865-873　1997年7月
出版者・発行元：電気学会
ISSN：0385-4221
免疫情報処理機構に基づく分散型コンセンサス決定ネットワークの構築－自律移動ロボットの行動調停への適用－査読有り

石黒章夫, 渡邊裕司, 近藤敏之, 内川嘉樹

計測自動制御学会論文集　33　(6)　524-532　1997年6月

DOI： 10.9746/sicetr1965.33.524 　
免疫ネットワークを用いた６脚歩行ロボットの自律分散的歩容制御－強化学習による歩容生成の一手法－査読有り

石黒章夫, 市川真吾, 久保敷悟, 武藤勝彦, 内川嘉樹

日本機械学会論文集C　63　(609)　273-278　1997年

DOI： 10.1299/kikaic.63.1679 　
A robot with a decentralized consensus-making mechanism based on the immune system

A Ishiguro, Y Watanabe, T Kondo, Y Shirai, Y Uchikawa

THIRD INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON AUTONOMOUS DECENTRALIZED SYSTEMS - ISADS 97 - PROCEEDINGS　231-237　1997年
出版者・発行元：IEEE COMPUTER SOC

詳細を見る詳細を閉じる

In recent years much attention has been focused on behavior-based artificial intelligence(Al), which, has already demonstrated its robustness and flexibility against dynamically changing world. However, in this approach, the followings have not yet been resolved: how do we construct an appropriate arbitration mechanism, and hour do we prepare appropriate competence modules. In this paper, to overcome these problems, we propose a new decentralized consensus-making system inspired by the biological immune system. And we apply our proposed method to behavior arbitration for an autonomous mobile robot, namely garbage collecting problem that takes into account of the concept of self-sufficiency. To verify the feasibility of our method, we carry out some simulations. In addition, we investigate two types of adaptation mechanisms, and try to evolve the proposed artificial immune network using reinforcement signals.
Emergent Construction of an Artificial Immune Network for Autonomous Mobile Robots

Akio Ishiguro, Yasuhiro Shirai, Yuji Watanabe, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SYSTEM LIFE　101-108　1997年
Evolutionary Construction of a Neural Network Based on the Ontogenetic Process with Phenotypic Plasticity

Akio Ishiguro, Toshiyuki Kondo, Kentaro Kato, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SYSTEM LIFE　139-144　1997年
Emergent construction of immune networks for autonomous mobile robots through the metadynamics function

A Ishiguro, Y Shirai, Y Watanabe, Y Uchikawa

FOURTH EUROPEAN CONFERENCE ON ARTIFICIAL LIFE　318-326　1997年
出版者・発行元：MIT PRESS
ISSN：1089-4365

詳細を見る詳細を閉じる

In the behavior-based artificial intelligence(AI) approach, there are the following problems that have to be resolved: how do we construct an appropriate arbitration mechanism, and how do we prepare appropriate competence modules. We have been investigating a new behavior arbitration mechanism based on the biological immune system. In this paper, we apply our proposed method to behavior arbitration for an autonomous mobile robot, particularly garbage collecting problem that takes into account of the concept of self-sufficiency. To confirm the feasibility, we carry out some simulations and experiments using a real robot. In addition, we investigate two types of adaptation mechanisms to investigate two types of adaptation mechanisms to construct an appropriate artificial immune network without human intervention.
Emergent construction of artificial immune networks for autonomous mobile robots

A Ishiguro, T Kondo, Y Watanabe, Y Shirai, Y Uchikawa

SMC '97 CONFERENCE PROCEEDINGS - 1997 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS, VOLS 1-5　1222-1228　1997年
出版者・発行元：IEEE
ISSN：1062-922X

詳細を見る詳細を閉じる

In the behavior-based artificial intelligence(AI) approach, there are the following problems that have to be resolved: how do we construct an appropriate arbitration mechanism, and how do we prepare appropriate competence modules. Therefore, we have been investigating a new behavior arbitration mechanism based on the biological immune system. However, we have not show a solution to the latter problem. In this paper, we try to incorporate the metadynamics function and selection mechanism into our previously proposed method in order to construct an appropriate immune network without human intervention.
免疫情報処理機構に基づく自律移動ロボットの動的行動調停システムの一強化学習法査読有り

石黒章夫, 近藤敏之, 渡邊裕司, 内川嘉樹

電気学会論文誌C　117　(1)　42-49　1997年1月

DOI： 10.1541/ieejeiss1987.117.1_42 　
Immunoid: An immunological approach to decentralized behavior Arbitration of Autonomous mobile Robots 査読有り

Akio Ishiguro, Toshiyuki Kondo, Yuji Watanabe, Yoshiki Uchikawa

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)　1141　666-675　1996年
出版者・発行元：Springer Verlag
DOI： 10.1007/3-540-61723-X_1030 　

ISSN：1611-3349 0302-9743

詳細を見る詳細を閉じる

Conventional artificial intelligent (AI) system have been criticized for its brittleness under hostile/dynamic changing environments. Therefore, recently much attention has been focused on the reactive planning systems such as behavior-based AI. However, in the behavior-based AI approaches, how to construct a mechanism that realizes adequate arbitration among competence modules is still an open question. In this paper, we propose a new decentralized consensus-making system inspired from the biological immune system, And we apply our proposed method to behavior arbitration of an autonomous mobile robot as a practical example. To verify the feasibility of our method, we carry out some experiments. In addition, we propose an adaptation mechanism, and try to construct a suitable immune network for adequate action selection.
情動機構を用いた自律移動ロボットの行動調停の一手法査読有り

石黒章夫, 持田哲司, 青木猛, 内川嘉樹

日本機械学会論文集C　62　(599)　234-241　1996年

DOI： 10.1299/kikaic.62.2750 　
免疫ネットワークを用いた自律移動ロボットの行動選択の一手法査読有り

石黒章夫, 渡邊裕司, 内川嘉樹

日本機械学会論文集C　62　(598)　235-242　1996年

DOI： 10.1299/kikaic.62.2321 　
A Method of Gait Coordination of Hexapod Robots Using Immune Networks

Akio Ishiguro, Satoru Kuboshiki, Shingo Ichikawa, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE FIRST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　128-131　1996年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
An Immunological Approach to Dynamic Behavior Arbitration for Autonomous Mobile Robots －Construction of Immune Networks through Learning－

Akio Ishiguro, Toshiyuki Kondo, Yuji Watanabe, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE FIRST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　132-137　1996年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Proposal of Decentralized Consensus-making Mechanisms Based on Immune System －Application to a Behavior Arbitration of an Autonomous Mobile Robot－

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Toshiyuki Kondo, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE FIRST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS　122-127　1996年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
An Immunological Approach to Behavior Control for Autonomous Mobile Robots －Construction of Immune Networks through Learning－

Akio Ishiguro, Toshiyuki Kondo, Yuji Watanabe, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF INTERNATIONAL WORKSHOP ON SOFT COMPUTING IN INDUSTRY　263-267　1996年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Proposal of Consensus-Making Network Based on Immune System －Application to Action Arbitration for Autonomous Mobile Robots－

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Toshiyuki Kondo, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE FIFTH ARTIFICIAL LIFE　38-42　1996年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Decentralized Consensus-making Mechanisms Based on Immune System －Application to a Behavior Arbitration for an Autonomous Mobile Robot－

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Toshiyuki Kondo, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EVOLUTIONARY COMPUTATION　82-87　1996年
出版者・発行元：None

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Artificial Immune Network －Toward Our Goal, Human Mimetic Computation－

Yoshiki Uchikawa, Takeshi Furuhashi, Akio Ishiguro

HANDOUT PROCEEDINGS OF TUTORIALS OF THE FIRST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NEURO-FUZZY SYSTEMS　1996年
Immunoid: An architecture for behavior arbitration based on the immune networks

A Ishiguro, Y Shirai, T Kondo, Y Uchikawa

IROS 96 - PROCEEDINGS OF THE 1996 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS - ROBOTIC INTELLIGENCE INTERACTING WITH DYNAMIC WORLDS, VOLS 1-3　1730-1738　1996年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

Conventional artificial intelligent system have been criticized for its brittleness hostile/dynamic changing environments. Therefore, recently much attention has been focused on the reactive planning systems such as behavior-based AI. However, in the behavior-based AI approaches, how to construct a mechanism that realizes adequate arbitration among competence modules is still an open question. In this paper, we propose a new decentralized consensus-making system inspired from the biological immune system. And we apply our proposed method to a behavior arbitration of an autonomous mobile robot as a practical example. To verify the feasibility of our method, we carry out some simulations. In addition, we propose an adaptation, mechanism that can be used to construct a suitable immune network for adequate action selection.
Immunoid: A Robot with a Decentralized Behavior Arbitration Mechanisms Based on the Immune System

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Toshiyuki Kondo, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE FOURTH INTEERNATIONAL CONFERENCE ON CONTROL, AUTOMATION, ROBOTICS AND VISION　1600-1605　1996年
Immunoid: A Robot with a Decentralized Behavior Arbitration Mechanisms Based on the Immune System

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Toshiyuki Kondo, Yasuhiro Shirai, Yoshiki Uchikawa

WORKSHOP NOTES OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MULTIAGENT SYSTEMS　82-92　1996年
Gait control of hexapod walking robots using mutual-coupled immune networks 査読有り

A Ishiguro, S Kuboshiki, S Ichikawa, Y Uchikawa

ADVANCED ROBOTICS　10　(2)　179-195　1996年
出版者・発行元：VSP BV
DOI： 10.1163/156855396X00309 　

ISSN：0169-1864

詳細を見る詳細を閉じる

Biological information processing systems can be said to be one of the ultimate decentralized systems and have been expected to provide various fruitful ideas to engineering fields, especially robotics. Among these systems, brain-nervous and genetic systems have already been widely used in modeling as neural networks and genetic algorithms, respectively. On the other hand, the immune system also plays an important role in coping with a dynamically changing environment by constructing self-non-self recognition networks among different species of antibodies. This system has many interesting features such as learning, self-organizing abilities, etc., viewed from the engineering standpoint. Therefore, it can be expected to provide novel approaches to the PDP paradigm. However, the immune system has not yet been applied to engineering fields. In this paper, we propose a new hypothesis concerning the structure of the immune system, called the mutual-coupled immune networks hypothesis, based on recent studies on immunology. We apply this idea to gait acquisition of a hexapod walking robot as a practical example. Finally, the feasibility of our proposed method is confirmed by simulations.
免疫ネットワークを用いた６脚歩行ロボットの歩容獲得査読有り

市川真吾, 石黒章夫, 内川嘉樹

日本ロボット学会誌　13　(3)　429.-432　1995年3月

DOI： 10.7210/jrsj.13.429 　
多層型ニューラルネットワークを用いた２自由度制御系の実現査読有り

青木猛, 石黒章夫, 鈴木達也, 大熊繁

日本機械学会論文集C　61　(588)　131-136　1995年

DOI： 10.1299/kikaic.61.3289 　
Dynamic Behavior Control for Autonomous Mobile Robots Using Immune Networks

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Yoshiki Uchikawa

ABSTRACTS OF THE THIRD EUROPEAN CONFERENCE ON ARTIFICIAL LIFE　57-57　1995年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
An immunological approach to dynamic behavior control for autonomous mobile robots

A ISHIGURO, Y WATANABE, Y UCHIKAWA

IROS '95 - 1995 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS: HUMAN ROBOT INTERACTION AND COOPERATIVE ROBOTS, PROCEEDINGS, VOL 1　495-500　1995年
出版者・発行元：I E E E, COMPUTER SOC PRESS

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Behavior arbitration for autonomous mobile robots using emotion mechanisms

T MOCHIDA, A ISHIGURO, T AOKI, Y UCHIKAWA

IROS '95 - 1995 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS: HUMAN ROBOT INTERACTION AND COOPERATIVE ROBOTS, PROCEEDINGS, VOL 3　516-521　1995年
出版者・発行元：I E E E, COMPUTER SOC PRESS

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Gait coordination of hexapod walking robots using mutual-coupled immune networks

A Ishiguro, S Kuboshiki, S Ichikawa, Y Uchikawa

1995 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EVOLUTIONARY COMPUTATION, VOLS 1 AND 2　672-677　1995年
出版者・発行元：I E E E

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Dynamic behavior arbitration of Autonomous mobile robots using immune networks

T Kondo, A Ishiguro, Y Watanabe, Y Uchikawa

1995 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EVOLUTIONARY COMPUTATION, VOLS 1 AND 2　722-727　1995年
出版者・発行元：IEEE

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A METHOD OF ESTIMATION OF CURRENT DISTRIBUTION USING GENETIC ALGORITHMS WITH VARIABLE-LENGTH CHROMOSOMES 査読有り

Y TANAKA, A ISHIGURO, Y UCHIKAWA

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED ELECTROMAGNETICS IN MATERIALS　4　(4)　351-356　1994年6月
出版者・発行元：IOS PRESS
ISSN：0925-2096
分類システムを用いた自律分散システムの構築－６脚歩行ロボットの歩容獲得への適用－査読有り

山田康晴, 石黒章夫, 内川嘉樹

日本機械学会論文集C　60　(580)　239-245　1994年
出版者・発行元：日本機械学会
DOI： 10.1299/kikaic.60.4245 　

ISSN：0387-5024

詳細を見る詳細を閉じる

It is difficult to control large complex systems by centralized control. Therefore, autonomous decentralized systems which have variety, flexibility and fault tolerability, have been studied recently. In this paper, we propose an autonomous decentralized system comprised of classifier systems. Classifier systems are parallel, message-passing, rule-based systems that learn through credit assignment and rule discovery (the genetic algorithm). In our method, each subsystem is controlled by an individual classifier system, and it generates production rules autonomously by exchanging information with adjacent subsystems. We test the system on a 6-legged robot, in computer simulations, which learns how to coordinate its legs so as to walk forward, as a practical example.
A Comparison of Coding Method for Inverse Problems in Electromagnetics

Yoshiaki Tanaka, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE SECOND JAPAN-CZECH-SLOVAK JOINT SEMINAR ON ELECTROMAGNETICS　35-38　1994年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A GAIT ACQUISITION OF A 6-LEGGED ROBOT USING IMMUNE NETWORKS

A ISHIGURO, S ICHIKAWA, Y UCHIKAWA

IROS '94 - INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS: ADVANCED ROBOTIC SYSTEMS AND THE REAL WORLD, VOLS 1-3　1034-1041　1994年
出版者・発行元：I E E E

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Fault diagnosis of plant systems using immune networks

A ISHIGURO, Y WATANABE, Y UCHIKAWA

MFI '94 - 1994 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MULTISENSOR FUSION AND INTEGRATION FOR INTELLIGENT SYSTEMS　34-42　1994年
出版者・発行元：I E E E

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
遺伝的アルゴリズムを用いた電磁界系逆問題の解析－静的磁場源からの不均一電流分布の逆推定問題と推定解の定量的評価－査読有り

田中義明, 石黒章夫, 内川嘉樹

電気学会論文誌D　114　(6)　689-696　1994年

DOI： 10.1541/ieejias.114.689 　

ISSN：1348-8163 0913-6339

詳細を見る詳細を閉じる

田中義明，石黒章夫，内川嘉樹
A NEW PWM CONTROL METHOD FOR AC TO DC CONVERTERS WITH HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER ISOLATION 査読有り

K INAGAKI, T FURUHASHI, A ISHIGURO, M ISHIDA

IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS　29　(3)　486-492　1993年5月
出版者・発行元：IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC
DOI： 10.1109/28.222416 　

ISSN：0093-9994

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a novel PWM control method for a switch mode rectifier (SMR) based on the idea of coordinate transformation. The proposed method realizes sinusoidal input current waveforms, a controllable input displacement factor, and an arbitrary output voltage waveform. This method is suitable for real-time control. Simulations and experiments are carried out to confirm feasibility of the proposed method.
A Method of Estimation of Current Distribution Using Genetic Algorithms with Variable-Length Chromosomes

Yoshiaki Tanaka, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa

ABSTRACTS OF THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SIMULATION AND DESIGN OF APPLIED ELECTROMAGNETIC SYSTEMS　116-116　1993年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A Neural Controller Based on Two-Degree-of-Freedom Controller

Takeshi Aoki, Akio Ishiguro, Shigeru Okuma

PROCEEDINGS OF THE IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP ON NEURO-FUZZY CONTROL　293-296　1993年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A METHOD OF 3D OBJECT RECONSTRUCTION BY FUSION VISION WITH TOUCH USING INTERNAL MODELS WITH GLOBAL AND LOCAL DEFORMATIONS

Y YAMADA, A ISHIGURO, Y UCHIKAWA

PROCEEDINGS : IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-3　B782-B787　1993年
出版者・発行元：I E E E, COMPUTER SOC PRESS

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A GENETIC ALGORITHMS APPLICATION TO INVERSE PROBLEMS IN ELECTROMAGNETICS 招待有り査読有り

Y TANAKA, A ISHIGURO, Y UCHIKAWA

PROCEEDINGS OF THE FIFTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON GENETIC ALGORITHMS　656-656　1993年
出版者・発行元：MORGAN KAUFMANN PUB INC

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A DEVELOPMENT OF DYNAMIC DEFORMING ALGORITHMS FOR 3D SHAPE MODELING WITH GENERATION OF INTERACTIVE FORCE SENSATION

K YAMAMOTO, A ISHIGURO, Y UCHIKAWA

IEEE VIRTUAL REALITY ANNUAL INTERNATIONAL SYMPOSIUM　505-511　1993年
出版者・発行元：I E E E

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A NEURAL NETWORK COMPENSATOR FOR UNCERTAINTIES OF ROBOTICS MANIPULATORS 査読有り

A ISHIGURO, T FURUHASHI, S OKUMA, Y UCHIKAWA

IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS　39　(6)　565-570　1992年12月
出版者・発行元：IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC
DOI： 10.1109/41.170976 　

ISSN：0278-0046

詳細を見る詳細を閉じる

Neural networks have been studied to control robotic manipulators. Most researches aimed to internalize inverse dynamic models of controlled objects. It has been difficult, however, to obtain true teaching signals of neural networks for learning unknown controlled objects. In the case of robotic manipulators, approximate models of the controlled objects can be generally derived. We believe that the neural networks perform best when they are not required to learn too much. Thus, in this paper, we propose neural networks that do not learn inverse dynamic models but compensate nonlinearities of robotic manipulators with the computed torque method. Furthermore, we show a method to obtain true teaching signals of the neural network compensators.
An Estimation of Current Distribution Using Genetic Algorithms

Akio Ishiguro, Yoshiaki Tanaka, Yoshiki Uchikawa

ABSTRACTS OF THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NONLINEAR PHENOMENA IN ELECTROMAGNETIC FIELDS　88-88　1992年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A Genetic Algorithms Application to Inverse Problems in Electromagnetics

Yoshiki Uchikawa, Akio Ishiguro, Yoshiaki Tanaka

PROCEEDINGS OF THE FIRST JAPAN-CZECH-SLOVAK JOINT SEMINAR ON ELECTROMAGNETICS　21-24　1992年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
Output voltage control method of PWM‐controlled cycloconverters with space vectors 査読有り

Akio Ishiguro, Takeshi Furuhashi, Shigeru Okuma, Yoshiki Uchikawa, Muneaki Ishida

Electrical Engineering in Japan　111　(5)　117-126　1991年

DOI： 10.1002/eej.4391110512 　

ISSN：1520-6416 0424-7760

詳細を見る詳細を閉じる

A new output voltage control method for PWM‐controlled cycloconverters with space vectors is proposed in this paper. Results are as follows:. (1) The classification and the systematic behavior of the space vectors of PWM‐controlled cycloconverters are clarified through the analysis. (2) A new output voltage control method that makes excellent output voltage waveforms is proposed using the results of this analysis. (3) Feasibility of the proposed output voltage control method is confirmed by simulation. (4) Output voltage waveforms of the PWM‐controlled cycloconverters are compared with those of the PWM‐controlled inverters, using the performance index of variance of time‐integral of higher harmonic components. Therefore, the proposed control method may reduce both acoustic noise and torque ripple of induction motors. Copyright © 1991 Wiley Periodicals, Inc., A Wiley Company
入力線間電圧瞬時値に基づくPWM制御サイクロコンバータの出力電圧制御法査読有り

石黒章夫, 古橋武, 石田宗秋, 大熊繁

電気学会論文誌D　111　(3)　201-208　1991年

DOI： 10.1541/ieejias.111.201 　

ISSN：1348-8163 0913-6339
A Novel Control Method for Forced Commutated Cycloconverters Using Instantaneous Values of Input Line-to-Line Voltages 査読有り

Akio Ishiguro, Takeshi Furuhashi, Shigeru Okuma

IEEE Transactions on Industrial Electronics　38　(3)　166-172　1991年

DOI： 10.1109/41.87583 　

ISSN：1557-9948 0278-0046

詳細を見る詳細を閉じる

Forced commutated cycloconverters (PWM cyclo-converters) have no energy storage components except for small ac filters for the elimination of switching ripples. Therefore, the PWM cycloconverters can be made compact and highly reliable compared with the conventional converter-inverter systems. The PWM cycloconverters, however, directly connected the input terminals to the output terminals by the switching devices. As a result, if the input source voltages are asymmetrical and/or contain harmonics, the influence of the distortions directly appear on the output terminals. This problem is a major obstacle to using PWM cycloconverters instead of the conventional converter-inverter systems. This paper presents a novel control method for PWM cycloconverters. By using this control method, sinusoidal input and output current waveforms and unity input displacement factor can be obtained. Moreover, the compensation of the asymmetrical and/or harmonic contaminated input source voltages is easily realized. © 1991 IEEE
A waveform control method for ac to dc converters with high‐frequency transformer isolation 査読有り

Katsuhisa Inagaki, Takeshi Furuhashi, Akio Ishiguro, Shigeru Okuma, Yoshiki Uchikawa, Muneaki Ishida

Electrical Engineering in Japan　110　(6)　67-79　1990年

DOI： 10.1002/eej.4391100607 　

ISSN：1520-6416 0424-7760
Generation method of switching patterns of PWM‐controlled cycloconverter 査読有り

Masami Iwasaki, Akio Ishiguro, Shigeru Okuma, Muneaki Ishida, Youngseok Kim, Koji Iwata

Electrical Engineering in Japan　110　(5)　44-55　1990年

DOI： 10.1002/eej.4391100505 　

ISSN：1520-6416 0424-7760
A Novel Control Method for Forced Commutated Cycloconverters Using Input Line to Line Voltages

Akio Ishiguro, Takeshi Furuhashi, Shigeru Okuma

PROCEEDINGS OF THE 1990 INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS CONFERENCE　761-766　1990年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A NEURAL-NETWORK COMPENSATOR FOR UNCERTAINTIES OF ROBOTIC MANIPULATORS

S OKUMA, A ISHIGURO, T FURUHASHI, Y UCHIKAWA

PROCEEDINGS OF THE 29TH IEEE CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL, VOLS 1-6　3303-3307　1990年
出版者・発行元：I E E E

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
高周波リンク形AC-DCコンバータの波形制御法査読有り

稲垣克久, 古橋武, 石黒章夫, 石田宗秋, 大熊繁, 内川嘉樹

電気学会論文誌D　110　(5)　525-533　1990年

DOI： 10.1541/ieejias.110.525 　

ISSN：1348-8163 0913-6339
空間ベクトルを用いたPWMサイクロコンバータの出力電圧制御法査読有り

石黒章夫, 古橋武, 石田宗秋, 大熊繁, 内川嘉樹

電気学会論文誌D　110　(6)　655-663　1990年

DOI： 10.1541/ieejias.110.655 　

ISSN：1348-8163 0913-6339
A New Control Method for Forced Commutated PWM Cycloconverters Using a Microprocessor

Takeshi Furuhashi, Akio Ishiguro, Muneaki Ishida, Shigeru Okuma, Yoshiki Uchikawa

CONFERENCE RECORD OF THE MAGLEV’S 89　173-178　1989年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A NEW PWM CONTROL METHOD FOR AC TO DC CONVERTERS WITH HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER ISOLATION

K INAGAKI, T FURUHASHI, A ISHIGURO, K INAGAKI, T FURUHASHI, A ISHIGURO, M ISHIDA, S OKUMA

CONFERENCE RECORD OF THE 1989 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETY ANNUAL MEETING, PTS 1-2　783-790　1989年
出版者・発行元：I E E E

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
PWM制御サイクロコンバータのスイッチングパターン作成法査読有り

岩崎雅巳, 石黒章夫, 石田宗秋, 金栄石, 大熊繁, 岩田幸二

電気学会論文誌D　109　(2)　82-89　1989年

DOI： 10.1541/ieejias.109.82 　

ISSN：1348-8163 0913-6339
A New Method of PWM Control for Forced Commutated Cycloconverters Using Microprocessors

Akio Ishiguro, Katsuhisa Inagaki, Muneaki Ishida, Shigeru Okuma, Yoshiki Uchikawa, Koji Iwata

CONFERENCE RECORD OF THE 23RD IEEE INDUSTRY APPLICATION SOCIETY ANNUAL MEETING　23　(1)　712-721　1988年
出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI： 10.1109/IAS.1988.25141 　

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明
A New Method of PWM Control for AC to DC Converters with High-Frequency Transformer Isolation

Katsuhisa Inagaki, Takeshi Furuhashi, Akio Ishiguro, Muneaki Ishida, Shigeru Okuma, Yoshiki Uchikawa

PROCEEDINGS OF THE POWER CONVERSION AND INTELLIGENT MOTION　314-323　1988年

詳細を見る詳細を閉じる

・査読：不明 ・招待論文：不明

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

MISC 117

柔軟な肩部ハンモック構造による四脚ロボットの歩行安定化

福原洸, 郡司芽久, 増田容一, 多田隈建二郎, 石黒章夫

日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM)　38th　2020年
四脚動物の前肢に備わる不動化機構の検討

天池隼斗, 福原洸, 郡司芽久, 増田容一, 多田隈建二郎, 石黒章夫

日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM)　38th　2020年
動物ロコモーションから紐解く創発の余地を残した制御方策招待有り

石黒章夫

システム/制御/情報　63　(6)　235-239　2019年6月
座談会「環境を友とする」を学問しよう (「環境を友とする制御法の創成」特集号)

小林亮, 青沼仁志, 岡田美智男, 石黒章夫, 大須賀公一, 石川将人

システム・制御・情報 = Systems, control and information : システム制御情報学会誌　63　(6)　246-253　2019年
出版者・発行元：システム制御情報学会
ISSN：0916-1600
全身自由度総動員制御の実現に向けて招待有り

石黒章夫, 福原洸

日本ロボット学会誌　37　(2)　121-125　2019年
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.37.121 　

ISSN：0289-1824

eISSN：1884-7145
コオロギの脚切断後の筋電位パターンの変容

大脇大, 杉本靖博, 石黒章夫, 石黒章夫, 青沼仁志, 青沼仁志

自律分散システム・シンポジウム(CD-ROM)　30th　ROMBUNNO.1A2‐4　2018年1月28日
ムカデが足並みの疎密波の向きを変えるメカニズム

安井浩太郎, 菊池和気, 加納剛史, 黒田茂, 青沼仁志, 早瀬友美乃, 小林亮, 石黒章夫

自律分散システム・シンポジウム(CD-ROM)　30th　ROMBUNNO.1A3‐3　2018年1月28日
一次元這行運動における伸縮制御と摩擦制御の連関手法

関東大樹, 岩本真裕子, 加納剛史, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2018　(0)　1P1-E16　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2018.1P1-E16 　

詳細を見る詳細を閉じる

Several animals such as snails and earthworms exhibit crawling locomotion by propagating the bodily wave of expansion and contraction to adapt to various environments. In this locomotion, not only expansion and contraction of the body but also friction with the environment is considered to be an important factor. However, existing studies has not sufficiently integrate peristaltic movement with friction control. Therefore, in this research, we propose a decentralized control of crawling locomotion that well-integrates peristaltic movement with adaptive friction control, and simulation results represent that a crawling locomotion with high environmental adaptability was realized.
Spring-cam 機構を用いた可変剛性足関節装具

大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 広井典良, 福司謙一郎, 野崎岳夫, 石黒章夫, 出江紳一

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2017　(0)　2P1-P11　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmermd.2017.2P1-P11 　

詳細を見る詳細を閉じる

Decreased gait speed is one of challenges for patients with hemiparesis to be overcome during walking rehabilitation. Joint stiffness, i.e. resistance of the corresponding joint, which is defined as the ratio of its moment variation to its joint angle variation, is an essential factor to increase gait speed on walking in patients. Here, we propose an unconventional Ankle Foot Orthosis (AFO) that enables to change the joint stiffness in response to ankle flexion using spring-cam mechanism. In this maniscript, we verified the effect of developed orthosis on walking in one healthy subject. We confirmed the synergetic effect on inter-joint coordination, where increased ankle joint stiffness indirectly decreased both knee and hip joint stiffness, suggesting effectiveness for walking rehabilitation in patients.
ロボットが解き明かす動物の生き生きとした振る舞いに内在する制御原理招待有り

石黒章夫

体育の科学　66　(10)　733-737　2016年
出版者・発行元：杏林書院
ISSN：0039-8985
ミニマルなCPGモデルから探る四脚動物の脚間協調メカニズム招待有り

大脇大, 石黒章夫

計測と制御　54　(4)　272-277　2015年4月
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.11499/sicejl.54.272 　

ISSN：0453-4662
クモヒトデに学ぶレジリアントな振る舞いの設計原理招待有り

加納剛史, 石黒章夫, 千葉大徳

計測と制御　54　(4)　242-247　2015年4月
1A1-V02 不思議な歩容Canterの発現メカニズム(自律分散型ロボットシステム)

大脇大, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2014　"1A1-V02(1)"-"1A1-V02(2)"　2014年5月24日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Many quadrupeds change their gait from a walk to a trot, and finally, to a gallop depending on the locomotion speed. These locomotion patterns are generated via the coordination between limbs, i.e., interlimb coordination, and are partly controlled by an intraspinal neural network called the central pattern generator (CPG). However, a proper understanding of interlimb coordination mechanism remains elusive. Here, we demonstrate the gait transition experiments with a simple quadruped robot, which limbs are coordinated by an unconventional CPG model that we previously proposed. By only changing a parameter of locomotion speed, our robot exhibited spontaneous gait transition from a walk to a trot, and then to a bound, even in the absence of direct neural interaction between the oscillators of the CPG. Very interestingly, we found a canter -an asymmetric, three-beat gait- in the transition from a trot to a bound. In this paper, we discuss the generation mechanism of canter gait.
真正粘菌に学ぶ無中枢制御法 (小特集生物に学ぶ機械工学 : 持続可能な社会を拓くバイオミメティクス)

石黒章夫

日本機械学会誌　117　(1143)　98-101,図巻頭1p　2014年2月
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN：0021-4728
真正粘菌に学ぶ無中枢制御法招待有り

石黒章夫

日本機械学会誌　117　(1143)　30-33　2014年2月
局所麻酔実験から探るクモヒトデの歩行制御の神経機構

松坂義哉, 佐藤英毅, 加納剛史, 坂本一寛, 青沼仁志, 石黒章夫

日本生理学雑誌　76　(1)　39　2014年1月1日

ISSN：0031-9341
腕切断実験から探るクモヒトデの腕間協調メカニズム

佐藤英毅, 加納剛史, 坂本一寛, 松坂義哉, 青沼仁志, 石黒章夫

日本数理生物学会大会講演要旨集　23rd　172　2013年
人間社会の生成崩壊ダイナミクスの数理モデル

加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

日本数理生物学会大会講演要旨集　23rd　166　2013年
2A1-O02 身体構造に応じた振る舞いが可能なクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則の解明(自律分散型ロボットシステム)

佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2013　(0)　_2A1-O02_1-_2A1-O02_4　2013年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Most robots are vulnerable to the change in their own morphology such as failures. To tackle this problem, we focus on ophiuroids, which have simple body with pentaradial symmetry. Although they are composed of primitive decentralized nervous system, they can move by self-organizing their arm movements adequately even when the arms are arbitrarily cut off. As a first step, we concentrate on an ophiuroid with one arm and aim to clarify its locomotion mechanism. We propose a simple autonomous decentralized control scheme on the basis of behavioral experiments, and confirm its validity via simulations.
2A1-K01 真正粘菌変形体に着想を得た多様な振る舞いを示す大自由度モジュラーロボット(自律分散型ロボットシステム)

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2012　"2A1-K01(1)"-"2A1-K01(4)"　2012年5月27日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

This paper presents a mathematical model of a mobile modular robot that spontaneously switches locomotion patterns, inspired by plasmodium of true slime mold. Significant features of this robot are threefold: (1) each module of the robot has a truly soft and deformable body, stemming from elastic elements, filled with fluid, (2) these several identical modules are physically connected with fluid-filled tubes, which induces long-distance interaction between the modules; and (3) by exploiting the physical interaction between the body parts, a fully decentralized control using phase oscillators with completely local sensory feedback mechanism is realized. The preliminary simulation results show that altering softness of the body part according to the amount of attractant allows the robot to change locomotion direction spontaneously in a fully decentralized manner. The results obtained are expected to shed new light on the design scheme for life like robots that exhibit versatile, agile and adaptive behavior.
2A1-K05 非構造環境下での這行が可能な自律分散型ヘビロボット : 数理モデリング(自律分散型ロボットシステム)

加納剛史, 佐藤貴英, 平井明礼, 小林亮, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2012　"2A1-K05(1)"-"2A1-K05(4)"　2012年5月27日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Snakes actively utilize terrain irregularities and attain propulsion force by pushing their bodies against scaffolds. The objective of this study is to understand the mechanism underlying this locomotion. Our previous control scheme of a snake-like robot, in which the curvature derivative control method is combined with a reflexive mechanism using local pressures on the body wall, could not fully reproduce innate behavior of real snakes. In this study, we improve our previous control scheme. We show that the locomotion of a simulated robot with the improved control scheme is surprisingly in good agreement with the locomotion of a real snake.
2P1-I03 身体構造に着目した凝集ロボット"Coronoc Robot"の開発(移動知とその新展開)

末岡裕一郎, 大須賀公一, 杉本靖博, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2012　"2P1-I03(1)"-"2P1-I03(2)"　2012年5月27日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

It is considered that both Implicit Control Law and Explicit Control Law are necessary factors to understand "Mobiligence" of living things. In this research, we developed a simple clustering robot whose name was "Coronoc Robot" as one example to discuss Implicit Control Law. This robot was verified to cluster objects even if this robot has no sensors and no Explicit Control Law through its experiment. The systematic analysis shows that the Implicit Control Law can be extracted from the object clustering phenomena.
プロジェクト「生物ロコモーションに学ぶ大自由度システム制御の新展開」(ラボラトリーズ)

小林亮, 中垣俊之, 石黒章夫

応用数理　22　(1)　62-64　2012年
出版者・発行元：一般社団法人日本応用数理学会
DOI： 10.11540/bjsiam.22.1_62 　

ISSN：0917-2270
2P2-K04 Swiss Robotが示す現象における壁の有無と陰的制御則との関係の考察(移動知とその新展開)

末岡裕一郎, 大須賀公一, 杉本靖博, 石川将人, 和田光代, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2011　"2P2-K04(1)"-"2P2-K04(2)"　2011年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

It is considered that both understanding of Implicit Control Law and Explicit Control Law is necessary to understand REAMA(Real-time environmental adaptive motion ability) of living things. To investigate Implicit Control Law, Swiss Robot is picked up. Swiss Robot shows interesting behavior through the interaction among very simple Explicit Control Law, mechanical systems and environment. In this paper, it is discussed that the effect from the walls which play important roles to understand the Swiss Robot phenomena.
真正粘菌・クモヒトデの行動から｢生き生きとした｣ロボットの構築原理を探る招待有り

石黒章夫

学術の動向　16　(4)　68-71　2011年4月
出版者・発行元：Japan Science Support Foundation
DOI： 10.5363/tits.16.4_68 　

ISSN：1342-3363
生物ロコモーションに学ぶ大自由度システム制御の新展開

小林亮, 中垣俊之, 石黒章夫

越境する数学 CREST研究報告会平成23年　26-29　2011年
2A1-A03 Swiss Robotにおける陰的制御則の存在性に関する研究

末岡裕一郎, 大須賀公一, 杉本靖博, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2010　"2A1-A03(1)"-"2A1-A03(4)"　2010年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

Living things can move adaptively even if put it in an unknown environment and the ability is called REAMA (Realtime Environmental Adaptive Motion Ability). It is considered that Implicit Control Law is one of the common principle of REAMA arid both understanding of Implicit Control Law and Explicit Control Law is necessary to understand REAMA of living things. In this paper, Swiss Robot is picked up. Swiss Robot shows interesting behavior by interaction among very simple Explicit Control Law, mechanical systems and environment. Compared the result of experiments with that of simulations, Implicit Control Law of Swiss Robot is investigated.
2A2-E24 Passive Dynamic Running Biped with Upper Body

OWAKI Dai, KUBO Shota, YAMAGUCHI Shin'ichi, TERO Atsushi, MAUS Moritz, MAUFROY Christophe, SEYFARTH Andre, ISHIGURO Akio

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2010　"2A2-E24(1)"-"2A2-E24(3)"　2010年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

In this paper, we discuss the effect of upper body on the stability of passive dynamic running (PDR). To this end, we have modeled a passive dynamic running biped with upper body in a numerical simulator. Through our numerical simulations, we have found the following results: (i) Periodic stable solutions exist; (ii) The higher position of COM destabilizes PDR; and (iii) The inertia of upper body stabilizes PDR. Our results shed new light on the principles underlying bipedal locomotion; in particular to what extent of the stabilization mechanism can be explained by passive dynamics underlying whole body dynamics properties.
制御系に埋め込まれた陰的制御則が適応機能の鍵を握る招待有り

大須賀公一, 石黒章夫, 鄭心知, 杉本靖博, 大脇大

日本ロボット学会誌　28　(4)　491-502　2010年
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.28.491 　

ISSN：0289-1824

詳細を見る詳細を閉じる

In this note, we consider a control system that underlies in a biological system. We point out the existence of the Problem of Inseparability in the control system. To understand the principle of mobile adaptability embedded in the control system, we have to solve the Problem of Indivisibility. To solve the problem, we propose a concept of Implicit control law. Finally, we show the Implicit control law plays an important role for constructing the adaptive function of living thing and robot.
生き生きとした動きを生み出すからくりを探る : 「脳なし」から「脳」を考えるアプローチ

石黒章夫

電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　109　(279)　1-1　2009年11月5日
出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会
自然で無理のない形態変形から生み出される適応的運動機能

石黒章夫, 清水正宏

計測と制御　48　(9)　705-710　2009年9月
出版者・発行元：(社)計測自動制御学会
受動的ロコモーションに埋め込まれた適応機能

大須賀, 公一, 石黒章夫

計測と制御　48　(9)　711-717　2009年9月
出版者・発行元：(社)計測自動制御学会
生物振動の概念はロボティクスでいかに使われるべきか？

石黒章夫, 清水正宏

細胞工学　26　(7)　779-785　2007年7月
出版者・発行元：秀潤社
ISSN：0287-3796
単純な運動機能を持つ結合振動子系から創発する知能

石黒章夫, 清水正宏, 川勝年洋

物性研究　87　(4)　572-578　2007年1月20日
出版者・発行元：物性研究刊行会
ISSN：0525-2997
しぶとく、たくましく、打たれ強い人工物の構築を目指して～第15回相互作用と賢さ研究会レポート～

Robot Watch

Robot Watch　2006年8月9日
知の基盤としてのしぶとさの創成

石黒章夫

日本ロボット学会誌　24　(7)　800-803　2006年7月
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.24.800 　

ISSN：0289-1824
実世界の性質を利用した知覚と制御

伊藤一之, 大須賀公一, 石黒章夫, 古山宣洋

日本ロボット学会誌　24　(7)　807-811　2006年7月
制御系-機構系間の有機的連関を通した自己組み立て・自己修復

松場弘明, 前川知毅, 清水正宏, 石黒章夫

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　18　61-66　2006年1月26日
力学系の時空間構造に基づく移動知理解に向けての一考察 : モジュラーロボットを用いた事例研究

清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　18　217-222　2006年1月26日
非線形弾性要素を有する二脚受動走行機械の安定性解析

大脇大, 石黒章夫

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　18　111-116　2006年1月26日
しぶとさを持つ人工物の実現を目指して

石黒章夫

日本機械学会誌　109　(1049)　281-284　2006年1月
ウェルバランスト・コントロールを目指して－受動歩行機械を起点とした一考察－

石黒章夫, 大脇大

システム制御情報学会誌　49　(10)　417-412　2005年10月
出版者・発行元：システム制御情報学会
DOI： 10.11509/isciesci.49.10_417 　

ISSN：0916-1600
移動知発現のための制御系と機構系の設計指針－モジュラーロボットを用いた事例研究－

石黒章夫, 清水正宏

計測と制御　44　(9)　634-639　2005年9月
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.11499/sicejl1962.44.634 　

ISSN：0453-4662
1P1-S-005 制御系と機構系間の相互作用を活用した学習の高効率化 : ヘビ型ロボットを用いた事例研究(知能の創発力学的アプローチ,生活を支援するロボメカ技術のメガインテグレーション)

長谷川貴巨, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2005　76-76　2005年6月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
1P2-S-005 実時間可変弾性要素の開発 : 関節の位置と剛性の独立制御を目指して(フレキシブルメカニズム,生活を支援するロボメカ技術のメガインテグレーション)

梅舘拓也, 岸弘朗, 山田康武, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2005　120-120　2005年6月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
1A1-S-008 自己集積能力を有するモジュラーロボットの構築(自己組織ロボットシステム,生活を支援するロボメカ技術のメガインテグレーション)

松場弘明, 清水正宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2005　32-32　2005年6月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
1A1-S-006 Slimebot:創発現象を活用したモジュラーロボット : 実機による予備的検証(自己組織ロボットシステム,生活を支援するロボメカ技術のメガインテグレーション)

清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2005　32-32　2005年6月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
1A1-S-009 高い流動性を有するモジュラーロボットの開発 : ゾルーゲル転移に着想を得た原形質流動の誘起(自己組織ロボットシステム,生活を支援するロボメカ技術のメガインテグレーション)

河野紀明, 清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2005　33-33　2005年6月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
原形質流動によって駆動するモジュラーロボット

河野紀明, 清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

形の科学会誌 = Bulletin of the Society for Science on Form　20　(1)　95-96　2005年6月1日

ISSN：0915-6089
自己集積・自己修復能力を有するモジュラーロボットの構築

松場弘明, 清水正宏, 石黒章夫

形の科学会誌 = Bulletin of the Society for Science on Form　20　(1)　64-65　2005年6月1日

ISSN：0915-6089
可変弾性要素を活用した二脚歩行ロボットの歩行と走行間の遷移

大脇, 石黒章夫

ロボティクスメカトロニクス講演会2005　41-41　2005年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
膝関節を有する二脚受動走行機械の開発(2足歩行ロボット2)

内田桂, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2004　69-70　2004年6月18日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
制御系と機械系の有機的カップリングによる学習曲面の良設定化 : タンパク質の折り畳み問題から着想を得た実時間学習の創発的実現(創発ロボテックス)

長谷川貴巨, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2004　63-64　2004年6月18日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
制御系と身体系の相互作用を活用したモジュラーロボットの創発的形態制御(自己組織ロボットシステム)

高橋正康, 清水正宏, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2004　65-65　2004年6月18日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
構成論的アプローチによる制御系と身体系の有機的調和に関する一考察 : 多脚歩行ロボットを用いた事例研究(創発ロボテックス)

早川宏治, 川勝年洋, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2004　64-64　2004年6月18日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ER流体を用いた可変弾性要素の開発(フレキシブルメカニズム)

梅舘拓也, 青木猛, 増渕雄一, 土井正男, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2004　111-111　2004年6月18日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
進化ロボティクスの現状と今後の展望

石黒章夫

日本シミュレーション学会誌　23　(3)　197-205　2004年3月
制御系と身体系の有機的調和を目指して－多脚歩行ロボットを用いた事例研究－

石黒章夫, 川勝年洋

計測と制御, 42-9(2003), 712-717.　42　(9)　712-717　2003年9月
出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers
DOI： 10.11499/sicejl1962.42.712 　

ISSN：0453-4662
An architecture of Small-scaled Neuro-hardware Using Probabilistically-coded Pulse Neurons with On-Chip Learning (特集 R&D--車の未来を拓く基礎技術)

川島毅, 石黒章夫, 大熊繁

デンソ-テクニカルレビュ-　8　(1)　20-26　2003年5月
出版者・発行元：デンソ-
ISSN：1342-4114
分子シミュレーション技法を応用した移動群ロボットの自律分散制御(ソフトマターの物理学2003-普遍性と多様性-,研究会報告)

清水正宏, 石黒章夫, 増渕雄一, 土井正男, 川勝年洋

物性研究　81　(2)　325-326　2003年
出版者・発行元：物性研究刊行会
ISSN：0525-2997
2P1-3F-D1 ストークシアンダイナミクスを用いたモジュールロボットの自律分散的形態制御

清水正宏, 石黒章夫, 川勝年洋, 増渕雄一, 土井正男

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2003　111-111　2003年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

本研究の目的は, モジュールロボットの自律分散的形態制御方策の構築である。この目的の達成のため, ストークシアンダイナミクスと呼ばれる粒子シミュレーション手法を応用し, 形態安定性とコヒーレンスの創発を目指す。
2A1-3F-C2 神経修飾機能を有するニューラルネットワークによる行動生成と分節化

十倉征司, 石黒章夫, Eggenberger Hotz Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2003　82-82　2003年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

ロボットの身体性を活かしたコントローラ構築は困難である。本論文では, 神経修飾機能を有するニューラルネットワークを用いることによって, 与えられたタスク適切に遂行可能な行動の生成と分節化が同時に行えることを示す。
2A1-3F-C1 制御系と機械系ダイナミクスの有機的調和に関する一考察

石丸和寿, 早川宏治, 石黒章夫, 川勝年洋

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2003　82-82　2003年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では, 多脚歩行ロボットの自律分散的歩容制御問題を取り上げ, 機械系と制御系ダイナミクスを適切にカップリングさせることによって, 任意の初期位相から消費エネルギーを最小とする歩容へと迅速に収束できることを示す。
2A1-1F-B2 四脚受動歩行機械の引き込み領域の拡大 : 多自由度化による協同現象の活用

西井康人, 石黒章夫, 川勝年洋

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2003　63-63　2003年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

受動歩行は初期条件や外乱による変動に対して脆弱であることが知られている。そこで本研究では, 自由度を増大させて協同現象を生じさせることにより, この問題を解決することを試みる。
2A1-1F-B1 歩行ロボットへの実装を目指したオシレータモデルに関する一考察

齋藤信宏, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2003　63-63　2003年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

CPGによる適応歩行に必須な引き込み領域の拡大を実現するには, 機械系ダイナミクス, センサフィードバックループ, CPGを構成するオシレータモデルの3者の工夫が必要不可欠である。本研究では, 引き込み領域が拡大するオシレータモデルの構築を目指す。
1A1-1F-D1 協同現象を利用した二脚受動歩行機械の引き込み領域の拡大

川角健太, 早川昌宏, 石黒章夫, 川勝年洋

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2003　8-8　2003年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

受動歩行は初期条件の変動や外乱に対して脆弱である, という問題点が指摘されている。本研究では, 多自由度化によって協同現象を生じさせることにより, この問題点を解決することを試みる。
多型的神経回路による歩行ロボットの適応制御

石黒章夫

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　14　303-308　2002年1月25日
1P1-E03 動的再編成ニューラルネットワークの適応能力の定量的検証

河合宏紀, 十倉征司, 石黒章夫, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　46-46　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

シミュレーション上で獲得した制御器をシームレスに実ロボットに適用するためには, 外乱に対する頑健性, ならびに環境変動に対処し得る機構を具備することが不可欠である。このような背景から, 筆者らは, 生体神経系で広く観察される神経修飾機構に着目し, 状況に応じて回路特性を実時間で変更可能な動的再編成ニューラルネットワークを提唱してきた。本研究では, 提案する動的再編成ニューラルネットワークが, 既存手法と比べて, どの程度優れた適応能力を有するのかを, シミュレーションならびに, 実機実験を通して定量的に検証する。
1P1-E04 制御系と機械系の相互作用ダイナミクスを活用した多脚歩行ロボットの設計

石丸和寿, 中川豊, 石黒章夫, 川勝年洋

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　46-46　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

ロボットの設計過程では, 身体のダイナミクスを積極的に活用するような制御方策を採用することのみならず, 簡便な制御方策となるように(あるいは制御しやすいように)身体のダイナミクスを改変することも重要となる。そこで本研究では, ロボットの機械系と制御系間の相互作用ダイナミクスを活用することによって, 合目的的な行動が迅速に発現可能となる一設計手法を提案する。具体的には, 多脚歩行ロボットの歩容制御を取り上げ, 適切な歩容へと収束できるような, 機械系ならびに制御系ダイナミクスの設計法を数理的に明らかにする。
1P1-E09 多型的神経回路を用いた 2 脚歩行ロボットの行動調節

藤井亮暢, 石黒章夫, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　47-47　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

生物のCentral Pattern Generator (CPG)に基づいて歩行を生成・制御を行う研究が近年盛んに行われている。現在までの研究により, 定常的なロコモーションパターンをCPGによって生成する手法はほぼ確立しつつあると思われる。本研究では, CPGの出力を適切に調整することを目標とし, 神経回路の多型性を参考にした神経修飾メカニズムを提案する。提案手法により, 2脚ロボットが不整地に対して行動調節を適切に行ったことをシミュレーションで確認したので結果を示す
2A1-L06 神経修飾メカニズムを導入した完全 CPU-less ロボットの構築

杉山真史, 十倉征司, 石黒章夫, 川島毅

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　80-80　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

自律移動ロボットの構築においては, 環境への適応性ならびに制御器の実装性について考慮する必要がある。一方, 生物は限定された神経細胞数ながらも環境変動に対し柔軟かつ多様な行動を発現する。筆者らは, 生物の神経回路における多型性の概念をハードウェア化した動的再編成可能電子回路(DREC)を提案している。これにより, 環境の変化に応じた実時間での適応およびロボットへの実装性の向上が期待できる。本研究では, FPGA上に実装したDRECを制御器に用いた完全CPU-lessロボットを製作したので報告する。
2A1-A02 分子動力学法を参考にしたモジュールロボットの自律分散制御

清水正宏, 石黒章夫, 増渕雄一, 谷口貴志, 土井正男

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　61-61　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

複数のモジュールから構成されるモジュールロボットは, 優れた拡縮性や耐故障性を有することが期待されるため, 近年多くの注目を集めつつある。しかしながら, モジュールロボットは本質的に超多自由度を有するため, 合目的的かつ状況に応じた適切な形態制御を行うのは, 多大な困難を伴うことが問題となっている。そこで本研究では, 分子動力学法を参考にしたモジュールロボットの形態制御方策を提唱する。これにより, 比較的簡単な方策ながら, 大域的な合目的性を満足しながら各モジュールを自律分散的に制御することが期待できる。
2A1-A01 遺伝的プログラミングを用いた多脚歩行ロボットの自律分散制御則の進化的構築

中川豊, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　61-61　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

複数のサブシステムが協調的, 競合的に相互作用することによって合目的的な挙動を発現する自律分散システムは, さまざまな優れた特性を有しているが, その明確な設計指針は依然として存在していない。本研究では, 多脚歩行ロボットの自律分散制御則を進化的に構築することを試みる。そして, 進化対象を制御則とすることにより, さまざまな環境変動に対して迅速に対処可能であることを示す。また, 構築された制御則が, 異なった身体性を有するシステムの制御も可能であることを示すとともに, これを利用した設計指針を提案する。
2A1-D05 神経修飾メカニズムを用いた 4 脚歩行ロボットの適応制御

齋藤信宏, 中平浩太, 石黒章夫, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2002　67-67　2002年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

CPGに基づく神経回路による歩行ロボットの制御は, 脚の正確な軌道制御を行わなくても, 身体と神経系, そして環境間の相互作用から運動パターンを自己組織的に決定できるという, 優特徴を有している。しかしながら, センサからの信号を基にCPGの挙動を状況に応じて適切に調節するためには, 多大な困難を伴うことが明らかになってきた。本研究では, 生体神経系で広く観察される神経修飾質の拡散・反応による神経回路の特性変化という現象に着目し, 比較的簡便な方法ながらCPGの挙動を適切に調節可能な手法を報告する。
2P1-E4 遺伝的プログラミングを用いた自律分散機械の制御則の進化的構築(29. 自己組織ロボットシステム)

中川豊, 渡会大徳, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2001　58-58　2001年6月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
2P1-N8 確率とパルス信号を用いたニューロアーキテクチャとその小規模ハードウェア実現(46. 知能ロボットシステム用高性能プロセッサ)

川島毅, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2001　66-66　2001年6月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
2P2-C6 多型性を有する神経回路のハードウェア化とそのロボット制御への適用(57. 昆虫ロボット・マイクロメカトロニクス)

杉山真史, 石黒章夫, 川島毅

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2001　70-70　2001年6月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
2A1-E4 多型性を有するニューラルネットワークによる歩行の生成(38. 2足ロボット)

藤井亮暢, 石黒章夫, 青木猛, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2001　45-45　2001年6月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
2P1-B8 動的再編成ニューラルコントローラの頑健性の定量的検証(28. 創発ロボティクス)

河合宏紀, 十倉征司, Eggenberger Peter, 石黒章夫

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2001　55-55　2001年6月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
2P1-B2 環境の変動に対して頑健な四脚歩行ロボットコントローラの進化的構築(28. 創発ロボティクス)

大津啓, 藤井亮暢, 石黒章夫, 青木猛, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2001　54-54　2001年6月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
きびきびと動くロボットを目指して－「心身一元論」に立脚した人工知能システムの構築に向けて－

石黒章夫

電気学会論文誌C　121　(1)　48-49　2001年1月

ISSN：0385-4221
小規模回路で実現可能なニューラルネットワークのハードウェア化手法

川島毅, 石黒章夫, 大熊繁

電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　99　(613)　23-28　2000年2月4日
出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会
ISSN：0913-5685

詳細を見る詳細を閉じる

本稿では, 小規模回路で実現可能なニューラルネットワークのハードウェア化手法を提案する.回路規模を低減するため, 入出力にパルス信号を用いたパルスニューロンとして配線領域を削減するとともに, 結合係数の乗算およびシグモイド関数演算を確率的に演算することで, 乗算回路とシグモイド関数用メモリを不要とした.入力信号値は, 複数の基準パルス列と入力パルス列間の相対遅延時間が正規分布となるようにコーディングする.提案手法をFPGA上にマッピングして提案を見積もった結果, 回路規模を従来の約1/13に小型化できることが明らかになった.
動的再編成機能を有するニューラルネットワークに基づく行動調停機構の進化的獲得

中村弘, 石黒章夫, 内川嘉樹, EGGENBERGER Peter

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　12　467-470　2000年1月21日
1A1-32-045 モデレーショニズムに基づく歩行ロボットの自律分散的歩容獲得

渡会大徳, 石黒章夫, 内川嘉樹

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2000　36-36　2000年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

自律分散システムは, 複数のサブシステム間の局所的な相互作用を通して, システム全体として合目的的な挙動を発現させる制御手法であり, 耐故障性, 適応性, 拡縮性等の優れた特徴を有している。しかしながら, 未だ明確な設計手法が存在しないのが現状である。本研究ではモデレーショニズムに着目し, 歩行ロボットの自律分散的な歩容獲得法を提案する。
2P1-31-032 動的再編成ニューラルネットワークを用いた頑健な歩行制御器の実現

藤井亮暢, 大津啓, 石黒章夫, 内川嘉樹, 青木猛, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2000　80-80　2000年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

ロボットの制御器を進化的計算手法を用いて構築する進化ロボティクスでは, 制御器が環境変動に対し頑健に対処できない問題(adaptability問題)が存在する。この問題に対し, 筆者らは多型・多義性を有する動的再編成ニューラルネットワークを提案し, これによりロボットが環境との相互作用を積極的に利用し, 高い適応能力を有することを確認している。本研究では, 環境変動に対し安定かつエネルギー消費を最小にする行動を発現する歩行ロボットの制御器構築を目指す。
2P2-61-091 FPGA を用いた動的再編成ニューラルネットワークのハードウェア化

高畑敦志, 石黒章夫, 川島毅, 内川嘉樹

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2000　104-105　2000年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

昆虫は脊椎動物に比較して, 極めて小規模な脳神経系を有しているのにもかかわらず, 非常に柔軟かつ多様な行動を発現することが可能である。筆者らは, 神経系の多型性・多義性に着目した動的再編成ニューラルネットワークの研究を進めている。本研究では, 小型ロボットへの実装を目指し, 本ニューラルネットワークを小規模回路で実現可能な手法に関しての考察を行う。そして, 提案する手法をFPGAに実装し, その能力の検証を行う。
2P1-31-031 発生過程を導入した動的再編成機能ニューラルコントローラの進化的構築

十倉征司, 石黒章夫, 内川嘉樹, Eggenberger Peter

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集　2000　80-80　2000年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

詳細を見る詳細を閉じる

進化ロボティクスの研究においては, シミュレーション上で進化させた個体は実環境で適切に機能することが困難であるという問題がある。そこで本研究では, 個体発生過程の概念を取り入れることにより, 環境とロボットとの相互作用の調整方法やネットワークの構造を進化の対象とする, 自律移動ロボットコントローラの進化的構築手法を提案し, その妥当性を定量的に検証する。
動的再編成機能を有するニューラルネットワークによる頑健性の実現

十倉征司, 石黒章夫, 近藤敏之, 内川嘉樹, EGGENBERGER Peter

インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集 = FAN Symposium : fuzzy, artificial intelligence, neural networks and computational intelligence　9　209-214　1999年10月
小規模回路で実現可能なニューラルネットワークのハードウェア化手法

川島毅, 石黒章夫, 橋山智訓, 大熊繁

インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集 = FAN Symposium : fuzzy, artificial intelligence, neural networks and computational intelligence　9　215-216　1999年10月
免疫情報処理機構を参考にしたロボットの知能発現

市川真吾, 石黒章夫, 内川嘉樹

システム制御情報学会誌　43　(4)　196-201　1999年4月
出版者・発行元：システム制御情報学会
DOI： 10.11509/isciesci.43.4_196 　

ISSN：0916-1600
免疫系におけるモデレーショニズムに基づく多脚歩行ロボットの自律分散的歩容獲得

市川真吾, 柴田孝則, 石黒章夫, 内川嘉樹

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　11　45-48　1999年1月18日
動的再編成機能を有するニューラルネットワーク : 歩容制御への適用

藤井亮暢, 石黒章夫, 内川嘉樹, 青木猛, EGGENBERGER Peter

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　11　35-38　1999年1月18日
動的再編成機能を有するニューラルネットワークの提案: シミュレーションと実環境間のギャップ吸収

石黒章夫

第38回計測自動制御学会学術講演会(SICE'99)講演論文集　359-360　1999年
A new method of PWM control for forced commutated cycloconverters using microprocessors

Ishiguro Akio, Inagaki Katsuhisa, Ishida Muneaki, Okuma Shigeru, Uchikawa Yoshiki, Iwata Koji

Conference Record of the 1988 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting　712-721　1998年10月
出版者・発行元：IEEE
動的再編成機能を有する神経回路モデルの提案-自律移動ロボットの行動制御への応用-

石黒章夫

第11回自律分散システムシンポジウム資料　213-218　1998年
免疫ネットワークを用いた自律移動ロボットの行動調停 : GAを用いたメタダイナミクス機能の実現

白井靖浩, 渡邊裕司, 石黒章夫, 内川嘉樹

インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集 = FAN Symposium : fuzzy, artificial intelligence, neural networks and computational intelligence　7　349-352　1997年11月10日
段階的進化過程を用いたニューラルコントローラの構築 : 不整地歩行を可能とする制御器の実現

岩木英明, 藤井亮暢, 石黒章夫, 内川嘉樹

インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集 = FAN Symposium : fuzzy, artificial intelligence, neural networks and computational intelligence　7　465-468　1997年11月10日
柔らかい人工知能を目指して(4) : 免疫情報処理機構の工学的応用

石黒章夫, 児玉哲司, 古橋武, 内川嘉樹

名古屋大学大型計算機センターニュース　28　(2)　136-149　1997年5月31日
出版者・発行元：名古屋大学
ISSN：0387-6292
免疫ネットワークを用いた6脚歩行ロボットの自律分散的歩容制御 (強化学習による歩容生成の一手法)

石黒章夫, 市川真吾, 久保敷悟, 武藤勝彦, 内川嘉樹

日本機械学会論文集. C編　63　(609)　1679-1684　1997年5月
出版者・発行元：日本機械学会
ISSN：0387-5024

詳細を見る詳細を閉じる

Biological systems in living organisms can be regarded as the ultimate among distributed information processing systems and have been expected to provide feasible ideas to engineering fields, especially robotics. Among these systems, the immune system plays a role in protecting living organisms against countless foreign substances in order to cope with a dynamically changing environment. This ability is exactly what we need for an autonomous mobile robot. Therefore, in this paper, we focus on the immune system and apply it to a gait control problem of a 6-legged walking robot. We aim at realizing an action selection mechanism through a decentralized learning method inspired from the immune network architecture. The validity of our proposed method is confirmed by simulations.
免疫システムに基づくロボット制御と創発

石黒章夫, 内川嘉樹

日本ロボット学会　15　(5)　684-688　1997年5月
出版者・発行元：The Robotics Society of Japan
DOI： 10.7210/jrsj.15.684 　

ISSN：0289-1824
表現型可塑性を有する個体発生過程を用いた自律移動ロボットのニューラルコントローラの創発的生成

石黒章夫, 中村弘, 加藤健太郎, 青木猛, 内川嘉樹

知能システムシンポジウム資料　24　1-6　1997年3月18日
重心投影位置変化による4脚歩行ロボットの進化的歩容獲得

石黒章夫, 岩木英明, 福森勉, 内川嘉樹

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　9　155-158　1997年1月16日
強化学習による6脚歩行ロボットの自律的歩容獲得

石黒章夫, 中村弘, 内川嘉樹

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　9　107-110　1997年1月16日
進化的戦略を用いた6脚歩行ロボットの協調的脚運動の獲得

市川真吾, 石黒章夫, 内川嘉樹

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　9　145-148　1997年1月16日
免疫ネットワークに基づく自律移動ロボットの行動調停能力の検証 : 進化戦略を用いた抗体間親和性の調整

石黒章夫, 白井靖浩, 近藤敏之, 内川嘉樹

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　9　239-242　1997年1月16日
不整地歩行を可能とする4脚歩行ロボットの制御系の進化的獲得

石黒章夫, 岩木英明, 内川嘉樹

インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集 = FAN Symposium : fuzzy, artificial intelligence, neural networks and computational intelligence　6　366-369　1996年10月18日
免疫ネットワークに基づく自律移動ロボットの行動調停能力の検証

石黒章夫, 白井靖浩, 近藤敏之, 内川嘉樹

インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集 = FAN Symposium : fuzzy, artificial intelligence, neural networks and computational intelligence　6　165-168　1996年10月18日
情動機構を用いた自律移動ロボットの行動調停の一手法

石黒章夫, 持田哲司, 青木猛, 内川嘉樹

日本機械学会論文集. C編　62　(599)　2750-2757　1996年7月25日
出版者・発行元：日本機械学会
ISSN：0387-5024

詳細を見る詳細を閉じる

The conventional AI (artificial intelligence) technology has been criticized for its many drawbacks, one of which is brittleness under hostile dynamically changing environments. To overcome this problem, other approaches, such as behavior-based AI, new AI, emergent computation and animat approach, have been proposed and their usefulness has been confirmed. Since computational ability of mobile robots is limited in general, it is required that robots arbitrate output behaviors appropriately using obtained sensory data. On the other hand, in living organisms, there are two systems for coping with a dynamically changing environment: 1) the immune system and 2) the emotion system. Based on this, we present a new method for behavior arbitration in autonomous mobile robots by paying close attention to the emotion system in living organisms. We confirm the feasibility of our proposed method by applying it to an obstacle avoidance problem of a mobile robot as a practical example.
免疫ネットワークを用いた自律移動ロボットの行動選択の一手法

石黒章夫, 渡邊裕司, 内川嘉樹

日本機械学会論文集. C編　62　(598)　2321-2328　1996年6月25日
出版者・発行元：日本機械学会
ISSN：0387-5024

詳細を見る詳細を閉じる

Recently, in artificial intelligence technology, much attention has been focused on the approaches based on behavior (behavior-based AI) that demonstrate robustness and flexibility to dynamically changing environments. On the other hand, the immune system plays important roles in maintaining its own system in dynamically changing environments. Therefore, we believe that the immune system can provide a new paradigm suitable for dynamic problems dealing with unknown environments rather than static problems. We propose a new approach to behavior-based AI by focusing our attention to the biological immune system. The basic principle of our proposed method is that the immune system equipped with the robot selects the simple action (antibody) which is suitable for the current situation(antigen). We confirm the feasibility of our proposed method by applying it to the behavior control of an autonomous mobile robot in a cluttered environment as an example.
免疫情報処理機構に基づく自律分散的コンセンサス決定ネットワークの構築 : 自律移動ロボットの動的行動選択への適用

石黒章夫, 近藤敏之, 渡邊裕司, 内川嘉樹

自律分散システム・シンポジウム資料 = SICE Symposium on Decentralized Autonomous Systems　8　365-370　1996年1月17日
免疫情報処理機構に基づく自律移動ロボットの行動制御の一手法

石黒章夫, 渡邊裕司, 内川嘉樹

電気学会研究会資料. IIS, 産業システム情報化研究会　1995　(1)　79-88　1994年3月9日
リカレントネットワ-クを用いた2自由度制御系の設計

青木猛, 石黒章夫, 大熊繁

名古屋市工業研究所研究報告　(79)　p22-25　1994年
出版者・発行元：名古屋市工業研究所
ISSN：0369-3333
力覚生成を伴う仮想対象物の動的変形の一手法

山本健詞, 近藤英男, 石黒章夫, 内川嘉樹

計測自動制御学会学術講演会予稿集　33rd　(Domestic Session)　1994年
力覚生成を伴う仮想対象物の変形操作の一手法

山本健詞, 近藤英男, 石黒章夫, 内川嘉樹

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集　1994-B　1994年
先端工学における逆問題解析手法(Ⅶ) －遺伝的アルゴリズムを用いた逆問題解析の一手法－

石黒章夫, 内川嘉樹

日本AEM学会誌　2　(4)　68-76　1994年

ISSN：0919-4452
力覚生成を伴う3次元仮想対象物の動的変形アルゴリズムの開発

山本健詞, 石黒章夫, 内川嘉樹

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集　1993　1993年
力覚生成を伴う3次元仮想対象物の形状モデリングアルゴリズムの一手法

山本健詞, 石黒章夫, 内川嘉樹

日本ロボット学会学術講演会予稿集　11th　(1)　1993年

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

書籍等出版物 23

ロボット工学ハンドブック(第3版)

日本ロボット学会

コロナ社　2023年2月27日

ISBN: 4339046795
Neural Computation in Embodied Closed-lopp Systems for The Generation of Complex Behavior

石黒章夫

Frontiers in Neurorobotics　2018年10月
Living Machines: A Handbook of Research in Biomimetics and Biohybrid Systems

Oxford University Press　2018年
ロボット制御学ハンドブック

大脇大, 石黒章夫

近代科学社　2017年
Advances in Physarum Machines (Vol. 21 of the series Emergence, Complexity and Computation）

Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

Springer International Publishing　2016年1月
知能の原理ー身体性に基づく構成論的アプローチー

細田耕, 石黒章夫

共立出版　2010年
50 Years of Artificial Intelligence: Essays Dedicated to the 50th Anniversary of Artificial Intelligence

Akio Ishiguro, Masahiro Shimizu, Eds. M. Lungarella, F. Iida, J. Bongard, R. Pfeife

Springer　2008年
DISTRIBUTED AUTONOMOUS ROBOTIC SYSTEMS 6

Masahiro Shimizu, Masayasu Takahashi, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

Springer　2007年
粘菌～驚くべき生命力の謎～

石黒章夫, 清水正宏

誠文堂新光社　2007年1月
ロボット研究者からのメッセージ

石黒章夫

オーム社　2007年1月
ADAPTIVE MOTION OF ANIMALS AND MACHINES

H. Kimura, K. Tsuchiya, A. Ishiguro, H. Witte

Springer　2006年1月
Intelligent Autonomous Systems 9

Eds. T. Arai

IOS Press　2006年1月
EMBODIED ARTIFICIAL INTELLIGENCE (LECTURE NOTES IN ARTIFICIAL INTELLIGENCE (Eds. F. Iida et al.)

Akio Ishiguro, Toshihiro Kawakatsu

Springer　2004年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
AI事典第２版（土屋俊他編集）

石黒章夫

共立出版　2003年

詳細を見る詳細を閉じる

著書名の英訳？種別？
知の創成－身体性認知科学への招待－

石黒章夫, 小林宏, 細田耕

共立出版　2001年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？共著・編著区分？
知の創発－ロボットは知恵を獲得できるか－（伊藤宏司編著）

石黒章夫, 内川嘉樹

NTT出版　2000年

詳細を見る詳細を閉じる

著書名の英訳？種別？
ADVANCES IN ROBOT LEARNING (LECTURE NOTES IN ARTIFICIAL INTELLIGENCE (Eds. J. Wyatt and J. Demiris))

Peter Eggenberger, Akio Ishiguro, Seiji Tokura, Toshiyuki Kondo, Takeshi Kawashima

Springer　2000年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
免疫型システムとその応用（石田好輝編著）

石黒章夫

コロナ社　1998年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
ARTIFICIAL IMMUNE SYSTEMS AND THEIR APPLICATIONS (Ed. D. Dasgupta)

Yuji Watanabe, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa

Springer　1998年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
SOFT COMPUTING FOR INTELLIGENT ROBOTIC SYSTEMS (Eds. L.C. Jain and T. Fukuda)

Akio Ishiguro, Yuji Watanabe, Toshiyuki Kondo, Yoshiki Uchikawa

Physica-Verlag　1998年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
PARALLEL PROBLEM SOLVING FROM NATURE (LECTURE NOTE IN COMPUTER SCIENCE (Eds. H-M. Voigt et al.)

Akio Ishiguro, Toshiyuki Kondo, Yuji Watanabe, Yoshiki Uchikawa

Springer　1996年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
SIMULATION AND DESIGN OF APPLIED ELECTROMAGNETIC SYSTEMS (Ed. T. Honma)

Yoshiaki Tanaka, Akio Ishiguro, Yoshiki Uchikawa

Elsevier　1994年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？
NONLINEAR PHENOMENA IN ELECTROMAGNETIC FIELDS (Eds. T. Furuhashi and Y. Uchikawa)

Akio Ishiguro, Yoshiaki Tanaka, Yoshiki Uchikawa

Elsevier　1992年

詳細を見る詳細を閉じる

種別？

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

講演・口頭発表等 255

Development of quadruped robot that can exploit shoulder hammock structure

Akira Fukuhara, Megu Gunji, Yoichi Masuda, Kenji Tadakuma, Akio Ishiguro

IEEE/SICE International Symposium on System Integration(SII2020)　2020年1月15日
Decentralized Coordination Mechanism between Neck and Limbs for Efficient Quadrupedal Walking

Akira Fukuhara, Shura Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2019)　2019年11月6日
On the Determinant of Spontaneous Gait Transition in Legged Locomotion," SICE Annual Conference 国際会議

A. Fukuhara, D. Owaki, T. Kano, A. Ishiguro

SICE Annual Conference　2019年9月
Inter- and intra-limb coordination mechanism under limited actuator capabilities in adaptive quadruped locomotion 国際会議

A. Fukuhara, S. Saito, W. Suda, T. Kano, A. Ishiguro

International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines　2019年8月
A salamander robot driven by cross-coupled sensory feedback control between legs and trunk 国際会議

S. Suzuki, T. Kano, A. J. Ijspeert, A. Ishiguro

International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines　2019年8月
Decentralized control scheme for adaptive body-limb coordination in centipede walking 国際会議

K. Yasui, K. Furukawa, A. Fukuhara, T. Kano, A. Ishiguro

International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines　2019年8月
Non-trivial behaviors emerging from a simple decentralized rules (Part 2): A case study with swarming of individuals 国際会議

T. Kano, N. Matsui, E. Naito, T. Aoshima, A. Ishiguro

International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines　2019年8月
A reaction-diffusion model for simulating the oscillatory expansion of biofilms 国際会議

T. Mikami, M. Asally, T. Kano, A. Ishiguro

The 2019 Conference on Artificial LIFE　2019年8月
Robotics-inspired Biology: Simple Decentralized Control Mechanism Reproduces Versatile Gait Patterns in Quadruped Locomotion

International Congress of Vertebrate Morphology (ICVM2019)　2019年7月22日
3D Movement of Snake Robot Driven by Tegotae-based Control 国際会議

T. Kano, N. Matsui, A. Ishiguro

Living Machines　2019年7月
Undulatory swimming control with local exteroceptive sensory feedback 国際会議

Robin Thandiackal, Kamilo Melo, Laura Paez, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Auke Ijspeert

The Society for Integrative and Comparative Biology (SICB) Annual Meeting　2019年3月
制御の視座から紐解く首長竜の適応的な遊泳様式

福原洸, 佐藤光暁, William Sellers, 石黒章夫

日本古生物学会第168回例会　2019年1月25日
An agent-based model for the community of vampire bats that survive by sharing food 国際会議

T. Mikami, T. Kano, A. Ishiguro

International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics　2019年
Efficient Quadrupedal Walking Via Decentralized Coordination Mechanism between Limbs and Neck 国際会議

A. Fukuhara, S. Suzuki, T. Kano, A. Ishiguro

IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems　2019年
Non-trivial behaviors emerging from a simple decentralized rules (Part 1): A case study with one-dimensional crawling locomotion 国際会議

T. Kano, D. Kanto, A. Ishiguro

International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines　2019年
Engineering Application of Non-Reciprocal-Interaction-Based (NRIB) Model: Swarm Robotic System That Can Perform Spatially Distributed Tasks in Parallel 国際会議

T. Kano, E. Naito, T. Aoshima, A. Ishiguro

The 2019 Conference on Artificial LIFE　2019年
バクテリアに着想を得たサバイバビリティの高いシステムの設計に関する一考察

三上大志, 浅利宗弘, 加納剛史, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
脚運動と胴体の屈曲運動の協調が可能なムカデ型ロボットの自律分散制御

古川和貴, 安井浩太郎, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
ムカデの歩行・遊泳間の遷移に内在する自律分散制御則

安井浩太郎, 古川和貴, 加納剛史, Emily Standen, 青沼仁志, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
トカゲ様歩行に着想を得た脚と胴体の協調運動を生成する自律分散制御則

鈴木朱羅, 加納剛史, Auke J. Ijspeert, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
胴体の屈曲運動と地面への押し付けを活用する自律分散型ヘビロボット

松井尚輝, 加納剛史, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
ヘビ型ロボットの稼働環境の拡幅化に向けた自律分散制御に関する一考察

秋山恭一, Laura Paez, Kamilo Melo, 加納剛史, Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
適応的歩行を生み出す身体的制約を考慮した自律分散制御

齊藤空良, 須田渉, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
回転対称な身体を有するクモヒトデの進行方向はどのように決まるのか？

金内大地, 加納剛史, Elizabeth, G. Clark, 青沼仁志, 石黒章夫

第31回自律分散システム・シンポジウム　2019年1月
あらゆる環境下で推進可能なヘビ型ロボットの実現に向けて〜手応え制御則の再考察〜

秋山恭一, 加納剛史, 石黒章夫

計測自動制御学会東北支部第320回研究集会　2018年12月
ヘビのコンセルティーナロコモーションを再現可能な自律分散制御則の実験的検証-

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム　2018年1月29日
脚運動と胴体の屈曲運動の協調を可能とする多脚ロボットの自律分散制御則

佐々木瞭, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム　2018年1月28日
脚の切断状況に応じた歩行運動を生成可能な6脚ロボットの自律分散制御則

宮澤咲紀子, 大脇大, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム　2018年1月28日
胴体の伸縮を活用する多脚ロボットの自律分散制御

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム　2018年1月28日
フナムシの高速ロコモーションに学ぶ胴体の自由度を活用した多脚ロボットの自律分散制御

池下義人, 加納剛史, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム　2018年1月28日
ムカデが足並みの疎密波の向きを変えるメカニズム

安井浩太郎, 菊池和気, 加納剛史, 黒田茂, 青沼仁志, 早瀬友美乃, 小林亮, 石黒章夫

第30回自律分散システムシンポジウム　2018年1月28日
Weak DC Motors Generate Earthworm Locomotion without a Brain 国際会議

Yoichi Masuda, Masato Ishikawa, Akio Ishiguro

Living Machines 2018: Biomimetic & Biohybrid Systems　2018年
Decentralized Control Mechanism Underlying Inter- and Intra-arm Coordination in Brittle Star’s Locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Daichi Kanauchi, Hitoshi Aonuma, Akio Ishiguro

The 16th International Echinoderm conference　2018年
Snake-like Robot That Can Generate Versatile Gait Patterns by Using Tegotae-based Control 国際会議

Takeshi Kano, Ryo Yoshizawa, Akio Ishiguro

Living machines 2018　2018年
Undulatory Swimming Locomotion Driven by CPG with Multimodal Local Sensory Feedback 国際会議

Kyoichi Akiyama, Kotaro Yasui, Jonathan Arreguit, Laura Paez, Kamilo Melo, Takeshi Kano, Auke Jan Ijspeert, Akio Ishiguro

Living machines 2018　2018年
Decentralized Control Scheme for Swarm Robots with Self-Sacrifice 国際会議

Takeshi Kano, Munehiro Asally, Akio Ishiguro

THE 2018 CONFERENCE ON ARTIFICIAL LIFE（ALIFE2018）　2018年
Decentralized Control Scheme for Coupling between Undulatory and Peristaltic Locomotion, 国際会議

Takeshi Kano, Naoki Matsui, Akio Ishiguro

The 15th International Conference on the Simulation of Adaptive Behavior (SAB2018)　2018年
Minimal Model for Body-Limb Coordination in Quadruped High-Speed Running 国際会議

Akira Fukuhara, Yukihiro Koizumi, Shura Suzuki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

The 15th International Conference on the Simulation of Adaptive Behavior (SAB2018)　2018年
Decentralized Control Scheme for Multi-legged Robot That Enables Well-balanced Coupling between Peristaltic and Legged Motions 国際会議

Takeshi Kano, Kotaro Yasui, Akio Ishiguro

SICE annual conference　2018年
A 3D Mathamatical Model of Centiped Locomotion on Rough Terrain 国際会議

Yumino Hayase, Shota Fujii, Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Ryo Kobayashi

11th European Conference on Mathematical and Theoretical Biology (ECMTB2018)　2018年
一次元這行運動における伸縮制御と摩擦制御の連関手法

関東大樹, 岩本真裕子, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018），講演論文集(CD-ROM)　2018年
「忖度」に基づいた自律分散制御則の脚式ロコモーションへの適用

須田渉, 加納剛史, 浅利宗弘, 福原洸, 菅原研, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
「手応え関数」の自動生成に基づく自律分散制御則の設計 ~ 一次元這行運動を用いた検証 ~

佐藤光暁, 脇本竜, 加納剛史, 篠原歩, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
胴体の屈曲運動を活用する自律分散型ムカデロボットの開発

古川和貴, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
多足類から考える昆虫????の脚間協調メカニズム

齊藤空良, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
胴体の屈曲運動と地面への押し付けを活用するヘビ型ロボットの自律分散制御則

松井尚輝, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
クモヒトデに学ぶ階層的な自律分散制御則の実機検証

金内大地, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
胴体の屈曲伸展と脚の運動の自律的な協調により高速走行可能なチーター型ロボットの開発

小泉幸煕, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2018）　2018年
フナムシから学ぶ胴体の自由度を活用した高速多脚歩行

池下義人, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2017年12月22日
コンセルティーナロコモーションを発現可能な自律分散型ヘビロボット

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2017年12月22日
蛇行運動と蠕動運動の有機的なカップリングを可能とする自律分散制御則

松井尚輝, 吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2017年12月22日
胴体の伸縮運動と脚運動の協調を可能とする多脚ロボットの自律分散制御則

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2017年12月22日
胴体の屈曲運動機能を有する多脚ロボットの自律分散制御

佐々木瞭, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2017年12月22日
四脚動物の高速走行時における胴体・脚間の協調メカニズムのミニマルモデル

小泉幸煕, 鈴木朱羅, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2017）予稿集　2017年12月22日
蛇行運動と蠕動運動の協調を可能とする自律分散制御則

松井尚輝, 吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

SICE東北支部第313回研究集会　2017年12月9日
A Minimal Model for Body-limb Coordination in Quadruped Locomotion 国際会議

S. Suzuki, A. Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Auke J. Ijspeert, Akio Ishiguro

The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　2017年6月27日
Decentralized Control of Earthworm-like Robot Based on Tegotae Function, 国際会議

Takeshi Kano, Akio Ishiguro

The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　2017年6月27日
Decentralized Control Mechanism Underlying Interlimb Coordination of Centipedes 国際会議

Kotaro Yasui, Kazuki Kikuchi, Takeshi Kano, Yumino Hayase, Shigeru Kuroda, Hitoshi Aonuma, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2017)　2017年6月27日
フナムシ特有の歩容変化から学ぶ脚間協調制御則

池下義人, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017）　2017年5月10日
身体の摩擦異方性の変化に適応可能な屈曲推進運動の自律分散制御則

佐々木瞭, 加納剛史, Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017）　2017年5月10日
柔軟な腕の協調により推進可能なクモヒトデ型ロボットの開発

金内大地, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017）　2017年5月10日
非対称相互作用により動的秩序を生み出す群ロボット

松井尚輝, 加納剛史, 内藤栄一, 青島武伸, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017）　2017年5月10日
環境変化に呼応してロコモーション様式を改変可能な自律分散型ヘビロボット

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017）　2017年5月10日
Spring-cam機構を用いた可変剛性足関節装具

大脇大, 関口雄介, 本他啓太, 広井典良, 福司謙一郎, 野崎岳夫, 石黒章夫, 出江紳一

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2017）　2017年5月10日
クモヒトデの適応的ロコモーションに内在する階層的な自律分散制御則の解明

小野達也, 金内大地, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

第29回自律分散システム・シンポジウム　2017年1月30日
身体支持と推進のTegotaeに基づく6 脚ロコモーションの脚間協調制御則

郷田将, 宮澤咲紀子, 大脇大, 石黒章夫

第29回自律分散システム・シンポジウム　2017年1月30日
柔軟な脚を有する移動ロボットの自律分散制御

板山晋, 郷田将, 宮澤咲紀子, 加納剛史, 石黒章夫

第29回自律分散システム・シンポジウム　2017年1月30日
ムカデの適応的ロコモーションに内在する自律分散制御則

安井浩太郎, 菊池和気, 加納剛史, 早瀬友美乃, 黒田茂, 青沼仁志, 小林亮, 石黒章夫

第29回自律分散システム・シンポジウム　2017年1月30日
身体支持と推進の手応えに基づく脚間協調制御則によるGallopへの歩容遷移

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

第29回自律分散システム・シンポジウム　2017年1月30日
手応え制御に基づくミミズ型ロボット

千葉大徳, 加納剛史, 石黒章夫

第29回自律分散システム・シンポジウム　2017年1月30日
Myriapod Robot i-CentiPot via Mechanical Passivity 国際会議

Tetsuya Kinugasa, Naoki Miyamoto, Koichi Osuka, Ryota Hayashi, Koji Yoshida, Dai Owaki, Akio Ishiguro

SICE Annual Conference　2017年
ムカデとヤスデのロコモーションに通底する自律分散制御則に関する考察

安井浩太郎, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2016)　2016年12月15日
身体の支持と推進の寄与変化に基づく低速から高速へのシームレスな四脚歩容遷移の実現

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

SICE東北支部第304回研究集会　2016年10月21日
感覚モダリティ変換装具Auditory Footを用いた片麻痺患者における長期的歩行リハビリテーション

大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

第10回モーターコントロール研究会　2016年9月1日
動物の生き生きとした振る舞いに内在する制御原理を探る

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
ミニマルな脚間協調制御則でコオロギの遊泳ロコモーションの再現に挑む

宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
等脚類の脚間協調メカニズム

池下義人, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
足部の接地部位に応じた「手応え」を活用する二足歩行制御則の提案

秋山恭一, 大脇大, 石黒章夫

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
ヒモ状生物の適応的ロコモーションに内在する「手応え制御則」

佐々木瞭, 加納剛史, Robin Thandiackal, Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
手応え制御で再現するヘビの多様なロコモーション

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
ムカデの示す多様な運動パターン

菊池和気, 安井浩太郎, 加納剛史, 石黒章夫

第22回創発システムシンポジウム　2016年8月24日
A Case Study of Long-Term Walking Rehabilitation Using a Prosthesis That Transforms Sensory Modalities for Stroke Patients 国際会議

Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Keita Honda, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

The 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC’16)　2016年8月16日
Decentralized Control Scheme for Myriapod Locomotion That Exploits Local Force Feedback 国際会議

T. Kano, K. Yasui, D. Owaki, A. Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
TEGOTAE-based Control Scheme for Snake-like Robots That Enables Scaffold-based Locomotion 国際会議

T. Kano, R. Yoshizawa, A. Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
Understanding Interlimb Coordination Mechanism of Hexapod Locomotion via “TEGOTAE”-based Control 国際会議

Masashi Goda, Sakiko Miyazawa, Susumu Itayama, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
Decentralized Control Scheme for Centipede Locomotion Based on Local Reflexes 国際会議

Kotaro Yasui, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
"TEGOTAE"-based Control of Bipedal Walking 国際会議

Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
Quadruped Gait Transition from Walk to Pace to Rotary Gallop by Exploiting Head Movements 国際会議

Shura Suzuki, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Akio Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
Realization of Snakes' Concertina Locomotion by Using "TEGOTAE-based Control" 国際会議

Ryo Yoshizawa, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
Leg Stiffness Control Based on "TEGOTAE" for Quadruped Locomotion 国際会議

Akira Fukuhara, Dai Owaki, Takeshi Kano, Akio Ishiguro

5th International Conference, Living machines 2016　2016年7月19日
TEGOTAE-based Control: A Key to Understanding Control Principle Underlying Animals’ Adaptive Behavior 国際会議

Akio Ishiguro

JSPS UK-Japan Workshop on Biologically Inspired Soft Robotics　2016年7月14日
局所反射に基づくムカデの脚間協調制御則

安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ　2016年7月12日
Understanding the mechanism of snakes’ scaffold-based locomotion from the viewpoint of TEGOTAE-based control 国際会議

Takeshi Kano, Ryo Yoshizawa, Akio Ishiguro

The European Conference on Mathematical and Theoretical Biology（ECMTB2016)　2016年7月11日
環境からの力覚情報を活用した自律分散型多脚ロボットの開発

加納剛史, 安井浩太郎, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
「手応え関数」に基づく6 脚ロコモーションの自律分散制御則ー身体支持に着目した制御則設計ー

郷田将, 宮澤咲紀子, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
「手応え関数」に基づく6脚ロコモーションの自律分散制御則 −推進力に着目した制御則設計−

宮澤咲紀子, 郷田将, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
局所反射に基づく多脚ロボットの脚間協調制御則

安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
ヘビ型ロボットにおける「手応え制御則」の実機検証

加納剛史, 吉澤遼, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
足場を活用して推進するクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
「手応え関数」に基づく脚間協調制御則の 8 脚ロコモーションへの適応性の検証

板山晋, 郷田将, 宮澤咲紀子, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
ヒモ状生物のロコモーションに内在する「手応え制御則」

佐々木瞭, 加納剛史, 風間俊哉, Robin Thandiackal,Auke Jan Ijspeert, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
手応え制御によるヘビのコンセルティーナロコモーションの再現

吉澤遼, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
「手応え関数」に基づくミミズ型ロボットの自律分散制御

千葉大徳, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
頭部運動を活用した四脚ロボットのWalk-Pace-Rotary gallop間歩容遷移

大脇大, 鈴木修羅, 福原洸, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 in Yokohama（ROBOMEC2016）　2016年6月9日
「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の構築

郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

SICE東北支部第300回研究集会　2016年2月19日
非対称相互作用から生み出されるコト〜5素子系の理論解析〜

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
「手応え制御」に基づくヘビ型ロボットの開発

中島大樹, 加納剛史, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
「手応え関数」に基づく適応的二足歩行制御

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
環境からの力覚情報を活用した多足類型ロボットの脚間協調制御

酒井和彦, 安井浩太郎, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
「手応え関数」に基づく6脚歩行の脚間協調制御則の設計

郷田将, 宮澤咲紀子, 板山晋, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
頭部運動の活用による四脚ロコモーションの歩容遷移

鈴木朱羅, 福原洸, 大脇大, 石黒章夫

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
足底圧感覚の聴覚フィードバック装具がもたらす片麻痺患者の歩行への即時的効果

大脇大, 関口雄介, 本田啓太, 石黒章夫, 出江紳一

第28回自律分散システムシンポジウム　2016年1月21日
足底感覚情報を用いた二足歩行制御の環境適応性に関する検証

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2015）　2015年12月14日
ムカデのロコモーションに内在する自律分散制御則

安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

SICE東北支部第299回研究集会　2015年12月5日
Auditory Foot: A Novel Auditory Feedback System Regarding Kinesthesia 国際会議

Dai Owaki, Yusuke Sekiguchi, Akio Ishiguro, Shin-ichi Izumi

2015International Symposium on Micro-NanoMachatronics and Human Science(MHS2015)　2015年11月23日
New Hypothesis for the Mechanism of Quadruped Gait Transition 国際会議

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akira Fukuhara, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015)　2015年10月28日
Decentralized Control of 1D Crawling Locomotion by Exploiting ‘TEGOTAE’ from Environment 国際会議

Takeshi Kano, Hironori Chiba, Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015)　2015年10月28日
TEGOTAE-based decentralized control mechanism underlying myriapod locomotion 国際会議

Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics(SWARM2015)　2015年10月28日
クモヒトデのロコモーションに内在する腕内協調メカニズム

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第21回創発システムシンポジウム　2015年8月30日
環境からの手応えを活用する多足類の脚間協調制御

安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第21回創発システムシンポジウム　2015年8月30日
環境を友とする四脚ロボット

鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

第21回創発システムシンポジウム　2015年8月30日
脚間の力学的相互作用および情報的相互作用を用いた六脚ロボットの歩行制御

郷田将, 大脇大, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

第21回創発システムシンポジウム　2015年8月30日
8~14脚を有する動物の脚間協調メカニズム

安井浩太郎, 酒井和彦, 加納剛史, 大脇大, 石黒章夫

第21回創発システムシンポジウム　2015年8月30日
関節剛性が四脚ロコモーションへ及ぼす影響に関する考察

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第21回創発システムシンポジウム　2015年8月30日
How Snakes Move by Selectively Utilizing Reaction Force

中島大樹, 加納剛史, 石黒章夫

第25回数理生物学会年会　2015年8月26日
Intra-limb Coordination Mechanism of Ophiuroid Locomotion

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第25回数理生物学会年会　2015年8月26日
Decentralized Control Mechanism Underlying Myriapod Locomotion

Kotaro Yasui, Kazuhiko Sakai, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

第25回数理生物学会年会　2015年8月26日
自律分散制御則から切り拓く四脚ロコモーションの発現機序

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

東北大学附置研究所若手アンサンブルワークショップ　2015年7月23日
TEGOTAE-based control for one-dimensional crawling locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Hironori Chiba, Takuya Umedachi, Akio Ishiguro

The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月21日
Snake-like robot that exhibits adaptive concertina locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Hisashi Date, Kosuke Inoue, Akio Ishiguro

The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月21日
Cricket switches locomotion patterns from walking to swimming by evaluating reaction forces from the environment 国際会議

Hitoshi Aonuma, Masashi Goda, Shigeru Kuroda, Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月21日
Experimental Verification of Bipedal Walking Control Exploiting Plantar Sensory Feedback 国際会議

Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月21日
TEGOTAE-based CPG Control for Quadrupd Locomotion 国際会議

Dai Owaki, Shura Suzuki, Akio Ishiguro

The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月21日
Implicit Stiffness Control Embedded in Nonlinear Spring Enables Stable and Robust Running 国際会議

Dai Owaki, Helmut Hauser, Akio Ishiguro

The 7th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2015)　2015年6月21日
A Minimal CPG Model for Interlimb Coordination in Quadruped Locomotion 国際会議

Dai Owaki, Akio Ishiguro

IEEE Robotics & Automation Society CPGs Workshop (ICRA2015 CPG Workshop)　2015年5月30日
Load-dependent Interlimb Coordination for Bipedal Walking 国際会議

Dai Owaki, Shun-ya Horikiri, Jun Nishii, Akio Ishiguro

IEEE Robotics & Automation Society CPGs Workshop (ICRA2015 CPG Workshop)　2015年5月30日
足底感覚情報を活用した二足歩行制御の実験的検証

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
環境からの手応えを活用する自律分散型ヘビロボット

中島大樹, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
環境からの手応えを活用するクモヒトデのロコモーションに内在する自律分散制御則

小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
環境からの手応えを活用する四脚ロボットのCPG制御

鈴木朱羅, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
関節剛性が脚間協調へ及ぼす影響に関する考察

福原洸, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
環境からの手応えを活用した超多脚ロボットの脚間協調制御

酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
皮膚感覚フィードバックを活用した一次元這行運動の自律分散制御則

千葉大徳, 加納剛史, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2015）　2015年5月17日
-生き物の「コト」に学ぶ人工物の設計とは？－

大阪大学機械工学系技術交流会　2015年5月8日
非対称相互作用から生み出される多様な時空間秩序

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

日本物理学会第70回年次大会　2015年3月21日
クモヒトデのレジリアントな振る舞いに内在する「コト」の究明

佐藤英毅, 小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第27回自律分散システム・シンポジウム　2015年1月22日
交通量の変動に適応可能な交通信号の自律分散制御

加納剛史, 杉山雄規, 石黒章夫

第27回自律分散システム・シンポジウム　2015年1月22日
非対称相互作用から生み出されるコト

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第27回自律分散システム・シンポジウム　2015年1月22日
Order formation through asymmetric interactions 国際会議

Takeshi Kano, Koichi Osuka, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

International Conference on Mathematical Modeling and Applications (ICCMA2014) –crowd dynamics-　2015年1月9日
非対称相互作用に起因する秩序形成のミニマルモデル

加納剛史, 大須賀公一, 川勝年洋, 石黒章夫

第20回交通流のシミュレーションシンポジウム　2014年12月4日
力積予測に基づく交通信号の自律分散制御

加納剛史, 杉山雄規, 石黒章夫

第20回交通流のシミュレーションシンポジウム　2014年12月4日
クモヒトデのレジリアントなロコモーションに内在する自律分散制御則

加納剛史, 佐藤英毅, 小野達也, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会 2014（SSI2014）　2014年11月21日
On the applicability of the decentralized control mechanism of snake locomotion to sea snake locomotion 国際会議

Toshiya Kazama, Takeshi Kano, Makoto Iima, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

The sixth international symposium on aero aqua bio-mechanisms (ISABMEC2014)　2014年11月13日
Simple Decentralized Control Scheme Can Reproduce Versatile Gait Patterns of Snakes 国際会議

Takeshi Kano, Hisashi Date, Akio Ishiguro

2014 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications（NOLTA2014）　2014年9月14日
Doing Well in Narrow Aisle! Decentralized Control Mechanism Underlying Adaptive Concertina Locomotion of Snakes 国際会議

Takeshi Kano, Fuyuhiko Satake, Hisashi Date, Kosuke Inoue, Akio Ishiguro

2014 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications（NOLTA2014）　2014年9月14日
Self-organization of Motile Oscillators Inspired by Friendship Formation 国際会議

Takeshi Kano, Koichi Osuka, Toshihiro Kawakatsu, Akio Ishiguro

2014 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications（NOLTA2014）　2014年9月14日
身体構造に応じた振る舞いを発現するクモヒトデ型ロボットの実機開発

佐藤英毅, 小野達也, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第32回日本ロボット学会学術講演会（RSJ2014）　2014年9月4日
ヘビの多様なロコモーションを再現可能な自律分散制御則の実機検証

中島大樹, 佐竹冬彦, 伊達央, 加納剛史, 石黒章夫

第32回日本ロボット学会学術講演会（RSJ2014）　2014年9月4日
Concertina Locomotion を自発的に発現するヘビ型ロボットの開発

佐竹冬彦, 中島大樹, 加納剛史, 伊達央, 井上康介, 石黒章夫

第32回日本ロボット学会学術講演会（RSJ2014）　2014年9月4日
足底感覚から生み出される「足応え」を活用した適応的二足歩行制御

堀切舜哉, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

第20回創発システムシンポジウム　2014年8月31日
脚間協調現象に内在する通底原理の解明のための多脚ロボット実機プラットフォームの開発

酒井和彦, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第20回創発システムシンポジウム　2014年8月31日
狭窄空間におけるヘビのロコモーションに内在する自律分散制御則の解明

佐竹冬彦, 加納剛史, 伊達央, 井上康介, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム　2014年1月23日
クモヒトデの腕間協調メカニズムの数理モデル

佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 松坂義哉, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム　2014年1月23日
「個性」を持つ粒子集団が創り出す動的秩序～人間社会における交友関係を採り上げた事例研究～

加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム　2014年1月23日
6 脚歩行における脚間協調メカニズムのミニマリストモデルを探る

中村憲, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム　2014年1月23日
自発的歩容遷移を可能とする四脚ロボットのCPG制御

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム　2014年1月23日
足底感覚情報を活用した二脚ロボットのCPG制御

福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

第26回自律分散システムシンポジウム　2014年1月23日
交友関係の自己組織化過程の数理モデル

加納剛史, 大須賀公一, 小林亮, 青沼仁志, 石川将人, 杉本靖博, 大脇大, 石黒章夫

第19回交通流のシュミレーションシンポジウム　2013年12月16日
Obstacles Are Beneficial to Me! Scaffold-based Locomotion of a Snake-like Robot Using Decentralized Control 国際会議

Takeshi Kano, Akio Ishiguro

2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2013)　2013年11月3日
Decentralized Control Scheme for Bodily Wave Generation in Earthworm Locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

Traffic and Granular Flow '13 (TGF'13)　2013年9月25日
Decentralized Control Scheme for a Snake-like Robot That Enables Omni-directional Locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Hisashi Date, Akio Ishiguro

2013 International Workshop on Soft Robotics and Morphological Computation　2013年7月14日
Nonlinearity in Ankle Elasticity Enhances Robustness on Bipedal Walking 国際会議

Dai Owaki, Akio Ishiguro

2013 International Workshop on Soft Robotics and Morphological Computation　2013年7月14日
Taming Highly Deformable Body without Centralized Control Mechanism: Lessons from True Slime Mold 国際会議

Akio Ishiguro

2013 International Workshop on Soft Robotics and Morphological Computation　2013年7月14日
Considering Snake Locomotion with “Continuum Legs” 国際会議

Takeshi Kano, Hisashi Date, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2013　2013年6月10日
Why do quadrupeds exhibits exclusively either trot or pace gaits? 国際会議

Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2013　2013年6月10日
What is the key to postural stabilization on bipedal walking? 国際会議

Dai Owaki, Akio Ishiguro

Dynamic Walking 2013　2013年6月10日
不整地走破を目指した自律分散型大自由度ヘビロボットの開発

加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
ヒラムシに着想を得たマルチテレストリアルロボットの開発

加納剛史, 佐竹冬彦, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
ヘビのコンセルティーナロコモーションに内在する自律分散制御則の解明

佐竹冬彦, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
筋肉群の協働的励起に基づく立位姿勢制御

福田裕樹, 大脇大, 西井淳, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
身体構造に応じた振る舞いが可能なクモヒトデに内在する自律分散制御則の解明

佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
脚間の力学的相互作用を活用した 6 脚ロボットの CPG 制御

中村憲, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく筋駆動四脚ロボット

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2013）　2013年5月23日
Development of sheet-like robot for multi-terrestrial locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Fuyuhiko Satake, Akio Ishiguro

6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2013)　2013年3月11日
Toward realization of resilient locomotion: Lessons from the locomotion of arm-amputated ophiuroids 国際会議

Takeshi Kano, Shota Suzuki, Eiki Sato, Hitoshi Aonuma, Akio Ishiguro

6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2013)　2013年3月11日
From Walk to Trot to Bound: Quadruped Gait Transition Induced by Simple Local Force Feedback Mechanism 国際会議

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

6th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines（AMAM2013)　2013年3月11日
ヘビの「歩容」遷移メカニズム

加納剛史, 伊達央, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム　2013年1月25日
不整地走破が可能な大自由度ヘビ型ロボットの実機実現

佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム　2013年1月25日
仮足を出し入れして環境に適応する超軟性アメーバ様ロボット

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 小林亮, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム　2013年1月25日
真正粘菌に着想を得た流体質量保存結合振動子系における自発的パターン間遷移の解析

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 小林亮, 石黒章夫

第25回自律分散システムシンポジウム　2013年1月25日
クモヒトデのロコモーションから学ぶ大自由度系の自律分散制御 ~上位神経系の介在を考慮した腕内協調のモデル化~

鈴木翔太, 佐藤英毅, 加納剛史, 青沼仁志, 石黒章夫

第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2012）　2012年12月18日
真正粘菌変形体に着想を得た多様な振る舞いを示す静水力学的骨格ロボットの実機実現

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2012）　2012年12月18日
Snake-like Robot Driven by Decentralized Control Scheme for Scaffold-based Locomotion 国際会議

Takahide Sato, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012)　2012年10月7日
SheetBot: A Magic Carpet That Enables Scaffold-based Locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012)　2012年10月7日
Reconsidering Inter- and Intra-limb Coordination Mechanisms in Quadruped Locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Dai Owaki, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012)　2012年10月7日
Listen to Body's Message: Quadruped Robot That Fully Exploits Physical Interaction between Legs 国際会議

Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012)　2012年10月7日
Adaptive Bipedal Walking through Sensory-motor Coordination Yielded from Soft Deformable Feet 国際会議

Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (IROS 2012)　2012年10月7日
振動子に駆動されるシリンダー結合系に現れるパターン遷移

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本物理学会　2012年9月18日
「這う」「泳ぐ」「飛ぶ」が可能なmulti-terrestrial robotの実現を目指して – 環境を活用して推進する自律分散型シートロボットの実機開発 -

渡辺裕喜, 佐竹冬彦, 加納剛史, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会　2012年9月17日
身体構造に応じた振る舞いを自己組織的に発現するクモヒトデの腕内協調メカニズム

鈴木翔太, 佐藤英毅, 加納剛史, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会　2012年9月17日
身体の力学的特性に応じた歩容生成を加納とるすCPGモデル-トロット歩容とベース歩容の排他的発現の実験的検証-

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会　2012年9月17日
ミニマリストなCPGモデルから探る二脚ロコモーションに内在する脚間協調と脚内協調の発現機序

福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会　2012年9月17日
質的に異なる振る舞いを状況依存的に発現可能なアメーバ様ロボットの自律分散制御

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第30回日本ロボット学会学術講演会　2012年9月17日
視界共有に着目した直感的ヘヒロボット操縦システムの構築

砂田靖志, 佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫, 小林亮

第22回数理生物学会年会予稿集　2012年9月10日
真正粘菌変形体から着想を得た適応的運動機能を生み出す数理モデル

梅舘拓也, 出井遼, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第22回数理生物学会年会予稿集　2012年9月10日
粘菌の振動パターン間遷移を説明するためのシリンダー結合モデル

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

第22回数理生物学会年会予稿集　2012年9月10日
内部流体を介して相互作用するモジュール結合系における自発的振動パターン間遷移

伊藤賢太郎, 出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

広島大学数理分子生命理学専攻第4回公開シンポジウム　2012年9月6日
多様な時空間振動パターンを創発する真正粘菌様ロボット

梅舘拓也, 出井遼, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第18回創発システム・シンポジウム講演資料集　2012年9月1日
Autonomous Decentralized Control Mechanism in Resilient Ophiuroid Locomotion 国際会議

Takeshi Kano, Shota Suzuki, Akio Ishiguro

The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems　2012年7月9日
Decentralized Control Scheme That Enables Scaffold-Based Peristaltic Locomotion 国際会議

Akio Ishiguro, Kazuyuki Yaegashi, Takeshi Kano, Ryo Kobayashi

The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems　2012年7月9日
A Soft-Bodied Snake-Like Robot That Can Move on Unstructured Terrain 国際会議

Takahide Sato, Takeshi Kano, Akihiro Hirai, Akio Ishiguro

The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems　2012年7月9日
A True-Slime-Molde-Inspired Fluid-Filled Robot Exhibiting Versatile Behavior 国際会議

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Akio Ishiguro

The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems　2012年7月9日
Intuitive Navigation of Snake-Like Robot with Autonomous Decentralized Control 国際会議

Yasushi Sunada, Takahide Sato, Takeshi Kano, Akio Ishiguro, Ryo Kobayashi

The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems　2012年7月9日
Biorobotic Actuator with a Muscle Tissue Driven by a Photostimulation 国際会議

Masahiro Shimizu, Shintaro Yawata, Kota Miyasaka, Koichiro Miyamoto, Toshifumi Asano, Tatsuo Yoshinobu, Hiromu Yawo, Toshihiko Ogura, Akio Ishiguro

The International Conference on Biomimetic & Biohybrid Systems　2012年7月9日
Minimalist CPG Model for Inter- and Intra-limb Coordination in Bipedal Locomotion 国際会議

Dai Owaki, Takeshi Kano, Atsushi Tero, Masakazu Akiyama, Akio Ishiguro

The 12th International Conference on Intelligent Autonomous System　2012年6月26日
真正粘菌変形体に着想を得た多様な振る舞いを示す大自由度モジュラーロボット

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
非構造環境下での這行が可能な自律分散型ヘビロボット〜数理モデリング〜

加納剛史, 佐藤貴英, 平井明礼, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
環境を活用して推進する自律分散型二次元シートロボット

渡辺裕喜, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
クモヒトデに学ぶ大自由度ソフトロボットの自律分散制御

鈴木翔太, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
非構造環境下での這行が可能な自律分散型ヘビロボット — 実機開発 —

平井明礼, 佐藤貴英, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
足部の表在感覚情報をCPG制御に活用した適応的二脚歩行の実験的検証

福田裕樹, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
脚間協調と脚内協調の有機的整合が可能なCPGに基づく四脚ロコモーション制御

彌本一輝, 大脇大, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
脚間の力学的相互作用を活用したCPG制御に基づく四脚歩容遷移の実験的検証

森川玲於奈, 大脇大, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
柔軟な身体から生みだされる表在感覚情報を活用したミミズ型ロボットの自律分散制御

八重樫和之, 加納剛史, 小林亮, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
意地でも自律分散制御にこだわってヘビ型ロボットの制御則を考える変分原理と反応拡散方程式に基づいた制御則設計

佐藤貴英, 八重樫和之, 鈴木翔太, 渡辺裕喜, 平井明礼, 加納剛史, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2012）　2012年5月28日
Soft Deformable Feet Yield Sensory-motor Coordination for Adaptive Bipedal Walking 国際会議

Dai Owaki, Hiroki Fukuda, Akio Ishiguro

7th Annual Dynamic Walking Conference　2012年5月21日
Gait Transition of Quadruped Robot without interlimb neural connections 国際会議

Dai Owaki, Leona Morikawa, Akio Ishiguro

7th Annual Dynamic Walking Conference　2012年5月21日
SheetBot: Two-dimensional Sheet-like Robot As a Tool for Constructing Universal Decentralized Control Systems 国際会議

Takeshi Kano, Yuki Watanabe, Akio Ishiguro

2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation　2012年5月14日
多様な時空間振動パターンを創発する真正粘菌様ロボットの実機実現

出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

第24回自律分散システム・シンポジウム　2012年1月27日
流体場を介した力学的相互作用に基づく群ロボットの自発的群れ形成

藤原亮, 加納剛史, 石黒章夫

SICE東北支部第269回研究集会　2011年12月12日
A Fluid-filled Deformable Robot That Exhibits Spontaneous Switching among Versatile Spatio-temporal Oscillatory Patterns Inspired by True Slime Mold 国際会議

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Akio Ishiguro

The 5th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2011)　2011年10月11日
真正粘菌変形体が示す多様な時空間パターンの発現機序

出井遼, 梅舘拓也, 伊藤賢太郎, 石黒章夫

第21回日本数理生物学会　2011年9月13日
A Fluid-filled Soft Robot That Exhibits Spontaneous Switching among Versatile Spatio-temporal Oscillatory Patterns Inspired by True Slime Mold 国際会議

Takuya Umedachi, Ryo Idei, Akio Ishiguro

2nd International Conference on Morphological Computation ICMC2011　2011年9月12日
真正粘菌変形体から着想を得た自律分散制御方策

梅舘拓也, 出井遼, 中垣俊之, 小林亮, 石黒章夫

第2回領域シンポジウム「越境する数学」?CREST研究報告会?　2011年9月7日
粘菌振動子から着想を得た流体連結型モジュラーロボットが示す多様な時空間振動パターン

梅舘拓也, 出井遼, 石黒章夫

第17回創発システム・シンポジウム　2011年9月3日
CPG-based Adaptive Control of Bipedal Locomotion by Switching between Oscillatory and Excitatory Regimes 国際会議

Akio Ishiguro, Shota Kubo, Dai Owaki

Dynamic Walking 2011　2011年7月18日
粘菌振動子をモチーフにした流体駆動型ロボットが示す多様な時空間振動パターン

出井遼, 梅舘拓也, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）　2011年5月27日
光入力駆動が可能な筋細胞アクチュエータの開発

八幡慎太郎, 清水正宏, 宮本浩一郎, 宮坂恒太, 浅野豪文, 吉信達夫, 八尾寛, 小椋利彦, 石黒章夫

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMEC2011）　2011年5月27日
Simulation of a Soft-bodied Fluid-driven Amoeboid Robot That Exploits Thixotropic Flow 国際会議

Takuya Umedachi, Masakazu Akiyama, Atsushi Tero, Akio Ishiguro

2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation　2011年5月10日
「生き生きとした動き」のからくりを探る - 「脳なし」から「脳」を考えるアプローチ -

ブレインウェア研究会　2009年12月22日
生命状態を持つような人工物はいかにして構築できるか－単純な運動機能を有する結合振動子系からのアプローチ－

生体・生命工学研究会　2006年12月
A Development of a Modular Robot That Enables Adaptive Reconfiguration 国際会議

Masahiro Shimizu, Takafumi Mori, Akio Ishiguro

IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS　2006年10月10日
単純な運動機能を有する結合振動子系から創発する知能－アメーバ様ロコモーションからのアプローチ－

生命リズムと振動子ネットワーク　2006年10月
単純な運動機能を有する結合振動子系から創発する知能－生命状態を持つような人工物構築を目指して－

第15回相互作用と賢さ研究会　2006年7月
しぶとさやたくましさを持つ人工物構築を目指して－制御系と機構系の有機的な連関から創発する知能－

理化学研究所バイオ・ミメティックコントロール研究センター　2006年5月
制御系と機構系の有機的連関から創発する知能－しぶとさやたくましさを持つ人工物構築を目指して－

第50回システム制御情報学会研究発表会講演会　2006年5月
On the Coupling between Control and Mechanical Systems -A Case Study with a Modular Robot-

IEEE/RSJ 2005 IROS(International Conference on Intelligent Robots and Systems) Workshop on Morphology, Control, and Passive Dynamics　2005年8月
量的な変化から質的な変化をいかにして生み出すか？－大自由度を有するモジュラーロボットの創発的形態制御－

「生物と工学から見た社会性」勉強会　2005年2月
創発の概念はロボティクスにどのように活かされるべきか？－事例研究を通しての考察－

第6回計測自動制御学会「力学系・生物系の本質から制御を考える調査研究会」研究会　2004年9月
A Modular Robot That Exploits Emergent Phenomena

TSUKUBA WORKSHOP ON MODULAR ROBOTICS　2004年9月
How Should Control and Body Dynamics be Coupled? -An Integrated Design by Exploiting the Interdependency between Control and Body Systems 国際会議

International Seminar Dagstuhl Castle　2003年7月
環境委任性から身体委任性へ－Well-balanced Designを目指して－

社会的知能発生学研究会　2002年7月
環境委任性から身体委任性へ－有限な計算資源から興味深い振る舞いを発現させるには？－

第2回計測自動制御学会「力学系・生物系の本質から制御を考える調査研究会」研究会　2002年6月
進化ロボティクス－環境と身体から生まれる知能－

日本機械学会「複雑系・非線形系のモデリング」に関する調査研究分科会　2001年5月
きびきびと動く歩行ロボットはいかにして構築できるか？－多型性を有するニューラルコントローラの進化的構築

第30回日本臨床神経生理学会学術大会　2000年12月

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

産業財産権 4

可変弾性機素とこれを用いた関節，車両，及び動的吸振装置

梅舘拓也, 石黒章夫

産業財産権の種類: 特許権
ロボットの制御装置，ロボットおよびロボットの制御方法

服部祥英, 福原洸, 加納剛史, 石黒章夫

産業財産権の種類: 特許権
信号機の制御装置，および，信号機の制御方法

加納剛史, 石黒章夫, 杉山雄規

産業財産権の種類: 特許権
制御装置，運動モジュール，ロボットおよび制御方法

加納剛史, 石黒章夫, 千葉大徳

産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 31

イトミミズの多芸多彩な集団行動から紐解く合目的的自己組織化現象の発現原理

加納剛史, 小林亮, 石黒章夫, 脇田大輝

2023年4月1日～ 2027年3月31日
キャナライゼーション・ベースト制御：ムカデから学ぶ合目的的行動の自己組織化方策

青沼仁志

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Kobe University

2022年4月～ 2027年3月
古生物運動制御学：絶滅動物の運動様式の革新的復元方法の創成

石黒章夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Tohoku University

2022年4月～ 2026年3月
対人運動技能の制御・学習則の解明

山本裕二, 木島章文, 福原洸, 横山慶子, 島弘幸, 小林亮, 加納剛史, 石黒章夫, 奥村基生

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Nagoya University

2020年4月1日～ 2024年3月31日
バクテリアのバイオフィルム形成現象から切り拓く超サバイバルシステムの革新的設計論

加納剛史, 福原洸, 石黒章夫, 安井浩太郎

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

研究種目：Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

研究機関：Tohoku University

2019年10月7日～ 2023年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では，環境への適応戦略を自律的に創出し，過酷な環境下でも機能する「サバイバビリティ」の高い人工物システムの設計論構築を目指す.目的達成のため，バクテリアのバイオフィルムが示す環境適応戦略の発現原理を解明する.バイオフィルムは，複数のバクテリアと場の間の相互作用により自己組織的に形成された構造体であり，個々のバクテリアの足し算を超えた強靭なサバイバビリティを実現している.英国の浅利はこれまで，枯草菌を用い，1)一部の細胞が犠牲になることで全体の機能を維持する，2)各細胞が一時的に栄養を摂取制限することで全体の細胞を共存させる，といった利他的な戦略がサバイバビリティ実現の鍵であることを示した.本研究では，このようなサバイバル戦略の発現メカニズムの解明を試みる. 当初，遺伝子ノックアウトにより利他的な戦略を封じられた個体群を徐々に環境を厳しくする実験条件下で複数世代にわたって培養し，個体群が生き延びるための戦略をどのように創出するかを観察する予定であったが，議論の結果この実験は技術的に困難であることが判明した．そこで，様々な生命・社会システムにおけるサバイバビリティの発現メカニズムを探り，それらの間に成り立つ普遍原理を追求する方針とした．昨年度はCOVID-19流行下でもしぶとく経済活動を維持し続けるための方策を提案した他，イトミミズやチスイコウモリの群れが厳しい環境下で生き延びる戦略の発現メカニズムの解明を試みた．
昆虫のゾンビ化から紐解く生物の多様な振る舞いの源泉競争的資金

大須賀公一

2017年6月～ 2022年3月
自由な身体形態をもつ生物・ロボットのロコモーション:進化の隙間から空想生物まで競争的資金

石川将人

2019年6月～ 2021年3月
Robotics-inspired biology: decoding flexibility of motor control by studying amphibious locomotion 競争的資金

石黒章夫

提供機関：Human Frontier Science Program

制度名：Research Grant

2017年9月～ 2020年8月
マルチテレストリアルロコモーションから解き明かす生物の多様な振る舞いの発現機序競争的資金

石黒章夫

2016年4月～ 2020年3月
環境を友とする制御法の創成競争的資金

小林亮

2014年8月～ 2020年3月
ロボット義足による歩行運動への介入から解き明かす昆虫の脚間協調メカニズム

大脇大, 青沼仁志, 杉本靖博, 宮澤咲紀子, 郷田将, 石黒章夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2016年4月1日～ 2019年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では，義足による歩行運動への介入を通して，昆虫が示す適応的移動能力の基盤となる脚間協調機序を解明することを目的とした．初年度は，ハイスピードカメラと筋電位アンプを用い，昆虫の歩行中の脚の運動と筋活動を同時計測するシステムを構築した．初年度に構築した計測システムにより，コオロギの脚切断前後の歩行パターンを解析した．計測したN=5の個体のデータを解析した結果，両脚の中脚切断後の筋電位パターンが左右で同相同期に変化していくことが示された．最終年度には，義足実験を行い，両中脚切断後に脚の切断部分に義足を取り付けることによって，脚切断前の歩行パターンが再生成されることが確認できた．
生物ロコモーションの本質理解から切り拓く大自由度ロボットの革新的自律分散制御技術競争的資金

石黒章夫

2015年4月～ 2017年3月
多脚動物が示す巧みな脚間協調に着想を得た交通信号制御の新展開

加納剛史, 杉山雄規, 石黒章夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究機関：Tohoku University

2014年4月1日～ 2016年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

これまで数多くの交通信号の制御方策が提案されてきたが，いずれも予期せぬ交通量の変化に対して適応することが困難であった．この問題解決のため本研究では，四脚動物が示す脚間協調メカニズムに着想を得て，力学的な考察に基づいた交通信号の自律分散制御方策を提案した．具体的には，各信号機において，現時刻から一定時間の間に赤信号や前の車から受ける力積をOptimal Velocityモデルを用いて計算し，力積が小さくなるように信号の切り替え判定を行った．さまざまな車両密度の条件下でシミュレーションを行ったところ，いずれの場合においても提案手法が効果的に機能することを確認できた．
特異な対称構造を持つクモヒトデから探る振る舞いの多様性の発現機序競争的資金

石黒章夫

2012年4月～ 2016年3月
生物ロコモーションの通底原理から拓くマルチテレストリアルロボットの設計論

石黒章夫, 加納剛史

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究機関：Tohoku University

2013年4月1日～ 2015年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では，環境に呼応して這行や遊泳,飛行などの異なるロコモーション様式を自己組織的に発現する，広大な稼働環境領域を有するマルチテレストリアルロボットの具現化を目指した．具体的には，「生物は，いかなるロコモーション様式であっても，周囲環境から足がかり(scaffold)を効果的に獲得して，それらから反力を得て推進している」というシンプルな基本原理に基づき， 1)二次元シート状の身体構造を有するヒラムシをモデル生物とした，這行と遊泳を自律的に実現するシート型ロボットの開発，2)陸ヘビが示す這行と海ヘビが示す遊泳の背後にある制御原理の共通性のシミュレーションによる検証，を行った．
進化的視座から脚式ロコモーションの統一的理解を目指す数理的研究

小林亮, 石黒章夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究機関：Hiroshima University

2013年4月1日～ 2015年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

生物界の２大勢力、脊椎動物（魚類以外）と節足動物が採用している移動手段である脚式ロコモーションについて、力学の視点および進化の視点から研究を行った。進化の過程で、一度脚を得たらその後は減っていく一方に見える。節足動物の中では例外的に高速で走行することができ、速度に応じて使用脚数を変えるスナガニに着目し、数理モデルを用いて解析することで、脚数減少の理由付けを与えた。同時に進化の過程における脚数の減少に対する一応の解釈を得た。また、動物の運動と制御を解析するための記述法として、ダイナミックフログラフというプラットフォームを提案した。
生物ロコモーションに学ぶ大自由度システム制御の新展開競争的資金

小林亮

2008年8月～ 2014年3月
ダイナミックテンセグリティから探る個体発生的時間スケールの構造適応様式競争的資金

石黒章夫

2011年4月～ 2013年3月
単純な運動機能を有する結合振動子系から探る移動知発現の力学的共通原理

石黒章夫, 清水正宏, 郷原一寿

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

研究機関：Tohoku University

2008年～ 2009年

詳細を見る詳細を閉じる

移動知発現の共通原理を構成論的に考察するためには,最低限の設定から基本論理を探っていく「ミニマルデザイン」と呼ばれるアプローチが効果的である.そこで真正粘菌変形体をモチーフとして,非線形振動子を単純な運動機能を有するモジュールに実装した,可変形態型のモジュラーロボットを採り上げ,このロボットに状況適応的に形態を変形しながら移動する,アメーバ様ロコモーションを発現させる試みを通して,移動知の発現原理の理解を目指した.その結果,現在進行中の動きに即した受動的変形機能を持たせることで,優れた環境適応機能と耐故障性が発現することを明らかにした.
個体発生過程をモチーフとした自己組み立てへのダイナミカルアプローチ

石黒章夫, 清水正宏

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2007年～ 2009年

詳細を見る詳細を閉じる

本研究の目的は,生物の個体発生過程をモチーフとして,幾何学的に複雑な形態への安定かつ自発的な自己組み立てを実現する群ロボットの構築をダイナミカルアプローチの立場から議論することである.この目的のために,非線形振動子の相互引き込みを活用した凝集力の誘起,ならびにロボット間の物理的な相互作用を活用することで,自己組み立てを完全自律分散的に実現する制御方策を提案し,20台程度の実機ロボットを用いて実験的に検証した.
移動知の力学的共通原理の発見と展開-人工物と生物の共通理解-

大須賀公一, 鄭心知, 足立二郎, 石黒章夫, 清水正宏, 大金邦成

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

研究機関：Kobe University

2005年～ 2009年

詳細を見る詳細を閉じる

無限定環境に適応することを行動仕様として与えられた移動主体は,それが生物であっても非生物であっても,環境の複雑さに対処する必要がある.その能力を移動知と呼んでおく.その具体的方法は「種」によって異なってくるが,本研究班では,その中心には共通の原理が存在しているとする.以上のような背景のもと本研究では,移動主体ごとに内在する移動知の共通原理をさらに貫く共通原理を,力学的アプローチにより解明する.
制御系と機構系の有機的カップリングによる学習曲面の良設定化

石黒章夫, 川勝年洋

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Nagoya University

2004年～ 2005年

詳細を見る詳細を閉じる

複雑なランドスケープを有するスカラ評価関数の最適化が要求されるロボットの制御(学習)問題においては,制御方策に問題のすべてを帰着させるのではなく,身体系の構造(ダイナミクス)自身をも積極的に改変し,評価関数を多谷構造から漏斗型の単一の安定状態を持つ構造に変えることも必要となる.このような制御系と身体系の有機的調和によって,制御方策のグローバルな安定性と有限時間内での制御の定が保証されることが期待される. このことは,学習曲面における特異点の存在をありのままに受け入れ,それらへの対処のために学習アルゴリズムの高機能化・複雑化を論じる近年の学習理論の考え方とは一線を画する.身体系のダイナミクスという,もう一つの設計パラメータを積極的かつ適切に活用できれば,そもそも特異点が存在しないような「素直な」学習曲面を構成でき,その結果として比較的「簡便な」学習方策であっても実時間整定や初期値に対する頑健性が期待できるのである. そこで本研究では,複数の体節から構成される多脚歩行ロボットならびにヘビ型ロボットの自律分散的ロコモーション制御問題を例に,上記作業仮説の妥当性をシミュレーションならびに実機実験を通して検証した.具体的には,複数の体節をアームで結合したヘビ型ロボットを主として採り上げ,勾配法に基づいて設計された制御系と,ロボットの体節間のジョイントであるアームの剛性を変更することで,体節間の力学的干渉を調整可能な機構系を取り上げ検証した.その結果,機構系と制御系により創り出される,学習曲面の形状が学習の効率の向上に寄与していることを示した.また,制御系と機構系のカップリングには,ある種の最適な形態があることを示した.
多脚歩行ロボットの自律分散制御を可能とする機械系ダイナミクスの改変

石黒章夫

2002年～ 2003年

詳細を見る詳細を閉じる

近年,ロボットの知能は,制御系単体から創り出されるものではなく,制御系(脳)と機械系(身体系),そして環境(生態学的ニッチ)の三者間の相互作用ダイナミクスを通して発現(創発)する,ということが広く認知されつつある.このことは,ロボットを設計する際には,与えられた機械系(身体性)のダイナミクスを積極的に活用するような制御方策(dynamics-based controlと呼ばれている)を採用することのみならず,制御方策の潜在能力を引き出すように機械系のダイナミクス(あるいは,より広い意味でモーフォロジー)をも併せて改変することの重要性を示唆している.しかしながら,このような観点からの研究は緒に就いたばかりであり,制御系と機械系のダイナミクスの適切な「結合のさせ方」に関して議論している研究は,依然として皆無に等しいのが現状である. そこで本研究は,システム全体として適切な性能を発現できるような,制御系と機械系ダイナミクスの「有機的な」結合のさせ方を数理的に考察することを目的とする.具体的には,複数の体節から構成される多脚歩行ロボットの自律分散的歩容制御問題を取り上げる.そして,任意の脚間初期位相差からエネルギー消費を最小とするような適切な歩容への収束性が,「体節間の情報のやりとり(換言すれば,神経回路の張り巡らせ方)」と「体節間の力学的干渉(換言すれば,背骨の剛性:これまでの多脚歩行ロボットに見られる「かちかち」の背骨では,脚間の長距離相関が生じてしまい,歩容の収束性が劣化する恐れがある)」の両者によって規定されることを示し,これらの適切な結合ダイナミクスの設計方法を明らかにする. 平成14年度では,上記の問題設定のもとで,歩容の収束性が,制御系ダイナミクスと機械系ダイナミクスの両者から構成される結合システム行列の優対角性によって規定されることを数理的に明らかにした.また,シミュレータを構築し,体節間を非線形バネで接続し,その剛性が歩容の収束性に大きな影響を与えることを数値実験的に確認した. 平成15年度では,本年度に構築したシミュレータを用いて,ハンドチューニングによるパラメータの最適化を行った.得られたパラメータを用いて位相収束特性を司る行列の固有値解析を行った結果,スペクトル半径が1.0以下となっていることが確認できた.これらの結果を通して,制御系と機械系の両ダイナミクスを調節する意義が明らかとなった.今後は,PCクラスタを用いてパラメータの最適化作業を進める予定である.
視覚代用臓器「ハイブリッド型人工網膜」に関する研究

三宅養三, 八木透, 近藤峰生, 渡部眞三, 石黒章夫, 近藤永子, 鈴木聡, 児玉哲司, 三宅養三, 時田義人

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Nagoya University

2000年～ 2003年

詳細を見る詳細を閉じる

(1)人工眼シミュレーション: 人工眼を装着した患者が日常生活上で最低限要となる視機能の実現を目指すために必要な人工眼のスペックを定量的に評価するため人工眼の使用状態を体験できる人工眼体感システムを制作した。その結果、人工眼の輝度調節は4〜8段階が適切であることが判明した。 (2)画像信号処理: 人工眼では入力画像情報に基ずいて電気パルス信号を生成し、網膜を電気刺激する必要がある。その際には生成したパルス信号を高速に処理するためのハードウエアが不可欠である。本研究ではパルスニューロンの概念を導入して従来のニューロン表現に比べ高い集積度を実現する実装方法を考案した。これにより人工眼の画像処理において、高速性や回路の小型化という基本要件は、パルスニューロンや神経修飾メカニズム等のコンセプトが極めて有用なものとなりうることが明かとなった。 (3)視覚系神経への電気刺激の評価: 人工網膜における電気刺激の至適条件に関して、正常と網膜変性マウスを用いた研究を行った。その結果、短発波のほうがパルス波より効率的であった。さらに猫を用いて、外側膝状体に刺激電極アレイを刺入し、パルス幅、パルス強度、電極間距離を変化させ、神経応答として視覚領から誘発電位を測定した。その結果、パルス幅よりもパルス強度が神経応答に大きな影響を与えることが判明した。 (4)刺激用電極の形状、組成に関する研究: 網膜電極の下にスペーサーを用いることにより、電極と強膜の間に一定の距離を保つことができ、その高さは光学的干渉断層計により網膜厚を測定することにより最適な間隔を設定できることが判明した。 (5)視神経再生に関する研究: 軸索を損傷された中枢神経細胞の軸索再生は、中枢神経の機能回復をはかるうえで重要である。人工感覚器によって外界刺激を中枢に伝達する場合、感覚需要デバイスからの信号を需要する神経細胞の軸索を、本来の中枢神経細胞に導いてシナプスを形成して信号を伝達することが必要とされる。本研究では視神経を切断された網膜神経節細胞を長期にわたって生存させ,さらに軸索を最盛させるための方法を検討した。
神経回路の動的再編成機能に着目したアダプタビリティを有する制御器の進化的構築

石黒章夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Nagoya University

2000年～ 2001年

詳細を見る詳細を閉じる

近年,進化的計算手法を用いてロボットの制御器あるいは形態をも構成論的に構築することを目指す,進化ロボティクスと呼ばれる分野が注目を集めている.この分野では,特に制御器をニューラルネットワークで表現し,その構造ならびにシナプス荷重を進化的に獲得する研究例が数多く報告されている.しかしながら,学習と進化過程が乖離に起因する環境の変動に対する脆弱性といった問題点が指摘されている.一方,近年の神経生理学の研究により,神経回路は状況に応じて動的かつ迅速に回路特性が変化していることが明らかになった.これらの興味深い現象は,神経修飾物質と呼ばれる化学物質の働きによるものと考えられている. そこで申請者は,この神経修飾物質の働きを工学的に模擬することにより,神経回路の学習ならびに構造を感覚入力(環境)に応じて動的かつ実時間で調節する手法の構築を目指した.本手法の特徴は,進化の対象を『状況に応じた適切なニューロン間の相関(学習)の取り方』としたことである. 平成12年度は,この概念を用いて2脚,4脚といった歩行ロボットの適応制御器の構築,ならびに効率的な進化手法の開発に関する考察を主に行った.また,ペグ押しロボットの行動制御問題の考察も併せて行った.その結果,提案する手法は,従来手法に比べて進化能力ならびに適応能力を飛躍的に高めることができることが数値実験の結果明らかになった. 平成13年度では,より信頼性の高いシミュレーションを行うために,接触等の物理現象を高速に計算可能な三次元シミュレータを導入し,CPG(中央パターン発生器)を神経調節するメカニズムを進化させることを試みた.その結果,進化を通して獲得された個体は,進化過程で経験していないような状況に対しても,実時間で回路特性を改変し,適切に対処できることを明らかとなった.
表現型可塑性を有する個体発生過程に基づくロボットの神経回路・形態の創発的形成

石黒章夫

1997年～ 1999年

詳細を見る詳細を閉じる

近年,ロボットのコントローラあるいは形態をも進化的手法により,ボトムアップ的に構築することを目指す進化ロボティクスと呼ばれる分野が注目を集めている.進化ロボティクスは,設計者がロボットの身体性や,ロボットとその環境との間に存在する相互作用を陽に意識しなくとも,コントローラの構築に反映されるため,強力な設計手法となりうる.また,コントローラとしてニューラルネットワークを用いた場合,ニューラルネットワークはセンサ入力とアクチュエータ出力を直接結びつける極めて低次レベルのコントローラの記述法であり,このため逆に高い創発性が期待できるという優れた特徴を有している. ところで,進化過程には通常多大の計算時間を必要とするため,進化過程は必然的にシミュレータ上で行う.しかしながら,シミュレーション環境と実環境は似て非なるものであり(摩擦やノイズ,センサの個体差などの不確定要素が多数実世界には存在する),また進化は通常経験させた環境に特化する傾向にあるため,進化させた個体が実環境ではしばしば適切に機能しないという問題が指摘されている. そこで,本研究では,「シミュレーションから実環境へのシームレスな移行」の実現を目的とし,「コントローラの構築において,何を進化の対象とするか?」という根元的な問題から考察を行った.その結果,行動主体(ロボット)と環境との間に存在するフィードバックループの調節の仕方を進化の対象とすることにより,この問題が大幅に緩和されることがわかった.ここで,状況に応じてフィードバックルーブを調節するということは,シナプス荷重に全情報を埋め込んでいた従来の一義的なモデルと異なり,ニューラルコントローラの構造が多義的・多型的になることを意味している.そこで,この機能を実現するために,実際の生物で観測される,神経修飾物質(ニューロモデュレータ)による神経回路の動的再編成現象に着目し,モデルを構築した. 提案する手法の妥当性を検証するために,ペグを光源までロボットが押すというタスクを例に取り,シミュレーションと実機を用いた実験を通して検証した.その結果,シナプス荷重を進化の対象とする従来手法は,シミュレーションでは高い評価を得ていた個体が,実環境に移行するとその機能が破綻した.一方,提案する手法では,実環境においてもシミュレーションと同様の機能が発現することが確認できた. 本手法は,進化と学習というこれまで乖離して扱われていた概念を有機的に融合することができ,かつ環境変動に対して,高い頑健性を有することが確認された.このため,学術的のみならず産業的にも極めて高い価値を有するものと確信する.
人間の感性のモデリングに関する研究

古橋武, 児玉哲司, 石黒章夫, 内川嘉樹

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Nagoya University

1997年～ 1998年

詳細を見る詳細を閉じる

感応評価のモデル,意思決定過程のモデルなど人間の感性のモデリング手法の開発を目指して,(a)ファジィニューラルネットワークによるモデリング,(b)遺伝的アルゴリズムによるモデリング.(c)免疫システムによるモデリングについて研究を進めた。これらの研究のうち(a),(b)において大きな成果を得ることが出来た。本研究の主な成果は以下の通りである。 (a) ファジィニューラルネットワークによるモデリング感性のモデリングにおいて重要なことは、対象の出力に関連の深い入力変数の適切な組み合わせの選択とそれらの入力変数が構成する入力空間の適切な分割を獲得することである。本研究では,ファジィニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズムを組み合わせることで適切な入力変数選択を行う手法を開発した。さらに,入力空間の不均等分割法について詳細に検討し,モデルの獲得したルールの明示性を重視した分割法と,モデルの簡潔性を重視した分割法の2つの不均等分割法を提案した。本手法は簡潔と精度のバランスを取れたモデルの同定を可能とする。 (b) 遺伝的アルゴリズムによるモデリング入力空間に偏在するデータからのモデル獲得を目指して,遺伝的アルゴリズムにより偏在するデ一夕に合わせたファジィルールの同定手法の開発を行った。この手法における問題点として、遺伝的アルゴリズムによることでルール獲得に多大な計算時間がかかることと,得られたファジィルールにおいてはルール毎に入力変数の組み合わせ,メンバーシップ関数の形状が異なり、どのような知識が獲得されたのか把握が困難であることに着目し,遺伝的アルゴリズムによるルール獲得の高速化手法と、獲得されたルールの明示化手法を開発した。本手法はルールの精度の劣化を最小に抑えながら、知識の抽出を可能とする。
免疫ネットワークを用いた6脚歩行ロボットの自律分散的歩容制御に関する研究

石黒章夫

1996年～ 1996年

詳細を見る詳細を閉じる

生体内情報処理機構の一つである免疫系に関しては近年医学・生理学的研究が飛躍的に進み,次第にその機能原理が明らかになりつつある.それによると,免疫系はウィルス等の抗原を排除する様々な種類の抗体間で密接に連絡を取り合ってネットワークを形成し,自律分散的に機能していることがわかってきた.しかしながら免疫系は,他の生体内情報処理機構である脳神経系,遺伝系に比べて工学的見地からの研究は皆無に等しく,その機能の工学的模擬ならびに応用は新たな並列分散的情報処理機構の構築に有用であると考えられる. そこで本研究では上記の考察に基づき,自律分散制御の適切な問題である多脚歩行ロボットの歩容(歩行パターン)獲得を例にとり,免疫学的見地からのアプローチを試みた.平成8年度の研究では,免疫系の有する機能の中でも重要な一つである『記憶保持機能』に着目した手法の開発を行った. 提案する手法では,歩行ロボットの各脚に脚を上げる,前後に漕ぐ,下げるといった基本的な要素行動を各種リンパ球細胞(B細胞)として用意する.各脚に取り付けられた関節角センサの値は抗原として作用し,現在の状況に即した要素行動に相当するB細胞が刺激され,抗体を分泌しながらその濃度を上昇させる.分泌された抗体は同時に行動したい他脚のB細胞を刺激してその濃度を変化させる.ここで,転倒/非転倒を検出するセンサからの信号を基に,適切なつながりを有するB細胞の濃度を上昇させ,不適切なB細胞の組を低く抑える強化学習メカニズムを導入した.その結果,適切な歩容を実現するB細胞の組がネットワークを形成し,高濃度に維持されていく一種の免疫学的記憶機能が実現できた. 今後の課題としては,ネットワークの大規模化,対故障性の検証等が挙げられる.さらに免疫系の観点から新しい連想記憶メカニズムの実現を試みていきたいと考えている.
免疫情報処理機構を参考にした自律移動ロボットの動的行動制御に関する基礎的研究

内川嘉樹, 石黒章夫, 児玉哲司, 古橋武

1996年～ 1996年

詳細を見る詳細を閉じる

近年、人工知能の分野では、動的に変動する環境の中でもロバストかつ柔軟に作動する行動に基づくアプローチ(行動型人工知能)が注目を集めている。しかしながら、適切な行動出力を得るためにはどのような要素行動を用意し,そして要素行動間の行動調停をいかに行うかが大きな問題となっている。一方、生体内の情報処理機構の一つである免疫系は、各種リンパ球細胞が相互にコミュニケーションをとることにより、高度な情報処理機能をシステムレベルで実現していることが明らかになってきた。この機能は、脳神経系とは異なる新しい並列分散処理アルゴリズムを提供するものと期待される。上記の考察に基づき、申請者らは免疫系の工学モデルの構築ならびにその人工知能分野への応用に関する研究を進めている。平成7年度からの研究では、自律移動ロボットの動的行動選択問題への適用を念頭に置き、センサが検知する内外環境に関する情報を抗原に、またロボットの取り得る各種要素行動を抗体と捉え、抗体を他の抗体に対して自律性・従属性を主張する相反する二つの部位で表現しネットワークを構成することにより、状況(抗原)に応じた適切な行動(抗体)が選択可能であることを示した。本手法は、最終的なコンセンサス決定がネットワークダイナミクスを通して並列分散的・ボトムアップ的に行われるため、広範な応用範囲を持つものと期待できる。しかしながら,各種抗体は設計者がトップダウン的に用意していたため、複雑な免疫ネットワークの構成は困難であるという問題を有していた. そこで平成8年度の研究においては,環境との相互作用により得られる強化信号に基づき,適切な行動調停を可能とする免疫ネットワークの自律的構築手法の検討を行った.シミュレーションの結果,良好な学習能力を有していることが確認できた.今後の課題としては,メタダイナミクス機能の工学的実現等が挙げられる.
免疫情報処理機構を参考にした自律移動ロボットの動的行動制御に関する基礎的研究

内川嘉樹, 石黒章夫, 児玉哲司, 古橋武

1995年～ 1995年

詳細を見る詳細を閉じる

近年、人工知能の分野では、従来の機能的分解に基づくアプローチの限界が指摘されはじめ、動的に変動する環境の中でもロバストかつ柔軟に作動する行動に基づくアプローチ(行動型人工知能)が注目を集めている。このアプローチは、センサ情報から独自に認識・判断して駆動系に命令を出す多数のエージェント(要素行動)を用意し、そのエージェント間の競合・協調の結果としてシステム全体の動作を動的・創発的に発生させるものである。しかしながら、適切な行動出力を得るためにに要素行動間の行動調停をいかに行うかが大きな問題となっている。一方、生体内の情報処理機構の一つである免疫系は、最近の医学・生理学の研究を通して、各種リンパ球細胞が体液中を単にばらばらに浮遊しているのではなく、相互にコミュニケーションをとることにより、高度な情報処理機能をシステムレベルで実現していることが明らかになってきた。この機能は、脳神経系とは異なる新しい並列分散処理アルゴリズムを提供するものと期待される。上記の考察に基づき、申請者らは免疫系の工学モデルの構築ならびにその人工知能分野への応用に関する研究を進めている。平成7年度の研究では、自律移動ロボットの動的行動選択問題への適用を念頭に置き、ロボットのセンサが検知する外部環境に関する情報を抗原に、またロボットの取り得る各種要素行動を抗体と捉え、抗体を他の抗体に対して自律性・従属性を主張する相反する二つの部位で表現し、ネットワークを構成することにより、状況(抗原)に応じた適切な行動(抗体)が選択可能であることを示した。本手法は、ファジィ推論等とは異なり、最終的なコンセンサス決定がネットワークダイナミクスを通して並列分散的・ボトムアップ的に行われるため、広範な応用範囲を持つものと期待できる。また、遺伝的アルゴリズムを用いた抗体間の結合親和性の調整および強化学習機構を用いた抗体間の結合の自律的生成も併せて試み良好な結果を得た。
免疫ネットワークを用いた多脚歩行ロボットの歩容の自己組織化

石黒章夫

1994年～ 1994年

詳細を見る詳細を閉じる

生体内情報処理機構の重要な一つである免疫系に関しては近年医学・生理学的研究が飛躍的に進み、次第にその機能原理が明らかになりつつある。それによると、免疫系はウィルス等の抗原を排除する様々な種類の抗体間で密接に連絡を取り合ってネットワークを形成し、システムレベルで機能していることがわかってきた。また免疫系は同時に免疫寛容、免疫記憶、学習機能といった工学的見地から眺めても非常に興味深い機能も併せて有している。しかしながら、免疫系は、他の生体内情報処理機構である脳神経系、遺伝系に比べて工学的見地からの研究は皆無に等しく、その機能の工学的模擬ならびに応用は新たな自律分散情報処理機構の構築に有用であると考えられる。そこで本研究では、自律分散制御の適切な問題である多脚歩行ロボットの歩容(歩行パターン)獲得を例にとり、免疫学的見地からのアプローチを試みた。平成6年度の研究では、免疫系の有する重要な機能の一つである『自己・非自己の識別機能』に着目した手法の開発を行った。具体的には、歩行ロボットの各脚にコントローラを用意し、これを抗体を見なし、これらを結合することにより免疫ネットワークを構成する。ここで各コントローラの状態変数を抗体の濃度に対応させる。ロボットが転倒することなく歩行できる適切な歩行パターンを阻害する脚運動をウィルスに冒された非自己の脚と考え、このような脚を上述の免疫ネットワークを用いて検出・排除を繰り返すことにより、任意の脚状態から適切な歩容を獲得することが可能となった。今後の課題としては、環境に応じた様々な歩容の実現ならびに抗原の存在を陽に用いた免疫ネットワークの工学的実現が挙げられる。現在これらの問題を解決する新しい免疫ネットワークの構築を行っている。

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

社会貢献活動 6

こんにちは変形菌！

令和2年度企画展「こんにちは変形菌！」

2020年7月18日～ 2020年8月30日
動物の生き生きとした振る舞いに内在するからくり（制御原理）を探る

日本の研究，最前線

2018年3月28日～
粘菌が拓く，新しいロボット技術の世界

粘菌の世界

2017年5月15日～
ロボコンマガジン2012年1月号第29回日本ロボット学会学術講演会レポート

2012年1月～

詳細を見る詳細を閉じる

第29回日本ロボット学会学術講演会レポート「魚群のように振る舞うロボット」
東北大学サイエンスカフェ第49回生き物とロボットのあいだ～イグノーベル賞受賞研究から生まれた新しいロボット制御法とは？

2009年7月24日～

詳細を見る詳細を閉じる

今回の講演では、真正粘菌という単細胞生物に着目することで浮かび上がってきた、生き物の巧みなからくりを使った新しいロボットの制御法を紹介したいと思います。現在のロボットと生き物の間に存在する大きな溝を埋めることにつながるかもしれません。
粘菌の賢さ解明，日本人受賞2年連続イグ・ノーベル賞

2008年10月3日～

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

メディア報道 35

「陸上と水中柔軟に適応」ムカデの興味深い動き解明

科学新聞

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
陸上と水中で動きを変えて自在に移動するムカデの制御メカニズムを解明――水陸両用ロボットなどへの応用に期待

fabcross for エンジニア

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
Comment les mille-pattes passent-ils si facilement de la marche à la nage?

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
Something in the way it moves -Studying a centipede sheds light on adaptive locomotion

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
How centipedes navigate through land and water

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
東北大など、ムカデの運動制御メカニズムを再現し得る数理モデル構築に接近

国立環境研究所環境展望台

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
水陸自在のムカデ、運動制御の仕組みを解明ロボット工学への応用も東北大ら

財経新聞

2019年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
想定外の故障に「即座に」適応可能なクモヒトデ型移動ロボットを開発

JST　JST news

2018年3月

メディア報道種別: 会誌・広報誌
クモヒトデ型ロボット

国立科学博物館　milsil

2018年3月

メディア報道種別: 会誌・広報誌
生物に学ぶロボット(2) 壊れても動き続ける「ヒトデ」

日本経済新聞

2018年2月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
クモヒトデから着想！東北大学が故障をものともしない5本腕の移動型ロボットを開発〜故障などの”想定外を想定するAI”も実現可能に？〜

EMIRA

2018年1月

メディア報道種別: インターネットメディア
クモヒトデがモデルのロボ腕一本でも移動再開災害現場でタフな活躍期待

読売新聞

2018年1月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
Bioinspired robot easily adapts to lost appendages

2017年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
Brittle stars inspire new generation robots able to adapt to physical damage

2017年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
脚とれても歩き続けるロボ宇宙や災害現場で活用，故障を前提に機能設計

日刊工業新聞

2017年12月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
５本腕のクモヒトデ型ロボット登場想定外にも対処、東北大など開発

産経新聞

2017年12月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
Losing arms doesn’t bother starfish bot

2017年12月

メディア報道種別: インターネットメディア
ガリレオＸ「バイオミメティクス生物模倣が拓く未来」

BSフジ

2012年6月10日

メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

詳細を見る詳細を閉じる

石黒研のヘビロボットが紹介された．
NHK教育テレビ「大！天才テレビくん」

NHK教育テレビ

2011年10月26日

メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

詳細を見る詳細を閉じる

ヘビ型ロボット・クモヒトデ型ロボットの紹介
第27回日本ロボット学会学術講演会レポート

ロボコンマガジン2010年1月号

2009年12月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
東北大協力の出前講座で学ぶ -学法福島高-

福島民報

2009年9月9日

メディア報道種別: 新聞・雑誌

詳細を見る詳細を閉じる

2009/09/07 東北産業活性センター出前講座「生き物とロボットのあいだ」
ヘビ型ロボット蛇行滑らかに ---東北大「関節」ごとに制御---

日経産業新聞　日経産業新聞

2009年9月3日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
情報知能システム総合学科が拓く明日への技術 -東北大学工学部-

教育応援プロジェクト Vol．3

2009年9月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
# 第49回生き物とロボットのあいだ～イグノーベル賞受賞研究から生まれた新しいロボット制御法とは？

仙台CATV

2009年9月

メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

詳細を見る詳細を閉じる

講演内容地球から遙か遠くの天体へ宇宙探査機をピンポイントで到達させるなど、近年の最先端知能化技術の発展ぶりには目を見張るものがあります。しかしその一方で、単純な生き物ですら示すような、しなやかに環境に適応していく能力を工学的に実現するのはきわめて難しいのです。何とも皮肉なことではありませんか！では生き物はいったいどのような「からくり」を使ってこのような優れた振る舞いを実現しているのでしょうか？さらにはロボットがあたかも生き物のように「生き生きと」振る舞うためにはどのような工夫が必要なのでしょうか？今回の講演では、真正粘菌という単細胞生物に着目することで浮かび上がってきた、生き物の巧みなからくりを使った新しいロボットの制御法を紹介したいと思います。現在のロボットと生き物の間に存在する大きな溝を埋めることにつながるかもしれません。
中央集権より分散型ロボット制御動き生き生き

河北新報

2009年8月15日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
粘菌ロボットに関する研究紹介

雑誌AXIS2009年 06月号（未来技術報告）

2009年6月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
脳も神経もない「粘菌」の驚くべき能力を発見！イグノーベル賞受賞

東北大学工学部広報誌「あおば萌ゆ」

2009年4月

メディア報道種別: その他
粘菌の力をロボット分野に応用し生き物のように自在に動くシステムを研究

朝日ウィル（Vol.927，表紙）

2009年1月27日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
石黒東北大院教授にイグ・ノーベル賞

河北新報

2008年11月8日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
イグ・ノーベル賞受賞研究について

NetRush サイエンスジャーナル

2008年10月23日

メディア報道種別: その他
サイエンス・ゼロ（ロボット研究者も注目！粘菌の不思議な動き）

NHK教育テレビ

2008年5月24日

メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組

詳細を見る詳細を閉じる

粘菌ロボットの紹介
アメーバのように動くモジュラーロボット

Newton（積水化学）

2007年8月

メディア報道種別: 新聞・雑誌

詳細を見る詳細を閉じる

現在、開発されているロボットのほとんどは、綿密な構造設計とプログラミングによって、コンピュータで完全制御され動いています。しかし、高精度がゆえに稼働環境の変化に対応できず、制御に失敗したり故障することも少なくありません。そうしたなか、特別な制御システムを使わず、環境の変化にゆるやかに対応できるロボットの開発が始まりました。単純で原始的な生物、粘菌の「生存脳機能」に着目した、変幻自在に動くロボットです。生き残っていくために必要な根源的な知能、それが「生存能機能」であり、その発現のメカニズムをまねてロボットを動かそうという試みです。（記事抜粋）
背骨の柔らかい四脚ロボ試作犬の歩行・走行を再現

日刊工業新聞

2007年4月6日

メディア報道種別: 新聞・雑誌

詳細を見る詳細を閉じる

- 東北大が試作 -
芽はぐくむ研究室東北大学・石黒章夫教授

日刊工業新聞

2007年4月2日

メディア報道種別: 新聞・雑誌

詳細を見る詳細を閉じる

”脱・頭でっかち”ロボ試作「しぶとさ」「たくましさ」持つ自律分散型
しぶとく、たくましく、打たれ強い人工物の構築を目指して～第15回相互作用と賢さ研究会レポート～

インプレス Robot Watch

2006年8月9日

メディア報道種別: その他

詳細を見る詳細を閉じる

「我々の目的は何かというと、しぶとく、たくましく、打たれ強く、そこそこ動くシステム。稼働環境が想定時から逸脱してもそこそこ動くというのは、とてつもなく難しい。そういったシステムの設計原理というのはどういう風なものなのかは、すごく知りたいわけです」と、東北大学大学院工学研究科電気・通信工学専攻の教授である石黒章夫氏は、『単純な運動機能を有する結合振動子系から創発する知能～生命状態を持つような人工物の構築を目指して』と題された講演において、自らの研究のモチベーションを示した。（記事より抜粋）

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

その他 2

大自由度を有するアメーバ型・ヘビ型・多脚型ロボットの自律分散制御則の設計と実験的検証

詳細を見る詳細を閉じる

大自由度を有するアメーバ型・ヘビ型・多脚型ロボットの自律分散制御則の設計と実験的検証を行う
身体構造の適応的改変を作り出す多重フィードバックループの解明

詳細を見る詳細を閉じる

身体構造の適応的改変を作り出す多重フィードバックループの解明を行う