工学：不可観測性への適応によるオプティックフローを用いた飛行姿勢の制御

姿勢制御は、飛行に不可欠な能力である。飛行ロボットは一般的に加速度計を用いて姿勢を推定しているのに対し、飛翔性昆虫には重力に対する明確な感覚がない。姿勢安定化におけるいくつかの感覚器官の役割は立証されているが、飛翔性昆虫の内部の重力方向推定への依存性についてはまだ分かっていない。今回我々は、姿勢が、加速度方向を関連付ける運動モデルと組み合わせた場合に、オプティックフローからいかに抽出できるかを示す。我々は、ホバリングなどの姿勢を観測できない状態はあるが、その後の制御系はそれでも安定していて、連続的にそうした状態に入ったりそうした状態から出たりすることを立証する。飛行ロボットの実験により、こうした方法での不可観測性への適応が、安定だがわずかに振動する姿勢制御につながることが確認された。また、生物から着想を得た羽ばたきロボットを用いた実験によって、羽ばたきの動きに由来する高振動数の姿勢振動が残ることで可観測性が向上することが示された。今回提示した手法はロボット工学に有望であり、加速度計を用いない自動操縦によって、昆虫スケールの自律飛行ロボットへの道が開かれる。さらに、今回の手法によって、昆虫の姿勢の推定と制御に関する仮説ができ、既知の生物現象に関するさらなる知見が得られるとともに、より高い飛行速度での頭部と胴体の姿勢の相違の低減などの新しい予測が生み出される可能性がある。

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