センサが故障しても匂いを探索できるロボットを開発 ~昆虫の行動原理を応用、災害救助などへの活用を期待~

2026-03-10 国立情報学研究所

国立情報学研究所、東京科学大学、東北大学の研究グループは、昆虫の行動原理を応用し、片側の匂いセンサが故障しても匂い源を高精度で探索できるロボットシステムを開発した。研究ではモデル生物としてカイコガを用い、通常は左右の触角による匂い情報を利用するが、片側の触角を失っても残った触角の匂い情報と身体の向きを統合して行動を調整し、匂い源に到達できることを実験で確認した。この行動決定プロセスをロボットに実装し、室内および野外環境で検証した結果、片側センサが故障した条件でも故障前と同等の探索性能を維持できた。昆虫の適応戦略を模倣することで、従来の匂い誘導型ロボットでは難しかった感覚器官損傷下でのロバストな匂い探索を実現した。本研究は、生物の行動原理を工学に応用する生物規範型ロボティクスの新たな設計指針を示し、災害救助や危険物探査、環境モニタリングなどへの応用が期待される。

センサが故障しても匂いを探索できるロボットを開発 ~昆虫の行動原理を応用、災害救助などへの活用を期待~
図1:研究の概要図

<関連情報>

ロボットによる匂い源定位のための嗅覚欠損に対する昆虫に着想を得た適応行動補償戦略 Insect-inspired adaptive behavioral compensation strategy against olfactory sensory deficiency for robotic odor source localization

Shunsuke Shigaki,Keisuke Yokota,Ryoko Sekiwa,Daisuke Kurabayashi & Dai Owaki
npj Robotics  Published:09 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44182-026-00080-5

Abstract

The ability to navigate toward potential mates, food sources, or nesting sites is a fundamental trait shared across species. Despite their small nervous systems, insects demonstrate remarkable odor-guided navigation, making them ideal models for bioinspired robotics. Although robots capable of odor-source localization have been developed, their practical deployment remains limited, particularly under conditions involving physical impairment. In this study, we investigated how sensory deficits affect odor localization behavior in male silk moth Bombyx mori, which locates females using sex pheromones. Remarkably, even after the removal of one antenna, the primary olfactory organ, the silk moth retained its ability to locate the odor source. Behavioral analyses revealed that navigational strategy depended on the spatial position of odor detection. We replicated this strategy in a quadrupedal robot by designing a system capable of estimating odor positions analogous to moth antennae. Robotic experiments confirmed that adaptive behavioral selection based on bilateral or unilateral odor cues sustains efficient odor localization. These findings highlight fundamental principles of robust robotic navigation system development capable of maintaining performance even under sensor impairment, as required for long-duration or rescue missions.

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