蝶をモデルとした小型はばたきロボットの開発

• Project/Area Number: 17686022
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 菊池 耕生 Chiba Institute of Technology, 工学部, 准教授 (60318219)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000); Fiscal Year 2007: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2006: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2005: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
• Keywords: 飛行ロボット / はばたき / CFD / 有限要素法 / テイクオフ

Research Abstract

蝶型の小型はばたきロボットとして,ボディの運動・翅の弾性変形・翅周りの流れ場を考慮した有限要素法による数値解析結果,及び,風洞実験に基づき,(1)翼長5.5c,(2)質量600mg,(3)前進翼で,(4)尾翼が無く,(5)アスペクト比ほぼ1,(6)はばたき周波数約10Hz,(7)160°という非常に大きなはばたき角をもち,(8)揚力中心より後方に重心を有し,(9)はばたき運動と同周期・逆位相で腹を振る機構を有するプロテクトタイプモデルを開発した.対気速度を必要とする自由飛翔の他,対気速度0m/sからのテイクオフを実現し,翅の打ち下ろしで上昇,翅の打ち上げで前進し,ピッチ角をはばたき運動と共に周期的に振動させる蝶特有の飛翔を実現した.固定翼や回転翼と全く異なるメカニズムで飛翔するcm,mgオーダーの小型はばたきモデルの飛行原理を明らかにし,実際に,そのメカニズムによって飛翔するロボットを同スケールで開発したところに工学的重要性がある.

Research Products

• [Journal Article] Development of a small flapping robot: Motion analysis during takeoff by numerical simiilatioii and experiment (2008)
  • Author(s): Koki KIKUCHI, et. al.
  • Journal Title: MECHAMCAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING Vol. 22(In Press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 小型はばたきロボットの開発 (2007)
  • Author(s): 宇田川 貴正
  • Journal Title: 日本設計工学会学会誌 42・6 Pages: 60-65
• [Journal Article] 蝶型はばたき機構の開発と翅構造・翅周り流体解析 (2005)
  • Author(s): 藤川太郎
  • Journal Title: 平成17年度春季大会研究発表講演会講演論文集 Pages: 51-54
• [Journal Article] 蝶型はばたきロボットに関する開発-実機の試作と運動解析 (2005)
  • Author(s): 藤川太郎
  • Journal Title: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'05講演概要集 (CD)
• [Journal Article] Development of a Small-Sized Flapping Robot (2005)
  • Author(s): Takamasa Udagawa
  • Journal Title: Proc.of the 1st International Conference on Design Engineering and Science Pages: 283-288
• [Presentation] 迎角と前進翼角の違いによる蝶型はばたきロボットの飛翔特性解析 (2008)
  • Author(s): 藤川 太郎
  • Organizer: 日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2008-12-16
• [Presentation] Motion Analysis of Small Flapping Robot For Various Design and Contro1 Parameters (2007)
  • Author(s): Taro FUJIKAWA
  • Organizer: International Conference on Robotics and Biomimetics: ROBIO2007
  • Place of Presentation: China
  • Year and Date: 2007-12-16
• [Presentation] 小型はばたきロボットに関する研究-実機におけるリード・ラグ角と迎角の関係- (2007)
  • Author(s): 平川 和明.
  • Organizer: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2007-05-12
• [Remarks]
  • URL: http://www.kikulab.it-chiba.ac.jp/flutter/e3_flutter.html