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Studies on changes in wing flapping in response to air currents in birds and the mechanism of landing on tree branches

Research Project

Project/Area Number 20K04364
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

Ohtake Hiroshi  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60377017)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords羽ばたき飛行ロボット / 筋骨格構造 / ツイストドライブ / 脚ロボット / 風向・風速の推定
Outline of Research at the Start

近年,飛行ロボット,特にドローンに関する研究・開発が精力的に進められているが,飛行生物である鳥類に比べて飛行性能や機能で劣る面が多々ある.本研究では,鳥類を模倣した生物型ロボットについて研究を行う.解明が十分に進んでいない,陸鳥が持つ,墜落しにくい飛行性能,樹枝へのピンポイント着陸に注目し,鳥の複雑な翼運動を可能とする筋肉や骨格の構造と、空気の流れを知る方法,強靭な脚,および,これらを統合した制御システムを構築し,気流に合わせた飛行の変化および樹枝への着陸機能を工学的な観点から解析し,そのメカニズムを明らかにする.

Outline of Final Research Achievements

Land birds that live on land or in trees have mobility that allows them to fly without crashing even if turbulence suddenly occurs. They also have strong legs that enable pinpoint landing on tree branches. In this research, we aim to achieve the mobility performance of land birds and landing on tree branches by legs, and obtained the following research results in the three years from 2020 to 2022. 1) Development of a flapping robot that mimics the muscle structure of birds using a twistdrive mechanism, 2) Achievement of synchronous operation of flapping and feathering by two twistdrives. 3) Estimation of the wind direction around the flying robot by the airflow sensor array, and control steering toward the windward direction, 4) Development of a grasping hand whcih can stably grasp tree branches incorporating knowledge of the musculoskeletal system of the legs of birds.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球環境に適合したエネルギ効率の良い飛行ロボットを実現するためには飛行生物をよく知る必要がある.しかし,飛行生物である鳥類の複雑な翼運動のメカニズムや飛行以外の機能を工学的に再現することは難しく,研究が進んでいない.本研究課題の遂行によってその一端を切り開くことができた.
本研究で取り組んだ筋骨格系の模倣や風の計測および風を利用した飛行制御,樹枝に着陸できる脚の開発やそれらの研究成果は,地球環境に適合したエネルギ効率の良い飛行ロボットの実現に繋がっていくと考えている.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Presentation] フローセンサを用いた気流の計測と飛行ロボットの操舵制御に関する研究2023

    • Author(s)
      寺迫龍之介,大竹博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis of Drive Systems of Flapping and Feathering Motions for Bird-like Robot using Twist Drive Mechanism2023

    • Author(s)
      Jun Iwao, Hiroshi Ohtake
    • Organizer
      2023 International Conference on Artificial Life and Robotics
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of flapping robot achieving both flapping and feathering motions using twist drive mechanism2022

    • Author(s)
      Jun Iwao, Hiroshi Ohtake
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 羽ばたき飛行ロボットの樹枝への着陸を目的とした把持脚機構の開発2022

    • Author(s)
      高橋芳史聖,大竹博
    • Organizer
      第41回計測自動制御学会九州支部学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 把持・開放機構を搭載した後肢の開発と樹枝からの飛び立ちに向けた飛行試験2022

    • Author(s)
      福原海,大竹博
    • Organizer
      第41回計測自動制御学会九州支部学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数の小型フローセンサによる飛行ロボットのための風速と風向の推定2022

    • Author(s)
      松浦琴子,大竹博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 青空高く羽ばたく鳥型ロボットの開発を目指して2022

    • Author(s)
      大竹博
    • Organizer
      第24回日本知能情報ファジィ学会九州支部学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 鳥型羽ばたき飛行ロボットに関する研究2022

    • Author(s)
      大竹博
    • Organizer
      2022年度研究集会「生物流体力学と生物運動」
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 複数の小型フローセンサによる飛行ロボットのための風速と風向の推定2022

    • Author(s)
      松浦琴子,大竹博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 樹枝への着陸を目的とした鳥型ロボットの後肢の開発と制御2021

    • Author(s)
      田中天太,大竹博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 鳥の筋骨格構造を模倣した羽ばたきおよび捻り運動の実現2021

    • Author(s)
      岩尾潤,大竹博
    • Organizer
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 鳥型ロボットの開発 -羽ばたき飛行から脚による離着陸まで-2021

    • Author(s)
      大竹博
    • Organizer
      エアロ・アクアバイオメカニズム学会第44回定例講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 樹枝への着陸を目的とした鳥型ロボットの後肢の開発と制御2021

    • Author(s)
      田中天太,大竹博
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021 in Osaka
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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