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Development of paddle-type propulsion unit using phase difference

Research Project

Project/Area Number 20K04402
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

Lee Geunho  宮崎大学, 工学部, 准教授 (60595776)

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: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsパドル推進メカニズム / エビの遊泳脚 / パドル式推進機 / 検証実験 / 旋回遊泳 / 水中ロボット / パドル式推進方式
Outline of Research at the Start

現在用いられている主な海底における推進機は、クローラ、小型プロペラなどがある。また、海に住む生き物を模倣した探査ロボットの研究開発も行われている。本論文は、エビの遊泳脚に着目し、エビの遊泳中の腹肢の動きを応用した推進機を提案する。具体的な制御方針としては、各遊泳脚の運動のタイムラグによる推進力の向上に着目し運動制御を行う。試作機を用いて動作実験を行うことで有効性を検証する。

Outline of Final Research Achievements

We aim to develop a new promotion mechanism for seabed exploration. The main propulsion mechanism of the currently used for underwater exploration robots is a screw propeller. While screw propellers can generate high-efficiency propulsion, the screw-propellers propulsion suffers from problems such as a reduction in propulsion efficiency when speed increases and a risk of injury due to contact with aquatic organisms. To overcome these limitations, we take attention to the swimming leg of a shrimp and propose a paddle-type propulsion mechanism that applies the motion of the abdomen when the swimming of the shrimp. The shrimp swim in the water by paddle-exercising the swimming legs provided under the abdomen like paddles. Through extensive experiments, we verified the effectiveness of the proposed mechanism by performing an operation experiment using the developed prototype.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エビは、4対の遊泳脚をパドリングさせることで遊泳している。動作解析を通してエビは遊泳脚を後側から順に動かしていくが、このとき各遊泳脚の動作のタイミングに一定のずれ(位相差)がある。このずれは、直前の運動により生じた流れを、次の遊泳脚が運動することで更に流れを添加する。この一連の動作をすべての遊泳脚で行うことにより、通常のパドリングより高い推力を発生させている。本研究では、このエビ特有の遊泳運動をモデル化し、推進原理として活用可能な運動式を創出する。さらに、創出した運動式を導入したパドル式推進装置と制御手法を開発し、水中ロボットの推進機としての可能性を試みる。

Report

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

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] A new underwater robot that imitates the swimming movement of shrimp2022

    • Author(s)
      Teppei Inoue, Geunho Lee, and Kakeru Shiki
    • Organizer
      JSME-IIP/ASME-ISPS Joint International Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水上移動ロボットにおけるパドル式推進機構2022

    • Author(s)
      志岐駆琉, 井上哲平, 李根浩
    • Organizer
      Dynamics and Design Conference 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] エビの遊泳動作の観察と運動モデルの提案2022

    • Author(s)
      井上哲平,李根浩,志岐駆琉
    • Organizer
      2022年度電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 水上におけるパドル式推進機構の開発2022

    • Author(s)
      志岐駆琉,李根浩, 井上哲平
    • Organizer
      日本機械学会九州支部 第54回卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Drag force based propulsion mechanism for underwater robots2021

    • Author(s)
      Geunho Lee and Teppei Inoue
    • Organizer
      10th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First step toward underwater explorations using paddle-based propulsion mechanism2021

    • Author(s)
      Geunho Lee, Teppei Inoue, Aye Aye More, and Sousuke Hamada
    • Organizer
      Antarctic and Southern Ocean Forum 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エビの遊泳運動を模倣した水中における新たな推進メカニズム2021

    • Author(s)
      井上哲平,李根浩,春日井稿樹
    • Organizer
      日本機械学会九州支部 第53回卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 水上移動ロボットの旋回制御手法の提案2021

    • Author(s)
      春日井稿樹, 井上哲平, 李根浩
    • Organizer
      第40回計測自動制御学会九州支部学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 水中ロボットにおける昇降可能な推進メカニズム2021

    • Author(s)
      井上哲平, 李根浩
    • Organizer
      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Bionic shrimp paddle-type mechanism and its realization2020

    • Author(s)
      Aye Aye Moe, Haruka Noritake, Kouki Ogata, Kazuma Takemoto, Shousuke Hamada, and Geunho Lee
    • Organizer
      Proc. IEEE 9th Global Conference on Consumer Electronics
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エビの遊泳運動における位相差を取り入れたパドル式推進機の開発2020

    • Author(s)
      澤津橋誠,李根浩,濵田庄助,Aye Aye Moe
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部第73期総会・講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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