2006 Fiscal Year Annual Research Report
水中ロボットアームによる水泳時の四肢に働く非定常流体力の解明と高精度モデルの開発
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17680045
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中島 求 東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 助教授 (20272669)
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| Keywords | 水泳 / 水中ロボットアーム / 四肢 / 非定常流体力 / 流体力モデル / スポーツ工学 / 流体力学 |
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| Research Abstract |
1.前年度までに開発した,実験用水中ロボットアームにおいては,振動が大きい,手・足部の重量が大きすぎるなどの問題点が判明したため,これらの問題点を解決する改良を行なった.まず振動については,原因の調査の結果,肘関節の制御方法に問題があることが判明した.すなわち,比例制御のみであり速度制御がかかっていなかった.そこで,新たに角速度検出用にタコジェネレータを組み込み,比例・速度制御を行なうようにしたところ,振動が大幅に低減でき,測定に耐えうるものとなった.また手・足部については,手・足模型の内部を発泡材とする改良を施したところ,大幅な軽量化が実現した.
2.改良を施したロボットアームを用いて,流体力測定実験を行なった.運動データには昨年度作成した4泳法の上肢・下肢のものを用いた.また曳航水槽より使い勝手が良い,回流水槽にて実験を行なうこととした.そしてロボットの運動(関節変位),各関節の関節トルク,さらにロボットアーム全体に働く合力を同時に測定した.その結果,例えばクロール動作では,70N程度の推力が発生することが確認できた.
3.実験結果に対し,研究代表者らがこれまで用いていた流体力モデルを用いてシミュレーションを行なった.まず水中ロボットアームの形状をシミュレーション上で忠実に再現し,運動データも実験と同じものを用いた.その結果,いずれの泳法のいずれの局面においてもシミュレーションと実験では誤差が発生し,これらすべてを小さくするためには,流体力モデルの改良が必要なことを明らかにした.
4.以上までの内容を2回の国内会議論文にまとめ,講演発表を行なった.
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