2019 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of high-speed transformation mechanisms using exoskeletal elasticity in insects and its engineering applications.
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17H04911
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
斉藤 一哉 九州大学, 芸術工学研究院, 講師 (40628723)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生物模倣工学 / 展開構造 / デジタル・ファブリケーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は昆虫後翅の収納・展開機構の研究を軸に，外骨格生物特有の骨格の弾性を利用した高速変形メカニズムを解明することで，巨大な宇宙構造から微小な医
療デバイスまで様々な用途・スケールで応用可能な新しい形状可変機構の設計手法を構築することを目的とする．様々な生物の「形」と「動き」の工学原理を解
明し，機械システムに応用する応用する構造系バイオミメティクスの統一的なアプローチを確立すると共に，次世代の多品種少量生産・高付加価値のものづくり
を加速する“組み立て不要の機械”の核心技術を構築する．2019年度に実施した主な研究成果は「3Dプリンタを用いた翅構造のプロトタイピング」「ハサミムシ後翅の折り畳みメカニズムの解明」の２件になる．以下に概要を述べる
①3Dプリンタを用いた翅構造のプロトタイピング：これまで研究してきた様々なタイプの昆虫の翅を製造可能な高い汎用性を持つデジタルファブリケーション技術の開発に取り組んだ．フィルム上に翅脈を直接プリントすることで，様々な種類の翅を製造可能な汎用性の高い方法を開発した．この手法によって，カブトムシを初めとする大型甲虫の翅の折り畳みに基づく展開翼，セミの翅のカップリング翼，トンボの翅のボロノイパターンを利用した翼の機械的特性の設計の3つの翼のプロトタイプを設計した．
②ハサミムシ後翅の折り畳みメカニズムの解明：オックスフォード大学自然史博物館の研究者と共同で昆虫の中で最もコンパクトに翅を折り畳むハサミムシの後翅の展開図を設計するための幾何学的パターンを解明した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究期間も後半なったが，３Dプリンタによるプロトタイプの開発が順調に進み，観察フェーズの研究からモデル化，模倣フェーズの研究に移行できている．オックスフォード大学への留学によって，ハサミムシの翅についても新たな研究成果を出せたため，（２）順調に進展していると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は最終年度に当たり，個々の研究テーマに加えてこれまでの研究成果の集約を目指す．３Dプリンタで様々なタイプの翅を高速プロトタイプするInsect wing 3D printingの手法について羽ばたきドローンへの実装を行い，論文化を目指す．ハサミムシの翅の研究成果をベースにした特許出願を行い，扇子等の日用品のデザインへの応用を通して，研究成果の波及を目指す．
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