2021 Fiscal Year Research-status Report
水棲生物のもつ筋力を考慮した変形による水面付近の自律推進・跳躍メカニズムの解明
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17K06148
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
白崎 実 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (50302584)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 計算流体力学 / 固気液3相流れ / 自由界面 / 生物流体 / 魚の遊泳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，特に水面近くにおける魚の遊泳，急加速，そして跳躍に至る一連の運動について，魚が持つ筋力やエネルギーを考慮した自身の変形による自律推進についての解析を計算流体力学により実施している．従来の解析では数式等を与えることによって魚の変形を強制的に与えることが多いが，ここでは実際の魚，あるいは魚型ロボットのように，骨格に「筋力」が作用し，流体から受ける力との相互作用によって全身の変形が決まって流体中を推進する計算モデルによる解析を行っている．本研究の成果は，現実の魚の遊泳挙動の把握の他，魚型ロボットの水面付近での効率的な遊泳，制御につながる可能性がある．
遊泳時の魚の変形は複雑であり，連結部に与えるトルクの大きさやその時間変化，連結部毎の分布の設定の自由度が大きいため，これらの条件を適切に与えることは難しく，意図する遊泳を行うことはもちろんのこと，遊泳時に筋力と流体力との相互作用を正しく計算できているかの確認も容易ではないという問題があった．今年度は，Lagrangeの運動方程式を利用して，連結部の位置変化からそれを実現するためのトルクの逆算，つまり意図した魚の変形を実現するための条件を逆算することを試みた． これにより，従来の魚に強制的な変位を与えたモデルにおいて，遊泳の際に連結部に与えられるべきトルクに関する情報を得ることができるようになるとともに，従来モデルと提案モデルとを比較しやすくなる．さらには，現実的な筋力（動力）によるトルクでの効率的な遊泳について議論することが可能になると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は本研究の内容をより掘り下げるための試みを実施できたと考えているが，一方で，引き続き社会情勢の影響もあり，当初の予定よりは進捗が芳しくなかったためこのような区分とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果により最終的な方向性を絞ることができたため，これを踏まえて成果をまとめる予定である．
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| Causes of Carryover |
引き続き社会情勢の影響もあり，予定していた進捗が得られず，また出張等が行えず，次年度使用額が生じてしまったが，残り期間を勘案した再調整を行い，適切に使用する予定である．
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Research Products
(2 results)
