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2008 Fiscal Year Annual Research Report

昆虫の飛行制御の研究

Research Project

Project/Area Number 18100002
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

河内 啓二  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (60143400)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 砂田 茂  大阪府立大学, 工学系研究科, 准教授 (70343415)
得竹 浩  大阪府立大学, 工学系研究科, 助教 (80295716)
劉 浩  千葉大学, 工学系研究科, 教授 (10342875)
神崎 亮平  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40221907)
下山 勲  東京大学, 情報理工学系研究科, 教授 (60154332)
Keywords昆虫 / 飛行力学 / 神経ネットワーク / 情報処理 / 微小飛行体
Research Abstract

本年度の研究はおおむね研究計画に沿って以下のように順調に進展した。
河内研究室では、自由飛行中の昆虫に視覚刺激を与えて上下運動を誘発し、自由飛行中の周波貌応答を世界で初めて計測することに成功した。自由飛行ではテザード飛行に比べて、姿勢角変化が無視できないことを見いだした。
砂田研究室では、固定翼型の微小飛行体を開発し飛行試験を行った。その結果、機体の形状や飛行制御則の改善によって、5m/秒の風速まで、安定して飛行できることを実証した。
得竹助教は昆虫と人工物の飛行特性の違いを調べた。また、砂田研究室に協力して、固定翼型の微小飛行体の制御則を考察した。
劉研究室では大きさの異なる昆虫の飛行をシミュレーションにより解析し、レイノルズ数や昆虫の生活療境の及ぼす影響を明らかにし、論文に纏めた。昆虫は、従来考えられていたよりも、羽ばたき運動と羽の周りの空気流が多様であり、これまでの1昆虫に特化して昆虫全体を推定する研究方法が危ういことを明らかにした。
神崎研究室では、スズメガの飛行制御に重要な羽の機械感覚の情報伝達経路を解析し、主要な経路全てで、食道下神経節への投射を確認した。この結果、機械感覚情報が視覚情報などと統合され、羽ばたき運動の調整を行うことが示唆された。
下山研究室では、昆虫の翅と同様に薄膜と翅脈から成るMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)人工翅の試作に世界で初めて成功した。そして翅脈の形状を変化させることによって、飛行中の羽の振り角変化の時間履歴を任意に与えることができることを見いだした。

  • Research Products

    (57 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (30 results) Book (11 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] An analysis on stability of a gliding flight of a swallowtail Papilio xuthus2009

    • Author(s)
      Okamoto M., Sumada S., and Tokutake H.
    • Journal Title

      Journal of theoretical bioligy 257

      Pages: 191-202

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Active contro of flapping wings using wing deformation2009

    • Author(s)
      Tokutake H., Sunada S. and Ohtuka Y.
    • Journal Title

      Trans. Japan Society of Aeronautical and Space Sciences 1(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fluid Dynamic Force Acting on a Rectangular Solid in a Stokes Flow2009

    • Author(s)
      Sunada S., Ishida R. and Tokutake H.
    • Journal Title

      AIAA Journal 47

      Pages: 1053-1054

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Integrated modeling of insect flight:from morphology, Kinematics to aerodynamics2009

    • Author(s)
      H. Liu
    • Journal Title

      Journal of Computational Physics 228(2)

      Pages: 439-459

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Size efhcts on insect hoverlng aerodynamics:an integrated computational study2009

    • Author(s)
      H. Liu and H. Aono
    • Journal Title

      Bioinspiration and Biomimetics 4

      Pages: 1-13

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computational Modeling of Spanwise Flexibility Effects on Flapping Wing Aerodynamics2009

    • Author(s)
      H. Aono, S. K. Chimakurthi, C. E. S. Cesnik, H. Liu, and W. Shyy
    • Journal Title

      AIAA paper 2009-0413(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Un-momentous Start to Life:Can Hydrodynamics Explain Why Fish Larvae Change Swimming Style?2009

    • Author(s)
      Ulrike K Maller, Johan L van Leeuwen, Stephan van Duin, and Hao Liu
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science & Engineering 4(1)

      Pages: 41-53

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computation of self-propelled swimming in larva fishes2009

    • Author(s)
      Yokei Katumata, Ulrike K Moller and Hao Liu
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science & Engineering 4(1)

      Pages: 54-66

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Numerical Analysis of Dynamic Flight Stability of Hawkmoth Hovering2009

    • Author(s)
      Na Gao, Hikaru Aono and Hao Liu
    • Journal Title

      Journalof Biomechamical Science & Engineering 4(1)

      Pages: 105-116

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 昆虫に学ぶ微小飛行体(MAV)2008

    • Author(s)
      河内啓二
    • Journal Title

      パリティ Vol. 24, NO. 4

      Pages: 61-64

  • [Journal Article] Flight controd of an insect2008

    • Author(s)
      Sumada S.
    • Journal Title

      Advances in Science and Technology 58

      Pages: 20-24

  • [Journal Article] 小型2重反転回転翼機の前進運動に関する研究2008

    • Author(s)
      角野宏紀, 砂田茂, 得竹浩, 畠山雄基
    • Journal Title

      日本航空宇宙学会論文集 56

      Pages: 376-382

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Near wake vortex dynamics of a hovering hawkmoth2008

    • Author(s)
      H. Aono, W. Shyy, and H. Liu
    • Journal Title

      Acta Mehcanica Sinica 25(1)

      Pages: 23-36

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computational Aerodynamics of Low Reynolds Number Plunglng, Pitching and Flexible Wings2008

    • Author(s)
      W. Shyy, Y. Liang, J. Tang, H. Liu, O. Trizila, B. Stanford, L. Bernal, C. Cesnik, P. Friedmann and P. Ifju
    • Journal Title

      Acta Mehcanica Sinica 24(4)

      Pages: 351-374

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Integrated study of insect flight:from aerodynamics, maneuverability to optimization2009

    • Author(s)
      H. Liu
    • Organizer
      Sapporo Winter School in Hokkaido University
    • Place of Presentation
      Hokkaido Univ. Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2009-02-10
  • [Presentation] Air pressure sensor for an insect wing2009

    • Author(s)
      Hidetoshi Takahashi, Kiyoshi Matsumoto and Isao Shimovama
    • Organizer
      IEEE 22th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS2009)
    • Place of Presentation
      Sorrento, Italy
    • Year and Date
      2009-01-25
  • [Presentation] マルチスケール生物運動機構とバイオミメティクスの展望(招待講演)2009

    • Author(s)
      劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] 流体・構造達成解析による昆虫羽ばたき翼の空気力学的性能の評価2009

    • Author(s)
      中田敏是, 劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] 昆虫羽ばたき飛行の非線形動的安定性の研究2009

    • Author(s)
      高娜, 劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] 計算流体力学と運動最適化による昆虫前進羽ばたき飛行安定性の研究2009

    • Author(s)
      森山貴司, 坪田健一, 劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] PIV可視化によるハチドリ静止飛行の計算力学シミュレーションの検証2009

    • Author(s)
      中里雄一, 坪田健一, 劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] 4枚翼を有する小型羽ばたき飛翔体の空気力学性能の評価2009

    • Author(s)
      大澄優輔, 坪田健一, 劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] 地面効果を考慮した羽ばたき自由飛翔シミュレーション2009

    • Author(s)
      前田将輝, 劉浩
    • Organizer
      バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] Integrated Modeling of Bio-flights:Aerodynamics, Maneuverability and Optimization(invited)2008

    • Author(s)
      H. Liu, N. Gao, M. Maeda, and T. Moriyama
    • Organizer
      IWMBAL-2008
    • Place of Presentation
      Sanya, Hainan, China
    • Year and Date
      2008-12-09
  • [Presentation] Effect of spanwise flexibility on aerodynamics of a plunging wing2008

    • Author(s)
      H. Aono, S. K. Chimakurthi, H.Liu, C. E. S. Cesnik, and W. Shyy
    • Organizer
      APS-FED 2008
    • Place of Presentation
      San Antonio, TX, USA
    • Year and Date
      2008-11-23
  • [Presentation] Relation between aerodynamic characteristics of a wing at a low Reynolds number and flight stability of a cm-sized airplane2008

    • Author(s)
      Sunada S., Okamoto M., and Tokutake H.
    • Organizer
      KSAS-JSAAA Joint international synposium on aerospace engineering
    • Place of Presentation
      韓国済州島
    • Year and Date
      2008-11-21
  • [Presentation] ベルヒラーシステムの検討2008

    • Author(s)
      青木維志, 砂田茂, 得竹浩
    • Organizer
      日本航空宇宙学飛行機シンポジウム
    • Place of Presentation
      大田区産業プラザ
    • Year and Date
      2008-10-23
  • [Presentation] Design and performance of micromolded plastic butterfly wings on but terfly ornithopter2008

    • Author(s)
      Hiroto Tanaka, Kiyoshi Matsumoto and Isao Shimoyama
    • Organizer
      2008 IEEE/RSJ International Confbrence on Intelligent Robots and Systems(IROS2008)
    • Place of Presentation
      Nice, France
    • Year and Date
      2008-09-22
  • [Presentation] An oprical-physiological combined approach for studying insect flight and developing insect-mimetie flyable robots2008

    • Author(s)
      Hao Wang, Noriyasu Ando, Ryohei Kanzaki
    • Organizer
      第26回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2008-09-10
  • [Presentation] スズメガの翅機械感覚受容細胞の中枢投射2008

    • Author(s)
      安藤規泰, 王浩, 神崎亮平
    • Organizer
      日本動物学会第79回大会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2008-09-07
  • [Presentation] 流体-動力学連成による羽ばたき自由飛翔シミュレーション2008

    • Author(s)
      前田将輝, 劉浩
    • Organizer
      日本機械学会2008年度年次大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2008-08-03
  • [Presentation] ハチドリ静止飛行の非定常空気力学的解析2008

    • Author(s)
      中里雄一, 坪田健一, 劉浩
    • Organizer
      日本機械学会2008年度年次大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2008-08-03
  • [Presentation] 蛾の前進飛行の安定性の計算流体力学的考察2008

    • Author(s)
      森山貴司, 坪田健一, 劉浩
    • Organizer
      日本機械学会2008年度年次大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2008-08-03
  • [Presentation] 4枚翼を有する小型羽ばたき飛翔体の空気力学性能の評価2008

    • Author(s)
      大澄優輔, 坪田健一, 劉浩
    • Organizer
      日本機械学会2008年度年次大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2008-08-03
  • [Presentation] 昆虫静止飛行の運動モードと時間応答の解析2008

    • Author(s)
      高娜, 劉浩
    • Organizer
      日本機械学会2008年度年次大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2008-08-03
  • [Presentation] Defromation and aerodynamic performance of a flapping artificial butterfly wing in free flight2008

    • Author(s)
      Hiroto Tanaka, Kiyoshi Matsumoto and Isao Shimovama
    • Organizer
      SEB at Marseille 2008
    • Place of Presentation
      Marseille, France
    • Year and Date
      2008-07-06
  • [Presentation] 滑空中の蝶の安定性に関する研究2008

    • Author(s)
      岡本真, 砂田茂, 得竹浩
    • Organizer
      日本航空宇宙学会流体力学講演会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] 羽ばたき飛翔シミュレータへの流体-動力学達成の導入2008

    • Author(s)
      前田将輝, 劉浩
    • Organizer
      第40回流体力学講演会
    • Place of Presentation
      東北大学片平キャンパス
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] チョウの羽ばたき飛行における翅脈構造と飛行運動の関係2008

    • Author(s)
      田中博人, 松本潔, 下山勲
    • Organizer
      第40回流体力学講演会
    • Place of Presentation
      東北大学,仙台
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] Flight control of an insect2008

    • Author(s)
      Sunade S.
    • Organizer
      The 3^<rd> International conference 'Smart materials, structures and systems
    • Place of Presentation
      イタリア シシリ島
    • Year and Date
      2008-06-10
  • [Presentation] Biomechanics in Swimming:from Hydrodynamic Propulsion to Dynamic Maneuverability(inveted)2008

    • Author(s)
      H. Liu
    • Organizer
      CIMTEC 2008
    • Place of Presentation
      Sivily, Italy
    • Year and Date
      2008-06-08
  • [Presentation] 電動羽ばたき機を用いた昆虫の飛翔の研究2008

    • Author(s)
      加藤浩気, 橋本温之, 岩瀬英治, 松本潔, 下山勲
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2008
    • Place of Presentation
      ビックハット,長野
    • Year and Date
      2008-06-05
  • [Presentation] チョウ静止飛行メカニズムの計算流体力学的検討2008

    • Author(s)
      柳岡和宏, 劉浩
    • Organizer
      計算工学講演会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2008-05-19
  • [Presentation] 小型魚の自由遊泳力学シミュレーション2008

    • Author(s)
      勝俣洋平, 坪田健一, U Muller, 劉浩
    • Organizer
      計算工学講演会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2008-05-19
  • [Book] Micro Air Vehicles (MAVs), Encyclopedia of Aerospace Engineering2009

    • Author(s)
      H. Liu and W. Shyy
    • Publisher
      Wiley(in press)
  • [Book] 制御工学ハンドブック 回転翼2008

    • Author(s)
      河内啓二
    • Total Pages
      1004-1010
    • Publisher
      コロナ社
  • [Book] 鳥学大全、鳥の飛翔・レオナルドの手稿から五百年2008

    • Author(s)
      河内啓二
    • Total Pages
      295-303
    • Publisher
      東京大学出版会
  • [Book] 昆虫ミメティクス 飛行の制御2008

    • Author(s)
      河内啓二
    • Total Pages
      58-66
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫ミメティクス マルハナバチの高度制御2008

    • Author(s)
      田中健作
    • Total Pages
      696-705
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫ミメティツクス-昆虫の設計に学ぶ-第5章第13節センチメートルサイズの航空機2008

    • Author(s)
      砂田茂、得竹浩(分担執筆)
    • Total Pages
      724-729
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫ミメティックス2008

    • Author(s)
      劉浩
    • Total Pages
      678-684
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫に学ぶ新世代ナノマテリアル2008

    • Author(s)
      劉浩
    • Total Pages
      144-163
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫飛行の神経系と筋肉系(「昆虫ミネティックス」下澤,針山監修)2008

    • Author(s)
      安藤規泰
    • Total Pages
      1074
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫の翅の静的・動的計測手法(「昆虫ミメティツクス」下澤,針山監修)2008

    • Author(s)
      王浩
    • Total Pages
      1074
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 昆虫ミメティクス 第1章13節 昆虫飛翔研究用の昆虫型羽ばたき飛行機2008

    • Author(s)
      田中博人, 高橋英俊, 下山勲
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Remarks] ハロー!スーパコン(飛翔する昆虫)

    • URL

      http://www.nsc.riken.jp/kids/mokuji.html

  • [Remarks] 河内研究室

    • URL

      http://www.kawachi.rcast.u-tokyo.ac.jp

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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