2019 Fiscal Year Research-status Report
蝶の飛翔メカニズムに基づく小型はばたきロボットの姿勢制御手法の立証
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18K13733
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
藤川 太郎 東京電機大学, 未来科学部, 准教授 (40618394)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | はばたき / 蝶 / 飛翔メカニズム / CFD解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず，初年度に構築したCFD解析システムを用いて蝶型はばたきロボットの運動解析を行った．ロボットが初速度0m/sから飛び立った様子を解析したデータを基に，実際のフラッピング運動とボディ重心周りの回転運動を再現した3Dモデル作成し，飛翔中の測定が困難である揚力や回転モーメントなどを求めた．翅の打ち下ろし角と打ち上げ角の違い（フラッピングの中立角の違い）に着目したところ，翅の打ち下ろし開始角が打ち上げ開始角よりも大きい場合（中立角がプラス）は，その逆の場合よりも揚力の最大値が大きく，ボディのピッチングモーメントも増大する（体を起こす）ことが定量的に明らかになった．この解析システムを用いることで，蝶型はばたきロボットの飛翔時の揚力や抗力，ボディの回転モーメントなどを求めることが可能となり，フラッピング角やリード・ラグ角の違いによる姿勢制御メカニズムを解析することが可能となった．
次に，開発した3軸力覚センサにより蝶型はばたきロボットの揚力を測定した．フラッピング角の小さな試作モデルによる検証であったため，その値はロボットを飛翔させるには小さな値となっていたが，構築したCFD解析システムと併用することで，より信頼性の高い解析を行うことが可能となった．また，自由飛翔時の運動解析を行うために，翼幅約200mm，質量3g程度のはばたきロボットを製作している．飛翔させた様子を撮影し，そのデータをCFD解析システムに入力することで揚力や抗力などを求める予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
モータとバッテリを搭載した蝶型はばたきロボットの開発が遅れている．導入予定であったモータおよびモータドライバの生産終了に伴い，代替品の選定とそれを用いた新たな設計開発に時間を要しているためである．また，CFD解析システムによる運動解析について，当初の予想よりも大幅に時間がかかることがわかり，その分様々なパラメータの解析に時間を要してしまっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
構築したCFD解析システムを用いて，フラッピング角やリード・ラグ角等が異なる様々な飛翔データを解析する．これにより，小型はばたきロボットが飛翔中に姿勢変化する際の揚力やボディの回転モーメントなどを求めることで姿勢制御手法を立証する．また，3軸力覚センサによる測定結果も合わせることで，その信頼性を向上させる．
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| Causes of Carryover |
モータ実装のはばたきロボットの開発に遅れが生じており，その分の開発費用が次年度に繰り越しになった．計画通り，開発費に充当する．
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