2020 Fiscal Year Research-status Report
鳥類の気流に合わせた羽ばたきの変化および樹枝への着陸のメカニズムの解明
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20K04364
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大竹 博 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60377017)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 羽ばたき飛行ロボット / 筋骨格構造 / ツイストドライブ / 脚ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，翼の動作や気流の感知，脚構造に関する知見を取り入れた鳥型飛行ロボットを再現し，工学的な観点からこれらのメカニズムや機能を解明することである．令和2年度は2つの研究に取り組んだ．
1つ目は筋構造を模倣した羽ばたき機によるフラッピング動作の実現である．初めに，翼の上下運動を実現するための回転力の計算モデルおよびツイストドライブに必要な引張力を導出する計算モデルを構築し，それらに基づき，ツイストドライブ用モータに必要となるトルクと回転速度を算出した．当初の想定では，翼の振り下げと振り上げでは必要な力が異なり，大きさの異なるモータを選定する必要があると考えていたが，計算結果より，翼の振り下げと振り上げでは，ほぼ同等のモータが必要であることが分かった．次に，フラッピング運動を実現する羽ばたきロボットを設計した．次年度以降の多自由度羽ばたきロボットの実現を考慮に入れ，フェザリング運動も取り入れた設計を行った．試作機を製作し，ツイストドライブによる翼の上下運動，および，フェザリング動作を実現した．現在は素早いフラッピング運動の実現と，フラッピング・フェザリングの同時動作の実現に取り組んでいる．
2つ目は鳥の脚構造の調査と脚構造を模倣した脚ロボットの開発である．令和3年度に取り組む予定の把持ハンドの研究にスムーズに取り組めるように，初めに，鳥の脚構造の調査を行った．鳥類の趾の構成や爪の形状の調査を行い，枝などの把持に適した形として，三前趾足と鍵爪を脚構造に採用した．三前趾足の構造，鍵爪，腱鞘の固定機構を取り入れた脚ロボットを試作し，木の棒を使い把持性能を検証した．静かに固定した状態では十分な把持能力があることを確認した．上方から落下させたところ，把持が成功することもあるが，鍵爪や腱鞘の固定が機能しないときもあり，安定した把持を行うためには更なる改良が必要であることが分かった．
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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
新型コロナウィルス感染症による緊急事態宣言の発出によって，大学への入構が制限され，研究の開始が遅れてしまったことや，使用したマクソンモータのスイス工場のシステム更新が重なってしまい，モータの納品に時間を要したことで，筋構造を模倣した羽ばたき機によるフラッピング動作の実現については力の計測ができておらず，進捗が遅れている．
また，令和3年度に取り組む予定である把持ハンドの実現については，本年度に調査と一部装置の開発に取り組み始めたため，進んでいると言える．
これらを合わせて，総合的に判断して，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は，はじめに，フラッピング・フェザリングの同時動作の実現に取り組み，前年度に計測できなかった筋構造を模した羽ばたき機の揚力と推力の計測を行う．その後，当初の計画通り，筋骨格系を模倣した多自由度羽ばたき翼を持つ飛行ロボットの実現と動作の検証に取り組む．
また，前年度に試作した脚ロボットの検証結果に基づき，鳥類の脚構造の知見を取り入れた，安定した把持が実現できる把持ハンドの開発に取り組む．
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