Development of paddle-type propulsion unit using phase difference

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04402
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: Lee Geunho 宮崎大学, 工学部, 准教授 (60595776)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: パドル推進メカニズム / エビの遊泳脚

Outline of Final Research Achievements

We aim to develop a new promotion mechanism for seabed exploration. The main propulsion mechanism of the currently used for underwater exploration robots is a screw propeller. While screw propellers can generate high-efficiency propulsion, the screw-propellers propulsion suffers from problems such as a reduction in propulsion efficiency when speed increases and a risk of injury due to contact with aquatic organisms. To overcome these limitations, we take attention to the swimming leg of a shrimp and propose a paddle-type propulsion mechanism that applies the motion of the abdomen when the swimming of the shrimp. The shrimp swim in the water by paddle-exercising the swimming legs provided under the abdomen like paddles. Through extensive experiments, we verified the effectiveness of the proposed mechanism by performing an operation experiment using the developed prototype.

Free Research Field

ロボット工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エビは、4対の遊泳脚をパドリングさせることで遊泳している。動作解析を通してエビは遊泳脚を後側から順に動かしていくが、このとき各遊泳脚の動作のタイミングに一定のずれ（位相差）がある。このずれは、直前の運動により生じた流れを、次の遊泳脚が運動することで更に流れを添加する。この一連の動作をすべての遊泳脚で行うことにより、通常のパドリングより高い推力を発生させている。本研究では、このエビ特有の遊泳運動をモデル化し、推進原理として活用可能な運動式を創出する。さらに、創出した運動式を導入したパドル式推進装置と制御手法を開発し、水中ロボットの推進機としての可能性を試みる。