2010 Fiscal Year Annual Research Report
昆虫型飛翔ロボットを目指した低レイノルズ数羽ばたき飛行の最適化
| Project/Area Number |
21360078
|
|---|
| Research Institution | Chiba University |
|---|
Principal Investigator |
劉 浩 千葉大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40303698)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
砂田 茂 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70343415)
得竹 浩 金沢大学, 工学部, 准教授 (80295716)
|
|---|
| Keywords | バイオメカニクス / 計算力学 / 生物飛行 / バイオミメティクス / 小型飛行体 / バイオロボット |
|---|
| Research Abstract |
統合力学シミュレーションと風洞実験を用いて昆虫羽ばたき飛行の最適化現象を解明し昆虫規範型飛翔ロボット設計指針の創出を目指すために、弾性膜翼を有する羽ばたき飛行の構造・流体・動力学の連成解析可能な統合力学モデルの構築、翼形状と羽ばたき運動に対する最適化アルゴリズムの開発及び羽ばたきロボットを用いた風洞模型実験やPIV可視化を実施した。
・スズメ蛾の羽ばたき翼モデルを用いて翼の振動特性と羽ばたき翼の能動的変形及び慣性力による受動的変形に関する構造・材料力学解析を行った。
・高速度デジタルカメラと3次元動体解析ソフトウェアを含む運動計測システムを用いて、チョウの離陸飛行及び前進飛行のような自由飛行における羽ばたき運動を計測・解析し、羽ばたき飛行の動力学・流体連成解析モデルを適用し、ダイナミクス・流体解析を行った。
・構造・流体連成解析モデルと動力学・流体連成解析モデルを統合させ、昆虫羽ばたき飛行及び生物規範型羽ばたき飛行体の構造・流体・動力学連成解析シミュレータを構築した。
・前進飛行を目的関数とする、羽ばたき翼形状と羽ばたき翼運動の最適化アルゴリズムを構築し、羽ばたき飛行流体力学モデルに装着し、ショウジョウバエの静止飛行に適用してその有効性を確認した。
(5)高い飛行性能を有する羽ばたき機が有する特徴を明らかにするために、前進飛行時のピッチ、ロール、ヨーダンピングの測定;横風に遭遇した際の運動の測定、などについて検討を行った。
(6)昆虫の外乱応答に注目して、昆虫の簡単な運動モデルの定式化、突風応答の数値的解析及び羽ばたき翌の突風応答を軽減する制御器の検討などを行った.
|
