2012 Fiscal Year Annual Research Report
生物の構造と運動を模倣する多機能高性能水中ロボットの開発
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22560244
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
明 愛国 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (50239456)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 水中ロボット / 生物模倣型ロボット / ソフトロボット / 圧電繊維複合材料 |
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| Research Abstract |
本研究は、生物の構造と運動を模倣する多機能高性能水中ロボットを開発することを目的とする。新しい人工筋肉材料である圧電繊維を水中ロボットの胴体やヒレなどの構造体に埋め込み、生物の構造と運動を模倣した高性能(多自由度運動、高速、高効率)水中ロボットを開発する。
本年度では、解析ツールANSYSを用いて圧電繊維と構造体材料からなるロボットのシミュレーションモデルを作成し、流体におけるモーダル解析ができるようになった。その解析結果と実験結果の比較を行い、モデルの改善を行い、より精度の高い解析ができるようになった。この解析を用いて、効率の高い蛇行運動を実現できるうなぎ型ロボットの設計を行った。また、この解析に基づき、マンタ型水中ロボットの性能向上を目的に、マンタの骨格構造と筋肉構成をヒントにしたロボットを設計・試作した。駆動制御方法の検討を行い、このマンタロボットの最大速度および魚類の高効率な運動の指標となるストローハル数について評価した結果、高速・高効率のロボットを実現できたことが分かった。
さらに、マスを規範とした中空構造を有するソフト水中ロボットの開発を行った。中空構造マス型水中ロボットは、従来の平板形状をもつソフト水中ロボットに対し、より魚に近い流線形状を有し、将来的に駆動電源や制御回路などのための内部空間を備える。試作したロボットの最大速度、推進効率およびストローハル数について評価した結果、平板型ロボットと同等の速度と、最高効率では実際の魚に近い泳動数をを実現できたことが分かった。
そのほか、流体におけるロボット運動（駆動変位と受動変形）に起因する流体圧力の変化や渦の発生についてのシミュレーションを行い、ソフトロボットと流体の連成解析の基礎的なプラットフォームを構成した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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