2014 Fiscal Year Research-status Report
粘弾性フィンを用いた災害時移動用生物規範型水中推進ロボットの開発
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25420216
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
小林 俊一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50225512)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオミメティクス / ロボティクス / バイオメカニクス / 流体内推進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は災害時移動用生物規範型水中推進ロボットに用いられる魚類の尾びれを規範としたフィンの推進性能向上のため，常に最適な剛性となる機能を付加した粘弾性フィンを開発した。この粘弾性フィンは柔軟な弾性フィンにダイラタント流体を封入し，常に最適な剛性を得るシンプルかつ高効率な特長がある。次の項目について取り組んだ。
１．災害時移動用生物規範型水中推進ロボット用の粘弾性フィンの製作
平成25年度にフィンの試作結果を踏まえた基本設計を行なったので，それを基に粘弾性フィンを製作した。翼型形状とし，従来の可変剛性フィンと同じ基本寸法とした。ダイラタント流体を封入する弾性フィンの材料は柔軟なプリンゲルを採用，弾性フィンを成型するための鋳型を用意する必要があるが，３次元CAD・CAMで設計・製作した。なお，粘弾性フィンは３種類用意し，弾性フィンに，(1)ダイラタント流体を封入したモデル， (2)フィンの前縁から後縁の方向に配向させた繊維を含むダイラタント流体を封入したモデル（繊維複合粘弾性フィン），(3)比較のためにダイラタンシーはない流体を封入したモデルを用意した。
２．粘弾性フィンの動作評価と推進特性
上記で述べた粘弾性フィンに揺動用モータを接続させ，水槽にて粘弾性フィンの変形と推進力を計測した。また，フィン周りの流れ場も検討するため，流れの可視化を行い，PIV（粒子画像流速計測法)で解析した。ダイラタント流体を封入したモデルは比較的高速で動作させた際でも変形量が少なく，推進力も高い結果を示し，本研究のねらいであるアクチュエータを備えた可変剛性機構を用いずに最適剛性を実現させる特性を得ることができた。さらに，水中推進ロボットの基礎となる模型船も開発した。推進器は従来の可変剛性フィンであったが，粘弾性フィンを推進器として用いる際の基礎データを得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究のねらいである，アクチュエータを備えた可変剛性機構を用いずに最適剛性を実現する特性を得ることができた。しかし，最適なダイラタント流体の選定はまだ完結しておらず，25年度から採用しているウーブレック（澱粉と水の懸濁液）を用いている。また，繊維複合粘弾性フィンの最適な繊維の選定とその含有量の決定が残されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は次の事項について取り組む。
１．まず，平成26年度で未達成であった事項について取り組む。ダイラタント流体に関し，ウーブレックに代わる幾つかの候補は見つかったので，最適な流体の選定を継続して行っていく。また，繊維複合粘弾性フィンの最適な繊維の選定とその含有量についても検討を継続して行う。推進特性については，回流水槽を用いて，移動を想定した推進速度の計測と流れの可視化を重点的に行っていく。
２．前項の結果を踏まえながら災害時移動用生物規範型水中推進ロボットの開発を開始する。また，推進器となる粘弾性フィンの改善も継続して行っていく。
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| Causes of Carryover |
主に消耗品費が予定よりも少なくなったためである。特にサーボモータ類の購入予定数が揺動自由度を減らしたために少なくなったためと，製作用材料費が少なくなったためである。これらは最適なダイラタント流体選定と繊維複合粘弾性フィンの最適な繊維の選定とその含有量の決定の遅れとも関連している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は災害時移動用生物規範型水中推進ロボットの開発のためにも，平成26年度に購入予定であったサーボモータ類を購入し，また，平成27年度請求額とあわせて，製作材料費として研究の遅れを取り戻すために充てる。
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| Remarks |
「水生生物の泳ぎを規範とした水中推進ロボット」として発表
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