2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Aquatic Bio-inspired Propulsive Robot Using Viscoelastic Fin for Disaster Sites
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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 |
本研究では災害時移動用生物規範型水中推進ロボットに魚類の尾びれを規範とした粘弾性フィンを用いている。この粘弾性フィンは常に最適な剛性となる機能を有するもので，柔軟な粘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ことができ，その構成がシンプルかつ高効率な点に特長がある。平成28年度は前年度から引き続いて，フィンの形状維持と剛性変化の向上を目的とするため，ダイラタント流体を用いた粘弾性フィンの中に繊維を封入した繊維複合粘弾性フィンの開発を継続させ，ロボットのためのフィンの有用性についてさらに詳細に検討した。
まず，繊維複合粘弾性フィンについて，運動速度に対する推進力特性について検討し，フィン剛性の変化の仕方が従来の粘弾性フィンより向上していることを確認した。また，フィンの剛性が高い際でも，災害時の水中における運動を想定した瓦礫などとの干渉があっても問題無い柔軟さであり，災害時移動用水中推進ロボットの推進器として用いることに問題が無いことを確認した。さらに，後方に弾性フィンを追加して，さらなる推進力・推進速度の向上を図った。
次に，高速度ビデオカメラを用いて，運動時におけるフィンの挙動の詳細な解析と粒子イメージ流速計測法 (PIV)によるフィン周りの水の流れの可視化を行った。これより，フィンの変形とフィン周りの流れ場の関係を明らかにし，繊維複合粘弾性フィンの推進特性が良好であることをこれらの結果からも確認した。
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