2016 Fiscal Year Annual Research Report
Can 1mm-scale 2.5-dimensional structure fly? - Challenge using multi-physics computational mechanics
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26390133
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石原 大輔 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (80363399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 直 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (90443499)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 昆虫羽ばたき飛行 / MEMS / マルチフィジクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫飛翔の模倣による超微小飛翔ロボットが期待されている．しかしながら，マルチフィジクスの複雑さと加工技術の限界から，その可能性は明らかになっていない．ゆえに本研究では，マルチフィジクス計算力学により昆虫飛翔を模倣した１ｍｍスケールのＭＥＭＳ翼を２．５次元の設計空間で探索し，マイクロマシニングにより実空間で実装することで，超微小飛翔ロボットの可能性を示す．
平成２８年度においては，以下の研究成果を得た：（１）本マルチフィジクスシミュレータにより，MEMS翼の詳細設計を精緻化した．具体的には，設計変数空間における満足解集合であるデザインウィンドウの詳細構造を羽ばたき周波数に関して明らかにした．（２）本マルチフィジクスシミュレータにより，昆虫翼運動の自動化メカニズムを精緻化した．具体的には，リコイルを含む受動的ピッチング運動の力学的全容が半ストローク毎に繰り返される臨界減衰近くの不足減衰振動として説明できることを明らかにした．（３）（１）に基づき，翼膜だけでなく，支持構造である前縁もポリイミドとするＭＥＭＳ翼のプロセスを開発し，その作成を行った．さらにＭＥＭＳ翼に対する材料力学的試験を行い，翼膜の十分な柔軟性と前縁の十分な強度を確認し，翼膜のヤング率を導出した．
以上により，マルチフィジクスシミュレータとＭＥＭＳプロセスにより，超微小飛翔ロボットの要素技術であるＭＥＭＳ翼を実現し，超微小飛翔ロボットの可能性を示すことができた．
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