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流体の状態に適応する魚型推進方法を模擬した流路内柔軟推進体の制御手法の確立

Research Project

Project/Area Number 15J12246
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

山野 彰夫  大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords分散制御 / 自励振動子 / 位相方程式 / バイオミメティクス
Outline of Annual Research Achievements

ヒルは,流体の粘度に対して,うねり泳動の波長を増減させる適応運動を見せる.昨年度は数値解析モデルにより,この適応運動が筋負担を一定に保つ役割を有することを示した.次に,ヒルの適応運動を再現させる位相方程式を探索した.
本年度は,ヒルの適応運動を表現する分散制御則(位相方程式)を実験モデルに実装し,関節負荷が低減できることの確認を行った.まず,SMA アクチュエータによる小型推進体を製作する前段階として,出力に余裕のあるサーボモータを用いた推進体モデルを製作中し,アクチュエータの負担を安定化できるかを評価した.提案した制御則を実装した推進体(外径100mm)において,150[mm]の流路幅の流路を通過したときの関節に作用する負荷トルクを計測し評価を行った.この結果,提案手法により,制御がない場合より関節負荷が低減されることを確認した.
また,流路通過時に各アクチュエータ間の駆動の信号の位相差が拡大し,うねり運動の波長が減少することを確認した.波長の減少は,流路から推進体の関節への反力トルクの増大に由来するものと考えられる.
以上の実験結果は,提案手法により,狭い流路通過時の推進体のアクチュエータへの負荷が低減され,アクチュエータの破損の防止に繋がることを示したと考えられる.提案手法は,推進体の関節数だけ変数を持つ位相方程式を時間発展させることで,適応制御の実現が可能であり,マイクロコントローラのような非力な計算機でも実装可能であることを実験で示した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Study of sheet flutter with large deformation in passage flow2016

    • Author(s)
      山野 彰夫,新谷 篤彦,伊藤 智博,中川 智皓
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 82 Issue: 837 Pages: 15-00654-15-00654

    • DOI

      10.1299/transjsme.15-00654

    • NAID

      130005153826

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Study of Driving Method on the Moving Body in Flow Passage Utilizing Traveling Wave based on Self-excited Driving Method2015

    • Author(s)
      山野彰夫,新谷篤彦,伊藤智博,中川智皓
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 33 Issue: 8 Pages: 642-650

    • DOI

      10.7210/jrsj.33.642

    • NAID

      130005108769

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase control of oscillators for moving body in narrow passage2015

    • Author(s)
      A. Yamano, A. Shintani, T. Ito and C. Nakagawa
    • Journal Title

      Mechanical Engineering Journal

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 14-00545-14-00545

    • DOI

      10.1299/mej.14-00545

    • NAID

      130005076455

    • ISSN
      2187-9745
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Adaptive control method for an undulatory robot inspired from a leech's nervous system2016

    • Author(s)
      Akio Yamano, Atsuhiko Shintani, Tomohiro Ito and Chihiro Nakagawa
    • Organizer
      2016 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • Place of Presentation
      Sapporo, Japan
    • Year and Date
      2016-12-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 変位分布フィードバックによるシートフラッタの制御手法の検討2016

    • Author(s)
      山野 彰夫,新谷 篤彦,伊藤 智博,中川 智皓
    • Organizer
      Dynamics & Design Conference (D&D) 2016
    • Place of Presentation
      山口大学
    • Year and Date
      2016-08-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Basic study of power reduction for shape memory alloy actuator drive2015

    • Author(s)
      A. Yamano, A. Shintani, T. Ito and C. Nakagawa
    • Organizer
      the 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • Place of Presentation
      Yokohama city, Kanagawa (Pacifico Yokohama)
    • Year and Date
      2015-11-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大変形を伴う流路内シートフラッタの力学的検討2015

    • Author(s)
      山野彰夫,新谷篤彦,伊藤智博,中川智皓
    • Organizer
      Dynamics & Design Conference (D&D) 2015
    • Place of Presentation
      青森県弘前市文京町(弘前大学)
    • Year and Date
      2015-08-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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