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Clarification of the mechanism of dolphin tail walk and its application for the development of high-thrust underwater propulsion mechanism

Research Project

Project/Area Number 18K04047
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

Kobayashi Shunichi  信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50225512)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsバイオメカニクス / バイオミメティクス / イルカ / 生物規範型ロボット / 水中推進
Outline of Final Research Achievements

Among aquatic organisms, dolphins have highly locomotive power and can do tail stands, lifting their bodies above the water. However, the dynamics of the tail stand have not been analyzed in detail, and how the dolphin achieves the tail stand has not been fully clarified. In this study, we took the video of the motion behavior of the Pacific white-sided dolphins over and in the water during the tail stand and analyzed their three-dimensional motions. We examined how the dolphins generate the thrust to lift their body over the water. The results were transferred to an underwater propulsion mechanism using fins based on the dolphin's tail fin to achieve higher thrust.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水棲生物の尾びれを規範としたフィンによる水中推進機構は,現在広く用いられているスクリュープロペラの問題点である、高速回転による危険性や魚網や藻などの巻き込みなどを解決できるものである。本研究ではそのフィンによる水中推進機構について、フロートや空中ドローンなどを追加させずに、水上での重量物保持を瞬時に行うことができる「水上リフトアップ」を、イルカの立ち泳ぎの動作解析から得られる知見から実現させるところに学術的意義がある。また、水族館などイルカに負荷をかけないトレーニングや健康管理に参考となる資料を提供できるものである。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 粘弾性フィンを用いた生物規範型水中推進機構の 静止流体中における推進力特性2021

    • Author(s)
      小林 俊一,上西 祐介
    • Organizer
      日本機械学会 第33回バイオエンジニアリング講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] イルカの立ち泳ぎにおける胴体と尾びれの動作解析2021

    • Author(s)
      小林俊一,木村俊希,佐古大智,阿久根雄一郎,森朋子
    • Organizer
      第43回エアロ・アクアバイオメカニズム学会講演会資料集
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] イルカの立ち泳ぎにおける尾びれの動作と変形の解析2020

    • Author(s)
      木村俊希,佐古大智,小林俊一,阿久根雄一郎,森朋子
    • Organizer
      第42回エアロ・アクアバイオメカニズム学会講演会資料集
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ダイラタントコンパウンドを用いた生物規範型水中推進機構の静止流体中における推進力増加の検討2019

    • Author(s)
      上西祐介, 木村俊希, 山口美月,小林俊一
    • Organizer
      第39回日本生体医工学会甲信越支部大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 生物規範型水中推進機構の静止流体中における推進力増加の検討2019

    • Author(s)
      上西祐介,小林俊一
    • Organizer
      第17回日本生体医工学会甲信越支部長野地区シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ダイラタント流体を封入した繊維複合粘弾性フィンによる生物規範型水中推進機構 ―静止流体中における推進力特性―2018

    • Author(s)
      小林俊一,杉山皓亮
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Bio-inspired Aquatic Propulsion Mechanism Using Viscoelastic Fin Containing Fiber Composite Dilatant Fluid2018

    • Author(s)
      Shunichi Kobayashi, Kousuke Sugiyama
    • Organizer
      7th International Symposium on Aero-aqua Bio-Mechanisms
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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