| 研究概要 |
一般に,生物の運動は自律的かつ高機能,高効率であることから,生物の運動機構を模倣したロボットの研究は,工学的に極めて有意義であると考えられる.ここで,生物の水中運動に関しては,大体がヒレによる往復運動や体全体を使っての屈曲運動という形態によって実現されている.この観点より水中を屈曲運動により推進する生物に着目,その運動形態を工学的に再現するため,柔軟かつ連続的な生物の屈曲波形を離散化した要素構成に置き換え,多リンク機構で構成することを想定した「多リンク模倣モデル」を提案した.
本研究では水ヘビの如き屈曲運動生物を模倣した多リンク模倣モデルの推進力に関して最適な屈曲波形の探索を試み,生物の屈曲運動を模倣した屈曲波形を比較・検討した.また,屈曲運動生物の遊泳パターン発生シルテムを模倣した自律分散制御を多リンク模倣モデルに対して適用し,耐故障性・柔軟性・拡張性のある水中推進機構を実現させた.
さらに,上記の条件のレイノルズ数(慣性力と粘性力の比)を,精子など真核生物のべん毛運動におけるレイノルズ数と一致させ,相似則を考慮してマイクロマシンを想定した推進力を実験的に求めた.これより実験結果はコンピュータシミュレーション解析結果と定性的に一致し,実際に開発した多リンク模倣モデルを簡単な実験によるマイクロマシンのシミュレータとして応用できることを見い出せた.
以上より,流体内で動作する自律分散型知能ロボット,特にそのマイクロ化のための基礎的資料の一部を提示することができた.
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