| 研究課題/領域番号 |
19H02060
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
劉 浩 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40303698)
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| 研究分担者 |
中田 敏是 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80793190)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | 昆虫飛行 / 空力ロバストネス / 飛行制御ロバストネス / 力学シミュレーション / 擬似乱流風導実験 / 擬似乱流風洞実験 / 擬似乱流風洞試験 / 空気力学ロバストネス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
昆虫飛行の翼・胴体の柔軟構造と飛行 ロバストネスの相関を運動・力学・制御の統合的研究により解明することで、“墜ちない” 安全安心なドローンなど無人飛行体のバイオミメティクス基本設計指針の創出を目指す。外乱に強い昆虫飛行の空気力学ロバスト性(なぜ失速しないのか)と飛行制御ロバスト性(なぜ 安定飛行できるのか)を解明するために、自然外乱を模倣可能な低速風洞での昆虫飛行時の翼・胴体の運動と変形の同時計測システムと、昆虫飛行の柔軟翼・胴体の運動・力学・制御の多力学連成シミュレータを開発・統合するとともに、昆虫翼・胴体の柔軟構造機構が生み出す胴体主導の飛行制御則を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、昆虫がなぜ外乱環境の中で安定飛行を実現できるのか、その外乱に強い空気力学と飛行制御のロバストネスがどう実現されているのかという「問い」に焦点を当て、風外乱模擬可能な低速風洞実験と昆虫羽ばたき飛行の柔軟翼・胴体の運動・力学・制御の多力学連成シミュレーションによる統合的な研究を実施した。その結果、コンピュータシミュレーションにより風外乱環境下の昆虫羽ばたき飛行乃至羽ばたき飛行ロボットのフライト性能を評価するとともに、昆虫の翼・胴体の柔軟構造と飛行ロバストネスの相関を解明した。さらに昆虫翼・胴体の柔軟構造機構は羽ばたき翼と柔軟胴体を介してロバストな飛行制御則を生み出すことを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、外乱に強い昆虫羽ばたき飛行の空気力学ロバスト性(なぜ失速しないのか)と飛行制御ロバスト性(なぜ安定飛行できるのか)を解明したことにより、様々な自然環境に強く、“墜ちない”生物規範型羽ばたきロボットやドローンなど次世代“安全安心”無人航空機の研究開発に、一つのバイオミメティクス設計指針を提供した。また、昆虫のもつ翼と胴体と筋骨格系の柔軟構造が知能構造として生み出す飛行制御則は、小型飛行体の安定性・操縦性トレードオフを打破する一つのキーになる可能性を示唆し、それが生物飛行制御のロバスト性の解明だけでなく、次世代ドローンや空飛ぶ車に革新的な設計指針をもたらすことが期待される。
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