| 研究課題/領域番号 |
23K22709
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01438 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
妻木 勇一 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50270814)
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| 研究分担者 |
辻井 浩希 一般社団法人小笠原ホエールウォッチング協会, 主任研究員, 主任研究員 (60933968)
森 恭一 帝京科学大学, 生命環境学部, 教授 (20570708)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | バイオロギング / マッコウクジラ / 水中ロボット / ドローン / ロッカーボギー / ロッカー機構 / マッコクジラ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マッコウクジラの捕食行動を明らかにするために、本研究では①凹凸に対応可能なクジラ用ローバーの開発、②投下吸着可能なロガーの開発、③俯瞰映像を撮像可能な離脱技術の３つの技術を確立する。本年度は、吸盤の数を増やしたクジラ用ローバー第9試作機、ロッカー機構付きクジラ用ローバー第１試作機、衝突後の跳ね返りを抑制する投下吸着型ロガー第６試作機を開発する。また、小笠原ホエールウォッチング協会の特例許可に基づいて7月に実施される実地試験にて、これらの試作機の効果を検証する。
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| 研究実績の概要 |
我々は、マッコウクジラの捕食行動を明らかにするために、クジラ用ローバと呼ぶクジラ体表を吸着移動するロガーを提案・開発している。本年度は下記の課題について取り組んだ。
①凹凸に対応可能なクジラ用ローバーの開発と実地試験：凹凸に対応可能なクジラ用ローバー実現のため、２つのアプローチを試みた。一つは、ロッカー機構を利用する方法であり、落下の衝撃に耐えられる作成方法を考案、部品レベルで検証した。提案手法に基づけば、小型軽量ながら衝撃に耐えられる機構を実現できる。また、剛性解析から、設計手法もほぼ確立できた。もう一つは吸盤とバルブの数を増やす方法であり、クジラ用ローバー第9試作機として試作を行った。また、これに先立ちバルブシステムを改良した第8試作機を開発し、現地試験に投入した。
②投下吸着可能なロガーの開発：投下型ロガーをクジラへ吸着させるためには、衝突後の跳ね返りを抑制する必要がある。そこで、第5試作機に水を利用した方法を導入したが、そのままでは有効性を確認できなかった。そこで、水風船を用いる方法を考案し、基礎的な検証実験によりその効果を確認した。水を利用すると浮力への影響が少ないという利点を持つ。
③捕食行動の俯瞰映像を撮像可能な離脱技術の確立：分離照明システムのために、市販の小型LEDライトの利用について検討した。
④捕食行動解明のための現地試験とデータ解析：9月に小笠原調査を実施し、第８試作機が深度125 mまで吸着し、体表上で吸着歩行を実現したことを確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
凹凸に対応可能なクジラ用ローバー実現のため、２つのアプローチを試みた。ロッカー機構を利用する方法は、落下の衝撃に耐えられる作成方法が確立できた。また、剛性解析から設計手法もほぼ確立できた。もう一つの方法として、吸盤とバルブの数を増加した第9試作機を設計・試作した。また、バルブシステムを改良した第8試作機は現地試験において深度125ｍに達した。おおむね順調に進んでいる。一方、投下吸着型ロガーは、水風船により反発係数を低減させる効果的な方法を提案・開発し、当初の計画以上に進んでいる。離脱システムの開発が遅れているが、次年度中にプロトタイプ製作を目指す。
以上より、一部遅れているところもあるが、おおむね順調に進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度の成果に基づき、下記の課題について取り組む．
①凹凸に対応可能なクジラ用ローバーの開発と実地試験：本年度は、第９試作機をさらに改良し、研究室内の大型水槽で検証実験を行うと伴に、７月の実地試験に投入することで、その性能を検証する。一方、ロッカー機構については、剛性解析の結果に基づき全体の機構を設計し、ロッカー機構付きクジラ用ローバー第１試作機を完成させる。
②投下吸着可能なロガーの開発：水風船を用いて衝突後の跳ね返りを抑制する方法を投下型吸着ロガーに適用する。一方、重心と吸盤の相対的位置関係も跳ね返り現象に影響を与えるため、これらを考慮しつつ、第６試作機を開発し、7月の実地試験に投入し、効果を検証する。
③捕食行動の俯瞰映像を撮像可能な離脱技術の確立：広範囲を照らすための分離照明システム及び離脱システムを開発する。ローバーまたはロガーに搭載することを前提として設計・試作を行う。
④捕食行動解明のための現地試験とデータ解析：7月に小笠原近海で研究分担者や研究協力者と伴に鯨類の調査を行う。新たに開発するクジラ用ローバー第9試作機と投下型吸着ロガー第6試作機を実際のマッコウクジラにドローンから投下する。調査結果に基づき、それぞれの試作機の改良を行う。これらの調査は小笠原ホエールウォッチング協会の特例許可に基づいて実施する。
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