| 研究概要 |
本年度は,以下の項目を実施した.
(1)3次元高速度カメラシステムによる自由飛翔と飛び立ちの運動解析
蝶の自由飛翔と飛び立ちに着目し,はばたき角,腹振り角,リードラグ角,翅のまくれ,迎角との関係を3次元高速度カメラシステムによる画像処理により解析した.これにより,はばたき運動に対して,腹振りは同周期逆位相,リードラグは倍周期,迎角は1/4周期遅れることを明らかにした.
蝶の自由飛翔と飛び立ちに着目し,はばたき角,腹振り角,リードラグ角,翅のまくれ,迎角との関係を3次元高速度カメラシステムによる画像処理により解析した.これにより,はばたき運動に対して,腹振りは同周期逆位相,リードラグは倍周期,迎角は1/4周期遅れることを明らかにした.
(2)翅構造,ボディ運動,翅周りの流れ場の連成計算による剥離渦の生成メカニズムの解析
大きく変形する弾性膜翼であるアスペクト比の低い翅の変形,腹振り運動,翅周りの流れ場を連成して解く計算スキームを開発し,初速度0m/sからの飛び立ちにおける蝶の運動特性を解析した.左右の翅がほぼ重なるようなはばたき角90°の状態から引き剥がされるように開始される蝶特有のはばたきを,FEMのセルのひずみを考慮して,はばたき角80°で近似して計算した.はばたきによって翅先から徐々に翅上面に剥離渦が形成され大きな揚力を創り出していること,弾性膜翼のため後縁部の剛性が低く翅のまくれが起こり圧力が緩和されること,剥離渦の挙動は翅のアスペクト比が低いため立体的であること,等が示された.
(3)数cm・数百mgの蝶型はばたきロボットの開発
翼長6cm,自重500mg,はばたき運動と腹振り運動を1自由度で実現する蝶型はばたきロボットを設計・製作した.初速度を与えた自由飛翔,及び,飛び立ちの実験を行い,前進翼角度や翅面積といった翅形状や腹部慣性といったボディメカニズムと,揚力,及び,推力の関係を解析した.
以上は,国際会議(2nd International Conference Mechatronic Systems and Materials)において,Development of a Small Flapping Robot-Motion Analysis during Takeoff by Numerical Simulation and Experiment-として発表された.
|
