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2016 年度 実績報告書

人間型スイマーロボットを用いた水泳研究プラットフォームの確立と展開研究

研究課題

研究課題/領域番号 26282174
研究機関東京工業大学

研究代表者

中島 求  東京工業大学, 工学院, 教授 (20272669)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードスポーツバイオメカニクス / 水泳
研究実績の概要

1. 前年度までに構築したスイマーロボットのシミュレーションモデルを用いて,身体各部に作用する流体力の詳細など,実験では測定困難な項目をシミュレータにより算出した.本算出は,実験を行った試技すべてについて行った.
2. 前年度までの実験結果と1のシミュレーション結果を合わせて詳細検討することにより,泳動作時の各局面において身体に作用する流体力の特性を明らかにした.
3. パフォーマンス的に改善の余地が見られたクロール泳について,さらなる性能向上のための検討を行った.具体的には,クロール泳においてリカバリー動作(腕を水上で後ろから前に戻す動作)が失敗して手が水中に入ってしまう現象が見られた.そこでこの失敗を防ぐため,泳動作の改善と,強制的なローリング制御の2種類の方策を考案し,それぞれの効果を検討した.まず泳動作の改善については,自由遊泳中の肩関節のモータの角度を計測したところ,目標値とは異なることが判明した.そこでモータの追従性を考慮し,より実現が容易な目標角度に修正を行った.また強制的なローリング制御については,ロボットの背部に倒立振り子状の制御機構を設け,モータで適切に駆動することにより,身体ロール角を変化させることを考案した.まずシミュレーションで効果を検証したところ,十分な効果が確認されたため,制御機構を実際に設計し,ロボットに取り付けた.
4. 上記の改善を施したロボットでの自由遊泳実験を行った.その結果,泳動作の改善のみを行った場合が最もパフォーマンスが高く,これまでの泳速度0.23 m/sを大幅に上回る,泳速度0.33 m/sを達成した.また強制的なローリング制御については,機構を動作させると効果は見られたものの,機構自体を取り付けない方がパフォーマンスが高くなることがわかった.
5. 国内外の関連会議に参加し,最新の資料収集や情報収集,および成果発表を行った.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Realization and swimming performance of the breaststroke by a swimming humanoid robot2016

    • 著者名/発表者名
      Motomu Nakashima and Kosuke Kuwahara
    • 雑誌名

      ROBOMECH Journal

      巻: 3 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1186/s40648-016-0049-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 水泳ヒューマノイドロボットにおけるクロール泳時のローリング制御(実験による検討)2017

    • 著者名/発表者名
      角田 勇人,中島 求
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第23期総会・講演会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-17
  • [学会発表] 水泳ヒューマノイドロボットにおけるクロール泳時のローリング制御2017

    • 著者名/発表者名
      角田 勇人,中島 求
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-20
  • [学会発表] 水泳ヒューマノイドロボットにおけるクロール泳時のローリングに関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      角田 勇人, 中島 求
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [備考] 中島求のページ

    • URL

      http://www.hei.sc.e.titech.ac.jp/nakashima_labo/motomu/index.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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