ジェネレーティブデザインとトポロジ最適化を応用した小型水中ロボットの設計最適化

使用生成设计和拓扑优化对小型水下机器人进行设计优化

• 批准号: 21K14358
• 负责人: 山縣 広和
• 金额: $ 3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14358/
• 关键词: 水中ロボット; ジェネレーティブデザイン; トポロジ最適化

本研究が目的とするのは「ジェネレーティブデザイン（GD）とトポロジ最適化を適用した3Dプリント構造体を主構造とした小型AUVの開発とその機能実証」である．2年度の目標は下記の2項目について検証を行い，実機制作に移行する予定であった．1.GDによる生成解の妥当性検証：第1段階ではGDで水中ロボットの設計が実施できるかを確認する．まずサンプルとする小型AUVの基本構造を決定し，GDを実施する．次にGDによって複数生成された設計解の強度を検証する．検証は，フレーム付き耐圧殻のスケールモデルを製作し，耐圧試験を実施することで行う．スケールモデルは光造形型の3Dプリンタで製作する．2.トポロジ最適化による軽量化効果と強度妥当性の検証：第2段階では1で検証した生成解にトポロジ最適化を実施してその機能の確認を行う．第1段階の生成解がどれでも設計要求を担保したものと仮定して，その中から機能的に優秀なものにトポロジ最適化を実施する．得られた結果を1と同様にスケールモデルで耐圧試験を実施する．これにより，トポロジ最適化による軽量化が設計値通りの強度を持ちながら設計されていることを検証する．現状は第1段階の実施を実施している．まず，従来の小型AUVの機能を調査し，同等レベルの性能を持つ機体の基本構造を決定した．耐圧試験に向けた試験モデルの作成を実施し，耐圧構造が作れることを確認した．しかし，耐圧試験装置の修繕に時間がかかったこと，3Dプリンタ品が生成後に劣化するなどの要因により試験要件の決定が遅れ，全体作業が遅れている．

The purpose of this study is to demonstrate the function of the main structure of the 3D structure and the development of the small AUV. The purpose of this study is to demonstrate the adequacy of the generation solution of the following two items: The first step is to confirm the design of GD water tank. The basic structure of small AUV is determined by GD. Second, the design strength of the complex generation design solution is verified. The test results show that the pressure resistance of the pressure resistant shell is higher than that of the pressure resistant shell, and the pressure resistant shell is higher than that of the pressure resistant shell. 2. Verification of quantitative results and strength appropriateness during support optimization: In the second stage, verification is performed to generate solutions and confirm the functions of support optimization. The first step of the generation solution is to ensure that the design requirements are met, and that the functions are optimized. The result is 1. The pressure test is performed. This is the first time that we've seen this. The status quo is the implementation of the first stage. In order to investigate the function of the small AUV, the performance of the same type of AUV is determined by the basic structure of the body. The pressure resistance test is carried out to confirm the pressure resistance structure. The repair time of the pressure test device is different from that of the 3D test product.