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．

Purpose this study が と す る の は "ジ ェ ネ レ ー テ ィ ブ デ ザ イ ン (GD) と ト ポ ロ ジ optimization を applicable し た 3 d プ リ ン ト constructs を main tectonic と し た small AUV の open 発 と そ の function be card" で あ る. For the year 2, the <s:1> target <e:1> is recorded below the <s:1> 2 project に に に て検 て検 て検 certifies を bank <e:1>, and the actual mechanism makes に transfer する determination であった. 1. GD に よ る generated solution の justice 検 : paragraph 1 order で は GD で water ロ ボ ッ ト が の design be applied で き る か を confirm す る. The basic structure of a small AUV is を, which determines プ, and GDを is implemented する. The にGDによって complex number generates された design solution <s:1> strength を検 proof する. 検 は, フ レ ー ム pay き 圧 resistance shell の ス ケ ー ル モ デ ル を し, 圧 resistance test を be applied す る こ と う で line. Youdaoplaceholder0 スケ スケ モデ モデ モデ タで light modeling <s:1> 3Dプリ タで タで production する. 2. ト ポ ロ ジ optimization に よ る 軽 quantitative working intensity of fruit と justice の 検 : paragraph 2 order で は 1 で 検 card し た generated solution に ト ポ ロ ジ optimization を be applied し て そ の function confirm line を う の. Paragraph 1 order の generated solution が ど れ で も design requirements を guarantee し た も の と 仮 set し て, そ の in か ら function に excellent な も の に ト ポ ロ ジ optimization を be applied す る. The られた result を1と is the same as にスケ モデ モデ モデ で で withstand pressure test を application する. こ れ に よ り, ト ポ ロ ジ optimization に よ る 軽 quantitative が design numerical flux り の strength を hold ち な が ら design さ れ て い る こ と を 検 card す る. Current situation を The first stage of the current stage is を the current stage is て る る. Youdaoplaceholder0 and 従 are used to investigate the を performance of <s:1> small AUV を. The performance of the same レベ and supports the を basic structure of the <s:1> body を, which determines the た. The pressure-resistant test に was carried out to the けた test モデ モデ <s:1> to make a を practical application <e:1>, and the pressure-resistant structure が was made to れる れる とを とを to confirm た. し か し, 圧 resistant test device の repair に time が か か っ た こ と, 3 d プ リ ン タ product が degradation after に す る な ど の by に よ り test requirement の decided が 遅 れ, all the homework が 遅 れ て い る.