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マイクロ魚ロボットにおける推進運動の高効率化制御と推進メカニズムの解明

微型鱼机器人推进运动的高效控制及推进机构的阐明

基本信息

批准号：
17760209
负责人：
高田洋吾
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

魚ロボットは,海洋水産資源の調査や,発電所内パイプ内壁の損傷調査,水害による被災者発見などに役に立つと考えている.実際の生きた魚の動きを十分観察し,更に,その魚周りの水の流動状態を調べ,推進メカニズムを明確にすることで,魚ロボットの高性能化に役立てることができると考え,まず,尾鰭周りの水の流速分布を,粒子画像流速測定法(PIV)により調べた.また,高速度カメラにより取得した魚の動画をもとに,数値流体力学(CFD)による2次元流動解析と3次元流動解析を行い,魚周りの水の流動状態について調べた.その結果,魚は尾鰭の後方部において逆カルマン渦を複数発生し,それらによって水を後方へ押し出し,推進力を得ていることが確かめられた.魚に似た動作で泳ぐことができる魚ロボット(全長約9cm,サーボモータを2個搭載しており独立に制御可能,動作指令は外部のパソコンから無線で送信)を製作し,前後に配置されたモータ2個の位相差によって,推進能力が変化することを確認した.また,水中にこの魚ロボットを設置し,尾鰭を動作させた.様々な位相差で,その魚ロボット周りの水流についてPIVで測定した.その結果,位相差90度のときが最も魚らしく動作し,その場合にのみ生きた魚と同様に逆カルマン渦列が発生した.さらに,アクチュエータとしてモータを用いずに,コイルとネオジム磁石を用いて尾鰭を遥動させて推進する全長約3cmのマイクロ魚ロボットのプロトタイプを製作し,水中で遊泳できることを確認した.アクチュエータとしてコイルと磁石を用いた魚ロボットは,モータを用いる場合に比べて機構がシンプルで小型化が容易である点,胴体の防水が容易である点,間欠運動のため消費電力が小さい点で,有利であると考えられる.

Fish and water resources investigation, power station internal wall damage investigation, disaster victims detection, service inspection. The fish's movement during the fish's life is very closely observed, and furthermore, the water flow state around the fish is adjusted, and the propulsion system is clearly defined. The fish's high performance is established, and the water velocity distribution around the tail fin is adjusted by particle image velocimetry (PIV). High velocity, high velocity, high As a result, the rear part of the tail fin of the fish is reversed, and the rear part of the tail fin is pushed out, and the thrust is obtained. The fish moves like a swimming tank (about 9cm in length, with two separate mounts, independent control possibility, and wireless transmission of action commands from the external control unit). The front and rear configurations are arranged with two phase differences, and the propulsion capability is confirmed. The fish in the water is set, and the tail fin is moved. The phase difference is measured by PIV. As a result, the phase difference is 90 degrees, and the maximum number of fish moves, and the maximum number of fish moves is 90 degrees. In the middle of the water, the magnet was used to move the tail fin remotely. The total length of the magnet was about 3 cm. The fish was made to swim in the water. In the case of magnet use, it is easier to miniaturize the mechanism than to make the body waterproof, and it is easier to consume power in the case of short motion.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Fish Robots Powered by Fuel Cells -Improvement of Swimming Ability by a Genetic Algorithm and Flow Analysis by Computational Fluid Dynamics-

燃料电池驱动的鱼机器人的开发 -通过遗传算法提高游泳能力和通过计算流体动力学进行流动分析-

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
The Third International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms ISABMEC 2006 (CD-ROM)
影响因子：
0
作者：
Yogo Takada;Toshiaki Tamachi;Satoshi Taninaka;Toshinaga Ishii;Kazuaki Ebita;Tomoyuki Wakisaka
通讯作者：
Tomoyuki Wakisaka

燃料電池で駆動するミクロ魚ロボットの開発

燃料电池驱动的微型鱼机器人的研制