Expansion of the drive environment by adding rotational degrees of freedom to a snake-like robot

通过为蛇形机器人添加旋转自由度来扩展驱动环境

• 批准号: 22K03983
• 负责人: 山野 彰夫
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03983/
• 关键词: バイオミメティクス; 索状推進体; ロボティクス; システム同定

本研究の目的は，(A)流体の粘度ごとに最適ならせん運動を探索するとともにらせん運動とうねり運動の適用範囲を明らかにし，(B) 流体の粘度に応じて両者を切り替える機構を構築して実験により提案手法の有効性を示すことである．2022年度は，研究目的(A)の（I）流体の条件（水～泥水）に対応した適切ならせん形状を探索，および（II）らせん構造の回転数などの駆動条件の探索において必要となるらせん形状が生成する推力に関する数値解析モデルの構築にあたった．数値解析モデルの構築において，断面直径，曲率，および捩率のパラメータでらせん形状を表現し，微小長さに作用する相対速度・加速度の関数である流体力を中心軸上で積分することで，回転数と推力・負荷トルクの関係を導出した．先行研究で想定されている範囲外 (レイノルズ数 ~ 10＾2, 10＾6) の粘度で駆動させることを想定している．また，この領域では，付加質量の影響を考慮し抗力係数は実験により同定する必要がある．そこで，数値解析モデルを同定するためのらせん形状の実験モデルの製作も行った．流体には，安価で大量に入手可能で，10~1000cPまで粘度を設定できる潤滑油を選定し，実験モデルの設計にあたってレイノルズ数が探索範囲内になるような寸法・回転数の条件を設定した．2023年度に，実験モデルを用いて推力とらせん形状の回転数の関係を測定し，数値解析モデルにおける未知の係数である付加質量係数および抗力係数を同定する予定である．

は の purpose, this study (A) fluid viscosity の ご と に optimum な ら せ ん movement を explore す る と と も に ら せ ん movement と う ね り sports fan 囲 の apply を Ming ら か に し, (B) fluid viscosity の に 応 じ て struck the を り cutting for え る institutions を build し て be 験 に よ り proposal gimmick の have sharper sex を shown す こ と で あ る. の 2022 annual は, research purposes (A) (I) condition の fluid (water ~ deceving に 応 seaborne し た appropriate な ら せ ん shape を exploration, お よ び (II) ら せ ん tectonic の back to planning several な ど の の 駆 dynamic conditions to explore に お い て necessary と な る ら せ ん shape が generated す る thrust に masato す る the numerical analytical モ デ ル の build に あ た っ た. The numerical analytical モ デ ル の build に お い て, cross section diameter, curvature, お よ び tear rate の パ ラ メ ー タ で ら せ ん shape し を performance, small long さ に role す る phase velocity, acceleration seaborne の masato number で あ る flow physical を center shaft で integral す る こ と で, back to planning several と, thrust load, ト ル ク の masato is を export し た. Leading research で scenarios さ れ て い る van outside 囲 (レ イ ノ ル ズ ~ 10 ^ 2, and 10 ^ 6) の viscosity で 駆 dynamic さ せ る こ と を scenarios し て い る. Youdaoplaceholder0, <s:1> <s:1> field で で, pay the quality <s:1> influence を, consider the force majeure coefficient, the experiment によ で, and it is also determined that する is necessary がある. Youdaoplaceholder0 らせん で で, numerical value analysis モデ モデ を を, definition of するため らせん らせん shape <e:1>, experience モデ モデ, production of った, practice った. Fluid に は, Ann 価 で may a lot of に で, 10 to 1000 cp ま で viscosity を set で き る lubricating oil を し selected, be 験 モ デ ル の design に あ た っ て レ イ ノ ル ズ に within just a few が explore fan 囲 な る よ う な inch planning method, a back number の conditions set を し た. 2023 annual に, be 験 モ デ ル を with い て thrust と ら せ ん shape の back to planning several の masato を determination し, the numerical analytical モ デ ル に お け る の unknown coefficients で あ る plus quality coefficient お よ を び resistance coefficient with fixed す る designated で あ る.