周期流における魚型ロボットの作業効率の向上に向けた尾ひれによる泳法の提案

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本研究の目的は，波の中で前後左右に自在に移動できる魚型ロボットの泳法の開発である．この泳法が完成すれば，港湾施設における水中構造物の点検を効率的に行うことが可能になる．本研究課題の目標達成に向けて，本年度の研究は「要素研究」と「ロボット研究」という2つの主要な部分に分けて行った．1つ目の「要素研究」では，尾ひれのみを抽出した2次元物理モデルを使用して泳法の提案を行った．提案の際に注目したのは，波の振動に対する尾ひれの振動の位相差と周波数比という2つのパラメータである．まず，周波数比を1に設定し，位相差を変化させることで，左右へ推進力を生み出せることを確認した．その上で，この左右泳法を定式化し，数式として統一した．つまり，個別のパラメータに限定された結果ではなく，左右泳法に関する一般的な知見へと昇華させることに成功した．次に，周波数比を2と3に設定することで，前方へ推進力を発生できることを明らかにした．また，後方への推進力については，周波数比を1に設定し，位相差を調整することで可能であることも確認した．しかし，これらの泳法は尾ひれだけの単純化した物理モデルに基づいて提案されているため，魚型ロボットの胴体の影響を評価する必要がある．そこで，2つ目として「ロボット研究」を進めた．ここでは研究グループの協力のもと，胴体の影響の評価を行った．具体的には，ロードセルで支持された魚型ロボットに要素研究で提案した泳法を実装し，胴体の影響を評価した．魚型ロボットに左右の泳法を実装し，左右に推進力を発生させることができたため，胴体がある場合でも左右の泳法が有効であることが明らかになった．同様に，後への泳法も有効であることが明らかになった．さらに，支持なしの状態で前後左右に移動するための実験に向けて，浮力調整機構の試作，および動作確認を行い，設計に問題がないことを確認した．