ク ロマ グ ロの 遊 泳能 力 解 析 に基 づ く魚 ロボ ッ トの 開発
久 貝 克 弥*小 方 孝 太 勅
Development of Fish type Robot
based on the Analysis of Swimming Motion of Blue Fin Tuna
Katsuya KUGAI* Kouta OGATA **
The swimming motion of Tuna type fishes has excellent ability for its speed and efficiency. And some studies have been reported about the most efficient swimming motion by using numerical analysis on two dimensional oscillated wing theory. And several fish type robots are developed based on these studies, but almost all robots have spring held tail fin. Because the tail of tuna type fishes is very smart, and very difficult to implement the tail fin angle control mechanism. So, these fish type robots cannot confirm theoretical result by experimental way.
So we designed and developed smart tail fin angle controlling mechanism which can swim maximum 2.0m/s as reported in previous reports') 8) 9) 10) Then, this paper shows some experimental results about the relationship between the
swimming motion scheme and the swimming speed.
Keyword : Fin, Lift, Drag, Robot, Swim, Propulsive force
1.緒 言
生 物 が 持 っ優 れ た構 造 や機 能 を模 倣 し,技 術 開発 や モ ノ づ く りに 生 か す バ イ オ ミメ テ ィ ク ス の 分 野 に対 す る注 目 が 近 年 高 ま っ て い る.本 研 究 で は水 中 を 高 速 で泳 ぐ こ とが で き るマ グ ロに 着 目 し,そ の 形 状 や 動 作 を 調 べ る と と もに, 効 率 の 良 い 遊 泳 動 作 に つ い て検 討 し,そ れ らの動 作 を 再現 で き る魚 型 ロボ ッ トの 開発 を行 う.
マ グ ロや イ ル カ のCalang面 ㎜ 型 推 進 に 関 して は,東 が2 点 ヒ ンジ機 構 に モ デ ル化 して解 析 して い る1).Lighthillは2 次 元 振 動 翼 理 論 を2点 ヒ ン ジ機 構 を持 つ 尾 ひ れ の解 析 に 適 用 し,よ り正 確 な 解 析 結 果 が 得 られ る よ うに な っ た.ま た 東 工 大 の 中 島 らは 尾 ヒ レ を振 る反 動 で 頭 が振 れ る こ と も考 慮 に入 れ た推 進 体 全 体 の 動 力 学 特 卜生を 明 らか に して い る2)3)4).
しか し,中 島 ら が製 作 した イ ル カ型 ロ ボ ッ トに代 表 さ れ る よ うに,マ グ ロや イ ル カ は胴 体 の 後尾 が極 端 に 細 い形
*近 畿 大 学 工 業 高 等 専 門 学 校
総 合 シス テ ム 工 学 科 機 械 シ ス テ ム コー ス
**近 畿 大 学 工 業 高 等 専 門 学 校 専 攻 科 生 産 シス テ ム 工 学 専 攻 機 械 系
状 を して お り,そ の 中 に高 い トル クを発 生 させ る駆 動 メ カ ニ ズ ム を組 み 込 む こ とが 困難 で あ る た め,尾 ヒ レ と胴 体 の 繋 ぎ が バ ネ に な っ て い る こ とが 多 く,現 実 的 に は バ ネ の 弾性 最 適 値 を求 め る方 向 で の研 究 が 主流 で あ る5)6).
そ こ で 本 研 究 で は 尾 ひ れ と胴 体 との 繋 ぎ を 能 動 的 に制 御 す る機 構 を 開発 す る こ とで 先 行 研 究 の 評 価 と確 認 を行 い,効 率 の 良 い 尾 ヒ レの 動 か し方 を 実 験 的 に模 索 す る こ
と を 目的 と して い る.こ れ ま で に 尾 ヒ レの 推 進 力 推 定7) お よび マ グ ロ胴 体 の抵 抗 力測 定結 果8)に 基 づ き,目 標 遊 泳 速 度 を2m/sと した魚 ロボ ッ トの推 進 機 構 を設 計 ・製 作 し た9).
本 報 で は そ の 推 進 機 構 を 用 い て い くつ か の遊 泳 動 作 形 態 を実 行 し,推 進 力 の違 い につ い て 比 較 した の で,そ の結 果 に つ い て 報 告 す る.
2.駆 動 機 構 の 概 要 2.1尾 の 揺 動機 構
モ ー タ の回 転 運 動 を尾 ヒ レの揺 動 運 動 に 変 換 す るに は, 一 般 的 に ク ラ ン ク機 構 が 用 い られ る .し か しク ランク と尾 の 動 作 支 点 との 距 離 が 変化 す る た め,尾 を左 右 に振 る速 度
