生物模倣型水中ロボットの高精度操縦性能

目的

沿岸域において、波や潮流などの厳しい環境の中で生息する水棲動物たちは、高い操縦の能力や一定な場所に止まる能力を持っています。 このような水棲動物が持つ高度な運動性能は、沿岸域における環境調査などの水中ロボット開発において、重要な示唆を与えてくれます。 この研究は、特に、魚の胸ひれの運動に着目して、波や潮流中の水棲動物の胸ひれの運動の解析、小型で高精度な胸ひれ運動装置の開発とその流体力学的特性解析、胸ひれ運動装置の運動の最適化、胸ひれ運動装置を４機組み込んだ小型水中ロボットの開発、その小型水中ロボットの波や潮流における定点保持や誘導制御のためのコントロール・アルゴリズムの開発、波や潮流における定点保持や誘導制御性能の実験を行います。

・小型・高精度 ３軸胸ひれ運動装置（BIRDFIN)

独立に上下、左右、ひねり運動が可能(シリンダーの長さ : 0.5 m, 最大周波数: 3 Hz)

・胸ひれ運動装置付き水中ロボット”PLATYPUS"

　　　Length：1.36 m、Weight：14.5 Kgf  Tethered
　　　2 pairs of Mechanical Pectoral Fins（BIRDFIN)
　　　CPU,　Attitude Sensors、Motion Sensors of BIRDFINs、
　　　Force Sensors on BIRDFINs
　　　Acoustic Localizing Device (LBL method)

movie of PLATYPUS(September, 200２)　(10,556　KB " forward_2hz.mpg")

          Remodeled PLATYPUS

   

movie Guidance and control around a cylinder of remodeled PLATYPUS in water currents    (January,2005)  (16Mb)

参考文献

  1. N. Kato, H. Liu and  H. Morikawa   Biology-Inspired Precision Maneuvering of Underwater Vehicles 
           Proceedings of 12th　International Offshore and Polar Engineering Conference, pp.269-276、2002 
  2. N. Kato, H. Liu and  H. Morikawa    Biology-Inspired Precision Maneuvering of Underwater Vehicles(part 2) 
             Proceedings of 13th　International Offshore and Polar Engineering Conference, pp.178-185、2003
  3. Kato,N., Liu, H. and  Morikawa, H.(2003) Precision Maneuvering of Underwater Vehicles Equipped with Two Pairs of Mechanical Pectoral Fins, Proc. of 2nd Int. Symposium on Aqua Bio-Mchanisms
  4. Kato,N. and Liu, H.(2003) Optimization of Motion of a Mechanical Pectoral Fin, JSME International Journal, Vol.46, No.4, pp.135
  5. Kato,N., Liu, H. and  Morikawa, H.(2004) Biology-Inspired Precision Maneuvering of Underwater Vehicles(Part3), 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Proc. of 14th Int. Offshore and Polar Engineering Conference, p.274
  6. Kato,N., Ando,Y. and Shigetomi, T. (2004) Precision Maneuvering of Underwater Robot by Mechanical Pectoral Fins, 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Proc. of 2004 Int. Symp. On Underwater Technology, IEEE
  7. Kato,N. (2004) Median and Paired Fin Controllers for Marine Vehicles, ASME Applied Mechanics Review
  8. Kato,N., Liu, H. and  Morikawa, H. (2004) Biology-Inspired Precision Maneuvering of Underwater Vehicles in Bio-mechanisms of Swimming and Flying 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(Edited by Kato, Ayers and Morikawa) Springer-Verlag, Tokyo
  9. Kato,N., Liu, H. and  Morikawa, H. (2004).”Biology-Inspired Precision Maneuvering of Underwater Vehicles(Part 3),” Int. J. of Offshore and Polar Eng., Vol.15, No.2, pp.81-87
  10. N. Kato, Y. Ando, T. Shigetomi and T. Katayama (2006) Biology-Inspired Precision Maneuvering of Underwater Vehicles (Part 4),  International Journal of Offshore and Polar Engineering,Vol.16, No.3, p.p. 195-201