Core Concepts
細菌に着想を得た二鞭毛型柔軟ロボットは、粘性流体中で個別の回転速度と方向を制御することで、姿勢角(ヨー角とピッチ角)を調整できる。
Abstract
この研究では、細菌の泳動メカニズムに着想を得た二鞭毛型の柔軟ロボットを開発しました。2本の柔軟な鞭毛を個別に制御することで、粘性流体中での姿勢調整を実現しています。
実験セットアップでは、ボールジョイントに取り付けられたロボットを、グリセリンの粘性流体中に浸しました。これにより、ロボットの姿勢角(ヨー角とピッチ角)を正確に測定できるようにしています。
数値シミュレーションでは、離散的弾性ロッド法、正則化ストークスレット法、暗黙的接触モデルを統合した包括的なフレームワークを開発しました。これにより、鞭毛の束縛や回転といった複雑な現象を効果的にモデル化できています。
シミュレーションと実験の結果から、二鞭毛ロボットは特定の駆動速度設定によって、安定した姿勢角(ヨー角とピッチ角)を達成できることが分かりました。この知見は、アンタethered ロボットの精密な姿勢制御に役立つと期待されます。
Stats
鞭毛1の推進力Fz1は安定した値に収束する
鞭毛1の横方向力Fx1とFy1は周期的な振る舞いを示す
ヨー角ψは最大180度、ピッチ角θは最大16度まで調整可能
Quotes
"細菌の泳動メカニズムに着想を得た二鞭毛型の柔軟ロボットは、粘性流体中での姿勢調整を実現できる"
"数値シミュレーションでは、離散的弾性ロッド法、正則化ストークスレット法、暗黙的接触モデルを統合した包括的なフレームワークを開発した"
"シミュレーションと実験の結果から、二鞭毛ロボットは特定の駆動速度設定によって、安定した姿勢角(ヨー角とピッチ角)を達成できることが分かった"