昆虫のはばたきを模倣したロボットの研究

Research of a robot that imitates the way insects flap wings

MAVなどの小さな飛行ロボットが注目を集める中で、昆虫サイズのロボットは機動性・安全性の面でとても期待されています。実現すれば、災害現場での利用や、ナビゲーションシステムへの応用など、様々な用途が考えられます。

このような昆虫サイズのロボットの実現には、実際の昆虫のはばたき方法を模倣することが有用と考えられています。さまざまな昆虫がいる中で、特に変わった飛行方法を用いるのが、蚊です。多くの昆虫は翅のはばたきによって前縁渦という気流のうずを生成しています。一方で、蚊は、前縁渦に加えて後縁渦、回転抗力という空気力学的メカニズムを用いています。さらに、非常に小さな翅のストロークの角度により、ほかの昆虫よりも非常に速いはばたきを可能にしています。これらによって、蚊は機動性の高い飛行を行っています。

もし、このような蚊の飛行方法が模倣できれば、昆虫サイズの飛行ロボットに大きな発展が見いだせるといえます。そこで、本研究では、アクチュエータを用いた蚊の飛行方法の模倣を目標に、昆虫のはばたきについて調べています。さまざまな昆虫の羽ばたき方法についての調査、多様な形の翅の作製、アクチュエータによる駆動、気流の変化の観察などを通して、蚊のはばたきの模倣に必要なものを探究していきます。

While a small aerial robot like MAV attracts attention, insect-sized aerial robot is expected to do well. If it lives out, it will be used in the various ways: for example, rescue at the disaster scene or application to the navigation system.

To realize insect-sized robot, it will be effective to imitate the way insects flap wing. Even among various insects, mosquitos flap their wings in the unique way. Most insects support their weight using leading-edge vortices when they flight. On the other hand, mosquitos do it using not only leading-edge vortices, but also two unique mechanisms, trailing-edge vortices and rotational drag. Moreover, they can flap wings at remarkably high frequencies caused by their small stroke angle. Because of them, mosquitos can flight more flexibly and stably.

If we can develop a robot that imitates the way mosquito flaps wing, it will lead to the development of small-sizes aerial robots. So, in my research, with a goal of imitation of the way mosquito flights with an actuator, I’m doing research about the insects-flapping mechanism. Through learning about insects’ flight, making various-shaped wing, driving with an actuator and observation of aerodynamic mechanisms, I will explore what is essential to imitate a mosquito.