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講義No.01140

空を羽ばたいて飛ぶメカニズムの解析は始まったばかり

蝶が飛べる理由を解析する

 人間は飛行機をはじめとして飛ぶための道具をいろいろつくってきましたが、蝶のように羽ばたいて飛ぶ道具は1つの夢かもしれません。実は、蝶の羽の運動解析は最近始まったばかりです。これは高速度カメラで翅の動きを細かく観察できるようになったことが大きいでしょう。観察してみると、蝶が離陸するときと安定して空を飛んでいるときは翅の動きが違います。また、翅の構造は根元と先のほうでは、柔らかさが異なるのです。それが力学的にどういう意味を持つかを分析する必要があります。翅の周りの空気の流れも飛行機などに使われる固い素材と異なります。特に、飛行機との大きな違いは、翅そのものが動き、しなることです。それが空気の流れに与える影響を分析します。空気の流れをみると、蝶は羽ばたきによってかなりの推進力を得ていることがわかりました。
 これらのことをコンピュータ上で3次元解析し、蝶が飛べる理由を探っていきます。目標は、蝶のように羽ばたいて飛ぶロボットを造ることです。しかし、蝶とまったく同じものを造るのは複雑すぎて不可能です。羽ばたいて飛ぶことのエッセンスを取り出し、できるだけシンプルにそれをロボットに反映させるようにします。

次は蝶のように細かな動きのロボットをめざす

 実は、このような方法で蝶型ロボットを飛べるようにすることは成功しています。このロボットは、方向転換や上昇、下降は、羽の動きだけで行うことができます。これは、羽に使う素材の特性を生かすことで成功しました。実際の蝶を見ればわかるように、その動きは実に機動性に富んでいます。短い距離を低速で移動し、同じ場所にとどまり、スピードを出して飛翔する、また方向転換を自由に行うといった細かな動きをしています。目標は、この動きをロボットに行わせることです。飛行機は速いスピードで移動することを可能にしました。蝶型ロボットは、それとは違い細かな動きで空間を自在に移動することを可能にするでしょう。

流れの可視化による蝶の飛翔メカニズム解明

夢ナビライブ2019 名古屋会場

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目には見えない「流体」のチカラ

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流れを可視化するということ

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飛翔メカニズムの分析

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この学問が向いているかも 情報工学部

九州工業大学
情報工学部 知的システム工学科 准教授
渕脇 正樹 先生

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メッセージ

 私がふだん学生に言っていることは、何でも一生懸命にやりなさいということです。一生懸命やれば、そこから何かが見えてきます。もしかしたら今あなたは、物理や数学は何のために勉強するのだろうと疑問に思っているかもしれません。しかし、大学に行ってロボットの研究をしてみると、物理や数学がいかに大切かが分かってきます。私も学生時代は、まじめな学生ではありませんでしたが、研究をやり始めてそのことに気づきました。何事にも一生懸命に取り組んでください。

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渕脇 正樹 先生がいらっしゃる
九州工業大学に関心を持ったら

 「情報工学」は、高度情報化社会の進展の中で、ますます必須知識・ 技術となっています。九州工業大学情報工学部は1986年 に創設された日本初、現在も国立大学法人で唯一の情報工学部で、2016年に創設30周年を迎えました。知能情報工学科、電子情報工学科、システム創成情報工学科、機械情報工学科、生命情報工学科の5学科があり、情報工学の学びを軸としつつ、各学科の応用分野に対する教育研究を進めています。特に、教育システムは、全学科がJABEEに認定され、世界的に通用するものであることが保証されています。

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