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生物型飛行の力学シミュレータの構築

研究報告コード R070000002
整理番号 R070000002
掲載日 2008年4月11日
研究者
  • 劉 浩
研究者所属機関
  • 千葉大学工学部電子機械工学科
研究機関
  • 千葉大学工学部電子機械工学科
報告名称 生物型飛行の力学シミュレータの構築
報告概要 近年、サイズ15cm以下の超小型飛行体(MAV:Micro Air Vehicle)の研究開発が盛んに行われているため,生物学や力学、計算工学や生物模擬工学等を専攻とする多くの研究者が飛翔生物からその設計指針を見いだそうと,昆虫や鳥の羽ばたき飛行の原理解明を急いでいる.これまで昆虫の静止飛行メカニズムの研究は昆虫羽ばたきロボットを用いて模型翼まわりの流れ場と模型翼に働く力を計測したりして行われている傾向にあるが,実際の昆虫飛行とは本質的な違いがある.また生物飛行の特技である急旋回のような自由飛行が殆ど研究されていない.本研究では,生物の羽ばたき飛行を厳密な幾何学,運動学及び力学のモデルに基づき,静止飛行,前進飛行及び急旋回のような自由飛行を再現できるシミュレータの構築を最大な目標とし,生物飛行における力発生メカニズムと安全性制御メカニズムを明らかにすることを目指す.このシミュレータにより、生物飛行に潜んでいる全く斬新な力学現象や生物の自由飛行メカニズムの解明がはじめて可能となり,今後鳥や昆虫サイズのマイクロ飛翔体のためのブレークスルーとなる設計指針の提供への応用が大いに期待される.
画像

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研究分野
  • 筋骨格系・皮膚モデル
関連発表論文 (1) H. Liu, Simulation-based biological fluid dynamics in animal locomotion, ASME Applied Mechanics Reviews, 58, pp. 269-282, 2005. (invited)
(2) H. Wang, Y.Inada, and H. Liu, Dynamics and inertia forces in the maneuverability of insect flight, JSME International, Series C Bioengineering, 47, 2005. (in press)
(3)Y. Inada, K. Kawachi, and H. Liu, Experimental and analytical study of schooling motion of fish based on two observed individual motions: approaching motion and parallel orientating motion, Biomechanics in Swimming and Flying, Springer-Verge Tokyo, 2005.
(4) H. Liu and N. Kato, A numerical study of unsteady hydrodynamics of a mechanical pectoral fin, Journal of Bionetic Engineering, 1(2), pp. 108-120, 2004.
(5) H. Liu, Computational biological fluid dynamics: digitizing and visualizing swimming and flying, Special issue on Dynamics and Energetics of Animal Swimming and Flying, Integrative and Comparative biology (American Zoologist), 42 (5), pp. 42-5 1, 2003.
(6) H. Liu, An integrated approach on free flight mechanisms in insects and birds, to be presented at Annual meeting of American Physical Society, Chicago, USA, 2005. 11. (invited)
(7) H. Liu, Novel mechanisms in biological flight and applications to Micro Air Vehicle, Proc. Smart Material System, JSME annual meeting, Tokyo, 2005. 9. (invited)
(8) H. Liu, H. Wang and Y. Inada, Integrated modeling and simulation of free flight in realistic insect, Proc. Annual Meeting of the Society for Experimental Biology, Barcelona, Spain, 2005. 7.
(9) H. Liu, Recent developments in computational biological fluid dynamics, Proc. Annual Meeting of the Society for Experimental Biology, Edingburgh, UK, 20O4. 4. (invited keynote lecture)
(10) H. Liu, Simulation-based biological fluid dynamics in fish swimming, Proc. 7th International Conference on Vertebrate Morphology, Florida, USA, 2004. 7. (invited)
研究報告資料
  • 劉 浩. 生物型飛行の力学シミュレータの構築. シミュレーション技術の革新と実用化基盤の構築 第1回 シンポジウム 講演要旨集, 2005. p.23 - 26.

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