2022年度公募 seeds-2410 - 【北海道・東北】 超音波推進システムによる液中自走式ロボット
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VISIONビジョン

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VISION

ビジョン

超音波推進力による液中ドローンの創成を目的とする。作業や調査などに威力を発揮することが期待される。

社会又は産業の課題を解決するため、新型液中ロボットシステムを用いた広範な液中調査や作業が期待される。

我々が提案した超音波振動子による液中自走式ロボットは、超音波振動子と液体の境界面の微小振動を推進力発生源とする、全く新しい液中自走式ロボットである。推進力発生のメカニズムから定量的に明らかにするとともに、推進力源となる振動子の振動姿態や周波数に対する応答など、基本的な特性について検討する。単純構造、高推力、小型化と低コストの利点がある。複数の振動面を用い、本技術では多自由度水中ドローンやパイプ内ロボットなどの創成を目指している。将来的に、5GやIoTなどの技術で遠隔操縦支援システム(ARメガネ)を検討し、広範な液中作業や調査などに威力を発揮することが期待される。

USE CASE

最終用途例

・水域調査(海洋と河川環境、水産資源と藻場、ダム・発電施設、工場パイプライン)
・災害防止・調査

USE CASE 01超音波による液中ドローンは、高推力と小型化などの利点を持ち、液中作業や調査などが期待される。

APPLICATION

APPLICATION

・水域調査・メンテナンス・災害防止・調査

従来の推進源は様々な問題が存在し、超音波振動子による液中自走式ロボットは、単純構造、高推力、小型化と低コストの利点で、新型液中ロボットを用いた広範な液中調査や作業などに威力を発揮することが期待される。

STRENGTHS

強み

超音波による液中自走式ロボットは、単純構造、高推力、小型化と低コストの利点で、新しい技術分野である。

STRENGTHS 01

単純構造で高推力と小型化の両立ができる。

DOI:
1、10.1121/10.0005657
2、10.1016/j.sna.2020.111943
3、10.1088/1361-665X/ab6437
4、10.35848/1347-4065/abf3d7
5、10.35848/1347-4065/ac58e0

TECHNOLOGY

テクノロジー

超音波による液中ドローンは、高推力と小型化などの利点を持ち、液中作業や調査などが期待される。

TECHNOLOGY 01

・水域調査    ・メンテナンス    ・災害防止・調査

査読付き論文5本を掲載した。「超音波テクノ」での招待解説1本を掲載した。精密工学会次世代センサ・アクチュエータ委員会定期講習会の招待講演を1回行い、超音波医学会奨励賞口演発表を行った。 特許2件を出願した。IEEE主催の国際会議MEMS(採択率25%、Double Blind Review) IUS (採択率70%)と国内学会の研究発表の実績も多く上げている。

PRESENTATION

共同研究仮説

・実用向けの出力性能の指標
・特定的な作業のため、ロボット設計などのニーズ
・作業経験者との相談

共同研究仮説01

給電・制御、多自由度と形状設計を検討し、実用性を検討する。

液中ロボットを中心として、製品・サービスなどを本格化にする。

・超音波振動子あるいは推進源の生産と改良
・実用向けの出力性能の評価
・特定的な作業のためのニーズの検討
・作業経験者との相談

EVENT MOVIE

イベント動画

RESEARCHER

研究者

孔 徳卿 室蘭工業大学(助教)
経歴

研究者は2018年東京工業大学で博士(工学)が修了し、2020年から室蘭工業大学の助教を着任した。一連の研究を通し、圧電材料と超音波振動子技術、非線形音響、流体力学と液中マイクロロボットについて広く熟知している。最近5年間、査読付き論文と招待解説10本以上を掲載した。国際と国内の招待講演を2回行い、超音波医学会奨励賞口演発表を行った。 特許2件を出願した。IEEE主催の国際会議MEMS(採択率25%、Double Blind Review)、IUS (採択率70%)と国内学会の研究発表の実績も多く上げている。最近3年間、科研費若手研究(1件)、NEDO若手研究者支援(1件)、民間財団(3件)と国際共同研究助成(1件)を採択した。

https://researchmap.jp/kong
https://rdsoran.muroran-it.ac.jp/html/200000241_ja.html

研究者からのメッセージ

超音波による液中自走式ロボットは、高推力と小型化の両立で、広範な液中調査や作業などが期待される。

本研究シーズは超音波推進システムによる液中自走式ロボットの創成を目指す。液中に置かれた超音波振動子から液中に超音波を励振し、振動子と液体の境界面で微小振動を発生する。この微小振動源を利用し、ヒレやスクリューといった可動部を持たない、液中自走式ロボットという全く新しいデバイスである。振動・波動伝搬の非線形現象による直流的な力となる駆動力であり、推進力を生ずる源は、固体中を伝搬するオーダーの微小振幅である。境界面には直流的な力があり、液中に生ずる駆動力の反作用、音響放射推進力で定義されるこの現象は、これまでほとんど議論されていない。本提案は、2017年にスイマーの動作が初めて確認された。2018年に弾性表面波素子とバルク波厚み振動子での液中自走式スイマーを検討した。2020年、PZT円板振動子による小型化自走式を実現し、性能評価方法を公開した。2021年には、複数振動子による多自由度自走式ロボットを考案した。将来的に、5GやIoTなどの技術で遠隔操縦支援システム(ARメガネ)を検討し、広範な液中作業や調査などに威力を発揮することが期待される。