スマートソフト複合材（SSC）構造を用いたウミガメ型遊泳ロボット

本論文では、ウミガメの移動運動に基づくバイオミメティック遊泳ロボットの開発について述べる。この種のウミガメの滑らかで柔軟な羽ばたき運動を実現するため、シンプルで軽量な構造で曲げおよびねじり運動を生成できるスマートソフト複合材（SSC）構造を用いた新規アクチュエータも開発された。SSC構造は、駆動力を生成する能動コンポーネント、構造のねじり角を決定する受動コンポーネント、およびこれらのコンポーネントを結合するマトリックスからなる複合材である。このような構造の運動は、スキャフォールド構造のフィラメントと形状記憶合金（SMA）ワイヤとの間の角度を指定することによって設計できる。SSC構造の曲げおよびねじり運動は古典積層理論の観点から説明され、その運動を評価するために直交積層構造および斜交積層構造が作製された。最終的に、特別に設計されたSSC構造を採用することにより、遊泳ロボットのウミガメのような運動が実現された。アップストローク中のウミガメのひれの正の後方ねじり角を模倣するために、上側のSMAワイヤをオフセット配置し、正の積層角を持つスキャフォールドを使用した。同様に、ダウンストローク中のひれの負の前方ねじり角に対しても、下側のオフセットSMAワイヤと正の積層角を持つスキャフォールドが必要とされた。作製されたひれの長さは64.3 mmで、55 mmの曲げと24°のねじりを実現する。得られたロボットは22.5 mm s−1の遊泳速度を達成した。