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研究開発 


私たちの研究開発における一つの手法は、飛行能力をもつ生物を「観て・知って・真似る」です。 昆虫や鳥の飛行の特徴を観察し、力学モデルを使って分析しています。二つ目の手法は、ドローンの制御やデザインを工夫して、賢いドローンを創生するものです。 こうしたアプローチにより、既存のドローンの課題を克服し、新しいドローンの開発を目指しています。

 

超小型羽ばたき飛行ロボット

スズメガやハチドリの特徴を観察し、空気の流れを分析して、飛行ロボットの翼に応用しています。 最新型の第二世代は、重さ3.0〜7.0g 。 小型で小回りのきく羽ばたき飛行ロボットは、災害など緊急時の建物内の偵察や、感染症対策の消毒などへの応用が期待できます。
DOI:10.1088/1748-3182/6/4/045002

 

 

フクロウ規範型 ドローン静音回転翼

フクロウの羽の特徴を観察し、空気の流れを分析して、ドローンの回転翼に応用しています。 様々な形態で騒音レベルを測定したところ、大幅に騒音を軽減することに成功しました。 現在、フクロウ以外の鳥を含めて、より静かで安定した回転翼の開発を進めています。
DOI:10.20965/jrm.2018.p0337

 

フクロウの羽

 

鳥規範型 衝突安全回転翼

鳥の羽の関節を模倣した柔らかい回転翼の開発が進められています。 物に衝突しても傷つけることなく、物を回避できるプロトタイプが完成しています。 また、乱気流下にあっても墜落しにくい翼の開発も同時に進められています。

 

小型・協調型ドローン

200g以下の小型ドローンを複数間で協調飛行させるシステムの開発が進められています。 都市部の配管等の点検や、災害時の建物内の情報収集に役立てられます。

 

小型ドローン

 

高速視覚サーボによるドローンの飛行制御

移動するターゲットを追跡することができるドローンの開発のため、高速単眼カメラと画像処理用並列プロセッシングユニットを用いて、約350 Hzの視覚フィードバック制御を行い、安定した飛行制御を行う研究が進められています。

 

高速視覚サーボ

学術論文

2020年度

劉・中田研

H. Liu,
Simulation-based Insect-inspired Flight Systems
Insect Science, 42, pp.105-109 (2020)
DOI:10.1016/j.cois.2020.10.001
R. Xu, *T. Nakata, X. Cai, *H. Liu,
Intermittent control strategy can enhance stabilization robustness in bumblebee hovering
Bioinspiration & Biomimetics, 16 016013 (2020)
DOI:10.1088/1748-3190/abbc65
C. Rao, *H. Liu,
Effects of Reynolds number and distribution on passive flow control in owl-inspired leading-edge serrations
Integrative and Comparative Biology, 60-5, pp.1135–1146, (2020)
DOI:10.1093/icb/icaa119
S. Farisenkov, D. Kolomenskiy, T. Engels, N. Lapina, P. Petrov, F. Lehmann, R. Onishi, *H. Liu, A.Polilov,
Aerodynamic performance of a bristled wing of a very small insect
Experiments in Fluids, 61, 194, (2020)
DOI:10.1007/s00348-020-03027-0
T. Xiao, *H. Liu,
Exploring a bumblebee-inspired poweroptimal flapping-wing design for hovering on Mars based on a surrogate model
EJournal of Biomechanical Science and Engineering, 15-2, p.20-00001, (2020)
DOI:10.1299/jbse.20-00001
R. Xu, X. Zhang, *H. Liu,
Effects of wing-to-body mass ratio on insect flapping flights
Physics of Fluids, 33, 021902 (2021)
DOI:10.1063/5.0034806
X. Cai, D. Kolomenskiy, *T. Nakata, and *H. Liu,
A CFD Data-Driven Aerodynamic Model for Fast and Precise Prediction of Flapping Aerodynamics in Various Flight Velocities
Journal of Fluid Mechanics, 33, 021902 (2021)
DOI:10.1017/jfm.2021.68
*T. Nakata, N. Phillips1, P.Simões, I.J. Russell, J. A. Cheney, S.M. Walker, R.J. Bomphrey
Aerodynamic imaging by mosquitoes inspires a surface detector for autonomous flying vehicles
Science, Vol. 368, Issue 6491, pp. 634-637 (2020)
DOI:10.1126/science.aaz9634
P. Zhao, Z. Dong, Y. Jiang, H. Liu, H. Hu, Y. Zhu, D. Zhang
Evaluation of drag force of a thrip wing by using a microcantilever
Journal of Applied Physics, 126, 224701 (2019)
DOI:10.1063/ 1.5126617

並木研

Y. Liu and *A. Namiki,
Articulated Object Tracking by High-Speed Monocular RGB Camera
IEEE Sensors Journal (Early Access), (2020)
DOI:10.1109/JSEN.2020.3032059
Y. Liu, P. Sun, and *A. Namiki,
Target Tracking of Moving and Rotating Object byHigh-Speed Monocular Active Vision
IEEE Sensors Journal, 20-12, pp. 6727-6744,(2020)
DOI:10.1109/JSEN.2020.2976202
並木明夫
ジャグリングロボットとエアホッケーロボット
日本ロボット学会誌, 38-4, pp.307-312,(2020)
DOI:10.7210/jrsj.38.307

鈴木研

長谷川 直輝,* 鈴木 智,河村 隆,清水 拓,上野 光,村上弘記
非平面マルチロータヘリコプタの姿勢・位置独立制御
日本ロボット学会誌, 38 巻2 号,pp.74-80,(2020)
DOI:10.7210/jrsj.38.192

大川研

河西高志,* 大川一也
屋外自律移動ロボットのための天空の偏光を利用した方位センサの開発
日本ロボット学会誌, Vol.38, No.8,pp.746-753,(2020)
DOI:10.7210/jrsj.38.746

桑折研

M. Kohri
Progress in polydopamine-based melanin mimetic materials for structural color generation
Science and Technology of Advanced Materials, pp.833-848,(2020)
DOI:10.1080/14686996.2020.1852057
*M. Kohri, A. Kobayashi, T. Okoshi, H. Shirasawa, K. Hirai, K. Ujiie, T. Kojima, and K. Kishikawa,
Bright solvent sensor using an inverse opal structure containing melaninmimicking polydopamine
Chemistry Letters,Vol.50, No.1, 106-109, (2021)
DOI:10.1246/cl.200626
T. Iwasaki, S. Harada, T. Okoshi, M. Moriya, T. Kojima, K. Kishikawa, *M. Kohri,
Effect of the polydopamine composite method on structural coloration: comparison of binary and unary assembly of colloidal particles
Langmuir, 36, pp.11880-11887,(2020)
DOI:10.1021/acs.langmuir.0c01904
M. Kohri,
Biomimetic structural color materials based on artificial melanin particles
Journal of Photopolymer Science and Technology, 33-1, pp.111-116,(2020)
DOI:10.2494/photopolymer.33.111
K. Kohaku, M. Inoue, H. Kanoh, T. Taniguchi, K. Kishikawa, and * M. Kohri,
Full-colormagnetic nanoparticles based on holmium-doped polymers
ACS Applied Polymer Materials, pp.1800-1806,(2020)
DOI:10.1021/acsapm.0c00038
M. Yamamoto, K. Ando, M. Inoue, H. Kanoh, M. Yamagami, T. Wakiya, E. Iida, T. Taniguchi, K. Kishikawa, and *M. Kohri,
Poly-β-ketoester particles as a versatile scaffold for lanthanide-doped colorless magnetic materials
ACS Applied Polymer Materials,, pp.2170-2178,(2020)
DOI:10.1021/acsapm.0c00149

荒井研

中田勇介,荒井幸代,
複数環境におけるエキスパート軌跡を用いたベイジアン逆強化学習
人工知能学会論文誌, 35-1, p. G-J73_1-10,(2020)
DOI:10.1527/tjsai.G-J73

久保研

久保光徳
放射目を臼目とする2つの木摺臼の摺面形状比較ー民具の形から読み取ることができる合理性と造形のアイデアー
民具研究, 162,(2021)

加藤研

加藤 顕
森林モニタリングのためのレーザー技術
計測と制御, 59-5, pp. 326-330,(2020)
DOI:10.11499/sicejl.59.326
Hudak, A.T., Kato, A.*, Bright, B.C., Loudermilk, E.L., Hawley, C.,Restaino, J., Ottmar, R.D., Prata, G.A., Cabo, C., Prichard, S. J., Rowell E.M. and Weise, D.R.,
Towards spatially explicit quantification of pre- and post-fire fuels and fuel consumption from traditional and point cloud measurements
Forest Science, 66(4) pp. 428-442,(2020)
DOI:10.1093/forsci/fxz085
Kato, A.*, Thau, D., Hudak, A.T. Meigs, G.W. and Moskal, L.M.,
Quantifying fire trends in boreal forests with Landsat time series and self-organized criticality
Forest Science,237,11525,(2020)
DOI:10.1016/j.rse.2019.111525

2019年度

A. Panta, A. Fisher, A. Mohamed, M. Marino, H. Liu
Low Reynolds number aerodynamics of leading-edge and trailing-edge hinged control surfaces: Part I Statics
Aerospace Science and Technology, Volume 99, (2019)
DOI:10.1016/j.ast.2019.105563
S. Ravi, R. Noda, S. Gagliardi, D. Kolomenskiy, S. Combes, H. Liu, A. Biewener, N. Konow
Modulation of flight muscle recruitment and wing rotation enables hummingbirds to mitigate aerial roll perturbations
Current Biology, S0960-9822(19)31464-2, (2019)
DOI:10.1016/j.cub.2019.11.025
D. Kolomenskiy, S. Ravi, R. Xu, K. Ueyama, T. Jakobi, T. Engels, T. Nakata, J. Sesterhenn, M. Farge, K. Schneider, R. Onishi, H. Liu
Wing morphology and inertial properties of bumblebees
Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms, 8(1), 41-47, (2019)
DOI:10.5226/jabmech.8.41
D. Kolomenskiy, S. Ravi, R. Xu, K. Ueyama, T. Jakobi, T. Engels, T. Nakata, J. Sesterhenn, M. Farge, K. Schneider, R. Onishi, H. Liu
The dynamics of passive feathering rotation in hovering flight of bumblebees
Journal of Fluid & Structure, Volume 91, (2019)
DOI:10.1016/j.jfluidstructs.2019.03.021

2018年度

Loïc Dubois and Satoshi Suzuki
Formation Control of Multiple Quadcopters Using Model Predictive Control
Advanced Robotics, volume 32, issue 19 (2018)
DOI:10.1080/01691864.2018.1470572

報道実績

2020年度

劉 浩
ハチのように飛ぶ火星探査ロボット
ニュートン7月号
2020年5月26日
中田 敏是
暗闇でも飛ぶ蚊 気流の乱れを察知 千葉大
日本経済新聞
2020年5月24日
中田 敏是
暗闇の蚊 飛べるワケ 気流の乱れ触角で検知
産経新聞
2020年5月24日
中田 敏是
蚊が暗闇でも飛べる理由 気流の変動で障害物検知 身体に備わる超感度センサー 千葉大など解明
科学新聞
2020年5月22日
中田 敏是
真夏の夜の「ぷ〜ん」…羽ばたきの気流頼り
朝日新聞
2020年5月18日
中田 敏是
蚊が暗闇で飛べる秘密わかった
東京新聞
2020年5月17日
中田 敏是
蚊、羽ばたき気流で障害物感知
読売新聞
2020年5月16日
中田 敏是
蚊、なぜ暗闇で自由に飛べる飛べる 羽ばたきの気流で障害感知 千葉大など
北海道新聞
2020年5月11日
中田 敏是
蚊が暗闇で飛べる秘密解明 かすかな気流で障害感知―千葉大など:時事ドットコム
時事通信
2020年5月8日

2019年度

劉 浩
宅配から開始 ドローン産業集積へ 千葉大、開発支え人材育成
日刊興業新聞
2020年1月12日

昆虫の飛行 立体的に 千葉大、展示で紹介
読売新聞
2019年11月13日

企画展「生き物を観る・知る・真似る」
千葉日報
2019年10月23日
劉 浩
千葉大、生物模したドローン開発 自然環境変化に対応
日刊興業新聞
2019年12月16日

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