論文の概要: A Novel Bio-Inspired Fish Robot with Tunable Stiffness via Particle Jamming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.21771v1
- Date: Fri, 19 Jun 2026 21:42:24 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2026-06-23 14:41:01.895582
- Title: A Novel Bio-Inspired Fish Robot with Tunable Stiffness via Particle Jamming
- Title（参考訳）: 粒子ジャミングによる変形剛性を有するバイオインスパイアされた魚用ロボット
- Authors: Jack Stonecipher, Allen Gao, Wei Wang,
- Abstract要約: 本研究では,急速に調整可能な粒子ジャミング体を備えた,生物にインスパイアされた自由に泳げる魚のロボットについて紹介する。
速度と輸送コスト(CoT)の測定値を用いて,調節性剛性体が水泳性能に及ぼす影響を実験的に評価した。
これらの知見は, バイオインスパイアされたロボットスイマーにおいて, 適応的かつ効率的な推進のための重要な戦略として硬度調節に注目した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6853734738584047
- License:
- Abstract: Fish achieve efficient swimming across varied speeds through active modulation of their body flexibility. To explore the effects of tunable stiffness on swimming performance, we present a bio-inspired freely swimming fish robot with a rapidly tunable particle-jamming body. This design enables rapid stiffness adjustments with negligible changes in shape or volume, achieving a 54% variation in flexural rigidity across vacuum pressures of 0 to -40 kPa. We visualize the midline of the oscillating body under both low- and high-stiffness conditions, and the comparison confirms that the body curvature varies with stiffness. We further experimentally evaluate the tunable stiffness body's effects on swimming performance using velocity and cost of transport (CoT) measurements obtained via a motion tracking system. Results show that active stiffness tuning is essential for sustaining efficient and high-speed swimming across beating frequencies of 1-3 Hz. At low frequencies (1-1.5 Hz), a softer body (0 kPa) maximizes velocity and minimizes CoT, whereas at high frequencies (2.5-3 Hz), a stiffer body (-40 kPa) delivers superior velocity and reduced transport cost. These findings highlight stiffness modulation as a key strategy for adaptive and efficient propulsion in bio-inspired robotic swimmers.
- Abstract（参考訳）: 魚は、身体の柔軟性を活発に調節することで、様々な速度で効率よく泳げる。
水泳性能に及ぼす調節性剛性の影響を探索するために,高速な調整性粒子ジャミング体を備えたバイオインスパイアされた自由に泳げる魚型ロボットを提案する。
この設計により、形状や体積が無視できる急激な剛性調整が可能となり、0から-40kPaの真空圧で54%の曲げ剛性変化が達成された。
振動体の正中線を低剛性条件と高剛性条件の両方で可視化し, 体曲率が剛性によって変化することを確認した。
さらに,運動追跡システムを用いて得られた速度と輸送コスト(CoT)の測定値を用いて,調節性剛性体が水泳性能に及ぼす影響を実験的に評価した。
以上の結果から, 1-3Hzの高速度・高速度水泳には能動剛性調整が不可欠であることが示唆された。
低周波 (1-1.5 Hz) では、軟体 (0 kPa) が速度を最大化し、CoT が最小となるのに対し、高周波 (2.5-3 Hz) では硬体 (-40 kPa) がより優れた速度と輸送コストをもたらす。
これらの知見は, バイオインスパイアされたロボットスイマーにおいて, 適応的かつ効率的な推進のための重要な戦略として硬度調節に注目した。
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