(57)【要約】【課題】魚ロボットの遊泳方向に対する推進力を極大化し、水の抵抗を最小化することによって、遊泳速度及びエネルギー効率を向上できる急加速推進が可能な多関節魚ロボットを提供する。【解決手段】第１胴体、第２胴体及び第３胴体に分節された本体部と、それぞれの胴体を連結する関節部と、前記第３胴体の端部に備えられる尾びれとを含み、前記関節部の駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットにおいて、前記魚ロボットが遊泳する遊泳方向を基準にして、前記魚ロボットの全長に対する前記尾びれの長さの比である第１占有率が０．１５以上、０．３５以下であることを特徴とする急加速推進が可能な多関節魚ロボットを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１胴体、第２胴体及び第３胴体に分節された本体部と、それぞれの胴体を連結する関節部と、前記第３胴体の端部に備えられる尾びれと、を含み、前記関節部の駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットにおいて、
前記魚ロボットが遊泳する遊泳方向を基準にして、前記魚ロボットの全長に対する前記尾びれの長さの比である第１占有率が０．１５以上、０．３５以下であることを特徴とする急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項２】
第１胴体、第２胴体及び第３胴体に分節された本体部と、それぞれの胴体を連結する関節部と、を含み、前記関節部の駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットにおいて、
前記魚ロボットが遊泳する遊泳方向を基準にして、前記本体部の長さに対する前記第１胴体の長さの比である第２占有率が０．４５以上、０．７５以下であることを特徴とする急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項３】
前記第２胴体及び前記第３胴体が占める下半部の長さに対する前記第２胴体の長さの比である第３占有率が０．５以上、０．７５以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項４】
前記遊泳方向と直交する幅方向を基準にして、前記第１胴体の端面と向かい合う前記第２胴体の一側端面幅に対する前記第１胴体の端面幅の比率である第１端面比率が０．９以上、１．２５以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項５】
前記遊泳方向と直交する幅方向を基準にして、前記第２胴体の他側端面と向かい合う前記第３胴体の端面幅に対する前記第２胴体の他側端面幅の比率である第２端面比率が０．９以上、１．２５以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項６】
前記第１胴体と前記第２胴体は第１距離だけ離隔し、前記第１胴体と向かい合う前記第２胴体の一側端面の角が面取り形状又はラウンド形状に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項７】
前記第２胴体の一側端面の角には第１面取り面が形成され、
前記第２胴体の一側端面と前記第１面取り面とが出会う第１傾斜開始点から、前記第２胴体の一側端面が延びて前記第２胴体の外面と出会う仮想の第１交線までの第１段差距離は、前記第１距離と同じかそれより長く構成され、
前記遊泳方向を基準にして前記第１面取り面がなす角度は２５゜以上、４５゜以下であることを特徴とする、請求項６に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項８】
前記第１胴体と向かい合う前記第２胴体の一側端面幅より前記第１胴体の端面幅が大きいと、前記第１段差距離は前記第１距離と同一に構成され、
前記第２胴体の一側端面幅より前記第１胴体の端面幅が小さいと、前記第１段差距離は前記第１距離の２倍に構成されることを特徴とする、請求項７に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項９】
前記第２胴体と前記第３胴体は第２距離だけ離隔し、前記第２胴体と向かい合う前記第３胴体の端面の角が面取り形状又はラウンド形状に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項１０】
前記第３胴体の端面の角には第２面取り面が形成され、
前記第３胴体の端面と前記第２面取り面とが出会う第２傾斜開始点から、前記第３胴体の端面が延びて前記第３胴体の外面と出会う仮想の第２交線までの第２段差距離は、前記第２距離と同じかそれより長く構成され、
前記遊泳方向を基準にして前記第２面取り面がなす角度は２５゜以上、４５゜以下であることを特徴とする、請求項９に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【請求項１１】
前記第２胴体の他側端面と向かい合う前記第３胴体の端面幅より前記第２胴体の他側端面幅が大きいと、前記第２段差距離は前記第２距離と同一に構成され、
前記第３胴体の端面幅より前記第２胴体の他側端面幅が小さいと、前記第２段差距離は前記第２距離の２倍に構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の急加速推進が可能な多関節魚ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急加速推進が可能な多関節魚ロボットに関し、より詳細には、魚ロボットをなす各部分の長さ比率を一定範囲内に設定し、魚ロボットの遊泳速度を向上させた急加速推進が可能な多関節魚ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中環境に使用されるロボット技術は、２１世紀の人間生活の変化に最も能動的に対応可能であり、その変化を乗り越えられる非常に重要な道具の一つとして認識されている。
【０００３】
水中環境でのロボット開発は、高油価による資源開発の需要が急増することによって、海底資原の開発及び探査のための特殊目的のロボット開発に重点を置いており、深海での耐圧設計及び防水機能の強化に焦点を置いている。
【０００４】
最近、水中ロボットの急激な関心及び研究により、伝統的なロボット駆動方式の限界を克服するための自然生物体の動きを模倣した研究が活発に進められており、特に、魚の動きを模倣した魚ロボットに対する研究に関心が高まっている。
【０００５】
既存のプロペラ方式の推進メカニズムが有する限界を克服し、効率的な移動が可能な魚ロボットの遊泳メカニズムは、ひれの効果的な制御を通じて、人間が作った如何なるものよりも性能面や効率面で優れている。実際の水中移動体のプロペラ型推進メカニズムは、流体の抵抗によって制限を受け、効率が５０％〜５５％と比較的低いが、魚ロボットの遊泳メカニズムは、効率が６０％〜７０％程度であり、一般的に使用しているプロペラ方式の推進方式より２０％以上効率が良いものと知られている。
【０００６】
最近、４大河川の水質をモニタリング可能な魚ロボットが開発された。しかし、実際に水中環境で検証した結果、魚ロボットの遊泳速度が１秒当たり０．２３ｍに過ぎなく、要求される目標値である１秒当たり２．５ｍに１／１０にも及ばない結果を示した。
【０００７】
その後、魚ロボットの遊泳速度の向上のための魚ロボットの素材開発、遊泳メカニズムの設計、関節柔軟度の向上などの多様な研究が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国登録特許公報第１０―１０９４７８９号（２０１１．１２．１６．登録公告、発明の名称：魚型ロボット及びその遊泳技法）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、このような従来の問題を解決するためのものであって、魚ロボットの遊泳方向に対する推進力を極大化し、水の抵抗を最小化することによって、遊泳速度及びエネルギー効率を向上できる急加速推進が可能な多関節魚ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記のような目的を達成するために、本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、第１胴体、第２胴体及び第３胴体に分節された本体部と、前記各胴体を連結する関節部と、前記第３胴体の端部に備えられる尾びれとを含み、前記関節部の駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットであり、前記魚ロボットが遊泳する遊泳方向を基準にして、魚ロボットの全長に対する前記尾びれの長さの比である第１占有率が０．１５以上、０．３５以下であることを特徴とする。
【００１１】
前記のような目的を達成するために、本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、第１胴体、第２胴体及び第３胴体に分節された本体部と、前記各胴体を連結する関節部とを含み、前記関節部の駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットであり、前記魚ロボットが遊泳する遊泳方向を基準にして、前記本体部の長さに対する前記第１胴体の長さの比である第２占有率が０．４５以上、０．７５以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第２胴体及び前記第３胴体が占める下半部の長さに対する前記第２胴体の長さの比である第３占有率は０．５以上、０．７５以下に構成されてよい。
【００１３】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記遊泳方向と直交する幅方向を基準にして、前記第１胴体の端面と向かい合う前記第２胴体の一側端面幅に対する前記第１胴体の端面幅の比率である第１端面比率は０．９以上、１．２５以下に構成されてよい。
【００１４】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記遊泳方向と直交する幅方向を基準にして、前記第２胴体の他側端面と向かい合う前記第３胴体の端面幅に対する前記第２胴体の他側端面幅の比率である第２端面比率は０．９以上、１．２５以下に構成されてよい。
【００１５】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第１胴体と前記第２胴体は第１距離だけ離隔し、前記第１胴体と向かい合う前記第２胴体の一側端面の角は面取り形状又はラウンド形状に形成されてよい。
【００１６】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第２胴体の一側端面の角には第１面取り面が形成され、前記第２胴体の一側端面と前記第１面取り面とが出会う第１傾斜開始点から、前記第２胴体の一側端面が延びて前記第２胴体の外面と出会う仮想の第１交線までの第１段差距離は、前記第１距離と同じかそれより長く構成され、前記遊泳方向を基準にして前記第１面取り面がなす角度は２５゜以上、４５゜以下に構成されてよい。
【００１７】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第１胴体と向かい合う前記第２胴体の一側端面幅より前記第１胴体の端面幅が大きいと、前記第１段差距離は前記第１距離と同一に構成され、前記第２胴体の一側端面幅より前記第１胴体の端面幅が小さいと、前記第１段差距離は前記第１距離の２倍に構成され得る。
【００１８】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第２胴体と前記第３胴体は第２距離だけ離隔し、前記第２胴体と向かい合う前記第３胴体の端面の角は面取り形状又はラウンド形状に形成されてよい。
【００１９】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第３胴体の端面の角には第２面取り面が形成され、 前記第３胴体の端面と前記第２面取り面とが出会う第２傾斜開始点から、前記第３胴体の端面が延びて前記第３胴体の外面と出会う仮想の第２交線までの第２段差距離は、前記第２距離と同じかそれより長く構成され、前記遊泳方向を基準にして前記第２面取り面がなす角度は２５゜以上、４５゜以下に構成されてよい。
【００２０】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットにおいて、前記第２胴体の他側端面と向かい合う前記第３胴体の端面幅より前記第２胴体の他側端面幅が大きいと、第２段差距離は前記第２距離と同一に構成され、前記第３胴体の端面幅より前記第２胴体の他側端面幅が小さいと、前記第２段差距離は前記第２距離の２倍に構成され得る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットによると、魚ロボットの推進力を極大化しながら水の抵抗を最小化することができ、これを通じて、魚ロボットの遊泳速度及びエネルギー効率を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットによると、第２胴体及び第３胴体が占める下半部の長さに対する第２胴体の長さ比率を一定範囲内に設定し、ロボットの推進力が減少することを防止することができ、関節部の寿命が短縮されることを防止することができる。
【００２３】
また、本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットによると、魚ロボットの各胴体の端面幅の比率を一定範囲内に設定し、水の抵抗を低減させることができる。
【００２４】
また、本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットによると、魚ロボットの各胴体の端面の角を面取り形状又はラウンド形状に形成し、渦流の発生を減少させることができる。
【００２５】
また、本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットによると、各胴体に形成された面取り面がなす角度を一定範囲内に設定し、面取り面が有する段差距離を端面比率によって調整して適用することによって、渦流の発生及び水の抵抗を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボットの側面を示した図である。
【図２】図１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの遊泳パターンを説明するための図である。
【図３】図１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの推進力発生原理を説明するための図である。
【図４】図１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの平面を示した図である。
【図５】図４の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各関節部で渦流が発生する一形態を説明するための図である。
【図６】図４の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各関節部で渦流が発生する他の形態を説明するための図である。
【図７】図４の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各関節部で渦流が発生する更に他の形態を説明するための図である。
【図８】図７の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの第２及び第３胴体の端面の角が面取り形状をなすことを示した図である。
【図９】図５の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの第２及び第３胴体の端面の角が面取り形状をなすことを示した図である。
【図１０】図６の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの第２及び第３胴体の端面の角が面取り形状をなすことを示した図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボットの側面を示した図である。
【図１２】図１１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの推進力発生原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボットの側面を示した図で、図２は、図１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの遊泳パターンを説明するための図で、図３は、図１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの推進力発生原理を説明するための図で、図４は、図１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの平面を示した図で、図５は、図４の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各関節部で渦流が発生する一形態を説明するための図で、図６は、図４の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各関節部で渦流が発生する他の形態を説明するための図で、図７は、図４の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの各関節部で渦流が発生する更に他の形態を説明するための図で、図８は、図７の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの第２及び第３胴体の端面の角が面取り形状をなすことを示した図で、図９は、図５の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの第２及び第３胴体の端面の角が面取り形状をなすことを示した図で、図１０は、図６の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの第２及び第３胴体の端面の角が面取り形状をなすことを示した図である。
【００２９】
図１〜図１０を参照すると、本発明の一実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボット１は、第１胴体１１０、第２胴体１２０及び第３胴体１３０に分節された本体部１００と、各胴体を連結する関節部２００と、第３胴体１３０の端部に備えられる尾びれ３００とを含み、関節部２００の駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットであり、魚ロボット１をなす各部分の長さ比率を一定範囲内に設定し、魚ロボット１の遊泳速度を向上させたことを主要特徴とする。
【００３０】
本実施例に係る魚ロボット１は、図１又は図３に示したように、魚ロボット１が遊泳する遊泳方向Ｈを基準にして、魚ロボット１の全長Ｌに対する尾びれ３００の長さＬ４の比である第１占有率が０．１５以上、０．３５以下に構成される。
【００３１】
魚ロボット１は、尾びれ３００の左右運動による水の抵抗を用いて遊泳方向Ｈ側への推進力を得る。ここで、第１胴体（魚ロボットの頭に該当）１１０は、尾びれ３００の反動によって尾びれ３００の運動方向と反対方向に運動するようになる。
【００３２】
このとき、第１胴体１１０の左右運動角αが大きいほど遊泳方向Ｈへの直進性が低下し、水の抵抗によって遊泳速度が減少する。第１胴体１１０は、船舶の底面に結合され、船舶の進行方向を取るキール（ｋｅｅｌ）としての役割をすると共に、第２胴体１２０及び第３胴体１３０の左右回転時に加えられる作用力を支える支点としての役割もするが、第１胴体１１０の左右運動角αが２５゜を超えると、遊泳方向Ｈへの推進力が急激に減少する。
【００３３】
もし、魚ロボット１の全長Ｌに対する尾びれ３００の長さＬ４の比である第１占有率が０．３５を超えると、第１胴体１１０の左右運動角αが２５゜を超えるようになるので、第１占有率は０．３５以下に構成することが好ましい。
【００３４】
その一方で、第１占有率を過度に減少させると、尾びれ３００によって発生する推進力が減少し、遊泳速度が減少するようになる。よって、第１占有率は、少なくとも０．１５以上に構成することが好ましい。
【００３５】
このように、尾びれ３００の長さ比率を一定範囲内に設定し、遊泳方向に対する推進力を極大化し、水の抵抗を最小化することによって、魚ロボット１の遊泳速度及びエネルギー効率を向上できるようになる。
【００３６】
本実施例に係る魚ロボット１は、遊泳時の柔軟性を高めるために本体部１００が複数の胴体に分節され、関節部２００によって各胴体が互いに連結される。図２及び図３を参照すると、本体部１００は、第１胴体１１０、第２胴体１２０及び第３胴体１３０で構成され、第２胴体１２０及び第３胴体１３０の左右運動により、第１胴体１１０は、左右運動角αだけ左右に運動しながら直進性を維持させ、第２胴体１２０は、遊泳方向Ｈを基準にして第１回転角βだけ運動しながら第１推進力を発生させ、第３胴体１３０は、第２胴体１２０の軸方向を基準にして第２胴体１２０の運動方向と反対方向に第２回転角γだけ運動しながら第２推進力を発生させる。すなわち、第１推進力、第２推進力及び尾びれで発生する推進力が全て合され、魚ロボット１が推進力を得るようになる。
【００３７】
もし、第２胴体１２０の長さＬ２と第３胴体１３０の長さＬ３とが同一であり、第１回転角βと第２回転角γとが同一であると、第２胴体１２０が水を押しながら受ける幅方向分力Ｆ２と、第３胴体１３０が水を押しながら受ける幅方向分力Ｆ３とが互いに同じサイズ及び反対の方向となって相殺されることによって、第１胴体１１０の左右運動角αに何ら影響も及ぼさない。よって、第１胴体の左右運動角αが大きくなり、魚ロボット１の推進力が減少することを防止することができる。
【００３８】
このように、第２胴体１２０の長さＬ２と第３胴体１３０の長さＬ３とを同一にすることが最も効率的であるが、第２胴体１２０の長さＬ２と第３胴体１３０の長さＬ３とが互いに異なると、第２胴体１２０の長さＬ２を第３胴体１３０の長さＬ３より長くすることが有利である。
【００３９】
第３胴体１３０の長さＬ３が第２胴体１２０の長さＬ２より長いと、第１胴体１１０を基準にして、第３胴体１３０が水を押しながら受ける幅方向分力Ｆ３が作用する位置が、第２胴体１２０が水を押しながら受ける幅方向分力Ｆ２が作用する位置より相対的に遠く離れているが、前記二つの分力が合されながら発生する残余分力の作用位置が第１胴体１１０から遠くなるほど、第１胴体１１０に結合された関節部２００にかかる負荷（又はモーメント）が大きくなり、その分だけ関節部２００の寿命が短縮される。
【００４０】
第２胴体１２０の長さＬ２を第３胴体１３０の長さＬ３より２倍以上長くすることも好ましくない。その理由は、残余分力のサイズが大きくなり、第１胴体１１０の左右運動角αに影響を及ぼすようになり、その結果、魚ロボット１の遊泳速度及びエネルギー効率が低下し得るためである。よって、第２胴体１２０及び第３胴体１３０が占める下半部の長さＬｂに対する第２胴体１２０の長さの比である第３占有率を０．５〜０．７５の範囲にすることが好ましい。
【００４１】
一方、魚ロボット１が遊泳しながら受ける水の抵抗を最小化するために、各胴体の端面幅を次のように構成することができる。図４〜図６を参照すると、遊泳方向Ｈと直交する幅方向を基準にして、第１胴体１１０の端面と向かい合う第２胴体１２０の一側端面幅ｄ２ａに対する第１胴体１１０の端面幅ｄ１の比率である第１端面比率を０．９以上、１．２５以下の範囲にしてよく、第２胴体１２０の他側端面と向かい合う第３胴体１３０の端面幅ｄ３に対する第２胴体１２０の他側端面幅ｄ２ｂの比率である第２端面比率を０．９以上、１．２５以下の範囲にしてよい。
【００４２】
図５に示したように、第２胴体１２０の一側端面幅ｄ２ａが第１胴体１１０の端面幅ｄ１より遥かに大きく、第３胴体１３０の端面幅ｄ３が第２胴体１２０の他側端面幅ｄ２ｂより遥かに大きくて第１及び第２端面比率が１未満であると、魚ロボット１の外面に沿って流れる水が第２胴体１２０の突出部１２１及び第３胴体１３０の突出部１３１にぶつかりながら魚ロボット１が一次的に水の抵抗を受け、水が逆流しながら発生させる渦流によって魚ロボット１が二次的に抵抗を受けるようになる。特に、第１及び第２端面比率が０．９未満であるとき、魚ロボット１が受ける抵抗力が急激に大きくなるので、第１及び第２端面比率の範囲は０．９以上にすることが適切である。
【００４３】
図６に示したように、第２胴体１２０の一側端面幅ｄ２ａが第１胴体１１０の端面幅ｄ１より遥かに小さく、第３胴体１３０の端面幅ｄ３が第２胴体１２０の他側端面幅ｄ２ｂより遥かに小さくて第１及び第２端面比率が１より大きいと、水の流れ方向の変化によって発生する渦流によって魚ロボット１が抵抗を受けるようになる。特に、第１及び第２端面比率が１．２５より大きいとき、魚ロボット１が受ける渦流による抵抗力が急激に大きくなるので、第１及び２端面比率の範囲は１．２５以下にすることが適切である。
【００４４】
ここで、それぞれの胴体は、円滑な左右回転運動のために互いに一定距離だけ離隔している。図７に示したように、第１胴体１１０と第２胴体１２０とは第１距離Ｒ１だけ離隔し、第２胴体１２０と第３胴体１３０とは第２距離Ｒ２だけ離隔しているが、魚ロボット１の外面に沿って流れる水が各胴体の間の離隔空間内に流れ込んだ後、再び外側に出ながら渦流が発生する。この渦流は、魚ロボット１の推進力を低下させる更に他の原因である。
【００４５】
このような渦流発生が緩和されるように、図８に示すように、第１胴体１１０と向かい合う第２胴体１２０の一側端面の角を面取り形状又はラウンド形状（図示せず）に形成し、第２胴体１２０と向かい合う第３胴体１３０の端面の角を面取り形状又はラウンド形状（図示せず）に形成することが好ましい。
【００４６】
これによって、図９及び図１０に示したように、第２胴体１２０の端面の角には第１面取り面Ａ１が形成されるが、第２胴体１２０の端面と第１面取り面Ａ１とが出会う第１傾斜開始点Ｐ１から、 前記第２胴体１２０の端面が延びて前記第２胴体１２０の外面と出会う仮想の第１交線Ｃ１までの第１段差距離Ｗ１は、第１距離Ｒ１と同じかそれより長く構成し、遊泳方向Ｈを基準にして第１面取り面Ａ１がなす角度θ１は２５゜以上、４５゜以下に構成することが渦流低減の側面で好ましい。
【００４７】
同様に、第３胴体１３０の端面の角には第２面取り面Ａ２が形成され、第３胴体１３０の端面と第２面取り面Ａ２とが出会う第２傾斜開始点Ｐ２から、前記第３胴体１３０の端面が延びて第３胴体１３０の外面と出会う仮想の第２交線Ｃ２までの第２段差距離Ｗ２は、第２距離Ｒ２と同じかそれより長く構成し、遊泳方向Ｈを基準にして第２面取り面Ａ２がなす角度θ２は２５゜以上、４５゜以下に構成することが渦流低減の側面で好ましい。
【００４８】
このとき、図９又は図１０に示したように、第２胴体１２０の一側端面幅ｄ２ａより第１胴体１１０の端面幅ｄ１が小さいと、第１段差距離Ｗ１は第１距離Ｒ１の２倍にし、第１胴体１１０と向かい合う第２胴体１２０の一側端面幅ｄ２ａより第１胴体１１０の端面幅ｄ１が大きいと、第１段差距離Ｗ１は第１距離Ｒ１と同一にすることが有利である。また、第３胴体１３０の端面幅ｄ３より第２胴体１２０の他側端面幅ｄ２ｂが小さいと、 第２段差距離Ｗ２は第２距離Ｒ２の２倍にし、第２胴体１２０の他側端面と向かい合う第３胴体１３０の端面幅ｄ３より第２胴体１２０の他側端面幅ｄ２ｂが大きいと、 第２段差距離Ｗ２は第２距離Ｒ２と同じにすることが有利である。
【００４９】
その理由は、図９に示したように、第２胴体１２０の一側端面幅ｄ２ａより第１胴体１１０の端面幅ｄ１が小さいか、第３胴体１３０の端面幅ｄ３より第２胴体１２０の他側端面幅ｄ２ｂが小さい場合、魚ロボット１の外面に沿って流れる水が第２胴体１２０の突出部１２１及び第３胴体１３０の突出部１３１にそれぞれぶつかりながら魚ロボット１が一次的に抵抗を受けるためである。すなわち、魚ロボット１の外面に水の流れを妨害する突出部１２１、１３１が存在する場合、距離Ｗ１と距離Ｗ２を相対的に大きくし、水の抵抗を最小化させる。
【００５０】
以下では、本発明の他の実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボット２に対して説明する。本発明の他の実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボット２に対して、本発明の一実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボット１と同一の構成には同一の図面符号を付与し、これに対する説明は省略する。
【００５１】
図１１は、本発明の他の実施例に係る急加速推進が可能な多関節魚ロボットの側面を示した図で、図１２は、図１１の急加速推進が可能な多関節魚ロボットの推進力発生原理を説明するための図である。
【００５２】
図１１に示した実施例と図１に示した実施例との相違点は、第１胴体が占める占有率を算定するにおいて、尾びれを含むか否かにある。魚の種類に応じては、尾びれが非常に小さい魚もあり、尾びれが非常に長く且つ大きいが、力がないので推進力に及ぼす影響が相対的に少ない魚もある。
【００５３】
このような魚を模倣して魚ロボットを設計するときは、図１１又は図１２のように尾びれ部分は省略し、本体部１００ａの長さを基準にして第１胴体１１０ａの占有率を算定することが好ましい。
【００５４】
これによって、本発明の他の実施例に係る魚ロボット２は、第１胴体１１０ａ、第２胴体１２０ａ及び第３胴体１３０ａに分節された本体部１００ａと、各胴体を連結する関節部２００ａとを含み、関節部２００ａの駆動によって曲線を描きながら遊泳する魚ロボットであり、魚ロボット２が遊泳する遊泳方向Ｈを基準にして、本体部１００ａの長さＬａ'に対する第１胴体１１０ａの長さＬ１'の比である第２占有率が０．４５以上、０．７５以下であることを特徴とする。
【００５５】
魚ロボット２は、図１２に示したように、第３胴体１３０ａの左右運動による水の抵抗を用いて遊泳方向Ｈの推進力を得る。ここで、第１胴体１１０ａは、第３胴体１３０ａの反動によって第３胴体１３０ａの運動方向と反対方向に運動するようになる。
【００５６】
このとき、第１胴体１１０ａの左右運動角α'が大きいほど遊泳方向Ｈへの直進性が低下し、水の抵抗によって遊泳速度が減少する。第１胴体１１０ａの左右運動角α’が４５゜を超えるようになると、遊泳方向Ｈへの推進力が急激に減少する。
【００５７】
もし、本体部１００ａの長さＬａ'に対する第１胴体１１０ａの長さＬ１'の比である第２占有率が０．７５を超えると、第１胴体１１０ａの左右運動角α'が４５゜を超えるようになるので、第２占有率は０．７５以下に構成することが好ましい。
【００５８】
その一方で、第２占有率を過度に減少させると、第３胴体１３０ａによって発生する推進力が減少し、遊泳速度が減少するようになる。よって、第２占有率は少なくとも０．４５以上に構成することが好ましい。
【００５９】
このように、第３胴体１３０ａの長さ比率を一定範囲内に設定し、遊泳方向に対する推進力を極大化し、水の抵抗を最小化することによって、魚ロボット２の遊泳速度及びエネルギー効率を向上できるようになる。
【００６０】
これに加えて、本実施例は、本発明の一実施例に適用される付加的技術構成（第２胴体の占有率限定、各胴体の端面幅限定、各胴体の端面の角形状など）が同様に適用可能であり、それによる多様な効果を達成できることは当然である。
【００６１】
上述したように構成された本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、魚ロボットの全長に対する尾びれの長さ比率を一定範囲内に設定し、遊泳方向に対する推進力を極大化し、水の抵抗を最小化することができ、これを通じて、魚ロボットの遊泳速度及びエネルギー効率を向上できるという効果を得ることができる。
【００６２】
また、上述したように構成された本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、第２胴体及び第３胴体が占める下半部の長さに対する第２胴体の長さ比率を一定範囲内に設定し、ロボットの推進力が減少することを防止でき、関節部の寿命が短縮されることを防止できるという効果を得ることができる。
【００６３】
また、上述したように構成された本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、魚ロボットの各胴体の端面幅の比率を一定範囲内に設定し、水の抵抗を低減できるという効果を得ることができる。
【００６４】
また、上述したように構成された本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、魚ロボットの各胴体の端面の角を面取り形状又はラウンド形状に形成し、渦流の発生を減少できるという効果を得ることができる。
【００６５】
また、上述したように構成された本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、各胴体に形成された面取り面がなす角度を一定範囲内に設定し、面取り面が有する段差距離を端面比率によって調整して適用することによって、渦流の発生及び水の抵抗を最小化できるという効果を得ることができる。
【００６６】
また、上述したように構成された本発明の急加速推進が可能な多関節魚ロボットは、魚ロボットの本体部の長さに対する第１胴体の長さ比率を一定範囲内に設定し、遊泳方向に対する推進力を極大化し、水の抵抗を最小化することができる。これを通じて、魚ロボットの遊泳速度及びエネルギー効率を向上できるという効果を得ることができる。
【００６７】
本発明の権利範囲は、上述した実施例及び変形例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で多様な形態の実施例に具現可能である。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも変形可能な多様な範囲まで本発明の特許請求の範囲に記載の範囲内にあるものと見なす。
【符号の説明】
【００６８】
１：魚ロボット、１００：本体部、１１０：第１胴体、１２０：第２胴体、１３０：第３胴体、２００：関節部、３００：尾びれ、Ｈ：遊泳方向、Ｌ：魚ロボットの全長、Ｌ１：第１胴体の長さ、Ｌ２：第２胴体の長さ、Ｌ３：第３胴体の長さ、Ｌ４：尾びれの長さ、Ｌａ：本体部の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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