FNNモデルとスライディングモード制御を適用した超軽量・超小型飛行体の自律制御

• Project/Area Number: 15656061
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 野波 健蔵 千葉大学, 工学部, 教授 (30143259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平田 光男 千葉大学, 工学部, 助手 (50282447)
• Project Period (FY): 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2003: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
• Keywords: 超小型・超軽量飛行体 / 超音波モータ / 自律制御 / マーカー位置検出法 / CCDカメラ / 姿勢制御 / DADSモデル / 群制御

Research Abstract

本研究は世界に類例を見ない超小型・超軽量飛行体を対象とすることで世界のトップを目指した研究を行い世界で始めて9gの飛行体の画像処理を用いた自律制御に成功した。とくに、小型無人ヘリとは比べようもないくらい小さな飛行体、重量比で千分の一以下の飛行体を完全自律制御で飛ばすことに成功した。機体は共同研究先の企業で製作し、3次元空間で飛行する実験を行うため、飛翔体の3次元位置を測定する「マーカー位置検出法」を独自に開発した。飛翔体に2cm×2cmのマーカーを付け、1つのCCDカメラのみを利用してマーカーの検出により、飛翔体の3次元位置を計測する。そして、高度制御の実験により自律制御の有効性を検証している。
とくに、本研究においては、実際に9gの飛行体を製作して、飛行体とは電力供給用有線により自律制御を達成した。姿勢制御用アクチュエータは2つの錘で、これらの移動により姿勢制御を行う。全体重量は約9gで、2重反転の発泡スチロール製プロペラとこれらを回転する超音波モータ、錘の移動を行う超音波モータと錘から構成されれている。すでに、周辺ハードウエアとインタフェースは開発済みで、モデリングと制御技術の開発を行う。センシングは3Dステレオビジョンを固定空間に設置して、飛行体のx、y、zの各位置と姿勢を計測して、フィードバック制御を行う。将来的にはステレオカメラを極小として2つのカメラで総重量1g以下として、機体に搭載する予定である。そして、室内での空中停止のホバリングや任意の飛行を実現して滞空時間10分程度の成果を上げることができた。

Research Products

• [Publications] 王 偉, 野波健蔵, 平田光男: "超小型飛翔体ロボットのモデリングと自律制御"第22回日本ロボット学会学術講演会. (発表予定).