ステレオビジョンによる超軽量・超小型飛行体の完全自律制御

Research Project

Project/Area Number	16656076
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)	平田光男宇都宮大学, 工学部, 助教授 (50282447)
Project Period (FY)	2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2004: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Keywords	μフライングロボット / MAV / 自律制御 / モデリング / マーカー位置検出法 / CCDカメラ / ホバリング / 超音波モータ
Research Abstract	本研究は世界に類例を見ないμフライングロボット、すなわち、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12.3g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。本研究においては、実際に12.3gの飛行体を製作して、飛行体はリチウムイオンポリマー電池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12.3g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、独自のシステム同定の方法によりモデリングと制御技術の開発を行った。センシングはCCDカメラ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った。とくに、制御はH∞制御を適用した。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3分程度の成果を上げることができた。