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Aerial manipulation by an omnidirectional unmanned aerial vehicle with a robot hand

Research Project

Project/Area Number 17K14634
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency

Principal Investigator

Osedo Atsushi  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (10775703)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords無人航空機 / マニピュレータ / 制御理論 / 飛行制御 / 最適化 / 産業用ロボット / 動作生成 / ドローン / Unmanned Aerial Vehicle / 制御 / 空中マニピュレーション / 飛行ロボット
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is the development of an aerial manipulator which is convened the omnidirectional UAV(unmanned aerial vehicle) and the robot hand. Since the developed manipulator can control both position and attitude independently, there is no limit to the work range and it is possible to work in all directions of the UAV in the air. First, the aerial manipulator hardware was developed. This manipulator is consisted of the omnidirectional UAV with the tilt mechanism in which the propulsion device can rotate around the support axis and the multi-fingered robot hand that also serves as the landing leg. Second, the control theory that can independently control position and attitude applicable to aerial manipulators was constructed. Lastly, an algorithm to generate the working motion of an aerial manipulator was developed, and the effectiveness of these theory was verified by flight experiments. In conclusion, an aerial manipulator system with wide work range was developed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地上マニピュレータは製造業で広く使われているが、構造的な制約で作業範囲に制限があり、天井などの高所作業には向かなかった。本研究では、空中で静止したまま自由な方向へ姿勢を回転できる無指向性無人航空機とロボットハンドを組み合わせ、構造的な制約を受けずに地上マニピュレータより広い範囲での作業が可能な空中マニピュレータを実現した。これにより航空機でしか到達できない高所での作業が可能になるなど、マニピュレータ技術の適用領域を拡大し、産業界にとっても有益な成果が得られた。また空中マニピュレータのための空気力と多体動力学を組み合わせた航空工学とロボット工学の横断的な制御理論の構築など、学術的成果も得られた。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] 空中マニピュレータの飛行制御2019

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 無人航空機の運航管理システムとその運航管理コンセプトのシミュレーション評価2019

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      第57回飛行機シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 鳥の生体模倣によるモーフィング翼の設計と開発2019

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      第37回 日本ロボット学会 学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 無人航空機運航管理システムに共有された運航情報を用いた多数の無人機の衝突回避経路の生成2019

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] チルトプロペラ機構を持つマルチロータ無人航空機を用いた空中マニピュレータの開発2019

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 空中マニピュレータのための着陸脚を兼用した作業用ロボットハンドの開発2018

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 合成開口レーダーを搭載した二機の無人航空機による干渉計測実現のための協調飛行制御実験2018

    • Author(s)
      大瀬戸篤司
    • Organizer
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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