Study on Multicopter with transformable propeller arm
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20K04387
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
大原 賢一 名城大学, 理工学部, 教授 (50517886)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | マルチコプタ / 飛行制御 / 可変機構 / ロボティクス / 制御 |
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| Outline of Research at the Start |
橋梁などのインフラ点検において，マルチコプタなどの利用は有効であるが，この導入のためには、より安定した検査の実現に向けた改善が必要になっている．多くのドローンは水平飛行時に機体を傾ける必要があり、補助具なしで検査対象面を一定の距離で観察することや，狭隘部での近接撮影も困難である．従来研究では，こうした箇所の点検を対象としたシステムも開発されているが，マルチコプタが大型化する傾向があり，現場への導入は容易ではない．そこで，本研究では，インフラ点検の自動化に資することを目指し，安定した近接撮影と狭隘部の近接撮影を目指した可変機構を有するマルチコプタの開発を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，可変機構を有するマルチコプタの機構設計を目指しており，本年度は特に開発した機体の飛行実験およびシミュレータによる機構可変時の制御の安定性についての研究開発を進めた．
開発を進めたマルチコプタは６ロータのマルチコプタであり，６つのうちの対角の１組を可変できる形の機構をもたせた．
R3年度までに可変機構を持つ機体の設計および実装を進めてきたが，飛行実験において，変形前の段階で安定制御ができず，機体設計の見直しが必要となっていた．合わせて，変形機構部の重量増加により，制御を行うための推力の余裕がない状態となっていた．そこで，機構の再検討および機体の軽量化などハードウェア全般の改良を進めて，初号機よりも１kg程度の軽量化に成功した．
一方で，飛行実験について，コロナ下ということもあり，外部での飛行実験の数をこなせず，十分な改善が行えなかったこともあり，機体の飛行安定性という点において課題が残っていた．そのため，研究目標に到達するために，シミュレータによる検証に重点を置き，飛行時の２つのローターの向きを変えることによる影響の調査から，飛行安定性を実現するための制御手法などについて，動力学シミュレータであるGazeboを用いて，検証を行った．また，基本的な制御系については，MATLAB/Simlinkを用いて検証を進め，ロータ数の変更に伴う飛行の不安定性を回避するための制御則の検討を進め，現在まで検討してきた可変機構を有するマルチコプタの課題を明らかにすることができた．
今後は，機体設計の見直しと合わせて，安定飛行と，本研究で目指すインフラ点検向けの変形機構の実現について検証を進めていく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスの影響や学内施設の撤去などもあり，学内，学外での飛行実験が十分に行えず，課題の洗い出しと改善に向けた検証が十分ではなかったこともあり，やや遅れている．
一方で，シミュレータ環境の整備を重点化することで，飛行時の変形による飛行制御への影響の検証や，機構自体の課題の洗い出しをすすめることができてきた．
実機を用いての検証を行えていないことがマイナスと言えるが，シミュレーション環境の整備により，その遅れを最小限に留めることができていると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，シミュレーションを通じて得られた結果に基づき，機構の見直しを行っていると同時に，継続的に実験ができる実験場を自治体とともに模索しているところである．機構の改良を行い，早急に屋外での実験をこなしていくことで，課題の洗い出しを行い，目標とする成果の実現に向けて取り組んでいく．
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
