Bilateral Control of Quad TiltRotor
| Project/Area Number |
22K04044
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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 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
矢代 大祐 三重大学, 工学研究科, 助教 (60607323)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | モーションコントロール / マルチロータ / モータ |
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| Outline of Research at the Start |
高所での点検・土木・建築へのドローンの活用が進んでいるが、点検ハンマー・クラックゲージ等の工具を対象物に接触させる作業については、ドローンの運動自由度が足りない・接触力を制御できない等の課題があり、実用化に至っていない。
そこで本研究では、ドローン（スレーブロボット）をロボットアーム（マスタロボット）で遠隔操作しつつ、スレーブに加わる接触力がマスタの操作者にフィードバックされるマスタ・スレーブ型遠隔操作システム（バイラテラル制御系）を研究開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「ロボットアーム（マスタロボット）の変位にマルチロータ（スレーブロボット）の速度が比例し、かつ作業対象物からスレーブに加えられる反作用力とマスタに人が加える作用力が一致するマスタ・スレーブ型遠隔操作の実現」を目的としている。目的を達成するためには、マルチロータの位置と接触力を高精度制御することが必要であり、機体推進力（機体加速度に機体慣性を掛けたもの）を高精度制御することが重要である。
機体推進力はプロペラ推力と機体外乱力（重力や空気抵抗）の合力であるため、研究代表者らは現在、プロペラ推力の高精度制御と機体外乱力の補償に取り組んでいる。本年度は次の2つの知見を得た：
①プロペラ角速度と対気速度に応じて制御器内の制御対象モデルを調整することにより、プロペラ推力の制御性能が向上する傾向がある。プロペラ回転軸に対して風向が0 deg、90 deg、180 degの条件下での実験により検証をおこなった。
②プロペラ推力指令値、位置センサ値（サンプリング周期10 ms、計測遅延20 ms）、加速度センサ値を併用することで、機体外乱力の推定精度が向上する傾向がある。位置センサ値を使わない場合には低周波数帯域の推定精度が悪く、加速度センサ値を使わない場合には推定遅れが大きいことがシミュレーションにより明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
機体の運動を1次元に拘束した条件下で任意の風を当てた際の機体の状態を計測・制御する実験装置が概ね完成した。機体の速度がゼロの場合において、シミュレーション結果と実験結果の整合性が取れていることを確認した。また、機体推進力を高精度制御する制御器を提案し、シミュレーション上でその効果を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、機体の速度がゼロでない場合においても、シミュレーション結果と実験結果の整合性が取れるように、制御対象のモデルと実験装置の改良を進める。また、機体推進力を高精度制御する制御器の有効性を実験的に示したい。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
