Development of drones with the capability to fly at low altitudes without downwash and their application to measurement and physical actions

• Project/Area Number: 23K23729
• Project/Area Number (Other): 22H02464 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 延原 肇 筑波大学, システム情報系, 教授 (80359687)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 佳樹 筑波大学, システム情報系, 教授 (30373377) ; 河合 新 筑波大学, システム情報系, 助教 (40803549) ; 丸山 勉 筑波大学, システム情報系, 教授 (00292532) ; 林 久喜 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70251022)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: ドローン / スマート農業 / ピンポイント除草 / ダウンウォッシュ / 可変ローター / 精密農業 / FPGA

Outline of Research at the Start

農業分野では、ドローン自身のロータが発する下向きの強力な風（ダウンウォッシュ）が計測時の致命的な外乱となり、圃場上の2から5メートルの超低空域は、ドローンによる計測やサンプルの物理的採取等が極めて困難な未踏の領域となっている。本研究では、飛行中にロータ角度を変化させることで、超低空域を安定飛行でき、かつダウンウォッシュの影響を対象物に及ぼさないドローンを開発する。その上で、肉眼計測をはるかに凌駕するミクロンオーダー（0.1mm/画素）の画像計測、ピンポイント除草（減農薬技術）を目指した、提案ドローンと軽量アームの連動による実証を行う。