小型飛行船の遠隔操縦とそれによる災害現場観測に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750198
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 順 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (50315173)
• Keywords: 小形飛行船 / 運動計測 / 画像処理 / 飛行制御

Research Abstract

本年度は,地上観測用CCDカメラを搭載した小型飛行船を製作し,地上を撮影したカメラ画像に基づいて飛行船の運動を計測するアルゴリズムを実装した.また,製作した飛行船実験装置を用いて,飛行実験(オープンループ)および制御実験を行った.具体的には,以下の通りである.
・RC小型飛行船の製作
実験室で飛行実験が行えるように,全長2mのRC小型飛行船を製作した.ゴンドラ部に地上観測用のCCDカメラを搭載している.
・飛行船-PCのインターフェースの製作
PCで計算された飛行船への指令入力は,DAボードを介してRCプロポに伝えられ,ラジコン電波によりゴンドラに搭載された受信機に電送される.また,CCDカメラで撮影された画像は,TVトランスミッタにより電送され,TV信号受信機を介してPCに取り付けられた画像処理ボードに送られる.
・画像処理,飛行制御のためのソフトウェア開発
PCのOSには,リアルタイム処理に適したRT-Linux3.0を採用した.リアルタイム性が要求される,飛行船への指令を計算するコントローラとDA変換モジュールの処理はリアルタイムとした.処理に時間を要する画像処理は非リアルタイムとした.
・飛行実験・制御実験
まず,飛行船のオープンループ実験を行った.その結果,風などの外乱がない室内であるにも拘わらず,指令されたどおりに飛行することが困難であることが確認された.この原因は,左右ローターの取り付け位置の非対称性や,モーターの特性の違いなどが考えられる.次に,CCDカメラの画像から計算した飛行船の飛行速度に基づいて,飛行船の横方向の運動に対するPID制御系を設計し,実験を行った.その結果,飛行船の前進運動の直線性が改善された.