2016 Fiscal Year Research-status Report
テザー係留飛行ロボットと昇降機能付風力発電器を用いた高高度風力発電システムの開発
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16K00647
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
高橋 泰岳 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (90324798)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高空風力発電 / カイト / 昇降マウント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カイト型飛行ロボットに搭載するマウントを設計・製作し，その能力実験を実際のカイト型テザー係留飛行ロボットを用いて行い，マウントの昇降機能およびマウントを搭載した飛行ロボットシステム全体の安定性の評価を実験を通して行った．新たに製作した風力発電装置マウント昇降器はセンサとして風速計，GPS，電子コンパス，ジャイロ・加速度等を搭載し，無線で地上へセンサ情報を逐次送信し，地上のサーバでデータの記録を行うものである．1本のテザーに複数のケーブルを取り回すことで，自重でクロス棒が地面に対して平行になるPicavet crossと呼ばれる機構を風力発電装置マウント昇降機構に採用した．マウントのケーブルをカイトと地上ウインチの間のテザーを昇降するように取り付け，地上部から無線でマウントを昇降させる機構を試作し，カイト型テザー係留型飛行ロボットに組み合わせて実験を行った．さらに縦軸型風車をマウントに搭載し，これを上空へ係留することで，風車が回転することを確認した．この風車の回転を用いて地上におかれた発電機をまわす実験も行ったが，回転トルクが足りず，またテザーが絡まる等の事故も重なったため，発電には至らなかったが，この実験によって貴重な知見が得られた．
カイト型飛行ロボットの開発と同時にパラグライダー型テザー係留型飛行ロボットの開発も行った．パラグライダーの専門家に指導を受け，その人による制御方法を習得した．後にこの制御を自動で行うための装置のプロトタイプを作成し，これを用いて実験を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画通り，カイト型飛行ロボットとその昇降機能付きマウント及びそれに搭載する計測装置を開発できた．更に縦軸型風車をマウントに搭載し，これを上空に持ち上げることが出来ることを実機による実験によって検証した．実験中の動作データを採り，カイト型飛行ロボットの運動をシミュレートするための基本的なデータになることを確認した．
実験によって大きな揚力を得るためにはカイト単体では難しいことがわかったため，共同研究者らの先行研究を参考に連凧式のカイト型飛行ロボットシステムを開発して実験し，これも一定の成果が得られている．
しかし，年度後半は悪天候から実験が予定通りに進まず，十分な実験データが採れていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
連凧式のカイト型飛行ロボットシステムを完成させ，このマウントに風車と取り付け，高空風力発電システムのプロトタイプを作成し，実験に臨む．まずは小型の風車を用い，上空での発電を検証する．更に風車を大型化していくことで，発電容量の増大と，その安定性について実験を通して評価する．
開発した風力発電装置マウント昇降機構と飛行ユニットの制御器を用い，制作したテザー係留型飛行ロボットの停留飛行能力および発電能力を様々な気流条件でデータを収集して解析する．
この解析結果を風力発電装置の昇降制御，及び，テザー係留型飛行ロボットのシミュレータの開発に生かす．
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| Causes of Carryover |
当該年度に行う実験のための機材と消耗品は足りており，翌年度に繰り越した方が適切な物品を購入できるため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
発電量を測るために電圧だけではなく電流を測る必要が出て来たため，これを実現するためのセンサを購入するのに用いる．
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