2017 Fiscal Year Research-status Report
推力ベクトル可変機構を有する航空ロボットの飛行性能評価指標の提案と高機動飛行計画
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16K18054
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安孫子 聡子 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40560660)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 航空ロボット / 推力ベクトル可変機構 / 空中ねじり作業 / 姿勢切替飛行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，推力可変機構を有する航空ロボット（UAV）による高機動作業の実現を目指している．現在，広く普及しているいわゆるマルチコプタは外乱に対する応答性の低さやその性能限界から利用範囲が限られるという問題がある．本研究では，推力ベクトル可変機構により UAVの飛行性能を向上させ，より広い分野でのUAVの利活用を目指す．一方，推力ベクトル可変機構の特徴を活かした空中作業の実現は未だ前例がなく，推力の特異点を考慮した飛行制御則の構築や目標姿勢の決定方法等の学術的課題の解決が必要である．
2017年度は，具体的な空中作業として，任意姿勢での空中作業を想定したペグインホール作業の基礎飛行検証，環境とのインタラクションを必要とする空中ねじり作業の実験検証，環境との予期せぬ接触により姿勢が乱された場合の姿勢切替飛行検証を実施した．ペグインホール作業では，対象物把持による動力学パラメータの変更を考慮した制御を実装し，アルミ棒を把持・水平飛行するという基礎的な飛行実験を実施した．空中ねじり作業では，従来機よりも高いトルクが発生可能な特徴を活かし，電球の取外し作業を同UAVを用いて実現した．外乱による姿勢変化に対応した姿勢切替制御では，インパクト外乱を検出した際の姿勢を目標姿勢として切換えることで，狭隘な空間での環境との予期せぬ衝突時に再衝突を避ける飛行を可能とする手法を提案し，シミュレーションと実験による両面より検証を行った．
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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
本年度は，いくつかの具体的な空中作業を実機に実装し，基礎実験検証を進めた．具体的な作業に対して飛行性能を考慮した制御系を構築するとともに，推力ベクトル可変機構を有するUAVだから可能となる空中作業を実験にて検証することができた．今後，環境認識等の統合システムを構築することにより，より実践に近い環境での飛行を行うことを目指していく．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，いくつかの具体的な空中作業を実機に実装し，基礎実験検証を進め，具体的な作業に対して，推力ベクトル可変機構を有するUAVだから可能となる空中作業を実験にて検証することができた．今後，環境認識等の統合システムを構築することにより，より実践に近い環境での飛行を行うことを目指していくことと，それぞれの作業別に行われている目標指令値をより一般論へと拡張することを目指す．
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| Causes of Carryover |
2017年度の実験機体の開発費を抑えながら実施したが，実験時の墜落等を考慮すると，2018年度での実験機体やシステムの改良が必要となることが明らかになっており，そのための費用として次年度の使用額とした．
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