2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design and Control Algorithm of Novel Drone Capable of Adhering Directly to and Moving on Buildings
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19K04312
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
李 在勲 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00554411)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Drone / Magnetic adhesion / IMU sensor application |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、建築物の壁面や構造物に直接吸着し走行可能なドローンの設計と制御について研究を行った。昨年度に製作した磁気吸着車輪の設計を改良し、小型軽量化した。改良した磁気吸着車輪では、軽方向の極性を持つ円柱型の磁石2本を上下方向で並列に並べてから左右側面を軟磁性材料のヨークを配置し、さらに左右の外側に軟磁性材料の車輪を装着する構造で設計した。両磁石が同じ極性を持つときは、車輪モジュール全体が一つの磁石となり、外部の鉄鋼物に対する磁気吸着力が発生しONの状態となる。しかし、両磁石の中で片方の磁石を回転させることで両磁石が互いに反対の極性を持つときは、車輪モジュール内部に磁気回路が形成されるため、外部への磁気吸着力は発生しないOFFの状態となる。そして磁界解析ソフトウェアであるFemtetを用いてONとOFFの状態に対する磁界密度分布と磁気吸着力の解析を行い、最適設計案を導出した。また、試作機を製作し、機能検証を行った。さらに、磁気吸着車輪を搭載したドローンを開発し、飛行してから上部の鉄鋼物に磁気吸着できることと、吸着しながら走行、再び離脱して飛行できることを実験で検証した。
また、非線形特性を有する可変剛性アクチュエータのモデリングとロボットアームの剛性制御方法を提案した。可変剛性アクチュエータの外力に対する変形曲線の形状から非線形ヒステリシスモデルを提案し、関節での変形量から加わった外力を推定するアルゴリズムを開発した。さらに、2自由度の平面型ロボットアームに適用し、力センサを利用せずに作業空間での外力を推定する方法を開発して、実験によって検証した。
さらに、ドローンの姿勢推定に利用される小型慣性センサを人体の腰部に着用して、そのデータを用いて歩行動作に対する両脚の関節角度を推定する人工知能を開発し、検証実験を行った。
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Research Products
(7 results)
