2021 Fiscal Year Annual Research Report
自然風を乗りこなすドローンの実現に向けた革新的停空飛行技術の創出
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20H02107
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中田 敏是 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80793190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大川 一也 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50344966)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドローン / 停空飛行 / 深層強化学習 / 風速センシング / 生物飛行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、空気力調整のための形態変化機構を持つ羽ばたき翼ドローンに、風速センシングシステム・強化学習に基づく制御器を統合することで、目的の達成を目指す。本年度は、環境の改良・要素の統合と共に、特に風速センシングに着目し、その性能評価を行った。また、並行して、小型の羽ばたきロボットの滑空性能の評価も行った。
１）実験環境の改良 予備実験の結果、滑空性能評価・学習用の傾斜風洞では傾斜角・風速が足りないことがわかったため、大幅に傾斜風洞を改良した。熱線流速計を用いた風速測定によって、テストセクション内で、ほぼ一様・少ない乱れで十分な風速が出ることを確認した。この風洞は、20度程度まで傾斜できる。
２）統合機体構築とモデル構築 前年度に検討・開発した機体・風速センサを統合し、強化学習を行うための機体を構築した。その質量分布を考慮したモデルも構築し、仮想環境での学習も開始できる状況である。
３）風速センシング 翼上面での風速センシングの性能を風洞実験によって評価した。風速センサは、鳥の羽根のような柔軟なフィルム上にホールセンサを貼り付けたものであり、翼面内の磁石との距離の変化を電気的に検出することができる。この翼上面のフィルムによって、外乱の影響を受動的に抑制でき、力の変動を抑制できることが明らかとなった。また、この風速センサによって、失速に近い迎角でフィルムが振動し、翼の失速を敏感に検知できることが明らかとなった。
４）小型羽ばたき機の滑空性能 先行研究で開発した昆虫規範型羽ばたきロボットの滑空性能を、傾斜風洞によって調べた。その結果、滑空時の、胴体に対する翼の角度が滑空性能に非常に大きな影響を与え、滑空を利用して効率良く移動するには、翼の位置を微調整する機構も必要であることが明らかとなった。
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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
本年度も予定していた進捗が得られ、ロボットの構築を行うことができた。実験システムが当初の想定以上に煩雑になったため、実験環境での学習を年度内に開始できなかったが、風速センシングの性能評価および小型ロボットの滑空性能評価で予定以上の成果が得られたため、概ね計画通りの進捗状況であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験環境、仮想環境、機体の各要素の構築とこれらの統合は完了しており、今後はそれぞれの環境で学習を繰り返すことで、目標の達成を目指す。また、風速センシング・小型羽ばたきロボットの実験についても引き続き並行して性能評価を行い、より多くの知見を得ることを目指す。
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Research Products
(3 results)
