2022 Fiscal Year Annual Research Report
A Study on Design Theory for Small UAVs with Outstanding Flight Capability
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20K04344
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
鈴木 智 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90571274)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エアリアルマニピュレーション / 非平面マルチロータ / 最適設計 / Peg-in-hole |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の最終年度に当たる本年度は，昨年度までに開発した小型無人航空機の有効性を示すためのアプリケーションとして，当該機体を用いたエアリアルマニピュレーションタスクを選択し，システム開発及び検証を実施した．
具体的なタスクとして，壁面に設けられた穴にペグを挿入するPeg-in-holeタスクを選定した．当該タスクを遂行するために必要となる各軸の外力及びトルク仕様を求め，昨年度開発した最適設計方法によって無人航空機の最適なロータ配置を決定した．一方，Peg-in-holeに用いる1自由度マニピュレータを設計・製作し，無人航空機に取り付けるとともに，タスク遂行のためのロバスト制御系を設計した．
検証の第1段階として，機体及びマニピュレータのCADモデルを基に動力学シミュレーション環境を構築し，Peg-in-holeタスクの数値シミュレーションを実施した．検証の結果として，設計した機体及びロバスト制御系を用いてタスクを問題なく遂行できることを確認した．
つづいて，実機体を用いた検証のために光学式モーションキャプチャを用いた実験システムを構築した．モーションキャプチャシステムにより計測した機体位置および速度をテレメトリを介して機体側制御装置に送信し，当該データを用いて自律飛行が可能となるシステムを実現した．また，Peg-in-holeの実験を安全に実施するための安全機構を設計・製作した．当該実験環境を用いた飛行実験の結果より，本研究で提案した機体最適設計手法を用いて設計・製作した小型無人航空機がタスクを遂行する上で十分な飛行性能を有していることが確認された．
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