2023 Fiscal Year Annual Research Report
飛行生物の運動データの特性抽出モデルに基づくバイオインスパイアード制御法の構築
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20K04529
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
河辺 徹 筑波大学, システム情報系, 教授 (40224844)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
合原 一究 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バイオインスパイアード制御 / 数理モデル / 特徴抽出 / 飛行生物 / モデル予測制御 / UAV / 疑似ポテンシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，コロナウイルス感染症の影響も収まってきたため，小規模ながら飛行生物の動画像データ収集を行い，過去の蓄積データと併せた解析を進めた．具体的には，ウミネコについては，着地動作に加えて離陸動作のデータ収集と解析を行うとともに，ドローンの離陸飛行データとの比較分析を行い，人工飛翔体の自律離陸飛行への応用のための制御法の開発を行った．また，ユスリカの群れ飛行である「蚊柱」の撮影データの収集と解析により，人工飛翔体の編隊飛行への応用を視野に入れた，協調飛行作業や空中ホバリングのメカニズムの解析とそのモデル化を行った．
補助期間全体としては，１．小さな抗力で大きな揚力を生み出す効率的な形状の翼をもつウミネコに着目し，特に離陸や着陸時に，羽ばたきをあまりせずに，姿勢方向と翼の角度のなす角である迎え角を調整することで位置や速度を制御するメカニズムの解明とモデル化，ならびに人工飛翔体への自律離着陸飛行への応用のための制御技術化を行った．２．小型人工飛翔体の自律飛行による協調作業への応用を目指して，「蚊柱」行動を行うユスリカに着目し，群れ全体としての動きを撮影データから解析し，相互作用によるモデル化を行った．３．１，２の研究の中で生み出されたモデル化手法やモデル予測制御の拡張手法を，魚群の遊泳データのモデル化への応用とそれに基づく電子連結車両の自律合流制御応用や，マルチエージェント制御問題への展開，電気自動車と自然エネルギーを組み合わせた大都市電力系統網の安定化と二酸化炭素排出削減のための制御法への改良応用，自律走行パーソナルモビリティの障害物回避等に対する運動制御法としてポテンシャル場と組み合わせた手法への展開なども行った．
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