2015 Fiscal Year Annual Research Report
空中静止に向けたトンボ型飛行ロボットの姿勢変更ダイナミクスの研究
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25420190
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平木 講儒 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (40249933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 慶一 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科(情報システムコース), 教授 (40249876)
井上 昌信 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科(機械創造システムコース), 准教授 (70253549)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 羽ばたきロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，優れた飛行性能を有するトンボに倣って，前後２組計４枚の翼を羽ばたかせて空中静止が可能な羽ばたきロボットの開発を目指したものである．本ロボットの特徴の一つは，翼を上下に振動させる（フラッピング）だけでなく，翼のねじり（フェザリング）も同時に行っていて，それを単独のモータで駆動していることである．この動作機構は，本研究において新たに考案されたもので，両運動の実現には複雑な形状の部品が必要となることと，各部で発生する摩擦による損失トルクが大きいことが問題となった．そこで，3Dプリンタを利用して部品を自作することで新機構を実現するとともに，前・後の翼ともこの新機構を採用し，別々のモータで駆動するように変更を行った．これにより，機体は重くなったものの，各翼に十分な駆動トルクが伝達されて，機体に対する搭載可能ペイロード重量比は30%にまで向上した．当初は，重心移動により空中静止を試みる計画であったが，上述の変更に伴い，２つのモータの回転数を制御する新たな方式を考え付いた．最終年度は，まず新しい制御法が実行可能なことを示すため，本研究で製作した円軌道試験装置を用いて腕の角度データを取り込み，前翼用のモータ回転数を一定にして後翼用の回転数を制御させることで、目標ピッチ角の0度にできることを確認した．機体に姿勢制御用マイコンを実装するだけの能力が不足しており，さらなる搭載能力向上が必要であったため，3Dプリンタでは強度が足りないギアを射出成形により製作するなどの改良に加えて，モータの性能評価のためのトルク試験機を製作して，モータを効率良く利用するための条件を明確にした．その結果，45gの搭載能力（ペイロード率114%）を達成するに至り，4枚翼羽ばたきロボットによる空中静止を行うために必要な要素技術の獲得がなされた．
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