2014 Fiscal Year Research-status Report
低コスト画像リモートセンシング無人航空機のための軽量ミラージンバル装置の開発
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25450381
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
佐藤 淳 岩手大学, 工学部, 准教授 (60324969)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 無人航空機システム / 画像リモートセンシング / 農業ロボティクス / 精密農業 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．ミラージンバル装置の開発
平成25年度に開発した第1段階のミラージンバル装置試作において，パラレルリンク機構を用いた軽量ジンバル装置を作成したが，ミラー部分の姿勢が3自由度をもつ構造であった．しかし画像の撮影に必要な自由度は2であり，冗長な自由度の存在によりサーボモータ回転角とミラーステージ姿勢角の機構的関係が複雑であった．また撮影点を指向するために必要な解の導出が困難であった．そこで平成26年度では既存の試作機をベースとした2自由度ミラージンバル装置を開発した．本装置ではサーボモータの回転軸を直交させたことにより機構関係が単純化され，本装置に基づきモータ回転角とミラーステージ姿勢角の機構関係の導出を完了した．また試作機を用いて姿勢角の指定実験およびリンク長等のパラメータ感度の解析を行った結果，現状の機器で平均1度程度の誤差で動作可能であることを確認した．また機体搭載時にカメラと撮影点の位置関係にもとづき適切なミラーステージ姿勢角を算出するアルゴリズムを決定し，試作機により撮影実験を実施し有効性を確認した．
２．ジンバル装置搭載用無人機の開発
平成26年度に引き続きリモートセンシング撮影ミッションのための無人機GAV-5の開発を行った．推進系および操舵系，飛行制御系を除いたペイロード1kgを搭載可能な無人機の基本設計を行い，機体および搭載機器の開発を行った．胴体および主翼は発泡材およびCFRPを用いて作成し，ラジコン用機器および仮想ペイロードとしてのバラストを搭載して基本的飛行性能を確認するための飛行実験を実施した．実験の結果，操舵応答はピッチおよびヨーについては問題がなかった．ロールに関しては主翼の剛性が低いため，低周波の入力に止めることが必要であった．推力に関しては離陸および巡航高度への上昇性能に関しては問題がなかったが，推力変化に伴うピッチアップ傾向が顕著で改善を要した．
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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
ミラージンバル装置に関しては，2自由度ミラージンバル装置を作成し，機構関係の導出を行い，指定したミラーステージ姿勢角とサーボモータ角度との関係を明らかにした．また機体から見た撮影点の方向の情報に基づき，適切なミラー角度を算出するアルゴリズムを決定した．そのため考案した装置の基本的有効性は十分に確認された．
またリモートセンシング撮影ミッションのための無人機の開発に関しては，機体構造の設計を行い，組立を行った．また搭載システムに関しても開発，搭載を行い，基本的動作の確認を行った．完成した試作機に仮想ペイロードであるバラストを搭載して飛行実験を行い，基本的飛行性能に関する改善点が明確化された．
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| Strategy for Future Research Activity |
ミラージンバル装置に関しては，無人機に搭載可能な程度の軽量化を行った新装置を作成する．またカメラとの結合部や，周辺回路などを作成し，モジュール化を行う．モーター部分に関しては，現在RCサーボを用いているが，将来の動画撮影機能を考慮してコギングの少ない他の形式についても検討する．無人機の開発に関しては，剛性を向上した新主翼の開発および，推力変化がピッチ姿勢に及ぼす影響を少なくするための胴体形状の変更を検討する．
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Research Products
(6 results)
