2014 Fiscal Year Annual Research Report
群飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術
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25630083
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
内山 勝 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30125504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
姜 欣 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30451537)
安孫子 聡子 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40560660)
辻田 哲平 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40554473)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 飛行ロボット / 線状柔軟物 / カテナリー曲線 / 形状推定 / 障害物回避 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，複数の無人飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術の獲得である．平成２６年度は、準静的な運動を伴う線状柔軟物の形状をカテナリー曲線を用いて推定するアルゴリズムを構築した．一般に、端点が静的に固定されたチェーンのような伸長のない線状柔軟物の形状はカテナリー曲線で表現できる．本研究では，飛行ロボットの動作速度を準静的な運動をする動作範囲に限定し、両端が飛行ロボットによって固定された線状柔軟物の形状をカテナリー曲線によって表現することとした．その際、一般的なカテナリー曲線は線状柔軟物の最下点を原点とした数理モデルであるため、本研究のように最下点の位置が変動する問題に対して、適切ではない．そこで、本研究ではまずカテナリー曲線を一端を原点とする数理モデルとして導出した．また、カテナリー曲線を導出する際に必要となるカテナリー数は、理論的には端点に働く張力とその向きにより導出される．しかし、重量の比較的軽い線状柔軟物を対象とした場合、張力の正確な計測が困難となる．そこで、本研究では，カテナリー数の導出には数値解析を用いた．開発した形状推定アルゴリズムを用いた線状柔軟物の形状と実験による実形状を飛行試験を実施して比較検討を行った．実験結果より、提案するアルゴリズムによる形状推定が有効であるということが確認された．また、線状柔軟物の形状推定を用いて、障害物が近づいてきた場合に、飛行ロボットのみならず、線状柔軟物との接触を回避する飛行アルゴリズムを開発し、その飛行検証実験を実施した．検証実験より開発した飛行アルゴリズムの有用性が示された．
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