スタビライザ効果の理解に基づくスタビレス無人ヘリコプタと飛行制御系の開発

• 研究課題/領域番号: 15H03947
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中西 弘明 京都大学, 工学研究科, 講師 (50283635)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 無人ヘリコプタ / スタビライザ / フラッピング運動モデル / 飛行制御 / フラッピング運動 / ダイナミクス / スタビライザ効果 / スタビレス化

研究成果の概要

推力の大幅な向上，効率・運動性の向上を目的として，スタビライザを有さない機体にする＝スタビレス化に関する研究開発を行った．このために，ロータブレード，スタビライザのフラップ角運動を含んだ水平運動運動モデルを構築し，スタビライザの役割を力学的に明らかにした．また，スタビレス機特有の運動であるカップリング応答には誘起速度の非一様分布が大きな影響をもつことを明らかにした．ロータブレードフラップ角の制御を含んだ逆ダイナミクス変換法により飛行制御系を構築する方法を提案した．数値シミュレーションや飛行実験により，スタビライザを搭載した機体と比較して，安定性，操縦容易性，運動性いずれも超越することができた．

研究成果

• [雑誌論文] AR-Marker/IMU Hybrid Navigation System for Tether-Powered UAV (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Nakanishi and H. Hashimoto
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 1 ページ: 76-85
  • NAID: 130007499828
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低速度領域におけるスタビレス産業用無人ヘリコプタの運動特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰，中西弘明，大川宏久
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 64 号: 4 ページ: 236-243
  • DOI: 10.2322/jjsass.64.236
  • NAID: 130005254415
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] スタビレス無人ヘリコプタの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，佐藤彰
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 34 号: 2 ページ: 92-94
  • DOI: 10.7210/jrsj.34.92
  • NAID: 130005145383
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 産業用無人ヘリコプタの動特性へのスタビライザの効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰，中西弘明，大川宏久
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 63 号: 2 ページ: 68-76
  • DOI: 10.2322/jjsass.63.68
  • NAID: 130005061985
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 自律型無人ヘリコプタの開発とその応用に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明
  • 学会等名: 航空機産業会セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] あるクラスのサイバーフィジカルシステムの感度解析とパラメータ最適化への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，庵智幸，黒江康明，金田さやか
  • 学会等名: 第44回知能システムシンポジウム予稿集
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] あるクラスのサイバーフィジカルシステムの感度解析法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 黒江康明，中西弘明，金田さやか
  • 学会等名: 第4回制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] 逆ダイナミクス法によるスタビレス無人ヘリコプタの速度制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，佐藤彰
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会2017
• [学会発表] あるクラスのサイバーフィジカルシステムのサンプリング周期感度解析法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，庵智幸，黒江康明，金田さやか
  • 学会等名: 第60回自動制御連合講演会
• [学会発表] 産業用無人ヘリコプタの低速飛行におけるスタビライザ効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰，中西弘明
  • 学会等名: 第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
• [学会発表] ロータ空力特性における壁面効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田 浩行，中西 弘明，堀口 由貴男，椹木 哲夫:
  • 学会等名: 第61回システム制御情報学会研究発表講演会
• [学会発表] スタビレス無人ヘリコプタの運動方程式とその低次元化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，佐藤彰
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会2016
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-12-15
• [学会発表] ヘリコプタ型飛行ロボットとマルチロータ型飛行ロボット (2016)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明
  • 学会等名: システム制御情報学会・計測自動制御学会主催 チュートリアル講座2016
  • 発表場所: 常翔学園 大阪センター
  • 年月日: 2016-07-15
  • 招待講演
• [学会発表] テザー型UAVのためのARマーカを用いた航法システム (2016)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，橋本寛之
  • 学会等名: ロボティクスメカトロニクス講演会2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] スタビレス無人ヘリコプタの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，佐藤彰
  • 学会等名: 計測自動制御学会SI部門学術講演会2015講演論文集
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] ARマーカーとIMUを用いた屋内用小型UAVのナビゲーションシステム (2015)
  • 著者名/発表者名: 中西弘明，橋本寛之
  • 学会等名: 計測自動制御学会システム情報部門学術講演会2015講演論文集
  • 発表場所: 函館アリーナ
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] 産業用無人ヘリコプタの利用技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰，中西弘明
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第46期年会講演会
  • 発表場所: 東京大学 山上会館
  • 年月日: 2015-04-16