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推力ベクトル可変機構を有する航空ロボットの飛行性能評価指標の提案と高機動飛行計画

研究課題

研究課題/領域番号 16K18054
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

安孫子 聡子  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40560660)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード推力ベクトル可変機構 / クアッドチルトロータUAV / シームレス90度姿勢遷移飛行 / シームレス90度姿勢変異飛行 / 航空ロボット / 空中ねじり作業 / 姿勢切替飛行 / 推力楕円体 / 飛行性能評価指標 / 高機動飛行計画
研究成果の概要

本研究では,推力ベクトル可変機構を有するクアッドロータUAVの高機動飛行を目指した研究を実施した.本研究の対象である推力ベクトル可変機構UAVは,大きく姿勢が変化した場合であっても,定点飛行(ホバリング)が可能である機能を有する.特に,従来の飛行手法では,通常のホバリング姿勢から90度機首上げ姿勢に遷移する場合,2種類の飛行モードを切替えることで遷移飛行を実現していた.本研究では,通常のホバリング姿勢から90度機首上げ姿勢に変化する場合であっても,制御手法を切替えること無くシームレスに姿勢を遷移する飛行制御を提案し,その有効性を飛行シミュレーションおよび実飛行実験によって検証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,推力方向が可変となる機構を有するクアッドロータUAVの高機動制御の実現を目指した研究である.同UAVは推力方向を変化させることにより,任意の姿勢での定点飛行(ホバリング)や姿勢一定状態での水平飛行を実現できる.このような性能を最大限に活かした制御を実現することで,壁面に習いながらの観測作業や狭隘空間のすり抜けのような従来には困難であった飛行の実現が可能となる.

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Seamless 90-Degree Attitude Transition Flight of a Quad Tilt-rotor UAV under Full Position Control2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Magariyama and Satoko Abiko
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2020 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] クアッドチルトロータUAVのシームレス90度姿勢遷移飛行の実飛行検証2020

    • 著者名/発表者名
      坂井 祐将,安孫子 聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020 講演予稿集

      巻: -

    • NAID

      130007944004

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] クアッドチルトロータUAVのLQIによる位置制御2019

    • 著者名/発表者名
      曲山 智之,安孫子 聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019 講演予稿集

      巻: -

    • NAID

      130007774352

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] クアッドチルトロータUAVのシームレス90度ロールアップホバリング制御2019

    • 著者名/発表者名
      坂井 祐将,安孫子 聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019 講演予稿集

      巻: -

    • NAID

      130007774354

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] クアッドチルトロータUAVのLQIによる位置制御2019

    • 著者名/発表者名
      曲山 智之, 安孫子 聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019講演集

      巻: 1

    • NAID

      130007774352

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] クアッドチルトロータUAVのシームレス90度ロールアップホバリング制御2019

    • 著者名/発表者名
      坂井佑将,安孫子聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019講演集

      巻: 1

    • NAID

      130007774354

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 簡易動力学モデルを用いたクアッドチルトロータUAVの姿勢制御2018

    • 著者名/発表者名
      坂井佑将,安孫子聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018講演集

      巻: 1

    • NAID

      130007550934

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 支点開閉グリッパ搭載型クアッドチルトロータUAVを用いた空中マニピュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      戸田 泰三, 安孫子 聡子
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018講演集

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 支点開閉グリッパ搭載型クアッドチルトロータUAVを用いた空中ねじりマニピュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      戸田泰三,安孫子聡子
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018講演論文集

      巻: ー

    • NAID

      130007550835

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 簡易動力学モデルを用いたクアッドチルトロータUAVの姿勢制御2018

    • 著者名/発表者名
      坂井祐将,安孫子聡子
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018講演論文集

      巻: ー

    • NAID

      130007550934

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] インパクト外乱の影響を考慮したクアッドチルトロータUAVの姿勢切替飛行2017

    • 著者名/発表者名
      田代健悟,安孫子聡子
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017講演論文集

      巻: ー

    • NAID

      130006220591

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 空中作業のための1自由度開閉型グリッパ搭載型クアッドチルトロータUAVの設計開発と基礎飛行検証2017

    • 著者名/発表者名
      後藤茂希,安孫子聡子
    • 雑誌名

      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集

      巻: ー ページ: 3405-3410

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Seamless 90-Degree Attitude Transition Flight of a Quad Tilt-rotor UAV under Full Position Control2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Magariyama and Satoko Abiko
    • 学会等名
      the 2020 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クアッドチルトロータUAVのシームレス90度姿勢遷移飛行の実飛行検証2020

    • 著者名/発表者名
      坂井 祐将,安孫子 聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クアッドチルトロータUAVのLQIによる位置制御2019

    • 著者名/発表者名
      曲山 智之,安孫子 聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クアッドチルトロータUAVのシームレス90度ロールアップホバリング制御2019

    • 著者名/発表者名
      坂井 祐将,安孫子 聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クアッドチルトロータUAVのLQIによる位置制御2019

    • 著者名/発表者名
      曲山 智之, 安孫子 聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クアッドチルトロータUAVのシームレス90度ロールアップホバリング制御2019

    • 著者名/発表者名
      坂井佑将,安孫子聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 簡易動力学モデルを用いたクアッドチルトロータUAVの姿勢制御2018

    • 著者名/発表者名
      坂井佑将,安孫子聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 支点開閉グリッパ搭載型クアッドチルトロータUAVを用いた空中マニピュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      戸田 泰三, 安孫子 聡子
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 支点開閉グリッパ搭載型クアッドチルトロータUAVを用いた空中ねじりマニピュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      戸田泰三
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 簡易動力学モデルを用いたクアッドチルトロータUAVの姿勢制御2018

    • 著者名/発表者名
      坂井祐将
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] インパクト外乱の影響を考慮したクアッドチルトロータUAVの姿勢切替飛行2017

    • 著者名/発表者名
      田代健悟
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 空中作業のための1自由度開閉型グリッパ搭載型クアッドチルトロータUAVの設計開発と基礎飛行検証2017

    • 著者名/発表者名
      後藤茂希
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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