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ロータフラップ角制御による超ロバストなスタビレス無人ヘリコプタの実現

研究課題

研究課題/領域番号 18H01409
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード無人ヘリコプタ / スタビレス化 / フラップ角制御
研究成果の概要

スタビレス機の飛行実験を実施し,低速飛行時と高速飛行時ではその挙動が異なることを明らかにした.その説明のため,ロータ空力特性計測装置を構築し,誘起速度およびその分布のモデルを構築し,それに基づいてロータ空力特性の推定ができることを明らかにした.さらに,地面や天井などにロータが接近するに現れる壁面効果に提案法を適用し,地面効果および天井壁効果の新たなモデルを構築した.フラップ角制御において,インクリメンタル法を組み合わせることにより,空力パラメータの不確かさに対してロバスト性が高い飛行制御系を構築した.また,スタビライザを有する場合へ提案法を拡張し,様々な不確かさに対するロバスト性を確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで無人ヘリコプタだけでなく有人ヘリコプタに関しても,その飛行制御においてロータフラップ角制御は実施されていない.そのために内在するダイナミクスを陰的に活用し,適応的かつロバストな振る舞いの創出を目指した.これにより適応的振る舞いの創出に関して重要な知見が得られた.
輸送技術だけでなく,災害対応技術として,無人ヘリコプタの利用をさらに拡大するには,そのペイロードの増加,および,高対気速度制御技術の確立が不可欠である.本研究の成果は,無人ヘリコプタをスタビレス化することにより大型化するだけであなく,安定な高速飛行の実現のための基盤となることができる.

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] e-ASIA Joint Research Program: development of an international collaborative informational system for emergency situations management of flood and land slide disaster areas2022

    • 著者名/発表者名
      Magid Evgeni、Matsuno Fumitoshi、Suthakorn Jackrit、Svinin Mikhail、Bai Yang、Tsoy Tatyana、Safin Ramil、Lavrenov Roman、Zakiev Aufar、Nakanishi Hiroaki、Hatayama Michinori、Endo Takahiro
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 27 号: 4 ページ: 613-623

    • DOI

      10.1007/s10015-022-00805-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling and experimental validation for ceiling wall effect on aerodynamic characteristics of a rotor2022

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Hiroaki、Kanata Sayaka、Goto Ryota、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 27 号: 4 ページ: 734-742

    • DOI

      10.1007/s10015-022-00798-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 産業用無人ヘリコプタの姿勢制御におけるスタビライザの振動抑制2023

    • 著者名/発表者名
      西本 佳樹,中西 弘明,椹木 哲夫
    • 学会等名
      第67回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ロータ空力特性における天井壁効果の運動量理論に基づく解析2023

    • 著者名/発表者名
      中西弘明,後藤僚太,金田さやか
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Validation of the Ceiling Wall Effect Model Based on Momentum Theory2022

    • 著者名/発表者名
      Ryota Goto, Hiroaki Nakanishi, Sayaka Kanata, Takashi Shimomura
    • 学会等名
      The 13th Asian Control Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ceiling Wall Effect on Aerodynamic Characteristics of Rotor2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Nakanishi
    • 学会等名
      AROB 27th 2022
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スライディングモード制御によるスタビレス産業用無人ヘリコプタの姿勢安定化2021

    • 著者名/発表者名
      西條博賀,中西 弘明
    • 学会等名
      ロボティクスメカトロニクス講演会2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フラップ角制御に基づく産業用無人ヘリコプタの姿勢制御2019

    • 著者名/発表者名
      中西弘明,浅井飛鷹,佐藤彰
    • 学会等名
      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] 産業用無人ヘリコプタの姿勢制御におけるスタビライザのフラッピング共振の抑制2019

    • 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2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 逆ダイナミクス法による産業用無人ヘリコプタの姿勢角制御系構築2019

    • 著者名/発表者名
      浅井飛鷹,中西弘明.堀口由貴男,椹木哲夫
    • 学会等名
      平成30年度計測自動制御学会・システム制御情報学会若手研究発表会講演論文集, D2-4,pp. 227-231, 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自律型無人航空機とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      中西弘明
    • 学会等名
      大学生グローバルベンチャーコンテスト2019ss in 京都
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自律型無人航空機とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      中西弘明
    • 学会等名
      フィールドロボティクスの最前線-産業に貢献するロボットの開発とその先端制御技術-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フラップ角制御によるスタビレス産業用無人ヘリコプタの飛行制御系2018

    • 著者名/発表者名
      中西弘明
    • 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講演論文集, 1C4-08, pp. 760-765, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スタビレス産業用無人ヘリコプタの姿勢制御の風外乱特性2018

    • 著者名/発表者名
      中西弘明,佐藤彰
    • 学会等名
      ロボティクスメカトロニクス講演会2018講演論文集, 1A1-C07, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スタビレス産業用無人ヘリコプタとその姿勢制御系の開発2018

    • 著者名/発表者名
      中西弘明,佐藤彰
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会論文集, 225-1, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] ロボット工学ハンドブック(第3版)2023

    • 著者名/発表者名
      日本ロボット学会
    • 総ページ数
      1086
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339046793
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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