| 研究課題/領域番号 |
19H02114
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
安孫子 聡子 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40560660)
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| 研究分担者 |
辻田 哲平 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (40554473)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | マルチコプタ / オンボード推力計測 / 気流解析 / 適応PID制御 / 推力ベクトル可変機構 / 推力計測 / 飛行制御 / マルチコプター / 不安定飛行 / 航空ロボット / ボルテックスリングステート |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，①マルチコプタの垂直降下時に生じるボルテックス・リング・ステート（Vortex Ring State, VRS）や突風外乱のような不安定領域を実験的に明らかにし，②その飛行限界を超えた，より安全な飛行のために，推力ベクトル可変機構等の機構的工夫を活用したマルチコプタの自律回避飛行の実現を目指す．マルチコプタの性能限界を実験的に検証し，それらの定量的計測データとモデルに基づき，空力特性を考慮した機体を提案することで，ボルテックス・リング・ステートなどの不安定領域を回避することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，模擬上昇気流下での飛行状態観測や壁面近傍での推力変化のPIV解析やCFD解析を実施し，マルチコプタの環境変化による飛行状態への影響を明らかにした。特に，単一プロペラ推力のオンボード計測システムを開発し，事前検証時と実飛行時の推力係数の違いを明らかにし，同影響を考慮した飛行制御への足がかりとなるシステムの構築を行った。また，制御系の向上のために，推力ベクトル可変機構への適応PID制御の適応を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，上昇気流下や壁面近傍でのマルチコプタの推力変化に着目し，その影響を明らかにすることで，狭隘空間や極端な風環境条件下での飛行制御への発展を行う研究で有る．レベル4での飛行が可能となったドローンの社会浸透が進むにつれて，今後ドローンに求められる役割がそれにとって厳しい環境もありうる。その発展に寄与する研究である。
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