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ポータブルテールシッターVTOL無人航空機の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21656219
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東北大学

研究代表者

近野 敦  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90250688)

研究分担者 内山 勝  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30125504)
姜 欣  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30451537)
阿部 幸勇  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80261600)
安孫子 聡子  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40560660)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,370千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 270千円)
2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2010年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2009年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードUAV / VTOL / 自律飛行
研究概要

本研究では,災害発生時に上空から被災地の情報を収集することを目的とした,ポータブルテールシッターVTOL型無人航空機を開発する.平成22年度は,飛行シミュレータの開発,ホバリング制御の開発を行った.
平成21年度に構築した飛行モデルを用いて,飛行シミュレータを開発した.実際の機体に制御則を実装する前に,この飛行シミュレータで制御則の有効性を確認した.
まず,GPS情報に基づく定位置ホバリング制御を開発した.GPS情報では機体の高度に関して精度が得られないので,地面との距離を計測する超音波センサと気圧差を利用した高度計を併用して機体の高度を制御することとした.プロペラを一つのみ有する単発機では,メインローターの回転による反動トルクが発生し,何も制御しないとヨー軸周りに回転してしまう.そこでヨー軸周りの反動トルクをエルロン(補助翼)で抑制する制御則を開発した.
次にホバリングしながらの指定経路追従制御を研究開発した.ホバリングしながら経路追従を行うためには,水平方向に力を発生させなければならない.ここではエレベータ(昇降舵)とラダー(方向舵)の舵面にプロペラ後流(ダウンウォッシュ)を当てることで水平分力を作り出す制御を試み,実機での制御実験を行い,その有効性を検証した.

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] A Hovering Control Strategy for a Tail-Sitter VTOL UAV that Increases Stability Against Large Disturbance2010

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Matsumoto, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of 2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation

      ページ: 54-59

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transitions Between Level-Flight and Hovering of a Tail-Sitter VTOL Aerial Robot2010

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kita, Atsushi Konno, Masaru Uchiyama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 24 ページ: 763-781

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Agile Turnaround Using Post-Stall Maneuvers for Tail-Sitter VTOL UAVs2010

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Matsumoto, Atsushi Konno, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      ページ: 1612-1617

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Teleoperation of a Tail-sitter VTOL UAV2010

    • 著者名/発表者名
      Ren Suzuki, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      ページ: 1618-1623

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Autonomous Takeoff and Landing of an Unmanned Aerial Vehicle2010

    • 著者名/発表者名
      Kouji Masuko, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of 2010 IEEE/SICE International Symposium on System Integration

      ページ: 248-253

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and Simulation of a Quad Rotor Tail-Sitter Unmanned Aerial Vehicle2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Oosedo, Atsushi Konno, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of 2010 IEEE/SICE International Symposium on System Integration

      ページ: 254-259

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transitions Between Level-Flight and Hovering of a Tail-Sitter VTOL Aerial Robot2010

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kita, Atsushi Konno, Masaru Uchiyama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics (未定, accepted)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hovering Control of a Tail-Sitter VTOL Aerial Robot2009

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kita, Atsushi Konno, Masaru Uchiyama
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics 21

      ページ: 277-283

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 垂直カナード翼を利用した航空ロボットの5自由度飛行シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      呉健太, 他
    • 学会等名
      SICEシステムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2010-12-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 4発ロータテールシッタ航空ロボットの設計とシミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      大瀬戸篤司, 近野敦, 他
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] テールシッタVTOL UAVの最小移動ポストストール姿勢遷移機動2010

    • 著者名/発表者名
      松本剛明, 近野敦, 他
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      旭川
    • 年月日
      2010-06-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] テールシッターVTOL航空ロボットの水平飛行とホバリング間の遷移2009

    • 著者名/発表者名
      近野敦
    • 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
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-05-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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