| 研究課題/領域番号 |
15K13929
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
矢代 大祐 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60607323)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 電気機器工学 / 機械力学・制御 / 制御工学 / 知能ロボティクス / リモートセンシング |
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| 研究実績の概要 |
球体のプロテクトフレームで覆ったマルチロータヘリコプタをバイラテラル制御（人が操作するマニピュレータの変位に比例した速度でヘリコプタが飛び、ヘリコプタが物と接触すると、その接触力を手元で知覚できる遠隔操作）するために、課題A～Cに取り組んでいる。本年度は課題Aに取り組んだ。
【課題A：2次元空間上で任意の推力を発揮できる2自由度マルチロータヘリコプタの開発】
1 つ目に、2次元空間においてXZ軸方向に任意の推力を発揮できるマルチロータヘリコプタを開発した。機体にはZ軸方向を向いた2枚のロータを搭載した。推力の大きさは、それぞれのロータの回転速度の2乗の和に比例する。一方で、機体の重心周りの回転モーメントはそれぞれのロータの回転速度の2乗の差に比例する。回転モーメントによって機体の姿勢を制御することで、XZ平面上の任意の方向に推力を出すことができる。ロータが発生する推力は回転速度の2乗に比例する。そのため、右側のロータの回転速度が、左側のロータの回転速度より大きいと、ヘリコプタの重心周りに反時計回りの回転モーメントが発生し、姿勢が変化する。ヘリコプタの発生する推力（プロテクトフレームが発生する推力）は、2つのロータが発生する推力と重力の合成になるため、姿勢が左に傾いている時には、左方向に推力が発生する。
2つ目に、開発時に機体が不安定化し暴走する危険を回避しつつ、機体の速度・姿勢・推力を正確に評価するために、機体の運動を2次元空間上に拘束しつつ、その位置・姿勢を計測する3自由度アームを製作した。3自由度アームの先端に機体を取り付けた状態で性能を評価した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究成果を、国際会議2件（内、招待講演1件）で発信するなど、計画は予定通り進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度の課題Aの成果を踏まえ、今年度は下記の課題Bに取り組む。
【課題Ｂ：3次元空間上で任意の推力を発揮できる4自由度球体マルチロータヘリコプタの開発】
1つ目に、3次元空間においてXYZ 軸方向に任意の推力を発揮できるマルチロータヘリコプタを開発する。機体にはZ軸方向を向いた4枚のロータを搭載する。推力の大きさは、4枚のロータの回転速度の2乗の和により制御する。一方で推力の向きは機体の姿勢によって決まる。また、機体のピッチ角とヨー角は4枚のロータの回転速度の2乗の差によって制御する。機体の速度・姿勢・推力は、課題Aと同様に加速度センサ、ジャイロセンサ、力センサなどで計測する。
2つ目に、機体の不安定化による暴走の危険を回避しつつ、機体の速度・姿勢・推力を正確に計測するために、機体の可動域を3次元空間上に拘束しつつ、その位置・姿勢を計測できる6自由度アームを製作する。6自由度アームの先端に機体を取り付けた状態で性能を評価する。
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