2002 Fiscal Year Annual Research Report

構造/流体/制御の複合領域設計によるレーザ推進マイクロ飛行機の開発

Research Project

Project/Area Number	14655091
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	梶原逸朗東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60224416)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	原辰次東京大学, 情報理工学系研究科, 教授 (80134972) 矢部孝東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60016665)
Keywords	レーザー推進 / 制御 / スマート構造 / マイクロ飛行機 / レーザー追尾システム / 形状記憶合金 / ガルバノミラー
Research Abstract	レーザーにより推進力を発生させるメカニズムを応用したマイクロ飛行機の開発に向け,それを実現するためのレーザー推進メカニズムの解明,ならびにレーザー追尾システムおよびスマート翼の開発を行った.本研究で開発したレーザー追尾システムは,レーザー偏光ビームスピリッタ,ガルバノミラーおよび光検出器により構成される.計測原理は,レーザー光がガルバノミラーを経由してマイクロ飛行機のリフレクターに照射され,その反射光がガルバノミラーを経て偏光ビームスピリッタにより光検出器へと導かれ,ここで位置誤差に関する信号検出が行われる.ここで,ガルバノミラーは,DCモーターにより縦・横方向に回転できる機構になっており,光検出器からの信号よりディジタル制御システムにより制御入力が演算され,それによってガルバノミラーを回転させることにより,レーザーを目標に追尾させる.制御手法としては,PID制御および混合H_2/H_∞制御を検討したが,両者とも優れた制御性能を示した.次に,マイクロ飛行機の小型化・軽量化を行いながら飛行制御を実現するために,アクチュエータとして形状記憶合金(SMA)を採用し,フォトトランジスタをスイッチング素子として利用した光学系を導入することにより,外部からのレーザー照射によって遠隔制御可能なスマート翼を開発した.翼に入射したレーザーはビームスプリッタによってコーナーキューブリフレクターとフォトトランジスタに入射する.リフレクターに入射したレーザーは前述のレーザー追尾に使用され,フォトトランジスタに入射するレーザーは翼の制御に使用される.フォトトランジスタはSMAへの電圧印加のスイッチとして機能し,レーザーが入射している間,電圧が印加されSMAが変形する.レーザーのオン・オフによる制御実験を行ったところ,SMAの応答性の範囲内で目標値に対する良好な追従性能が達成された.

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] 梶原逸朗, 上原学, 大森隆広, 大橋史武: "スマート構造における圧電アクチュエータ形状/配置と制御系の同時最適設計"日本機械学会論文集(C編). 68-674. 2925-2932 (2002)
[Publications] 西留千晶, 梶原逸朗, 長松昭男: "柔軟スマートリンク機構における運動と振動のハイブリッド制御"日本機械学会論文集(C編). 69-677. 10-17 (2003)
[Publications] Yabe, T., et al.: "Microairplane propelled by laser driven exotic"Applied Physics Letters. 80-23. 4318-4320 (2002)
[Publications] Yabe, T., et al.: "Laser-driven vehicles : from innerspace to outer space"High-Power Laser Ablation IV, Proceedings of SPIE. 4760. 867-878 (2002)
[Publications] Ishikawa, H., Kajiwara, I., Yabe, T.: "Design of Shape and Control System for Micro-Airplane Development"Proceedings on SICE Annual Conference 2002. (CD-ROM). MM06-2 (2002)
[Publications] 梶原逸朗, 上原学, 大森隆広: "スマート構造における機構と制御の同時最適設計(多入力系における検討)"日本機械学会,Dynamics and Design Conference 2002. (CD-ROM). No.713 (2002)
[Publications] 山川宏, 他 (梶原逸朗, 分筆): "最適設計ハンドブック"朝倉書店. 506 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

構造/流体/制御の複合領域設計によるレーザ推進マイクロ飛行機の開発

Principal Investigator

梶原 逸朗 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60224416)

Research Products

[Publications] 梶原逸朗, 上原学, 大森隆広, 大橋史武: "スマート構造における圧電アクチュエータ形状/配置と制御系の同時最適設計"日本機械学会論文集(C編). 68-674. 2925-2932 (2002)

[Publications] 西留千晶, 梶原逸朗, 長松昭男: "柔軟スマートリンク機構における運動と振動のハイブリッド制御"日本機械学会論文集(C編). 69-677. 10-17 (2003)

[Publications] Yabe, T., et al.: "Microairplane propelled by laser driven exotic"Applied Physics Letters. 80-23. 4318-4320 (2002)

[Publications] Yabe, T., et al.: "Laser-driven vehicles : from innerspace to outer space"High-Power Laser Ablation IV, Proceedings of SPIE. 4760. 867-878 (2002)

[Publications] Ishikawa, H., Kajiwara, I., Yabe, T.: "Design of Shape and Control System for Micro-Airplane Development"Proceedings on SICE Annual Conference 2002. (CD-ROM). MM06-2 (2002)

[Publications] 梶原逸朗, 上原学, 大森隆広: "スマート構造における機構と制御の同時最適設計(多入力系における検討)"日本機械学会,Dynamics and Design Conference 2002. (CD-ROM). No.713 (2002)

[Publications] 山川 宏, 他 (梶原逸朗, 分筆): "最適設計ハンドブック"朝倉書店. 506 (2003)

梶原逸朗東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60224416)

[Publications] 山川宏, 他 (梶原逸朗, 分筆): "最適設計ハンドブック"朝倉書店. 506 (2003)