生物的適用型マルチモードセンシングを用いた超小型飛翔体の研究

利用生物适用多模式传感研究超小型飞行物体

基本信息

批准号：
09F09092
负责人：
村山英晶
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,屋内またはGPSが利用できない空間における小型の飛行ロボット(MAV : Micro Aerial Vehicle)の飛行制御が課題である.機体が小型・軽量であるため観測・制御目的のセンサも小型で,かつその数や計算負荷は必要最低限としなければならない.そこで,MAVによる高度な自律飛行の実現を目的とし,生物的メカニズムから着想を得た超小型・軽量の観測・制御システムに関して研究を行う.姿勢観測には3軸の超小型加速度・角速度・地磁気センサを用い,位置認識・障害物回避には6つの低解像度超小型カメラを用いる.アルゴリズムには昆虫から着想を得た手法を用い,また小型デジタル信号処理ボードを用いて,センサ数と計算負荷の最小化を図る.最終年度は,これまで設計・実装した超小型カメラおよび処理系のFPGAによるオプティカル・フロー法を用いたビジョンシステムについて改良・試作・評価を行った.試作したシステムは,カメラとFPGAを含み,30×30×7mmという超小型化を達成した.当該研究室でMAVの姿勢制御用に用いている小型慣性計測装置(IMU)と同等の寸法・重さである.また,FPGAは複数カメラ,異種センサとの統合に対応できる.性能評価として,角速度の検出およびIMUとの比較を行った.オプティカル・フロー法は,角がはっきりとしたテクスチャーが多くある空間では,IMUと同等の精度を得ることができた.また,精度が得にくい空間においても,多少のノイズが見られたものの,理想空間と同様に精度の高い結果を得ることができた.ノイズについては,複数カメラの利用や信号処理によって除去できると考えられる.本実験の結果により,提案する生物的メカニズムから着想を得た姿勢制御用センサの開発に成功したといえる.

在这项研究中，在不可用的GPS的空间中，小型飞行机器人（MAV：微型航空车辆）的飞行控制是一个问题，因为飞机很小且轻量级，观察和控制用途的传感器很小。。加速度，角度速度，地磁传感器和6个低分辨率超小型相机用于位置识别和障碍物。到目前为止，使用超小型摄像机和处理的FPGA进行了改进是与IMU相同的尺寸和重量除了精度，还具有许多清晰的喇叭，但可以看到一些噪音，但精度与理想的空间相同。可以通过多个相机和信号处理来消除噪声。