プロペラ内蔵多節骨格を持つ飛行マニピュレータロボットの構成法と行動制御の研究

内置螺旋桨多节骨架飞行机械手构建方法及行为控制研究

• 批准号: 15J07149
• 负责人: 趙 漠居
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07149/
• 关键词: 変形飛行ロボット; 飛行制御; 動作生成; 環境認識; ロボットの体内神経系の構築; 空中作業; 魚眼レンズによる3次元環境認識; 変形飛行制御理論; モジュール型プロペラジンバル機構

まず、去年度では3次元空間における環境認識を可能とする飛行ロボットのプラットフォームを実現し，今年度はそれをもとに，環境認識機能を利用した行動生成法に取り組んだ．具体的には，飛行ロボットの未知環境での自律探索能力に注目し，特に，森林といった平坦地形ではない環境での探索行動および地図構築に取り組んだ．提案手法において，環境を構築することは，個々の樹木の位置と直径をリアルタイムで計算し，追加・更新していくことと同じである．また，新しい樹木を発見する探索行動以外にも，対象樹木を全方位から計測する周回動作や対象外の樹木を回避する行動を実現した．次に、去年度までは，2次元(平面)変形型多リンク系飛行ロボットの構成に取り組み，実機を用いた安定な変形飛行を実現した．今年度は2次元変形型多リンク系モデルの構成法をベースに，本研究の最終目標である3次元変形型多リンク系飛行ロボットの機体構成に取り組み，さらに空中での立体変形を実現した．最後に、去年度までは変形飛行の応用として空中作業という動作を去年度まで取り組んできたが，もう一つの応用として，複雑な狭隘空間における空中変形による潜り動作にも着目した．本研究の空中変形を伴う潜り動作の経路計画は2段階に分かれる．第一段階では離散的な経路を探索し，第二段階では離散的な経路から，時間の長さ情報をもつ連続的な経路を生成する．なお，第一段階において，定位推力に基づく一般化評価法を用いて，探索状態の有効性を評価している．提案した計画法によって生成された飛行変形移動経路を用いた潜り抜けの実機動作を示している．

首先，去年，我们实现了一个飞行机器人的平台，该平台允许在三维空间中进行环境识别，今年我们使用了一种利用环境识别功能的行为生成方法。具体来说，我们专注于在未知环境中飞行机器人的自主搜索功能，尤其是在不是森林等不平坦地形的环境中进行探索行为和地图构造。在拟议的方法中，构建环境与实时计算单个树的位置和直径相同，添加和更新它们。除了探索发现新树木的行为外，我们还实现了从各个方向测量目标树并避免未靶向树木的行为。接下来，直到去年，我们一直致力于建造二维（平面）变形多链接飞行机器人，使用实际飞机实现了稳定的变形飞行。今年，基于二维变形多链接模型的构建方法，我们致力于这项研究的最终目标，三维变形多链接模型的结构，并实现了空气中的三维变形。最后，直到去年，我们一直在努力进行航空工作作为变形飞行的应用，直到去年为止，但作为另一项应用，我们还专注于由复杂，狭窄空间中空气变形引起的潜水操作。在这项研究中伴有空气变形的潜水操作的路径计划分为两个阶段。第一阶段搜索离散路径，第二阶段与离散路径的时间长度信息生成连续路径。在第一阶段，使用基于局部推力的广义评估方法评估搜索状态的有效性。这显示了使用拟议的编程方法生成的飞行变形运动路径的潜水计算机的实际操作。

项目成果

Whole-body aerial manipulation by transformable multirotor with two-dimensional multilinks

• DOI: 10.1109/icra.2017.7989606
• 发表时间: 2017-01-01
• 期刊: 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
• 作者: Moju Zhao;Kawasaki, Koji;Inaba, Masayuki
• 通讯作者: Inaba, Masayuki

Transformable Multirotor with Two-Dimensional Multilinks: Modeling, Control, and Whole-Body Aerial Manipulation

具有二维多连杆的可变形多旋翼：建模、控制和全身空中操纵

• 发表时间: 2016
• 作者: 趙 漠居;安齋 智紀;石 凡;陳 相羽;岡田 慧;稲葉 雅幸;Moju Zhao
• 通讯作者: Moju Zhao

デュアルロータジンバル機構を有する空中立体変形可能な多リンク系飛行ロボットの構造設計

空中三维变形双旋翼万向架多连杆飞行机器人结构设计

• 发表时间: 2017
• 作者: 趙 漠居;安齋 智紀;石 凡;陳 相羽;岡田 慧;稲葉 雅幸
• 通讯作者: 稲葉 雅幸

Transformable Multirotor with Two-dimensional Multilink: Modeling,Control, and Motion Planning for Aerial Transformation

二维多连杆可变形多旋翼飞行器：空中变形的建模、控制和运动规划

• DOI: 10.1080/01691864.2016.1181006
• 发表时间: 2016
• 期刊: Advanced Robotics
• 影响因子: 2
• 作者: Moju Zhao;Koji Kawasaki;Kei Okada;Masayuki Inaba
• 通讯作者: Masayuki Inaba

Design, Modeling, and Control of an Aerial Robot DRAGON: A Dual-Rotor-Embedded Multilink Robot With the Ability of Multi-Degree-of-Freedom Aerial Transformation

• DOI: 10.1109/lra.2018.2793344
• 发表时间: 2018-01
• 期刊: IEEE Robotics and Automation Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Moju Zhao;T. Anzai;Fan Shi;Xiangyu Chen;K. Okada;M. Inaba