安全安心社会に資する完全自律型屋内外小型飛行ロボットの研究

研究完全自主的室内外小型飞行机器人，为安全可靠的社会做出贡献

• 批准号: 11J06137
• 负责人: 岩倉 大輔
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J06137/
• 关键词: Flying Robot; Multirotor Helicopter; Autonomous Control; Modeling; Simulator; Indoor flight; Unmanned Aerial Vehicle; Mini Surveyor; Localization; Indoor Flight; Particle Filter; Extended Kalman Filter; Multi-rotor Helicopter; Micro Air Vehic

本年度は,これまで研究を行ってきた飛行ロボット"ミニサーベイヤー"が非常に高く評価され,産業応用への期待が高まったため,これを実用化レベルに高めるための研究を中心的に行った.主な研究の内容は,飛行ロボットの自律制御系の信頼性および性能を向上するためのモデリングに関する研究,ラジコン操縦の経験が無いユーザに対し安全な運用手順をトレーニングしてもらう環境を提供するための飛行シミュレータに関する研究である.さらに,屋内飛行に関しては,昨年度に開発した自己位置推定アルゴリズムの性能評価に関する研究や,提案手法を実現するための制御アルゴリズムに関する研究を行った.飛行ロボットの自律制御系の信頼性向上に関する研究では,マルチロータヘリコプタの非線形モデルの構築を行った.本研究の結果,モータの遅れ,ロータの慣性モーメントといった無視されることの多いパラメータは,マルチロータヘリコプタの動特性を決定する上で非常に重要な役割を持つことが分かった.本モデルを用いて制御系を構築することにより,より信頼性の高い制御システムの構築が可能となった.飛行シミュレータに関する研究では,上述の非線形モデルと組込制御のプログラムコードを組み込んだシミュレーションシステムを開発した.本シミュレータでは,6つのロータの回転数を個別にシミュレートすることにより,ロータの故障が起こった場合における制御系の挙動を再現することが可能となっている.屋内飛行可能な飛行ロボットに関しての研究では,主に昨年度提案した自己位置推定手法を実現するための姿勢制御アルゴリズムに関する研究を行った.提案した自己位置推定手法では環境データの取得のために,飛行ロボットを水平面内で回転させながら飛行させる必要がある.このような飛行を行う場合,飛行ロボットの姿勢に関する非線形性の影響により目的の方向へ機体を誘導する事ができなくなるが,非線形制御の一種であるバックステッピング法を姿勢制御に適用することでこの問題の解決を行った.

今年，我们一直在研究的飞行机器人“迷你测量员”受到了高度评​​价，对工业应用的期望也提高了，因此我们重点研究以使其达到实用水平。研究内容是进行建模研究，以提高飞行机器人自主控制系统的可靠性和性能，并为没有无线电控制操作经验的用户提供一个可以接受安全操作程序培训的环境。模拟器。此外，室内飞行对此，我们对去年开发的自位置估计算法的性能评估进行了研究，并对实现该方法的控制算法进行了研究。在提高飞行机器人自主控制系统可靠性的研究中，构建了多旋翼直升机的非线性模型。研究结果表明，经常被忽视的参数，如电机延迟和旋翼转动惯量，在决定多旋翼的动态特性方面起着非常重要的作用。我发现我有它。通过使用该模型构建控制系统，可以构建更可靠的控制系统。在飞行模拟器的研究中，我们开发了一种结合上述非线性模型和嵌入式控制程序代码的仿真系统。该模拟器能够分别模拟六个转子的旋转速度，从而在转子发生故障时重现控制系统的行为。主要研究姿态控制算法来实现去年提出的自我位置估计方法。在提出的自我位置估计方法中，为了获取环境数据，飞行机器人在水平面旋转的同时进行这样的飞行。飞行中，由于飞行机器人姿态的非线性，导致无法将飞行器引导至所需的方向，这一问题得到了解决。

项目成果

屋内環境における飛行ロボットの自己位置推定と自律飛行に関する研究

室内环境飞行机器人自定位与自主飞行研究

• 发表时间: 2011
• 作者: 岩倉大輔

野波研究室/研究内容/空中/地上移動ロボット(UAV/UGV)グループ

野波实验室/研究内容/空中/地面移动机器人（UAV/UGV）研究组

Indoor Localization of Flying Robot by Means of Infrared Sensors

基于红外传感器的飞行机器人室内定位

• 发表时间: 2013
• 影响因子: 1.1
• 作者: Daisuke Iwakura

youtube/mec2chiba

youtube/mec2chiba

赤外線距離センサを搭載した飛行ロボットの屋内自己位置推定

配备红外距离传感器的飞行机器人的室内自定位

• 发表时间: 2011
• 作者: 岩倉大輔