Acquisition of adsorption walking using the ceiling effect by a multileg aerial robot for inspections

利用多足空中机器人的天花板效应获得吸附行走检查

• 批准号: 20J14443
• 负责人: 西尾 卓純
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14443/
• 关键词: 飛行ロボット; マニピュレータ; 飛行制御; 接触制御; 動作計画; 天井効果; 吸着制御; 変形ロボット; マニピュレーション

本研究では，ロータをマニピュレータの各リンクに分散配置した機体を用いることで高所現場において従来の飛行ロボットでは困難とされてきた作業の実現を目指す．その際，構造物にロータの吸引力を用いて吸着することで飛行ロボットの作業を行う上で大きな課題とされている空間定位性能を向上するとともに，ロータ分散機構によりアームの関節に加わる負荷を軽減することで手先の到達範囲や発揮力の向上に繋げる手法を提案した．昨年度は飛行マニピュレータの機体全体の構成および環境接触時における推力の流体力学に基づくモデル化により飛行及び接触制御手法の提案を行ってきた．本年度は昨年度の成果を踏まえ，手先性能に着目した指標を導入することで前年度の機体におけるロータ構成や配置の最適化を行うとともに，動作生成手法についての提案を行った．アーム手先の位置・姿勢の生成では従来手法に飛行ロボット特有の問題である推力や気流の干渉等の制約を考慮した手法を考案した．さらに，目的の作業効率を高めるため手先が到達可能な空間と発揮力に加え，足部の配置可能な領域を機体搭載カメラによる認識を用いて考慮する設置位置最適化手法や，アームの関節トルクとロータ推力を複合的に利用する新たな手先力制御手法についても提案した．以上よりなるロータ分散型飛行マニピュレータシステムを用いて検証実験を行い，昨年度までに実現していた平面天井への接触に加えて側壁や傾斜壁さらには凹凸環境の存在する壁面にも安定して接触できることを明らかにした．作業実験では，実際の屋内天井付近の高所現場においてこれまでの飛行ロボットでは困難であると考えられる安定したドリル操作による壁面構成部材のサンプリングに加え，壁面の剥離やひび割れ等の補修を想定した塗装作業，工場等でのガス漏れを確認するためのバルブの開閉動作が可能であることも明らかにした．

This study is aimed at the implementation of the system. At the same time, the attraction force of the structure is used to absorb the air, the flight is used to operate, the problem is large, the spatial positioning performance is upward, and the load of the joint of the structure is reduced. A proposal was made for the design of the entire airframe and the design of the thrust and fluid dynamics of the airframe and the contact control method. This year's results are different from those of the previous year. First, performance indicators are introduced. Second, optimization of body composition and configuration is carried out. Third, motion generation methods are proposed. The generation of hand position and posture is considered in the case of special problems such as thrust and flow. In addition, the goal of the work efficiency is high, the first hand to reach the possible space, the first hand to increase the power, the foot to configure the possible field, the body to carry the knowledge, the first hand to consider the position optimization method, the second hand to control the method of composite thrust, the first hand to use the proposal. The above is the case for decentralized flight. The contact surface of the plane and the inclined wall are stable and stable. In the process of operation, it is difficult to fly around the high ground near the indoor ceiling. In the process of operation, it is difficult to add the wall component, such as peeling and cutting, etc. In the process of painting operation, it is possible to open and close the wall.

项目成果

推力により天井固定可能なロータ分散型飛行マニピュレータの開発と飛行・吸着および手先位置制御

开发可利用推力固定在天花板上的旋翼分布式飞行机械手，并控制飞行、吸附和手部位置

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本ロボット学会誌
• 作者: Hiromichi Egami;Ryo Hotta;Minami Otsubo;Taiki Rouno;Tomoki Niwa;Kenji Yamashita;Yoshitaka Hamashima;西尾卓純，趙漠居，岡田慧，稲葉雅幸
• 通讯作者: 西尾卓純，趙漠居，岡田慧，稲葉雅幸

Fixed-root Aerial Manipulator: Design, Modeling, and Control of Multilink Aerial Arm to Adhere Foot Module to Ceilings using Rotor Thrust

固定根空中机械手：多连杆空中臂的设计、建模和控制，利用转子推力将脚模块粘附到天花板

• 发表时间: 2021
• 作者: 永井恒平;大庭健嗣;田中耕一郎;T. Nishio et al
• 通讯作者: T. Nishio et al