匂いプルーム追跡用飛行船ロボット

用于气味羽流跟踪的飞艇机器人

基本信息

批准号：
15760296
负责人：
石田寛
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology (2004)Tokyo Institute of Technology (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

嗅覚を持つ飛行船ロボットの研究を行った。空中を漂う匂い・ガスの流れ(プルーム)をたどって移動し、異臭の発生源やガス漏れ箇所を探索する。本年度は、飛行船ロボットのプルーム追跡能力を調べるため、実験室構築を初めに行った。室内空間には、空調から出る気流や熱対流により3次元的な風速場が形成され、この風に運ばれて匂い・ガスは広がる。そこで、室内環境で見られる様々な風速場を作り出すことが可能な実験室を構築した。発泡スチロールの断熱壁を設け、自然対流を抑制して無風の状態を作り出した。ここにファンや換気扇を設置することにより、自然対流を模倣した循環流や、空調の風を模倣した風速場を形成することができた。次に、搭載するセンサの検討を行った。飛行船のバルーン表面にガスセンサを配置すると、ガス源の方向に応じて各センサに特徴的な応答波形が現れることを昨年報告した。しかし、今年度、様々な環境で実験を行った結果、ガスセンサ応答の挙動が非常に複雑であり、その応答波形を利用してガス源方向を判定するのは困難であると分かった。そこで、新たにフローセンサを飛行船に搭載し、実験室の天井からガスを流して実験を行った。その結果、風上かつガス濃度が高い方向に移動してプルームを追跡し、ガス源を探知できることが分かった。また、超音波風速計とガスセンサを組み合わせた3次元ガス源探知プローブ、視覚と嗅覚を融合してガス源を探索する地上ロボットの研究も行った。前者は、作業員が手に持って移動するための装置である。飛行船ロボットでおおよそのガス源位置を突き止めた後に使用すれば、ガス源位置をピンポイントに特定できる。後者の研究では、プルーム追跡中に前方を観察し、ガス源と思われる物体を視覚でとらえることを試みた。嗅覚情報のみを用いた場合と比べて迅速なガス源探知が可能であり、その技術は飛行船ロボットにも応用可能であることが分かった。

我们对飞艇机器人进行了嗅觉研究。它沿着空气中漂浮的气味和气体（羽流）的流动，寻找奇怪的气味和气体泄漏位置的来源。今年，我们开始建立一个实验室，以调查飞艇机器人的羽流跟踪功能。在室内空间中，空调从空调中发出的气流和热对流形成了三维风速场，并且气味和气体被这条风散开。因此，我们构建了一个实验室，可以创建在室内环境中可以看到的各种风速场。提供聚苯乙烯泡沫塑料隔热墙以抑制自然对流并产生无风状态。通过安装风扇和通风风扇，可以形成模拟自然对流的循环流和模拟空调风的风速场。接下来，我们研究了要安装的传感器。去年，我们报告说，当气体传感器放在飞艇的气球表面上时，每个传感器都会根据气源的方向出现独特的响应波形。但是，由于今年在各种环境中进行了实验，发现气体传感器响应的行为极为复杂，很难使用响应波形来确定气体源的方向。因此，在飞艇上安装了一个新的流动传感器，并从实验室的天花板上倒了气体，以进行实验。结果，发现有可能向上方向移动，并以较高的气体浓度，跟踪羽流并检测气体源。我们还对3D气源检测探针进行了研究，该探针结合了超声波态度计和气体传感器，以及通过结合视力和气味来搜索气源的接地机器人。前者是工人动手移动的设备。如果气体源位置由飞艇机器人确定并在确定后使用，则可以确定气体源位置。后一项研究试图在羽流跟踪过程中观察前侧，并在视觉上捕获似乎是气源的物体。已经发现，与仅使用嗅觉信息相比，气源检测可以更快，并且该技术也可以应用于飞艇机器人。