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

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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.