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プロペラに替わるチルトスラスト推進機構を搭載した安全ドローンの研究

倾斜推力推进机构替代螺旋桨的安全无人机研究

基本信息

批准号：
21K18695
负责人：
延原肇
金额：
$ 4.16万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、ドローン利活用をポジティブに推進するための対策として、機体構造および制御設計を抜本から改善した安全ドローンを提案することである。すなわち、リスク要因の大半を占める回転推進機構（プロペラ）を使わずに、コアンダ効果による推進機構を採用した新たなドローンを提案する。今年度は、このドローンの推進機構を、流体シミュレーションと実環境での実装結果とのデータ同化を融合した自己組織化マップによる最適設計を行うことに注力した。スラスト機構に関しては、調整可能なパラメータが多数存在し、それぞれを変化させた場合に得ることのできる推力および推進機構自体の重量が変化する。基本的には、推力を最大化し、さらに推進機構自体の重量を最小化することが望ましいが、この最適化問題を解析的に解くことは難しく、流体シミュレーションおよび3Dプリンタを使って実機を作成し評価するといった試行錯誤が必要となる。一方で、3Dプリンタによる実装は、1候補あたり数日、流体シミュレーションに関しても、1候補あたり数時間必要となる。本研究では、このような計算時間のコストの観点から、あらゆる設計変数の組み合わせが調査困難である問題を解決するため、実際に試行できる組み合わせだけを使って、設計候補の探索空間全体をマクロに視覚化し、最適な候補を絞り込むことのできる、自己組織化マップに基づく設計手法を提案している。特に、本研究で提案する手法が優れている点は、単に機械的に最適化するのではなく、相反する目的変数（推進機構の推力と重量）をそれぞれ考慮できるように視覚化しながら、設計側の融通を反映して候補の絞り込みを行うことできる点でもある。本研究によって提案した手法によって得られた最適候補が、重量推力比（スラスト機構自身の重量と、推力の比率、これが1.0以上で浮上）が約10程度を実現することを、実機実装および計測によって確認している。

In this study, the purpose of this study is to make use of the information system to promote the development of the system, and to improve the safety management system. Due to the fact that most of the equipment accounts for more than half of the total amount of money in the promotion mechanism, it is necessary for the promotion mechanism to use the new information system. This year, we are responsible for the promotion of environmental equipment and environmental equipment for the current year. The results show that the assimilation and integration system is self-organized, and the most advanced equipment is designed to improve the performance of the system. It is possible to improve the weight of the promotion machine by using the weight of the promotion machine itself. Basic equipment, thrust maximization, self-propelling machine weight minimization, solution to the optimization problem, fluid monitoring and 3D error detection are necessary to cause the engine to cause errors. One party, 3D equipment, 1 waiting time, 1 waiting time, 1 waiting time, and 1 waiting time, respectively. In this study, we calculate the number of hours, hours I have organized my own proposal for the design and design of basic information systems. In this study, it is proposed that the methods should be used to improve the performance of the machine, the most efficient method of the machine, and the opposite of the thrust weight of the mechanism. in this study, it is proposed that the method should be used to improve the performance of the machine, and the opposite (thrust weight of the machine). In this study, it is proposed that the optimal temperature, the weight-to-thrust ratio (weight ratio, thrust ratio, weight and thrust ratio of the machine itself, and the ratio of weight and thrust to the weight of the machine, the ratio of thrust to weight, the ratio of weight to thrust, and the ratio of weight to thrust above 1.0) can be found at a degree of about 10 degrees above 10 degrees.