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テザー係留型飛行ロボット

下図がテザー係留型飛行ロボットです.飛行ユニットの情報を無線で地上制御ユニットに送り,それらの情報を基にテザーラインを制御しています.カイトはスレッドカイトと呼ばれるものを用いています.


                                          


4.5m×2.1mのカイトを用いたロボットを作成しました.
このカイトの飛行をするのに様々な制御器を設計しました.
人の制御を模したファジィ制御や重み付きk近傍法やニューラルネットワーク、さらに重み付きk近傍法では標本データが増加するため新たに標本データの増加を抑制させた重み付きk近傍法の提案を行いました.
以下が各制御器についての説明図です.


        ファジィ制御の流れ           ニューラルネットワークの仕組み                   重み付きk近傍法


自律飛行の様子

また,シミュレータを開発し,シミュレーション実験を通して制御パラメータの学習も行っています.

シミレーションの様子

装置の取り付け
現在はカメラや風速計を取り付けて高度毎の風速計測システムや上空からの撮影した動画を用いてモニタリングシステムの開発を行っています

以下の動画と画像はカメラを用いたモニタリングシステムの例です.

上空からの画像


スレッドカイトとは別にフォイルカイトと呼ばれるカイトの自律飛行制御の研究も行っています.


将来的には上空に風車を取り付けて上空の風を利用した風力発電システムとしての応用を期待しています.






学術雑誌掲載論文

  • 人の操作を規範としたテザー係留型飛行ロボットの制御方策の獲得, 轟千明, 高橋泰岳, 中村恭之, 知能と情報(日本知能情報ファジィ学会誌), Vol.27, No.6, pp.864-876, 2015.12, http://doi.org/10.3156/jsoft.27.864
  • Fuzzy Control for a Kite-Based Tethered Flying Robot, Yasutake Takahashi, Tohru Ishii, Chiaki Todoroki, Yoichiro Maeda, and Takayuki Nakamura, Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.19, No.3, pp.349-358, 2015.05, http://hdl.handle.net/10098/8804 

口頭発表

  • カイト型テザー係留飛行ロボットのための昇降機能付マウントを用いた高高度モニタリングシステム, 近藤智行,轟千明,高橋泰岳, 第37回風力エネルギー利用シンポジウム予稿集, pp.411-414, 2015.11
  • 高高度モニタリングシステムのためのカイト型テザー係留飛行ロボットを用いた昇降機能付マウントの開発, 近藤 智行, 轟 千明, 高橋 泰岳, 日本知能情報ファジィ学会 合同シンポジウム 2015 第24回北信越支部シンポジウム&第19回人間共生システム研究会 講演論文集, pp.15-16, 2015.11, 奨励賞受賞
  • 標本データの増加を抑制する重み付きk近傍法に基づく人の操作を規範としたテザー係留型飛行ロボットの制御,轟 千明,高橋 泰岳,中村 恭之,第33回日本ロボット学会学術講演会,1B1-03,2015.09
  • テザー係留型飛行ロボットのための大型地上制御ユニットの開発,轟千明, 高橋泰岳, 岡本明, 加藤万寿夫, 山崎敏夫, 田中史朗, 濱上雄大, 中村恭之,ロボティクス・メカトロニクス講演会2015, 2A1-F02, 2015.05
  • Acquisition of Human Operation Characteristics for Kite-based Tethered Flying Robot using Human Operation DataChiaki Todoroki, Yasutake Takahashi and Takayuki Nakamura Proceedings of 2015 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE 2015)#15220, 2015.8
  • Learning Fuzzy Control Parameters for Kite-based Tethered Flying Robot using Human Operation Data, Chiaki Todoroki, Yasutake Takahashi, and Takayuki Nakamura, Proceedings of Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS & ISIS 2014), pp.111-116, 2014.12
  • Fuzzy Control for Kite-based Tethered Flying Robot, Tohru Ishii, Yasutake Takahashi, Yoichiro Maeda, Takayuki Nakamura, Proceedings of 2014 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), pp.746-751, 2014.07, http://hdl.handle.net/10098/8417
  • 人の操作データに基づくテザー係留型飛行ロボットのためのファジィ制御パラメータの学習,轟千明,高橋泰岳,中村恭之,第32回日本ロボット学会学術講演会,3J2-03, CD-ROM, 2014.9
  • テザー係留型飛行ロボットの開発と自律飛行制御,石井徹,轟千明,高橋泰岳,前田陽一郎,中村恭之,ロボティクス・メカトロニクス講演会2014,2A1-A04,2014.5
  • Tethered Flying Robot for Information Gathering SystemTohru Ishii, Yasutake Takahashi, Yoichiro Maeda and Takayuki Nakamura, IROS'13 Workshop on Robots and Sensors integration in future rescue INformation system (ROSIN'13), November 7th, 2013 (PDF)
  • テザー係留型飛行ロボットのシミュレータ開発轟千明,高橋泰岳,中村恭之,日本知能情報ファジィ学会第22回北信越支部シンポジウム講演論文集, S32, pp.31-32, 2013.11
  • テザー係留型飛行ロボットの自律飛行制御, 石井徹, 高橋泰岳, 前田陽一郎, 中村恭之, 日本ロボット学会第30回記念学術講演会, RSJ2012AC4F3-3, Vol.DVD-ROM, 2012.9
  • テザー係留型飛行ロボット,十河 啓示, 石井 徹, 高橋 泰岳, 前田 陽一郎, 永田 壮大, 中村 恭之,第27回ファジィシステムシンポジウム,P2-09, Vol.CD-ROM, pp.983-984, 2011.09
研究助成金
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究(科研 萌芽 H24年度~H26年度)
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