名古屋工業大学

二輪型ドローン

※動画を見ることができない場合は，お手数ですが別のブラウザにてお試しいただけると幸いです．

機械制御研究室では，従来のプロペラを4つ持つドローンに車輪を取り付けた新たなドローンの制御を研究しています．

二輪型ドローンの利点

ドローンはプロペラによって「風」を作り出すことにより飛行しています．屋外のような開けた場所であれば比較的飛行は容易ですが，屋内で飛行する際は壁や天井にドローンが引き起こした「風」が跳ね返り操縦が困難になることが知られています．

二輪型ドローンは，車輪を壁や床に押し付け車輪のグリップを利用することにより，壁や床付近での動作の安定性が向上します．

従来のドローンでは困難であった壁面付近での飛行を二輪型ドローンで実現し，橋梁やビルといったインフラの点検に応用することを本研究室では目指しています．

内閣府戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）での実験動画

天井裏点検の動画

打音による壁面検査の動画（音量に注意）

鶴舞公園での実験動画

テレビ愛知・みらいPEOPLESで特集されました（2018年2月26日放送）

テレビ愛知webページ

論文

2021年度

修士論文

・2輪型マルチコプタのためのエネルギー効率の良い最適な経路計画

・制御バリア関数に基づくバッテリー消費を考慮した車輪付きマルチコプタの障害物回避制御

・SE(3)上での車輪付きマルチコプタの壁面走行位置追従制御

卒業論文

・テザードマルチコプタへの球面上での位置制御の応用

・壁面付近での姿勢の収束が保証された車輪付きマルチコプタの制御

・支承部点検のためのテザードマルチコプタの制御に関する研究

・リファレンスガバナを用いたマルチコプタの分散協調制御の実験検証

2020年度

修士論文


・橋梁点検におけるテザーマルチコプタのモデリングと位置追従制御
－多リンク系を利用したテザーの近似－
・ バックステッピングに基づき設計した制御リアプノフ関数と制御バリア関数を用いたクアッドロータの衝突回避制御
・ 段差による速度急上昇を抑制する自動車の走行制御に関する研究

卒業論文


・ タイル壁面目地の特徴線抽出を利用した車輪付きマルチコプタの視覚フィードバック壁面走行制御
・ 可変長ワイヤを用いたテザードマルチコプタの制御
・ 制御バリア関数に基づいたマルチコプタの障害物回避に関する研究
・ 壁面接触のための二輪型マルチコプタの切り替え制御
・ ガウス過程回帰を用いた車輪付きマルチコプタの形状が不確かな壁面上での走行制御に関する研究

2019年度

修士論文


・ 車輪付マルチコプタによるタイル壁面打音検査システムの開発
・ 視覚フィードバックを用いた車輪付マルチコプタの制御に関する研究
・ 制御バリア関数に基づいたマルチコプタの壁面衝突回避制御

卒業論文


・ 壁面打音検査を目的とした2輪型マルチコプタの制御
・ 車輪付マルチコプタの壁面走行制御と視覚フィードバックに基づく制御への拡張
・ ORB-SLAM2を用いた天井内点検用マルチコプタの研究
・ 橋梁の支承部を走行する2輪型マルチコプタの制御
・ 切替制御を用いた天井内点検用マルチコプタの高度制御

受賞

  • SI2020優秀講演賞: 福田, 高木, 仲野, 山田, “バックステッピング法とCLF-CBF-QPに基づいたクアッドロータの壁面衝突回避制御”, 第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会, 2020.
  • SI2019優秀講演賞: 川口, 仲野, 山田, “2輪型マルチコプタを用いた橋梁点検システムと天井面走行への応用”, 第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会, 2019.
  • SI2019優秀講演賞: 高木, 福田, 仲野, 山田, “天井裏点検を目的としたマルチコプタの開発”, 第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会, 2019.

関連文献

他多数

関連特許

  • 山田, 高橋, 大塚, 小澤, “陸上走行可能な飛行体”, 特開2016-043922.

他7件

解説記事

山田学, 仲野聡史,“2輪型マルチコプタを用いた橋梁支承部点検システムの開発”,日本AEM学会誌, Vol. 30, No.3, pp. 297-302.