クアドコプタ群の協調被覆制御

本研究室で題材となるクアドコプタとは、複数のロータを搭載した回転翼機であるマルチコプタのうち、ロータを4 つ搭載しているものです。 ロータを搭載した回転翼機は垂直離着陸や空中停止など、固定翼の飛行機よりも優れた飛行特性を有しており、屋内外での空撮や災害調査、物資輸送など様々な用途で応用されています。 マルチコプタにはクアドコプタの他にも、3 個のロータを搭載したトライコプタや、6 個のロータを搭載したヘキサコプタなどが存在します。 代表的な回転翼機としてシングルロータ型のヘリコプタがあるが、強い非線形ダイナミクスを有しており、スワッシュプレートなどの複雑な機構・制御系を用いて飛行しています。 これに対しクアドコプタは4 つのロータの回転数をそれぞれ独立に変化させることで所望の運動を実現できます。そのためシングルロータ型のヘリコプタに比べて、機構・制御ともに単純です。 本研究室では、複数台のクアドコプタに対して自動飛行制御を行い、同時にマルチエージェントシステムとしての機能を発現させるタスクの検証と構築を行っています。

機械システムの制御

本研究室では、人工衛星を制御対象とした研究だけではなく他の機械システムの制御についても研究を行っています。 倒立振子やヘリコプターに代表されるような不安定系の制御についての研究です。 左の動画は、振幅と共に変化する固有振動数を同定し、共振を用いて倒立振子のスイングアップを行っています。 また、右の動画は四台のカメラから得られる情報をもとに、ヘリコプターの位置制御を行っています。

物理運動のモデル化と解析

人工衛星以外の対象が行う物理運動を考察する研究です。制御や数値シミュレーションには力を受ける物体の運動を表す力学モデルが必ず必要となります。 ですので、物理運動のモデル化方法やそのモデルを深く考察することはとても意義のあることです。 画像は「オイラーディスク」の運動をモデル化し、数値シミュレーションでその運動を再現している様子です。