活用例
マルチフィールド協調UAV自律建設の実現
同済大学
5m×6m
協調制御、6自由度情報、ヨー角Yaw、ロール角Roll、ピッチ角Pitch
UAV
8のMars 2Hモーションキャプチャーカメラ

ここ数年来、産業ロボットの登場は建設の効率と安全性を昇格させましたが、ロボットは大きさと活動範囲の制限のため、大規模の建物で役割を発揮しにくいです。上海同済大学建築学部のUAV自律建設組は、UAVで産業ロボットに取って代わって空中建設を行うことを目指して、UAV自律建設システムの研究を行っていますが、システムはUAVの空間での姿勢のフィード・バックと地上ステーションの軌道制御という2部分から構成されています。この組は先に一定の規模の場所でUAVの飛行を行う適用なシーンを配置して、UAVの空間での姿勢の受取によって、地上ステーションの制御システムを設計して、その後に装置のサイズを実際の建設サイズに拡大して、建物の建設を行うのです。

UAVの空間での姿勢の受取はNOKOV光学式三次元モーションキャプチャーシステムで実現したのですが、主にそのサブミリメートルに精確にする高精度キャプチャーに依存するのです。階高が2.5mで、作業区域の面積がおよそ5m*6mの環境で、この組は8つのモーションキャプチャーカメラを使って位置決めシステムを構成しました。モーションキャプチャーカメラはUAVに固定された特製のマーカーを捕らえることによって、200Hzの周波数でUAVの空間での位置情報を記録します。受け取ったデータは特定のアルゴリズムによって、三次元空間のXYZ座標、ヨー角Yaw、ロール角Roll及ピッチ角Pitchを含め、UAVの6自由度情報を受けます。

UAVの6DoFのデータはリアルタイムで制御システムの飛行制御プログラムに受けられて、持っているセンサーのデータでLPE(Local Position Estimate)計算を行って、リアルタイムでUAVの全体の座標軸に対する位置の推定を更新するのに用いられます。更に軌道の計画によって、何台の無人機が建築、運搬などの任務を行う時に多数の航行ポイントでの移動方式を調整して、操作中の飛行器の安全性と建築順序の正確性を確保します。

室内のモーションキャプチャーシステムに基づくUAV自律建設リアルタイム制御システムと可視化画面プラットフォームで、この組は現在すでにUAVで自律に完成する建設試験を全て完成しましたが、空中UAV自律建設を実現する目標に更に近くなりました。将来に、モーションキャプチャー技術はUAV協同システムが更に多くの学科、業界の発展でコストの最適化と効率の昇格を実現するのに巨大な役割を果たすように望んでいます。

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