クヮッドコプターのフェイル・セーフ(藪 丈二さん)

表題について、ちょっと古い記事で申し訳ありませんが、興味を引きましたので紹介したいと思います。

マイクロ・クヮッドコプター・ファンの中には、フライト中にプロペラが外れて、クラッシュした経験をお持ちの方もおられるかと思いまが、以下にご紹介する記事は、まさにそのような緊急時が発生した時に、残余のプロペラで無事着陸させるという、夢のようなフェイル・セーフのお話です。

近い将来、我々が扱えるマイクロ・クヮッドコプターにもこの機能が組み込まれる日が来るかもしれません。期待したいですね。


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クヮッドコプターをより安全にする新たなアルゴリズム

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A: ノーマルなフライト飛行
B: 振動によりプロペラが脱落
C - E: ピッチングが始まり、危険なほど飛行姿勢が乱れる
F: 機体の飛行制御が復活し、安定飛行状態になる


まず最初に、動画で見てみましょう。




スイス・チューリッヒETHの研究者たちは、クヮッドコプターの複数のモーターが故障したり、プロペラが外れてしまっても、フライトを継続させ得る奇抜な制御アルゴリズムを開発しました。
このアルゴリズムが実用化されれば、例えば宅配便等に用いられるマルチコプターをより一層安全にすることができるでしょう。

クヮッドコプターは、その単純性と機動性がホビイストの心を掴み、あっという間に非常にポピュラーなホビーになりましたし、更にはこのクヮッドコプターは空撮や動画撮影、貨物輸送や点検などへの商業ベースへの応用が増大しています。
数日前、アマゾンは新たな空輸サービスとして、ドローンを使った小荷物の配送サービスを開始すると発表しました。その後、UPS(United Post Service)も同様の発表を行っています。

クヮッドコプターを利用する場合の主たる懸案事項は安全性の制約があって、あまねく利用するまでには至っていないため、現在の所、EU及び米国を含む多くの国々ではドローンの商業サービスへ利用は厳しく制限されています。

クヮッドコプターがフライト中に、プロペラが外れてしまったら通常の制御ソフトウエアでは飛行制御が出来なくなり、クラッシュしてしまいます。ETHの研究者たちは、クヮッドコプターをより安全にする新たなフェイル・セーフ・テクノロジーを開発し、重大な事故や安全に関わるアプリケーションへの道を開きました。



「安全」は将来のオペレーションのキー・ワード

この新たなソフトウエアは、”プロペラの故障を検知すると、残りのプロペラが機体を連続して回転するようにしている。”と、マーク・ミューラーさんは述べています。

フェイルセーフ・アルゴリズムは、この回転面を傾ける(tilting)ことで機体の動きを制御し、残りのプロペラが発生する推力(thrust)を変化させます。

今までは、プロペラを失った機体を生還させるために、4枚以上のプロペラ、例えば6枚のヘキサコプター、8枚のオクトコプターを使用せざるを得ませんでしたが、ヘキサやオクトはプロペラの増加によって、構造上の重量や複雑さが増し、単一のモーターの故障が増加するため、クヮッドコプターよりも効率が良くない傾向にあります。



簡単なクヮッドコプターの改良でOK

”私共のフェイルセーフ・テクノロジーは、ハードウエアの追加は必要なく、ソフトウエアのアップグレードのみです。という事は、お手元のマルチコプターへ簡単に実装することができるという事です。”と、ミューラーさんが述べています。

また、”このソフウエアは、生きているモーターが3個、2個或いは1個だけでも機体を空中にとどまらせ、緊急着陸を行うこともできます。”とも、述べています。
研究者たちは、引き続き新たな可能性の開発に、特にクヮッドコプターに注力しているとのことです。


利用した資料:
https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2013/12/new-algorithm-makes-quadrocopters-safer.html


H29.06.19  藪 丈二





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