ドローンが拓く「空の産業革命」
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空撮から放射線量測定まで―ドローンの利用分野とは
ドローンが拓く「空の産業革命」(2)多様な分野での活躍
科学と技術
鈴木真二(東京大学名誉教授/東京大学未来ビジョン研究センター特任教授/福島ロボットテストフィールド所長)
東京大学大学院工学系研究科航空宇宙工学専攻教授の鈴木真二氏が、ドローンの機能と利用法について解説する。ドローンにはフィードバック制御による自動操縦システムが組み込まれている。これによって、空撮や物資輸送、物資投下から、無線の空中中継、空中でのサンプリング調査まで、さまざまな利用法が可能になっている。(全6話中第2話)
時間:9分12秒
収録日:2017年7月10日
追加日:2017年8月27日
≪全文≫

●ドローンにはフィードバック制御が用いられている


 ドローンは、ヘリコプターと同じように、不安定な動きをします。一般的に、動的なシステムの特性は、安定・中立・不安定の3つに分けることができます。「安定」は、少しバランスが崩れても、自動的に元の位置に戻ることを意味します。「中立」は、例えば平らな床の上に玉が置かれているように、どこでも止まることができるということです。また「不安定」は、少しバランスが崩れると、もう元には戻らないという意味です。マルチコプターは、こうした不安定な特性を持っています。

 つまり、常に操縦・制御しておく必要があるということです。しかし、人間がマルチコプターを制御するには、非常に難しい操縦をしなければなりません。そこで、自動制御であるフィードバック制御が用いられています。具体的にいうと、半導体ジャイロが中に組み込まれており、それが機体の傾きを検出すると、傾きが止まるように、自動的にプロペラの回転数を変えるのです。マルチコプターには、こうした自動操縦・制御のシステムが組み込まれています。

 また、GPSを利用すれば、同じようにフィードバック制御で、自動飛行も可能になります。GPSは、地球の周りを回る衛星から電波を捕獲し、自らの位置を予測します。そして、自機の位置とあらかじめ与えた目標位置の差によって機体を傾け、目標位置に向けて自動的に進んでいくように、マルチコプターを制御できるのです。ただし、GPSには通常10メートルほどの誤差があるため、高度を正確に求めるために、気圧高度計や超音波高度計などが利用される場合もあります。


●ドローンの操縦は、基本的にはラジコンと同じ


 ドローンの操縦は、基本的にはラジコン、いわゆる遠隔操作の模型飛行機と同じです。コントローラーのスティックを、マニュアルで操作して操縦します。ただし、ドローンにはGPSやコンパスが備えられている場合が多く、こうした機能を利用すれば、空中の一点で、自動的にホバリングさせることもできます。空中からの撮影を行う場合には、こうした機能は欠かせません。

 また、カメラの映像を、手元のタブレットやスマホに映し出す機能も備えられています。これは自分があたかもドローンに乗っているかのような、バーチャルリアリティーを作り出します。手元のカメラを見ながら操縦する、ファースト・パーソン・ビュー(第...

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