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鳥のように着陸する飛行機型ドローン、可変翼と機械学習AIで意図的な失速を制御(動画)

わざと失速して降りるワザ

Munenori Taniguchi
2017年3月21日, 午後06:45 in Robots
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英BMT Defence Servicesとブリストル大学が、飛行機のようなスタイルながら着陸時に滑走路を必要としないドローンを開発しました。このドローンは、特殊な翼とAIによってまるで鳥のような着陸動作をします。

一般にドローンというとラジコン制御のマルチコプターを想像するものですが、ドローン自体は無人機のことを指し、たとえば軍用ドローンは速度と耐久性の両方を備える固定翼機だったりします。

固定翼ドローンはマルチコプターに比べるとより高速で高効率な飛行が可能とされます。一方で、欠点としては着陸の際に滑走路となる場所が必要になることが上げられます。滑走路が確保できなければ、固定翼ドローンを利用することはできません。

固定翼の飛行機が模倣したはずの鳥は多くが滑走路を必要としません。鳥は低空まで来たときに大きく羽ばたきながら羽根を上に伸ばし、エアブレーキとすることで狭い場所に着地することができます。これは「ディープストール」と呼ばれる動作で、飛行機で言う失速状態を意図的に作り出して利用しています。

BMTとブリストル大学のチームは、変形する主翼を新開発することでこのディープストールを模倣しました。この翼はF-14トムキャットのように可変で、後方だけでなく前方へも可動します。また翼の先端部分にはねじれ機構があり、失速の際に機体をロールさせる効果を生み出します。
 
 
ディープストールによる着陸は速度や角度、風向きといった様々な条件に左右され、非常に高度な姿勢制御が必要となります。それは手動操縦ではなかなかできるものではありません。そこでチームは人工知能を用意し「Q-ラーニング」と呼ばれる機械学習の手法を用いることにしました。Q-ラーニングとは、"Q"=満足度を高めるために幾度となくトライアンドエラーを繰り返し、うまくいった例をAIに学習させます。

ただ、実際に何度も失敗着陸、つまりハードランディングをしていては機体がいくつあっても足りないので、実際にはコンピューターシミュレーションの中で5000回におよぶ着陸を経験させて、AIを鍛え上げたということです。

もともとこのプロジェクトは船の狭い甲板上に固定翼ドローンを着艦させることを目的としていました。しかしその成果は、固定翼ドローンを戦闘行為だけでなく、たとえば山火事の消火作業や荷物配送などといったあらゆる用途に応用できるものとなりそうです。

また、もう少しAIを鍛えて着陸地点の制度を高めれば、機体の小さいドローンならオペレーターがまるで鷹匠のようにドローンをキャッチしたりできるようになるかもしれません。
[Image : BMT Defence Services]
関連キーワード: bird, drone, landing, robots, science
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