JP2017132461A - Unmanned flying body characteristic measurement device and unmanned flying body evaluation system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、無人飛行体、詳細には、自律飛行能力を有するヘリコプター、マルチコプター(複数翼ヘリコプター)等の回転翼または固定翼を有する無人飛行体の特性計測装置および評価システムに関する。 The present invention relates to an unmanned aerial vehicle, and more particularly, to an apparatus for measuring characteristics and an evaluation system for an unmanned aerial vehicle having a rotating wing or a fixed wing such as a helicopter having a self-flight capability and a multicopter (multi-wing helicopter).
近年、このような無人飛行体は、遠隔操作による無線操縦または自律飛行によって農薬散布、空中撮影、災害調査、遠隔監視、配送等の産業利用に注目が集まっている。 In recent years, such unmanned aerial vehicles have attracted attention for industrial applications such as spraying of agrochemicals, aerial photography, disaster investigation, remote monitoring, and delivery by remote control or autonomous flight.
一般に、航空機の飛行制御に関する検証・評価には、シミュレータによる地上試験が必須である。シミュレータでは気流状態を模擬し航空機に操縦信号を送信して航空機の飛行特性を計測する。
例えば特許文献1には、3次元気流発生装置を使用した飛行制御系の検証・評価及び飛行モーションシミュレータが開示されている。しかしながら、特許文献1では、自律飛行に伴う飛行制御の検証・評価、飛行モーションのシミュレーションは開示していない。
In general, a ground test using a simulator is indispensable for verification and evaluation related to flight control of an aircraft. The simulator measures the flight characteristics of the aircraft by simulating the airflow state and transmitting a control signal to the aircraft.
For example,
従来、自律飛行能力を有する無人飛行体の製造にかかわる研究開発、品質保証には、以下に述べるような問題点、課題があった。
1)無線操縦の場合にはオペレータの操縦に対して正確に動作すればよかったが、自律飛行の場合には無人飛行体自体が飛行環境に対応して自己コントロールするため、実際に飛行しながら飛行状況を検証するという飛行試験をして検証するしかなかった。
仮に、屋内の小範囲で飛行試験を行うとしても自律飛行を行う無人飛行体の場合には自己位置をGPS(global positioning system)にて特定するため、GPS信号が届かない屋内では飛行試験ができない。
更には、かかる自律飛行の無人飛行体の場合は飛行移動量をGPS信号から求めるため一定位置に固定して各種条件の飛行環境を構成する摸擬飛行状態をつくったとしても無人飛行体は固定された状態であるため飛行移動量をGPS信号から求める移動状態を形成することができない。
2)上空での振る舞いを地上で再現するためには、無人飛行体に外乱(例えば、横風によって流されていくような外乱)を入力する必要があるがその手段がなかった。
3)地上で外乱を発生させ無人飛行体の応答を計測することは可能であったが、外乱に対する反応は無人飛行体自体がフィードバック制御によって対応するため、地上で無人飛行体のフィードバック制御を再現することはできなかった。
4)無人飛行体の飛行試験には墜落のリスクがある。そのため特に墜落リスクを伴う限界実験が困難である。
5)無人飛行体にはあらかじめ設定された飛行禁止区域について自動で飛行を拒否する機能があるが、飛行禁止区域を実際に飛行することは困難なためかかる実証試験ができない。
6)故障診断においては、飛行による再現を行う際に墜落のリスクがあるため故障箇所の特定が困難である。そこで、故障箇所を推定し、部品を交換したのち飛行による検証を行なうためには診断に時間がかかる。また、故障箇所を推定で特定するため、的確な故障箇所でない場合墜落や暴走の危険を伴う。更には、飛行データの蓄積がないためかかる状態で部品を交換して飛行させるとなると多大な時間がかかる。
7)無人飛行体の飛行制御には各種パラメータの設定が必要であるが、屋外での飛行試験では再現性がないため、定量的なパラメータの調整ができない。
Conventionally, R & D and quality assurance related to the production of unmanned aerial vehicles with autonomous flight capability have the following problems and issues.
1) In the case of wireless maneuvering, it was only necessary to operate accurately with respect to the operator's maneuvering, but in the case of autonomous flight, the unmanned air vehicle itself controls itself according to the flight environment, so it flies while actually flying. There was no choice but to conduct a flight test to verify the situation.
Even if a flight test is performed in a small indoor area, an unmanned air vehicle that performs autonomous flight uses a GPS (global positioning system) to identify its own position, so a flight test cannot be performed indoors where GPS signals do not reach. .
Furthermore, in the case of such an unmanned aerial vehicle for autonomous flight, the unmanned aerial vehicle is fixed even if it creates a simulated flight state that constitutes a flight environment of various conditions by fixing the flight movement amount from a GPS signal to a fixed position. Therefore, it is not possible to form a movement state in which the flight movement amount is obtained from the GPS signal.
2) In order to reproduce the behavior in the sky on the ground, it is necessary to input a disturbance (for example, a disturbance that is swept away by a crosswind) to an unmanned air vehicle, but there was no means to do so.
3) Although it was possible to generate a disturbance on the ground and measure the response of the unmanned air vehicle, the response to the disturbance is handled by the unmanned air vehicle itself by feedback control, so the feedback control of the unmanned air vehicle is reproduced on the ground. I couldn't.
4) There is a risk of crash in flight tests of unmanned air vehicles. Therefore, it is difficult to perform a limit experiment with a risk of crash.
5) Although the unmanned air vehicle has a function of automatically refusing flight in a preset prohibited zone, it is difficult to actually fly in the prohibited zone, so such a verification test cannot be performed.
6) In failure diagnosis, it is difficult to identify the failure location because there is a risk of crash when performing reproduction by flight. Therefore, it takes time for diagnosis to estimate the fault location, replace the parts, and perform verification by flight. In addition, since the failure location is specified by estimation, there is a risk of crash or runaway if it is not an accurate failure location. Furthermore, since there is no accumulation of flight data, it takes a lot of time to exchange parts in this state for flight.
7) Various parameters need to be set for flight control of unmanned aerial vehicles, but since there is no reproducibility in outdoor flight tests, quantitative parameter adjustment is not possible.
しかしながら、このような自律飛行能力を有する無人飛行体が抱える問題点、課題を総合的に解決する数値による定量的評価・検証システムは知られていない。
もっとも、リモートコントローラで飛行操縦する飛行体に予め装着した各種センサーにより計測した飛行時におけるデータを基にして飛行体の特定の飛行特性のみの解析を行うことは考えられる。例えば、飛行動力における電圧、電流、回転数、揚力等や浮上力や姿勢や重心等をそれぞれ個別に計測して解析して個別に飛行体の評価を行う方法は考えられる。
しかし、自律飛行能力を有する無人飛行体において総合的に各種の飛行特性を有機的に結合して無人飛行体の総合的な飛行評価ができるようにしたものはなかった。
すなわち、様々な航空環境の下で取得した計測データを用いて実際の飛行状態を模擬した形で実施することはできなかった。
However, there are no known quantitative evaluation / verification systems using numerical values that comprehensively solve the problems and problems of unmanned air vehicles having such autonomous flight capabilities.
However, it is conceivable to analyze only the specific flight characteristics of the flying object based on the data at the time of flight measured by various sensors mounted in advance on the flying object that is operated by the remote controller. For example, there may be a method in which the flying object is evaluated by individually measuring and analyzing the voltage, current, rotational speed, lift, etc., levitation force, posture, center of gravity, etc. of the flight power.
However, there has been no unmanned air vehicle having autonomous flight capability that can comprehensively evaluate unmanned air vehicles by organically combining various flight characteristics.
In other words, it was not possible to simulate the actual flight state using measurement data obtained under various aviation environments.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、基本的には、無人飛行体をロボットアームに搭載し無人飛行体の動力部を作動させ、無人飛行体の飛行状態を検出する各種センサーからの情報をサーバーに記録管理し制御することにより仮想の無人飛行体の擬似飛行形態をつくり実際の飛行状態を模擬した形で実施できる無人飛行体特性計測装置及びその計測データを用いた飛行特性の解析・評価システムを提供するものであり、更には機体運動センサーからの情報をフィードバックして無人飛行体の動きにロボットアームを追従させ、更には、疑似GPS信号を制御することにより、無人飛行体の自律飛行に伴うフィードバック制御を地上で再現、計測可能としたものである。 The present invention has been made in view of such circumstances. Basically, various sensors for detecting the flight state of the unmanned air vehicle by mounting the unmanned air vehicle on the robot arm and operating the power unit of the unmanned air vehicle. By recording and controlling information from the server and controlling it, an unmanned air vehicle characteristic measuring device that can create a virtual flight form of a virtual unmanned air vehicle and simulate the actual flight state, and flight characteristics using the measurement data In addition, the robot arm is made to follow the movement of the unmanned aerial vehicle by feeding back information from the airframe motion sensor, and the artificial GPS signal is controlled to control the unmanned flight. The feedback control associated with autonomous body flight can be reproduced and measured on the ground.
このようにして無人飛行体の飛行試験を墜落の危険なく様々な航空環境の下で、実際の自律飛行状態を模擬した形で実施できる無人飛行体特性計測装置及びその計測データを用いた飛行特性の解析・評価システムを提供することを目的とするものである。 In this way, unmanned aerial vehicle flight testing can be performed in various aeronautical environments in the form of simulated autonomous flight conditions without risk of crash, and flight characteristics using the measurement data The purpose is to provide an analysis and evaluation system.
本発明の無人飛行体特性計測装置では、無人飛行体を載置したロボットアームと、無人飛行体の航空環境の状態を計測する環境センサーと、前記無人飛行体の機体の運動を計測する機体運動センサーと、前記無人飛行体の動力部の状態を計測する動力センサーとをそれぞれ設けると共に、前記各センサーからのデータを計測・制御するコントローラを備え、前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成したことを特徴とする。 In the unmanned air vehicle characteristic measurement device of the present invention, a robot arm on which the unmanned air vehicle is mounted, an environment sensor that measures the state of the unmanned air vehicle's aeronautical environment, and a body motion that measures the motion of the unmanned air vehicle body A sensor and a power sensor for measuring the state of the power unit of the unmanned air vehicle are provided, and a controller for measuring and controlling data from each sensor is provided to measure various flight characteristics of the unmanned air vehicle. It is characterized by comprising.
更には、本発明の無人飛行体特性計測装置では、航空環境を模擬する航空環境チャンバーを備えたことにも特徴を有するものである。 Furthermore, the unmanned aerial vehicle characteristic measurement apparatus of the present invention is also characterized in that it includes an aviation environment chamber that simulates the aviation environment.
更には、本発明の無人飛行体特性計測装置では疑似GPS発生装置を備え、前記ロボットアームに載置された前記無人飛行体の動力部を作動させ、機体運動センサーからのデータをロボットアームへフィードバックすることによりロボットアームを作動させ、疑似GPS信号を制御することにより前記無人飛行体の模擬自律飛行を行いながら前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成することとした。 Furthermore, the unmanned air vehicle characteristic measurement device of the present invention includes a pseudo GPS generator, operates a power unit of the unmanned air vehicle mounted on the robot arm, and feeds back data from the airframe motion sensor to the robot arm. By operating the robot arm and controlling the pseudo GPS signal, various flight characteristics of the unmanned air vehicle can be measured while performing the simulated autonomous flight of the unmanned air vehicle.
また、本発明の無人飛行体特性計測装置では、無人飛行体を、ボールジョイントを介してロボットアームに揺動自在に連結することにより、ロボットアームの追随運動を補完して無人飛行体の自律飛行に伴うフィードバック制御を可能とし、前記無人飛行体の模擬自律飛行を行いながら前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成することとした。 Further, in the unmanned air vehicle characteristic measurement device of the present invention, the unmanned air vehicle is swingably connected to the robot arm via a ball joint, so that the following movement of the robot arm is complemented and the autonomous flight of the unmanned air vehicle is performed. Therefore, it is possible to measure various flight characteristics of the unmanned air vehicle while performing simulated autonomous flight of the unmanned air vehicle.
また、本発明の無人飛行体特性計測装置では、前記コントローラは実飛行による動力センサーからのデータに基づいて前記ロボットアームに載置された前記無人飛行体の動力部を作動させ、また、実飛行による機***置情報に基づいてロボットアームにフィードバックして実飛行状態を再現することにより、外因による前記無人飛行体の機体運動データを計測可能に構成することとした。 Further, in the unmanned air vehicle characteristic measurement device of the present invention, the controller operates the power unit of the unmanned air vehicle mounted on the robot arm based on data from a power sensor by actual flight, Based on the airframe position information obtained from the above, the actual flight state is fed back to the robot arm to reproduce the airframe motion data of the unmanned air vehicle due to an external cause.
また、本発明の無人飛行体評価システムは、無人飛行体特性計測装置と、サーバーと、クライアント端末と、前記サーバーを前記無人飛行体特性計測装置及びクライアント端末に通信可能に接続する回線網と、により構成され、前記サーバーに集積された無人飛行体の特性計測データに基づいて無人飛行体の各種の飛行特性を解析する手段を設けることとした。 The unmanned air vehicle evaluation system of the present invention includes an unmanned air vehicle characteristic measurement device, a server, a client terminal, and a network that connects the server to the unmanned air vehicle characteristic measurement device and the client terminal in a communicable manner. And a means for analyzing various flight characteristics of the unmanned aerial vehicle based on the characteristic measurement data of the unmanned aerial vehicle accumulated in the server.
また、本発明の無人飛行体評価システムは、無人飛行体の各種の飛行特性の解析として、無人飛行体の重心の解析と、飛行の解析と、電圧、電流、回転数、揚力などの動力の解析と、無人飛行体の浮上力の解析と、無人飛行体の姿勢制御の解析と、無人飛行体の動力部の電磁環境の解析と、無人飛行体の振動の解析と、無人飛行体の疑似飛行の解析と、無人飛行体の飛行制御に要する環境の解析などの中から選択した一種または二種以上の解析としたことにも特徴を有するものである。 In addition, the unmanned air vehicle evaluation system of the present invention is an analysis of various flight characteristics of the unmanned air vehicle, including the analysis of the center of gravity of the unmanned air vehicle, the analysis of the flight, and the power such as voltage, current, rotation speed, and lift force. Analysis, analysis of the unmanned air vehicle's levitation force, analysis of the attitude control of the unmanned air vehicle, analysis of the electromagnetic environment of the power unit of the unmanned air vehicle, analysis of vibration of the unmanned air vehicle, and simulation of the unmanned air vehicle It is also characterized by one or more types of analysis selected from flight analysis and analysis of the environment required for flight control of unmanned air vehicles.
請求項1の発明によれば、本発明の無人飛行体特性計測装置では、無人飛行体を載置したロボットアームと、無人飛行体の航空環境の状態を計測する環境センサーと、前記無人飛行体の機体の運動を計測する機体運動センサーと、前記無人飛行体の動力部の状態を計測する動力センサーとをそれぞれ設けると共に、前記各センサーからのデータを計測・制御するコントローラを備え、前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成したことにより、実際の飛行環境を模擬し、擬似飛行状態を現出することができるため墜落の危険なく飛行試験を実施し実際の飛行状態を模擬した形で無人飛行体の特性を計測することができる効果がある。 According to the first aspect of the present invention, in the unmanned air vehicle characteristic measurement device of the present invention, a robot arm on which the unmanned air vehicle is mounted, an environmental sensor for measuring the state of the air environment of the unmanned air vehicle, and the unmanned air vehicle A vehicle motion sensor for measuring the motion of the aircraft, and a power sensor for measuring the state of the power unit of the unmanned aerial vehicle, and a controller for measuring and controlling data from each sensor. Since the various flight characteristics of the body can be measured, the actual flight environment can be simulated and the simulated flight condition can be displayed, so the flight test was conducted without the risk of crashing and the actual flight condition was simulated. This has the effect of measuring the characteristics of an unmanned air vehicle in the form.
請求項2の発明によれば、航空環境を模擬する航空環境チャンバーを備えたことにより、風速、気圧、温度等実際の飛行環境を模擬した形で無人飛行体の特性を計測することができる効果がある。 According to the invention of claim 2, by providing the aviation environment chamber that simulates the aviation environment, it is possible to measure the characteristics of the unmanned air vehicle in a form that simulates the actual flight environment such as wind speed, atmospheric pressure, and temperature. There is.
請求項3の発明によれば、疑似GPS信号発生装置を備え、前記ロボットアームに載置された前記無人飛行体の動力部を作動させ、機体運動センサーからのデータをロボットアームへフィードバックすることによりロボットアームを作動させるとともに、疑似GPS信号を制御して前記無人飛行体の模擬自律飛行を行いながら前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成したことにより、実際の自律飛行状態を模擬した形で無人飛行体の特性を計測することができる効果がある。 According to a third aspect of the present invention, a pseudo GPS signal generator is provided, the power unit of the unmanned air vehicle mounted on the robot arm is operated, and data from the body motion sensor is fed back to the robot arm. By operating the robot arm and controlling the simulated GPS signal to perform simulated autonomous flight of the unmanned air vehicle, various flight characteristics of the unmanned air vehicle can be measured, thereby simulating the actual autonomous flight state In this way, the characteristics of the unmanned air vehicle can be measured.
また、無人飛行体の動力部の電源であるバッテリーの限界試験を墜落の危険なく行うことができると共に、無人飛行体の動力部の電源として外部電源を使用することもでき、耐久試験を墜落の危険なく行うことができる。 In addition, it is possible to perform a limit test on the battery that is the power source of the power unit of the unmanned air vehicle without risk of crashing, and it is also possible to use an external power source as the power source of the power unit of the unmanned air vehicle. It can be done without danger.
請求項4の発明によれば、ロボットアームと無人飛行体とをボールジョイントを介して揺動自在に連結したので、機体運動センサーからの回転運動に伴うロボットアームの追随運動性能が十分でない場合においても無人飛行体の自律飛行に伴うフィードバック制御を模擬することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the robot arm and the unmanned air vehicle are swingably coupled via the ball joint, the following movement performance of the robot arm accompanying the rotational motion from the airframe motion sensor is not sufficient. It is also possible to simulate feedback control associated with autonomous flight of an unmanned air vehicle.
請求項5の発明によれば、実飛行による動力センサーからのデータに基づいて前記ロボットアームに載置された前記無人飛行体の動力部を作動させ、また、実飛行による機***置情報に基づいてロボットアームにフィードバックし実飛行状態を再現することにより、外因による前記無人飛行体の機体運動データを計測可能に構成したので、実際に飛行試験を行ったときに得られたデータをもとに再現実験を行い、実際の飛行試験では不明であった外因(例えば気流など)による3軸の力およびトルクを計測することができる。 According to the invention of claim 5, the power unit of the unmanned air vehicle mounted on the robot arm is operated based on data from the power sensor by actual flight, and based on the aircraft position information by actual flight. By feeding back to the robot arm and reproducing the actual flight state, it was configured to be able to measure the unmanned air vehicle motion data due to external factors, so it was reproduced based on the data obtained when actually performing the flight test Experiments can be performed to measure triaxial forces and torques due to external factors (such as airflow) that were unknown in actual flight tests.
請求項6の発明によれば、無人飛行体特性計測装置と、サーバーと、クライアント端末と、前記サーバーを前記無人飛行体特性計測装置及びクライアント端末に通信可能に接続する回線網と、により構成し、前記サーバーに集積された無人飛行体の特性計測データに基づいて無人飛行体の各種の飛行特性を解析する手段を設けたことにより、無人飛行体特性計測装置による計測データを、回線網を介してサーバーに集積し、データベースとして記録し、その計測データに基づいて無人飛行体の各種の飛行特性を解析・評価し解析結果を無人飛行体の研究開発にフィードバックすることができる。従って、「組み立て−試験飛行」の繰り返しの労力が無くなり研究開発の正確性・迅速性が向上する。
また、製品検査においては調整工程が自動化され量産化が可能となる効果がある。
According to invention of Claim 6, it comprises the unmanned air vehicle characteristic measuring device, the server, the client terminal, and the circuit network that connects the server to the unmanned air vehicle characteristic measuring device and the client terminal. By providing means for analyzing various flight characteristics of the unmanned air vehicle based on the characteristic measurement data of the unmanned air vehicle accumulated in the server, the measurement data from the unmanned air vehicle characteristic measurement device is transmitted via the network. Can be collected in a server and recorded as a database, and various flight characteristics of the unmanned air vehicle can be analyzed and evaluated based on the measurement data, and the analysis results can be fed back to the research and development of the unmanned air vehicle. Accordingly, the repeated labor of “assembly-test flight” is eliminated, and the accuracy and speed of research and development are improved.
In addition, in the product inspection, there is an effect that the adjustment process is automated and mass production is possible.
請求項7の発明によれば、本発明の無人飛行体評価システムは、無人飛行体の各種の飛行特性の解析として、無人飛行体の重心解析と、動力部における電圧、電流、回転数、揚力などの動力の解析と、無人飛行体の飛行の解析と、無人飛行体の姿勢制御の解析と、無人飛行体の浮上力の解析と、無人飛行体の振動の解析と、無人飛行体の動力部の電磁環境の解析と、無人飛行体の疑似飛行の解析と、無人飛行体の飛行制御に要する航空環境の解析などの中から選択した一種または二種以上の解析としたことにより次のような効果を有する。 According to the invention of claim 7, the unmanned air vehicle evaluation system of the present invention includes an analysis of the center of gravity of the unmanned air vehicle and the voltage, current, rotational speed, lift force of the unmanned air vehicle as the analysis of various flight characteristics of the unmanned air vehicle. Power analysis, unmanned air vehicle flight analysis, unmanned air vehicle attitude control analysis, unmanned air vehicle levitation force analysis, unmanned air vehicle vibration analysis, unmanned air vehicle power By selecting one or more types of analysis selected from the analysis of the electromagnetic environment of the aircraft, analysis of simulated flight of unmanned aircraft, and analysis of aviation environment required for flight control of unmanned aircraft It has a great effect.
すなわち、無人飛行体の各種の飛行特性の解析としては無人飛行体の重心の解析としたことにより、機体運動センサーである6軸力覚センサーにより、中心位置からのズレにより発生した垂直成分以外の力から無人飛行体の重心位置を特定することができる。また、ロボットアームにより機体を傾けた場合にも6軸力覚センサーからのデータにより、無人飛行体の3次元での重心位置を特定することができる効果がある。 In other words, the analysis of the various flight characteristics of the unmanned aerial vehicle is based on the analysis of the center of gravity of the unmanned aerial vehicle. The center of gravity position of the unmanned air vehicle can be identified from the force. In addition, even when the airframe is tilted by the robot arm, the three-dimensional center of gravity position of the unmanned air vehicle can be specified by the data from the 6-axis force sensor.
また、無人飛行体の各種の飛行特性の解析として、電圧、電流、回転数、揚力などの動力の解析とし、また、飛行特性としては、動力及び浮上力の解析をしたことにより、無人飛行体の動力計測データを用いて、最大ペイロード、バッテリーとの組み合わせによる飛行時間の予測、突風時の反応速度を解析し、顧客の要望に沿った設計が可能となる効果がある。 In addition, as an analysis of various flight characteristics of an unmanned aerial vehicle, power, such as voltage, current, rotation speed, and lift, is analyzed. As a flight characteristic, an analysis of power and levitation force results in an unmanned aerial vehicle. Using the power measurement data, the maximum payload, the prediction of the flight time in combination with the battery, and the reaction speed at the time of gust are analyzed, and there is an effect that the design according to the customer's request is possible.
また、無人飛行体の飛行の解析としたことにより、無人飛行体の特性として環境データ、機体運動データ、動力データを統合して飛行特性を総合的に解析し、無人飛行体の正常時、異常時(メンテナンス時)の飛行特性としてデータベースに記録管理することとしたので、このデータベースを活用して故障診断、故障部位の診断が可能となり、また故障診断の高速化・自動化を図ることができる。 また、飛行制御パラメータの設定・調整を、経験値に頼ることなく、数値による定量的評価によって容易に行うことができる。 In addition, by analyzing the flight of unmanned air vehicles, environmental data, aircraft motion data, and power data are integrated as characteristics of unmanned air vehicles to comprehensively analyze flight characteristics. Since the flight characteristics at the time (maintenance) are recorded and managed in the database, the database can be used to diagnose failures and diagnose parts, and to speed up and automate failure diagnosis. Further, the flight control parameters can be easily set and adjusted by numerical evaluation using numerical values without relying on experience values.
また、無人飛行体の各種の飛行特性の解析としては、無人飛行体の浮上力や姿勢制御の解析としたことにより、機体運動センサーからのデータと無人飛行体の動きを比較することで定量的に飛行制御の性能解析を行うことができる効果がある。 In addition, the analysis of various flight characteristics of the unmanned aerial vehicle is quantitative by comparing the data from the airframe motion sensor and the movement of the unmanned aerial vehicle by analyzing the flying force and attitude control of the unmanned aerial vehicle. In addition, there is an effect that performance analysis of flight control can be performed.
また、無人飛行体の各種の飛行特性の解析として振動の解析としたので、各動力部(モーター等)のそれぞれの箇所の振動を計測し、振動を周波数分解することで、モーター系の振動、プロペラバランス系の振動を分離し、それぞれの対策を実施することで全体系として共振しない組み合わせを得ることが可能となり、防振性を高めることができる。 In addition, since analysis of vibration was performed as an analysis of various flight characteristics of the unmanned air vehicle, by measuring the vibration of each part of each power unit (motor, etc.) and frequency-decomposing the vibration, By separating the vibrations of the propeller balance system and implementing the respective measures, it becomes possible to obtain a combination that does not resonate as the entire system, and the vibration isolation can be improved.
また、無人飛行体の各種の飛行体の解析としては電磁環境の解析としたので、無人飛行体の動力部から発生する電磁ノイズが他の電子機器に与える影響を評価することができる効果がある。 In addition, since the analysis of various types of unmanned air vehicles is performed as an analysis of electromagnetic environment, it is possible to evaluate the influence of electromagnetic noise generated from the power unit of unmanned air vehicles on other electronic devices. .
また、無人飛行体の各種の飛行特性の解析として疑似飛行の解析としたので、疑似的なGPS信号をロボットアームと連動して制御することにより、無人飛行体が目的地に到達するまでの飛行経路を解析することができる。また、飛行禁止区域の疑似GPS信号を用いることにより、無人飛行体の飛行禁止区域に対する挙動を実測することができる効果がある。 In addition, since the analysis of various flight characteristics of the unmanned aerial vehicle was performed as a simulated flight analysis, the flight until the unmanned air vehicle reached the destination by controlling the pseudo GPS signal in conjunction with the robot arm. The route can be analyzed. Further, the use of the pseudo GPS signal in the no-fly zone has an effect that the behavior of the unmanned air vehicle with respect to the no-fly zone can be actually measured.
また、無人飛行体の各種の飛行特性の解析として航空環境の計測としたので、耐航空環境性能(例えば、耐風速性能)を実測することができる効果がある。 In addition, since the measurement of the aviation environment is performed as an analysis of various flight characteristics of the unmanned air vehicle, there is an effect that the aviation resistance performance (for example, wind resistance performance) can be measured.
この発明の要旨は、無人飛行体を載置したロボットアームと、無人飛行体の航空環境の状態を計測する環境センサーと、前記無人飛行体の機体の運動を計測する機体運動センサーと、前記無人飛行体の動力部の状態を計測する動力センサーとをそれぞれ設けると共に、前記各センサーからのデータを計測・制御するコントローラを備え、前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成したことを特徴とする。 The gist of the present invention is that a robot arm on which an unmanned aerial vehicle is mounted, an environmental sensor that measures the state of an aerial environment of the unmanned aerial vehicle, an airframe motion sensor that measures the motion of the unmanned aerial vehicle, A power sensor for measuring the state of the power unit of the flying object is provided, and a controller for measuring and controlling data from each sensor is provided so that various flight characteristics of the unmanned flying object can be measured. Features.
更には、航空環境を模擬する航空環境チャンバーを備えたことにも特徴を有する。 Furthermore, the present invention is also characterized in that an aviation environment chamber that simulates the aviation environment is provided.
更には、疑似GPS発生装置を備え、前記ロボットアームに載置された前記無人飛行体の動力部を作動させ、機体運動センサーからのデータをロボットアームへフィードバックすることによりロボットアームを作動させるとともに、疑似GPS信号を制御することにより前記無人飛行体の模擬自律飛行を行いながら前記無人飛行体の各種の飛行特性を計測可能に構成したことにある。 Furthermore, a pseudo GPS generator is provided, the power unit of the unmanned air vehicle mounted on the robot arm is operated, and the robot arm is operated by feeding back data from the body motion sensor to the robot arm. By controlling the pseudo GPS signal, various flight characteristics of the unmanned air vehicle can be measured while performing the simulated autonomous flight of the unmanned air vehicle.
更には、実飛行による動力センサーからのデータに基づいて前記ロボットアームに載置された前記無人飛行体の動力部を作動させるとともに、実飛行による機***置情報に基づいてロボットアームにフィードバックし実飛行状態を再現することにより、外因による前記無人飛行体の機体運動データを計測可能に構成したことにある。 Furthermore, the power unit of the unmanned air vehicle mounted on the robot arm is operated based on the data from the power sensor by actual flight, and the actual flight is fed back to the robot arm based on the aircraft position information by actual flight. By reproducing the state, it is possible to measure the airframe motion data of the unmanned air vehicle due to external factors.
また、無人飛行体の各種の飛行特性の解析としては、無人飛行体特性計測装置と、サーバーと、クライアント端末と、前記サーバーを前記無人飛行体特性計測装置及びクライアント端末に通信可能に接続する回線網と、により構成され、前記サーバーに集積された無人飛行体の特性計測データに基づいて無人飛行体の各種の飛行特性を解析する手段を設けることにあり、各種の飛行特性を解析する手段としては次の解析から選択した一種又は二種以上よりなる。 In addition, as an analysis of various flight characteristics of the unmanned air vehicle, the unmanned air vehicle characteristic measurement device, the server, the client terminal, and a line that connects the server to the unmanned air vehicle characteristic measurement device and the client terminal so as to communicate with each other. And a means for analyzing various flight characteristics of the unmanned air vehicle based on the characteristic measurement data of the unmanned air vehicle accumulated in the server, and as a means for analyzing the various flight characteristics Consists of one or more selected from the following analysis.
すなわち、
無人飛行体の重心の解析
無人飛行体の飛行の解析、
電圧、電流、回転数、揚力などの動力の解析、
無人飛行体の浮上力の解析、
無人飛行体の姿勢制御の解析、
無人飛行体の振動の解析、
無人飛行体の動力部の電磁環境の解析、
無人飛行体の疑似飛行の解析、
無人飛行体の飛行制御に要する環境の解析。
That is,
Analysis of center of gravity of unmanned air vehicle Analysis of flight of unmanned air vehicle,
Analysis of power such as voltage, current, rotation speed, lift,
Analysis of levitation force of unmanned air vehicles,
Analysis of attitude control of unmanned air vehicles,
Analysis of vibrations of unmanned air vehicles,
Analysis of the electromagnetic environment of the power section of an unmanned air vehicle,
Analysis of simulated flight of unmanned air vehicles,
Analysis of the environment required for flight control of unmanned air vehicles.
以下に、まず、回転翼を有する無人飛行体の場合において、無人飛行体特性計測装置の実施例を図面に基づき詳説する。 First, in the case of an unmanned aerial vehicle having rotating wings, an example of an unmanned aerial vehicle characteristic measuring device will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本無人飛行体特性計測装置1の概略構成を示す図である。
航空環境チャンバー10には、ロボットアーム20が収容され、ロボットアーム20の先端に複数の回転翼体91を有する無人飛行体90が載置されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the unmanned air vehicle
In the
図3において、複数の回転翼体91を有する無人飛行体90は、中心に用途に応じて各種の機材を載置したり吊下したりするためのプレートよりなる機体フレーム91cと機体フレーム91cから四方に伸延した四本の支持ロッド91dと各支持ロッド91dの先端にそれぞれ装着した動力部としての回転翼体91とよりなり、回転翼体91はプロペラ91b及びモーター91aとより構成されている。
In FIG. 3, an
また、航空環境チャンバー10の所定箇所、例えば、天井部や側壁や床部などの所定位置には気流発生装置30が備えられている。
In addition, an
気流発生装置30は、所定の気流フアンを有し風吹き出し口からチャンバー外の空気を強制循環して予め制御した一定条件を有する気流形態を生成することができるように構成されている。要するに、航空環境チャンバー10内で無人飛行体90が模擬飛行を行うに際して実際の空中飛行と同じ制御された各種気流形態を形成するように構成している。
The
具体的には、気流発生装置30により上下側方のいずれからでも模擬気流発生を行い所定の任意方向から風向、風速、温度、湿度などの制御された航空環境を模擬する気流を形成するように構成されている。
Specifically, a simulated airflow is generated from either the upper or lower side by the
更に、航空環境チャンバー10の内側または外側の所定位置には少なくとも4個以上のGPS信号発信機が一定間隔を保持して設けられており、無人飛行体90のフライトコントローラ(飛行制御装置)の内部にはGPS信号受信装置のアンテナが内蔵して設けられている。通常は4個の人工衛星からのGPS信号を無人飛行体90が受信して無人飛行体90の位置確認を行うものである。
Further, at least four or more GPS signal transmitters are provided at predetermined intervals inside or outside the
本件の無人飛行体90の特性計測装置及びそれを用いた無人飛行体評価システム2におけるGPS信号発信システムは、チャンバーに疑似GPS信号発信機が装置され、無人飛行体90のGPS受信アンテナで疑似GPS信号が受信されるように構成され、疑似GPS信号を制御することによりあたかも無人飛行体90が移動するように構成することで定位置状態の無人飛行体90が摸擬飛行をしたかのような状態を擬制して摸擬飛行後の位置特定を可能としている。
The apparatus for measuring the characteristics of the
かかる構造によりフライトコントローラ内で無人飛行体90のGPS環境を模擬することができる。すなわち、実際の飛行環境では無人飛行体90が移動して4個の宇宙衛星とのGPS信号受信により自機の位置を認識するように構成されるものであるが、本発明では、GPS信号発信機の4個の発信アンテナからの疑似GPS信号を制御することにより航空環境チャンバー10内では定位置にセットされた無人飛行体90が相対的にあたかも移動したと同じGPS環境を摸擬することができるようにしている。
With this structure, the GPS environment of the
また、各種飛行データを計測するためのセンサー57としては航空環境チャンバー10や無人飛行体90や動力部の回転翼体91(プロペラ91b及びモーター91a)等の所定箇所にはセンシングする情報の種類に応じて各種のセンサー57が多数取り付けられている。
In addition, as a
すなわち、航空環境チャンバー10には、温度、湿度、風向、風速等航空環境の状態を計測する環境センサー57a(図2参照)がチャンバー側壁から所定の間隔を保持した空間に保持されており、気流発生装置30における所定の気流フアンからチャンバー外の空気強制循環により派生する気流形態における温度、湿度、風向、風速などの航空環境の状態を計測することができるように構成されている。
That is, in the
また、ロボットアーム20の先端と無人飛行体90の間には、無人飛行体90の機体運動を検出する機体運動センサー57bとして機体のX、Y、Zの3軸方向の力及びX、Y、Zの3軸方向のトルクを検出する6軸力覚センサー93(図3、図4、図5参照)が取り付けられている。
すなわち、遠隔操作による無人飛行体90の飛行姿勢負荷または航空環境チャンバー10内の温度、湿度、風向、風速等航空環境の状態変化による無人飛行体90の飛行姿勢負荷を6軸力覚センサー93により感知し、その情報はロボットアーム20にフィードバックされてあたかも飛行しているような模擬飛行状態に追従したロボットアーム20作動状態をつくり無人飛行体90の反応姿勢変化を視覚的に知覚できるようにしている。
このようにロボットアーム20の先端と無人飛行体90の間には、無人飛行体90の機体運動を検出する機体運動センサー57bとして3軸方向のトルクを検出する6軸力覚センサー93が介設されているが、具体的には6軸力覚センサー93の上部にボールジョイント95を介して無人飛行体90の機体フレーム91cが連設載置されている。すなわち、無人飛行体90を飛行操作した場合には無人飛行体90はX、Y、Zの3軸方向に揺動変位するためにかかる揺動変位をボールジョイント95に伝達吸収してその動きは6軸力覚センサー93で計測される様に構成している。図6は無人飛行体90の機体フレーム91cとボールジョイント95とを連結した連結軸を示し、また、図7はロボットアーム20とボールジョイント95とを連結した側面図を示し、また、図8は6軸力覚センサー93のケース93a上部に一体連設しボールジョイント95の外表面を包括支持するボールケースを示している。
このように6軸力覚センサー93の上部にボールジョイント95を介して無人飛行体90の機体フレーム91cが連設載置されているために無人飛行体90の擬似飛行姿勢は自在にボールジョイント95で支持されながら揺動可能となる。
しかし、かかるボールジョイント95による無人飛行体90の支持構造においては無人飛行体90のホバリング開始時点では揚力よりも機体の重量が大であるために無人飛行体90はボールジョイント95と共に揺動自在に変位して無人飛行体90周辺の機器と干渉して機体に損傷を与える恐れが生じる。
かかる状況を回避するために無人飛行体90がホバリングを開始して揚力が機体の重量より大となり無人飛行体90が自力で姿勢の制御が可能となる時点まで無人飛行体90を略水平に支持する必要がある。かかる要望から無人飛行体90と一体の水平フレーム又は水平プレート96を水平に支持するための水平支持ロッド97が等間隔で仮想円周に沿って三個設けられている。すなわち、6軸力覚センサー93のケース93a上面又はロボットアーム20上端部に三本の支持フレーム98を立設し、その各上端部に三本の水平支持ロッド97を中心に向かって水平に連設している。
しかも、水平支持ロッド97は、モータ97aと、円筒ケース97bと、その中に進退自在に収納されたプランジャー97cと、モータ出力軸97dとプランジャー97cとの間に介在したプランジャー作動用のギヤ97e(図示せず)とより構成されている。
従って、無人飛行体90がホバリングを開始して揚力が機体の重量より大となり無人飛行体90が自力で姿勢の制御が可能となる時点までは無人飛行体90がボールジョイント95を介して揺動可能で不安定であるため水平支持ロッド97のプランジャー97cをギヤ97e(図示せず)を介してモータ97aにより進出したプランジャー97cにより無人飛行体90と一体の水平フレーム又は水平プレート96を下方から保持して無人飛行体90を水平に保持する。その後揚力が機体の重量より大となり無人飛行体90が自力で姿勢の制御が可能となった時点でモータ97aによりプランジャー97cを退去させて円筒ケース97b中に収納してその後の無人飛行体90の擬似飛行による変位態勢に支障とならないようにする。
この構造の機能は、ロボットアーム20の頂部で自在に揺動する無人飛行体90の必然的な構造(ボールジョイント95による自在継ぎ手構造)の故に無人飛行体90の揚力が機体重量を超えて飛行姿勢を制御できる状態になるまでの過渡的な仮の無人飛行体保持技術であり、その効用は極めて重要である。
In addition, between the tip of the
That is, the flight attitude load of the unmanned
Thus, between the tip of the
As described above, the
However, in the structure for supporting the
In order to avoid such a situation, the unmanned
Moreover, the
Therefore, the
The function of this structure is that the lift of the
また、無人飛行体90の動力部である複数の回転翼体91(プロペラ91b及びモーター91a)には、プロペラ91bを回転させるモーター91aの駆動電圧、電流、回転数、温度、振動、揚力等を計測する動力センサー57c(図2参照)が各回転翼体91に取り付けられている。
In addition, a plurality of rotary wing bodies 91 (
すなわち、図3に示すように複数の回転翼体91を有する無人飛行体90は、中心に用途に応じて各種の機材を載置したり吊下したりするためのプレートよりなる機体フレーム91cと機体フレーム91cから四方に伸延した四本の支持ロッド91dと各支持ロッド91dの先端にそれぞれ装着した動力部としての回転翼体91とよりなり、回転翼体91はプロペラ91b及びモーター91aとより構成されかかる動力部の回転翼体91(プロペラ91b及びモーター91a)の所定箇所、例えばプロペラ91bやモーター91aの各出力軸や各出力軸の支持部やモーター91aの電流導入部やプロペラ91bとモーター91aの連結ケース部などには動力センサー57cが取り付けられている。
That is, as shown in FIG. 3, an
なお、各部には細部センサーが装着されており、細部センサーの取付け個所に応じてモーター91aの駆動電圧、電流、回転数、温度、振動、揚力等を計測することが可能であり、これらの計測情報は無人飛行体90の各回転翼体91に外部から取り付けられたセンサー基板46を介して動力センサー57cに収集してサーバー100の受信プログラムで記録管理すると共に、解析プログラムで飛行特性の解析を行う。
Each part is equipped with a detail sensor, and it is possible to measure the driving voltage, current, rotation speed, temperature, vibration, lift, etc. of the
このようにロボットアーム20は無人飛行体90を固定した状態でX、Y、Z、θ、R方向に移動・回転運動を行うことができるように構成されており、かかるロボットアーム20の運動は、コントローラ50によって制御される。
As described above, the
コントローラ50は、無人飛行体90をロボットアーム20に固定した状態で回転翼体91を動作状態にし、航空環境チャンバー10、ロボットアーム20、無人飛行体90の回転翼体91に取り付けられたそれぞれ環境センサー57a、機体運動センサー57b、動力センサー57cからの計測データを、有線LANまたは無線LANを介して一定の周期で収集する。これらの計測データは、通信機能により回線網を介してサーバー100に送信され、サーバー100は、受信した計測データをデータベースとして記録管理する。
The
コントローラ50は、無人飛行体90の機体の運動に合わせて、機体運動センサー57bからの計測データに基づいてその情報をフィードバックしロボットアーム20を機体運動に追従させる制御を行う。
The
無人飛行体90にはフライトコントローラ(飛行制御装置(図示せず))が搭載されており、遠隔操作装置を用いて手動操縦することができる。また、自動操縦による自律飛行機能も備えている。
The
図3及び図4は、無人飛行体90をロボットアーム20に載置した状態を示す斜視図および側面図である。
3 and 4 are a perspective view and a side view showing a state in which the
次に、無人飛行体特性計測装置1の機能構成について説明する。
図2は、コントローラ50の機能構成を示すブロック図である。
Next, the functional configuration of the unmanned aerial vehicle
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
コントローラ50に属する計測部51は、環境センサー57a、機体運動センサー57b、動力センサー57cからのデータを、一定周期で有線LANまたは無線LANによりLANインターフェース53を経由して計測し、計測データをハードディスク56等の記録媒体に記録する。
The
また、航空環境チャンバー10内においては、設置された環境センサー57aが気流発生装置30によって生成された該航空環境チャンバー10内での温度、湿度、風向、風速データを計測し、かかる計測データはサーバー100に記録管理されてデータ―ベースを形成する。
In the
また、無人飛行体90とロボットアーム20との間に介在設置した6軸力覚センサー93はX、Y、Z軸の力及びトルクデータを計測し、かかる計測データはサーバー100に記録管理されてデータ―ベースを形成する。
A 6-
また、各回転翼体91に設置された動力センサー57cはセンサー基板46を介して検出されたモーター駆動電圧、電流、モーター回転数、モーター部の温度、回転翼体91の揚力、振動データなどを計測し、計測データを記録し、かかる計測データはサーバー100に記録管理されてデータ―ベースを形成する。
In addition, the
コントローラ50に属する制御部52では、機体運動センサー57bからのデータ―情報をロボットアーム20にフィードバックして該ロボットアーム20の回転・移動等の制御を行う。
The
無人飛行体90を設置して回転翼体91を作動させたときの機体の浮揺、傾斜、反転などの運動は6軸力覚センサー93で計測されてその情報計測データはロボットアーム20にフィードバックされて該アーム20の回転・移動等の制御を行う。また、疑似GPS 発生装置からの疑似GPS信号を制御してフライトコントローラに対し、無人飛行体90が実際に移動したかのように認識させる。
When the
以下に、コントローラ50における制御部52で行うロボットアーム20の機体運動追従制御について、説明する。
Hereinafter, the body motion follow-up control of the
機体静止時における6軸力覚センサー93からの3軸の力、トルクを基準値としておく。また、疑似GPS 信号発生装置40は、無人飛行体90が計測したい位置となるように設定しておく。無人飛行体90の回転翼体91を作動させて摸擬飛行状態を形成し摸擬飛行時における機体運動センサー57bから得た情報の内、3軸のトルク情報については、基準値からのズレを打ち消してゼロになるようにロボットアーム20を回転させる。また、3軸の力については(Z軸を除いて)、ロボットアーム20の稼働領域に制約があるので基準値からのズレを縮尺して(例えば100分の1)打ち消すようにロボットアーム20を移動させる。このときフライトコントローラが正しく位置を認識できるように疑似GPS信号を制御する。Z軸については、浮上力が基準値(機体重量)を超えるまでは、ロボットアーム20を移動させず、基準値を超えた場合に、上記縮尺移動を行う。このような制御を行うことにより、制約された範囲ではあるが実際の飛行状態に極めて近い無人飛行体90の自律飛行状態を模擬することができる。また、無人飛行体90とロボットアーム20の間にボールジョイント95を連結した場合にはロボットアーム20の回転運動に加えて、さらに無人飛行体90の回転運動がある程度自由に行えるのでロボットアーム20の回転追随運動性能が不十分な場合においても自律飛行を模擬することができる。
The three-axis force and torque from the six-
コントローラ50における操作部55は、各種操作入力、計測データのモニタ表示を行うものである。なお、符号55aは操作入力としてのキーボードであり、55bはマウスであり、55cは表示部としてのモニタである。
An
LANインターフェース53は、環境センサー57a、機体運動センサー57b、動力センサー57cからのデータを、有線LANまたは無線LANを介して受信するためのものであり、また、WANインターフェース54は、ハードディスク56(記録媒体)に記録した計測データを一定のタイミングでインターネット回線網300、または、3G回線網、LTE回線網等の移動体通信事業者回線網を介してサーバー100に送信するものである。
The
図12は、無人飛行体特性計測装置1(以下計測装置)における操作に伴う流れの一例を示す概略模式図である。飛行解析に関する計測を行う場合のコントローラ50等の操作並びに無人飛行体特性計測装置1、無人飛行体90、およびロボットアーム20の動作を示している。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a flow associated with an operation in the unmanned air vehicle characteristic measurement device 1 (hereinafter referred to as a measurement device). The operation of the
飛行解析を行う前に、無人飛行体90に自律飛行をさせるために、ウエイポイント(飛行経路)を設定する必要がある。
ステップS01において、無人飛行体90のメーカーが提供するSDK(Software Development Kit:フライトコントローラ用ソフトウエア)を用いてウエイポイントの設定を行う。スタート地点から複数のウエイポイントを経由して元の地点に戻る径路を設定する。各ウエイポイントは高度を含めた3次元位置情報を設定する。
Before performing flight analysis, it is necessary to set a waypoint (flight path) in order for the
In step S01, waypoints are set using an SDK (Software Development Kit) provided by the manufacturer of the
ステップS02において、無人飛行体90のフライトコントローラは、設定されたウエイポイントを記憶する。
In step S02, the flight controller of the
ステップS03において、操作者は、計測装置のコントローラ50の操作画面から、飛行解析を指定する。
In step S03, the operator designates flight analysis from the operation screen of the
ステップS04において、コントローラ50の計測部51は、環境センサー57a、動力センサー57cおよび機体運動センサー57bからのデータの計測を開始する。
In step S04, the
ステップS05において、操作者は、プロポ(無線操縦装置)を用いて、無人飛行体90を離陸(上昇)させ、ホバリングさせる。
In step S05, the operator takes off (ascends) and hovers the
ステップS06において、フライトコントローラは、プロポの指示に従って無人飛行体90の動力部を作動させ、離陸動作をおこなう。
In step S06, the flight controller operates the power unit of the unmanned
ステップS07において、操作者は、プロポを用いて無人飛行体90を自律飛行モードに切り替える。
In step S07, the operator switches the
ステップS08において、フライトコントローラは、動力部を作動させ、設定されたウエイポイントに基づいて自律飛行を開始する。 In step S08, the flight controller operates the power unit and starts autonomous flight based on the set waypoint.
ステップS09において、コントローラ50の制御部52は機体運動センサー57bからのデータに基づいて、ロボットアーム20にフィードバックしロボットアーム20を機体運動に追随させる。機体離陸時には、ロボットアーム20も上昇する。また、水平移動、回転運動に追随して、縮尺移動、回転運動を行う。機体着陸時には、ロボットアーム20は下降する。
In step S09, the
ステップS10、S11において、操作者は、無人飛行体90がスタート地点に戻ってきた時に、プロポを用いてフライトコントローラを無線操縦モードに切り替える。
In steps S10 and S11, when the
ステップS12、S13において、操作者は、プロポを用いて着陸を指示する。 In steps S12 and S13, the operator gives an instruction to land using the radio.
ステップS14において、操作者は、コントローラ50の操作画面から計測装置での飛行解析を終了させると、コントローラ50の計測部51での各センサーからの計測も終了する。
In step S <b> 14, when the operator ends the flight analysis with the measurement device from the operation screen of the
以下、無人飛行体評価システム2について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the unmanned air vehicle evaluation system 2 will be described with reference to the drawings.
図9は、無人飛行体評価システム2の全体構成を示す模式図である。 FIG. 9 is a schematic diagram showing the overall configuration of the unmanned air vehicle evaluation system 2.
無人飛行体評価システム2において使用される複数の無人飛行体特性計測装置1と複数のクライアント端末200はインターネット回線網300を介して接続されている。
A plurality of unmanned aerial vehicle
無人飛行体特性計測装置1は、無人飛行体90を載置したロボットアーム20を収容する航空環境チャンバー10と、無人飛行体90や航空環境チャンバー10に設けられた各種飛行データを計測するセンサー57と、センサー57からの計測データを記録管理するコントローラ50内のサーバー100と、コントローラ50内の制御部52からインターネット回線網300を介して接続したロボットアーム20とよりなり、センサー57からの制御された計測データをフィードバックしてロボットアーム20を運動させ無人飛行体90の摸擬運動に追従させるように構成されている。
The unmanned aerial vehicle
サーバー100は無人飛行体特性計測装置1から送信された計測データを機種別、機体別、動力別にデータベース120として記録管理するとともに、これら計測データに基づいて、各種の飛行特性を解析する。解析結果は、無人飛行体90の開発設計、品質管理の評価に活用することができる。これらはクラウドサービスとして利用者に提供し、利用者はクライアント端末200からアクセスすることによってクラウドサービスの提供を受けることができる。
The
図10は、サーバー100の機能構成を示すブロック図である。
サーバー100は、WEB/アプリサーバー110、データベースサーバー120から構成されている。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
The
WEB/アプリサーバー110、データベースサーバー120は、市販のクラウドサービスソフトウエア(例えば、AWS(Amazon WEB Services))を用いることができる。
The WEB /
WEB/アプリサーバー110には、計測データ受信プログラム110a、各種飛行特性解析プログラム110a´がある。
The WEB /
飛行特性解析プログラム110a´には、飛行解析110b、動力解析110c、浮上力解析110d、姿勢制御解析110e、振動解析110f、重心解析110g、電磁環境解析110h、疑似飛行解析110i、環境解析110jが含まれている。
The flight
データベースサーバー120は、無人飛行体特性計測装置1からの計測データが無人飛行体90の機種別、機体別、動力(回転翼体91)別にデータベース120a、120b、120cとして記録管理している。
The
また、各種飛行特性の解析結果120dも機種別、機体別、動力別に記録管理している。 Also, the analysis results 120d of various flight characteristics are recorded and managed by aircraft type, aircraft type, and power.
そのほか、機体モデル120e、乱気流モデル120f、地図等もデータベース120aとして管理記録している。
In addition, the
各種飛行特性解析プログラム110a´は、データベースサーバー120に記録された無人飛行体特性計測装置1におけるセンサー57からの計測データに基づいて、各種飛行特性の解析を行う。
The various flight
図11は、各種飛行特性解析と参照する計測データの関係を示している。計測データの値の範囲、チャネル数、センサー57の設置個数も一例として示している。
FIG. 11 shows the relationship between various flight characteristic analyzes and the measurement data to be referenced. The range of measurement data values, the number of channels, and the number of installed
次に各種飛行特性の解析内容について以下説明する。
発明者は、かかる各種飛行特性の解析おいて全ての解析の基本になるのは重心解析であることを発見した。すなわち、次項で記載する重心位置を求める計算式によって重心位置を割り出すとこれを基本にして姿勢制御解析や浮上力解析や擬似飛行解析が行われ、これらの各種の解析に基づきその他の動力解析や飛行解析や環境解析などが容易に行われる。そのためにも重心解析は各種の解析の基本として最初に必ず行われる解析である。
Next, the analysis contents of various flight characteristics will be described below.
The inventor discovered that the analysis of the various flight characteristics is based on the center-of-gravity analysis that is the basis of all the analysis. That is, if the position of the center of gravity is determined by the calculation formula for determining the position of the center of gravity described in the next section, attitude control analysis, levitation force analysis, and pseudo flight analysis are performed based on this, and other power analysis and Flight analysis and environmental analysis are easily performed. Therefore, the center of gravity analysis is always the first analysis that is always performed as the basis of various analyses.
1)重心解析
ロボットアーム20に無人飛行体90を設置した水平状態の姿勢と任意の傾斜状態の姿勢の2姿勢を形成することによりかかる2姿勢に伴う機体運動センサー57b(6軸力覚センサー93)からの計測データによって無人飛行体90の重心を検出できる。
1) Center of Gravity Analysis By forming two postures, a horizontal posture in which the
すなわち、ロボットアーム20と無人飛行体90との間に介在した6軸力覚センサー93の計測データによって重心計算を行うことにより機体の重心を求めることができる。
That is, the center of gravity of the airframe can be obtained by calculating the center of gravity based on the measurement data of the six-
無人飛行体90を載置したロボットアーム20の水平位置を維持する技術に関しては、各種センサーを用いその情報信号の制御を行いロボットアーム20駆動部に制御信号をフィードバックして水平位置制御を行うことができることは既に公知の技術である。
Regarding the technology for maintaining the horizontal position of the
従って、無人飛行体90の水平軸は姿勢制御で用いられるセンサー57により知ることができ、無人飛行体90の水平軸とロボットアーム20の水平軸が同一になるようにロボットアーム20を操作し、その際の6軸力覚センサー93の計測値を記憶し重心計算を行う事により無人飛行体90の重心位置を知ることができる。
Therefore, the horizontal axis of the unmanned
例えば、重心が無人飛行体90の中心にある場合は、垂直方向のみの力が発生する。中心からずれている場合、そのズレ量に比例して垂直方向以外に重量が分散され、その分散量に応じて6軸力覚センサー93で検知される。それらの値から、重心位置を特定する。
For example, when the center of gravity is at the center of the
また、ロボットアーム20を操作して無人飛行体90を任意に傾ければ(例えば30度など)その際の6軸力覚センサー93の値から3次元での重心位置を特定することができる。
Further, if the
このようにして無人飛行体90の構造の改変、例えば、付帯設備の変更やバッテリーやカメラ等の設置位置の変更等が生じると重心が変更されるのでかかる変更された重心改変を行い新たな重心に合致した制御を行うことにより飛行の安定を求めることができる。
In this way, if the structure of the
無人飛行体90の静的重心を求めるための計算式について、6軸力覚センサー93により検知した6分力成分(FX,FY,FZ,MX,MY,MZ)と静的重心G(Xg,Yg,Zg)との間には以下の関係が成立する。なお、無人飛行体90のX、Y、Zの3軸方向の力をそれぞれFX,FY,FZとし、X、Y、Zの3軸方向のモーメントをそれぞれMX,MY,MZとする。
式1 MX=FZ・Yg−FY・Zg
式2 MY=FX・Zg−FZ・Xg
式3 MZ=FY・Xg−FX・Yg
About the calculation formula for obtaining the static center of gravity of the
Formula 2 MY = FX · Zg−FZ · Xg
Formula 3 MZ = FY.Xg-FX.Yg
実際に無人飛行体90の静的重心Gを得るためには、ロボットアーム20の先端に6軸力覚センサー93を介して取り付けた無人飛行体90に2つの飛行姿勢をとらせ、各飛行姿勢における6分力成分を検出したのちに、上記式1から3により無人飛行体90の静的重心G(Xg,Yg,Zg)を求めることができる。
In order to actually obtain the static center of gravity G of the
2)動力解析
環境計測データ、無人飛行体動力計測データ等の動力別に記録されたデータベースに基づいて、バッテリー電圧、電流等の計測をすることにより動力解析を行うことができる。
2) Power analysis Power analysis can be performed by measuring battery voltage, current, etc. based on a database recorded by power, such as environmental measurement data and unmanned air vehicle power measurement data.
電圧や電流が異常に使用されている時には消費電力を所定時間維持できないことになり飛行時間の短縮や飛行動力の欠如に伴う墜落事故等を生起することになり、無人飛行体90の飛行にとって重大な事態を生起する。従って、動力解析は最も重要な解析の一つである。
When the voltage or current is abnormally used, the power consumption cannot be maintained for a predetermined time, resulting in a flight time reduction or a crash caused by a lack of flight power, which is important for the flight of the
そこで飛行状態での電力解析として消費電力、異常電流を解析することになる。そのためにはバッテリーやモーター91aやアンプ等の機器にセンサー57を取りつけ、特に無人飛行体90の機体フレーム91cから四方に伸延した支持ロッド91d先端の動力部、すなわち、4個の回転翼体91のそれぞれのモーター91aにはそれぞれ細部センサーとしての電圧計や電流計を取りつけこれらにより計測部51を構成している。
Therefore, power consumption and abnormal current are analyzed as power analysis in the flight state. For this purpose, the
これらのセンサー57からの計測データはサーバー100に送信されて飛行特性の解析プログラムにおいて飛行状態における電力解析を行いどこに異常な電力が消費されているかを特定して無人飛行体90の評価やその後の設計に反映させる。
The measurement data from these
3)飛行解析
ロボットアーム20の先端には6軸力覚センサー93が取り付けられており、無人飛行体90を載置していない状態ですべての値をゼロに設定される。
3) Flight analysis A 6-
ロボットアーム20の先端には6軸力覚センサー93を介して無人飛行体90を取り付けており、その状態では6軸力覚センサー93により垂直方向に無人飛行体90の重量が検出される。
An unmanned
重心が中心にない場合、垂直成分以外に値が発生するため重心解析110gが可能である。
When the center of gravity is not at the center, values other than the vertical component are generated, so that the center of
かかる状態で無人飛行体90の機体フレーム91cから四方に伸延した支持ロッド91d先端の動力部を駆動、すなわち、回転翼体91のモーター91aとプロペラ91bを駆動させると、揚力(浮上力)が発生し揚力分その方向の値が小さく観測される。
In this state, when the power unit at the tip of the
ここで無人飛行体90のみの飛行を想定する場合には、無人飛行体90の飛行揚力がゼロになるまでロボットアーム20は稼働させず固定されている。無人飛行体90の飛行揚力がゼロになった時点でロボットアーム20を無人飛行体90の揚力方向に移動させることにより無人飛行体90に浮上した状態を模擬できる。
Here, when the flight of only the
また、ペイロードを10kg搭載する状態を仮定した場合は、+10kgを感知した状態からロボットアーム20を10kgの負荷に抗して動かすことで無人飛行体90に搭載物を搭載した状態を模擬できる。
If it is assumed that a payload of 10 kg is mounted, it is possible to simulate a state where a load is mounted on the
無人飛行体90に遠隔操作による飛行指令がない場合は、一度浮上状態を模擬させホバリング状態を維持するとロボットアーム20は上昇しなくても揚力を一定に保持してホバリング維持を行う。
If the
次いで、無人飛行体90を所定の目的位置に移動させようとする場合、例えば、右に行くように指令を出したとすると、機体は傾こうとして6軸力覚センサー93はそのベクトル量を計測する。その計測量に基づく情報のフィードバックによりロボットアーム20が作動して機体を傾けることで機体は右方向に動いていると判断され、機体が右方向に動く摸擬飛行形態を現出できる。
Next, when trying to move the
ここで、ロボットアーム20は有限長での移動しかできないため、一定距離縮尺移動したあと、疑似GPS信号発生装置40の疑似GPS信号を制御することにより疑似的な位置情報を機体に提供することで移動状態を模擬できる。
Here, since the
かかる疑似GPS信号発生装置40の疑似GPS信号の発生により航空環境チャンバー10内で無人飛行体90のGPS環境を模擬することができる。
The GPS environment of the
すなわち、航空環境チャンバー10の内側または外側の所定位置には少なくとも4個以上の疑似GPS信号発信機(アンテナ)が一定間隔を保持して設けられており、無人飛行体90のフライトコントローラの内部にはGPS信号受信装置のアンテナが内蔵して設けられている。
That is, at least four or more pseudo GPS signal transmitters (antennas) are provided at predetermined positions inside or outside the
本件の無人飛行体90の特性計測装置及びそれを用いた無人飛行体評価システム2におけるGPS信号発信システムは、チャンバーに疑似GPS信号発信機が装置され、発信アンテナと無人飛行体90のアンテナとの間で疑似GPS信号が受信されるように構成され、発信元のアンテナからの疑似GPS信号によりあたかも移動したかのような擬制をすることにより本来定位置状態である無人飛行体90が飛行をしたかのような状態を擬制して摸擬飛行後の位置や距離を疑似GPS信号の解析により特定可能としている。
The apparatus for measuring characteristics of the
なお、行禁止区域に設定した場合、正常な無人飛行体90であれば、指令情報に反応せず動作しないことが確認できる。
In addition, when it is set as a prohibited area, it can be confirmed that a normal
また、機体フレーム91cの各支持ロッド91d先端の動力部におけるモーター91aに関しては前述の通りその駆動電圧、電流、回転数、温度、振動、揚力等を計測することが可能であり、各モーター91aの回転数、電力、温度などの計測データは記録され、正常時の値とメンテナンス時の値とを比較することにより動力部の故障診断が可能となる。
Further, as described above, the driving voltage, current, rotational speed, temperature, vibration, lift, etc. of the
例えば、1箇所のアンプの不具合があり正常でない場合でも、通常プロペラ91b及びモーター91aなどの動力部の高回転と低回転を繰り返しながらなんとか飛行安定を保っている場合がある。かかる場合に正常時の値に対して、動力部の高回転と低回転の計測データが設定した閾値を超えていると判断されるとかかる不具合時の計測データからアンプの不具合を認識して交換時期を察知することが可能であり、この閾値を経験的に更新していくことによりこれまでの単なる経験に基づく故障診断から過去の計測データの蓄積のよる数値に基づく客観的な故障診断が可能となる。
For example, even when there is a malfunction in one amplifier and it is not normal, there is a case where the flight stability is managed somehow while repeating high and low rotations of the power units such as the
一般に、無人飛行体90には各種のパラメータが存在し、それらを調整するためには飛行実験を繰り返す必要がある。実際の飛行実験はその日の天候などの不測の条件に左右されるために常に一定条件での飛行状態を現出する事ができない。そのために本評価システムでは、各パラメータの影響を計測データという数値に基づいて客観的に判断することにより最適のパラメータ設定を行うことができるようにして実際に無人飛行体90を飛行させることなく摸擬的な飛行状態の現出により無人飛行体90に特有の各種のパラメータの調整ができるようにした。
In general, the
4)浮上力解析
環境計測データ、無人飛行体動力計測データ等の動力別に記録されたデータベースに基づいて、バッテリー電圧、電流とモーター91aの回転数、回転翼体91の揚力等の関係を解析することにより浮上力解析を行うことができる。
4) Levitation force analysis Based on a database recorded for each power, such as environmental measurement data and unmanned air vehicle power measurement data, the relationship between the battery voltage, current and the number of revolutions of the
すなわち、ロボットアーム20の先端と無人飛行体90の間には、無人飛行体90の機体運動を検出する機体運動センサー57bとして機体のX、Y、Zの3軸方向の力及びX、Y、Zの3軸方向のトルクを検出する6軸力覚センサー93(図3、図4、図5参照)が取り付けられている。従って、自律飛行または遠隔操作を行うことにより無人飛行体90が実行する摸擬飛行の飛行姿勢負荷、或いは航空環境チャンバー10内で摸擬飛行する無人飛行体90がチャンバー内の温度、湿度、風向、風速等の航空環境変化により受ける飛行姿勢負荷等を6軸力覚センサー93により感知することができ、摸擬飛行状態を6軸力覚センサー93により感知してその情報をコントローラ50内のサーバー100に記録保管する。
That is, between the tip of the
かかる機能によって、無人飛行体90の最大ペイロードにおける浮上力、バッテリー電力におけるモーター91aの回転数の計測データ等の組み合わせによる計測データの解析により無人飛行体90の事前の飛行時間の予測、突風時の反応速度などを解析して顧客の要望に沿った無人飛行体90の最適設計を可能にすることができる。
With this function, it is possible to predict the flight time in advance of the
このように無人飛行体90としての実機をロボットアーム20の先端に載置しペイロードやバッテリー電力におけるモーター91aの回転数等から算出解析した計測データを基本にして浮上力解析を行うことができるため、各種条件のもとにおける摸擬飛行を遂行することにより高精度における各性能を推定できることになる。
As described above, since the actual aircraft as the
なお、ここで、揚力とは個々の回転翼体91のそれぞれの浮上応力を指称しており、浮上力とはすべての回転翼体91を含んだトータルの無人飛行体90全体の揚力を意味している。
Here, lift refers to the levitation stress of each
5)姿勢制御解析
姿勢制御は、機体の姿勢すなわち機体の進行方向(ヨー角)、前後方向(ピッチ角)、左右方向(ロール角)の傾きを検知し、正常な姿勢からの傾きのずれに応じて姿勢を正常位置に戻す制御である。すなわち、機体の姿勢を一定の指令に基づき正常に保つための制御であり、例えば、戻りが遅い場合に応答性を良好にしたり、ハンチングを生起すると一定の姿勢と別の姿勢との間を往復して繰り返すことになり、いづれにしても姿勢に対する感度の強弱を解析して姿勢をどのように保持するかの制御解析を行う。
5) Attitude control analysis Attitude control detects the attitude of the aircraft, that is, the forward direction (yaw angle), forward / backward direction (pitch angle), and left / right direction (roll angle) of the aircraft, and the deviation from the normal attitude is detected. Accordingly, the posture is returned to the normal position. In other words, it is control to keep the attitude of the aircraft normal based on a certain command.For example, when the return is slow, responsiveness is improved, or when hunting occurs, it reciprocates between a certain attitude and another attitude. In any case, a control analysis of how to maintain the posture is performed by analyzing the strength of the sensitivity to the posture.
姿勢制御は、無人飛行体90の最も重要な制御であり、その性能が無人飛行体90の性能とも云える。いろいろな飛行体は様々なセンサーからのデータを用いて制御されるため、一意に性能を評価できない。本発明では、ロボットアーム20に搭載された機体運動センサー57bからのデータと無人飛行体90の動きを比較することで、定量的に飛行制御の性能解析を行う。
Attitude control is the most important control of the unmanned
6)振動解析
無人飛行体90にはプロペラ91bの回転ムラやプロペラ91bの構造問題としての不均一な空気抵抗やモーター91aのコギング、回転ムラ等の要因で機体に振動が発生する場合がある。
6) Vibration analysis In the
すなわち、例えば、モーター91aに取り付けられたプロペラ91bは完全な左右対称性や、重量バランスが取れているわけではないため、振動が発生する。また、モーター91aのコギングトルクにより、振動が発生する。それらの振動が組み合わされることにより共振し、飛行に影響する場合や滑らかな動画映像が得られない問題がある。
That is, for example, since the
無人飛行体90の中央部には無人飛行体90の姿勢制御や傾き等を感知して機体を正常矯正する機能を有するフライトコントローラが装備されており、加速度センサーの共振感知によりフライトコントローラは振動を解消するように機能する。
The center of the
かかる振動を監視して振動周波数を解析して原因周波数を特定することにより無人飛行体90自体の異常を解析して異常個所の特定を可能とすることができる。
By monitoring such vibration and analyzing the vibration frequency to identify the cause frequency, it is possible to analyze the abnormality of the
具体的には、無人飛行体90の機体フレーム91cから四方に伸延した四本の支持ロッド91d先端にはセンサー57としての三軸センサー構造よりなる加速度センサーを設け、加速度センサーによりモーター91a及びプロペラ91bの電磁的、機械的要因による振動データが計測される。すなわち、動力センサー57cの中でモーター部に取り付けられた加速度センサーによりモーター部のそれぞれの箇所の振動を計測し、振動を周波数分解することで、モーター系の振動、プロペラバランス系の振動を分離し、それぞれの対策を実施することで全体系として共振しない組み合わせを得ることが可能となり、防振性を高めることができる。
Specifically, an acceleration sensor having a three-axis sensor structure as a
また、ロボットアーム20に取り付けた状態での模擬飛行中の振動を監視することにより、あらかじめ共振状態を模擬することで、飛行の安全性に問題が発生する共振点を回避することで安全性を高めることができる。
In addition, by monitoring the vibration during the simulated flight with the
一般的に異常振動が発生した場合、機体が不安定になり、墜落に至る場合もあるためにかかる振動解析は重要であり無人飛行体90の安全性の確保に必要な解析となる。
In general, when abnormal vibration occurs, the airframe becomes unstable and may crash. Therefore, such vibration analysis is important and is necessary for ensuring the safety of the
7)電磁環境解析
無人飛行体90の動力源であるモーター91aは、インバータ駆動されるため、スイッチングによる電磁ノイズが発生する。また、バッテリーから供給される電流により磁場が発生し、それらが計器に異常をきたす場合がある。
7) Electromagnetic environment analysis Since the
従って、無人飛行体90の動力源への電磁影響を解析するためには、ロボットアーム20に載置された無人飛行体90を最大の電磁環境に置くことができるようにフルパワーで駆動させて動力センサー57cである各種計測器からの計測データをサーバー100に送信解析することでそれらの電磁環境を解析することができる。
Accordingly, in order to analyze the electromagnetic influence on the power source of the
また、外部より擬似的な電磁波を発生させることにより無人飛行体90に搭載した電子機器に対する耐ノイズ特性を解析する。これらの解析結果は、高圧線ノイズ、携帯電話基地局鉄塔ノイズへの対策等に活用される。
Further, by generating a pseudo electromagnetic wave from the outside, the noise resistance characteristic for the electronic device mounted on the
8)疑似飛行解析
無人飛行体90の飛行を模擬するため、疑似的なGPS信号をロボットアーム20と連動して制御することで、無人飛行体90の動きを検知する。
8) Pseudo flight analysis In order to simulate the flight of the
そのためにGPS信号の解析が行われる。すなわち、ロボットアーム20に載置された無人飛行体90を自律飛行モードにすると、GPS信号に基づいて移動を開始する。例えば、南方向に移動する場合、ロボットアーム20に取り付けられた6軸力覚センサー93の一方向に傾こうとする信号を検知できる。その信号に基づいてロボットアーム20を傾斜させると力が釣り合う角度に制御され、疑似GPS信号が移動する信号を発生させる。無人飛行体90は移動していると認識し、無人飛行体90は、目的の地点まで到達すると停止しようとし、機体を水平に保つための制御が始まる。
For this purpose, the GPS signal is analyzed. That is, when the
そのため、6軸力覚センサー93に水平になろうとする力が検知され、それに合わせてロボットアーム20を制御することで飛行の解析を行う。例えば、法律的に制限された飛行禁止区域の疑似GPS信号を用いれば、無人飛行体90の挙動を把握することができ、飛行禁止区域に対する無人飛行体90の挙動を実測することができる。
For this reason, a force to be leveled is detected by the 6-
特に、本発明の無人飛行体90の特性計測装置及びそれを用いた無人飛行体評価システム2においては独特のGPS信号発信システムを構築している。
In particular, the characteristic measuring device for the
すなわち、航空環境チャンバー10の内側または外側の所定位置には少なくとも4個以上のGPS信号発信機が一定の間隔で設けられており、無人飛行体90のフライトコントローラの内部には信号受信装置のアンテナが内蔵して設けられている。通常は4個の人工衛星からのGPS信号発信機からの信号を無人飛行体90が受信して位置確認を行うものであるが、本件の無人飛行体90の特性計測装置及びそれを用いた無人飛行体評価システム2においては、チャンバーに設けられた疑似GPS信号発信機の発信アンテナと無人飛行体90の受信アンテナとの間で疑似GPS信号が受信されるように構成されている。
That is, at least four GPS signal transmitters are provided at predetermined intervals at a predetermined position inside or outside the
かかる構造によりフライトコントローラ内で無人飛行体90のGPS環境を模擬することができる。すなわち、実際の飛行環境では無人飛行体90が移動して4個の宇宙衛星とのGPS信号受信により自機の位置を認識するように構成されるものであるが、本発明では、疑似GPS信号発信機の複数の発信アンテナからの疑似信号を制御することにより航空環境チャンバー10内では定位置にセットされた無人飛行体90があたかも移動したと同じGPS環境を摸擬することができるようにしている。すなわち、発信元のアンテナがあたかも移動するように構成することにより定位置状態の無人飛行体90が摸擬飛行をしたかのような状態を擬制してGPS信号による摸擬飛行後の位置特定を可能としている。
With this structure, the GPS environment of the
9)環境解析
航空環境チャンバー10内で、気流の方向、速度及び温度、湿度、気圧を管理して様々な飛行環境、気流の状態を模擬することができる。また、無人飛行体90の回転翼体91を作動させて機体の運動にロボットアーム20を追従させることによって、無人飛行体90の実際の飛行状態を模擬することができる。計測された気流のデータ、飛行制御装置からのデータは、データベースとして機種別に記録管理される。
9) Environmental Analysis Within the
風速については、機体の耐風速の1.5〜2倍の風速でも機体の飛行姿勢に異常が見られないかを監視する。姿勢制御パラメータが最適化されていないと異常振動が発生する。 Regarding the wind speed, it is monitored whether there is any abnormality in the flight attitude of the aircraft even at a wind speed 1.5 to 2 times the wind resistance of the aircraft. Abnormal vibrations occur if the attitude control parameters are not optimized.
航空環境チャンバー10内の気圧を制御することによって、飛行高度を模擬することができる。
By controlling the atmospheric pressure in the
以上、この実施例では、回転翼を有する無人飛行体90として説明したが、固定翼を有する無人飛行体90であってもよい。
As described above, in this embodiment, the
また、この実施例では、無人飛行体評価システム2を、クラウドサービスを提供するシステムとして説明したが、インハウスの評価・検証システムに適用することもできる。 Further, in this embodiment, the unmanned air vehicle evaluation system 2 has been described as a system that provides a cloud service, but it can also be applied to an in-house evaluation / verification system.
さらに、本実施形態で説明したことは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることはいうまでもない。 Furthermore, it is needless to say that what has been described in the present embodiment can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
1 無人飛行体特性計測装置
2 無人飛行体評価システム
10 航空環境チャンバー
20 ロボットアーム
30 気流発生装置
40 疑似GPS信号発生装置
50 コントローラ
51 計測部
52 制御部
53 LANインターフェース
54 WANインターフェース
55 操作部
56 ハードディスク
57 センサー
57a 環境センサー
57b 機体運動センサー
57c 動力センサー
90 無人飛行体
91 回転翼体
91a モーター
91b プロペラ
91c 機体フレーム
91d 支持ロッド
91e ギヤ
92 センサー基板
93 6軸力覚センサー
94 無人飛行体遠隔操作装置
95 ボールジョイント
96 水平プレート
97 水平支持ロッド
97a モータ
97b 円筒ケース
97c プランジャー
97d モータ出力軸
100 サーバー
110 WEB/アプリサーバー
120 データベースサーバー
200 クライアント端末
300 インターネット回線網
DESCRIPTION OF
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