JP2018030568A - 飛行装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スラスタ13〜16のプロペラ23は、ピッチ変更機構部30によってそのピッチが変更される。姿勢制御部44は、複数のスラスタ13〜16のうちスラスタ13で異常が検出されると、正常なスラスタ14〜16を停止することなく、プロペラ23のピッチを変更する。これにより、常なスラスタ14〜16で飛行の継続に必要な推進力を確保しつつ、トルクの不均衡にともなう姿勢の変化が低減される。
【選択図】図1
Description
(第1実施形態)
図1および図2に示すように飛行装置10は、基体11、腕部12、スラスタ13、スラスタ14、スラスタ15、およびスラスタ16を備えている。基体11は、飛行装置10の重心位置に設けられている。腕部12は、この基体11から放射状に径方向外側へ延びている。スラスタ13〜16は、この腕部12の先端、すなわち腕部12において基体11と反対側の端部にそれぞれ設けられている。4本の腕部12は、基体11を挟んで対称に延びている。すなわち、基体11を挟む腕部12は、基体11の重心を含む同一の直線上に対をなして対称に延びている。本実施形態では、腕部12の周囲に4つのスラスタ13〜16を備える例について説明する。なお、腕部12およびスラスタ13〜16は、4つに限らず、4つ以上であれば任意の数に設定することができる。
飛行装置10が飛行しているとき、異常検出部43は、スラスタ13〜16に異常があるか否かを検出する(S101)。すなわち、異常検出部43は、4つのスラスタ13〜16のいずれかにおいて異常が生じているか否かを検出する。異常検出部43は、例えば4つのスラスタ13〜16の各モータ21に供給される電流、各モータ21の回転数、各モータ21の温度などからスラスタ13〜16の異常を検出する。
第2実施形態による飛行装置の処理の流れを図8に示す。
第2実施形態の飛行装置10の構成は、図1に示す第1実施形態と共通する。第2実施形態では、制御ユニット40による飛行装置10の制御処理の流れが第1実施形態と異なっている。したがって、以下の説明において第1実施形態共通する処理については説明を省略する。
飛行装置10が飛行しているとき、異常検出部43は、スラスタ13〜16に異常があるか否かを検出する(S201)。姿勢制御部44は、S201において異常検出部43でスラスタ13の異常が検出されると(S201:Yes)、飛行装置10が上昇中またはホバリング中であるか否かを判断する(S202)。姿勢制御部44は、S201において異常検出部43でスラスタ13〜16の異常が検出されないとき(S201:No)、飛行装置10の飛行が終了するまでS201における異常の検出を継続する。
第3実施形態による飛行装置の処理の流れを図9に示す。
第3実施形態の飛行装置10の構成は、第2実施形態と同様に第1実施形態と共通する。
飛行装置10が飛行しているとき、異常検出部43は、スラスタ13〜16に異常があるか否かを検出する(S301)。姿勢制御部44は、S301において異常検出部43でスラスタ13の異常が検出されると(S301:Yes)、飛行装置10を「ヘッドフリーモード」に変更する(S302)。「ヘッドフリーモード」は、「ヘッドロックモード」や「ヘッドレスモード」とも称される。飛行装置10は、「ヘッドフリーモード」へ移行することにより、この移行時における前後左右が固定される。すなわち、飛行装置10は、ヨー軸方向へ回転可能であるため、通常時において前後左右が固定されていない。そこで、飛行装置10を「ヘッドフリーモード」に変更することにより、飛行中の飛行装置10の前後左右をS302における変更時の前後左右に固定する。姿勢制御部44は、S301において異常検出部43でスラスタ13〜16の異常が検出されないとき(S301:No)、飛行装置10の飛行が終了するまでS301における異常の検出を継続する。
なお、第3実施形態におけるヘッドフリーモードへ変更する処理は、図8に示す第2実施形態におけるS201とS203との間に挿入してもよい。
第4実施形態による飛行装置の処理の流れを図10に示す。
第4実施形態の飛行装置10の構成は、上記の複数の実施形態と同様に第1実施形態と共通する。
飛行装置10が飛行しているとき、異常検出部43は、スラスタ13〜16に異常があるか否かを検出する(S401)。姿勢制御部44は、飛行装置10が上昇中またはホバリング中であるか否かを判断する(S402)。姿勢制御部44は、S402において飛行装置10が上昇中またはホバリング中であると判断すると(S402:Yes)、スラスタ13のモータ21を停止する(S403)。そして、姿勢制御部44は、スラスタ13と対称な位置にあるスラスタ15におけるプロペラ23のピッチをマイナス側に変更する(S404)。
第5実施形態による飛行装置を図11に示す。
第5実施形態による飛行装置10は、回転機構部50を備えている。回転機構部50は、腕部12に設けられており、基体11と各スラスタ13〜16とを接続する腕部12の仮想的な軸を中心に、スラスタ13〜16を基体11に対して回転させる。これにより、腕部12に設けられているスラスタ13〜16は、回転機構部50によって基体11に対して回転する。その結果、スラスタ13〜16が発生する推進力の向きは、スラスタ13〜16の回転にあわせて変更される。
第6実施形態による飛行装置の処理の流れを図15に示す。
第6実施形態による飛行装置の構成は、第2実施形態などと同様に図1に示す第1実施形態と共通する。
飛行装置10が飛行しているとき、異常検出部43は、スラスタ13〜16に異常があるか否かを検出する(S501)。姿勢制御部44は、異常検出部43でスラスタ13の異常が検出されると(S501:Yes)、異常が検出された異常スラスタであるスラスタ13のモータ21を停止する(S502)。そして、姿勢制御部44は、スラスタ13と対称な位置にある対称スラスタであるスラスタ15におけるプロペラ23のピッチを0°に変更する(S503)。これにより、対称スラスタであるスラスタ15は、上昇側または下降側のいずれにも推進力が生じない中立位置となる。そして、姿勢制御部44は、残余スラスタであるスラスタ14およびスラスタ16の推力を増大させる(S504)。すなわち、姿勢制御部44は、スラスタ13〜15から異常スラスタであるスラスタ13、および対称スラスタであるスラスタ15を除いた、スラスタ14およびスラスタ16を残余スラスタに設定する。そして、姿勢制御部44は、これら残余スラスタであるスラスタ14およびスラスタ16の推力を増大させる。このとき、姿勢制御部44は、スラスタ14およびスラスタ16の推力を、例えばスラスタ13〜16のいずれにも異常が生じていないときの2倍に設定する。
姿勢制御部44は、スラスタ14およびスラスタ16の推力を増大させると、飛行姿勢を維持したまま飛行装置10の着陸を実行する(S505)。すなわち、姿勢制御部44は、異常なスラスタ13を停止するとともに、対称な位置にあるスラスタ15を中立状態にした後、残ったスラスタ14およびスラスタ16の推力によって飛行装置10の高度を低下させ、着陸を実行する。
第7実施形態による飛行装置を図16に示す。
飛行装置10のスラスタ13〜16は、腕部12の先端ではなく、図16に示すように腕部12の中間に設けてもよい。すなわち、スラスタ13〜16は、第1実施形態の図1に示すように腕部12の先端に限らず、図16に示すように腕部12の先端よりも基体11側に位置していてもよい。
なお、第1実施形態に限らず、第5実施形態の場合も、図17に示すようにスラスタ13〜16は腕部12の中間に設けてもよい。
第8実施形態による飛行装置を図18に示す。
第8実施形態の飛行装置10は、基体11に表示部61を備えている。表示部61は、基体11を貫くヨー軸を中心として、周方向へ2つ以上設けられている。図18に示す第8実施形態の場合、表示部61は4つ設けられている。表示部61は、例えばLEDなどのように視覚によって認識されるランプで構成されている。表示部61は、基体11の外壁に設けられ、飛行装置10を遠隔操作する操作者に対して視覚的に認識可能となっている。
なお、第8実施形態の表示部61は、上述の第1実施形態〜第7実施形態に適用することができる。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
上述の複数の実施形態では、スラスタ13〜16におけるプロペラ23のピッチおよびモータ21の出力を変更する例について説明した。しかし、スラスタ13〜16のプロペラ23およびモータ21は、ピッチや出力だけでなく、回転方向を制御する構成としてもよい。
Claims (8)
- 基体(11)と、
前記基体(11)に設けられ、プロペラ(23)、前記プロペラ(23)を駆動するモータ(21)、および前記プロペラ(23)のピッチを変更するピッチ変更機構部(30)を有する複数のスラスタ(13〜16)と、
前記基体(11)の姿勢を検出する姿勢検出部(42)と、
前記スラスタ(13〜16)の異常を検出する異常検出部(43)と、
前記異常検出部(43)で前記スラスタ(13〜16)の少なくともいずれか一つに異常が検出されると、残る前記スラスタ(13〜16)において前記プロペラ(23)のピッチを変更して、前記姿勢検出部(42)で検出する前記基体(11)の姿勢を維持する姿勢制御部(44)と、
を備える飛行装置。 - 前記スラスタ(13〜16)は、前記基体(11)から放射状に延びる腕部(12)にそれぞれ設けられ、
前記姿勢制御部(44)は、複数の前記スラスタ(13〜16)のうち異常が生じたスラスタを異常スラスタとするとき、前記基体(11)を挟んで前記異常スラスタと対称な位置、または対称に近い位置に設けられる対称スラスタにおける前記プロペラ(23)のピッチを変更する請求項1記載の飛行装置。 - 前記姿勢制御部(44)は、前記対称スラスタの前記プロペラ(23)のピッチに加え、前記対称スラスタの前記モータ(21)の出力を変更する請求項2記載の飛行装置。
- 前記姿勢制御部(44)は、前記異常スラスタにおける前記プロペラ(23)の回転方向に対して逆方向へ回転する前記プロペラ(23)を有する前記スラスタ(13〜16)の数をNhとし、前記異常スラスタにおける前記プロペラ(23)の回転方向に対して同一方向へ回転する前記プロペラ(23)を有する前記スラスタ(13〜16)の数をNlとしたとき、前記対称スラスタの推力を、Nh/Nl倍となるように制御する請求項3記載の飛行装置。
- 前記姿勢制御部(44)は、前記異常スラスタおよび前記対称スラスタを除く残りの前記スラスタにおける前記モータ(21)の出力を増加する請求項3記載の飛行装置。
- 前記腕部(12)に設けられ、前記基体(11)と前記スラスタ(13〜16)とを結ぶ仮想的な軸を中心に前記スラスタ(13〜16)を前記基体(11)に対して回転する回転機構部(50)をさらに備え、
前記スラスタ(13〜16)は、前記基体(11)から放射状に延びる腕部(12)にそれぞれ設けられ、
前記姿勢制御部(44)は、複数の前記スラスタ(13〜16)のうち異常が生じたスラスタを異常スラスタとするとき、前記基体(11)を挟んで前記異常スラスタと対称な位置、または対称に近い位置に設けられる対称スラスタを、前記回転機構部(50)で回転する請求項1記載の飛行装置。 - 前記スラスタ(13〜16)は、前記基体(11)から放射状に延びる腕部(12)にそれぞれ設けられ、
前記姿勢制御部(44)は、複数の前記スラスタ(13〜16)のうち異常が生じたスラスタを異常スラスタとするとき、前記基体(11)を挟んで前記異常スラスタと対称な位置、または対称に近い位置に設けられる対称スラスタにおける前記プロペラ(23)のピッチを0°とし、前記異常スラスタおよび前記対称スラスタを除く残余スラスタの推力を、前記異常スラスタおよび前記対称スラスタが発生する推力を補うように制御する請求項1記載の飛行装置。 - 前記基体(11)の周方向へ複数設けられ、前記スラスタ(13〜16)のいずれかに異常が検出されたとき、前記基体(11)の進行方向を視覚的に表示する表示部(61)をさらに備える請求項1から7のいずれか一項記載の飛行装置。
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