JP2021041820A - 無人飛翔体及びそのためのコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
[1]複数の回転翼をもつ無人飛翔体に備えられる1つ以上の回転翼モーターの少なくとも電流値及び電圧値を入力として受け付け、前記入力に基づいて、下記学習済みモデルを介して、予め定めた時間tを経過したときの前記無人飛翔体の墜落確率を出力するよう、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記学習済みモデルは教師データを用いる機械学習により生成されることを特徴とし、前記教師データは、前記無人飛翔体の飛行記録における前記回転翼モーターの(A1)電流値及び(A2)電圧値、並びに、(B)前記時間tを経過したときの前記無人飛翔体が墜落しているか否かの二値データ、を少なくとも含む、上記コンピュータプログラム。
[2]前記無人飛翔体の飛行記録は前記無人飛翔体のフライトシミュレーション及び実飛行の少なくとも一つから得られる記録を含む[1]のコンピュータプログラム。
[3]各々の前記回転翼モーターには回転翼モーターを制御するための電子速度コントローラが備えられ、前記入力はさらに回転翼モーターの温度及び電子速度コントローラの温度の少なくとも一つを含み、前記教師データはさらに(A3)回転翼モーターの温度及び電子速度コントローラの温度の少なくとも一つを含む、[1]又は[2]のコンピュータプログラム。
[4]前記入力はさらに回転翼モーターの回転数を含み、前記教師データはさらに(A4)回転翼モーターの回転数を含む、[1]〜[3]のコンピュータプログラム。
[5]前記入力は複数の回転翼モーターの各々の電流値及び電圧値を含み、
前記教師データは、前記無人飛翔体の飛行記録における前記複数の回転翼モーターの(A1)電流値及び(A2)電圧値、並びに、(B)前記時間tを経過したときの前記無人飛翔体が墜落しているか否かの二値データ、を少なくとも含む、
[1]〜[4]のコンピュータプログラム。
[6]複数の回転翼をもつ無人飛翔体に備えられる1つの回転翼モーターを制御するための電子速度コントローラであって、[1]〜[4]のコンピュータプログラムを格納することを特徴とする、電子速度コントローラ。
[7]複数の回転翼をもつ無人飛翔体のための飛行コントローラであって、前記無人飛翔体がもつ各々の回転翼にはそれぞれ、回転翼モーター及び前記回転翼モーターを制御するための電子速度コントローラが備えられ、前記飛行コントローラは複数の電子速度コントローラを制御するものであり、かつ、[5]のコンピュータプログラムを格納することを特徴とする、前記飛行コントローラ。
[8]複数の回転翼と、前記回転翼のそれぞれに対して1つずつ接続された[6]の電子速度コントローラと、をもつ無人飛翔体。
[9]複数の回転翼と、前記回転翼のそれぞれに対して1つずつ接続された電子速度コントローラと、[7]の飛行コントローラと、をもつ無人飛翔体。
(A1)ある時刻における回転翼モーターの電流値、
(A2)前記時刻における前記回転翼モーターの電圧値、ならびに
(B)前記時刻から時間tを経過したときの前記無人飛翔体が墜落しているか否かの二値データ。
(A3)前記時刻における回転翼モーターの温度及び電子速度コントローラの温度の少なくとも一つ、
(A4)前記時刻における回転翼モーターの回転数。
上記以外のデータも教師データとして含んでいてもよく、例えば、前記時刻における無人飛翔体の位置データ、前記時刻から過去の時刻における上記データ、上記データの時刻ごとの差分も教師データとして適用可能である。
時間(秒) 電流値(A) 電圧値(V) データNo.
116.5 15.0 14.5 1
117.0 15.6 14.5 2
117.5 15.1 14.5 3
118.0 15.5 14.4 4
118.5 15.7 14.4 5
119.0 30.7 14.4 6
119.5 44.3 14.4 7
120.0 44.9 14.4 8
120.5 44.2 14.3 9
121.0 95.3 14.3 10
121.5 110.2 14.3 11
122.0 − −(墜落) 12
ここまでの考察により、既に3つの教師データを取得できている。
図3は、無人飛翔体のフライトシミュレーションの一例の模式図である。この例では、時刻tの目標位置21と時刻t−1の位置との偏差、時刻t−1の位置、時刻t−1の速度、時刻t−1の加速度から無人飛翔体の各回転翼に入力する電圧を計算するコントローラ1と、電圧から各回転翼の回転数を計算する回転数変換部11と、回転数から各回転翼の力を計算する力変換部12と、回転数から各回転翼のトルクを計算するトルク変換部13と、トルクから各回転翼の電流を計算する電流変換部14と、電圧と電流からモーター制御装置の温度を計算する制御装置温度変換部15と、力変換部12で計算した力から無人飛翔体の前後方向、左右方向、垂直方向、およびそれぞれの方向まわりのロール角、ピッチ角、ヨー角方向の計6方向の加速度を計算する力学モデル2と、加速度から6方向の速度を計算する速度変換部16と、速度から6方向の位置を計算する位置変換部17と、をもつ。図1のモデルに時刻ごとの6方向の目標位置21を入力することで、無人飛翔体の時刻ごとの電圧データ31、回転数データ32、電流データ33、温度データ34、加速度データ35、速度データ36、位置データ37(以下、飛行データ)を取得できる。この目標位置21や、各変換部11〜16の出力の外乱を様々に与えることで、無人飛翔体が墜落するかどうかのシミュレート、及び墜落した場合は墜落前後の飛行データの取得が可能となる。
300:シャフト 400:飛行コントローラ
Claims (9)
- 複数の回転翼をもつ無人飛翔体に備えられる1つ以上の回転翼モーターの少なくとも電流値及び電圧値を入力として受け付け、前記入力に基づいて、下記学習済みモデルを介して、予め定めた時間tを経過したときの前記無人飛翔体の墜落確率を出力するよう、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記学習済みモデルは教師データを用いる機械学習により生成されることを特徴とし、
前記教師データは、前記無人飛翔体の飛行記録における前記回転翼モーターの(A1)電流値及び(A2)電圧値、並びに、(B)前記時間tを経過したときの前記無人飛翔体が墜落しているか否かの二値データ、を少なくとも含む、
上記コンピュータプログラム。 - 前記無人飛翔体の飛行記録は前記無人飛翔体のフライトシミュレーション及び実飛行の少なくとも一つから得られる記録を含む請求項1記載のコンピュータプログラム。
- 各々の前記回転翼モーターには回転翼モーターを制御するための電子速度コントローラが備えられ、前記入力はさらに回転翼モーターの温度及び電子速度コントローラの温度の少なくとも一つを含み、前記教師データはさらに(A3)回転翼モーターの温度及び電子速度コントローラの温度の少なくとも一つを含む、請求項1又は2記載のコンピュータプログラム。
- 前記入力はさらに回転翼モーターの回転数を含み、前記教師データはさらに(A4)回転翼モーターの回転数を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載のコンピュータプログラム。
- 前記入力は複数の回転翼モーターの各々の電流値及び電圧値を含み、
前記教師データは、前記無人飛翔体の飛行記録における前記複数の回転翼モーターの(A1)電流値及び(A2)電圧値、並びに、(B)前記時間tを経過したときの前記無人飛翔体が墜落しているか否かの二値データ、を少なくとも含む、
請求項1〜4のいずれか1項記載のコンピュータプログラム。 - 複数の回転翼をもつ無人飛翔体に備えられる1つの回転翼モーターを制御するための電子速度コントローラであって、請求項1〜4のいずれか1項記載のコンピュータプログラムを格納することを特徴とする、電子速度コントローラ。
- 複数の回転翼をもつ無人飛翔体のための飛行コントローラであって、
前記無人飛翔体がもつ各々の回転翼にはそれぞれ、回転翼モーター及び前記回転翼モーターを制御するための電子速度コントローラが備えられ、
前記飛行コントローラは複数の電子速度コントローラを制御するものであり、かつ、請求項5記載のコンピュータプログラムを格納することを特徴とする、
前記飛行コントローラ。 - 複数の回転翼と、前記回転翼のそれぞれに対して1つずつ接続された請求項6記載の電子速度コントローラと、をもつ無人飛翔体。
- 複数の回転翼と、前記回転翼のそれぞれに対して1つずつ接続された電子速度コントローラと、請求項7記載の飛行コントローラと、をもつ無人飛翔体。
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