JP5870171B1 - 遠隔操縦装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】飛行エリアの地形に拘わらず事前の準備・設定に手間がかからず無人ヘリコプタの所望の飛行が可能となる、遠隔操縦装置を提供する。【解決手段】遠隔操縦装置10は、無人ヘリコプタの飛行方位を検出する方位センサ44と、無人ヘリコプタの速度情報を検出するためのGPSアンテナ40およびGPS受信部42と、速度情報を積分して無人ヘリコプタの飛行距離を検出するCPU34aとを含む。無人ヘリコプタの基点における情報はメモリ34bに記憶される。CPU34aによって、無人ヘリコプタの飛行方位と、速度情報を積分して得られる無人ヘリコプタの飛行距離とに基づいて、基点に対する無人ヘリコプタの位置を示す相対位置が検出され、相対位置に基づいて無人ヘリコプタの飛行が制御される。【選択図】図2

Description

この発明は遠隔操縦装置に関し、より特定的には無人ヘリコプタの遠隔操縦装置に関する。
この種の従来技術の一例が特許文献1において開示されている。特許文献1には、飛行を予定している飛行エリアの外周をGPS受信機と接続した状態で移動しながら、飛行エリアの各端点にてその地点のGPS受信機による絶対位置(緯度および経度で示される位置)および高度を登録することで、飛行エリアデータを設定することが可能な飛行計画装置が開示されている。
特開2002−211494号公報
しかし、この飛行計画装置では、飛行エリアごとに、飛行エリアの外周を移動しながら、飛行エリアの各端点にてその地点のGPS受信機による絶対位置および高度を登録する必要があり、事前の準備・設定に手間がかかる。
それゆえにこの発明の主たる目的は、飛行エリアの地形に拘わらず事前の準備・設定に手間がかからず無人ヘリコプタの所望の飛行が可能となる、遠隔操縦装置を提供することである。
上述の目的を達成するために、無人ヘリコプタの遠隔操縦装置であって、無人ヘリコプタの飛行方位を検出する方位検出部と、無人ヘリコプタの速度情報を検出する速度情報検出部と、速度情報を積分して無人ヘリコプタの飛行距離を検出する距離検出部と、無人ヘリコプタの更新可能な基点における情報を記憶する記憶部と、無人ヘリコプタの飛行方位と、速度情報を積分して得られる無人ヘリコプタの飛行距離とに基づいて、基点に対する無人ヘリコプタの位置を示す相対位置を検出する位置検出部と、相対位置に基づいて無人ヘリコプタの飛行を制御する制御部とを備える、遠隔操縦装置が提供される。
この発明では、飛行エリアの地形に拘わらず、無人ヘリコプタの飛行方位と、速度情報を積分して得られる無人ヘリコプタの飛行距離とに基づいて、基点に対する無人ヘリコプタの位置を示す相対位置を検出し、相対位置に基づいて無人ヘリコプタが飛行する。したがって、様々な地形の上空を順次飛行する必要がある場合であっても、事前の準備・設定に手間を要することなく、容易かつ柔軟に対応できる。
好ましくは、制御部は、無人ヘリコプタが飛行しているある時点における無人ヘリコプタの飛行方位を基点における情報として記憶部に記憶させ、基点における飛行方位に基づいて無人ヘリコプタが飛行する飛行経路を設定し、相対位置が飛行経路に沿うように無人ヘリコプタの飛行を制御する。この場合、無人ヘリコプタが飛行しているある時点における無人ヘリコプタの位置を基点とし、基点における無人ヘリコプタの飛行方位に基づいて無人ヘリコプタが飛行する飛行経路を設定し、相対位置が飛行経路に沿うように無人ヘリコプタは飛行する。したがって、飛行経路を予め設定しておく必要がなく、オペレータは飛行している無人ヘリコプタを見ながら適切な位置を基点に決定する操作をするだけで飛行経路に沿うように無人ヘリコプタを飛行させることができる。
また好ましくは、無人ヘリコプタのターンアシストの開始を指示する指示部をさらに含み、第1往路と復路と第1往路の終点と復路の始点とを結ぶ第1Uターン路とを含む飛行経路に沿って無人ヘリコプタを飛行させるために、制御部は、指示部によるターンアシストの開始を指示する時点における無人ヘリコプタの位置および飛行方位を基点における情報として記憶部に記憶させ、第1往路では、基点における飛行方位に沿って無人ヘリコプタを飛行させ、第1Uターン路では、基点または第1往路における無人ヘリコプタの飛行方位、および第1往路と復路との間隔を示す第1間隔情報に基づいて復路の始点を検出して、第1往路の終点から復路の始点まで無人ヘリコプタを移動させ、復路では、基点または第1往路における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタを飛行させる。この場合、第1往路と復路と両路を結ぶ第1Uターン路とを含む飛行経路に沿って無人ヘリコプタを飛行させるとき、指示部によるターンアシストの開始を指示する時点における無人ヘリコプタの位置を基点として、第1往路では、基点における飛行方位に沿って無人ヘリコプタを飛行させ、第1Uターン路では、基点または第1往路における無人ヘリコプタの飛行方位と第1間隔情報とに基づいて復路の始点を検出して、第1往路の終点から復路の始点まで無人ヘリコプタを移動させ、復路では、基点または第1往路における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタを飛行させる。したがって、指示部によってターンアシストの開始を指示すると、第1往路と復路とが第1間隔情報が示す間隔をあけてかつ平行となるように無人ヘリコプタを容易に往復させることができる。
さらに好ましくは、制御部は、第1Uターン路では、第1往路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第1間隔情報とに基づいて復路の始点を検出して、第1往路の終点から復路の始点まで無人ヘリコプタを移動させ、復路では、第1往路の終点における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタを飛行させる。この場合、第1Uターン路および復路において直近の第1往路の終点における飛行方位に基づいて無人ヘリコプタを飛行させるので、第1往路と復路とがより平行となるように無人ヘリコプタを飛行させることができる。
好ましくは、飛行経路は、第2往路と、復路の終点と第2往路の始点とを結ぶ第2Uターン路とをさらに含み、制御部は、第2Uターン路では、基点、第1往路または復路における無人ヘリコプタの飛行方位、および復路と第2往路との間隔を示す第2間隔情報に基づいて第2往路の始点を検出して、復路の終点から第2往路の始点まで無人ヘリコプタを移動させ、第2往路では、基点もしくは第1往路における飛行方位に沿って無人ヘリコプタを飛行させる、または復路における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタを飛行させる。この場合、第1往路から第2往路までの飛行を必要に応じて繰り返すことによって、飛行エリアの大きさに容易に対応できる。
また好ましくは、制御部は、第2Uターン路では、復路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第2間隔情報とに基づいて第2往路の始点を検出して、復路の終点から第2往路の始点まで無人ヘリコプタを移動させ、第2往路では、復路の終点における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタを飛行させる。この場合、第2Uターン路および第2往路において直近の復路の終点における飛行方位に基づいて無人ヘリコプタを飛行させるので、復路と第2往路とがより平行となるように無人ヘリコプタを飛行させることができる。
さらに好ましくは、第1往路の終点および復路の終点を指示する終点指示部をさらに含み、制御部は、終点指示部によって指示された第1往路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第1間隔情報とに基づいて復路の始点を検出し、終点指示部によって指示された復路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第2間隔情報とに基づいて第2往路の始点を検出する。この場合、終点指示部によって第1往路の終点および復路の終点を指示でき、第1往路の始点から終点までの距離および復路の始点から終点までの距離をそれぞれ任意に設定できる。すなわち、オペレータからの指示によって無人ヘリコプタの反転ターンのタイミングを設定できる。したがって、飛行エリアの様々な地形(奥行き)に容易に対応できる。
好ましくは、無人ヘリコプタは散布物を散布するために用いられ、当該遠隔操縦装置は、散布物の散布の開始および終了を指示するための散布指示部をさらに含み、散布指示部は、終点指示部を兼ね、制御部は、散布指示部からの散布開始指示に応じて散布物の散布を開始し、散布指示部からの散布終了指示に応じて散布物の散布を終了するとともに復路の始点および第2往路の始点を検出する。この場合、散布指示部は終点指示部を兼ねるので、散布指示部とは別に終点指示部を設ける必要がない。さらに、散布指示部からの散布開始指示に応じて無人ヘリコプタからの散布物の散布を開始し、散布指示部からの散布終了指示に応じて無人ヘリコプタからの散布物の散布を終了する。したがって、予め散布距離を記憶させる必要はなく、オペレータは飛行している無人ヘリコプタの位置を見ながらオペレータによる指示によって適切な位置で散布の開始/停止を柔軟に行うことができる。
また好ましくは、制御部は、指示部によるターンアシストの開始指示を契機として第1往路の始点を検出し、第1往路の始点と予め設定された距離情報とに基づいて第1往路の終点を検出し、第1往路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第1間隔情報とに基づいて復路の始点を検出し、制御部はさらに、復路の始点と予め設定された距離情報とに基づいて復路の終点を検出し、復路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第2間隔情報とに基づいて第2往路の始点を検出し、第2往路の始点と予め設定された距離情報とに基づいて第2往路の終点を検出する。この場合、指示部によってターンアシストの開始を指示すれば、その後、無人ヘリコプタを自動的に飛行させることができる。
さらに好ましくは、無人ヘリコプタは散布物を散布するために用いられ、制御部は、第1往路、復路および第2往路のそれぞれの始点で散布物の散布を開始し、第1往路、復路および第2往路のそれぞれの終点で散布物の散布を終了する。この場合、散布物の散布の開始および終了も自動的に行うことができるので、散布の開始および終了をオペレータが指示する必要がない。
好ましくは、第1往路の終点を指示する終点指示部をさらに含み、制御部は、指示部によるターンアシストの開始指示を契機として第1往路の始点を検出し、第1往路の始点と終点指示部によって指示された第1往路の終点とに基づいて距離情報を検出し、第1往路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第1間隔情報とに基づいて復路の始点を検出し、制御部はさらに、復路の始点と検出された距離情報とに基づいて復路の終点を検出し、復路の終点における無人ヘリコプタの飛行方位と第2間隔情報とに基づいて第2往路の始点を検出し、第2往路の始点と検出された距離情報とに基づいて第2往路の終点を検出する。この場合、終点指示部によって第1往路の終点を指示することによって、第1往路の始点から終点までの距離、復路の始点から終点までの距離、および第2往路の始点から終点までの距離、すなわち、無人ヘリコプタの反転ターンのタイミングを設定(変更)でき、飛行エリアの様々な地形(奥行き)に容易に対応できる。
また好ましくは、無人ヘリコプタは散布物を散布するために用いられ、制御部は、第1往路、復路および第2往路のそれぞれの始点で散布物の散布を開始し、第1往路、復路および第2往路のそれぞれの終点で前記散布物の散布を終了する。ここで、たとえば後述の不完全フルオート飛行動作では、終点指示部によって第1往路の終点を指示すると距離情報が検出され、当該距離情報に基づいて復路の終点および第2往路の終点も検出されるので、オペレータからの指示によって第1往路、復路および第2往路において散布物を散布する距離(散布を停止するタイミング)を容易に設定(変更)できる。
さらに好ましくは、第1往路は復路に対して第2往路とは逆側に位置し、第1往路と復路との間隔と、復路と第2往路との間隔とは略等しく設定される。この場合、往路と復路とが略等間隔をあけてかつ平行となるように無人ヘリコプタを容易に往復させることができる。
好ましくは、無人ヘリコプタを操舵する操舵部をさらに含み、制御部は、ターンアシストの開始が指示された後、操舵部の操作量が閾値以内であれば無人ヘリコプタの飛行状態を調整し、操舵部の操作量が閾値を超えればターンアシストを終了する。この場合、飛行経路に沿って飛行している最中に、オペレータが無人ヘリコプタを見ながら飛行状態(飛行軌跡)を微調整できるとともに、オペレータが望む飛行状態と大幅に異なる場合には即座にかつ容易に飛行経路に沿った飛行を終了させることができる。
この発明によれば、飛行エリアの地形に拘わらず事前の準備・設定に手間がかからず無人ヘリコプタの所望の飛行が可能となる。
この発明の一実施形態における遠隔操縦装置と無人ヘリコプタとを示す図解図である。 遠隔操縦装置の構成の一例を示す電気的ブロック図である。 第1スティック状部材および第2スティック状部材の動きおよび閾値を説明するための図解図である。 無人ヘリコプタの飛行動作の概要を示す図解図である。 セミオート飛行動作の一例を示すフロー図である。 セミオート飛行動作の概要を示す図解図である。 完全フルオート飛行動作の一例を示すフロー図である。 完全フルオート飛行動作の概要を示す図解図である。 不完全フルオート飛行動作の一例を示すフロー図である。 不完全フルオート飛行動作の概要を示す図解図である。
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図1を参照して、この発明の一実施形態の遠隔操縦装置10は、無人ヘリコプタ1の遠隔操縦装置である。
無人ヘリコプタ1は、ボディ2、マスト3、メインロータ4およびテールロータ5を含む。マスト3は、ボディ2から上方に突出するようにかつ回転可能に設けられる。マスト3の上端部にメインロータ4が固定される。テールロータ5は、ボディ2の後端部に回転可能に設けられる。メインロータ4およびテールロータ5は、ボディ2内に設けられる図示しない駆動源からの駆動力に基づいて回転される。また、無人ヘリコプタ1は、薬剤などの散布物を散布するための図示しない散布装置を備えている。
遠隔操縦装置10は、無人ヘリコプタ1に向けて信号を送信する送信機12と、無人ヘリコプタ1に搭載される機器14とを含む。
図2を参照して、送信機12は、第1スティック状部材16a、第2スティック状部材16b、信号生成部18、CPU20、高周波部22、送信アンテナ24、ターンアシスト開始スイッチ26、ターン方向切替スイッチ28および散布スイッチ30を含む。
図1を参照して、第1スティック状部材16aおよび第2スティック状部材16bは、無人ヘリコプタ1を操舵する操舵部に相当する。第1スティック状部材16aをab方向(前後方向)に操作することにより、モータ48(後述)が制御され、飛行中の機首の上下方向の角度が変更され、無人ヘリコプタ1が加速又は減速(前進または後進)する。第1スティック状部材16aをa方向に操作すると、機首が下がり無人ヘリコプタ1が加速(前進)飛行し、第1スティック状部材16aをb方向に操作すると、機首が上がり無人ヘリコプタ1が減速(後進)飛行する。第1スティック状部材16aをcd方向(左右方向)に操作することにより、機首が左右方向に振られる。第2スティック状部材16bをef方向(前後方向)に操作することにより、機体が上昇または下降する。第2スティック状部材16bをgh方向(左右方向)に操作することにより、機体が左右方向に傾けられる。
図3を参照して、このように第1スティック状部材16aおよび第2スティック状部材16bは、基準位置SP(中立位置)から前後左右に移動(傾斜)可能に設けられる。機器14の制御部34(後述)は、送信機12のターンアシスト開始スイッチ26がオンされてターンアシストの開始が指示された後、第1スティック状部材16aおよび第2スティック状部材16bの基準位置SPからの操作量(操作角度X)が閾値T以内であればその操作量の大きさに応じて無人ヘリコプタ1の飛行状態(飛行軌跡)を調整し、第1スティック状部材16aおよび第2スティック状部材16bの操作量が閾値Tを超えればターンアシストを終了する。
送信機12の信号生成部18によって、第1スティック状部材16aおよび/または第2スティック状部材16bの基準位置SPからの操作量に応じたアナログの操作情報が生成され、CPU20によって、与えられたアナログの操作情報がデジタルの操作情報に変換され、高周波部22に送られる。
また、送信機12のターンアシスト開始スイッチ26は、無人ヘリコプタ1のターンアシストの開始を指示する指示部に相当する。ターンアシストとは、進行方向を自動で変更する飛行動作に設定されることを意味する。進行方向を自動で変更する飛行動作の例として、セミオート飛行動作、完全フルオート飛行動作および不完全フルオート飛行動作を後述する。ターンアシスト開始スイッチ26をオンすると機器14の制御部34(後述)にターンアシストの開始が指示され、制御部34のメモリ34b(後述)は無人ヘリコプタ1の機首方位(機首が向いている方向)または進行方位(移動している方向)を飛行方位として記憶し、無人ヘリコプタ1は飛行方位に向けて自動的に加速し始める。ターンアシスト開始スイッチ26をオフすると、ターンアシストを強制終了し、散布物の散布を終了し、無人ヘリコプタ1をホバリング状態にする。
ターン方向切替スイッチ28は、3値(中、右、左)切替スイッチであり、中央位置でターンアシストを実行しないモードに設定され、右位置で右ターンモードに設定され、左位置で左ターンモードに設定される。ターンアシストを実行中に右位置または左位置から中央位置に切り替えると、ターンアシストを終了し、無人ヘリコプタ1をホバリング状態にする。
散布スイッチ30をオンすると散布が開始され、散布スイッチ30をオフすると散布が停止される。また、散布スイッチ30はターン開始のトリガを兼ねることもでき、この場合、散布スイッチ30をオフすると、散布停止後にターンが開始される。
また、送信機12はさらにターンスイッチ32を含んでもよい。ターンスイッチ32は、後述する完全フルオート飛行動作や不完全フルオート飛行動作を行う場合に用いられる。ターンスイッチ32がオン状態のとき完全フルオート飛行動作に設定され、オフ状態のとき不完全フルオート飛行動作に設定される。また、ターンスイッチ32がオフからオンされると反転ターンが行われ、一方、オンからオフされるとターン準備速度に減速される(ターン位置調整状態になる)。
これらの各スイッチからの信号がCPU20に与えられ、CPU20によって、与えられた信号がデジタルの操作情報に変換され、高周波部22に送られる。
高周波部22では、デジタルの操作情報によって変調され、得られた無線信号が送信アンテナ24から送信される。
機器14は、制御部34、受信アンテナ36、高周波部38、GPSアンテナ40、GPS受信部42、方位センサ44、モータ駆動部46およびモータ48を含む。
送信機12の送信アンテナ24から送信された無線信号は、受信アンテナ36で受信されて、高周波部38によって操作量に応じたデジタルの操作情報に復調され、制御部34に与えられる。また、GPS衛星50からのヘリコプタ1に関するGPS信号がGPSアンテナ40によって受信され、GPS受信部42へ与えられる。GPS受信部42では、与えられたGPS信号から無人ヘリコプタ1の現在の速度を示す速度情報が抽出され、速度情報は制御部34へ与えられる。また、方位センサ44によって、無人ヘリコプタ1の飛行方位が検出され、方位検出信号は制御部34へ与えられる。
制御部34は、CPU34aおよびメモリ34bを含む。CPU34a(制御部34)は、メモリ34bに記憶されたプログラムを実行し、各構成要素に指示を与え、ヘリコプタ1を制御する。たとえば、CPU34a(制御部34)は、与えられた操作情報および速度情報に基づいて制御情報を生成し、モータ駆動部46を制御し、モータ駆動部46によってモータ48が駆動される。モータ48の駆動によって、メインロータ4の角度が変更され、飛行中の無人ヘリコプタ1の機首の上下方向の角度等が調節され、飛行状態が制御される。また、CPU34a(制御部34)は、与えられた速度情報を積分して無人ヘリコプタ1の飛行距離を検出する。さらに、CPU34a(制御部34)は、無人ヘリコプタ1の飛行方位と、速度情報を積分して得られる無人ヘリコプタ1の飛行距離とに基づいて、基点に対する無人ヘリコプタ1の位置を示す相対位置を検出し、相対位置に基づいて無人ヘリコプタ1の飛行を制御する。具体的には、基点からある一定時間毎に飛行方位と飛行距離とを検出するようにして、基点における飛行方位と基点からある一定時間後の飛行距離とに基づいて基点からの相対位置を検出し、その相対位置における飛行方位とその相対位置からさらに一定時間後の飛行距離とに基づいてその相対位置から移動した位置を検出し、基点からの相対位置に相対位置から移動した位置をある一定時間毎に順次積算することによって、基点に対する相対位置を検出する(更新していく)。メモリ34bには、無人ヘリコプタ1の更新可能な基点における情報等が記憶される。
図4を参照して、圃場52における無人ヘリコプタ1の飛行動作の概要について説明する。この例では、圃場52は長方形状を有する。後述する飛行経路において、第1往路X1の終点と復路Yの始点とが第1Uターン路Z1によって結ばれ、復路Yの終点と第2往路X2の始点とが第2Uターン路Z2によって結ばれ、以下同様に構成される。隣り合う往路と復路との間隔(散布幅)Wは略一定に設定されている。なお、間隔Wは必要に応じて変更可能であることが好ましい。各往路および復路の始点および終点はそれぞれ、圃場52の端となるように設定されている。したがって、典型的には、往路および復路の始点から終点まで薬剤が散布され、Uターン路では薬剤は散布されない。
まず、無人ヘリコプタ1を助走において直進させたい方向に直進させ、第1往路X1の始点に到達すると、無人ヘリコプタ1を第1往路X1の始点から終点まで(圃場52の一方のエンドラインから他方のエンドラインまで)一定の高さで直進させながら薬剤が散布される。ついで、第1Uターン路Z1を通って次の散布目標である復路Yの始点まで無人ヘリコプタ1を反転ターンさせ、無人ヘリコプタ1を復路Yの始点から終点まで一定の高さで直進させながら薬剤が散布される。さらに、第2Uターン路Z2を通って次の散布目標である第2往路X2の始点まで無人ヘリコプタ1を反転ターンさせ、無人ヘリコプタ1を第2往路X2の始点から終点まで一定の高さで直進させながら薬剤が散布される。以降、同様の動作が繰り返される。なお、上述の例では、薬剤の散布は、往路および復路の始点から終点まで(圃場52の端から端まで)行われたが、これに限定されない。たとえば、往路および/または復路において始点よりもさらに圃場52内に入った後に薬剤の散布が開始されてもよい。
この実施形態において、方位センサ44が方位検出部に対応する。GPSアンテナ40およびGPS受信部42が速度情報検出部に対応する。CPU34a(制御部34)が、距離検出部および位置検出部に対応する。メモリ34bが記憶部に対応する。第1スティック状部材16aおよび第2スティック状部材16bが操舵部に対応する。散布スイッチ30が、散布指示部に対応する。セミオート飛行動作では、散布スイッチ30は終点指示部を兼ねる。不完全フルオート飛行動作では、ターンスイッチ32は終点指示部を兼ねる。距離Wが第1間隔情報および第2間隔情報に対応する。
ついで、図4、図5および図6を参照して、無人ヘリコプタ1のセミオート飛行動作の一例について説明する。なお、図6、図8および図10における黒丸(●)は、オペレータがスイッチ操作したときの無人ヘリコプタ1の位置を示す。
まず、オペレータが地上でターン方向切替スイッチ28を操作して左位置または右位置に設定し、無人ヘリコプタ1の反転ターンの方向を決める(ステップS1)。図6に示す場合、ターン方向切替スイッチ28は右位置に設定されている。ついで、送信機12を操作することによって無人ヘリコプタ1を離陸させて、通常フライト制御が行われる(ステップS3)。このとき、無人ヘリコプタ1を、散布したい方向に機首を向けてホバリング状態で飛行させ、または散布を予定している方向に飛行させ、オペレータによってターンアシスト開始スイッチ26がオンされるまで待機する(ステップS5)。たとえば図6に示す位置Aでターンアシスト開始スイッチ26がオンされると、無人ヘリコプタ1がホバリング状態か否かが判断される(ステップS7)。無人ヘリコプタ1がホバリング状態であれば、位置Aとともに機首方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶され(ステップS9)、一方、無人ヘリコプタ1が移動している場合には、位置Aとともに進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS11)。このように、基点における情報として、位置Aおよび「飛行方位」がメモリ34bに記憶される。この実施形態では、図6に示すように「飛行方位」は、北方向に対する角度で示され、基点における「飛行方位」として角度θ1がメモリ34bに格納される。そして、「飛行方位」に沿って位置Aを通る飛行経路(図6における左側点線矢印(第1往路X1)を含む)が直線状に設定され、位置Aから、無人ヘリコプタ1は、「飛行方位」に沿うように飛行しながら、自動的に予め設定された「散布速度」まで加速し、「散布速度」に到達する(ステップS13)。同時にGPS衛星50からの(上下方向の)速度情報を利用し、この時点での飛行高度を保つ制御が開始される。
そして、オペレータが散布スイッチ30をオンしたか否かが判断される(ステップS15)。オペレータが散布スイッチ30をオンするまで、無人ヘリコプタ1は「散布速度」での飛行を継続し、たとえば図6に示す位置Bで散布スイッチ30がオンされると、位置Bから無人ヘリコプタ1からの薬剤の散布が開始される。その後、オペレータが散布スイッチ30をオフしたか否かが判断される(ステップS17)。薬剤の散布は、散布スイッチ30がオフされるまで継続され、たとえば、図6に示す位置Cにおいて散布スイッチ30がオフされると、薬剤の散布が停止されるとともに、位置Cが第1往路X1の終点となる。無人ヘリコプタ1の飛行は、位置Bから位置Cにおいて、基点(位置A)に対する相対位置が飛行経路に沿うように制御され、「散布速度」及び飛行高度を一定に保つように制御される。さらに、散布スイッチ30がオフされると、位置C(第1往路X1の終点)における基点(位置A)に対する相対位置とともに、位置Cにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS19)。「飛行方位」としては、角度θ2がメモリ34bに格納される。したがって、位置Cが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Cにおける直前の基点(位置A)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS1で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS21)。
第1Uターン路Z1における反転ターンでは、機首の方向を変えずに図6に示す位置D(復路Yの始点)を目指して弧を描くように無人ヘリコプタ1はターンし、位置Dに達するまでに加速して「散布速度」になるように自動制御される(ステップS23)。ここで、位置Dは、位置Cから位置Cにおける「飛行方位」に対する直角方向に所定距離(間隔W)だけ離れた目標位置である。目標位置である位置D(復路Yの始点)に無人ヘリコプタ1が到達すると(ステップS25)、位置Dから、メモリ34bに記憶されている位置Cにおける「飛行方位」に対して180°反対方向に進む飛行経路(図6中の中央点線矢印(復路Yに対応))が設定され、その飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1の飛行が自動制御される。このようにして、飛行経路が180°変更され(ステップS27)、ステップS15に戻る。
ステップ15において、たとえば図6に示す位置Eで散布スイッチ30がオンされると、位置Eから無人ヘリコプタ1からの薬剤の散布が開始される。なお、薬剤散布のタイミングは、位置Dより前や位置Dと同時でもよい。その後、オペレータが散布スイッチ30をオフしたか否かが判断される(ステップS17)。薬剤の散布は、散布スイッチ30がオフされるまで継続され、たとえば図6に示す位置Fで散布スイッチ30がオフされると、薬剤の散布が停止されるとともに、位置Fが復路Yの終点となり、位置F(復路Yの終点)における直前の基点(位置C)に対する相対位置とともに、位置Fにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS19)。「飛行方位」としては、角度θ3がメモリ34bに格納される。したがって、位置Fが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Fにおける直前の基点(位置C)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS1で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS21)。
第2Uターン路Z2における反転ターンでは、機首の方向を変えずに図6に示す位置G(第2往路X2の始点)を目指して弧を描くように無人ヘリコプタ1はターンし、位置Gに達するまでに加速して「散布速度」になるように自動制御される(ステップS23)。ここで、位置Gは、位置Fから位置Fにおける「飛行方位」に対する直角方向に所定距離(間隔W)だけ離れた目標位置である。目標位置である位置G(第2往路X2の始点)に無人ヘリコプタ1が到達すると(ステップS25)、位置Gから、メモリ34bに記憶されている位置Fにおける「飛行方位」に対して180°反対方向に進む飛行経路(図6中の右側点線矢印)が設定され、その飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1の飛行が自動制御される。このようにして、飛行経路が180°変更され(ステップS27)、ステップS15に戻る。
上述のステップS15からステップS27までの処理が、必要に応じて繰り返される。
そして、割り込み処理として、オペレータがターンアシスト開始スイッチ26をオフすると、セミオート飛行動作が強制終了され(ステップS29)、薬剤の散布が終了されて、無人ヘリコプタ1がホバリング状態で待機し(ステップS31)、ステップS3に戻る。
このように動作する遠隔操縦装置10によれば、飛行エリアの地形に拘わらず、無人ヘリコプタ1の飛行方位と、速度情報を積分して得られる無人ヘリコプタ1の飛行距離とに基づいて、基点に対する無人ヘリコプタ1の位置を示す相対位置を検出し、相対位置に基づいて無人ヘリコプタ1が飛行する。したがって、様々な地形の上空を順次飛行する必要がある場合であっても、事前の準備・設定に手間を要することなく、容易かつ柔軟に対応できる。
無人ヘリコプタ1が飛行しているある時点における無人ヘリコプタ1の位置を基点とし、基点における無人ヘリコプタ1の飛行方位に基づいて無人ヘリコプタ1が飛行する飛行経路を設定し、相対位置が飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1は飛行する。したがって、飛行経路を予め設定しておく必要がなく、オペレータは飛行している無人ヘリコプタ1を見ながら適切な位置を基点に決定する操作をするだけで飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1を飛行させることができる。
第1往路X1と復路Yと両路を結ぶ第1Uターン路Z1とを含む飛行経路に沿って無人ヘリコプタ1を飛行させるとき、ターンアシスト開始スイッチ26によるターンアシストの開始を指示する時点における無人ヘリコプタ1の位置を基点として、第1往路X1では、基点における飛行方位に沿って無人ヘリコプタ1を飛行させ、第1Uターン路Z1では、第1往路X1の終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて復路Yの始点を検出して、第1往路X1の終点から復路Yの始点まで無人ヘリコプタ1を移動させ、復路Yでは、第1往路X1の終点における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタ1を飛行させる。したがって、ターンアシスト開始スイッチ26によってターンアシストの開始を指示すると、第1往路X1と復路Yとが間隔Wをあけてかつ平行となるように無人ヘリコプタ1を容易に往復させることができる。また、第1Uターン路Z1および復路Yにおいて直近の第1往路X1の終点における飛行方位に基づいて無人ヘリコプタ1を飛行させるので、第1往路X1と復路Yとがより平行となるように無人ヘリコプタ1を飛行させることができる。
第2Uターン路Z2では、復路Yの終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位および間隔Wに基づいて第2往路X2の始点を検出して、復路Yの終点から第2往路X2の始点まで無人ヘリコプタ1を移動させ、第2往路X2では、復路Yの終点における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタ1を飛行させる。したがって、第1往路X1から第2往路X2までの飛行を必要に応じて繰り返すことによって、飛行エリアの大きさに容易に対応できる。また、第2Uターン路Z2および第2往路X2において復路Yの終点における飛行方位に基づいて無人ヘリコプタ1を飛行させるので、復路Yと第2往路X2とがより平行となるように無人ヘリコプタ1を飛行させることができる。
第1往路X1は復路Yに対して第2往路X2とは逆側に位置し、第1往路X1と復路Yとの間隔Wと、復路Yと第2往路X2との間隔Wとは略等しく設定されるので、往路と復路Yとが略等間隔をあけてかつ平行となるように無人ヘリコプタ1を容易に往復させることができる。
ターンアシストの開始が指示された後、第1スティック状部材16aおよび第2スティック状部材16bの操作量が閾値T以内であれば無人ヘリコプタ1の飛行状態を調整し、第1スティック状部材16aまたは第2スティック状部材16bの操作量が閾値Tを超えればターンアシストを終了する。したがって、飛行経路に沿って飛行している最中に、オペレータが無人ヘリコプタ1を見ながら飛行状態(飛行軌跡)を微調整できるとともに、オペレータが望む飛行状態と大幅に異なる場合には即座にかつ容易に飛行経路に沿った飛行を終了させることができる。
また、オペレータの技量によらず圃場52において良好に薬剤を散布できるので、散布品質・散布効率が向上する。特に、背高作物(松、サトウキビ、デントコーンなど)に対して、特定の高所から所定の範囲にまとめて薬剤を散布する場合、特定の高所では散布幅の移動飛行を正確に繰り返すことが非常に困難であるが、ターンアシスト機能により散布品質・散布効率が向上し作業性が改善する。
さらに、GPS信号から無人ヘリコプタ1の現在の速度を示す速度情報が抽出され、速度情報を積分して得られる飛行距離と飛行方位とに基づいて、基点に対する無人ヘリコプタ1の位置を示す相対位置を検出するので、GPS信号から直接得られる位置情報よりも高精度の位置情報が得られる。
以上の作用効果は、セミオート飛行動作の場合だけではなく、後述する完全フルオート飛行動作および不完全フルオート飛行動作においても奏することができる。
また、セミオート飛行動作によれば、終点指示部を兼ねる散布スイッチ30によって指示された第1往路X1の終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて復路Yの始点を検出し、散布スイッチ30によって指示された復路Yの終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて第2往路X2の始点を検出する。したがって、散布スイッチ30によって第1往路X1の終点および復路Yの終点を指示でき、第1往路X1の始点から終点までの距離および復路Yの始点から終点までの距離をそれぞれ任意に設定できる。すなわち、オペレータからの指示によって無人ヘリコプタ1の反転ターンのタイミングを設定できる。したがって、飛行エリアの様々な地形(奥行き)に容易に対応できる。
散布スイッチ30は散布指示部と終点指示部とを兼ね、散布スイッチ30からの散布開始指示に応じて薬剤の散布を開始し、散布スイッチ30からの散布終了指示に応じて薬剤の散布を終了するとともに復路Yの始点および第2往路X2の始点を検出する。このように散布スイッチ30は終点指示部を兼ねるので、散布スイッチ30とは別に終点指示部を設ける必要がない。さらに、散布スイッチ30からの散布開始指示に応じて無人ヘリコプタ1からの薬剤の散布を開始し、散布スイッチ30からの散布終了指示に応じて無人ヘリコプタ1からの薬剤の散布を終了する。したがって、予め散布距離を記憶させる必要はなく、オペレータは飛行している無人ヘリコプタ1の位置を見ながらオペレータによる指示によって適切な位置で散布の開始/停止を柔軟に行うことができる。さらに、オペレータの操作によって散布距離を変更できるので、様々な形の圃場52に薬剤を散布する場合であっても、容易かつ柔軟に対応できる。
予めターン回数や、横方向のみの総移動距離(間隔Wの総和距離)に制限を設け、制限を超えた場合には自動でセミオート飛行動作を終了させ、ホバリング状態に移行すれば、オペレータによる操縦ミスを予防できる。
つぎに、図4、図7および図8を参照して、無人ヘリコプタ1の完全フルオート飛行動作の一例について説明する。
まず、オペレータが地上でターン方向切替スイッチ28を操作して左位置または右位置に設定し、無人ヘリコプタ1の反転ターンの方向を決めるとともに、ターンスイッチ32をオンし、完全フルオート飛行動作を選択する(ステップS101)。図8に示す場合、ターン方向切替スイッチ28は右位置に設定されている。完全フルオート飛行動作では、距離情報としての「散布距離」(図8(a)における位置Bから位置Dまでの距離、位置Eから位置Gまでの距離)およびターン回数が予め設定されている。なお、「散布距離」およびターン回数は、この時点で設定されてもよく、前回の値が用いられてもよい。
ついで、送信機12を操作することによって無人ヘリコプタ1を離陸させて、通常フライト制御が行われる(ステップS103)。このとき、無人ヘリコプタ1を、散布したい方向に機首を向けてホバリング状態で飛行させ、または散布を予定している方向に飛行させ、オペレータによってターンアシスト開始スイッチ26がオンされるまで待機する(ステップS105)。たとえば図8(a)に示す位置Aでターンアシスト開始スイッチ26がオンされると、無人ヘリコプタ1がホバリング状態か否かが判断される(ステップS107)。無人ヘリコプタ1がホバリング状態であれば、位置Aとともに機首方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶され(ステップS109)、一方、無人ヘリコプタ1が移動している場合には、位置Aとともに進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS111)。このように、基点における情報として、位置Aおよび「飛行方位」がメモリ34bに記憶される。基点における「飛行方位」として角度θ1がメモリ34bに格納される。そして、「飛行方位」に沿って位置Aを通る飛行経路(図8(a)における左側点線矢印(第1往路X1)を含む)が直線状に設定され、位置Aから、無人ヘリコプタ1は、「飛行方位」に沿うように飛行しながら、自動的に予め設定された「散布速度」(>「ターン準備速度」)まで加速する(ステップS113)。同時にGPS衛星50からの(上下方向の)速度情報を利用し、この時点での飛行高度を保つ制御が開始される。
たとえば図8(a)に示す位置Bにおいて無人ヘリコプタ1の速度が「散布速度」に達すると、無人ヘリコプタ1は位置B(第1往路X1の始点)から自動的に薬剤の散布を開始し、位置Bからの移動距離を計算しながら飛行する(ステップS115)。その後、ターンスイッチ32がオン状態であるか否かが判断される(ステップS117)。ステップS101において、ターンスイッチ32はオン状態に設定されているので、第1往路X1ではターンスイッチ32はオン状態であると判断され、ステップS119へ進み、無人ヘリコプタ1が位置Bから(設定された散布距離−ターン準備距離)分移動したか否かが判断される。ターン準備距離は、予め設定されている。無人ヘリコプタ1が(設定された散布距離−ターン準備距離)分移動するまで「散布速度」での飛行を継続し、当該距離分移動すれば、無人ヘリコプタ1は反転ターン準備のためにターン準備速度まで減速する(ステップS121)。このように、オペレータが操作しなくとも、無人ヘリコプタ1が図8(a)に示す位置Bから位置Cまで移動すれば、ターン準備速度まで減速する。
そして、無人ヘリコプタ1が位置Bから予め設定された散布距離分(図8(a)に示す位置Bから位置Dまで)移動したとき、薬剤の散布が停止され(ステップS123)、位置D(第1往路X1の終点)における基点(位置A)に対する相対位置とともに、位置Dにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS125)。「飛行方位」としては、角度θ2がメモリ34bに格納される。したがって、位置Dが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Dにおける直前の基点(位置A)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS101で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS127)。このように、オペレータが操作しなくとも、図8(a)に示す位置D(第1往路X1の終点)まで薬剤の散布が続けられ、反転ターンが開始される。
無人ヘリコプタ1の反転ターンは、上述したセミオート飛行動作の場合と同様である。すなわち、その後の第1Uターン路Z1における反転ターンでは、機首の方向を変えずに図8(a)に示す位置E(復路Yの始点)を目指して弧を描くように無人ヘリコプタ1はターンし、位置Eに達するまでに加速して「散布速度」になるように自動制御される(ステップS129)。ここで、位置Eは、位置Dから位置Dにおける「飛行方位」に対する直角方向に所定距離(間隔W)だけ離れた目標位置である。目標位置である位置E(復路Yの始点)に無人ヘリコプタ1が到達すると(ステップS131)、位置Eから、メモリ34bに記憶されている位置Dにおける「飛行方位」に対して180°反対方向に進む飛行経路(図8(a)中の中央点線矢印(復路Yに対応))が設定され、その飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1の飛行が自動制御される。このようにして、飛行経路が180°変更され(ステップS133)、ステップS115に戻る。
ステップS115において、無人ヘリコプタ1は、図8(a)に示す位置Eから自動的に薬剤の散布を開始し、位置Eからの移動距離を計算しながら飛行する。その後、ターンスイッチ32がオン状態であるか否かが判断され(ステップS117)、オン状態であれば、無人ヘリコプタ1が位置Eから(設定された散布距離−ターン準備距離)分移動したか否かが判断される(ステップS119)。無人ヘリコプタ1が(設定された散布距離−ターン準備距離)分移動するまで「散布速度」での飛行を継続し、当該距離分移動すれば、反転ターン準備のためにターン準備速度まで減速する(ステップS121)。このように、オペレータが操作しなくとも、無人ヘリコプタ1が図8(a)に示す位置Eから位置Fまで移動すれば、ターン準備速度まで減速する。
そして、無人ヘリコプタ1が位置Eから予め設定された散布距離分(図8(a)に示す位置Eから位置Gまで)移動したとき、薬剤の散布が停止され(ステップS123)、位置G(復路Yの終点)における直前の基点(位置D)に対する相対位置とともに、位置Gにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS125)。「飛行方位」としては、角度θ3がメモリ34bに格納される。したがって、位置Gが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Gにおける直前の基点(位置D)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS101で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS127)。このように、オペレータが操作しなくとも、図8(a)に示す位置G(復路Yの終点)まで薬剤の散布が続けられ、反転ターンが開始される。
その後の第2Uターン路Z2における反転ターンでは、機首の方向を変えずに図8(a)において位置H(第2往路X2の始点)を目指して弧を描くように無人ヘリコプタ1はターンし、位置Hに達するまでに加速して「散布速度」になるように自動制御される(ステップS129)。ここで、位置Hは、位置Gから位置Gにおける「飛行方位」に対する直角方向に所定距離(間隔W)だけ離れた目標位置である。目標位置である位置H(第2往路X2の始点)に無人ヘリコプタ1が到達すると(ステップS131)、位置Hから、メモリ34bに記憶されている位置Gにおける「飛行方位」に対して180°反対方向に進む飛行経路(図8(a)中の右側点線矢印)が設定され、その飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1の飛行が自動制御される。このようにして、飛行経路が180°変更され(ステップS133)、ステップS115に戻る。その後、上述と同様にして、第2往路X2の終点が検出される。
「散布距離」を変更しない場合は、上述のステップS115からステップS133までの処理が、「ターン回数」繰り返される。
一方、「散布距離」を変更する場合には、以下のように動作される。
たとえば、図8(b)を参照して、第2往路X2において「散布距離」を変更する場合、ステップS117において、位置Iでターンスイッチ32がオフされると、反転ターン準備のためにターン準備速度まで減速される(ステップS135)。その後、ターンスイッチ32がオン状態に戻されない限り(ステップS137がNO)、無人ヘリコプタ1はターン準備速度で飛行を継続し、たとえば位置Jでターンスイッチ32がオンされると(ステップS137がYES)、ステップS123へ進み、薬剤の散布が停止される。そして、位置Jが第2往路X2の終点となり、位置J(第2往路X2の終点)における直前の基点(位置G)に対する相対位置とともに、位置Jにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS125)。「飛行方位」としては、角度θ4がメモリ34bに格納される。したがって、位置Jが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Jにおける直前の基点(位置G)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。また、変更された「散布距離」(位置Hから位置Jまでの距離)がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS101で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS127)。このようにして、「散布距離」すなわちターン位置が調整される。
その後、上述と同様にして、位置Kが求められ、無人ヘリコプタ1が位置Lまで移動すれば、ターン準備速度まで減速する。
そして、割り込み処理として、オペレータがターンアシスト開始スイッチ26をオフすると、完全フルオート飛行動作が強制終了され(ステップS139)、薬剤の散布が終了されて、無人ヘリコプタ1がホバリング状態で待機し(ステップS141)、ステップS103に戻る。または、上述の処理が繰り返され、無人ヘリコプタ1が「ターン回数」だけ反転ターンを実施すれば、薬剤の散布が終了され、無人ヘリコプタ1はホバリング状態となる。
このように動作する遠隔操縦装置10によれば、ターンアシスト開始スイッチ26によるターンアシストの開始指示を契機として第1往路X1の始点を検出し、第1往路X1の始点と予め設定された「散布距離」とに基づいて第1往路X1の終点を検出し、第1往路X1の終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて復路Yの始点を検出する。さらに、復路Yの始点と「散布距離」とに基づいて復路Yの終点を検出し、復路Yの終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて第2往路X2の始点を検出し、第2往路X2の始点と「散布距離」とに基づいて第2往路X2の終点を検出する。したがって、ターンアシスト開始スイッチ26によってターンアシストの開始を指示すれば、その後、無人ヘリコプタ1を自動的に飛行させることができる。
第1往路X1、復路Yおよび第2往路X2のそれぞれの始点で薬剤の散布を開始し、第1往路X1、復路Yおよび第2往路X2のそれぞれの終点で薬剤の散布を終了し、薬剤の散布の開始および終了も自動的に行うことができるので、散布の開始および終了をオペレータが指示する必要がない。
オペレータによるターンスイッチ32の操作によって反転ターンおよび散布の開始/停止のタイミング、散布距離を変更できる。
オペレータの操作によって散布距離を変更できるので、様々な形の圃場52に薬剤を散布する場合であっても、容易かつ柔軟に対応できる。
予めターン回数や、縦方向もしくは横方向のみの総移動距離に制限を設け、制限を超えた場合には自動で完全フルオート飛行動作を終了させ、ホバリング状態に移行させるようにすれば、オペレータによる操作ミスを予防できる。
さらに、図4、図9および図10を参照して、無人ヘリコプタ1の不完全フルオート飛行動作の一例について説明する。
まず、オペレータが地上でターン方向切替スイッチ28を操作して左位置または右位置に設定し、無人ヘリコプタ1の反転ターンの方向を決めるとともに、ターンスイッチ32をオフし、不完全フルオート飛行動作を選択する(ステップS201)。図10に示す場合、ターン方向切替スイッチ28は右位置に設定されている。不完全フルオート飛行動作では、ターン回数が予め設定されている。なお、ターン回数は、この時点で設定されてもよく、前回の値が用いられてもよい。
ついで、送信機12を操作することによって無人ヘリコプタ1を離陸させて、通常フライト制御が行われる(ステップS203)。このとき、無人ヘリコプタ1を、散布したい方向に機首を向けてホバリング状態で飛行させ、または散布を予定している方向に向かって飛行させ、オペレータによってターンアシスト開始スイッチ26がオンされるまで待機する(ステップS205)。たとえば図10に示す位置Aでターンアシスト開始スイッチ26がオンされると、無人ヘリコプタ1がホバリング状態か否かが判断される(ステップS207)。無人ヘリコプタ1がホバリング状態であれば、位置Aとともに機首方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶され(ステップS209)、一方、無人ヘリコプタ1が移動している場合には、位置Aとともに進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS211)。このように、基点における情報として、位置Aおよび「飛行方位」がメモリ34bに記憶される。基点における「飛行方位」として角度θ1がメモリ34bに格納される。そして、「飛行方位」に沿って位置Aを通る飛行経路(図10(a)における左側点線矢印(第1往路X1)を含む)が直線状に設定され、位置Aから、無人ヘリコプタ1は、「飛行経路」に沿うように飛行しながら、自動的に予め設定された「ターン準備速度」(<「散布速度」)まで加速する(ステップS213)。同時にGPS衛星50からの(上下方向の)速度情報を利用し、この時点での飛行高度を保つ制御が開始される。なお、「ターン準備速度」が「散布速度」よりも小さいのは、反転ターンの指示に応答して即座に反転ターンを開始するためである。
たとえば図10(a)に示す位置Bにおいて無人ヘリコプタ1の速度が「ターン準備速度」に達すると、無人ヘリコプタ1は位置B(第1往路X1の始点)から自動的に薬剤の散布を開始し、位置Bからの移動距離を計算しながら飛行する(ステップS215)。その後、ターンスイッチ32がオン状態であるか否かが判断される(ステップS217)。ステップS201において、ターンスイッチ32はオフ状態に設定されているので、第1往路X1ではターンスイッチ32はオフ状態であると判断され、ステップS219へ進み、ターン準備速度での飛行を継続する。ターンスイッチ32がオンされない限りその状態を継続し(ステップS221がNO)、たとえば図10(a)に示す位置Cでターンスイッチ32がオンされると(ステップS221がYES)、薬剤の散布が停止され(ステップS223)、位置Cが第1往路X1の終点となり、位置C(第1往路X1の終点)における基点(位置A)に対する相対位置とともに、位置Cにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS225)。「飛行方位」としては、角度θ2がメモリ34bに格納される。したがって、位置Cが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Cにおける直前の基点(位置A)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS201で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS227)。また、図10(a)に示す位置Bから位置Cまでの「散布距離」がメモリ34bに記憶される。無人ヘリコプタ1の反転ターンおよび以降の処理は完全フルオート飛行動作の場合と同様である。
すなわち、その後の第1Uターン路Z1における反転ターンでは、機首の方向を変えずに図10(a)に示す位置D(復路Yの始点)を目指して弧を描くように無人ヘリコプタ1はターンし、位置Dに達するまでに「散布速度」になるように自動制御される(ステップS229)。ここで、位置Dは、位置Cから位置Cにおける「飛行方位」に対する直角方向に所定距離(間隔W)だけ離れた目標位置である。目標位置である位置D(復路Yの始点)に無人ヘリコプタ1が到達すると(ステップS231)、位置Dから、メモリ34bに記憶されている位置Cにおける「飛行方位」に対して180°反対方向に進む飛行経路(図10(a)中の中央点線矢印(復路Yに対応))が設定され、その飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1の飛行が自動制御される。このようにして、飛行経路が180°変更され(ステップS233)、ステップS215に戻る。
ステップS215において、無人ヘリコプタ1は、図10(a)に示す位置Dから自動的に薬剤の散布を開始し、位置Dからの移動距離を計算しながら飛行する。その後、ターンスイッチ32がオン状態であるか否かが判断され(ステップS217)、オン状態であれば、無人ヘリコプタ1が位置Dから(記憶された散布距離−ターン準備距離)分移動したか否かが判断される(ステップS235)。無人ヘリコプタ1が(記憶された散布距離−ターン準備距離)分移動するまで「散布速度」での飛行を継続し、当該距離分移動すれば、反転ターン準備のためにターン準備速度まで減速する(ステップS237)。このように、無人ヘリコプタ1が図10(a)に示す位置Dから位置Eまで移動すれば、ターン準備速度まで減速する。
そして、無人ヘリコプタ1が位置Dから記憶された散布距離分(図10(a)に示す位置Dから位置Fまで)移動したとき、薬剤の散布が停止され(ステップS223)、位置F(復路Yの終点)における直前の基点(位置C)に対する相対位置とともに、位置Fにおける進行方向が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS225)。「飛行方位」としては、角度θ3がメモリ34bに格納される。したがって、位置Fが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Fにおける直前の基点(位置C)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS201で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS227)。このように、ステップS221でターンスイッチ32をオンした後は、オペレータが操作しなくとも、図10(a)に示す位置D(復路Yの始点)から位置F(復路Yの終点)まで薬剤の散布が続けられ、反転ターンが開始される。
その後の第2Uターン路Z2における反転ターンでは、機首の方向を変えずに図10(a)において位置G(第2往路X2の始点)を目指して弧を描くように無人ヘリコプタ1はターンし、位置Gに達するまでに加速して「散布速度」になるように自動制御される(ステップS229)。ここで、位置Gは、位置Fから位置Fにおける「飛行方位」に対する直角方向に所定距離(間隔W)だけ離れた目標位置である。目標位置である位置G(第2往路X2の始点)に無人ヘリコプタ1が到達すると(ステップS231)、位置Gから、メモリ34bに記憶されている位置Fにおける「飛行方位」に対して180°反対方向に進む飛行経路(図10(a)中の右側点線矢印)が設定され、その飛行経路に沿うように無人ヘリコプタ1の飛行が自動制御される。このようにして、飛行経路が180°変更され(ステップS233)、ステップS215に戻る。その後、上述と同様にして、第2往路X2の終点が検出される。
「散布距離」を変更しない場合は、上述のステップS215S217、S223〜S237までの処理が、「ターン回数」繰り返される。
一方、「散布距離」を変更する場合には、以下のように動作される。
たとえば、図10(b)を参照して、第2往路X2において「散布距離」を変更する場合、ステップS217において、位置Hでターンスイッチ32がオフされると、反転ターン準備のためにターン準備速度まで減速される(ステップS219)。その後、ターンスイッチ32がオン状態に戻されない限り(ステップS221がNO)、無人ヘリコプタ1はターン準備速度で飛行を継続し、たとえば位置Iでターンスイッチ32がオンされると(ステップS221がYES)、ステップS223へ進み、薬剤の散布が停止される。そして、位置Iが第2往路X2の終点となり、位置I(第2往路X2の終点)における直前の基点(位置F)に対する相対位置とともに、位置Iにおける進行方位が「飛行方位」としてメモリ34bに記憶される(ステップS225)。「飛行方位」としては、角度θ4がメモリ34bに格納される。したがって、位置Iが最新の基点となる。このように基点における情報として、位置Iにおける直前の基点(位置F)に対する相対位置および「飛行方位」がメモリ34bに上書きされる。また、変更された「散布距離」(位置Gから位置Iまでの距離)がメモリ34bに上書きされる。そして、ステップS201で設定されたターン方向への無人ヘリコプタ1の反転ターンが開始される(ステップS227)。このようにして、「散布距離」すなわちターン位置が調整される。
その後、上述と同様にして、位置Jが求められ、無人ヘリコプタ1が位置Kまで移動すれば、ターン準備速度まで減速する。
そして、割り込み処理として、オペレータがターンアシスト開始スイッチ26をオフすると、不完全フルオート飛行動作が強制終了され(ステップS239)、薬剤の散布が終了されて、無人ヘリコプタ1がホバリング状態で待機し(ステップS241)、ステップS203に戻る。または、上述の処理が繰り返され、無人ヘリコプタ1が「ターン回数」だけ反転ターンを実施すれば、薬剤の散布が終了され、無人ヘリコプタ1はホバリング状態となる。
このように動作する遠隔操縦装置10によれば、ターンアシスト開始スイッチ26によるターンアシストの開始指示を契機として第1往路X1の始点を検出し、第1往路X1の始点とターンスイッチ32によって指示された第1往路X1の終点とに基づいて「散布距離」を検出し、第1往路X1の終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて復路Yの始点を検出する。さらに、復路Yの始点と検出された「散布距離」とに基づいて復路Yの終点を検出し、復路Yの終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて第2往路X2の始点を検出し、第2往路X2の始点と検出された「散布距離」とに基づいて第2往路X2の終点を検出する。したがって、ターンスイッチ32によって第1往路X1の終点を指示することによって、第1往路X1の始点から終点までの距離、復路Yの始点から終点までの距離、および第2往路X2の始点から終点までの距離、すなわち、無人ヘリコプタ1の反転ターンのタイミングを設定(変更)でき、圃場52の様々な地形(奥行き)に容易に対応できる。
第1往路X1、復路Yおよび第2往路X2のそれぞれの始点で薬剤の散布を開始し、第1往路X1、復路Yおよび第2往路X2のそれぞれの終点で薬剤の散布を終了する。ここで、ターンスイッチ32によって第1往路X1の終点を指示すると「散布距離」が検出され、検出された「散布距離」に基づいて復路Yの終点および第2往路X2の終点も検出されるので、オペレータからの指示によって第1往路X1、復路Yおよび第2往路X2において薬剤を散布する距離(散布を停止するタイミング)を容易に設定(変更)できる。
オペレータによるターンスイッチ32の操作によって反転ターンおよび散布の開始/停止のタイミング、散布距離を変更できる。
オペレータの操作によって散布距離を設定(変更)できるので、予め散布距離を記憶させる必要がない。
予めターン回数や、縦方向もしくは横方向のみの総移動距離に制限を設け、制限を超えた場合には自動で不完全フルオート飛行動作を終了させ、ホバリング状態に移行させるようにすれば、オペレータによる操作ミスを予防できる。
なお、上述の実施形態では、第1往路X1の終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて復路Yの始点が検出されたが、これに限定されない。基点または第1往路X1の任意の位置における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて復路Yの始点が検出されてもよい。
上述の実施形態では、復路Yの終点における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて第2往路X2の始点が検出されたが、これに限定されない。基点または第1往路X1もしくは復路Yの任意の位置における無人ヘリコプタ1の飛行方位と間隔Wとに基づいて第2往路X2の始点が検出されてもよい。
上述の実施形態では、復路Yにおいて、第1往路X1の終点における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタ1を飛行させるようにしたが、これに限定されない。復路Yにおいて、基点もしくは第1往路X1の任意の位置における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタ1を飛行させてもよい。
上述の実施形態では、第2往路X2において、復路Yの終点における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタ1を飛行させるようにしたが、これに限定されない。第2往路X2において、基点もしくは第1往路X1の任意の位置における飛行方位に沿って無人ヘリコプタ1を飛行させてもよく、復路Yの任意の位置における飛行方位とは逆方向に無人ヘリコプタ1を飛行させてもよい。
上述の実施形態では、散布指示部が終点指示部を兼ねている場合について説明したが、これに限定されない。散布指示部と終点指示部とは別部材であってもよい。
上述の実施形態では、第1往路X1は復路Yに対して第2往路X2とは逆側に位置している場合について説明したが、これに限定されない。第1往路X1と第2往路X2とは復路Yに対して同じ側に位置していてもよい。この場合、第2往路X2と復路Yとの間隔は、第1経路と復路Yとの間隔の略2倍または略2分の1に設定されることが好ましい。
また、無人ヘリコプタ1の速度情報は、無人ヘリコプタ1に搭載された速度センサやピトー管などによって取得されてもよい。また、無人ヘリコプタ1の速度情報は、無人ヘリコプタ1に搭載されたジャイロセンサによって得られた加速度情報を積分することによって取得されてもよい。これらの場合、GPS衛星50に頼らなくても、所望の情報を得ることができる。
上述の実施形態では、無人ヘリコプタ1は、反転ターン時において、機首の方向を変えずに目標位置まで移動する場合について説明したが、これに限定されない。無人ヘリコプタ1は、反転ターン時において、機首の方向を180°変えてターンしてもよい。
散布速度は、必要に応じて調整可能とすることが好ましい。
上述の実施形態では、散布物は薬剤であったが、これに限定されない。散布物は、肥料や種等であってもよい。
上述の実施形態では、基点における情報を更新していき、更新された基点における情報に基づいて或る点(たとえば往路や復路の終点)における基点に対する相対位置を検出するようにしたが、これに限定されない。最初の基点における情報を更新することなく、最初の基点における情報に基づいて、或る点における基点に対する相対位置を検出するようにしてもよい。
また、基点には、位置情報としての基点だけではなく、時間情報としての基点も含まれる。
1 無人ヘリコプタ
10 遠隔操縦装置
12 送信機
14 機器
16a 第1スティック状部材
16b 第2スティック状部材
18 信号生成部
20 CPU
22,38 高周波部
24 送信アンテナ
26 ターンアシスト開始スイッチ
28 ターン方向切替スイッチ
30 散布スイッチ
32 ターンスイッチ
34 制御部
34a CPU
34b メモリ
36 受信アンテナ
40 GPSアンテナ
42 GPS受信部
44 方位センサ
46 モータ駆動部
48 モータ
50 GPS衛星
T 閾値
SP 基準位置
W 間隔
X1 第1往路
X2 第2往路
Y 復路

Claims (14)

  1. 無人ヘリコプタの遠隔操縦装置であって、
    前記無人ヘリコプタの飛行方位を検出する方位検出部と、
    前記無人ヘリコプタの速度情報を検出する速度情報検出部と、
    前記速度情報を積分して前記無人ヘリコプタの飛行距離を検出する距離検出部と、
    前記無人ヘリコプタの更新可能な基点における情報を記憶する記憶部と、
    前記無人ヘリコプタの飛行方位と、前記速度情報を積分して得られる前記無人ヘリコプタの飛行距離とに基づいて、前記基点に対する前記無人ヘリコプタの位置を示す相対位置を検出する位置検出部と、
    前記相対位置に基づいて前記無人ヘリコプタの飛行を制御する制御部とを備え、
    前記基点は、前記無人ヘリコプタが飛行しているある時点における前記無人ヘリコプタの位置である、遠隔操縦装置。
  2. 無人ヘリコプタの遠隔操縦装置であって、
    前記無人ヘリコプタの飛行方位を検出する方位検出部と、
    前記無人ヘリコプタの速度情報を検出する速度情報検出部と、
    前記速度情報を積分して前記無人ヘリコプタの飛行距離を検出する距離検出部と、
    前記無人ヘリコプタの更新可能な基点における情報を記憶する記憶部と、
    前記無人ヘリコプタの飛行方位と、前記速度情報を積分して得られる前記無人ヘリコプタの飛行距離とに基づいて、前記基点に対する前記無人ヘリコプタの位置を示す相対位置を検出する位置検出部と、
    前記相対位置に基づいて前記無人ヘリコプタの飛行を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記無人ヘリコプタが飛行しているある時点における前記無人ヘリコプタの飛行方位を前記基点における情報として前記記憶部に記憶させ、前記基点における飛行方位に基づいて前記無人ヘリコプタが飛行する飛行経路を設定し、前記相対位置が前記飛行経路に沿うように前記無人ヘリコプタの飛行を制御する、遠隔操縦装置。
  3. 前記無人ヘリコプタのターンアシストの開始を指示する指示部をさらに含み、
    第1往路と復路と前記第1往路の終点と前記復路の始点とを結ぶ第1Uターン路とを含む前記飛行経路に沿って前記無人ヘリコプタを飛行させるために、前記制御部は、
    前記指示部によるターンアシストの開始を指示する時点における前記無人ヘリコプタの位置および飛行方位を前記基点における情報として前記記憶部に記憶させ、
    前記第1往路では、前記基点における飛行方位に沿って前記無人ヘリコプタを飛行させ、
    前記第1Uターン路では、前記基点または前記第1往路における前記無人ヘリコプタの飛行方位、および前記第1往路と前記復路との間隔を示す第1間隔情報に基づいて前記復路の始点を検出して、前記第1往路の終点から前記復路の始点まで前記無人ヘリコプタを移動させ、
    前記復路では、前記基点または前記第1往路における飛行方位とは逆方向に前記無人ヘリコプタを飛行させる、請求項2に記載の遠隔操縦装置。
  4. 前記制御部は、
    前記第1Uターン路では、前記第1往路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第1間隔情報とに基づいて前記復路の始点を検出して、前記第1往路の終点から前記復路の始点まで前記無人ヘリコプタを移動させ、
    前記復路では、前記第1往路の終点における飛行方位とは逆方向に前記無人ヘリコプタを飛行させる、請求項3に記載の遠隔操縦装置。
  5. 前記飛行経路は、第2往路と、前記復路の終点と前記第2往路の始点とを結ぶ第2Uターン路とをさらに含み、
    前記制御部は、
    前記第2Uターン路では、前記基点、前記第1往路または前記復路における前記無人ヘリコプタの飛行方位、および前記復路と前記第2往路との間隔を示す第2間隔情報に基づいて前記第2往路の始点を検出して、前記復路の終点から前記第2往路の始点まで前記無人ヘリコプタを移動させ、
    前記第2往路では、前記基点もしくは前記第1往路における飛行方位に沿って前記無人ヘリコプタを飛行させる、または前記復路における飛行方位とは逆方向に前記無人ヘリコプタを飛行させる、請求項3または4に記載の遠隔操縦装置。
  6. 前記制御部は、
    前記第2Uターン路では、前記復路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第2間隔情報とに基づいて前記第2往路の始点を検出して、前記復路の終点から前記第2往路の始点まで前記無人ヘリコプタを移動させ、
    前記第2往路では、前記復路の終点における飛行方位とは逆方向に前記無人ヘリコプタを飛行させる、請求項5に記載の遠隔操縦装置。
  7. 前記第1往路の終点および前記復路の終点を指示する終点指示部をさらに含み、
    前記制御部は、前記終点指示部によって指示された前記第1往路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第1間隔情報とに基づいて前記復路の始点を検出し、前記終点指示部によって指示された前記復路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第2間隔情報とに基づいて前記第2往路の始点を検出する、請求項5または6に記載の遠隔操縦装置。
  8. 前記無人ヘリコプタは散布物を散布するために用いられ、
    当該遠隔操縦装置は、前記散布物の散布の開始および終了を指示するための散布指示部をさらに含み、
    前記散布指示部は、前記終点指示部を兼ね、
    前記制御部は、前記散布指示部からの散布開始指示に応じて前記散布物の散布を開始し、前記散布指示部からの散布終了指示に応じて前記散布物の散布を終了するとともに前記復路の始点および前記第2往路の始点を検出する、請求項7に記載の遠隔操縦装置。
  9. 前記制御部は、前記指示部によるターンアシストの開始指示を契機として前記第1往路の始点を検出し、前記第1往路の始点と予め設定された距離情報とに基づいて前記第1往路の終点を検出し、前記第1往路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第1間隔情報とに基づいて前記復路の始点を検出し、
    前記制御部はさらに、前記復路の始点と前記予め設定された距離情報とに基づいて前記復路の終点を検出し、前記復路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第2間隔情報とに基づいて前記第2往路の始点を検出し、前記第2往路の始点と前記予め設定された距離情報とに基づいて前記第2往路の終点を検出する、請求項5または6に記載の遠隔操縦装置。
  10. 前記無人ヘリコプタは散布物を散布するために用いられ、
    前記制御部は、前記第1往路、前記復路および前記第2往路のそれぞれの始点で前記散布物の散布を開始し、前記第1往路、前記復路および前記第2往路のそれぞれの終点で前記散布物の散布を終了する、請求項9に記載の遠隔操縦装置。
  11. 前記第1往路の終点を指示する終点指示部をさらに含み、
    前記制御部は、前記指示部によるターンアシストの開始指示を契機として前記第1往路の始点を検出し、前記第1往路の始点と前記終点指示部によって指示された前記第1往路の終点とに基づいて距離情報を検出し、前記第1往路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第1間隔情報とに基づいて前記復路の始点を検出し、
    前記制御部はさらに、前記復路の始点と前記検出された距離情報とに基づいて前記復路の終点を検出し、前記復路の終点における前記無人ヘリコプタの飛行方位と前記第2間隔情報とに基づいて前記第2往路の始点を検出し、前記第2往路の始点と前記検出された距離情報とに基づいて前記第2往路の終点を検出する、請求項5または6に記載の遠隔操縦装置。
  12. 前記無人ヘリコプタは散布物を散布するために用いられ、
    前記制御部は、前記第1往路、前記復路および前記第2往路のそれぞれの始点で前記散布物の散布を開始し、前記第1往路、前記復路および前記第2往路のそれぞれの終点で前記散布物の散布を終了する、請求項11に記載の遠隔操縦装置。
  13. 前記第1往路は前記復路に対して前記第2往路とは逆側に位置し、
    前記第1往路と前記復路との間隔と、前記復路と前記第2往路との間隔とは略等しく設定される、請求項5または6に記載の遠隔操縦装置。
  14. 前記無人ヘリコプタを操舵する操舵部をさらに含み、
    前記制御部は、前記ターンアシストの開始が指示された後、前記操舵部の操作量が閾値以内であれば前記無人ヘリコプタの飛行状態を調整し、前記操舵部の操作量が前記閾値を超えれば前記ターンアシストを終了する、請求項3に記載の遠隔操縦装置。
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