JP6234610B2 - 無人機、その制御システムおよび方法、ならびに無人機降着制御方法 - Google Patents
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Description
前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信する中央制御モジュールと、
中央制御モジュールが降着制御コマンドを受信したときに、前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出する環境検出モジュールと、
前記降着目的地が水面であることを前記環境検出モジュールが検出したときに、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替える降着制御モジュールと、を含む。
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出するステップと、
前記降着目的地が水面であると判断した場合には、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替え、前記降着目的地が水面以外であると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出するステップと、
前記降着目的地が水面であると判断した場合には、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替え、前記降着目的地が水面以外であると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信する中央制御モジュールと、
前記中央制御モジュールが降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して降着目的地に対応する陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替える降着制御モジュールと、を含む。
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記降着制御コマンドに基づいて、前記離着陸装置を制御して水上降着モードまたは陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記降着制御コマンドに基づいて、前記離着陸装置を制御して水上降着モードまたは陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
ステップS201:無人機離陸制御コマンドを受信する。具体的には、前記無人機は、セルフチェック装置をさらに含み、前記無人機制御システムは、セルフチェックモジュールをさらに含み、前記セルフチェックモジュールは、前記セルフチェック装置において稼働し、前記中央制御モジュール101は、前記離陸制御コマンドを受信し、前記離陸制御コマンドをセルフチェックモジュールに伝送する。
ステップS301:無人機進行制御コマンドを受信する。具体的には、前記無人機が離陸し所定の高度に達した後、前記中央制御モジュール101が前記進行制御コマンドを受信して、前記進行制御コマンドを前記進行制御モジュール105に伝送する。前記進行制御コマンドは、高度上昇、高度低下、前進、後退、方向転換、ピッチング、ヨーイング、加速、減速などを含むが、これらに限定されない。
10 機体
12 ボディ
14 アーム
30 動力装置
32 回転翼アセンブリ
321 装着部材
323 駆動部材
325 プロペラ
34 推進アセンブリ
341 接続機構
343 推進装置
50 離着陸装置
52、252 降着装置
521 支持機構
523 緩衝機構
54、254、454 浮遊装置
541、2541 底板
543、2543 側板
70 制御装置
72 メインコントローラ
73 測位アセンブリ
74 降着面検出アセンブリ
741 画像取得装置
743 画像センサ
745 距離センサ
747 深さ検出器
749 警報器
S1 無人機制御システム
101 中央制御モジュール
103 離陸制御モジュール
105 進行制御モジュール
107 環境検出モジュール
109 降着制御モジュール
1091 水上降着制御ユニット
1092 陸地降着制御ユニット
Claims (63)
- 機体と、前記機体に接続された動力装置と、を備える無人機であって、
前記機体に設けられた制御装置および離着陸装置をさらに備え、前記動力装置および前記離着陸装置は、それぞれ前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、降着面検出アセンブリを含み、前記制御装置は、前記無人機の降着目的地が水面であることを前記降着面検出アセンブリが検出したときに、前記動力装置および前記離着陸装置の作業モードを制御し、前記無人機が水面に降着して航行できるようにし、
前記降着面検出アセンブリは、画像取得装置を含み、前記画像取得装置は、前記無人機の降着目的地の表面画像を取得し、この表面画像により前記降着目的地が水面であるか否かを判断することを特徴とする無人機。 - 前記降着面検出アセンブリが前記無人機の降着目的地が水面であることを検出したときに、前記制御装置は、前記離着陸装置を浮力支持状態に切り替えるよう制御し、前記動力装置が前記無人機全体を前記降着目的地に降着させるよう制御することを特徴とする請求項1に記載の無人機。
- 前記画像取得装置は、カメラと、画像解析素子と、を含み、前記カメラは、前記降着目的地の表面画像を取得し、この表面画像を前記画像解析素子に伝送し
前記画像解析素子は、前記降着目的地の表面テクスチャ特徴により前記降着目的地が水面であるか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の無人機。 - 前記画像解析素子において、水面の波紋特徴が予め保存され、前記画像解析素子は、前記表面画像から前記表面画像の表面テクスチャ特徴を抽出し、前記表面テクスチャ特徴を前記水面の波紋特徴と比較して、前記降着目的地が水面であるか否かを判断することを特徴とする請求項3に記載の無人機。
- 前記画像取得装置は、カメラと、画像処理素子と、を含み、前記カメラは、前記降着目的地の表面画像を取得し、取得した表面画像を前記画像処理素子に伝送し、
前記画像処理素子は、前記降着目的地のイメージ分光特徴により前記降着目的地が水面であるか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の無人機。 - 前記画像処理素子において、水面のシミュレーション分光特徴が予め保存され、
前記画像処理素子は、前記降着目的地の表面画像により反射率を計算して、前記降着目的地の表面分光特徴を取得し、取得した前記降着目的地の表面分光特徴を前記予め保存されたシミュレーション分光特徴と比較し、前記降着目的地が水面であるか否かを判断することを特徴とする請求項5に記載の無人機。 - 前記画像取得装置は、イメージ分光器であることを特徴とする請求項1に記載の無人機。
- 前記画像取得装置は、複数のカメラと、複数の偏光子と、を含み、前記偏光子の各々が1つの前記カメラに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の無人機。
- 複数の前記カメラの性能パラメータは完全に一致しており、前記複数の偏光子の偏光角が互いに異なることを特徴とする請求項8に記載の無人機。
- 前記降着面検出アセンブリは、距離センサをさらに含み、前記距離センサは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、前記制御装置が検出した距離に基づいて、前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の無人機。
- 前記距離センサは、気圧計、超音波測距センサ、レーザ測距センサ、視覚センサのうちの少なくとも1種類であることを特徴とする請求項10に記載の無人機。
- 前記距離センサが、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内であると判断した場合に、前記制御装置が前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御して降着準備状態にさせることを特徴とする請求項10に記載の無人機。
- 前記降着面検出アセンブリは、深さ検出器をさらに含み、
前記画像取得装置は前記降着目的地が水面であると判断した場合に、前記深さ検出器は水の深さを検出し、前記深さ検出器が検出した深さが予め設けられた深さの範囲内にいると判断した場合に、前記制御装置は前記動力装置を制御して前記無人機全体が降着しないようにすることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の無人機。 - 前記深さ検出器は、水深探測器計であることを特徴とする請求項13に記載の無人機。
- 警報器をさらに含み、検出した深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記警報器は前記降着目的地が降着に好ましくないことを示す警告信号を、前記無人機を操縦するユーザに送信することを特徴とする請求項13に記載の無人機。
- 前記警報器は、警告灯、ブザーまたは電子情報送信器であることを特徴とする請求項15に記載の無人機。
- 前記機体は、ボディを含み、離着陸装置および前記動力装置はいずれも前記ボディに搭載され、前記離着陸装置は、浮遊装置を含み、前記浮遊装置は、前記無人機が水面に降着して航行するときに、浮力の支持を提供することを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の無人機。
- 前記浮遊装置は、ガス充填式浮力板であることを特徴とする請求項17に記載の無人機。
- 前記浮遊装置は、固形浮力材料製の浮力板であることを特徴とする請求項17に記載の無人機無人機。
- 前記浮遊装置は、底板と、前記底板周縁に設けられた側板と、を含み、前記底板と前記側板との間は所定の夾角をなすことを特徴とする請求項17に記載の無人機。
- 前記側板は、前記底板に調節可能に装着され、前記底板と前記側板との間の夾角は調節可能であることを特徴とする請求項20に記載の無人機。
- 前記底板は、前記ボディに調節可能に接続され、前記底板と前記ボディとの間の夾角は調節可能であることを特徴とする請求項20に記載の無人機。
- 前記浮遊装置は、前記ボディの外で設けられていることを特徴とする請求項17に記載の無人機。
- 前記浮遊装置は、前記ボディの全部または一部の構造を覆うことを特徴とする請求項23に記載の無人機。
- 前記離着陸装置は、前記ボディに設けられた降着装置をさらに含み、前記浮遊装置は、前記降着装置に設けられていることを特徴とする請求項17に記載の無人機。
- 前記降着装置は、前記ボディに設けられた支持機構と、前記支持機構に設けられた緩衝機構と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の無人機。
- 前記緩衝機構は、弾性材料製の緩衝部材であることを特徴とする請求項26に記載の無人機。
- 前記緩衝機構は、気圧ダンパー、油圧ダンパー、バネダンパーのうちの少なくとも1種類であることを特徴とする請求項26に記載の無人機。
- 前記支持機構は、伸縮可能な支持構造であり、前記支持機構は、前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることができることを特徴とする請求項26に記載の無人機。
- 前記支持機構は、シリンダー、ボイスコイルモータまたはリニアモータであり、前記緩衝機構は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることを特徴とする請求項29に記載の無人機。
- 前記支持機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記緩衝機構は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記緩衝機構に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石上の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記緩衝機構を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることを特徴とする請求項29に記載の無人機。
- 前記支持機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記緩衝機構に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記緩衝機構を運動させることを特徴とする請求項29に記載の無人機。
- 前記支持機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記緩衝機構は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記緩衝機構を運動させることを特徴とする請求項29に記載の無人機。
- 前記動力装置は、推進装置をさらに含み、前記推進装置は、前記ボディに接続されて、
前記無人機の水面での航行のために動力を提供することを特徴とする請求項17乃至請求項33のいずれか一項に記載の無人機。 - 前記推進装置は、ウォータジェット推進装置、プロペラ推進装置、球面モータ推進装置の少なくとも1つであることを特徴とする請求項34に記載の無人機。
- 前記動力装置は、接続機構をさらに含み、前記推進装置は、前記接続機構を介して前記ボディに接続され、前記接続機構は、伸縮可能な接続構造であり、前記接続機構は、前記推進装置を駆動して前記ボディから離させ、または前記ボディに近接させることを特徴とする請求項34に記載の無人機。
- 前記接続機構は、シリンダー、ボイスコイルモータまたはリニアモータであり、前記推進装置は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることを特徴とする請求項36に記載の無人機。
- 前記接続機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記推進装置は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記推進装置に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記推進装置を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることを特徴とする請求項36に記載の無人機。
- 前記接続機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記推進装置に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記推進装置を運動させることを特徴とする請求項36に記載の無人機。
- 前記接続機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記推進装置は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記推進装置を運動させることを特徴とする請求項36に記載の無人機。
- 前記動力装置は、回転翼アセンブリをさらに含み、前記回転翼アセンブリは、前記ボディに転動可能に接続され、前記無人機が空中で作業するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリの運転を制御して、前記無人機の空中での飛行のために動力を提供することができ、前記無人機が水面を航行するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリを制御して前記ボディに対して所定の角度に転動し運転させることにより、前記無人機の航行のために動力を提供することを特徴とする請求項17乃至請求項40のいずれか一項に記載の無人機。
- 前記機体は、前記ボディに設けられた複数のアームをさらに含み、前記回転翼アセンブリは複数であり、複数の前記アームが、前記ボディの周囲を囲んで設けられており、前記回転翼アセンブリの各々が、前記アームに転動可能に装着されていることを特徴とする請求項41に記載の無人機。
- 前記回転翼アセンブリは、前記アームに転動可能に設けられた装着部材を含み、前記制御装置は、前記アームに対する前記装着部材の転動を制御することができることを特徴とする請求項42に記載の無人機。
- 前記回転翼アセンブリは、駆動部材とプロペラとをさらに含み、前記駆動部材は、前記装着部材に設けられており、前記プロペラは、前記駆動部材に設けられていることを特徴とする請求項43に記載の無人機。
- 衛星測位装置をさらに含み、前記衛星測位装置は、前記無人機が所在する地理的位置をリアルタイムに追跡することを特徴とする請求項1乃至請求項44のいずれか一項に記載の無人機。
- 地磁気センサをさらに含み、前記地磁気センサは、前記無人機の進行方向をリアルタイムに追跡して、前記衛星測位装置と共同で前記無人機の地理的方位情報を確定することを特徴とする請求項45に記載の無人機。
- 前記地磁気センサは、コンパスであることを特徴とする請求項46に記載の無人機。
- 前記制御装置は、メインコントローラをさらに含み、前記動力装置、前記離着陸装置および前記降着面検出アセンブリは、それぞれ前記メインコントローラに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項47のいずれか一項に記載の無人機。
- 無人機制御システムであって、
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記無人機に動力を提供するために、前記動力装置の運転を制御し、
更に、無人機降着時に支持するために、前記離着陸装置の運動を制御しており、
前記無人機制御システムは、
前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信する中央制御モジュールと、
中央制御モジュールが降着制御コマンドを受信したときに、前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出する環境検出モジュールと、
前記降着目的地が水面であることを前記環境検出モジュールが検出したときに、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替える降着制御モジュールと、
を含み、
前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出した距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記降着制御モジュールに前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替えるために用いられることを特徴とする無人機制御システム。 - 前記降着制御モジュールは、水上降着制御ユニットを含み、前記水上降着制御ユニットは、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替えるために用いられることを特徴とする請求項49に記載の無人機制御システム。
- 前記降着制御モジュールは、陸地降着制御ユニットをさらに含み、前記陸地降着制御ユニットは、前記降着目的地が水面以外であることを前記環境検出モジュールが検出したときに、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えるために用いられることを特徴とする請求項50に記載の無人機制御システム。
- 前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、進行制御モジュールは、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる判断ことを特徴とする請求項49に記載の無人機制御システム。
- 前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離をリアルタイムに検出するために用いられることを特徴とする請求項52に記載の無人機制御システム。
- 前記環境検出モジュールは、前記降着目的地が水面であることを検出した後、さらに水の深さを検出し、前記深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記降着制御モジュールが前記離着陸装置の動作を制御しないことを特徴とする請求項51に記載の無人機制御システム。
- 離陸制御モジュールをさらに含み、前記離陸制御モジュールは、前記中央制御モジュールが離陸制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御して前記無人機を上昇させ離陸させることを特徴とする請求項49乃至請求項54のいずれか一項に記載の無人機制御システム。
- セルフチェックモジュールをさらに含み、前記無人機はセルフチェック装置をさらに含み、前記セルフチェックモジュールは、前記中央制御モジュールが前記離陸制御コマンドを受信した後、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機の稼働状態をチェックするようにし、前記無人機の状態が飛行に適していると判断した場合に、前記離陸制御モジュールが前記動力装置の運転を制御して、前記無人機を離陸させることを特徴とする請求項55に記載の無人機制御システム。
- 進行制御モジュールをさらに含み、前記進行制御モジュールは、前記中央制御モジュールが進行制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御することにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行することを特徴とする請求項55に記載の無人機制御システム。
- 無人機制御方法であって、制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で用いられる無人機制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御し、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御し、無人機降着時に支持することにさらに用いられ、
前記無人機制御方法は、
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
無人機の降着目的地の物体タイプを検出するステップと、
前記降着目的地が水面であると判断した場合には、前記無人機に水上降着モードに切り替え、前記降着目的地が水面以外であると判断した場合に、前記無人機に陸地降着モードに切り替えるステップと、
目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、
を含み、
前記降着目的地が水面であると判断した後、水の深さを検出し、前記深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記無人機が離着陸の動作をしないことを特徴とする無人機制御方法。 - 前記降着目的地の物体タイプを検出する前に、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、前記距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記無人機が降着モードを切り替えることを特徴とする請求項58に記載の無人機制御方法。
- 前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記無人機の飛行高度を下げることを特徴とする請求項59に記載の無人機制御方法。
- 前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔で検出することを特徴とする請求項60に記載の無人機制御方法。
- 前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、リアルタイムに検出することを特徴とする請求項60に記載の無人機制御方法。
- 前記無人機降着制御コマンドを受信した後、前記無人機の地理的方位の初歩的な測位を行い、前記無人機が水面に降着しようとするか否かを判断することを特徴とする請求項58乃至請求項62のいずれか一項に記載の無人機制御方法。
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