JPWO2018061823A1 - マルチコプターの制御システム - Google Patents

Abstract

本開示の例示的な制御システムは、プロペラを回転させる複数のモータと、前記モータの駆動情報を読み取る制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部と、算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部と、を備えるマルチコプターの制御システムとする。【選択図】図２

Description

本開示は、マルチコプターの制御システムに関する。

昨今、マルチコプター（ドローン）と呼ばれる飛行体の開発・普及が盛んである。マルチコプターは、モータにより回転される複数のプロペラを有することで、空中において上昇・下降、横移動、回転などの動作が可能である。例えば、日本国公開公報特開２０１６−８８１２１号公報には、４つのプロペラを有する従来のマルチコプターが開示される。

特開２０１６−８８１２１号公報

上述のように、マルチコプターはプロペラを回転させるモータを有するが、モータには寿命が存在する。モータの寿命は、使用状況に応じて変化する。例えば、高回転数で連続時間モータを駆動させると、モータに加わる負荷が高くなり、寿命は短くなる。

従来、ユーザが知らぬ間にマルチコプターのモータが寿命に近づくと、モータの出力が低下し、マルチコプターが十分な揚力を得ることができないという問題があった。

上記状況に鑑み、本開示は、マルチコプターの飛行機能を十分に維持することが可能となるマルチコプターの制御システムを提供することを目的とする。

本開示の例示的なマルチコプターの制御システムは、プロペラを回転させる複数のモータと、
前記モータの駆動情報を読み取る制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部と、
算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部と、を備える構成とする。

また、本開示の別態様の例示的なマルチコプターの制御システムは、プロペラを回転させる複数のモータを有するマルチコプター本体と、
前記モータの駆動情報を読み取る制御部と、
前記マルチコプター本体の現在地を測定する測位システムと、
前記マルチコプター本体の目的地を設定する目的地設定部と、
前記マルチコプター本体が、前記現在地から前記目的地まで飛行した際に受けると推定される推定累積負荷量を算出する累積負荷量推定部と、
を備え、
前記制御部は、
前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部と、
算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部と、
を備え、
前記累積負荷量が前記第１設定負荷量よりも低いときに、
前記累積負荷量と前記推定累積負荷量との和が、前記第１設定負荷量以上であるときに、前記信号出力部がアラーム信号を出力する構成とする。

本開示の例示的なマルチコプターの制御システムによれば、マルチコプターの飛行機能を十分に維持することが可能となる。

図１は、第１実施形態に係るマルチコプター本体の外観を示す概略斜視図である。 図２は、第１実施形態に係るマルチコプターの制御システムのブロック構成図である。 図３は、第１実施形態に係る起動時の処理に関するフローチャートである。 図４は、第１実施形態に係る起動後の処理に関するフローチャートである。 図５は、累積負荷量と駆動時間との関係の一例を示すグラフである。 図６は、第１実施形態の第１変形例に係るマルチコプターの制御システムにおけるマルチコプター本体のブロック構成図である。 図７は、第１実施形態の第２変形例に係るマルチコプターの制御システムのブロック構成図である。 図８は、第２実施形態に係るマルチコプターの制御システムのブロック構成図である。 図９は、第２実施形態に係る起動時の処理に関するフローチャートである。 図１０は、第２実施形態に係る起動後の処理に関するフローチャートである。

以下に本開示の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

＜１．第１実施形態＞
ここでは、本開示の第１実施形態に係るマルチコプターの制御システムについて説明する。

＜１−１．マルチコプターの制御システムの構成＞
図１は、第１実施形態に係るマルチコプター本体１０の外観を示す概略斜視図である。マルチコプター本体１０は、本体部１００と、第１モータ１０１Ａ、第２モータ１０１Ｂ、第３モータ１０１Ｃ、および第４モータ１０１Ｄと、第１プロペラ１０２Ａ、第２プロペラ１０２Ｂ、第３プロペラ１０２Ｃ、および第４プロペラ１０２Ｄと、を備える。

本体部１００は、中央から四方へ枝分かれする形状を有し、アーム１００Ａ〜１００Ｄを有する。アーム１００Ａ〜１００Ｄのそれぞれの先端部には、第１モータ１０１Ａ、第２モータ１０１Ｂ、第３モータ１０１Ｃ、および第４モータ１０１Ｄがそれぞれ支持される。第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄの各ロータには、第１プロペラ１０２Ａ〜第４プロペラ１０２Ｄが固定される。すなわち、マルチコプター１０では、４つのモータによって４つのプロペラが回転される。なお、モータとプロペラの個数は、４つに限らず、少なくとも２つであればよい。

図２は、第１実施形態に係るマルチコプターの制御システム３０のブロック構成図である。図２に示すように、マルチコプターの制御システム３０は、マルチコプター本体１０と、コントローラ２０と、を備える。

マルチコプター本体１０は、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄと、駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄと、制御部１０４と、センサ群１０５と、操作部１０６と、通信部１０７と、電源回路１０８と、バッテリ１０９と、表示部１１０と、を有する。

第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄは、ＤＣブラシレスモータ、またはＤＣブラシ付きモータ等から構成され、それぞれ巻線Ｌ１〜Ｌ４を有する。また、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄは、それぞれ温度センサＴ１〜Ｔ４を有する。温度センサＴ１〜Ｔ４は、それぞれ巻線Ｌ１〜Ｌ４の温度を検出する。巻線温度の検出手法としては、例えば抵抗法による温度測定方法が採られる。

第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄをそれぞれ駆動する駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄは、不図示のマイコン、およびＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力回路などを有する。

制御部１０４は、マルチコプター本体１０を統括的に制御するユニットであり、例えばマイコンから構成される。制御部１０４は、後述する算出部１０４Ａ、信号出力部１０４Ｂ、指令部１０４Ｃ、および記憶部１０４Ｄを有する。

センサ群１０５には、例えば３軸ジャイロセンサ、３軸加速度センサ、気圧センサ、磁気センサ、超音波センサなどが含まれる。

３軸ジャイロセンサは、マルチコプター本体１０の前後の傾き、左右の傾き、回転の角速度を検出し、機体の姿勢と動きを検出する。３軸加速度センサは、マルチコプター本体１０の前後方向、左右方向、上下方向の加速度を検出する。気圧センサは、機体の高度を把握するために用いられる。磁気センサは、方位を検出する。超音波センサは、地面に対して超音波を発信して反射信号を検出することで、地面に対する距離を検出する。

操作部１０６は、例えば、マルチコプター本体１０を操作するためのハードキー（電源ボタン等）を有する。通信部１０７は、後述するコントローラ２０との無線通信を行う。無線通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ規格の通信が用いられる。

電源回路１０８は、バッテリ１０９から供給される電力に基づきマルチコプター本体１０の各部に電力を供給する回路である。バッテリ１０９には、例えば、リチウムポリマ二次電池が用いられる。表示部１１０は、例えば液晶表示部、またはＬＥＤ表示部などで構成される。

マルチコプター本体１０を操作するために用いられるコントローラ２０は、制御部２０１と、通信部２０２と、表示部２０３と、操作部２０４と、を有する。

制御部２０１は、コントローラ２０の各部を統括的に制御するユニットであり、例えばマイコンによって構成される。通信部２０２は、マルチコプター本体１０の通信部１０７との間で無線通信を行う。表示部２０３は、例えば液晶表示部、またはＬＥＤ表示部などで構成される。操作部２０４は、例えば、マルチコプター本体１０を操作するためのスティックなどを有する。

このような構成のマルチコプターの制御システム３０では、ユーザがコントローラ３０を手で把持し、操作部２０４によってマルチコプター本体１０を操作する。この機体の操作には、例えば、昇降、回転、前後移動、左右移動が含まれる。ユーザによる操作部２０４の操作に応じて、制御部２０１は、操作信号を通信部２０２を介してマルチコプター本体１０の通信部１０７に無線送信する。

通信部１０７により受信された操作信号は、制御部１０４に送られる。制御部１０４は、受け取った操作信号に基づき駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄにモータ制御信号を出力する。駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄは、それぞれ受け取ったモータ制御信号に基づき、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄに駆動電流を出力して各モータを駆動制御する。具体的には、モータの回転数（回転速度）を制御することで、マルチコプター本体１０の機体を操作する。なお、駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄは、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄに生じる電流信号または電圧信号に基づきモータの回転数を検出することができる。

また、制御部１０４には、センサ群１０５からの検出信号が常に入力され、制御部１０４は、取得した検出信号に基づき駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄに適切なモータ制御信号を出力する。

＜１−２．寿命アラーム機能について＞
本実施形態に係るマルチコプターの制御システム３０は、モータが寿命に近づいていることを検出してユーザにアラームを通知する機能を有しており、以下、この機能について図３および図４に示すフローチャートを用いて説明する。

ここで、制御部１０４に含まれる算出部１０４Ａは、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄのそれぞれについて、モータに加わる負荷の時間的に累積した量を示す累積負荷量を算出する。算出された累積負荷量は、制御部１０４に含まれる記憶部１０４Ｄに記憶される。

制御部１０４は、駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄによりそれぞれ検出されるモータの回転数と、温度センサＴ１〜Ｔ４によりそれぞれ検出される巻線Ｌ１〜Ｌ４の各巻線温度の乗算値を時間推移に従って累積することにより、累積負荷量を算出する。または、モータの回転数、温度センサによる検出値のいずれか一方を時間推移に従って累積して累積負荷量を算出してもよい。

例えば、モータの寿命は、モータの軸受に含まれるグリースの寿命により決定される。グリースの寿命は、軸受の回転数と軸受の温度に依存する。従って、累積負荷量を上記のようにモータの回転数と巻線温度により算出することで、モータの寿命を把握することができる。

マルチコプターに搭載されるモータは、マルチコプターの揚力、方向展開、および姿勢を維持するためなどにより大きな負荷が加わる。例えば、玉軸受を用いるモータの寿命を推定する一つの要素として、一般的に下記の数式を用いることができる。下記の数式は、グリースの寿命を表したものである。
log t = f1 - f2(n/Nmax) - (f3 - f4(n/Nmax))T
t:グリースの平均寿命
f1、f2、f3、f4：グリースにより決定される定数
n：軸受の回転速度
Nmax：グリース潤滑の許容回転数
Ｔ：軸受の温度

上記数式のとおり、主に、軸受の回転数および温度によってグリースの平均寿命が変化する。特に、温度によってグリースの寿命は決定され、温度変化を伴う累積負荷量を算出することで、モータの寿命を推定することができる。

本実施形態において、経時的な累積負荷量を算出することで、モータの寿命を把握することができる。つまり、ユーザの使用条件に応じた累積負荷量を算出することで、モータの寿命を把握することができる。

ここで、図５は、累積負荷量の２つのパターン（実線と一点鎖線）の一例を示す。実線と一点鎖線のパターンでは、モータ回転数と巻線温度による負荷状況が異なり、実線のほうが一点鎖線のパターンよりも負荷が大きいため、累積負荷量の上昇が速く、一点鎖線のパターンよりも先に累積負荷量が第１設定負荷量および第２設定負荷量に到達する。

第２設定負荷量はモータの寿命付近に対応する所定の負荷量であり、第１設定負荷量は第２設定負荷量よりも低く設定された所定の負荷量である。つまり、第１設定負荷量は、モータが寿命に近づいていることを示す指標である。従って、図５においては、負荷状況の違いにより、実線のほうが一点鎖線のパターンよりも寿命が短くなっている。

例えば、マルチコプター本体１０の操作部１０６による操作（電源ボタンのオン等）によって起動指示があると、図３に示すフローチャートが開始される。まず、図３のステップＳ１において、制御部１０４は、記憶部１０４Ｄに記憶された第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄの累積負荷量のうち、対象のモータの累積負荷量を確認し、累積負荷量が第１設定負荷量以上であるかを判定する。第１設定負荷量以上でなければ（ステップＳ１のＮ）、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、制御部１０４によって、全てのモータについて累積負荷量の確認が済んだかを判定し、もし済んでいなければ（ステップＳ１１のＮ）、制御部１０４は、対象のモータを変更し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１で累積負荷量が第１設定負荷量以上である場合は（ステップＳ１のＹ）、ステップ２に進み、制御部１０４は、累積負荷量が第２設定負荷量以上であるかを判定する。もし、第２設定負荷量以上でない場合は（ステップＳ２のＮ）、対象のモータが寿命に近づいているとして、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７で、制御部１０４は、対象のモータは新たなモータへ交換されたかを判定する。モータ交換の判定は、例えば、モータに格納されたＩＤなどを読出し、ＩＤなどが変化しているかを確認することで行える。

もし、モータが交換されていなければ（ステップＳ７のＮ）、ステップＳ９に進み、制御部１０４に含まれる信号出力部１０４Ｂは、アラーム信号としての表示制御信号を表示部１１０へ出力する。これにより、表示部１１０は、対象のモータを交換することをユーザに促す表示を行う。表示部１１０が例えば液晶表示部である場合は、文字等の表示によってユーザにモータ交換を促してもよいし、表示部１１０が例えばＬＥＤ表示部である場合は、対応するＬＥＤを点灯することでユーザに点灯色によって対象モータの交換を促してもよい。なお、信号出力部１０４Ｂは、通信部１０７を用いてコントローラ２０側に表示制御信号を送信し、コントローラ２０の表示部２０３にアラーム表示を行わせるようにしてもよい。

ステップＳ９の後、ステップＳ１０に進み、制御部１０４は、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄを低速で回転させる低速回転モードの設定を行い、ステップＳ１１に進む。

一方、ステップＳ７で、対象のモータが新たなモータに交換されたと判定された場合は（ステップＳ７のＹ）、ステップＳ８に進み、制御部１０４は、対象の累積負荷量をゼロ負荷量へリセットする。ステップＳ８の後、ステップＳ１１へ進む。

また、ステップＳ２で、累積負荷量が第２設定負荷量以上である場合は（ステップＳ２のＹ）、対象のモータが寿命に到達した、または寿命に非常に近づいているとして、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３で、制御部１０４は、対象のモータは新たなモータへ交換されたかを判定する。もし、交換されていない場合は（ステップＳ３のＮ）、信号出力部１０４Ｂは、アラーム信号としての表示制御信号を表示部１１０へ出力する。これにより、表示部１１０は、対象のモータを交換することをユーザに促す表示を行う。ここでの表示は、ステップＳ９での表示に比べて交換の緊急性を要することをユーザへ伝えるための表示としてもよい。

そして、ステップＳ６に進み、制御部１０４は、少なくとも駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄに電源を供給しないように電源回路１０８を制御する。すなわち、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄへの通電を停止させ、マルチコプター本体１０は起動しない。

一方、ステップＳ３で、モータの交換がされている場合は（ステップＳ３のＹ）、ステップＳ４に進み、制御部１０４は、対象の累積負荷量をゼロ負荷量へリセットする。ステップＳ４の後、ステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１１で、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄの全てについて累積負荷量の確認が済んだ場合は（ステップＳ１１のＹ）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３で、制御部１０４は、駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄを含む各部に電源を供給するよう電源回路１０８を制御し、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄへの通電を可能とする。すなわち、マルチコプター本体１０が起動する。以降、コントローラ２０の操作により、マルチコプター本体１０の飛行を制御することができる。

なお、ここでステップＳ１０により既に低速回転モードが設定されている場合は、以降、制御部１０４に含まれる指令部１０４Ｃは、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄの回転数を制限して駆動させるモータ制御信号を駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄへ送る。すなわち、指令部１０４Ｃは、低速回転モードでモータを駆動させる指令を行う。

ステップＳ１３でマルチコプター本体１０が起動すると、図４に示すフローチャートへ進む。図４では、まずステップＳ２１で、制御部１０４に含まれる算出部１０４Ａは、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄのうち対象のモータについて累積負荷量を算出する。

そして、ステップＳ２２に進み、制御部１０４は、算出された累積負荷量は第１設定負荷量以上であるかを判定する。もし、第１設定負荷量以上でなければ（ステップＳ２２のＮ）、ステップＳ２８に進み、対象のモータを変更し、ステップＳ２１に戻る。

一方、累積負荷量が第１設定負荷量以上である場合は（ステップＳ２２のＹ）、ステップＳ２３に進み、制御部１０４は、累積負荷量が第２設定負荷量以上であるかを判定する。もし、第２設定負荷量以上でなければ（ステップＳ２３のＮ）、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５で、制御部１０４に含まれる信号出力部１０４Ｂは、アラーム信号としての表示制御信号を通信部１０７へ出力する。これにより、表示制御信号は通信部１０７からコントローラ２０側へ送られ、コントローラ２０における表示部２０３は、表示制御信号に基づき対象のモータを交換することをユーザに促す表示を行う。これにより、マルチコプター本体１０の飛行中に、ユーザは手元にあるコントローラ２０にてアラームを確認できる。

そして、ステップＳ２６に進み、制御部１０４は、既に低速回転モードが設定されているかを判定し、もし設定されている場合は（ステップＳ２６のＹ）、ステップＳ２８に進む。一方、低速回転モードが設定されていない場合は（ステップＳ２６のＮ）、ステップＳ２７に進み、制御部１０４は、低速回転モードを設定する。以降、指令部１０４Ｃは、低速回転モードでモータを駆動させる指令を行う。ステップ２７の後、ステップＳ２８に進む。

また、ステップＳ２３で、累積負荷量が第２設定負荷量以上である場合は（ステップＳＳ２３のＹ）、ステップＳ２４に進み、制御部１０４に含まれる信号出力部１０４Ｂは、アラーム信号としての表示制御信号を通信部１０７へ出力する。これにより、表示制御信号は通信部１０７からコントローラ２０側へ送られ、コントローラ２０における表示部２０３は、表示制御信号に基づき対象のモータを交換することをユーザに促す表示を行う。このときの表示は、ステップＳ２５の表示に比べてモータ交換の緊急性が高いことを示す表示としてもよい。そして、ステップＳ２８に進む。

図４に示す処理は、ステップＳ２８での対象モータの変更を繰り返しながら、マルチコプター本体１０が起動している間、継続される。ここで、算出されて記憶部１０４Ｄに記憶された累積負荷量が、図３に示す起動時の処理における判定に用いられることとなる。

このように図３および図４に示す処理を行う本実施形態に係るマルチコプターの制御システムは、プロペラ（１０２Ａ〜１０２Ｄ）を回転させる複数のモータ（１０１Ａ〜１０１Ｄ）と、前記モータの駆動情報を読み取る制御部（１０４）と、を備え、
前記制御部は、前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部（１０４Ａ）と、算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部（１０４Ｂ）と、を備える。

このような構成によれば、モータが寿命に近づいた場合にユーザにモータ交換を促すことができ、モータの交換を行うことによってマルチコプターは十分な揚力を得ることができる。すなわち、マルチコプターの飛行機能を十分に維持することが可能となる。

また、本実施形態では、前記モータとは異なる他のモータへ交換された場合に、前記算出部は、前記累積負荷量をゼロ負荷量へリセットすることとしている。これにより、モータが交換された場合に、リセットされた値から新たな累積負荷量を算出開始することができる。

また、本実施形態では、前記制御部は、前記累積負荷量が前記第１設定負荷量以上であるときに、前記モータの回転数を制限して駆動する低速回転モードで前記モータを駆動させる指令を行う指令部（１０４Ｃ）をさらに備える。これにより、モータが寿命に近づいた場合に、寿命を延ばすことが可能となる。

また、本実施形態では、前記モータとは異なる他のモータへ交換が行われた場合に、前記指令部は、前記低速回転モードを解除する。これにより、モータを交換すれば、モータを通常状態で駆動させることができる。

また、本実施形態では、前記制御部は、前記累積負荷量が前記第１設定負荷量よりも大きな第２設定負荷量以上であるときに、前記モータへの通電を停止する。これにより、モータが寿命に到達した、または、より寿命に近づいた場合に、マルチコプター本体の飛行を禁止することができる。

また、本実施形態では、前記モータとは異なる他のモータへ交換が行われた場合に、前記制御部は、前記モータへの通電の停止を解除する。これにより、モータの交換をした場合に、マルチコプター本体の飛行を行うことができる。

また、本実施形態に係るマルチコプターの制御システム３０は、マルチコプター本体（１０）と、前記マルチコプター本体を操作するコントローラ（２０）と、を備え、
前記マルチコプター本体は、前記アラーム信号を、前記コントローラに送信する通信部（１０７）を備える。これにより、マルチコプター本体の飛行中に、ユーザは手元にあるコントローラでアラームを確認することができる。

また、本実施形態では、前記算出部は、前記駆動時間に対する、前記モータの回転数情報と前記モータの温度情報のうち少なくとも一方の乗算によって前記累積負荷量を算出する。これにより、モータの寿命に関わる回転数および温度を考慮して累積負荷量を算出することができる。

また、マルチコプターの制御システム３０は、前記モータの巻線温度を検出する温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）をさらに備え、前記モータの温度情報は、前記温度センサにより検出される温度である。これにより、特にモータの寿命に関連する巻線温度に基づいて累積負荷量を算出することができる。

また、本実施形態では、前記累積負荷量は、複数の前記モータの各々について算出され、算出された各々の前記累積負荷量は前記第１設定負荷量以上であるかを判定される。これにより、いずれのモータを交換すべきかをアラーム信号によりユーザが確認できる。

＜１−３．第１実施形態の第１変形例＞
図６は、上記実施形態の第１変形例に係るマルチコプターの制御システムにおけるマルチコプター本体１０ａのブロック構成図である。

図６に示すマルチコプター本体１０ａは、先述した第１実施形態との構成上の相違点として、温度センサＴ１ａ〜Ｔ４ａを有する。温度センサＴ１ａ〜Ｔ４ａは、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄのそれぞれの筐体の外壁面に固定される。制御部１０４は、温度センサＴ１ａ〜Ｔ４ａによる検出信号に基づいて累積負荷量を算出する。このような実施形態によっても、寿命に関連するモータ温度を考慮して累積負荷量を算出することができる。

＜１−４．第１実施形態の第２変形例＞
図７は、上記実施形態の第２変形例に係るマルチコプターの制御システムのブロック構成図である。図７に示すマルチコプターの制御システムは、マルチコプター本体１０ｂと、コントローラ２０ａと、を備える。

本変形例では、コントローラ２０ａに含まれる制御部１２０１が、算出部１２０１Ａと、信号出力部１２０１Ｂと、指令部１２０１Ｃと、記憶部１２０１Ｄと、を有する。すなわち、制御部は、マルチコプター本体（第１実施形態）またはコントローラ（本変形例）のいずれか一方に備わればよい。

本変形例に係るマルチコプターの制御システムにおいても、先述した図３および図４の処理は行われるが、下記のような相違点がある。

図４のステップＳ２１においては、算出部１２０１Ａが累積負荷量の算出を行う。このとき、算出部１２０１Ａは、通信部２０２を用いた通信により、マルチコプター本体の制御部１０４ａにモータの回転数と巻線温度の情報を要求して取得する。算出された累積負荷量は、記憶部１２０１Ｄに記憶される。

ステップＳ２２、Ｓ２３の判定処理は、制御部１２０１が行う。ステップＳ２４、Ｓ２５のアラーム表示は、制御部１２０１の信号出力部１２０１Ｂが表示部２０３に行わせる。ステップＳ２６の判定処理は制御部１２０１が行い、ステップＳ２７では、制御部１２０１の指令部１２０１Ｃが通信部２０２を用いた通信により制御部１０４ａに低速回転モードの設定を行う。

また、図３におけるステップＳ１、Ｓ２では、制御部１２０１が記憶部１２０１Ｄに記憶された累積負荷量に基づき判定を行う。ステップＳ３、Ｓ７では、制御部１２０１がモータが交換済であるかを判定する。このとき、制御部１２０１は、例えば制御部１０４ａに対してモータのＩＤなどを要求する。

また、ステップＳ４、Ｓ８では、制御部１２０１が累積負荷量をゼロ負荷量にリセットする。ステップＳ５、Ｓ９では、制御部１２０１の信号出力部１２０１Ｂが表示部２０３または表示部１１０にアラーム表示を行わせる。ステップＳ６では、制御部１２０１が、制御部１０４ａにモータの通電を停止させる。また、ステップＳ１０では、制御部１２０１の指令部１２０１Ｃが通信部２０２を用いた通信により制御部１０４ａに低速回転モードの設定を行う。そして、ステップＳ１３では、制御部１２０１が制御部１０４ａに起動を指令する。

＜１−５．第１実施形態のその他の変形例＞
また、上記第１実施形態のさらに別の変形例として、マルチコプター本体１０の制御部１０４が、算出部１０４Ａにより算出された累積負荷量のデータを、通信部１０７による通信を用いて、コントローラ２０の制御部２０１へ送信するようにしてもよい。すなわち、マルチコプター本体（１０）は、算出された前記累積負荷量のデータを、コントローラ（２０）に送信する通信部（１０７）を備えることとしてもよい。

これにより、マルチコプター本体の飛行中に、ユーザの手元にあるコントローラに累積負荷量のデータが送信され、コントローラで累積負荷量を把握することが可能となる。

また、上記第１実施形態では、累積負荷量は、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄの各々について算出していたが、各モータについて算出された累積負荷量の平均値として算出してもよい。すなわち、累積負荷量は、複数のモータにおける平均値として算出してもよい。

これにより、累積負荷量の第１設定負荷量との比較判定処理を簡易化することができる。

＜２．第２実施形態＞
次に、本開示の第２実施形態について説明する。図８は、本開示の第２実施形態に係るマルチコプターの制御システム６０のブロック構成図である。

本実施形態に係るマルチコプターの制御システム６０は、マルチコプター本体４０と、コントローラ５０と、を備える。マルチコプター本体４０の上記第１実施形態との相違点は、制御部１０４１と、測位システム１１１を備えることである。測位システム１１１は、マルチコプター本体４０の現在地を測定する。

コントローラ５０の上記第１実施形態との相違点は、制御部２０１１を備えることである。制御部２０１１は、算出部２０１１Ａ、累積負荷量推定部２０１１Ｂ、指令部２０１１Ｃ、記憶部２０１１Ｄ、信号出力部２０１１Ｅ、および目的地設定部２０１１Ｆを有する。

このような構成であるマルチコプターの制御システム６０における寿命アラーム機能について図９および図１０のフローチャートを用いて説明する。

操作部２０４の操作により目的地設定部２０１１Ｆがマルチコプター本体４０の目的地を設定し、起動指示がなされると、図９に示すフローチャートが開始される。まず、図９のステップＳ３１で、累積負荷量推定部２０１１Ｂは、マルチコプター本体４０が現在地から目的地まで飛行した際に受けると推定される推定累積負荷量を第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄのうち対象のモータについて算出する。

例えば、累積負荷量推定部２０１１Ｂは、測位システム１１１により測定される現在地と、目的地設定部２０１１Ｆにより設定された目的地とから決定される飛行予定経路と、前回のマルチコプター本体４０の起動中に累積された分の累積負荷量と、前回のマルチコプター本体４０の実際の飛行経路と、に基づいて推定累積負荷量を算出する。なお、前回の起動中に累積された分の累積負荷量のデータは、記憶部２０１１Ｄに記憶させることができる。また、前回のマルチコプター本体４０の実際の飛行経路は、前回の起動中に測位システム１１１により測定された現在地のデータを逐次、記憶部２０１１Ｄに記憶させることで把握することができる。

次に、ステップＳ３２で、制御部２０１１は、記憶部２０１１Ｄに記憶される累積負荷量と、上記算出された推定累積負荷量との和が第１設定負荷量以上であるかを判定する。もし、第１設定負荷量以上でない場合は（ステップＳ３２のＮ）、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３７では、制御部２０１１は、全てのモータについて判定したかを確認し、もしそうでない場合は（ステップＳ３７のＮ）、ステップＳ３８に進み、対象のモータを変更し、ステップＳ３１に戻る。

一方、ステップＳ３２で、第１設定負荷量以上である場合は（ステップＳ３２のＹ）、ステップＳ３３に進み、制御部２０１１は、対象のモータが新たなモータに既に交換されているかを判定する。もし、交換されていない場合は（ステップＳ３３のＮ）、ステップＳ３４に進み、信号出力部２０１１Ｅは、アラーム信号としての表示制御信号を表示部２０３へ出力する。これにより、表示部２０３は、表示制御信号に基づき対象のモータを交換することをユーザに促す表示を行う。

この場合、ステップＳ３５に進み、制御部２０１１は、マルチコプター本体４０の制御部１０４１に起動指示を行わないので、マルチコプター本体４０は起動しない。

もし、ステップＳ３３で、既にモータが交換されている場合は（ステップＳ３３のＹ）、ステップＳ３６に進み、制御部２０１１は、記憶部２０１１Ｄに記憶された累積負荷量をゼロ負荷量にリセットする。そして、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７で、全てのモータについて判定が済んでいる場合は（ステップＳ３７のＹ）、ステップＳ３９に進み、制御部２０１１は、マルチコプター本体４０の制御部１０４１に通信部２０２による通信を介してマルチコプター本体４０の起動を指示する。これにより、制御部１０４１は、駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄを含む各部に電源を供給するよう電源回路１０８を制御し、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄへの通電を可能とする。すなわち、マルチコプター本体４０が起動する。

以降、例えば、制御部２０１１によって現在地と目的地とから決定されて制御部１０４１へ送られた飛行予定経路のデータに基づき、制御部１０４１が駆動回路１０３Ａ〜１０３Ｄを介して第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄを駆動制御し、マルチコプター本体４０を目的地へ導くように制御する。

マルチコプター本体４０が起動すると、図１０に示すフローチャートが開始される。まず、図１０のステップＳ４１で、算出部２０１１Ａは、対象のモータについて累積負荷量を算出する。制御部１０４１から通信部１０７による通信を介して送られるモータの回転数データ、および巻線温度データに基づき累積負荷量は算出される。

そして、ステップＳ４２で、制御部２０１１は、算出された累積負荷量は第１設定負荷量以上であるかを判定し、もしそうでない場合は（ステップＳ４２のＮ）、ステップＳ４６に進み、対象モータを変更し、ステップＳ４１に戻る。

もし、ステップＳ４２で、累積負荷量が第１設定負荷量以上である場合は（ステップＳ４２のＹ）、ステップＳ４３に進み、信号出力部２０１１Ｅは、アラーム信号としての表示制御信号を表示部２０３へ出力する。これにより、表示部２０３は、表示制御信号に基づき対象のモータを交換することをユーザに促す表示を行う。

次に、ステップＳ４４で、制御部２０１１は、低速回転モードがマルチコプター本体４０に設定されているかを判定し、設定されていない場合は（ステップＳ４４のＮ）、ステップＳ４５に進む。ステップＳ４５で、指令部２０１１Ｃは、通信部２０２による通信を介して制御部１０４１に低速回転モードを設定させる。これにより、マルチコプター本体４０は、低速回転モードでの動作へ移行する。そして、ステップＳ４６に進む。

一方、ステップＳ４４で、低速回転モードに設定されている場合は（ステップＳ４４のＹ）、ステップＳ４６に進む。

図１０に示す処理は、ステップＳ４６での対象モータの変更を繰り返しながら、マルチコプター本体４０が起動している間、継続される。ここで、算出されて記憶部１０４Ｄに記憶された累積負荷量が、図９に示す起動時の処理における判定に用いられることとなる。

このように図９および図１０に示す処理を行う本実施形態に係るマルチコプターの制御システムは、プロペラを回転させる複数のモータ（１０１Ａ〜１０１Ｄ）を有するマルチコプター本体（４０）と、
前記モータの駆動情報を読み取る制御部（２０１１）と、
前記マルチコプター本体の現在地を測定する測位システム（１１１）と、
前記マルチコプター本体の目的地を設定する目的地設定部（２０１１Ｆ）と、
前記マルチコプター本体が、前記現在地から前記目的地まで飛行した際に受けると推定される推定累積負荷量を算出する累積負荷量推定部（２０１１Ｂ）と、
を備え、
前記制御部は、
前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部（２０１１Ａ）と、
算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部（２０１１Ｅ）と、
を備え、
前記累積負荷量が前記第１設定負荷量よりも低いときに、
前記累積負荷量と前記推定累積負荷量との和が、前記第１設定負荷量以上であるときに、前記信号出力部がアラーム信号を出力する構成である。

このような構成によれば、第１実施形態と同様の効果を享受できると共に、現在の累積負荷量が第１設定負荷量より低くても、現在地から目的地への飛行による負荷によって予想される累積負荷量が第１設定負荷量以上となれば、飛行前にあらかじめユーザにアラームを知らせることができる。

また、本実施形態では、前記モータとは異なる他のモータへ交換された場合に、前記算出部は、前記累積負荷量をゼロ負荷量へリセットすることとしている。これにより、上記アラームによりモータ交換を促されたユーザが、モータを交換すれば、リセットした値から新たな累積負荷量を算出開始できる。

また、本実施形態では、前記累積負荷量および前記推定累積負荷量は、複数の前記モータの各々について算出され、算出された各々の前記累積負荷量および前記推定累積負荷量の和は前記第１設定負荷量以上であるかを判定されることとしている。これにより、複数のモータ個々についてアラームを出力でき、どのモータを交換すべきかをユーザに伝えることができる。

なお、累積負荷量および推定累積負荷量は、第１モータ１０１Ａ〜第４モータ１０１Ｄの各々について算出された値の平均値として算出してもよい。すなわち、前記累積負荷量および前記推定累積負荷量は、複数の前記モータにおける平均値として算出してもよい。これにより、累積負荷量と推定累積負荷量との和についての判定処理が簡易化される。

＜３．その他＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。

例えば、上記信号出力部は、アラーム信号として音声信号を出力してもよい。すなわち、音声によってユーザにモータ交換を促すようにしてもよい。

本開示は、ホビー用途、業務用途などのマルチコプターに好適に利用することができる。

１０、１０ａ、１０ｂ・・・マルチコプター本体、１００・・・本体部、１００Ａ〜１００Ｄ・・・アーム、１０１Ａ・・・第１モータ、１０１Ｂ・・・第２モータ、１０１Ｃ・・・第３モータ、１０１Ｄ・・・第４モータ、１０２Ａ・・・第１プロペラ、１０２Ｂ・・・第２プロペラ、１０２Ｃ・・・第３プロペラ、１０２Ｄ・・・第４プロペラ、１０３Ａ〜１０３Ｄ・・・駆動回路、１０４、１０４ａ・・・制御部、１０４Ａ・・・算出部、１０４Ｂ・・・信号出力部、１０４Ｃ・・・指令部、１０４Ｄ・・・記憶部、１０５・・・センサ群、１０６・・・操作部、１０７・・・通信部、１０８・・・電源回路、１０９・・・バッテリ、１１０・・・表示部、１１１・・・測位システム、Ｌ１〜Ｌ４・・・巻線、Ｔ１〜Ｔ４、Ｔ１ａ〜Ｔ４ａ・・・温度センサ、２０、２０ａ・・・コントローラ、２０１、１２０１・・・制御部、２０２・・・通信部、２０３・・・表示部、２０４・・・操作部、１２０１Ａ・・・算出部、１２０１Ｂ・・・信号出力部、１２０１Ｃ・・・指令部、１２０１Ｄ・・・記憶部、３０・・・マルチコプター本体の制御システム、４０・・・マルチコプター本体、１０４１・・・制御部、５０・・・コントローラ、２０１１・・・制御部、２０１１Ａ・・・算出部、２０１１Ｂ・・・累積負荷量推定部、２０１１Ｃ・・・指令部、２０１１Ｄ・・・記憶部、２０１１Ｅ・・・信号出力部、２０１１Ｆ・・・目的地設定部、６０・・・マルチコプターの制御システム

Claims (17)

1. プロペラを回転させる複数のモータと、
   前記モータの駆動情報を読み取る制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部と、
   算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部と、
   を備えるマルチコプターの制御システム。
2. 前記モータとは異なる他のモータへ交換された場合に、前記算出部は、前記累積負荷量をゼロ負荷量へリセットする請求項１に記載のマルチコプターの制御システム。
3. 前記制御部は、前記累積負荷量が前記第１設定負荷量以上であるときに、前記モータの回転数を制限して駆動する低速回転モードで前記モータを駆動させる指令を行う指令部をさらに備える請求項１または請求項２に記載のマルチコプターの制御システム。
4. 前記モータとは異なる他のモータへ交換が行われた場合に、前記指令部は、前記低速回転モードを解除する請求項３に記載のマルチコプターの制御システム。
5. 前記制御部は、前記累積負荷量が前記第１設定負荷量よりも大きな第２設定負荷量以上であるときに、前記モータへの通電を停止する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
6. 前記モータとは異なる他のモータへ交換が行われた場合に、前記制御部は、前記モータへの通電の停止を解除する請求項５に記載のマルチコプターの制御システム。
7. マルチコプター本体と、前記マルチコプター本体を操作するコントローラと、を備え、 前記マルチコプター本体は、前記アラーム信号を、前記コントローラに送信する通信部を備える請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
8. マルチコプター本体と、前記マルチコプター本体を操作するコントローラと、を備え、 前記マルチコプター本体は、算出された前記累積負荷量のデータを、前記コントローラに送信する通信部を備える請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
9. 前記算出部は、前記駆動時間に対する、前記モータの回転数情報と前記モータの温度情報のうち少なくとも一方の乗算によって前記累積負荷量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
10. 前記モータの巻線温度を検出する温度センサをさらに備え、
    前記モータの温度情報は、前記温度センサにより検出される温度である請求項９に記載のマルチコプターの制御システム。
11. 前記累積負荷量は、複数の前記モータの各々について算出され、
    算出された各々の前記累積負荷量は前記第１設定負荷量以上であるかを判定される、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
12. 前記累積負荷量は、複数の前記モータにおける平均値として算出される請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
13. マルチコプター本体と、前記マルチコプター本体を操作するコントローラと、を備え、
    前記制御部は、前記マルチコプター本体または前記コントローラのいずれか一方に備わる請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のマルチコプターの制御システム。
14. プロペラを回転させる複数のモータを有するマルチコプター本体と、
    前記モータの駆動情報を読み取る制御部と、
    前記マルチコプター本体の現在地を測定する測位システムと、
    前記マルチコプター本体の目的地を設定する目的地設定部と、
    前記マルチコプター本体が、前記現在地から前記目的地まで飛行した際に受けると推定される推定累積負荷量を算出する累積負荷量推定部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記モータの駆動時間に基づいて前記モータの累積負荷量を算出する算出部と、
    算出された前記累積負荷量が第１設定負荷量以上であるときに、アラーム信号を出力する信号出力部と、
    を備え、
    前記累積負荷量が前記第１設定負荷量よりも低いときに、
    前記累積負荷量と前記推定累積負荷量との和が、前記第１設定負荷量以上であるときに、前記信号出力部がアラーム信号を出力するマルチコプターの制御システム。
15. 前記モータとは異なる他のモータへ交換された場合に、前記算出部は、前記累積負荷量をゼロ負荷量へリセットする請求項１４に記載のマルチコプターの制御システム。
16. 前記累積負荷量および前記推定累積負荷量は、複数の前記モータの各々について算出され、
    算出された各々の前記累積負荷量および前記推定累積負荷量の和は前記第１設定負荷量以上であるかを判定される、請求項１４または請求項１５に記載のマルチコプターの制御システム。
17. 前記累積負荷量および前記推定累積負荷量は、複数の前記モータにおける平均値として算出される請求項１４または請求項１５に記載のマルチコプターの制御システム。

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