CN109195867B - 无人飞行器 - Google Patents

Abstract

在主体部设置多个电动机和它们分别对应的多个旋翼。各旋翼由对应的电动机的输出而驱动。各电动机的旋转速度由输出检测部检测，各电动机中流动的电流由特性值检测部检测。表示各电动机的旋转速度与电流的关系的关系信息由关系信息获取部获取。基于所获取的关系信息、检测到的各电动机的旋转速度和电流，由判断部判断各电动机或与其对应的旋翼是否异常。

Description

无人飞行器

技术领域

本发明涉及能够无人飞行的无人飞行器。

背景技术

近年来，为了进行人们难以进入的地域的照片拍摄或农田喷洒农药，往往使用无人直升机等无人飞行器。在这样的无人飞行器中，包括旋翼(螺旋桨)和电动机的动力系统有时会产生异常。因此，要求迅速地检测无人飞行器的动力系统的异常。

专利文献1中记载有具备8个旋翼单元的垂直起降飞行器。在各旋翼单元中设置旋转检测传感器，检测各旋翼的转速。在基于向各旋翼单元发送的转速指令信号的转速与检测到的转速之差为规定值以上的情况下，将该旋翼单元判断为故障。

专利文献2中记载有具有4个旋转翼的无人飞翔体。另外，与各旋转翼相对应地设置获取旋转翼的电动机的驱动电流的电流探测器件。在所获取的驱动电流的数据与预先确定的异常条件一致的情况下，进行表示异常的显示。异常条件中包含旋转翼电动机的一部分缺损时引起的异常电流值和异常增减的负载电流的平均。

专利文献1：日本特开2014－227155号公报

专利文献2：日本特许5857326号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在包括旋翼和电动机的动力系统中，可能因各种原因而产生异常。在专利文献1、2所记载的监视转速的差和驱动电流的方式中，能够检测有限的原因所致的动力系统的异常，但不能检测因各种原因而产生的动力系统的异常。

本发明的目的在于，提供一种能够检测因更宽泛的原因而产生的异常的无人飞行器。

用于解决问题的技术方案

(1)本发明一方面提供一种无人飞行器，其包括：飞行主体；设置于飞行主体的多个电动机；与多个电动机分别对应地设置的多个旋翼，其由对应的电动机的输出来驱动；检测与各电动机的输出相关联的信息作为输出信息的输出检测部；检测随着各电动机的输出信息而变化的第一参数的第一参数检测部；获取表示各电动机的输出信息与第一参数的关系的关系信息的获取部；和判断部，其基于由获取部获取的关系信息、由输出检测部检测到的输出信息和由第一参数检测部检测到的第一参数，判断各电动机或与各电动机对应的旋翼是否异常。

在该无人飞行器中，在飞行主体上设置个电动机和与多个电动机分别对应的多个旋翼。各旋翼由与各旋翼对应的电动机的输出来驱动。各电动机的输出信息由输出检测部检测，各电动机的第一参数由第一参数检测部检测。在此，在各电动机或与各电动机对应的旋翼产生因某些原因所致的异常的情况下，该电动机的输出信息和该电动机的第一参数的对应关系发生变化。

因此，由获取部获取表示各电动机的输出信息与第一参数的关系的关系信息。另外，由判断部基于所获取的关系信息、各电动机的输出信息和第一参数，判断该电动机或与该电动机对应的旋翼是否异常。根据该结构，能够检测因更宽泛的原因而产生的各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。

(2)也可以是，输出信息包含各电动机的旋转速度和转矩中的至少一者。该情况下，能够容易地检测输出信息。另外，使用作为输出信息检测到的各电动机的旋转速度和转矩中的任一者和第一参数，能够容易地检测各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。

(3)可以是，第一参数包含各电动机中流动的电流、各电动机的电压和各电动机的温度中的至少一者。该情况下，能够容易地检测第一参数。另外，使用作为第一参数检测的各电动机中流动的电流、各电动机的电压和各电动机的温度中的任一者和输出信息，能够检测各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。

(4)也可以是，关系信息具有各电动机和与各电动机对应的旋翼在正常动作时的第一参数的容许范围，判断部在由第一参数检测部检测到的第一参数处于与由输出检测部检测到的输出信息对应的容许范围内的情况下，判断为各电动机和与各电动机对应的旋翼非异常。

该情况下，能够容易地判断各电动机和与各电动机对应的旋翼为非异常。另外，抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(5)也可以是，判断部在由第一参数检测部检测到的第一参数处于与由输出检测部检测到的输出信息对应的容许范围外的状态持续预先确定的第一时间以上的情况下，将各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

在各电动机或与各电动机对应的旋翼异常的情况下，在一定时间以上第一参数处于容许范围外。根据上述结构，能够高精度地检测各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。

(6)也可以是，判断部在由第一参数检测部检测到的第一参数处于与由输出检测部检测到的输出信息对应的容许范围外的状态在预先确定的第二时间以内产生规定的次数以上的情况下，判断为各电动机或与各电动机对应的旋翼异常。

在各电动机或与各电动机对应的旋翼异常的情况下，在一定时间以内第一参数频繁地处于容许范围外。根据上述结构，能够高精度地检测各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。

(7)也可以是，容许范围包含基于各电动机的个体差或与各电动机对应的旋翼的个体差引起的第一参数的差异而设定的第一范围，判断部在由第一参数检测部检测到的第一参数处于包含与由输出检测部检测到的输出信息对应的第一范围的容许范围内的情况下，判断为各电动机及与各电动机对应的旋翼非异常。

输出信息与第一参数的关系有时因个体差而针对电动机和旋翼的每一组稍有不同。根据上述结构，基于旋翼或电动机的个体差设定容许范围。由此，进一步抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(8)也可以是，容许范围包含随着环境因素的变动而设定的第二范围，判断部在由第一参数检测部检测到的第一参数处于包含与由输出检测部检测到的输出信息对应的第二范围的容许范围内的情况下，判断为各电动机和与各电动机对应的旋翼非异常。

输出信息与第一参数的关系有时根据无人飞行器的使用环境而不同。根据上述结构，基于环境因素的变动而设定容许范围。由此，进一步抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(9)也可以是，无人飞行器还具有检测与无人飞行器的使用环境相关联的第二参数的第二参数检测部，第二范围随着由第二参数检测部检测到的第二参数而变化。

该情况下，容许范围随着由第二参数检测部检测到的第二参数而发生变动。因此，基于更适于无人飞行器的使用环境的容许范围判断各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。由此，进一步抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(10)也可以是，第二参数包含气温、气压、无人飞行器的速度、无人飞行器的加速度和无人飞行器的角速度中的至少一者。该情况下，能够容易地检测第二参数。另外，能够使用作为第二参数检测的气温、气压、无人飞行器的速度、无人飞行器的加速度和无人飞行器的角速度的任一者来使容许范围适当地变化。

(11)也可以是，容许范围包含基于各电动机或与各电动机对应的旋翼的瞬态响应而设定的第三范围，判断部在由第一参数检测部检测到的第一参数处于包含与由输出检测部检测到的输出信息对应的第三范围的容许范围内的情况下，判断为各电动机和与各电动机对应的旋翼判断非异常。

输出信息与第一参数的关系往往在各电动机或与各电动机对应的旋翼的瞬态响应时不同。根据上述结构设定各电动机或与各电动机对应的旋翼的瞬态响应时的容许范围。由此，进一步抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(12)也可以是，无人飞行器还具有控制各电动机的旋转速度来使多个电动机以目标速度旋转的旋转控制部，输出检测部检测各电动机的旋转速度作为输出信息，第三范围基于旋转控制部控制的各电动机的目标速度和由输出检测部检测到的该电动机的旋转速度的旋转速度差而变化。

该情况下，容许范围随着各电动机的目标速度和检测到的旋转速度的旋转速度差而发生变动。因此，在各电动机或与各电动机对应的旋翼的瞬态响应时，基于更适当的容许范围判断各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。由此，进一步抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(13)也可以是，容许范围在旋转速度差为预先确定的第一阈值以上的情况下，包含第三范围。根据该结构，在各电动机的旋转速度差低于第一阈值的情况下，容许范围不含基于瞬态响应设定的第三范围。由此，能够高精度地检测各电动机或与各电动机对应的旋翼的异常。

(14)也可以是，第三范围在旋转控制部控制的各电动机的目标速度低于由输出检测部检测到的该电动机的旋转速度的情况下，以旋转速度差越大则第三范围的下限越小的方式变化。根据该结构，在正常动作中，在各电动机的旋转速度的减小时第一参数大幅减小的情况下，也能够抑制将各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(15)也可以是，第三范围在旋转控制部控制的各电动机的目标速度高于由输出检测部检测到的该电动机的旋转速度的情况下，以旋转速度差越则第三范围的上限越大的方式变化。根据该结构，在正常动作中，在各电动机的旋转速度的増加时第一参数大幅增加的情况下，也能够抑制将各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(16)也可以是，判断部在旋转控制部控制的各电动机的目标速度比由输出检测部检测到的该电动机的旋转速度低且旋转速度差为预先确定的第二阈值以上的情况下，搁置各电动机和与各电动机对应的旋翼的异常的判断。

即使在正常动作中，在旋转速度差为第二阈值以上，第一参数也在容许范围外。根据上述结构，即使在这种情况下，也搁置各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。由此，抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(17)也可以是，判断部在旋转控制部控制的各电动机的目标速度高于由输出检测部检测到的该电动机的旋转速度且旋转速度差为预先确定的第三阈值以上且由输出检测部检测到的旋转速度为预先确定的第四阈值以上的情况下，搁置各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。

即使在正常动作中，在旋转速度差为第三阈值以上且旋转速度为第四阈值以上时，第一参数也在容许范围外。根据上述结构，即使在这种情况下，也搁置各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。由此，抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(18)也可以是，判断部在由输出检测部检测到的旋转速度低于预先确定的第五阈值的情况下，不进行各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。

即使在正常动作中，在旋转速度差比预先确定的第五阈值低的情况下，第一参数也在容许范围外。根据上述结构，即使在这种情况下，也不进行各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。由此，抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

(19)也可以是，判断部基于在预先确定的第三时间以内由第一参数检测部检测到多次的第一参数判断各电动机或与各电动机对应的旋翼是否异常。

即使在正常动作中，第一参数也会瞬间在容许范围外。根据上述结构，因为将在一定时间以内多次检测到的第一参数用于是否异常的判断，所以抑制将正常动作中的各电动机或与各电动机对应的旋翼判断为异常。

发明效果

根据本发明，能够检测因更宽泛的原因而产生的无人飞行器的异常。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的飞行器的立体图。

图2是表示一个飞行单元的结构的框图。

图3是表示控制装置的结构的框图。

图4是表示电动机的旋转速度与电动机中流动的电流的关系的图。

图5是表示电动机和与其对应的旋翼的稳态响应时的容许范围的第一例的图。

图6是表示电动机和与其对应的旋翼的稳态响应时的容许范围的第二例的图。

图7是表示电动机和与其对应的旋翼的稳态响应时的容许范围的第三例的图。

图8是表示电动机或与其对应的旋翼的减速的瞬态响应时的容许范围的第一例的图。

图9是表示电动机或与其对应的旋翼的加速的瞬态响应时的容许范围的第二例的图。

图10是用于说明基于电动机的实际旋转速度的异常的判断的不执行的图。

图11是表示主控制部进行的判断处理的一例的流程图。

图12是表示主控制部进行的判断处理的一例的流程图。

图13是表示第二实施方式的飞行器的控制装置的结构的框图。

图14是表示第二实施方式的主控制部进行的判断处理的一例的流程图。

图15是表示第三实施方式的飞行器的结构的框图。

具体实施方式

[1]第一实施方式

(1)无人飞行器

以下，使用附图对本发明第一实施方式的无人飞行器(以下简称为飞行器。)进行说明。在本实施方式中，飞行器是具有多个旋翼(螺旋桨)的多轴飞行器。图1是表示本发明第一实施方式的飞行器的立体图。如图1所示，飞行器100包含主体部10、多个飞行单元20和控制装置(飞行控制器)30。

主体部10包含圆盘形状的壳体部11、多个臂部12及脚部(起落架)13。多个(本例中为4个)臂部12按照以大致90°间隔从壳体部11的侧面突出的方式设置于壳体部11。在各臂部12的前端设置有圆形的保持部12a。脚部13安装于壳体部11的底面。多个飞行单元20以与多个臂部12分别对应的方式设置。控制装置30收容于壳体部11的内部空间。

图2是表示一个飞行单元20的结构的框图。飞行单元20包含电动机21、旋翼22、输出检测部23、特性值检测部24和电动机控制部25。电动机21以旋转轴朝向上方的状态安装于对应的臂部12的保持部12a(图1)。旋翼22安装于电动机21的旋转轴，被电动机21驱动。

输出检测部23、特性值检测部24和电动机控制部25收容在图1的臂部12或保持部12a内。输出检测部23对与电动机21的输出相关联的信息作为输出信息进行检测。特性值检测部24检测依赖于电动机的输出信息而变化的特性值。在本实施方式中，电动机21的输出信息是电动机21(旋翼22)的旋转速度，电动机21的特性值是电动机21中流动的电流。

电动机控制部25获取由输出检测部23检测到的旋转速度和由特性值检测部24检测到的电流，将其发送给图1的控制装置30。另外，电动机控制部25以电动机21(旋翼22)以通过控制装置30发送的目标速度旋转的方式控制电动机21。

控制装置30例如通过CAN(Controller Area Network：控制器区域网络)通信与多个飞行单元20的电动机控制部25连接。图3是表示控制装置30的结构的框图。如图3所示，控制装置30包含主控制部31、存储部32、目标速度设定部33、关系信息获取部34和判断部35。

主控制部31例如包含中央运算处理装置(CPU；Central Processing Unit)。存储部32例如包含易失性存储器或硬盘。在存储部32存储有计算机程序。另外，通过主控制部31执行存储于存储部32的计算机程序，能够实现目标速度设定部33、关系信息获取部34和判断部35的功能。

目标速度设定部33设定图2的多个电动机21的目标速度。另外，目标速度设定部33将所设定的目标速度发送给判断部35和图2的电动机控制部25。进而，目标速度设定部33在判断部35判断为任一个电动机21或与其对应的旋翼22异常时，将其它电动机21的目标速度适当更新。由此，能够进行用于避免飞行器100不稳定飞行的各种动作。用于避免飞行器100不稳定飞行的动作包含将飞行器100的姿态维持为稳定、或使飞行器100在安全的场所着陆等。

关系信息获取部34获取表示各电动机21的旋转速度与电动机21中流动的电流的关系的关系信息，将所获取的关系信息发送给判断部35。关系信息也可以具有各电动机21和与其对应的旋翼22正常动作时(以下简称为正常动作时。)的电动机21中流动的电流的容许范围。另外，关系信息和容许范围可以基于存储于存储部32的关系式来获取，也可以基于存储于存储部32的表来获取。关系信息和容许范围的详情后述。

判断部35获取由图2的输出检测部23检测到的旋转速度(以下称作实际旋转速度。)和由图2的特性值检测部24检测到的电流。另外，判断部35计算由目标速度设定部33设定的各电动机21的目标速度与由输出检测部23检测到的实际旋转速度之差。

以下，将目标速度与实际旋转速度之差的绝对值称作旋转速度差。另外，将从目标速度减去实际旋转速度所得的结果称作相对速度差。在目标速度比实际旋转速度高的情况下，相对速度差由正的值表示，在目标速度比实际旋转速度低的情况下，相对速度差由负的值表示。判断部35基于所获取的关系信息、旋转速度和电流以及计算出的旋转速度差(或相对速度差)，判断各电动机21或与其对应的旋翼22是否异常。

(2)关系信息

图4是表示电动机21的旋转速度与电动机21中流动的电流的关系的图。图4的横轴表示任一电动机21的旋转速度，图4的纵轴表示该电动机21中流动的电流。后述的图5～图10中也相同。如图4中粗曲线L0所示，特定的环境下的电动机21的旋转速度与电动机21中流动的电流的关系(下称电动机21的基本特性。)是已知的。

图3的判断部35能够基于由图3的关系信息获取部34获取的表示电动机21的基本特性的关系信息，与正常动作时的电动机21的规定的旋转速度相对应地确定电动机21中流动的电流。但是，有时电动机21或与其对应的旋翼22产生某些原因所致的异常。在这种情况下，该电动机21的旋转速度与该电动机21中流动的电流的对应关系发生变化。

在此，电动机21的异常包含电动机21的烧损、脱调、断线、短路和消磁等。另外，电动机21的异常包含轴承的劣化、缺油和锈蚀等所致的滑动阻力的增大或异物混入间隙。旋翼22的异常包含异物与旋翼22碰撞或附着于其上等所致的旋翼22的旋转速度暂时变动。另外，旋翼22的异常包含旋翼22的变形、污染、缺损或脱落所致的旋翼22的特性的变化、或旋翼22的内部破损引起的刚性变化所致的旋翼22的特性的变化。

进而，通过伴随电动机21或旋翼22的结构部件的经年劣化的特性变化，有时电动机21或旋翼22产生异常。另外，因飞行器100的变形或破损等所致的对准的偏差，有时电动机21或旋翼22产生异常。

因此，图3的判断部35在由图2的特性值检测部24检测到的电流和与由图2的输出检测部23检测到的实际旋转速度对应的电流大致一致的情况下，判断为各电动机21和与其对应的旋翼22非异常。由此，能够检测上述广泛的原因所致的异常没有发生在电动机21或与其对应的旋翼22上。

另外，在本实施方式中，为了避免误判断为正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22为异常，将正常动作时的电动机21中流动的电流的容许范围设于关系信息中。以下说明电动机21和旋翼22的稳态响应时和瞬态响应时的容许范围。

(3)稳态响应时的容许范围

图5是表示电动机21和与其对应的旋翼22的稳态响应时的容许范围的第一例的图。稳态响应时的容许范围的第一例中，如图5所示，将基于电动机21和与其对应的旋翼22的个体差引起的电流差异的电流的下限和上限按电动机21的旋转速度设定于关系信息。图5中，将与电流的下限对应的细曲线L1示于粗曲线L0的下方，将与电流的上限对应的细曲线L2示于粗曲线L0的上方。

电动机21的各旋转速度下的曲线L1上的电流与曲线L2上的电流之间的范围为容许范围D1。图3的判断部35在由图2的特性值检测部24检测到的电流处于与由图2的输出检测部23检测到的实际旋转速度对应的容许范围D1内的情况下，判断为电动机21和与其对应的旋翼22非异常。

电动机21的旋转速度与电动机21中流动的电流的关系有时根据个体差而对电动机21和旋翼22的每一组稍有不同。即使在这种情况下，通过对各关系信息设定容许范围D1，能够抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

图6是表示电动机21和与其对应的旋翼22的稳态响应时的容许范围的第二例的图。稳态响应时的容许范围的第二例中，如图6所示，将基于电动机21和与其对应的旋翼22的环境因素的变动的电流的下限和上限按电动机21的旋转速度设定于关系信息。在此，环境因素的变动包含气温、气压和湿度等气象条件的变化以及飞行器100的蓄电池剩余电量的变化。图6中，与电流的下限对应的细曲线L3示于粗曲线L0下方，与电流的上限对应的细曲线L4示于粗曲线L0上方。

电动机21的各旋转速度下的曲线L3上的电流与曲线L4上的电流之间的范围为容许范围D2。判断部35在由特性值检测部24检测到的电流处于与由输出检测部23检测到的实际旋转速度对应的容许范围D2内的情况下，判断为电动机21和与其对应的旋翼22非异常。

电动机21的旋转速度和电动机21中流动的电流的关系有时根据飞行器100的使用环境而不同。即使在这种情况下，通过对各关系信息设定容许范围D2，抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

图7是表示电动机21和与其对应的旋翼22的稳态响应时的容许范围的第三例的图。稳态响应时的容许范围的第三例中，如图7所示，将基于图5的例子中的电流的偏差和图6的例子中的环境因素的变动的电流的下限和上限按电动机21的旋转速度设定于关系信息。图7中，与电流的下限对应的细曲线L5示于粗曲线L0下方，与电流的上限对应的细曲线L6示于粗曲线L0上方。

电动机21的各旋转速度下的曲线L5上的电流与曲线L6上的电流之间的范围为容许范围D12。判断部35在由特性值检测部24检测到的电流处于与由输出检测部23检测到的实际旋转速度对应的容许范围D12内的情况下，判断为电动机21和与其对应的旋翼22非异常。即使在电动机21的基本特性存在个体差且因环境因素的变动而基本特性变动的情况下，也能够抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

(4)瞬态响应时的容许范围

电动机21的旋转速度与电动机21中流动的电流的关系有时在电动机21或与其对应的旋翼22减速或加速等的瞬态响应时与稳态响应时不同。因此，在本实施方式中，将电动机21或与其对应的旋翼22的瞬态响应时的电流的进一步的容许范围设定于关系信息。

在此，瞬态响应时的容许范围基于旋转速度差发生变化。因此，在瞬态响应时，基于更适当的容许范围判断电动机21或与其对应的旋翼22的异常。由此，能够进一步抑制在瞬态响应时将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

图8是表示电动机21或与其对应的旋翼22减速的瞬态响应时的容许范围的第一例的图。在电动机21或与其对应的旋翼22减速的瞬态响应时，在目标速度降低后，电动机21的实际旋转速度以接近目标速度的方式降低，旋翼22减速。该情况下，相对速度差为负的值。在该例中，将通过相对速度差而确定的电流的下限按电动机21的旋转速度设定于关系信息。图8中，将与减速的瞬态响应时的电流的下限对应的曲线L7示于稳态响应时的容许范围Ds的下方。

在此，稳态响应时的容许范围Ds是在稳态响应时设定的电流的容许范围。因此，在图4的例子中容许范围未被设定，因此容许范围Ds相当于曲线L0。另一方面，在图5、图6和图7的例子中，容许范围Ds分别为容许范围D1、D2、D12。在后述的图9和图10中也相同。

图8中，旋转速度差(相对速度差的绝对值)较小时的曲线L7由实线表示，旋转速度差较大时的曲线L7由虚线表示。电动机21的各旋转速度下的容许范围Ds的下限的电流与曲线L7上的电流之间的范围为进一步的容许范围D31。这样，容许范围D31根据旋转速度差而变化。具体而言，容许范围D31以旋转速度差越大，其下限越小的方式发生变化。

在图8的例子中，电动机21的各旋转速度下的容许范围Ds的上限的电流与曲线L7上的电流之间的范围为电动机21减速的瞬态响应时的综合的容许范围Dt1。判断部35在基于旋转速度差使容许范围D31动态变化，并且由图2的特性值检测部24检测到的电流处于与由输出检测部23检测到的实际旋转速度对应的容许范围Dt1内的情况下，判断为电动机21和与其对应的旋翼非异常。由此，在正常动作中，在减速的瞬态响应时，电动机21中流动的电流大幅减少的情况下，也能够抑制将电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

图9是表示电动机21或与其对应的旋翼22加速的瞬态响应时的容许范围的第二例的图。在电动机21或与其对应的旋翼22加速的瞬态响应时，在目标速度增大后，电动机21的实际旋转速度以接近目标速度的方式增大，旋翼22加速。该情况下，相对速度差成为正的值。在该例中，将通过相对速度差而确定的电流的上限按电动机21的旋转速度设定于关系信息。图9中，将与加速的瞬态响应时的电流的上限对应的曲线L8示于稳态响应时的容许范围Ds上方。

图9中，旋转速度差较小时的曲线L8由实线表示，旋转速度差较大时的曲线L8由虚线表示。电动机21的各旋转速度下的容许范围Ds的上限的电流与曲线L8上的电流之间的范围成为进一步的容许范围D32。这样，容许范围D32根据旋转速度差而变化。具体而言，以旋转速度差越大，其上限越大的方式变化。

在图9的例子中，电动机21的各旋转速度下的容许范围Ds的下限的电流与曲线L8上的电流之间的范围成为电动机21加速的瞬态响应时的综合的容许范围Dt2。判断部35在基于旋转速度差使容许范围D32动态变化，并且由特性值检测部24检测到的电流处于与由输出检测部23检测到的实际旋转速度对应的容许范围Dt2内的情况下，判断为电动机21和与其对应的旋翼非异常。由此，在正常动作中，在瞬态响应时，电动机21中流动的电流大幅增加的情况下，也能够抑制将电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

(5)不执行是否异常的判断

在旋转速度差(目标速度与实际旋转速度之差的绝对值)低于预先设定的阈值速度差G0的情况下，即使在瞬态响应时，电动机21和与其对应的旋翼22的行为也与稳态响应时的电动机21和与其对应的旋翼22的行为大致相等。因此，在本实施方式，容许范围D31、D32在旋转速度差为阈值速度差G0以上的情况下设定，在旋转速度差低于阈值速度差G0的情况下未设定。由此，能够高精度地检测正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22的异常。

在减速的瞬态响应时，有时即使在正常动作中，如果旋转速度差超过一定的值，则电动机21中流动的电流也显著减少。因此，在相对速度差为负时，预先设定负的阈值速度差G1。判断部35在相对速度差为阈值速度差G1以下的情况下，不进行电动机21和与其对应的旋翼22是否异常的判断。由此，抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

同样，在加速的瞬态响应时，有时即使在正常动作中，如果旋转速度差超过一定的值且旋转速度超过一定的值，则电动机21中流动的电流也显著增加。因此，在相对速度差为正时，预先设定正的阈值速度差G2。另外，对电动机21的实际旋转速度预先设定阈值速度R1。判断部35在相对速度差为阈值速度差G2以上且实际旋转速度为阈值速度R1以上的情况下，不进行电动机21和与其对应的旋翼22是否异常的判断。由此，抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

另外，判断部35在电动机21或旋翼22的瞬态响应时，也可以仅在预先确定的时间t0不进行电动机21和与其对应的旋翼22是否异常的判断。该情况下，抑制在瞬态响应时，将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

如上，在电动机21或旋翼22的瞬态响应时，存在不执行是否异常的判断的情况。

另一方面，在电动机21或与其对应的旋翼22异常的情况下，电动机21中流动的电流在一定时间以上处于容许范围外。因此，判断部35在电动机21中流动的电流在容许范围外的状态持续预先确定的时间t1以上的情况下，将电动机21或与其对应的旋翼22判断为异常。由此，能够高精度地检测电动机21或与其对应的旋翼22的异常。

另外，在电动机21或与其对应的旋翼22异常的情况下，电动机21中流动的电流频繁地处于容许范围外。因此，判断部35在电动机21中流动的电流在容许范围外的状态在预先确定的时间t2以内产生规定次数以上的情况下，将电动机21或与其对应的旋翼22判断为异常。由此，能够高精度地检测电动机21或与其对应的旋翼22的异常。

进而，判断部35基于电动机21的实际旋转速度不执行是否异常的判断。图10是用于说明不执行基于电动机21的实际旋转速度的是否异常的判断的图。即使在正常动作中，实际旋转速度也比悬停时的旋转速度低的情况下，往往电动机21中流动的电流处于容许范围外。因此，如图10所示，判断部35在实际旋转速度比阈值速度R0低的情况下，不进行该电动机21和与其对应的旋翼22是否异常的判断。阈值速度R0比悬停时的旋转速度低。由此，抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

另外，即使在正常动作中，电动机21中流动的电流也往往瞬时处于容许范围外。因此，判断部35也可以基于在预先确定的时间t3以内检测到流动多次的电流判断电动机21或与其对应的旋翼22是否异常。

例如，判断部35当在时间t3以内检测到多次的电流的平均值或标准偏差值等代表值在容许范围外时，也可以将电动机21或旋翼22判断为异常。或者，判断部35当电流在时间t3以内连续地在容许范围外的情况下，也可以将电动机21或旋翼22判断为异常。由此，抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

(6)判断处理

图11是表示主控制部31进行的判断处理的一例的流程图。判断处理通过主控制部31使目标速度设定部33、关系信息获取部34和判断部35执行存储于存储部32的计算机程序而进行。以下，按照图5～图10的容许范围以及图11和图12的流程图说明判断处理。

判断部35判断电动机21的实际旋转速度是否为阈值速度R0以上(步骤S11)。在电动机21的实际旋转速度比阈值速度R0低的情况下，判断部35不进行是否异常的判断，而反复步骤S11的处理，直至电动机21的实际旋转速度达到阈值速度R0以上。

在步骤S11中，在电动机21的实际旋转速度为阈值速度R0以上的情况下，判断部35判断电动机21的相对速度差是否为阈值速度差G1以下(步骤S12)。在相对速度差为负的阈值速度差G1以下的情况下，判断部35不进行是否异常的判断而返回步骤S11的处理。判断部35反复步骤S11、S12的处理，直至相对速度差比负的阈值速度差G1大为止。

在步骤S12中，在相对速度差比负的阈值速度差G1大的情况下，判断部35判断电动机21的相对速度差是否为正的阈值速度差G2以上且电动机21的实际旋转速度是否为阈值速度R1以上(步骤S13)。在相对速度差为正的阈值速度差G2以上且实际旋转速度为阈值速度R1以上的情况下，判断部35不进行是否异常的判断而返回步骤S11的处理。判断部35反复步骤S11～S13的处理，直至相对速度差比正的阈值速度差G2小或实际旋转速度比阈值速度R1低为止。

在步骤S13中，在相对速度差比正的阈值速度差G2小或实际旋转速度比阈值速度R1低的情况下，判断部35判断电动机21中流动的电流是否处于稳态响应时的容许范围Ds内(步骤S14)。在电流处于容许范围Ds内的情况下，判断部35将电动机21和与其对应的旋翼判断为非异常，返回步骤S11的处理。判断部35反复步骤S11～S14的处理，直至电流成为容许范围Ds外为止。

在步骤S14中，在电流处于容许范围Ds外的情况下，判断部35判断电动机21的旋转速度差(目标速度与实际旋转速度之差的绝对值)是否低于阈值速度差G0(步骤S15)。在旋转速度差低于阈值速度差G0的情况下，判断部35进入步骤S18的处理。

在步骤S15中，在旋转速度差为阈值速度差G0以上的情况下，判断部35基于电动机21的相对速度差获取瞬态响应时的容许范围Dt1、Dt2(步骤S16)。接着，判断部35判断电动机21中流动的电流是否处于瞬态响应时的容许范围Dt1内或容许范围Dt2内(步骤S17)。在电流处于容许范围Dt1内或容许范围Dt2内的情况下，判断部35将电动机21和与其对应的旋翼22判断为非异常，返回步骤S11的处理。判断部35反复步骤S11～S15的处理或步骤S11～S17的处理，直至旋转速度差低于阈值速度差G0或电流在容许范围Dt1外或容许范围Dt2外为止。

在步骤S17中，在电流处于容许范围Dt1外或容许范围Dt2外的情况下，判断部35搁置是否异常的判断(步骤S18)。此时，主控制部31使未图示的定时器动作，测量从是否异常的判断的搁置开始的经过时间。然后，判断部35判断是否异常的判断的搁置是否持续时间t1以上(步骤S19)。在是否异常的判断的搁置持续了时间t1以上的情况下，判断部35进入步骤S21的处理。

在步骤S19中，在是否异常的判断的搁置未持续时间t1以上的情况下，判断部35判断是否异常的判断的搁置在时间t2以内是否产生了规定次数以上(步骤S20)。在是否异常的判断的搁置在时间t2以内未产生规定次数以上的情况下，判断部35在搁置着是否异常的判断的状态下返回步骤S11的处理。判断部35反复步骤S11～S19的处理或步骤S11～S20的处理，直至是否异常的判断的搁置持续时间t1以上、或是否异常的判断的搁置在时间t2以内产生规定次数以上为止。

在步骤S19中是否异常的判断的搁置持续时间t1以上的情况、或在步骤S20中是否异常的判断的搁置在时间t2以内产生了规定次数以上的情况下，判断部35将电动机21或与其对应的旋翼22判断为异常(步骤S21)。由此，判断部35结束判断处理，主控制部31进行用于避免飞行器100不稳定飞行的各种控制。

在上述判断处理中，也可以按其它顺序执行一部分的处理。例如，步骤S11～S13的处理可以先执行任一个。另外，在瞬态响应时的容许范围Dt1、Dt2未设于关系信息中的情况下，步骤S15～S20的处理省略。在瞬态响应时未进行是否异常的判断的搁置的情况下，步骤S18～S20的处理省略。

(7)效果

在本实施方式的飞行器100中，将多个电动机21和与它们分别对应的多个旋翼22设置于主体部10。各电动机21的实际旋转速度由输出检测部23检测，各电动机21中流动的电流由特性值检测部24检测。表示各电动机21的旋转速度与电流的关系的关系信息由关系信息获取部34获取。

基于所获取的关系信息以及各电动机21的实际旋转速度和电流，由判断部35判断该电动机21或与其对应的旋翼22是否异常。由此，能够检测因更宽泛的原因而产生的各电动机21或与其对应的旋翼22的异常。

[2]第二实施方式

关于第二实施方式的飞行器100，说明与第一实施方式的飞行器100不同的点。在本实施方式的飞行器100上设置督促使用者使电动机21以主体部10不离地的程度旋转的修正信息获取模式。

图13是表示第二实施方式的飞行器100的控制装置30的结构的框图。如图13所示，在本实施方式中，控制装置30还包含修正信息获取部36。通过主控制部31执行存储于存储部32的计算机程序，实现修正信息获取部36的功能。修正信息获取部36在修正信息获取模式下获取各电动机21的旋转速度作为修正信息，并将其发送给关系信息获取部34。

关系信息获取部34基于所获取的修正信息修正关系信息中的各电动机21的基本特性。该情况下，能够将起因于电动机21或与其对应的旋翼22的个体差的电流的偏差从关系信息中排除。另外，能够降低关系信息中的环境因素的变动所致的电流的变动的影响。

根据该结构，无需将基于电动机21或与其对应的旋翼22的个体差引起的电流偏差的电流的下限和上限按电动机21的旋转速度设定于关系信息。因此，在本实施方式中，作为稳态响应时的容许范围Ds，不使用图5的容许范围D1和图7的容许范围D12。在本实施方式中，作为容许范围Ds只要设置图6的容许范围D2即可。

在本实施方式中，在飞行器100上设置未图示的修正开关。在修正开关为接通状态的情况下，使用基于所修正的基本特性的关系信息进行判断处理。另一方面，在修正开关为断开状态的情况下，使用基于初始状态的基本特性的关系信息进行判断处理。初始状态的基本特性例如是飞行器100或各飞行单元20的出厂时的基本特性。

图14是表示第二实施方式的主控制部31的判断处理的一例的流程图。如图14所示，在本实施方式的判断处理中，判断部35判断修正开关是否是接通状态(步骤S1)。在修正开关不为接通状态的情况下，判断部35进入图11的步骤S11的处理。由此，使用初始状态的关系信息继续进行与第一实施方式相同的的判断处理。

在步骤S1中，在修正开关为接通状态的情况下，判断部35将关系信息更新为基于修正后的基本特性的关系信息(步骤S2)。之后，判断部35判断更新后的关系信息是否偏离初始状态的关系信息一定程度以上(步骤S3)。在更新后的关系信息偏离初始状态的关系信息的情况下，判断部35将飞行单元20的装配判断为异常(步骤S4)，判断部35结束判断处理。

在步骤S3中，在更新后的关系信息未偏离初始状态的关系信息的情况下，判断部35进入图11的步骤S11的处理。由此，使用更新后的关系信息继续进行与第一实施方式相同的判断处理。

[3]第三实施方式

关于第三实施方式的飞行器100，说明与第一实施方式的飞行器100不同的点。图15是表示第三实施方式的飞行器100的结构的框图。如图15所示，在本实施方式的飞行器100中还设置检测与使用环境关联的环境值的环境值检测部40。环境值包含气温、气压、飞行器100的速度、飞行器100的加速度和飞行器100的角速度的至少一个。

环境值检测部40被收容于主体部10的壳体部11(图1)的内部空间，将检测到的环境值发送给关系信息获取部34。在此，在存储部32中存储有用于按环境值计算容许范围D2(图6)不同的关系信息的关系式或用于获取该关系信息的表。关系信息获取部34基于存储于存储部32的关系式或表来获取与所获取的环境值对应的关系信息。

根据该结构，能够基于由环境值检测部40检测的环境值使容许范围D2适当变动。因此，基于更适于飞行器100的使用环境的容许范围D2判断电动机21或与其对应的旋翼22的异常。由此，能够进一步抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

在本实施方式中，也可以在控制装置30上设置与第二实施方式相同的修正信息获取部36(图13)。该情况下，进一步抑制将正常动作中的电动机21或与其对应的旋翼22误判断为异常。

[4]其它实施方式

(1)在上述实施方式中，输出检测部23作为与电动机21的输出相关联的输出信息检测电动机21的实际旋转速度，但本发明不限于此。输出检测部23也可以检测与电动机21的输出相关联的其它输出信息。例如，输出检测部23也可以检测电动机21的转矩作为输出信息，也可以检测电动机21的实际旋转速度和转矩这两者作为输出信息。

(2)在上述实施方式中，特性值检测部24作为依赖于电动机21的输出信息而变化的特性值检测电动机21中流动的电流，但本发明不限于此。特性值检测部24也可以检测依赖于电动机21的输出信息变化的其它特性值。例如，特性值检测部24可以检测电动机21的电压或电动机21的温度作为特性值，也可以检测电动机21中流动的电流、电动机21的电压和电动机21的温度中的两个以上作为特性值。

[5]权利要求书的各构成要素和实施方式的各部分的对应关系

以下，对权利要求书的各构成要素和实施方式的各要素的对应的例子进行说明，但本发明不限于下述例。

在上述实施方式中，主体部10是飞行主体的例子，电动机21是电动机的例子，旋翼22是旋翼的例子，输出检测部23是输出检测部的例子。特性值检测部24和环境值检测部40分别是第一和第二参数检测部的例子，关系信息获取部34是获取部的例子，判断部35是判断部的例子。

飞行器100是无人飞行器的例子，容许范围D1、D2、D12、D31、D32、Ds、Dt1、Dt2是容许范围的例子，容许范围D1、D2分别是第一和第二范围的例子。容许范围D31、D32是第三范围的例子，电动机控制部25是旋转控制部的例子，阈值速度差G0、G1、G2分别是第一、第二和第三阈值的例子。阈值速度R0、R1分别是第五和第四阈值的例子，时间t1、t2、t3分别是第一、第二和第三时间的例子。

作为权利要求书的各构成要素，也可以使用具有与权利要求书中记载的构成或功能的其它各种要素。

产业上的可利用性

本发明能够有效地用于进行无人飞行的各种飞行器。

Claims (17)

1.一种无人飞行器，其特征在于，包括：

飞行主体；

设置于所述飞行主体的多个电动机；

与所述多个电动机分别对应地设置的多个旋翼，其由对应的电动机的输出来驱动；

检测与各电动机的输出相关联的信息作为输出信息的输出检测部；

检测随着各电动机的输出信息而变化的第一参数的第一参数检测部；

获取表示各电动机的输出信息与第一参数的关系的关系信息的获取部；和

判断部，其基于由所述获取部获取的关系信息、由所述输出检测部检测到的输出信息和由所述第一参数检测部检测到的第一参数，判断各电动机或与各电动机对应的旋翼是否异常，

所述关系信息具有在各电动机和与各电动机对应的旋翼正常动作时的第一参数的容许范围，

所述容许范围包含基于各电动机或与各电动机对应的旋翼的瞬态响应而设定的第一范围，

所述判断部，在由所述第一参数检测部检测到的第一参数处于包含与由所述输出检测部检测到的输出信息对应的所述第一范围的所述容许范围内的情况下，判断为各电动机和与各电动机对应的旋翼非异常。

2.如权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于：

所述输出信息包含各电动机的旋转速度和转矩中的至少一者。

3.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

所述第一参数包含各电动机中流动的电流、各电动机的电压和各电动机的温度中的至少一者。

4.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

所述判断部，在由所述第一参数检测部检测到的第一参数处于与由所述输出检测部检测到的输出信息对应的所述容许范围外的状态持续了预先确定的第一时间以上的情况下，判断为各电动机或与各电动机对应的旋翼异常。

5.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

所述判断部，在由所述第一参数检测部检测到的第一参数处于与由所述输出检测部检测到的输出信息对应的所述容许范围外的状态在预先确定的第二时间以内产生了规定的次数以上的情况下，判断为各电动机或与各电动机对应的旋翼异常。

6.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

所述容许范围包含基于各电动机的个体差或与各电动机对应的旋翼的个体差引起的第一参数的差异而设定的第二范围，

所述判断部，在由所述第一参数检测部检测到的第一参数处于包含与由所述输出检测部检测到的输出信息对应的所述第二范围的所述容许范围内的情况下，判断为各电动机和与各电动机对应的旋翼非异常。

7.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

所述容许范围包含基于环境因素的变动而设定的第三范围，

所述判断部，在由所述第一参数检测部检测到的第一参数处于包含与由所述输出检测部检测到的输出信息对应的所述第三范围的所述容许范围内的情况下，判断为各电动机和与各电动机对应的旋翼非异常。

8.如权利要求7所述的无人飞行器，其特征在于：

还具有检测与所述无人飞行器的使用环境相关联的第二参数的第二参数检测部，

所述第三范围随着由所述第二参数检测部检测到的第二参数而变化。

9.如权利要求8所述的无人飞行器，其特征在于：

所述第二参数包含气温、气压、所述无人飞行器的速度、所述无人飞行器的加速度和所述无人飞行器的角速度中的至少一者。

10.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

还具有控制各电动机的旋转速度来使所述多个电动机以目标速度旋转的旋转控制部，

所述输出检测部检测各电动机的旋转速度作为所述输出信息，

所述第一范围随着所述旋转控制部控制的各电动机的目标速度和由所述输出检测部检测到的该电动机的旋转速度的旋转速度差而变化。

11.如权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于：

所述容许范围在所述旋转速度差为预先确定的第一阈值以上的情况下包含所述第一范围。

12.如权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于：

所述第一范围，在所述旋转控制部控制的各电动机的目标速度低于由所述输出检测部检测到的该电动机的旋转速度的情况下，以所述旋转速度差越大则所述第一范围的下限越小的方式变化。

13.如权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于：

所述第一范围，在所述旋转控制部控制的各电动机的目标速度高于由所述输出检测部检测到的该电动机的旋转速度的情况下，以所述旋转速度差越大则所述第一范围的上限越大的方式变化。

14.如权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于：

所述判断部，在所述旋转控制部控制的各电动机的目标速度低于由所述输出检测部检测到的该电动机的旋转速度且所述旋转速度差为预先确定的第二阈值以上的情况下，搁置各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。

15.如权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于：

所述判断部，在所述旋转控制部控制的各电动机的目标速度高于由所述输出检测部检测到的该电动机的旋转速度且所述旋转速度差为预先确定的第三阈值以上且由所述输出检测部检测到的旋转速度为预先确定的第四阈值以上的情况下，搁置各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。

16.如权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于：

所述判断部在由所述输出检测部检测到的旋转速度低于预先确定的第五阈值的情况下，不进行各电动机和与各电动机对应的旋翼是否异常的判断。

17.如权利要求1或2所述的无人飞行器，其特征在于：

所述判断部基于在预先确定的第三时间以内由所述第一参数检测部检测到多次的第一参数判断各电动机或与各电动机对应的旋翼是否异常。

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