JP2001039397A - Flying body having horizontal rotary wing - Google Patents
Flying body having horizontal rotary wingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛直軸に沿って同
軸上に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設さ
れた飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方向
に回転させることによって飛翔する飛翔体に関し、特に
飛翔体の構造、飛翔体の制御、飛翔体の飛翔状態を計測
する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, and these two horizontal rotating blades are rotated in directions opposite to each other. The present invention relates to a flying object that flies by causing the flying object to fly, and more particularly to a device that controls the flying object, controls the flying object, and measures the flying state of the flying object.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】本発
明者らはいわゆる二重反転式の回転翼を有した飛翔体に
関する発明を既に特許出願している(特願平9−285
492号)。この飛翔体は農林業においては農地への薬
剤や種苗の散布、水産業においては海上の養殖場への給
餌に利用される。またカメラなどを搭載して農林業では
作柄の調査、水産業では赤潮の監視、その他記念撮影、
空中測量に利用される。さらに災害救援用として中継カ
メラを装備して海難や山岳遭難者の捜索、通信の途絶し
た地域に無線電話を中継する「空飛ぶ中継アンテナ」と
して利用される。さらに警備用として密猟者や密入国者
などを上空から警戒することにより犯罪を未然に防止す
る用途にも利用することができる。2. Description of the Related Art The present inventors have already filed a patent application for an invention relating to a flying object having a so-called contra-rotating type rotor (Japanese Patent Application No. 9-285).
492). These flying objects are used for spraying chemicals and seeds on agricultural land in agriculture and forestry, and for feeding to marine aquaculture farms in the fishery industry. In addition, it is equipped with cameras, etc. for surveying crops in agriculture and forestry, monitoring red tide in fisheries, other commemorative photos
Used for aerial surveying. It is also used as a "flying relay antenna" equipped with a relay camera to search for marine and mountain victims and relay wireless telephones to areas where communication has been interrupted for disaster relief. Furthermore, it can also be used for security purposes by alerting poachers and smugglers from the sky to prevent crime.
【0003】上記特許出願に開示された飛翔体1′の概
略図を図4に示す。同図4に示すように動力部7で発生
した駆動力は歯車機構4を介して2つの水平回転翼2に
伝達される。2つの水平回転翼2が回転軸5を回転中心
に互いに逆方向に回転することによって、飛翔の推力を
発生させることができる。水平回転翼2の直下には、水
平回転翼2で発生した下降流を妨げる邪魔板20が設け
られる。そして邪魔板20のピッチ角が変化されること
により上記下降流を邪魔板20で受ける面積が変化され
る。これにより水平回転翼2の回転面が傾斜され傾斜方
向に応じた方向(前後左右)に飛翔体1′が操舵され
る。かかる飛翔体1′は従来の産業用無人ヘリコプタと
比較して、互いに反転する水平回転翼2の作用により、
機体反転を防止するためのテールロータが不要となる。
推力を発生しないテールロータが不要になるため重量が
軽量となりエンジン馬力の消費を少なくできるなどの優
れた効果が得られる。また従来の産業用無人ヘリコプタ
のように水平回転翼のピッチ角を変えることで操舵する
複雑な機構でないため水平回転翼の枚数を増加させて容
易に推力の増大を図ることができる。よって上記特許出
願に開示された飛翔体1′は軽量でかつエンジン馬力の
消費が少なく推力の増大が容易に図れることから、輸送
する貨物の荷重の大幅な増大に対処することができる。FIG. 4 shows a schematic view of a flying object 1 'disclosed in the above patent application. As shown in FIG. 4, the driving force generated by the power unit 7 is transmitted to the two horizontal rotary blades 2 via the gear mechanism 4. The two horizontal rotary wings 2 rotate in opposite directions about the rotary shaft 5 as a rotation center, so that a thrust for flight can be generated. Immediately below the horizontal rotary wing 2, a baffle plate 20 for preventing a downward flow generated by the horizontal rotary wing 2 is provided. By changing the pitch angle of the baffle plate 20, the area of the baffle plate 20 receiving the downward flow is changed. Thereby, the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is inclined, and the flying object 1 ′ is steered in a direction (front, rear, left and right) according to the inclination direction. Such a flying object 1 'is different from a conventional industrial unmanned helicopter by the action of the horizontal rotating wings 2 which are mutually inverted.
A tail rotor for preventing body reversal becomes unnecessary.
Since a tail rotor that does not generate thrust is not required, an excellent effect such as a reduction in weight and a reduction in engine horsepower can be obtained. Further, since it is not a complicated mechanism for steering by changing the pitch angle of the horizontal rotor as in a conventional industrial unmanned helicopter, the number of horizontal rotors can be increased to easily increase the thrust. Therefore, the flying object 1 'disclosed in the above patent application is lightweight, consumes less engine horsepower, and can easily increase the thrust. Therefore, it is possible to cope with a large increase in the load of the cargo to be transported.
【0004】しかしながら上記特許出願では飛翔体1′
に重量の大きい貨物を搭載して飛翔させることを特に想
定していない。従来の飛翔体1′に重量の大きい貨物を
搭載するとつぎのような問題が発生することが本発明者
によって明らかになった。However, in the above-mentioned patent application, the flying object 1 '
It is not specifically assumed that heavy cargo will be loaded and fly. The inventor has clarified that the following problem occurs when a heavy cargo is mounted on the conventional flying object 1 '.
【0005】すなわち飛翔体1′の動力部7(エンジン
を中心にして構成される)に貨物を搭載するための所定
のフレームが固定される。または水平回転翼2を防護す
る防護壁に上記所定のフレームが固定される。That is, a predetermined frame for mounting a cargo is fixed to the power unit 7 (constituted mainly of the engine) of the flying object 1 '. Alternatively, the predetermined frame is fixed to a protection wall for protecting the horizontal rotor 2.
【0006】飛翔体1′の自重よりも十分に軽い貨物を
輸送する場合を図5(a)に示す。このとき貨物の重量
は飛翔体1′の自重に対して無視でき貨物を搭載した飛
翔体1′全体の重心Gは飛翔体1′の重心とみなすこと
ができる。邪魔板20では鉛直下方に押し下げ力Fが発
生する。重心Gが高いためこの押し下げ力Fのうち重心
回りに働く力FAは十分大きい。このため邪魔板20の
ピッチ角を変化させるだけで水平回転翼2の回転面を傾
斜させるに十分な回転モーメントが得られる。FIG. 5A shows a case in which a cargo sufficiently lighter than the own weight of the flying object 1 'is transported. At this time, the weight of the cargo is negligible with respect to the weight of the flying object 1 ', and the center of gravity G of the entire flying object 1' carrying the cargo can be regarded as the center of gravity of the flying object 1 '. In the baffle plate 20, a pushing force F is generated vertically downward. Since the center of gravity G is high, the force FA acting around the center of gravity of the depressing force F is sufficiently large. Therefore, a rotation moment sufficient to incline the rotation surface of the horizontal rotary wing 2 can be obtained only by changing the pitch angle of the baffle plate 20.
【0007】これに対して図5(b)は飛翔体1′の自
重よりも重い貨物41を輸送する場合を示している。重
量貨物41を安定させて輸送しようとすると必然的に貨
物41を動力部7の下方つまり飛翔体1′の下方にフレ
ームを介して固定せざるを得ない。したがって貨物41
を搭載した飛翔体1′全体の重心Gは図5(a)に較べ
て下方に大きく移動する。重心Gが低いため押し下げ力
Fのうち重心回りに働く力FBは小さくなる。このため
邪魔板20のピッチ角を変化させるだけでは水平回転翼
2の回転面を傾斜させるに十分な回転モーメントが得ら
れなくなる。この結果重量物の貨物41が搭載された飛
翔体1′を前後左右に容易に操舵することが困難とな
る。On the other hand, FIG. 5B shows a case in which a cargo 41 which is heavier than the own weight of the flying object 1 'is transported. In order to stably transport the heavy cargo 41, the cargo 41 must necessarily be fixed below the power unit 7, that is, below the flying object 1 'via a frame. Therefore cargo 41
The center of gravity G of the entire flying object 1 'on which the is mounted moves greatly downward as compared with FIG. Since the center of gravity G is low, the force FB acting around the center of gravity of the pressing force F is small. Therefore, only by changing the pitch angle of the baffle plate 20, it is not possible to obtain a rotational moment sufficient to incline the rotating surface of the horizontal rotary blade 2. As a result, it becomes difficult to easily steer the flying object 1 ′ on which the heavy cargo 41 is mounted forward, backward, left and right.
【0008】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、重量物の貨物を飛翔体に搭載した場合であっ
ても小さな力のモーメントだけで容易に2つの水平回転
翼の回転面を傾斜させるようにして、重量物の貨物が搭
載された飛翔体を前後左右に容易に操舵できるようにす
ることを第1の解決課題とするものである。The present invention has been made in view of such circumstances, and even when a heavy cargo is mounted on a flying object, the rotating surfaces of the two horizontal rotors can be easily inclined with only a small moment of force. A first object of the present invention is to make it possible to easily steer a flying object on which a heavy cargo is mounted in front, rear, left and right.
【0009】なお従来の一般的技術水準を示すものとし
て1995年に東京・幕張で開催された航空ショー(1
995年国際航空宇宙展)に展示されたレジャー用の有
人機がある。この有人機の構造の概略図を図3に示す。As an example of the conventional general technical level, an air show (1) held in Makuhari, Tokyo in 1995
There is a manned aircraft for leisure exhibited at the International Aerospace Exhibition 995). FIG. 3 shows a schematic diagram of the structure of this manned aircraft.
【0010】この有人機では水平回転翼2の回転面の傾
斜操作は搭乗したオペレータによって手動でなされる。
すなわち動力部7にオペレータの座席93が回動自在に
吊り下げられている。動力部7と回転軸5とハンドル9
2とは互いの相対位置が固定されて直結されており、こ
れらとの相対姿勢が変化するように結び目91によって
オペレータを固定したベルト93が吊り下げられてい
る。よってハンドル92を座席に座ったオペレータが前
後左右に動かすことによって水平回転翼2の回転面は傾
斜され有人機は前後左右に操舵される。つまり紐で吊り
下げられたオペレータの体重の重心を機体に対して前後
左右させることによって水平回転翼2の回転面を傾ける
ものであり、従来から「ハングオン・ヘリコプタ」と呼
ばれる公知の技術である。In this manned aircraft, the operation of tilting the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is manually performed by an onboard operator.
That is, the operator's seat 93 is rotatably suspended from the power unit 7. Power unit 7, rotating shaft 5, and handle 9
A belt 93 to which the operator is fixed is hung by a knot 91 so that the relative positions of the two are fixed and their relative positions are fixed. Accordingly, when the operator sitting on the seat moves the handle 92 back and forth and left and right, the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is inclined, and the manned machine is steered forward and backward and left and right. In other words, the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is inclined by moving the center of gravity of the weight of the operator suspended by the cord back and forth and left and right with respect to the body, which is a known technique conventionally called a "hang-on helicopter".
【0011】この公知の技術によれば人間の体重は一定
でなければならないだけでなく、高度の操縦技能を持つ
人間を制御システムに組み込むことが不可欠であったた
め、上空からの農薬散布など搭乗者の健康を害する危険
のある用途には用いることができなかった。従来の飛翔
体1′(図4)はこの欠点を克服するために発明された
ものであり、飛翔体に人間が搭乗する必要をなくし、重
量が一定でない貨物でも遠隔操作で飛行できる。According to this known technique, not only must the weight of a human being be constant, but also it is essential to incorporate a human with a high degree of maneuvering skill into the control system, so that the occupant is required to spray pesticides from above. It could not be used for applications that could endanger the health of the animal. The conventional flying object 1 '(FIG. 4) was invented in order to overcome this drawback, and eliminates the need for a person to board the flying object, allowing even cargo of variable weight to fly remotely.
【0012】さて図25(a)は上記特許出願に開示さ
れた邪魔板21の姿勢角を示す断面図である。図25
(a)に示す邪魔板21は隣接する一対の板状部材21
a、21bからなる。FIG. 25A is a sectional view showing the attitude angle of the baffle plate 21 disclosed in the above-mentioned patent application. FIG.
The baffle plate 21 shown in FIG.
a and 21b.
【0013】邪魔板21a、21bの断面が「下に凸の
ハの字状」となっているとき、邪魔板21a、21bは
水平回転翼2から吹き降ろしてくる下降流(ダウンウオ
ッシュ)を浴びる。このため下降流が乱され邪魔板21
a、21b間の開口部で空気抵抗が生じ飛翔体1′の重
心回りにトルクが発生する。邪魔板21a、21bの間
の開口部の面積を大きくすると空気抵抗が減ってトルク
が減少する。邪魔板21a、21bの間の開口部の面積
を小さくすると空気抵抗が増えてトルクが増大する。邪
魔板21a、21b間の開口部で生じる空気抵抗は飛翔
体1′の重心回りのトルクとして働くだけではなく図2
5(a)の矢印に示すように飛翔体1′を下向きに引っ
張る押し下げ力として働く。この押し下げ力は水平回転
翼2で発生する推力を減ずる力として作用する。これが
邪魔板に関する従来の一般的な知見である。When the cross-sections of the baffles 21a and 21b are in a "downwardly convex C-shape", the baffles 21a and 21b are exposed to a downward flow (downwash) flowing down from the horizontal rotary wing 2. . Therefore, the descending flow is disturbed and the baffle 21
Air resistance is generated in the opening between a and 21b, and torque is generated around the center of gravity of the flying object 1 '. If the area of the opening between the baffle plates 21a and 21b is increased, the air resistance decreases and the torque decreases. If the area of the opening between the baffles 21a and 21b is reduced, the air resistance increases and the torque increases. The air resistance generated at the opening between the baffle plates 21a and 21b not only acts as a torque around the center of gravity of the flying object 1 ', but also as shown in FIG.
As shown by the arrow in FIG. 5 (a), it acts as a pushing force for pulling the flying object 1 'downward. This pushing force acts as a force for reducing the thrust generated in the horizontal rotor 2. This is the conventional general knowledge about baffles.
【0014】本発明は邪魔板で飛翔体を上向きに押し上
げる力が発生するという知見に基づきなされたものであ
り、邪魔板を飛翔体の前後左右の操舵に利用するのみな
らず、離陸や着陸ないしはホバリングなど特に水平回転
翼に上向きの推力を必要とする場合に推力の補助として
利用できるようにすることを第2の解決課題とするもの
である。The present invention has been made based on the finding that a baffle plate generates a force to push a flying object upward. The baffle plate is used not only for steering the front, rear, left and right of the flying object, but also for takeoff, landing, or A second object of the present invention is to make it possible to use it as an assist of the thrust when an upward thrust is particularly required for the horizontal rotor such as hovering.
【0015】さて図43(a)に示すように互いに反転
する水平回転翼2を有する飛翔体1にあっては、右回転
する回転翼2bが空気を押し退ける抗力と左回転する回
転翼2aが空気を押し退ける抗力とが概ねバランスして
いる。このため水平回転翼2の回転に伴って生じる飛翔
体1のZb軸回りのトルクは殆ど相殺されている。ただ
し実際には飛行速度や水平回転翼2の回転面の傾きなど
の空気力学的なバランスの変化に伴って上側の回転翼2
aと下側の回転翼2bのそれぞれの抗力が変化するため
相殺されるはずのZb軸回りのトルクがわずかながら発
生することがある。As shown in FIG. 43 (a), in a flying object 1 having horizontal rotating blades 2 which are inverted with respect to each other, a rotating blade 2b rotating clockwise pushes away air and a rotating blade 2a rotating left rotates air. The drag that pushes back is generally balanced. Therefore, the torque around the Zb axis of the flying object 1 caused by the rotation of the horizontal rotary wing 2 is almost canceled. However, in actuality, the upper rotor 2 is changed due to a change in aerodynamic balance such as the flight speed and the inclination of the rotating surface of the horizontal rotor 2.
a and a small amount of torque around the Zb axis that should be canceled out due to changes in the respective drags of the lower rotor 2b.
【0016】この空気力学的なバランスの狂いによる飛
翔体1のZb軸回りのトルク発生を放置すると、飛翔体
1はZb軸回りに回転を生じて飛翔体1の機体1aの方
向が変化していまう。図43(b)は飛翔体1の機体1
aを上からみた図であり機体1aの軌跡の曲がりを示す
図である。いま水平な姿勢で飛行する機体1aの横方向
の速度が零になるように制御しているものとする。しか
しZb軸回りに角速度r(rad/s)で回転していれば、機
体1aの正面に向けて速度u(m/s)で直進している
つもりでも、実際には半径R=u/r(m)の円の軌跡
を描いて飛翔することになる。If the generation of torque around the Zb axis of the flying object 1 due to the aerodynamic imbalance is left, the flying object 1 rotates around the Zb axis, and the direction of the body 1a of the flying object 1 changes. I will. FIG. 43 (b) shows the airframe 1 of the flying object 1.
FIG. 3A is a diagram of the vehicle viewed from above and is a diagram illustrating a curve of a locus of the body 1a. It is assumed that control is performed so that the lateral speed of the body 1a flying in a horizontal attitude becomes zero. However, if it is rotating at an angular velocity r (rad / s) around the Zb axis, even if it is going straight ahead at the velocity u (m / s) toward the front of the body 1a, the radius R is actually R = u / r. It will fly by drawing the locus of the circle of (m).
【0017】そこで上述した空気力学的なバランスの狂
いによるZb軸回りのトルクを打ち消すべく、水平回転
翼2の下方に図44(d)に示すような配置で垂直翼3
0(31、32、33、34)が設けられ、機体1aの
ヨー方向のトルク(回転力)の制御が行われる。垂直翼
30の断面を図44(a)、(b)、(c)に示す。こ
の図に示すように垂直翼30の傾斜角θが変化され下降
流に対する垂直翼30の相対姿勢が変化することによ
り、傾斜角θに応じたZb軸回りのトルク(回転力)が
発生する。この垂直翼30で発生する回転力によって、
上述した空気力学的なバランスの狂いによるZb軸回り
のトルクが打ち消される。傾斜角θと回転力との関係は
図44(e)に示される。この図に示すように垂直翼3
0の傾斜角θの絶対値が小さい場合には飛翔体1のZb
軸回りのトルクを打ち消すに足る回転力は発生しない。
つまり垂直翼30の傾斜角θには不感帯の範囲が存在す
る。ここで垂直翼30は通常時は図44(a)に示すよ
うに傾斜角θが零の中立状態に待機されている。In order to cancel the torque around the Zb axis due to the aerodynamic imbalance described above, the vertical blades 3 are arranged below the horizontal rotary blades 2 in an arrangement as shown in FIG.
0 (31, 32, 33, 34) is provided to control the yaw direction torque (rotational force) of the body 1a. Cross sections of the vertical wing 30 are shown in FIGS. As shown in this figure, when the inclination angle θ of the vertical blade 30 is changed and the relative attitude of the vertical blade 30 with respect to the descending flow is changed, a torque (rotational force) around the Zb axis corresponding to the inclination angle θ is generated. Due to the rotational force generated by the vertical wing 30,
The torque around the Zb axis due to the above-described aerodynamic imbalance is canceled. FIG. 44E shows the relationship between the tilt angle θ and the rotational force. As shown in FIG.
If the absolute value of the inclination angle θ of 0 is small, the Zb of the flying object 1
No rotational force is generated to cancel the torque around the axis.
That is, the range of the dead zone exists in the inclination angle θ of the vertical wing 30. Here, the vertical wing 30 is normally on standby in a neutral state where the inclination angle θ is zero as shown in FIG.
【0018】そこで例えば右回転の回転力を発生させる
旨の制御指令が与えられると、垂直翼30の傾斜角は図
44(a)に示す傾斜角θが零の中立状態から、図44
(c)に示す不感帯を超える傾斜角θまで変化される。
このとき図44(e)に示すように常に不感帯の範囲を
通過することになる。このため垂直翼30で迅速に所望
する回転力が得られずヨー方向の回転力の制御の応答性
が良くないという問題が生じていた。For example, when a control command for generating a right-handed rotational force is given, the inclination angle of the vertical blade 30 is changed from the neutral state shown in FIG.
The inclination angle θ is changed to a value exceeding the dead zone shown in FIG.
At this time, as shown in FIG. 44 (e), it always passes through the range of the dead zone. For this reason, there has been a problem that the desired rotational force cannot be quickly obtained by the vertical blade 30 and the response of the control of the rotational force in the yaw direction is not good.
【0019】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ヨー方向の回転力の制御の応答性を向上させ
ることを第3の解決課題とするものである。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is a third object of the present invention to improve the response of controlling the rotational force in the yaw direction.
【0020】さて飛翔体1の現在の飛翔状態を計測する
ことは高精度な飛翔の制御を実現する上で不可欠であ
る。ここでINS(慣性航法装置)を搭載して飛翔体1
の現在の飛翔状態を計測することが考えられる。しかし
INS(慣性航法装置)は一般に高価であり飛翔体1の
製造コストの増大を招く。It is indispensable to measure the current flight state of the flying object 1 in order to realize highly accurate flight control. Here, an INS (Inertial Navigation System) is mounted and the flying object 1
It is conceivable to measure the current flight state of the aircraft. However, the INS (inertial navigation device) is generally expensive and causes an increase in the manufacturing cost of the flying object 1.
【0021】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、INS(慣性航法装置)などの高価な機器を
搭載することなく簡易な装置構成で飛翔状態を計測でき
るようにし、もって計測した飛翔状態に基づき飛翔の制
御を精度よく行うようにすることを第4の解決課題とす
るものである。The present invention has been made in view of such a situation, and enables a flight condition to be measured with a simple device configuration without mounting expensive equipment such as an INS (inertial navigation device). A fourth object of the present invention is to precisely control the flight based on the state.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段および効果】本発明の第1
発明は、第1の解決課題を達成すべく、鉛直軸に沿って
同軸上に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設
された飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方
向に回転させることによって前記2つの水平回転翼で推
力を発生させるとともに、前記2つの水平回転翼の回転
面を傾斜させることによって、前記飛翔体を貨物ととも
に飛翔させるようにした水平回転翼を有した飛翔体にお
いて、前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自
在に吊り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点
として傾斜させることを特徴とする。Means and Effects for Solving the Problems The first aspect of the present invention.
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the first object, the present invention provides a flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, and these two horizontal rotating blades are moved in opposite directions. And the horizontal rotating blades generate thrust by rotating the horizontal rotating blades, and the horizontal rotating blades of the two horizontal rotating blades are inclined to have the horizontal rotating blades fly with the cargo. In the flying object, the cargo is suspended swingably from the flying object via joint means, and the flying object is inclined using the joint means as a pivot point.
【0023】第1発明によれば、図1に示すように飛翔
体1の機体1aに継手手段10を介して貨物41が揺動
自在に吊り下げられる。そして飛翔体1の機体1a全体
が継手手段10を回動支点として傾斜されることで2つ
の水平回転翼2の回転面が傾斜される。According to the first invention, as shown in FIG. 1, the cargo 41 is swingably suspended from the body 1a of the flying object 1 via the joint means 10. The plane of rotation of the two horizontal rotary wings 2 is tilted by tilting the entire body 1a of the flying object 1 with the joint means 10 as a pivot point.
【0024】第1発明によれば、図20(b)に示すよ
うに機体1a(2つの水平回転翼2の回転面)が、継手
手段11を回動支点として傾斜される。このため継手手
段11によって吊り下げられた貨物41の質量mRの影
響が取り除かれ飛翔体1の機体1a自体の質量mに応じ
た小さな慣性モーメントIyだけで2つの水平回転翼2
の回転面を傾斜させることができる(図20(a)のよ
うに機体1aと貨物41が固定されているときは貨物4
1の質量mR分だけ慣性モーメントIyが大きくなる)。
ここでyb軸回りの力のモーメント(トルク)M(図面
左回りのトルクM=F・L)と、慣性モーメントIyと
回転角速度q^(角速度qの1階微分値)との間にはM
=Iy・q^なる関係がある。According to the first invention, as shown in FIG. 20 (b), the body 1a (the rotating surface of the two horizontal rotary wings 2) is inclined with the joint means 11 as a pivot. For this reason, the influence of the mass mR of the cargo 41 suspended by the joint means 11 is removed, and the two horizontal rotors 2 are formed with only a small inertia moment Iy corresponding to the mass m of the body 1a of the flying object 1 itself.
20A can be inclined (when the body 1a and the cargo 41 are fixed as shown in FIG.
The moment of inertia Iy is increased by the mass mR of 1).
Here, there is M between the moment (torque) M of the force around the yb axis (torque M = FL in the left direction in the drawing) and the inertia moment Iy and the rotational angular velocity q ^ (the first-order differential value of the angular velocity q).
= Iy.q}.
【0025】よって重量物の貨物41を飛翔体1に搭載
した場合であっても小さな力のモーメントMで容易に2
つの水平回転翼2の回転面を傾斜させることができる。
このため重量物の貨物41が搭載された飛翔体1を前後
左右に容易に操舵することが可能となる。Therefore, even when the heavy cargo 41 is mounted on the flying object 1, the heavy cargo 41 can be easily moved with a small moment M.
The rotating surfaces of the two horizontal rotors 2 can be inclined.
For this reason, the flying object 1 on which the heavy cargo 41 is mounted can be easily steered forward, backward, left and right.
【0026】また機体1aを操舵するために同じトルク
Mを与えても慣性モーメントIyが小さければ回転角速
度q^が大きくなる。つまり角速度qが変化し易くな
る。このため操舵の制御の応答を高めることができる。Even if the same torque M is applied to steer the body 1a, if the inertia moment Iy is small, the rotational angular velocity q ^ increases. That is, the angular velocity q tends to change. Therefore, the response of the steering control can be enhanced.
【0027】さらに第1発明の飛翔体1は、図1に示す
ように飛翔体1の機体1aに継手手段10を介して貨物
41が揺動自在に吊り下げられ、機体1a全体が継手手
段10を回動支点として傾斜されることで操舵される。
このため機体1aの中間で折れ曲がる構造なくして、つ
まり機体1aを構成する動力部7と回転軸5との相対姿
勢を変化させることなくして操舵を行うことができる。
この点図3に示す従来の有人機のように動力部7と回転
軸5との相対姿勢が変化することで操舵が行われる構造
とは異なる。このため剛性が高く駆動力伝達ロスの少な
い複雑な継手機構が不要であり継手手段10として剛性
が低く簡易な構成の継手手段を使用することができる。
さらに従来の飛翔体1′は動力部7と回転軸5との相対
姿勢が変化せず機体1′全体が傾くことで操舵がなされ
る構造のものである(図4参照)。よって第1発明の飛
翔体1は従来の構造の飛翔体1′に継手手段10を追加
するだけで容易に構成することができる。このため汎用
性が飛躍的に向上する。また専用に飛翔体1を設計し製
造することが不要となり製造コストを低減させることが
できる。Further, in the flying object 1 of the first invention, as shown in FIG. 1, the cargo 41 is hung to the body 1a of the flying object 1 via the joint means 10 so as to swing freely, and the entire body 1a is Is steered by being tilted with the turning fulcrum.
Therefore, steering can be performed without a structure that bends in the middle of the body 1a, that is, without changing the relative posture between the power unit 7 and the rotating shaft 5 that constitute the body 1a.
This is different from the structure in which the steering is performed by changing the relative attitude between the power unit 7 and the rotating shaft 5 as in the conventional manned machine shown in FIG. For this reason, a complicated joint mechanism having high rigidity and low driving force transmission loss is not required, and the joint means 10 having low rigidity and a simple structure can be used.
Further, the conventional flying object 1 'has a structure in which the relative attitude of the power unit 7 and the rotating shaft 5 does not change and the entire body 1' is tilted to perform steering (see FIG. 4). Therefore, the flying object 1 of the first invention can be easily configured only by adding the joint means 10 to the flying object 1 'having the conventional structure. Therefore, versatility is dramatically improved. Further, it is not necessary to design and manufacture the flying object 1 exclusively, and the manufacturing cost can be reduced.
【0028】また第1発明によれば、図20(b)に示
すように機体1aの重心G回りに力のモーメント(トル
ク)M(図面左回りのトルクM=F・L)が発生し、こ
れにより機体1a(2つの水平回転翼2の回転面)が、
継手手段11を回動支点として傾斜される。第1発明に
よれば、上記重心Gよりも低い位置で、継手手段11に
よって貨物41が吊り下げられているので、上記重心G
回りの力のモーメントMとは反対側に、貨物の質量m
R、2つの水平回転翼の回転面の傾斜角θに応じた力の
モーメント(図面右回りのトルクLRsinθ・mR・
g)が発生する。つまり機体1aの傾きθを零に戻そう
とするトルクが発生する。これにより飛翔体1の傾きの
無制限な増加が制約され、飛翔体1の加速度が制限され
る。このため飛翔体1を安定して飛翔させることができ
る。According to the first invention, a moment (torque) M of force (torque M = F · L in the left-hand direction in the drawing) is generated around the center of gravity G of the body 1a as shown in FIG. As a result, the fuselage 1a (the rotating surfaces of the two horizontal rotors 2)
It is inclined with the joint means 11 as a pivot point. According to the first invention, the cargo 41 is suspended by the joint means 11 at a position lower than the center of gravity G.
On the opposite side to the moment M of the surrounding force, the mass m of the cargo
R, the moment of the force according to the inclination angle θ of the rotating surface of the two horizontal rotors (torque LR sin θ · mR ·
g) occurs. That is, a torque is generated to return the inclination θ of the body 1a to zero. This limits the infinite increase of the inclination of the flying object 1 and limits the acceleration of the flying object 1. Therefore, the flying object 1 can fly stably.
【0029】また第2発明は、鉛直軸に沿って同軸上
に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設された
飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回
転させることによって前記2つの水平回転翼で推力を発
生させるとともに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾
斜させることによって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔
させるようにした水平回転翼を有した飛翔体において、
前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、前記継手手段を回動支点として前
記飛翔体を傾斜させるアクチュエータを具えたことを特
徴とする。According to a second aspect of the present invention, a flying object provided with two horizontal rotating blades that rotate in the horizontal direction coaxially along a vertical axis rotates these two horizontal rotating blades in directions opposite to each other. A thrust is generated by the two horizontal rotating blades, and by tilting the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, a flying object having a horizontal rotating blade that causes the flying object to fly with cargo is provided.
The cargo is suspended swingably on the flying object via coupling means, and the flying object is tilted using the coupling means as a pivot, and the flying object is inclined using the coupling means as a pivot. An actuator is provided.
【0030】第2発明によれば、図20(b)に示すよ
うに飛翔体1の機体1aに継手手段11を介して貨物4
1が揺動自在に吊り下げられる。そしてアクチュエータ
に駆動信号が与えられることによって飛翔体1の機体1
a全体が継手手段10を回動支点として傾斜されること
で2つの水平回転翼2の回転面が傾斜される。According to the second invention, as shown in FIG. 20B, the cargo 4 is connected to the body 1a of the flying object 1 through the joint means 11.
1 is swingably suspended. Then, the drive signal is given to the actuator, so that the aircraft 1
When the entirety a is tilted with the joint means 10 as a pivot, the rotating surfaces of the two horizontal rotary blades 2 are tilted.
【0031】第2発明によれば、第1発明と同様の効果
が得られる。According to the second aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained.
【0032】さらに第2発明によれば、アクチュエータ
に駆動信号が与えられることによって2つの水平回転翼
2の回転面を駆動信号に応じた任意の傾斜角度に傾斜さ
せることができる。このため重量物の貨物41が搭載さ
れた飛翔体1を前後左右に自在に操舵することが可能と
なる。Further, according to the second aspect of the present invention, by supplying a drive signal to the actuator, the rotating surfaces of the two horizontal rotary wings 2 can be inclined at an arbitrary inclination angle according to the drive signal. For this reason, the flying object 1 on which the heavy cargo 41 is mounted can be freely steered forward, backward, left and right.
【0033】また第3発明は、鉛直軸に沿って同軸上
に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設された
飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回
転させることによって前記2つの水平回転翼で推力を発
生させるとともに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾
斜させることによって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔
させるようにした水平回転翼を有した飛翔体において、
前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、前記継手手段での締め付けと締め
付け解除を制御する制御手段を具えたことを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, and these two horizontal rotating blades are rotated in opposite directions to each other. A thrust is generated by the two horizontal rotating blades, and by tilting the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, a flying object having a horizontal rotating blade that causes the flying object to fly with cargo is provided.
Control means for swingably suspending the cargo from the flying object via coupling means, inclining the flying object with the coupling means as a pivot point, and controlling tightening and releasing of the fastening by the coupling means; It is characterized by having.
【0034】第3発明によれば、図1に示すように飛翔
体1の機体1aに継手手段10を介して貨物41が揺動
自在に吊り下げられる。そして飛翔体1の機体1a全体
が継手手段10を回動支点として傾斜されることで2つ
の水平回転翼2の回転面が傾斜される。継手手段10で
締め付けがなされるように制御されると貨物41は飛翔
体1の機体1aに固定される。また継手手段10で締め
付け解除がなされるように制御されると貨物41は飛翔
体1の機体1aに対して揺動可能な状態となる。According to the third aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, the cargo 41 is swingably suspended from the body 1a of the flying object 1 via the joint means 10. The plane of rotation of the two horizontal rotary wings 2 is tilted by tilting the entire body 1a of the flying object 1 with the joint means 10 as a pivot point. The cargo 41 is fixed to the body 1a of the flying object 1 when the joint means 10 is controlled to be tightened. In addition, when the joints 10 are controlled to release the tightening, the cargo 41 becomes swingable with respect to the body 1 a of the flying object 1.
【0035】第3発明によれば、第1発明と同様の効果
が得られる。According to the third aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained.
【0036】さらに第3発明によれば、つぎのような効
果が得られる。すなわち図32(a)に示すように例え
ば貨物1bが軽い状態のときには継手手段11によって
吊り下げられた貨物1bは揺動し易くなる。貨物1bが
揺動し継手手段11を中心にして振り子運動することに
より飛翔体1には前後左右上下の周期的な加速度が発生
する。この結果飛翔体1を安定して飛翔することが困難
になる。たとえば飛翔体1を1点で空中に静止すること
が難しくなる。Further, according to the third aspect, the following effects can be obtained. That is, as shown in FIG. 32 (a), for example, when the cargo 1b is in a light state, the cargo 1b suspended by the joint means 11 is likely to swing. When the cargo 1b swings and performs a pendulum movement about the joint means 11, a periodic acceleration in front, rear, left, right, up and down is generated in the flying object 1. As a result, it becomes difficult to fly the flying object 1 stably. For example, it becomes difficult to stop the flying object 1 in the air at one point.
【0037】第3発明では、かかる場合に図32(b)
に示すように制御手段によって継手手段11が締め付け
られることで貨物1bが継手手段11を介して飛翔体1
の機体1aに固定され貨物1bの揺動が抑制される。こ
れによって飛翔体1を安定して飛翔させることができ
る。In the third invention, in such a case, FIG.
As shown in (1), the joint means 11 is tightened by the control means, so that the cargo 1b is
And the swing of the cargo 1b is suppressed. This allows the flying object 1 to fly stably.
【0038】また図26(a)に示すように高速飛翔時
などに、飛翔体1の重心よりも低い位置に貨物1bが固
定されていると、飛翔体1が高速で進むことによって貨
物1bが受ける空気抵抗74によって飛翔体1の重心回
りに力のモーメント73が発生することになる。これに
よって図26(b)に示すように飛翔体1の機体1aの
水平回転翼2の回転面の傾斜は更に増大され、そのため
飛翔体1は進行方向に向かってさらに加速され、ついに
は飛翔体1の暴走ないし転倒などの危険を生ずる。As shown in FIG. 26 (a), when the cargo 1b is fixed at a position lower than the center of gravity of the flying object 1 at the time of high-speed flight, etc., the flying object 1 moves at a high speed and the cargo 1b is moved. The received air resistance 74 generates a moment 73 of force around the center of gravity of the flying object 1. As a result, as shown in FIG. 26 (b), the inclination of the rotation surface of the horizontal rotary wing 2 of the body 1a of the flying object 1 is further increased, so that the flying object 1 is further accelerated in the traveling direction, and finally the flying object The danger of runaway or falling of 1 may occur.
【0039】第3発明では、かかる場合に図28(a)
に示すように制御手段によって継手手段11の締め付け
が解除されることで貨物1bが継手手段11を介して飛
翔体1の機体1aに揺動自在に吊り下げられた状態とな
る。このため貨物1bが受ける空気抵抗74によって飛
翔体1でさらなる力のモーメントが発生することはなく
なる。よって飛翔体1の傾斜の助長、加速の助長を招く
ことはなくなり、飛翔体1を安定して飛翔させることが
できる。In the third invention, in such a case, FIG.
As shown in (1), when the fastening of the joint means 11 is released by the control means, the cargo 1b is suspended by the body 1a of the flying object 1 via the joint means 11 in a swingable manner. Therefore, no further moment of force is generated in the flying object 1 due to the air resistance 74 received by the cargo 1b. Therefore, it is possible to prevent the flying object 1 from inclining and accelerating, and the flying object 1 can fly stably.
【0040】また第4発明は、鉛直軸に沿って同軸上
に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設された
飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回
転させることによって前記2つの水平回転翼で推力を発
生させるとともに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾
斜させることによって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔
させるようにした水平回転翼を有した飛翔体において、
前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、前記継手手段での回動し易さを調
整する機械要素を設けたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, and these two horizontal rotating blades are rotated in directions opposite to each other. A thrust is generated by the two horizontal rotating blades, and by tilting the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, a flying object having a horizontal rotating blade that causes the flying object to fly with cargo is provided.
A machine that hangs the cargo swingably to the flying object via coupling means, inclines the flying object with the coupling means as a pivot point, and adjusts the ease of rotation at the coupling means. It is characterized by providing an element.
【0041】第4発明によれば、図1に示すように飛翔
体1の機体1aに継手手段10を介して貨物41が揺動
自在に吊り下げられる。そして飛翔体1の機体1a全体
が継手手段10を回動支点として傾斜されることで2つ
の水平回転翼2の回転面が傾斜される。そして図30に
示すようにばね、ダンパならびにアクチュエータなどの
機械要素13によって継手手段11での回動し易さが調
整される。According to the fourth aspect of the invention, as shown in FIG. 1, the cargo 41 is swingably suspended from the body 1a of the flying object 1 via the joint means 10. The plane of rotation of the two horizontal rotary wings 2 is tilted by tilting the entire body 1a of the flying object 1 with the joint means 10 as a pivot point. Then, as shown in FIG. 30, the ease of rotation at the joint means 11 is adjusted by mechanical elements 13 such as springs, dampers and actuators.
【0042】第4発明によれば、第1発明と同様の効果
が得られる。According to the fourth aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained.
【0043】さらに第4発明によれば、ばね、ダンパな
らびにアクチュエータなどの機械要素13が調整される
ことで、継手手段11での回動し易さが調整される。こ
れによって第3発明と同等の効果が得られる。Further, according to the fourth aspect, the mechanical elements 13 such as the spring, the damper, and the actuator are adjusted, so that the ease with which the joint means 11 rotates can be adjusted. Thereby, an effect equivalent to that of the third invention is obtained.
【0044】たとえば図30(a)に示すように機械要
素13が継手手段11での回動がしにくいように調整さ
れた場合には、第3発明において継手手段11での締め
付けがなされたときと同等の効果が得られる。また図3
0(b)に示すように機械要素13によって継手手段1
1での回動がし易いように調整された場合には、第3発
明において継手手段11での締め付けが解除されたとき
と同等の効果が得られる。For example, as shown in FIG. 30 (a), when the mechanical element 13 is adjusted so as not to be easily rotated by the joint means 11, the tightening by the joint means 11 in the third invention is performed. The same effect can be obtained. FIG.
As shown in FIG.
When the adjustment is made so that the rotation at 1 can be easily performed, the same effect as when the tightening at the joint means 11 is released in the third invention can be obtained.
【0045】さらに継手手段11での回動し易さを所望
の回動し易さに調整することによって、飛翔体1の操舵
の制御の応答性を所望するものに変更することができ
る。Further, by adjusting the ease of rotation by the joint means 11 to a desired degree of ease of rotation, it is possible to change the response of steering control of the flying object 1 to a desired one.
【0046】また第5発明は、鉛直軸に沿って同軸上
に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設された
飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回
転させることによって前記2つの水平回転翼で推力を発
生させるとともに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾
斜させることによって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔
させるようにした水平回転翼を有した飛翔体において、
前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、前記2つの水平回転翼の下方に、
これら2つの水平回転翼の回転によって生ずる下降流を
受ける投影面積が調整自在の面積調整手段を具えたこと
を具えたことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, and these two horizontal rotating blades are rotated in directions opposite to each other. A thrust is generated by the two horizontal rotating blades, and by tilting the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, a flying object having a horizontal rotating blade that causes the flying object to fly with cargo is provided.
The cargo is suspended swingably on the flying object via coupling means, and the flying object is tilted with the coupling means as a pivot point, and below the two horizontal rotary wings,
It is characterized by having an area adjusting means capable of adjusting a projected area for receiving a downward flow generated by the rotation of the two horizontal rotary blades.
【0047】第5発明によれば、図1に示すように飛翔
体1の機体1aに継手手段10を介して貨物41が揺動
自在に吊り下げられる。そして飛翔体1の機体1a全体
が継手手段10を回動支点として傾斜されることで2つ
の水平回転翼2の回転面が傾斜される。そして面積調整
手段20(21、22、23、24)によって2つの水
平回転翼2の回転によって生ずる下降流を受ける投影面
積が調整される。According to the fifth aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, the cargo 41 is swingably suspended from the body 1a of the flying object 1 via the joint means 10. The plane of rotation of the two horizontal rotary wings 2 is tilted by tilting the entire body 1a of the flying object 1 with the joint means 10 as a pivot point. Then, the projected area which receives the downward flow generated by the rotation of the two horizontal rotary blades 2 is adjusted by the area adjusting means 20 (21, 22, 23, 24).
【0048】第5発明によれば、第1発明と同様の効果
が得られる。According to the fifth aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained.
【0049】すなわち第5発明では、面積調整手段20
で下降流を受ける投影面積が調整されることにより図2
0(b)に示すように飛翔体1の機体1aに力のモーメ
ントM(図面左回りのトルクM=F・L)が発生する。
これにより2つの水平回転翼2の回転面が、継手手段1
1を回動支点として傾斜される。このため継手手段11
によって吊り下げられた貨物41の質量mRの影響が取
り除かれ飛翔体1の機体1a自体の質量に応じた小さな
慣性モーメントIyだけで2つの水平回転翼2の回転面
が傾斜される。よって重量物の貨物41を飛翔体1に搭
載した場合であっても、面積調整手段20の調整による
小さな力のモーメントIyによって2つの水平回転翼2
の回転面が容易に傾斜する。このため重量物の貨物41
が搭載された飛翔体1を面積調整手段20により前後左
右に容易に操舵することができる。That is, in the fifth invention, the area adjusting means 20
Fig. 2
As shown in FIG. 0 (b), a moment M of force (torque M = F · L in the counterclockwise direction in the drawing) is generated in the body 1a of the flying object 1.
As a result, the rotating surfaces of the two horizontal rotors 2
It is inclined with 1 as a fulcrum. Therefore, the joint means 11
Thus, the influence of the mass mR of the suspended cargo 41 is removed, and the rotating surfaces of the two horizontal rotary wings 2 are inclined with only a small moment of inertia Iy corresponding to the mass of the body 1a of the flying object 1. Therefore, even when the heavy cargo 41 is mounted on the flying object 1, the two horizontal rotary wings 2 are driven by the small force moment Iy by the adjustment of the area adjusting means 20.
The rotation surface of the is easily inclined. For this reason, heavy cargo 41
Can be easily steered forward, backward, left and right by the area adjusting means 20.
【0050】また第6発明は、鉛直軸に沿って同軸上
に、水平方向に回転する2つの水平回転翼が配設された
飛翔体のこれら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回
転させることによって前記2つの水平回転翼で推力を発
生させるとともに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾
斜させることによって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔
させるようにした水平回転翼を有した飛翔体において、
前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、前記継手手段を回動支点として前
記飛翔体を傾斜させるアクチュエータを設け、前記2つ
の水平回転翼の下方に、これら2つの水平回転翼の回転
によって生ずる下降流を受ける板状の部材を、前記鉛直
軸に関して対向するように少なくとも2つ設け、前記対
向する板状部材の両ピッチ角が、前記飛翔体の所望のヨ
ー方向の回転力に応じた角度になるように前記板状部材
のピッチ角を調整し、前記飛翔体のヨー方向の姿勢角を
変化させる角度調整手段を具えたことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, and these two horizontal rotating blades are rotated in directions opposite to each other. A thrust is generated by the two horizontal rotating blades, and by tilting the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, a flying object having a horizontal rotating blade that causes the flying object to fly with cargo is provided.
The cargo is suspended swingably on the flying object via coupling means, and the flying object is tilted using the coupling means as a pivot, and the flying object is inclined using the coupling means as a pivot. An actuator is provided, and at least two plate-shaped members that receive a downward flow generated by rotation of the two horizontal rotary blades are provided below the two horizontal rotary blades so as to be opposed to each other with respect to the vertical axis. The pitch angle of the plate-like member is adjusted so that both pitch angles of the plate-like member become angles corresponding to the desired yaw direction rotational force of the flying object, and the attitude angle of the flying object in the yaw direction is changed. It is characterized by having angle adjustment means for making the angle.
【0051】第6発明によれば、図9に示すように飛翔
体1の機体1aに継手手段10を介して貨物41が揺動
自在に吊り下げられる。そしてアクチュエータ12に駆
動信号が与えられることによって飛翔体1の機体1a全
体が継手手段10を回動支点として傾斜されることで2
つの水平回転翼2の回転面が傾斜される。対向する板状
部材30の両ピッチ角が、飛翔体1の所望のヨー方向A
の回転力に応じた角度になるように調整され、飛翔体1
のヨー方向Aの姿勢角が変化される。According to the sixth aspect of the present invention, as shown in FIG. 9, the cargo 41 is swingably suspended from the body 1a of the flying object 1 via the joint means 10. When a drive signal is given to the actuator 12, the entire body 1a of the flying object 1 is tilted with the joint means 10 as a pivot point, thereby causing
The rotating surfaces of the two horizontal rotors 2 are inclined. The two pitch angles of the opposing plate members 30 are equal to the desired yaw direction A of the flying object 1.
Is adjusted to an angle corresponding to the rotational force of the flying object 1
Is changed in the yaw direction A.
【0052】第6発明によれば、第1発明と同様の効果
が得られる。According to the sixth aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained.
【0053】さらに第6発明によれば、アクチュエータ
12に駆動信号を与えることによって2つの水平回転翼
2の回転面が任意の傾斜角度に傾斜される。このため重
量物の貨物41が搭載された飛翔体1のローリング方向
B、ピッチング方向Cの姿勢角を任意に変化させること
ができ飛翔体1を前後左右に自在に操舵することができ
る。一方飛翔体1のヨー方向Aの姿勢角が変化され飛翔
体1をヨー方向に自在に旋回させることができる。Further, according to the sixth aspect of the present invention, by applying a drive signal to the actuator 12, the rotating surfaces of the two horizontal rotary wings 2 are tilted to an arbitrary tilt angle. Therefore, the attitude angle of the flying object 1 on which the heavy cargo 41 is mounted in the rolling direction B and the pitching direction C can be arbitrarily changed, and the flying object 1 can be freely steered forward, backward, left, and right. On the other hand, the attitude angle of the flying object 1 in the yaw direction A is changed, and the flying object 1 can be freely turned in the yaw direction.
【0054】また第7発明は、第2の解決課題を達成す
べく、鉛直軸に沿って同軸上に、水平方向に回転する2
つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれら2つの水平
回転翼を互いに反対方向に回転させることによって前記
2つの水平回転翼で推力を発生させるとともに、前記2
つの水平回転翼の回転面を傾斜させることによって、前
記飛翔体を飛翔させるようにした水平回転翼を有した飛
翔体において、前記2つの水平回転翼の下方に、これら
2つの水平回転翼の回転によって生ずる下降流を、所定
のピッチ角をもって受ける板状の部材を2つ隣接させて
対向するように設けるとともに、前記2つの隣接して対
向する板状の部材の断面が上に凸のハの字状となるよう
にピッチ角を調整する角度調整手段を具えたことを特徴
とする。According to a seventh aspect of the present invention, in order to achieve the second solution, the second rotary member is rotated coaxially and horizontally along a vertical axis.
A thrust is generated by the two horizontal rotors of the projectile on which the two horizontal rotors are disposed, by rotating the two horizontal rotors in directions opposite to each other.
In the flying object having the horizontal rotating blades which fly the flying object by inclining the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, the rotation of the two horizontal rotating blades is provided below the two horizontal rotating blades. The downward flow generated by this is provided so that two plate-shaped members receiving a predetermined pitch angle are opposed to each other, and the cross-section of the two adjacent opposed plate-shaped members is upwardly convex. An angle adjusting means for adjusting a pitch angle so as to form a character is provided.
【0055】第7発明によれば、図25(b)に示すよ
うに2つの水平回転翼の下方に、これら2つの水平回転
翼の回転によって生ずる下降流を、所定のピッチ角をも
って受ける板状の部材21a、21bを2つ隣接させて
対向するように設けられる。そして2つの隣接して対向
する板状の部材21a、21の断面が上に凸のハの字状
となるようにピッチ角が調整される。According to the seventh aspect, as shown in FIG. 25 (b), a plate-like member receiving a downward flow generated by rotation of these two horizontal rotary blades at a predetermined pitch angle below the two horizontal rotary blades. The members 21a and 21b are provided so as to be opposed to each other. Then, the pitch angle is adjusted so that the cross section of the two adjacently opposed plate-like members 21a and 21 becomes an upwardly convex C-shape.
【0056】第7発明によれば、2つの隣接して対向す
る板状の部材21a、21bの断面が上に凸のハの字状
となるようにピッチ角が調整される。According to the seventh aspect of the present invention, the pitch angle is adjusted so that the cross-section of the two adjacently opposed plate-like members 21a and 21b becomes an upwardly convex C-shape.
【0057】水平回転翼の直下の空間では空気の圧力が
著しく高まっている。この高圧の空気がハの字の部材2
1a、21bの上部表面に沿って流れるときには流速が
高いので動圧が高まり静圧が下がる。一方この高圧の空
気がハの字の部材21a、21bの側面から裏面に回り
込んだとき流速は緩やかになるので動圧が下がって静圧
が高まる。これにより板状部材21a、21bで図25
(b)の図中矢印に示すように下から上に押し上げる力
が発生する。この結果飛翔体が上向きに押し上げられ
る。In the space directly below the horizontal rotor, the pressure of air is significantly increased. This high-pressure air is a C-shaped member 2
When flowing along the upper surfaces of 1a and 21b, the dynamic pressure increases and the static pressure decreases because the flow velocity is high. On the other hand, when the high-pressure air flows from the side surfaces of the U-shaped members 21a and 21b to the back surface, the flow velocity becomes gentle, so that the dynamic pressure decreases and the static pressure increases. As a result, the plate members 21a and 21b are
As shown by the arrow in the figure (b), a force is generated that pushes up from below. As a result, the flying object is pushed upward.
【0058】このため通常は図25(a)に示すように
板状部材21a、21bのピッチ角を調整し水平回転翼
の回転によって生ずる下降流を受ける投影面積を調整す
ることによって水平回転翼の回転面を傾斜させ前後左右
の操舵に利用することができるのみならず、離陸や着陸
ないしはホバリングなど特に水平回転翼に上向きの推力
を必要とする場合に、推力の補助として利用することが
できる。For this reason, usually, as shown in FIG. 25 (a), the pitch angle of the plate-like members 21a, 21b is adjusted to adjust the projection area for receiving the downward flow generated by the rotation of the horizontal rotating blade, thereby adjusting the horizontal rotating blade. It can be used not only for tilting the rotating surface but for front-back and left-right steering, and also as an aid to thrust when take-up, landing or hovering, especially when an upward thrust is required for the horizontal rotor.
【0059】また第8発明は、第3の解決課題を達成す
べく、鉛直軸に沿って同軸上に、水平方向に回転する2
つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれら2つの水平
回転翼を互いに反対方向に回転させることによって前記
2つの水平回転翼で推力を発生させるとともに、前記2
つの水平回転翼の回転面を傾斜させることによって、前
記飛翔体を飛翔させるようにした水平回転翼を有した飛
翔体において、前記2つの水平回転翼の下方に、これら
2つの水平回転翼の回転によって生ずる下降流を、所定
のピッチ角をもって受ける板状の部材を、前記鉛直軸に
関して対向するように2対設けるとともに、予め2対の
板状部材のうちの一方の対の板状部材のピッチ角と他方
の対の板状部材のピッチ角の極性を異ならせかつ不感帯
以上の所定角度に固定して一方の対の板状部材で発生す
るヨー方向の回転力と他方の対の板状部材で発生するヨ
ー方向の回転力とを釣り合わせておき、前記飛翔体でヨ
ー方向の回転力を変化させる際には、前記2対の板状部
材のうちの一方の対の板状部材のピッチ角を前記所定角
度に維持したままで他方の対の板状部材のピッチ角の絶
対値を増加させて当該他方の対の板状部材でヨー方向の
回転力を発生させるか、または前記2対の板状部材のう
ちの他方の対の板状部材のピッチ角を前記所定角度に維
持したままで一方の対の板状部材のピッチ角の絶対値を
増加させて当該一方の対の板状部材でヨー方向の回転力
を発生させるように、ピッチ角を調整する角度調整手段
を具えたことを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in order to achieve the third solution, the second rotating member rotates coaxially and horizontally along a vertical axis.
A thrust is generated by the two horizontal rotors of the projectile on which the two horizontal rotors are disposed, by rotating the two horizontal rotors in directions opposite to each other.
In the flying object having the horizontal rotating blades which fly the flying object by inclining the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, the rotation of the two horizontal rotating blades is provided below the two horizontal rotating blades. Two pairs of plate-like members receiving the downward flow generated at a predetermined pitch angle so as to be opposed to each other with respect to the vertical axis, and the pitch of one of the two pairs of plate-like members is determined in advance. The yaw direction rotational force generated in one pair of plate-shaped members and the other pair of plate-shaped members, with the angle and the pitch angle of the other plate-shaped member being different in polarity and fixed at a predetermined angle equal to or greater than the dead zone. When the rotational force in the yaw direction is changed by the flying object, the pitch of one of the two pairs of plate-like members is changed. With the angle maintained at the predetermined angle The absolute value of the pitch angle of the other pair of plate members is increased to generate a rotational force in the yaw direction by the other pair of plate members, or the other pair of the two pairs of plate members The absolute value of the pitch angle of one pair of plate members is increased while maintaining the pitch angle of the plate members at the predetermined angle to generate a rotational force in the yaw direction with the one pair of plate members. As described above, the present invention is characterized by including an angle adjusting means for adjusting the pitch angle.
【0060】第8発明によれば、図44(d)に示すよ
うに飛翔体でヨー方向の回転力を変化させる際には、2
対の板状部材(31、33)、(32、34)のうちの
一方の対の板状部材(32、34)のピッチ角θが所定
角度に維持されたままで他方の対の板状部材(31、3
3)のピッチ角θの絶対値が増加されて(正の方向に増
加)、当該他方の対の板状部材(31、33)でヨー方
向の回転力(右回りの回転力)が発生する(図44
(c)参照)。また2対の板状部材(31、33)、
(32、34)のうちの他方の対の板状部材(31、3
3)のピッチ角θが所定角度に維持されたままで一方の
対の板状部材(32、34)のピッチ角θの絶対値が増
加されて(負の方向に増加)、当該一方の対の板状部材
(32、34)でヨー方向の回転力(左回りの回転力)
が発生する(図44(b)参照)。According to the eighth aspect, when the rotational force in the yaw direction is changed by the flying object as shown in FIG.
While the pitch angle θ of one pair of plate members (32, 34) of the pair of plate members (31, 33), (32, 34) is maintained at a predetermined angle, the other pair of plate members (31,3
3), the absolute value of the pitch angle θ is increased (increased in the positive direction), and a rotational force in the yaw direction (clockwise rotational force) is generated in the other pair of plate members (31, 33). (FIG. 44
(C)). Also, two pairs of plate members (31, 33),
The other pair of plate members (31, 3) of (32, 34)
While the pitch angle θ of 3) is maintained at the predetermined angle, the absolute value of the pitch angle θ of one pair of plate-like members (32, 34) is increased (increased in the negative direction), and Rotational force in the yaw direction (counterclockwise rotational force) at plate-like members (32, 34)
(See FIG. 44 (b)).
【0061】第8発明によれば、図44(e)に示すよ
うに不感帯以上の所定角度からピッチ角θの絶対値が増
加することによって、ヨー方向の回転力が制御される。
このため不感帯を除いた動作範囲でヨー方向の回転力の
制御を行うことができヨー方向の回転力の制御の応答性
が向上する。According to the eighth aspect, as shown in FIG. 44 (e), the rotational force in the yaw direction is controlled by increasing the absolute value of the pitch angle θ from a predetermined angle equal to or larger than the dead zone.
Therefore, the control of the yaw direction rotational force can be performed in the operation range excluding the dead zone, and the responsiveness of the control of the yaw direction rotational force is improved.
【0062】また第9発明は、第4の解決課題を達成す
べく、鉛直軸に沿って同軸上に、水平方向に回転する2
つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれら2つの水平
回転翼を互いに反対方向に回転させることによって前記
2つの水平回転翼で推力を発生させるとともに、前記2
つの水平回転翼の回転面を傾斜させることによって、前
記飛翔体を飛翔させるようにした水平回転翼を有した飛
翔体において、前記飛翔体に、地上面が撮像できるよう
に複数の撮像手段を配設し、前記複数の撮像手段で得ら
れた2次元画像から、前記飛翔体の所定位置を原点とす
る前記地上面の3次元情報を計測する3次元情報計測手
段と、前記計測された3次元情報に基づいて、前記飛翔
体の所定位置を原点とする地上面の平面の方程式を演算
する平面演算手段と、前記平面演算手段で得られた地上
面の平面の方程式に基づいて、前記地上面を基準とする
前記飛翔体の飛翔高さまたは飛翔姿勢を演算する飛翔状
態演算手段とを具えたことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in order to attain the fourth solution, the rotary shaft is rotated coaxially and horizontally along a vertical axis.
A thrust is generated by the two horizontal rotors of the projectile on which the two horizontal rotors are disposed, by rotating the two horizontal rotors in directions opposite to each other.
In a flying object having a horizontal rotating wing that makes the flying object fly by inclining the rotation surface of the two horizontal rotating wings, a plurality of imaging means are arranged on the flying object so that the ground surface can be imaged. A three-dimensional information measuring means for measuring three-dimensional information of the ground surface from a two-dimensional image obtained by the plurality of imaging means with a predetermined position of the flying object as an origin; and the measured three-dimensional information. A plane calculating means for calculating an equation of a plane on the ground surface having the origin at a predetermined position of the flying object based on the information; and a ground plane based on the equation of the plane on the ground surface obtained by the plane calculating means. And a flying state calculating means for calculating a flying height or a flying attitude of the flying object on the basis of:
【0063】第9発明によれば、図84に示すように、
飛翔体1の機体1aに設けられた複数の撮像手段81に
よって地上面82が撮像される。そして複数の撮像手段
81で得られた2次元画像から、飛翔体1の機体1aの
所定位置(撮像手段81の配設位置)を原点(視野座標
系U−V−Wの原点)とする地上面82の3次元情報が
計測される。すなわち例えば2台の視覚センサ81を所
定の間隔に機体1aに設け、これら2台の視覚センサ8
1で同一の認識対象物(地上面82の各点)を撮像した
ときに生じる視差から、三角測量の原理で対象物までの
距離、深度、奥行きといった3次元情報が得られる。よ
ってU−V−W座標系での地上の各地点の3次元位置情
報P1(U1、V1、W1)、P2(U2、V2、W2)…が得
られる。そして計測された3次元情報に基づいて、飛翔
体1の機体1aの所定位置を原点とする地上面82の平
面の方程式a1U+a2V−W+a3=0が演算される。
具体的には公知の重回帰分析によって平面の方程式が求
められる。そして地上面82の平面の方程式a1U+a2
V−W+a3=0に基づいて、図85に示すように地上
面82を基準とする飛翔体1の機体1aの飛翔高さhが
演算されまた図86に示すようにバンク角φなどの飛翔
姿勢が演算される。According to the ninth aspect, as shown in FIG.
The ground surface 82 is imaged by a plurality of imaging means 81 provided on the body 1 a of the flying object 1. Then, based on the two-dimensional images obtained by the plurality of imaging means 81, a position where the predetermined position of the body 1a of the flying object 1 (the arrangement position of the imaging means 81) is the origin (the origin of the visual field coordinate system UVW). The three-dimensional information of the upper surface 82 is measured. That is, for example, two visual sensors 81 are provided on the body 1a at a predetermined interval, and these two visual sensors 8 are provided.
The three-dimensional information such as the distance to the object, the depth, and the depth is obtained from the parallax generated when the same recognition target object (each point on the ground surface 82) is imaged in step 1 in accordance with the principle of triangulation. Thus, three-dimensional position information P1 (U1, V1, W1), P2 (U2, V2, W2)... Of each point on the ground in the UVW coordinate system is obtained. Then, based on the measured three-dimensional information, the equation a1U + a2V-W + a3 = 0 of the plane of the ground surface 82 having the origin at the predetermined position of the aircraft 1a of the flying object 1 is calculated.
Specifically, a plane equation is obtained by a known multiple regression analysis. And the equation a1U + a2 of the plane of the ground surface 82
Based on V−W + a 3 = 0, the flying height h of the body 1a of the flying object 1 with respect to the ground surface 82 is calculated as shown in FIG. 85, and the flying attitude such as the bank angle φ as shown in FIG. 86. Is calculated.
【0064】第9発明によれば、複数の撮像手段81
(例えば2つの視覚センサ81)を中心とする簡易な装
置構成(視覚センサ81と演算処理装置)で飛翔体1の
飛翔高さまたは飛翔姿勢が計測される。このためINS
(慣性航法装置)などの高価な機器を搭載することなく
飛翔状態を計測することができ、計測した飛翔状態に基
づき飛翔の制御を精度よく行うことができる。According to the ninth aspect, the plurality of image pickup means 81
The flying height or the flying attitude of the flying object 1 is measured by a simple device configuration (the visual sensor 81 and the arithmetic processing device) centered on (for example, two visual sensors 81). For this reason INS
The flight state can be measured without mounting expensive equipment such as an inertial navigation device, and the flight can be controlled accurately based on the measured flight state.
【0065】[0065]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
飛翔体の実施形態について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a flying object according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0066】図1は実施形態の飛翔体1の各部を分離し
て示す斜視図であり、図2は図1の飛翔体1の外観を示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing each part of the flying object 1 of the embodiment separately, and FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the flying object 1 of FIG.
【0067】これら図に示すように、実施形態の飛翔体
1は大きくは機体1aと貨物部1bとこれら機体1aと
貨物部1bとを連結する継手部10とからなる。As shown in these figures, the flying object 1 of the embodiment mainly includes an airframe 1a, a cargo portion 1b, and a joint portion 10 connecting the aircraft 1a and the cargo portion 1b.
【0068】ここで飛翔体1の運動を数学的に記述する
上で座標系、変数を定義しておく。飛翔体1の運動を記
述する際には図93に示すように機体1aに固定したX
b−Yb−Zb座標系を設定する。すなわち機体1aの正
面方向(図1では進行方向Fとなる)にXb軸のプラス
の極性を設定する。そして機体1aの右手方向にYb軸
のプラスの極性を設定する。そして機体1aの鉛直下向
き方向にZb軸のプラスの極性を設定する。機体1aの
中心が原点となる。このためX軸が機体1aのロール
(Roll)軸となり図2に示すようにXb軸回りに回
転する方向Bが機体1aのロール方向Bとなる。またY
b軸が機体1aのピッチ(Pitch)軸となり図2に
示すようにYb軸回りに回転する方向Cが機体1aのピ
ッチング方向Cとなる。またZ軸が機体1aのヨー(Y
aw)軸となり図2に示すようにZb軸回りに回転する
方向Aが機体1aのヨー方向Cとなる。Here, a coordinate system and variables are defined in order to mathematically describe the movement of the flying object 1. When describing the motion of the flying object 1, the X fixed to the airframe 1a as shown in FIG.
Set the b-Yb-Zb coordinate system. That is, the positive polarity of the Xb axis is set in the front direction of the body 1a (the traveling direction F in FIG. 1). Then, the plus polarity of the Yb axis is set in the right hand direction of the body 1a. Then, the positive polarity of the Zb axis is set in the vertically downward direction of the body 1a. The center of the body 1a is the origin. Therefore, the X axis becomes the roll axis of the body 1a, and the direction B of rotation about the Xb axis as shown in FIG. 2 becomes the roll direction B of the body 1a. Also Y
The b axis is the pitch (Pitch) axis of the body 1a, and the direction C of rotation about the Yb axis is the pitching direction C of the body 1a as shown in FIG. The Z axis is the yaw (Y
2, the direction A of rotation around the Zb axis as shown in FIG. 2 is the yaw direction C of the body 1a.
【0069】それぞれの軸回りの物理的な運動(角度、
角速度、角加速度)の極性は、軸を中心にして右ネジ方
向をプラス(正)と定義する。運動を記述する上で用い
られる変数の定義を図94の表に示す。以下において
「^」とあるのは「1階微分」を意味するものとする。The physical movement (angle,
The polarities of angular velocity and angular acceleration) are defined as plus (positive) in the right-handed screw direction about the axis. The definitions of the variables used to describe the movement are shown in the table of FIG. In the following, “^” means “first order differential”.
【0070】飛翔体1は地球に比較して狭い空間を飛翔
するものとし「地球は平坦である」と仮定する。すると
機体1aに固定した各軸回りの力Fと質量m、加速度α
との関係(F=mα)は下記(1.1)式〜(1.3)
式で表される。また各軸回りのトルクMと慣性モーメン
トI、角速度ω^との関係(M=Iω^)は下記(1.
4)式〜(1.6)式で表される。ただしθとφは機体
1aのローカルな座標系と大地に固定したグローバルな
座標系との間で姿勢の座標変換を行うためのオイラ角の
一部である。概ね水平に飛行している場合に限って直感
的にいえばθは水平面に対して機首が持ち上がっている
角度(エレベーション角)に近く、φは水平面に対して
機体1aの左側が持ち上がっている角度(バンク角)に
近い。It is assumed that the flying object 1 flies in a space narrower than the earth, and that "the earth is flat". Then, a force F around each axis fixed to the body 1a, a mass m, and an acceleration α
(F = mα) is expressed by the following equation (1.1) to (1.3).
It is expressed by an equation. The relationship (M = Iω ^) between the torque M around each axis, the moment of inertia I, and the angular velocity ω ^ is as follows (1.
4) Formulas (1) to (1.6) are used. However, θ and φ are part of the Euler angles for performing the coordinate transformation of the posture between the local coordinate system of the body 1a and the global coordinate system fixed to the ground. Intuitively speaking, only when flying approximately horizontally, θ is close to the angle at which the nose is raised with respect to the horizontal plane (elevation angle), and φ is when the left side of the fuselage 1a is raised with respect to the horizontal plane. Angle (bank angle).
【0071】エレベーション角θとは水平線に対してX
b軸がなす角のことである。またバンク角φとは水平線
に対してYb軸がなす角のことである。The elevation angle θ is X with respect to the horizontal line.
The angle formed by the b axis. The bank angle φ is the angle formed by the Yb axis with respect to the horizontal line.
【0072】 X−mg・sinθ=m(u^+qw−rv) …(1.1) Y+mg・cosθ・sinφ=m(v^+ru−pw) …(1.2) Z+mg・cosθ・cosφ=m(w^+pv−qu) …(1.3) L=Ix・p^−Ixz(r^+pq)−(Iy−Iz)qr …(1.4) M=Iy・q^−Ixz(r2−p2)−(Iz−Ix)rp …(1.5) N=Iz・r^−Ixz(p^−qr)−(Ix−Iy)pq …(1.6) ここで説明を簡単にするため飛翔体1が概ね水平な姿勢
で飛行することを考える。そして機体1aの前後方向へ
の傾斜だけが存在するという拘束条件を加える。このと
きの機体1aの運動状態を図95に示す。この条件の下
ではr^=p^=0、r=p=0、φ=0となる。よっ
て図94に示す変数の表は図96に示す表に書き換えら
れる。この結果上記(1.1)〜(1.6)式に示す運
動方程式は下記(2.1)〜(2.3)式のように単純
化される。X−mg · sin θ = m (u ^ + qw−rv) (1.1) Y + mg · cos θ · sin φ = m (v ^ + ru−pw) (1.2) Z + mg · cos θ · cos φ = m (W ^ + pv-qu) (1.3) L = Ix · p ^ −Ixz (r ^ + pq) − (Iy−Iz) qr (1.4) M = Iy · q ^ −Ixz (r2− p2) − (Iz−Ix) rp (1.5) N = Iz · r ^ −Ixz (p ^ −qr) − (Ix−Iy) pq (1.6) In order to simplify the explanation here It is assumed that the flying object 1 flies in a substantially horizontal attitude. Then, a constraint condition is added that only the inclination of the body 1a in the front-rear direction exists. FIG. 95 shows the motion state of the body 1a at this time. Under these conditions, r ^ = p ^ = 0, r = p = 0, and φ = 0. Therefore, the table of variables shown in FIG. 94 is rewritten to the table shown in FIG. As a result, the equations of motion shown in the above equations (1.1) to (1.6) are simplified as shown in the following equations (2.1) to (2.3).
【0073】 X−mg・sinθ=m(u^+qw) …(2.1) Z+mg・cosθ=m(w^−qu) …(2.2) M=Iy・q^ …(2.3) 機体1aは図4に示す従来の飛翔体1′全体に相当する
構造部分であり、二重反転式の回転翼つまり上下2つの
水平回転翼2(2a、2b)を支持するロータフレーム
3と、邪魔板20と動力部7とを支持するエンジンフレ
ーム6とからなる。貨物部1bは貨物41と貨物41が
固定される貨物固定フレーム42とからなる。ここで水
平回転翼2、邪魔板20(および後述する垂直翼3
0)、動力部7は飛翔体1を駆動する構成要素であるこ
とから、これらを「駆動部」と称することにする。X−mg · sin θ = m (u ^ + qw) (2.1) Z + mg · cos θ = m (w ^ −qu) (2.2) M = Iy · q ^ (2.3) The fuselage 1a is a structural part corresponding to the entire conventional flying object 1 'shown in FIG. 4, and includes a rotor frame 3 supporting a counter-rotating rotor, that is, two upper and lower horizontal rotors 2 (2a, 2b). The engine frame 6 supports the baffle plate 20 and the power unit 7. The cargo section 1b includes a cargo 41 and a cargo fixing frame 42 to which the cargo 41 is fixed. Here, the horizontal rotary blade 2 and the baffle plate 20 (and the vertical blade 3
0) Since the power unit 7 is a component for driving the flying object 1, these will be referred to as "driving units".
【0074】エンジンフレーム6の所定箇所6a、6b
に継手部10が設けられ、この継手部10を介して貨物
固定フレーム42がYb軸回りの方向Dに揺動自在に吊
り下げられる。すなわちこの実施形態では継手部10と
してY軸回りの方向Dのみの揺動を許容する1自由度の
継手を想定している。なお継手部10としては最低1自
由度あればよく場合によってはXb軸回りの方向の揺動
についても許容する2自由度の自在継手によって構成し
てもよい。Predetermined portions 6a, 6b of engine frame 6
The cargo fixing frame 42 is suspended via the joint 10 so as to be swingable in a direction D about the Yb axis. That is, in this embodiment, a joint having one degree of freedom that allows swinging only in the direction D around the Y axis is assumed as the joint 10. Note that the joint portion 10 may have at least one degree of freedom, and in some cases, may be constituted by a universal joint having two degrees of freedom that allows swinging around the Xb axis.
【0075】また2自由度の継手部10は必ずしも1箇
所に設けることを要しない。Further, it is not always necessary to provide the joint 10 having two degrees of freedom at one place.
【0076】たとえば図8に示すように前後方向(Yb
軸回り方向)に傾動する継手部11aと左右方向(Xb
軸回り方向)に傾動する継手部11bを鉛直方向の異な
る位置に設けてもよい。For example, as shown in FIG.
The joint portion 11a that tilts in the direction around the axis and the left and right direction (Xb
The joint portion 11b that tilts in the direction around the axis may be provided at different positions in the vertical direction.
【0077】このようにして飛翔体1の機体1aに継手
部10を介して貨物部1bが揺動自在に吊り下げられて
いる。したがって飛翔体1の機体1aを、継手部10を
回動支点として傾斜させることが可能となる。機体1a
が傾斜するとこれに伴い上下2つの水平回転翼2(2
a、2b)の回転面が傾斜される。In this way, the cargo portion 1b is suspended from the body 1a of the flying object 1 via the joint portion 10 so as to be swingable. Therefore, it becomes possible to incline the body 1a of the flying object 1 with the joint 10 as a pivot point. Airframe 1a
Is inclined, the upper and lower two horizontal rotors 2 (2
The rotation surface of a, 2b) is inclined.
【0078】ロータフレーム3の中心には、鉛直方向に
沿って回転軸5が設けられている。この回転軸5には、
上下に所定距離離間されて、上段水平回転翼2a(上ロ
ータ)、下段水平回転翼2b(下ロータ)がそれぞれ固
定されている。よってこれら2つの水平回転翼2は回転
軸5が回転するに伴い回転面が水平方向となるように回
転される。At the center of the rotor frame 3, a rotating shaft 5 is provided along the vertical direction. This rotating shaft 5 has
An upper horizontal rotating blade 2a (upper rotor) and a lower horizontal rotating blade 2b (lower rotor) are fixed at a predetermined distance vertically. Therefore, these two horizontal rotary wings 2 are rotated so that the rotation surface becomes horizontal as the rotary shaft 5 rotates.
【0079】図18に飛翔体1の飛翔時の姿勢を示す。
回転軸5の長手方向軸が水平回転翼2の旋回中心軸5a
となる。継手部10によって貨物固定フレーム42の旋
回中心軸42aと水平回転翼2の旋回中心軸5aとが相
対的に傾動される。FIG. 18 shows the attitude of the flying object 1 during flight.
The longitudinal axis of the rotating shaft 5 is the turning center axis 5a of the horizontal rotating blade 2.
Becomes The turning center axis 42a of the cargo fixed frame 42 and the turning center axis 5a of the horizontal rotary wing 2 are relatively tilted by the joint portion 10.
【0080】回転軸5は動力部7からの動力が伝達可能
となるように動力部7に接続されている。動力部7はエ
ンジン8とエンジン8の燃料が貯留される燃料タンク9
と歯車機構4を中心に構成されている。The rotating shaft 5 is connected to the power unit 7 so that power from the power unit 7 can be transmitted. The power unit 7 includes an engine 8 and a fuel tank 9 for storing fuel of the engine 8.
And a gear mechanism 4.
【0081】動力部7と回転軸5と水平回転翼2の詳細
な構造を図14に示す。すなわち同図14(a)に示す
ように上段水平回転翼2aと下段水平回転翼2bとの間
には反転歯車機構4aが設けられている。また下段水平
回転翼2bとエンジン8との間には減速歯車機構4bと
トルク脈動吸収機構4cが設けられている。FIG. 14 shows a detailed structure of the power unit 7, the rotary shaft 5, and the horizontal rotary wing 2. That is, as shown in FIG. 14A, a reversing gear mechanism 4a is provided between the upper horizontal rotor 2a and the lower horizontal rotor 2b. A reduction gear mechanism 4b and a torque pulsation absorbing mechanism 4c are provided between the lower horizontal rotor 2b and the engine 8.
【0082】燃焼調整部8aによりエンジン8に供給さ
れる燃料、空気の割合、量などが調整されてエンジン8
の燃焼が調整される。エンジン8で発生した駆動力はト
ルク脈動吸収機構4cによりトルク脈動が吸収された上
で減速歯車機構4bに伝達される。減速歯車機構4bで
はエンジン8の出力軸の回転速度が減速される。このた
め下段水平回転翼2bが同減速された速度で図中左方向
に回転される。下段水平回転翼2bの回転面を2Bにて
示す。反転歯車機構4aの前後では回転軸5の回転方向
が逆転される。このため上段水平回転翼2aが下段水平
回転翼2bとは反対の方向つまり図中右方向に回転され
る。上段水平回転翼2aの回転面を2Aにて示す。The ratio and amount of fuel and air supplied to the engine 8 are adjusted by the combustion adjusting unit 8a.
Is regulated. The driving force generated by the engine 8 is transmitted to the reduction gear mechanism 4b after the torque pulsation is absorbed by the torque pulsation absorbing mechanism 4c. In the reduction gear mechanism 4b, the rotation speed of the output shaft of the engine 8 is reduced. Therefore, the lower horizontal rotor 2b is rotated leftward in the drawing at the reduced speed. The rotation surface of the lower horizontal rotor 2b is indicated by 2B. The rotation direction of the rotating shaft 5 is reversed before and after the reversing gear mechanism 4a. Therefore, the upper horizontal rotating blade 2a is rotated in a direction opposite to the lower horizontal rotating blade 2b, that is, in the right direction in the drawing. The rotation surface of the upper horizontal rotor 2a is indicated by 2A.
【0083】ロータフレーム3は図14(b)に示すよ
うに水平回転翼2の上段の回転面2Aと下段の回転面2
Bとを内包する十分に大きい構造物である。特に上段の
回転面2Aは、飛翔体1の飛翔中に荷重を支えるために
上向きに円錐形に撓むコーニングが発生するのでロータ
フレーム3の上面の骨格と上段の回転面2Aとの間隔は
十分に広く確保されるよう設計することが望ましい。な
おロータフレーム3は後述するように防護壁の骨格を構
成する。As shown in FIG. 14B, the rotor frame 3 has an upper rotating surface 2A and a lower rotating surface 2A
B is a sufficiently large structure containing B. In particular, in the upper rotating surface 2A, a coning which bends upward in a conical shape to support the load during the flight of the flying object 1 occurs, so that the distance between the skeleton on the upper surface of the rotor frame 3 and the upper rotating surface 2A is sufficient. It is desirable to design it to be widely secured. The rotor frame 3 forms a skeleton of a protection wall as described later.
【0084】上下2つの水平回転翼2が回転されると、
飛翔体1を上昇させる方向に推力が発生する。また水平
回転翼2から下降流(ダウンウオッシュ)が吹き下ろさ
れる。ここで回転翼が一枚の通常のヘリコプタでは下降
流は回転翼の回転の影響でスパイラル状に渦巻きながら
降りてくる。しかし本発明の二重反転式の回転翼2の場
合には、上下の水平回転翼2a、2bの回転方向が逆に
なっているため、殆ど垂直に下降流が流れ落ちてくる。When the upper and lower two horizontal rotors 2 are rotated,
A thrust is generated in a direction in which the flying object 1 is lifted. A downward flow (downwash) is blown down from the horizontal rotor 2. Here, in a normal helicopter having a single rotor, the descending flow descends while spirally swirling under the influence of the rotation of the rotor. However, in the case of the contra-rotating impeller 2 of the present invention, since the rotating directions of the upper and lower horizontal impellers 2a and 2b are reversed, the downward flow flows almost vertically.
【0085】水平回転翼2の周囲にはダクトを設けても
よい。この場合には機体1aが前後左右に移動したとし
ても水平回転翼2に流入する空気は常に上下の回転翼2
a、2bを通過しながらダクトの中を真っ直ぐに吹き降
ろされる。A duct may be provided around the horizontal rotor 2. In this case, the air flowing into the horizontal rotary wing 2 is always the upper and lower rotary
It is blown down straight in the duct while passing through a and 2b.
【0086】邪魔板20つまり21、22、23、24
は2つの水平回転翼2の下方に、これら2つの水平回転
翼2の回転によって生ずる下降流を受ける態様で設けら
れている。邪魔板20で下降流を受けると機体1aのY
b軸回りおよびXb軸回りのトルクが発生する。邪魔板2
0のピッチ角が変化されることにより下降流を受ける投
影面積が調整される。邪魔板20で下降流を受ける投影
面積が調整されることにより、機体1aのYb軸回りお
よびXb軸回りのトルクが変化し機体1aのエレベーシ
ョン角θならびにバンク角φが変化し機体1aは後述す
るように前後左右に操舵される。ダクトの中で下降流を
受けるように邪魔板20を設けてもよい。The baffle plate 20, that is, 21, 22, 23, 24
Is provided below the two horizontal rotating blades 2 in a manner to receive a downward flow generated by the rotation of the two horizontal rotating blades 2. When a downward flow is received by the baffle plate 20, the Y
A torque is generated around the b-axis and around the Xb-axis. Baffle board 2
By changing the pitch angle of 0, the projected area that receives the downward flow is adjusted. By adjusting the projected area of the body 1a receiving the downward flow, the torque of the body 1a around the Yb axis and the Xb axis changes, the elevation angle θ and the bank angle φ of the body 1a change, and the body 1a is described later. Is steered back and forth and left and right. A baffle plate 20 may be provided to receive a downward flow in the duct.
【0087】図1では示していないが後述するように2
つの水平回転翼2の下方に、垂直翼30を設けて機体1
aのZb軸回りのトルクを発生させてもよい。垂直板3
0のピッチ角が変化されることにより機体1aのZb軸
回りのトルクが変化し機体1aのヨー角が変化される。
ダクトの中で下降流を受けるように垂直翼30を設けて
もよい。Although not shown in FIG.
A vertical wing 30 is provided below the two horizontal
Alternatively, a torque about the Zb axis a may be generated. Vertical plate 3
When the pitch angle of 0 is changed, the torque of the body 1a around the Zb axis is changed, and the yaw angle of the body 1a is changed.
Vertical wings 30 may be provided to receive the descending flow in the duct.
【0088】ロータフレーム3の外周には防護壁を設け
てもよい。A protection wall may be provided on the outer periphery of the rotor frame 3.
【0089】ここに従来の産業用ヘリコプタは有人ヘリ
コプタを小型化したものであり、機体上部の回転翼が露
出している。このため機体が低空飛行をしているときに
高速回転する回転翼が樹木に衝突すれば回転翼が大破し
て機体は墜落してしまう。特に高速回転する回転翼が人
体に接触すれば直ちに死亡事故などの惨事を招く。Here, the conventional industrial helicopter is a miniaturized version of a manned helicopter, and the upper rotor of the fuselage is exposed. For this reason, if the rotating wing that rotates at high speed collides with a tree while the aircraft is flying at low altitude, the rotating wing is severely damaged and the aircraft crashes. In particular, if the rotating wings rotating at high speed come into contact with the human body, a catastrophic accident such as a fatal accident is immediately caused.
【0090】このような事故を防止すべく有人ヘリコプ
タにおいて回転翼の回転面の外周に防護壁を設けるよう
にすることが従来より提案されている。これによって機
体が樹木や人体に触れ回転翼が大破することによる被害
を減少させることができる。In order to prevent such an accident, it has been conventionally proposed to provide a protective wall on the outer periphery of the rotating surface of the rotary wing in a manned helicopter. This can reduce the damage caused by the airframe touching a tree or a human body and the rotor blades being severely damaged.
【0091】従来の防護壁は一重であり、この一重の防
護壁94を本発明の飛翔体1に適用すると図10(a)
に示す構造となる。The conventional protective wall is a single layer, and when this single protective wall 94 is applied to the flying object 1 of the present invention, FIG.
The structure shown in FIG.
【0092】しかし防護壁94が一重であるので図10
(b)に示すように防護壁94が樹木95等に衝突する
と防護壁94が変形し、変形した防護壁94の内側面が
高速回転している回転翼2に先端に衝突することがあ
る。このため回転翼2の回転バランスが失われたり回転
翼2が大破したりして機体1aが墜落するおそれがあ
る。However, since the protective wall 94 is single-layered, FIG.
As shown in (b), when the protective wall 94 collides with the tree 95 or the like, the protective wall 94 is deformed, and the inner surface of the deformed protective wall 94 may collide with the tip of the rotating blade 2 rotating at high speed. For this reason, the rotational balance of the rotor 2 may be lost, or the rotor 2 may be severely damaged, and the aircraft 1a may crash.
【0093】また図10(c)に示すように鳥95′な
どが回転翼2に直接衝突すると、回転翼2が大破し回転
翼2の先端を構成する鉛の破片2′が防護壁94を貫通
して外部に飛び出すことがある。飛翔体1が低空飛行し
ている場合には外部に飛び出した破片2′によって周囲
の人間や資材が損傷することがある。When a bird 95 'or the like directly collides with the rotor 2 as shown in FIG. 10 (c), the rotor 2 is severely damaged, and the lead fragments 2' constituting the tip of the rotor 2 form the protection wall 94. It may penetrate and jump out. When the flying object 1 is flying at a low altitude, surrounding people and materials may be damaged by the debris 2 'that has jumped out.
【0094】そこで本発明では図11(a)に示すよう
に内側の防護壁51と外側の防護壁52とからなる二重
構造の防護壁とする。外側の防護壁52は外に凸な形状
とし弾性が高く破壊し難い材料で構成する。内側の防護
壁51は回転翼2を内包する円筒形状とし、剛性はある
が破壊衝撃力を受けると極めて大きな破片に分離する脆
い材用で構成する。また外側の防護壁52と内側の防護
壁51との間には空隙が設けられる。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 11 (a), a protection wall having a double structure composed of an inner protection wall 51 and an outer protection wall 52 is used. The outer protective wall 52 has a convex shape outward and is made of a material having high elasticity and being hard to break. The inner protective wall 51 has a cylindrical shape containing the rotor 2 and is made of a brittle material that is rigid but separates into extremely large fragments when subjected to a destructive impact force. A gap is provided between the outer protective wall 52 and the inner protective wall 51.
【0095】図15は図11(a)に示す二重防護壁の
構造を詳細に示す図であり各部を分離して示している。FIG. 15 is a view showing in detail the structure of the double protective wall shown in FIG. 11 (a), and shows each part separately.
【0096】すなわち防護壁骨格を構成するロータフレ
ーム3の外周に接するように内側防護壁51が設けられ
ている。さらに内側防護壁51の外周を覆うように空隙
55をおいて外側防護壁52が設けられている。ここで
防護壁51、52はともに空気を通さない気密性のある
板状の物体で必ずしも構成する必要はない。回転翼2が
破損したときに飛散する破片2′をくいとめる程度の粗
さの孔ないしは網目があってもよい。That is, the inner protection wall 51 is provided so as to be in contact with the outer periphery of the rotor frame 3 constituting the protection wall skeleton. Further, an outer protective wall 52 is provided with a gap 55 so as to cover the outer periphery of the inner protective wall 51. Here, both the protection walls 51 and 52 do not necessarily need to be formed of an airtight plate-shaped object that does not allow air to pass through. There may be a hole or mesh having such a degree of roughness that the debris 2 'scattered when the rotor 2 is broken is stopped.
【0097】内側防護壁51には、回転翼2が破損した
ときに飛散する破片2′のうちエネルギーの小さな破片
2′についてはこれをはじいて落下させ、エネルギーの
大きな破片2′については壁自身が破壊されることによ
って破片2′の運動エネルギーを吸収するとともに大き
な塊に変換して外側防護壁52に大きな衝突断面積で衝
突させる機能が必要である。外側防護壁52に大きな衝
突断面積で衝突すれば外側防護壁52が貫通し破片2′
が外部に飛び出すことが防止される。従って内側防護壁
51の材質としては樹脂で固められた繊維(布、網、ロ
ープを編んだもの、およびこれらの組み合わせ)などの
ように、軽量で硬くて脆い材料が望ましい。金属や硬質
樹脂のように、割れた場合に危険な破片が容易に飛び散
る材質は好ましくない。[0097] Of the fragments 2 'that are scattered when the rotor 2 is broken, the fragments 2' with low energy are repelled and dropped on the inner protective wall 51, and the fragments 2 'with high energy are dropped on the wall itself. Is required to absorb the kinetic energy of the debris 2 'and convert it into a large mass to collide with the outer protective wall 52 with a large collision cross-sectional area. If the outer protective wall 52 collides with a large collision sectional area, the outer protective wall 52 penetrates and the fragments 2 ′
Is prevented from jumping out. Therefore, the material of the inner protective wall 51 is desirably a lightweight, hard and brittle material such as a fiber (fabric, net, rope knitted fabric, or a combination thereof) which is solidified with resin. Materials such as metal and hard resin, in which dangerous fragments are easily scattered when broken, are not preferable.
【0098】一方外側防護壁52には、人体などに衝突
した場合に機体1aの運動エネルギーを緩やかに吸収し
ながら変形する機能が必要である。従って外側防護壁5
2の材質としては粘り強くて破れにくくさらに変形し易
い材料を使用する必要があり、ペットボトルの容器のよ
うな材料が望ましい。On the other hand, the outer protective wall 52 is required to have a function of deforming while gently absorbing the kinetic energy of the body 1a when colliding with a human body or the like. Therefore, the outer protective wall 5
As the material 2, it is necessary to use a material that is tenacious, hard to tear, and easily deformable, and a material such as a PET bottle container is desirable.
【0099】外側防護壁52の全体を一体成形すること
は、金型が大きくなったり、衝突して破損したときに全
体を修理、交換等する必要があり、金型のコスト、修
理、交換コストが増大する。これを避けるため外側防護
壁52は図16(a)に示すように各部52aに分割し
て製造することが望ましい。各分割部52aが円環状に
連結されることで外側防護壁52が構成される。When the entire outer protective wall 52 is integrally formed, it is necessary to repair or replace the entire mold when the mold becomes large or when the mold is damaged by collision. Increase. In order to avoid this, it is desirable that the outer protective wall 52 be manufactured by being divided into respective parts 52a as shown in FIG. The outer protection wall 52 is configured by connecting the divided portions 52a in an annular shape.
【0100】図16(b)、(c)、(d)は分割部5
2aを三角法で示している。図16(b)は正面図で図
16(c)は断面図で図16(d)は上面図である。FIGS. 16 (b), (c), and (d) show the dividing unit 5.
2a is indicated by trigonometry. 16B is a front view, FIG. 16C is a cross-sectional view, and FIG. 16D is a top view.
【0101】これら図に示すように外側防護壁52の分
割部52aはペットボトルの材質(PET樹脂)が用い
られる。分割部52aは外側に凸で、内側に凹の形状に
形成された中空の容器である。内側には空気注入口52
bが設けられており、蓋により当該注入口52bは閉じ
られている。したがって防護壁52が樹木95等に衝突
して凹んだとしても、空気注入口52bから空気を注入
することで凹む前の元の形状に容易に修復することがで
きる。As shown in these figures, the dividing portion 52a of the outer protective wall 52 is made of PET bottle material (PET resin). The divided portion 52a is a hollow container formed to have a convex shape on the outside and a concave shape on the inside. Air inlet 52 inside
b is provided, and the inlet 52b is closed by a lid. Therefore, even if the protective wall 52 collides with the tree 95 or the like and is dented, the original shape before the denting can be easily restored by injecting air from the air injection port 52b.
【0102】分割部52aの上下にあって内側端部には
固定孔56が設けられている。この固定孔56にネジ等
の固定部材が挿通され、ロータフレーム3に外側防護壁
52が固定される。なおネジとしては金属ネジ、樹脂製
のネジを用いることができる。また固定方法はネジ止め
に限定されることなく束線バンドを用いた固定方法等任
意のものを適用することができる。A fixing hole 56 is provided at the upper and lower inner ends of the dividing portion 52a. A fixing member such as a screw is inserted through the fixing hole 56, and the outer protective wall 52 is fixed to the rotor frame 3. Note that a metal screw or a resin screw can be used as the screw. The fixing method is not limited to screwing, and any method such as a fixing method using a bundled band can be applied.
【0103】なお外側防護壁52の分割部52aの内側
は凹状に形成されているので、図17に示すようにこの
外側防護壁52の内側凹部に、第3の防護壁53、第4
の防護壁54を設けることが可能である。第3の防護壁
53、第4の防護壁54は繊維を樹脂で固めた材料を用
いることができる。このように内側防護壁51と外側防
護壁52との間に第3の防護壁53、第4の防護壁54
が介在されることで、さらに安全性が高められる。Since the inside of the divided portion 52a of the outer protective wall 52 is formed in a concave shape, as shown in FIG. 17, the third protective wall 53 and the fourth
Can be provided. The third protective wall 53 and the fourth protective wall 54 can be made of a material obtained by hardening fibers with resin. As described above, the third protective wall 53 and the fourth protective wall 54 are provided between the inner protective wall 51 and the outer protective wall 52.
The safety is further enhanced by the presence of.
【0104】つぎに本実施形態の二重防護壁51、52
による効果について説明する。Next, the double protective walls 51, 52 of the present embodiment.
The effect of the above will be described.
【0105】図11(b)は二重防護壁51、52を備
えた飛翔体1が樹木95に衝突したときの状態を概念的
に示している。FIG. 11B conceptually shows a state where the flying object 1 having the double protective walls 51 and 52 collides with the tree 95.
【0106】同図11(b)に示すように機体1aが樹
木95や人体に衝突すると、外に凸な形状の外側防護壁
52は凹んで衝撃を吸収する。外側防護壁52は衝突に
よって若干の変形が生ずる程度の弾性を有しているので
樹木95、人体などの衝突対象物に及ぼす被害を最小限
に抑えることができる。また外側防護壁52の外に凸な
部分が凹んだとしても、内側防護壁51との間には空隙
55があるので内側防護壁51の変形を招くことはな
い。仮に岩石等の弾性の少ないものに高速で衝突して外
側防護壁52が内側に凸になる程度まで凹んだとして
も、内側防護壁51の破壊限界にまでは達し得ない。内
側防護壁51が破壊限界まで達し得ないので、その内側
に存在する回転翼2が損傷する危険性が大幅に減少す
る。As shown in FIG. 11B, when the body 1a collides with a tree 95 or a human body, the outer protective wall 52 having the outwardly convex shape is dented and absorbs the impact. Since the outer protective wall 52 has such an elasticity that a slight deformation is caused by the collision, damage to the collision object such as the tree 95 and the human body can be minimized. Further, even if the protruding portion is depressed outside the outer protective wall 52, the inner protective wall 51 is not deformed due to the gap 55 between the inner protective wall 51 and the inner protective wall 51. Even if the outer protective wall 52 is depressed to such an extent that the outer protective wall 52 becomes convex inward due to high-speed collision with a rock or the like having low elasticity, it cannot reach the breaking limit of the inner protective wall 51. Since the inner protective wall 51 cannot reach the breaking limit, the risk of damaging the rotor 2 located inside is greatly reduced.
【0107】つぎに図12(a)に示すように低空飛行
する機体1aの回転翼2の上部から鳥95が飛び込んだ
り、大粒の氷が空から降ってくる等して衝突対象物が回
転翼2に直接衝突する場合を想定する。衝突により回転
翼2が破損して遠心力に耐えられなくなると、回転翼2
は空中分解して回転面に沿って四方八方に飛散する。回
転翼2の破片には鉛の塊や鋭く尖った板などがある。Next, as shown in FIG. 12 (a), a bird 95 jumps in from the upper part of the rotor 2 of the airframe 1a flying at low altitude, or large particles of ice come down from the sky. Assume that the vehicle directly collides with No. 2. When the rotor 2 is damaged by the collision and cannot withstand the centrifugal force, the rotor 2
Decomposes in the air and scatters in all directions along the plane of rotation. The fragments of the rotor 2 include a lump of lead and a sharply pointed plate.
【0108】被弾した破片はまず円筒形状の内側防護壁
51に衝突する。ここで内側防護壁51の剛性は高いの
でエネルギーの小さな破片2′は内側防護壁51により
はじかれてそのまま下に落下する。一方図12(b)に
示すようにエネルギーの大きな破片2″は内側防護壁5
1を破壊することがある。内側防護壁51が破壊される
ことで大きな寸法の破片51′に分かれる。ここで内側
防護壁51が破壊されることによって飛散した破片2″
のエネルギーを吸収する。さらに内側防護壁5の破片5
1′は、回転翼2の破片2″をくるむようにして外側防
護壁52に衝突する。外側防護壁52には、寸法の大き
な破片51′が広い衝突断面積で衝突する。このため外
側防護壁52は比較的均等な力を受けて弾性によって伸
びながら飛来した破片を補足する。このため破片2′が
外側防護壁52を貫通して外部に飛び出すことはない。
よって回転翼2の鋭い破片が周囲の人間や施設に当たる
という事故の危険性が大幅に減少する。The impacted fragments first strike the cylindrical inner protective wall 51. Here, since the rigidity of the inner protective wall 51 is high, the debris 2 ′ with small energy is repelled by the inner protective wall 51 and falls down as it is. On the other hand, as shown in FIG.
May destroy 1. When the inner protective wall 51 is broken, the inner protective wall 51 is divided into large-sized fragments 51 ′. Here, the debris 2 ″ scattered due to the destruction of the inner protective wall 51 ”
Absorb energy. Furthermore, fragments 5 of the inner protective wall 5
1 'collides with the outer protective wall 52 so as to surround the fragment 2 "of the rotor blade 2. The large-sized fragment 51' collides with the outer protective wall 52 with a wide collision cross-sectional area. Captures fragments that have flew while being stretched by elasticity under relatively uniform force, so that the fragments 2 ′ do not penetrate the outer protective wall 52 and jump out to the outside.
Therefore, the danger of an accident in which the sharp debris of the rotary wing 2 hits surrounding people and facilities is greatly reduced.
【0109】なお図13は三重構造の防護壁を例示して
いる。図13(a)は断面図であり図13(b)は組立
図である。これら図に示すように、第1層51と第2層
52との間、第2層52と第3層53との間にそれぞれ
空隙55が形成されるように、最も内側には第1層の防
護壁51が設けられ、その外側に第2層の防護壁52が
設けられ、さらにその外側に第3層の防護壁53が設け
られている。三重構造以上の多重構造の防護壁にするこ
とによって二重構造の防護壁以上の安全性を確保するこ
とが可能となる。FIG. 13 exemplifies a protection wall having a triple structure. FIG. 13A is a sectional view, and FIG. 13B is an assembly view. As shown in these figures, the innermost first layer is formed such that a gap 55 is formed between the first layer 51 and the second layer 52 and between the second layer 52 and the third layer 53. , A second-layer protection wall 52 is provided on the outside thereof, and a third-layer protection wall 53 is provided on the outside thereof. By providing a multi-layered protective wall having a triple structure or more, it is possible to secure more safety than a double-structured protective wall.
【0110】つぎに図1に示す飛翔体1の動作、飛翔時
の制御について説明する。なお以下において図1に示す
構造の飛翔体1を前提とするが、変形例についても適宜
説明するものとする。Next, the operation of the flying object 1 shown in FIG. 1 and control during flying will be described. In the following, it is assumed that the flying object 1 has the structure shown in FIG. 1, but a modified example will be described as appropriate.
【0111】まず飛翔体1が前後進する場合の動作につ
いて説明する。First, the operation when the flying object 1 moves forward and backward will be described.
【0112】図19(a)に示すように機体1aの回転
翼2で発生する推力FLは回転翼2を回転軸5に沿って
上向きに持ち上げる方向に作用する。一方機体1aに作
用する重力mgの各軸Xb、Ybの成分は、バンク角φを
0と仮定すれば、エレベーション角θを用いてmg・s
inθ、mg・cosθで表される。ただしGは機体1
aの重心であり、mを機体1aの質量とする。As shown in FIG. 19A, the thrust FL generated by the rotor 2 of the airframe 1a acts in a direction to lift the rotor 2 upward along the rotation axis 5. On the other hand, the components of the axes Xb and Yb of the gravity mg acting on the airframe 1a are expressed as mg · s using the elevation angle θ, assuming that the bank angle φ is 0.
inθ, mg · cosθ. Where G is Aircraft 1
It is the center of gravity of a, and m is the mass of the fuselage 1a.
【0113】エレベーション角θの極性は、機体1aの
機首が上向きになっている方向をプラス(正)とする。
図19(a)はエレベーション角θが正の状態を示して
いる。The polarity of the elevation angle θ is plus (positive) in the direction in which the nose of the body 1a is upward.
FIG. 19A shows a state where the elevation angle θ is positive.
【0114】バンク角φが0という拘束条件の下で運動
方程式は前述したように上記(2.1)〜(2.3)式
を適用することができる。エレベーション角θが正の図
19(a)に示す状態のときには、(2.1)式の運動
方程式より、機体1aはXb軸の負の方向に加速される
ことになる。As described above, the equations (2.1) to (2.3) can be applied to the equation of motion under the constraint that the bank angle φ is 0. When the elevation angle θ is positive as shown in FIG. 19A, the body 1a is accelerated in the negative direction of the Xb axis according to the equation of motion of equation (2.1).
【0115】同じ現象を日常感覚で理解し易くするため
に図19(a)の状態を地上に固定した座標系で観察し
直したのが図19(b)である。同図19(b)に示す
ようにエレベーション角θが正ということは、機体1a
が後ろ向きに傾斜している状態である。FIG. 19 (b) shows the state of FIG. 19 (a) re-observed in a coordinate system fixed on the ground in order to make it easier to understand the same phenomenon in a daily sense. The fact that the elevation angle θ is positive as shown in FIG.
Is inclined backward.
【0116】ここで回転翼2で発生する推力FLの鉛直
方向成分FL・cosθと重力mgとが釣り合っていれ
ば、鉛直方向に作用する力は0であり、機体1aの地上
に対する高度は維持される。この状態で機体1aがエレ
ベーション角θ(>0)だけ傾斜しているとすると、回
転翼2の推力FLの水平方向成分FL・sinθによって
機体1aは後ろ方向に加速度を得ることになる。これは
(2.1)式の運動方程式と合致する。Here, if the vertical component FL · cos θ of the thrust FL generated by the rotary wing 2 is balanced with the gravity mg, the force acting in the vertical direction is 0, and the altitude of the body 1a with respect to the ground is maintained. You. Assuming that the fuselage 1a is inclined by the elevation angle θ (> 0) in this state, the fuselage 1a obtains acceleration in the backward direction by the horizontal component FL · sin θ of the thrust FL of the rotary wing 2. This agrees with the equation of motion of equation (2.1).
【0117】以上のことからつぎのことがわかる。The following can be understood from the above.
【0118】1)機体1aをエレベーション角θ(>
0)だけ傾斜させることで、機体1aを水平線に対して
後ろ向きにθに応じた加速度で加速させて後退させるこ
とができる。1) The body 1a is moved to the elevation angle θ (>
By inclining by 0), the body 1a can be accelerated backward with respect to the horizon at an acceleration corresponding to θ, and can be moved backward.
【0119】2)機体1aがエレベーション角θ(>
0)だけ傾斜したときの高度を維持するためには、θに
応じた推力鉛直方向成分FL・cosθと重力mgとが
釣り合うように推力FLを微妙に調整する必要がある。
特に産業用の用途に用いられる飛翔体1は有人機と比較
して機体1aの質量mが小さいので、上下方向の力のバ
ランスを調整することが難しく高度が変化し易いことに
注意する必要がある。2) The body 1a has an elevation angle θ (>
In order to maintain the altitude when inclined by 0), it is necessary to finely adjust the thrust FL so that the thrust vertical direction component FL · cos θ corresponding to θ and the gravity mg are balanced.
In particular, it is necessary to note that the flying object 1 used for industrial use has a small mass m of the airframe 1a as compared with the manned aircraft, and therefore it is difficult to adjust the balance of the vertical force and the altitude is likely to change. is there.
【0120】上記1)、2)のことはエレベーション角
θが負の場合についても同様である。つまりエレベーシ
ョン角θを負にすることで機体1aを正面方向にθに応
じた加速度で前進させることができる。The above-mentioned 1) and 2) are the same when the elevation angle θ is negative. That is, by making the elevation angle θ negative, the body 1a can be advanced in the front direction at an acceleration corresponding to θ.
【0121】上記エレベーション角θは機体1aに重心
回りのトルクを発生させることで得られる。ここでは継
手部10として自在継手11を用いた場合を想定する。The elevation angle θ can be obtained by generating a torque around the center of gravity in the body 1a. Here, it is assumed that the universal joint 11 is used as the joint part 10.
【0122】図20(a)は自在継手11を用いない従
来構造の飛翔体1′の機体1aを示し、図20(b)は
自在継手11を用いて貨物41(貨物部1b)が吊り下
げられた実施形態の飛翔体1の機体1aを示している。FIG. 20 (a) shows an airframe 1a of a flying object 1 'having a conventional structure which does not use the universal joint 11, and FIG. 20 (b) uses the universal joint 11 to suspend a cargo 41 (cargo portion 1b). 1 shows an airframe 1a of a flying object 1 according to the embodiment.
【0123】二重反転式の飛翔体では、回転翼のジャイ
ロ効果が上下の回転翼2が互いに逆回転することによっ
て相殺されるので、これについての考慮は不要である。In the contra-rotating projectile, the gyroscopic effect of the rotating blades is canceled out by the upper and lower rotating blades 2 rotating in opposite directions, so that it is not necessary to consider this.
【0124】図20(a)に示すように機体1aをエレ
ベーション角θ(>0)だけ傾斜させると、機体1aは
水平線に対して後ろ向きに加速して後退される。When the fuselage 1a is inclined by the elevation angle θ (> 0) as shown in FIG. 20A, the fuselage 1a is accelerated backward with respect to the horizontal line and retreated.
【0125】エレベーション角θは上記(2.3)式の
運動方程式(M=Iy・q^)に示されるように、Yb軸
回りに力のモーメントMを発生させることにより得られ
る。The elevation angle θ is obtained by generating a force moment M about the Yb axis, as shown in the equation of motion (M = Iy · q ^) of the above equation (2.3).
【0126】ここで図20(a)に示すように、重心G
から腕の長さLの地点に力Fを加えたときの力のモーメ
ントはM=F・Lである。ここで図20(a)の飛翔体
1′の機体1aは剛体であり形状が変わらない。重心G
は各部の重量のモーメントが釣り合う点であるから、自
重に対する重力mgに対応する重心回りの腕の長さは常
にゼロである。つまり機体1aの形状が変わらない場合
には機体1aの重量mgは重心回りの回転を止めるモー
メントを発生しないことになる。Here, as shown in FIG.
The moment of force when a force F is applied to a point of arm length L from is M = FL. Here, the airframe 1a of the flying object 1 'in FIG. 20A is a rigid body and the shape does not change. Center of gravity G
Is the point at which the moment of the weight of each part is balanced, so that the length of the arm around the center of gravity corresponding to the gravity mg relative to its own weight is always zero. That is, when the shape of the body 1a does not change, the weight mg of the body 1a does not generate a moment for stopping rotation around the center of gravity.
【0127】ただし機体1aの質量mが大きくなるか、
機体1aに固定されて重量物の貨物が搭載されていると
慣性モーメントIyが大きくなる。このため上記(2.
3)式の運動方程式(M=Iy・q^)より、同じトル
クMに対して回転角速度q^は小さくなる。つまり機体
1aを前後進方向に操舵するために同じトルクMを与え
ても角速度qは変化し難くなる。つまり貨物等の重量増
加により操舵の応答が鈍感なものとなる。これに対して
図1に示す本実施形態の飛翔体1は、図20(b)に示
すように機体1aが、自在継手11を回動支点として傾
斜される。ここでは図1に示す飛翔体1と異なり、機体
1a自体の重心Gよりも低い位置に自在継手11が設け
られているモデルを想定する。すなわち図6(b)に示
すように継手部10が駆動部1a(機体1a)よりも低
い位置に設けられており貨物部1bが駆動部1aよりも
低い位置で吊り下げられている構造の飛翔体1を想定す
る。However, whether the mass m of the airframe 1a becomes large,
When a heavy cargo is mounted on the body 1a, the moment of inertia Iy increases. For this reason, (2.
According to the equation of motion (M = Iy · q 式) in the equation (3), the rotational angular velocity q ^ becomes smaller for the same torque M. That is, even if the same torque M is applied to steer the body 1a in the forward / backward traveling direction, the angular velocity q becomes difficult to change. That is, the steering response becomes insensitive due to an increase in the weight of the cargo or the like. On the other hand, in the flying object 1 of the present embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 20B, the airframe 1 a is inclined with the universal joint 11 as a pivot point. Here, unlike the flying object 1 shown in FIG. 1, a model in which the universal joint 11 is provided at a position lower than the center of gravity G of the airframe 1a itself is assumed. That is, as shown in FIG. 6 (b), the joint 10 is provided at a position lower than the drive unit 1a (body 1a), and the cargo unit 1b is suspended at a position lower than the drive unit 1a. Assume body 1.
【0128】この機体1aにYb軸回りのトルクMを与
えると、機体1aを回転させる力は作用しても質量mR
の貨物41を回転させる力は作用しない。When a torque M about the Yb axis is applied to the body 1a, the force for rotating the body 1a acts but the mass mR
No force is applied to rotate the cargo 41.
【0129】このため自在継手11によって吊り下げら
れた貨物41の質量mRの影響が取り除かれ飛翔体1の
機体1a自体の質量mに応じた小さな慣性モーメントI
yだけで機体1aを傾斜させることができる。この点図
20(a)のように機体1aと貨物41が固定されてい
るときは機体1aの質量mに貨物41の質量mRが加算
された分だけ慣性モーメントIyが大きくなる。よって
重量物の貨物41を飛翔体1に搭載した場合であっても
小さな力のモーメントMだけで容易に機体1aを傾斜さ
せ2つの水平回転翼2の回転面を傾斜させることができ
る。このため重量物の貨物41が搭載された飛翔体1を
前後左右に容易に操舵することが可能となる。Therefore, the influence of the mass mR of the cargo 41 suspended by the universal joint 11 is removed, and the small moment of inertia I corresponding to the mass m of the body 1a of the flying object 1 itself is eliminated.
The body 1a can be tilted only by y. When the body 1a and the cargo 41 are fixed as shown in FIG. 20 (a), the moment of inertia Iy increases by an amount obtained by adding the mass mR of the cargo 41 to the mass m of the body 1a. Therefore, even when the heavy cargo 41 is mounted on the flying object 1, the airframe 1a can be easily inclined with only a small moment M of the force, and the rotating surfaces of the two horizontal rotary wings 2 can be inclined. For this reason, the flying object 1 on which the heavy cargo 41 is mounted can be easily steered forward, backward, left and right.
【0130】また機体1aを操舵するために同じトルク
Mを与えても慣性モーメントIyが小さいので回転角速
度q^が大きくなる。つまり角速度qが変化し易くな
る。このため操舵の制御の応答を高めることができる。Even if the same torque M is applied to steer the body 1a, the rotational angular velocity q ^ increases because the inertia moment Iy is small. That is, the angular velocity q tends to change. Therefore, the response of the steering control can be enhanced.
【0131】さらに本実施形態の飛翔体1は図20
(b)に示すように機体1aの重心Gの左回りにトルク
Mが発生し、これにより機体1aが、自在継手11を回
動支点として傾斜される。ここで自在継手11によって
貨物41が吊り下げられているので、上記重心G回りの
トルクMとは反対側に、貨物41の質量mR、エレベー
ション角θに応じたトルク、つまり右回りのトルクLR
・sinθ・mR・gが発生する。つまり機体1aの傾
きθを零に戻そうとするトルクが発生する。これにより
機体1aの傾きの無制限な増加が制約され、機体1aの
加速度u^が制限される。このため飛翔体1を安定して
飛翔させることができる。Further, the flying object 1 of the present embodiment is shown in FIG.
As shown in (b), a torque M is generated counterclockwise from the center of gravity G of the body 1a, whereby the body 1a is tilted with the universal joint 11 as a pivot point. Here, since the cargo 41 is suspended by the universal joint 11, on the side opposite to the torque M around the center of gravity G, a torque corresponding to the mass mR of the cargo 41 and the elevation angle θ, that is, a clockwise torque LR.
・ Sin θ · mR · g occurs. That is, a torque is generated to return the inclination θ of the body 1a to zero. As a result, the unrestricted increase in the inclination of the body 1a is restricted, and the acceleration u ^ of the body 1a is limited. Therefore, the flying object 1 can fly stably.
【0132】ただし急減速に伴って貨物41が自在継手
11回りに前後左右に揺動すると、機体1aも前後左右
に加速度を受けて無用に動き回る危険がある。このため
貨物41の揺動は後述するように別途の手段で防止する
必要がある。However, if the cargo 41 swings back and forth and right and left around the universal joint 11 due to rapid deceleration, there is a danger that the body 1a also receives unnecessary acceleration and moves around the universal joint 11. Therefore, the swing of the cargo 41 needs to be prevented by a separate means as described later.
【0133】上述した効果は機体1aに貨物41が継手
部10を介して吊り下げられている構造である限り得ら
れる。すなわち図6(b)のみならず図7、図6(a)
に示す構造の飛翔体1でも同様な効果が得られる。The above-mentioned effects can be obtained as long as the cargo 41 is suspended from the body 1a via the joint 10. That is, not only FIG. 6B but also FIGS. 7 and 6A
The same effect can be obtained with the flying object 1 having the structure shown in FIG.
【0134】図1の飛翔体1は図7に示すように、駆動
部1aの重心GAよりも上の位置になるように継手部1
0が駆動部1aに設けられている。As shown in FIG. 7, the flying object 1 shown in FIG. 1 is connected to the joint 1 so as to be located above the center of gravity GA of the driving section 1a.
0 is provided in the drive unit 1a.
【0135】図6(a)に示す飛翔体1は、継手部10
が駆動部1aよりも高い位置に設けられている。The flying object 1 shown in FIG.
Is provided at a position higher than the drive section 1a.
【0136】図6(b)に示す継手部10が駆動部1a
よりも低い位置にある構造の飛翔体1では、貨物部1b
が駆動部1aよりも低い位置で吊り下げられながら飛翔
するので、特に安定して飛翔することができる。The joint portion 10 shown in FIG.
In the flying object 1 having a structure at a lower position, the cargo portion 1b
Fly while being hung at a position lower than the drive unit 1a, so that it can fly particularly stably.
【0137】機体1aをエレベーション角θだけ傾斜さ
せる力のモーメントMは、つぎのようにして発生させる
ことができる。The moment M of the force for inclining the body 1a by the elevation angle θ can be generated as follows.
【0138】1)継手部10を自在継手11、自在継手
11の軸を作動させるアクチュエータ12で構成しアク
チュエータ12に駆動信号を与え、機体1aを、自在継
手11を回動支点にして強制的に傾斜させる。1) The joint section 10 is composed of a universal joint 11 and an actuator 12 for operating the shaft of the universal joint 11. A drive signal is given to the actuator 12, and the machine body 1a is forcibly set using the universal joint 11 as a pivot. Incline.
【0139】2)邪魔板20のピッチ角を変化させ邪魔
板20で発生した力によって機体1aを傾斜させる。2) The pitch angle of the baffle plate 20 is changed, and the body 1a is inclined by the force generated by the baffle plate 20.
【0140】機体1aをバンク角φだけ傾斜させ左右に
操舵する場合についても同様である。The same applies to the case where the body 1a is tilted by the bank angle φ and steered left and right.
【0141】つぎに邪魔板20を用いて機体1aを前後
左右に操舵する場合について説明する。Next, the case where the body 1a is steered forward, backward, left and right using the baffle plate 20 will be described.
【0142】図21は邪魔板20を用いて機体1aを前
後に傾斜させることを説明する図である。FIG. 21 is a view for explaining that the airframe 1a is tilted back and forth using the baffle plate 20.
【0143】図21(a)は邪魔板20の直交配置例を
示す。Xb軸には対向するように邪魔板21、22が配
置されている。Yb軸には対向するように邪魔板23、
24が配置されている。各邪魔板21、22、23、2
4は隣接する一対の板状部材からなる。FIG. 21A shows an example of the orthogonal arrangement of the baffle plate 20. Baffle plates 21 and 22 are arranged to face the Xb axis. A baffle plate 23 facing the Yb axis,
24 are arranged. Each baffle plate 21, 22, 23, 2
Reference numeral 4 denotes a pair of adjacent plate members.
【0144】図25(a)は例えば邪魔板21の姿勢角
を示す断面図である。邪魔板21は隣接する一対の板状
部材21a、21bからなる。FIG. 25A is a sectional view showing the attitude angle of the baffle plate 21, for example. The baffle plate 21 includes a pair of adjacent plate members 21a and 21b.
【0145】邪魔板21a、21bの断面が「下に凸の
ハの字状」となっているとき、邪魔板21a、21bは
水平回転翼2から吹き降ろしてくる下降流(ダウンウオ
ッシュ)を浴びる。このため下降流が乱され邪魔板21
a、21b間の開口部で空気抵抗が生じ機体1aの重心
回りにトルクが発生する。邪魔板21a、21bの間の
開口部の面積を大きくすると空気抵抗が減ってトルクが
減少する。邪魔板21a、21bの間の開口部の面積を
小さくすると空気抵抗が増えてトルクが増大する。ただ
し邪魔板21a、21b間の開口部で生じる空気抵抗は
機体1aの重心回りのトルクとして働くだけではなく図
25(a)の矢印に示すように機体1aを下向きに引っ
張る押し下げ力として働く。この押し下げ力は水平回転
翼2で発生する推力を減ずる力として作用する。これに
ついては制御上注意が必要である。When the cross-sections of the baffles 21a and 21b are in a "convex downward convex shape", the baffles 21a and 21b take a downward flow (downwash) that blows down from the horizontal rotary wing 2. . Therefore, the descending flow is disturbed and the baffle 21
Air resistance is generated in the opening between a and 21b, and torque is generated around the center of gravity of the body 1a. If the area of the opening between the baffle plates 21a and 21b is increased, the air resistance decreases and the torque decreases. If the area of the opening between the baffles 21a and 21b is reduced, the air resistance increases and the torque increases. However, the air resistance generated at the opening between the baffle plates 21a and 21b not only acts as a torque around the center of gravity of the body 1a, but also acts as a pushing force for pulling the body 1a downward as shown by an arrow in FIG. This pushing force acts as a force for reducing the thrust generated in the horizontal rotor 2. This requires attention in control.
【0146】例えばXb軸の正側の邪魔板21の開閉角
度が減らされ、Xb軸の負側の邪魔板22の開閉速度が
増やされたとする。For example, it is assumed that the opening / closing angle of the baffle plate 21 on the positive side of the Xb axis is reduced and the opening / closing speed of the baffle plate 22 on the negative side of the Xb axis is increased.
【0147】邪魔板22の開閉角度が当初のθbaseから
微小な角度Δθだけ増加されると、図21(b)に示す
ように、邪魔板22で受ける下向きの押し下げ力はFba
seからΔFだけ増大する。邪魔板21の開閉角度は微小
な角度Δθだけ減ぜられており、邪魔板21が受ける下
向きの押し下げ力はFbaseからΔFだけ減少する。この
とき機体1a全体が受ける押し下げ力は図21(c)に
示すように、当初の4×Fbaseが維持される。When the opening / closing angle of the baffle plate 22 is increased from the initial θ base by a small angle Δθ, the downward pushing force received by the baffle plate 22 becomes Fba, as shown in FIG.
Increase from se by ΔF. The opening / closing angle of the baffle plate 21 is reduced by a small angle Δθ, and the downward pressing force received by the baffle plate 21 is reduced by ΔF from Fbase. At this time, the initial force 4 × Fbase is maintained as shown in FIG.
【0148】一方Yb軸回りに機体1aを回転させる力
のモーメント(トルク)はエレベーション角を増加させ
る方向にM=L(Fbase+ΔF)だけ作用する。エレベ
ーション角を減らす方向にはM=L(Fbase−ΔF)だ
けの力のモーメントが作用する。この結果差し引き2L
×ΔFだけのトルクが機体1aのエレベーション角を増
加させる方向に作用する。On the other hand, the moment (torque) of the force for rotating the body 1a about the Yb axis acts by M = L (Fbase + ΔF) in the direction of increasing the elevation angle. In the direction of decreasing the elevation angle, a moment of force acts by M = L (Fbase-ΔF). As a result, 2L
A torque of × ΔF acts in a direction to increase the elevation angle of the body 1a.
【0149】Xb軸回りに機体1aを回転させるトルク
を生じさせバンク角を変化させる場合についても同様で
ある。The same applies to the case where a torque for rotating the body 1a about the Xb axis is generated to change the bank angle.
【0150】邪魔板23の開閉角度が当初のθbaseから
微小な角度Δθだけ増加されると、邪魔板23で受ける
下向きの押し下げ力はFbaseからΔFだけ増大する。邪
魔板24の開閉角度が当初のθbaseから微小な角度Δθ
だけ減ぜられると、邪魔板24が受ける下向きの押し下
げ力はFbaseからΔFだけ減少する。このとき機体1a
全体が受ける押し下げ力は同様に当初の4×Fbaseが維
持される。When the opening / closing angle of the baffle plate 23 is increased by a small angle Δθ from the initial θ base, the downward pressing force received by the baffle plate 23 increases by ΔF from F base. The opening / closing angle of the baffle plate 24 is a small angle Δθ from the initial θbase.
, The downward pressing force received by the baffle plate 24 decreases from Fbase by ΔF. At this time, the fuselage 1a
Similarly, the initial pressing force of 4 × Fbase is maintained.
【0151】一方Xb軸回りに機体1aを回転させる力
のモーメント(トルク)はXb負jy回りに正の回転方
向にM=L(Fbase+ΔF)だけ作用する。Xb軸回り
に負の回転方向にはM=L(Fbase−ΔF)だけの力の
モーメントが作用する。この結果差し引き2L×ΔFだ
けのトルクが機体1aのバンク角を増加させる方向に作
用する。On the other hand, the moment (torque) of the force for rotating the body 1a about the Xb axis acts by M = L (Fbase + ΔF) in the positive rotation direction about Xb negative zy. In the negative rotation direction around the Xb axis, a force moment of M = L (Fbase−ΔF) acts. As a result, a torque of only 2L × ΔF acts in a direction to increase the bank angle of the body 1a.
【0152】以上のように邪魔板21〜24の開閉角度
を調整することにより機体1a全体に作用する押し下げ
力4×Fbaseを維持しつつ、つまり水平回転翼2で発生
する推力を減ずることなく、各軸Yb、Xb回りのトルク
を独立に制御することができる。つまり機体1aの前後
ないしは左右の加速度を独立に制御することができる。By adjusting the opening / closing angles of the baffle plates 21 to 24 as described above, while maintaining the pushing force 4 × Fbase acting on the entire body 1a, that is, without reducing the thrust generated by the horizontal rotary wing 2, The torque around each axis Yb, Xb can be controlled independently. That is, the front-rear or left-right acceleration of the body 1a can be controlled independently.
【0153】図22は邪魔板の制御装置を説明する図で
ある。機体1aの機首を上下させる場合の制御を代表さ
せて説明する。図22(a)は制御対象の邪魔板21、
222を示している。図22(b)は邪魔板21、22
の開閉制御系64のブロック図であり、図22(c)は
図22(b)に示す開閉制御系64が組み込まれた角速
度制御系のブロック図である。FIG. 22 is a diagram for explaining a baffle plate control device. The control for raising and lowering the nose of the airframe 1a will be described as a representative. FIG. 22A shows a baffle plate 21 to be controlled.
222 is shown. FIG. 22B shows the baffle plates 21 and 22.
22 (c) is a block diagram of an angular velocity control system incorporating the opening / closing control system 64 shown in FIG. 22 (b).
【0154】図22(b)に示すように演算回路61に
はYb軸回りに機体1aを回転させるモーメントMに対
応する力ΔFの指令が入力されるとともに、機体1aを
下向きに押し下げる力Fbaseの指令が入力される。演算
回路61では邪魔板21、22でYb軸回りに機体1a
を回転させるモーメントMに対応する力ΔFが得られ、
機体1aを下向きに押し下げる力Fbaseが得られるよう
に邪魔板21の開閉角度θbase−Δθ、邪魔板22の開
閉角度θbase+Δθが演算され出力される。As shown in FIG. 22 (b), a command for a force ΔF corresponding to a moment M for rotating the body 1a about the Yb axis is input to the arithmetic circuit 61, and a force Fbase for pushing the body 1a downward is obtained. A command is input. In the arithmetic circuit 61, the airframe 1a is rotated around the Yb axis by the baffles 21 and 22.
A force ΔF corresponding to the moment M for rotating is obtained,
The opening / closing angle θbase−Δθ of the baffle plate 21 and the opening / closing angle θbase + Δθ of the baffle plate 22 are calculated and output so as to obtain a force Fbase for pushing the body 1a downward.
【0155】開閉角度指令θbase−Δθ、θbase+Δθ
はそれぞれ邪魔板21のサーボ制御部62、邪魔板22
のサーボ制御部63に入力される。Opening / closing angle command θbase-Δθ, θbase + Δθ
Are the servo control unit 62 of the baffle plate 21 and the baffle plate 22
Is input to the servo control unit 63.
【0156】このためサーボ制御部62によって邪魔板
21の開閉角度がθbase−Δθになるように制御され邪
魔板21で下向きの押し下げ力Fbase−ΔFが発生す
る。Therefore, the opening / closing angle of the baffle plate 21 is controlled by the servo control unit 62 so as to be θbase−Δθ, and a downward pressing force Fbase−ΔF is generated at the baffle plate 21.
【0157】同様にサーボ制御部63によって邪魔板2
2の開閉角度がθbase+Δθになるように制御され邪魔
板22で下向きの押し下げ力Fbase+ΔFが発生する。Similarly, the baffle plate 2 is controlled by the servo control unit 63.
2 is controlled so that the opening / closing angle becomes θbase + Δθ, and a downward pressing force Fbase + ΔF is generated at the baffle plate 22.
【0158】この結果機体1aの重心から邪魔板21、
22までの腕の長さをLとすると、Yb軸回りに機体1
aを回転させる力のモーメント(トルク)M=2ΔF・
Lが作用する。As a result, from the center of gravity of the body 1a,
Assuming that the length of the arm up to 22 is L, the body 1
The moment (torque) of the force that rotates a is M = 2ΔF ·
L acts.
【0159】図22(c)はYb軸回りの角速度を制御
する制御系をブロック図で示している。まず角速度指令
値qpが目標値として与えられる。実際の角速度qはレ
ートジャイロなどのセンサにより検出されフィードバッ
クされる。そして角速度指令値qpとフィードバック量
qとが比較されこれらの誤差に対して制御ゲインKqが
ゲイン部63で乗算される。このゲインKqの値は制御
ループが適度な応答を持つように調整される。ゲイン部
63の出力はΔF指令として扱われ図22(b)で説明
した開閉制御系64に入力される。この結果邪魔板2
1、22の開閉が制御されYb軸回りに機体1aを回転
させる力のモーメント(トルク)M=2ΔF・Lが発生
する。ここで風や貨物41の揺れなどによるトルクMε
が外乱として加わる場合がある。外乱をも合計したトル
クMと角加速度q^との間には前述した(2.3)式
(M=Iy・q^)の関係がある。そこで機構65によ
って合計トルク値Mが1/Iyに基づき角加速度q^を発
生させる。この角加速度q^は物理現象に基づく積分機
能66で積分されることにより角速度qとして現象に現
れる。FIG. 22C is a block diagram showing a control system for controlling the angular velocity about the Yb axis. First, the angular velocity command value qp is given as a target value. The actual angular velocity q is detected and fed back by a sensor such as a rate gyro. Then, the angular velocity command value qp and the feedback amount q are compared, and the error is multiplied by the control gain Kq in the gain unit 63. The value of the gain Kq is adjusted so that the control loop has an appropriate response. The output of the gain unit 63 is treated as a ΔF command and input to the opening / closing control system 64 described with reference to FIG. As a result, baffle 2
Opening and closing of the motors 1 and 22 are controlled, and a moment (torque) M = 2ΔF · L of a force for rotating the body 1a about the Yb axis is generated. Here, the torque Mε caused by the wind or the swaying of the cargo 41
May be added as a disturbance. The relationship of the above-mentioned equation (2.3) (M = Iy · q ^) exists between the torque M obtained by adding the disturbance and the angular acceleration q ^. Therefore, the angular acceleration q 角 is generated by the mechanism 65 based on the total torque value M being 1 / Iy. This angular acceleration q ^ appears in the phenomenon as an angular velocity q by being integrated by an integration function 66 based on a physical phenomenon.
【0160】このようにして角速度制御系では風や貨物
41の揺れなどによって生じた外乱のトルクが打ち消さ
れ、指令されたとおりの角速度qpが得られる。なお指
令された角速度qpの値が零であれば、外乱があったと
してもYb軸回りの角速度qは零に制御される。In this manner, in the angular velocity control system, the torque of disturbance caused by the wind or the sway of the cargo 41 is canceled, and the angular velocity qp as instructed is obtained. If the commanded value of the angular velocity qp is zero, the angular velocity q about the Yb axis is controlled to zero even if there is a disturbance.
【0161】なお図22では機体1aの機首を上下させ
る場合の制御系について説明したが、機体1aを左右に
ロールさせる場合の制御系についても同様にして構成す
ることができる。Although the control system in the case where the nose of the airframe 1a is raised and lowered has been described with reference to FIG. 22, the control system in the case where the airframe 1a is rolled left and right can be similarly configured.
【0162】以上のように通常は図25(a)に示すよ
うに、例えば邪魔板21を構成する板状部材21a、2
1bのピッチ角を調整し断面を「下に凸のハの字状」と
することで、機体1aを傾斜させ機体1aを前後左右に
操舵することができる ここで本発明者によってつぎの
知見が明らかになった。As described above, normally, as shown in FIG. 25A, for example, the plate members 21a,
By adjusting the pitch angle of 1b and making the cross section a “convex downward convex”, the body 1a can be tilted and the body 1a can be steered forward, backward and left and right. It was revealed.
【0163】すなわち図25(b)に示すように、邪魔
板21a、21bの断面を上に凸のハの字状となるよう
にピッチ角が調整されたものとする。このとき水平回転
翼2の直下の空間では空気の圧力が著しく高まってい
る。この高圧の空気がハの字の板状部材21a、21b
の上部表面に沿って流れるときには流速が高いので動圧
が高まり静圧が下がる。一方この高圧の空気がハの字の
板状部材21a、21bの側面から裏面に回り込んだと
き流速は緩やかになるので動圧が下がって静圧が高ま
る。これにより板状部材21a、21bで図25(b)
の図中矢印に示すように下から上に押し上げる力が発生
する。この結果飛翔体1の機体1aが上向きに押し上げ
られる(これを「吸い上げ力」という)。That is, as shown in FIG. 25 (b), it is assumed that the pitch angle has been adjusted so that the cross section of the baffle plates 21a and 21b has a convex C shape. At this time, the pressure of the air is remarkably increased in the space immediately below the horizontal rotor 2. This high-pressure air is used as plate-shaped members 21a, 21b
When flowing along the upper surface of the, the dynamic pressure increases and the static pressure decreases because the flow velocity is high. On the other hand, when the high-pressure air flows from the side surfaces of the U-shaped plate members 21a and 21b to the back surface, the flow velocity becomes gentle, so that the dynamic pressure decreases and the static pressure increases. As a result, the plate-like members 21a and 21b are connected as shown in FIG.
As shown by the arrow in FIG. As a result, the airframe 1a of the flying object 1 is pushed upward (this is referred to as "suction force").
【0164】このため通常は図25(a)に示すように
邪魔板21a、21bのピッチ角を調整し水平回転翼2
の回転によって生ずる下降流を受ける投影面積を調整す
ることによって機体1aを傾斜させ前後左右の操舵に利
用することができるのみならず、離陸や着陸ないしはホ
バリングなど特に水平回転翼2に上向きの推力を必要と
する場合に、推力の補助として利用することができる。For this reason, the pitch angle of the baffle plates 21a and 21b is usually adjusted as shown in FIG.
By adjusting the projected area which receives the downward flow generated by the rotation of the aircraft, not only can the airframe 1a be tilted and used for front-rear and left-right steering, but also upward take-off force such as take-off, landing, or hovering is applied to the horizontal rotary wing 2 in particular. It can be used as a thrust aid when needed.
【0165】次に邪魔板20を用いて機体1aの上向き
の推力を増減させる制御について説明する。Next, control for increasing or decreasing the upward thrust of the body 1a using the baffle plate 20 will be described.
【0166】図23(a)、(b)、(c)は図25に
対応する邪魔板21の各板状部材21a、21bの断面
を示している。図23(a)は邪魔板21a、21bの
開閉角度(ピッチ角)θが0の中立状態を示している。
このとき邪魔板21a、21bでは押し下げ力も吸い上
げ力も発生しない。図23(b)は邪魔板21a、21
bの開閉角度θが正の押し下げ状態を示している。この
とき邪魔板21a、21bで押し下げ力が発生する。図
23(c)は邪魔板21a、21bの開閉角度θが負の
吸い上げ状態を示している。このとき邪魔板21a、2
1bで吸い上げ力が発生する。開閉角度θと押し下げ
力、吸い上げ力との関係は図23(d)に示される。FIGS. 23A, 23B and 23C show cross sections of the plate members 21a and 21b of the baffle plate 21 corresponding to FIG. FIG. 23A shows a neutral state in which the opening / closing angle (pitch angle) θ of the baffle plates 21a and 21b is 0.
At this time, neither the pushing-down force nor the suction force is generated in the baffle plates 21a and 21b. FIG. 23B shows the baffle plates 21a and 21b.
The opening / closing angle θ of b indicates a positively depressed state. At this time, a pressing force is generated by the baffle plates 21a and 21b. FIG. 23C shows a state in which the opening / closing angle θ of the baffle plates 21a and 21b is negative. At this time, the baffles 21a, 2
1b generates a suction force. FIG. 23D shows the relationship between the opening / closing angle θ and the pushing force and the sucking force.
【0167】よって図24(a)に示す直交配置された
各邪魔板21、22、23、24の開閉角度θを正の開
閉角度θbaseに制御することによって、図24(b)に
示すようにθbaseに対応する押し下げ力Fbaseを発生さ
せ、図24(c)に示すように水平回転翼2の回転面で
上向きに発生する推力FLを、押し下げ力Fbase分だけ
減らすことができる。同様にして各邪魔板21、22、
23、24の開閉角度θを負の開閉角度θbaseに制御す
ることによって、θbaseに対応する吸い上げ力Fbaseを
発生させ、水平回転翼2の回転面で上向きに発生する推
力FLを、吸い上げ力Fbase分だけ増加させることがで
きる。ここで水平回転翼2で発生する推力FLはエンジ
ン8の回転数等に依存する。エンジン8を制御すること
による推力FLの増減の応答には限界がある。このため
エンジン8によって機体1aの高度を迅速に調整するこ
とは難しい。この点邪魔板21〜24の開閉の制御は迅
速に行われ、推力FLを応答性高く増減させることがで
きる。このため邪魔板21〜24の開閉を制御すること
により機体1aの高度を迅速に調整することができる。Thus, by controlling the opening / closing angle θ of each of the baffles 21, 22, 23, and 24 arranged orthogonally as shown in FIG. 24A to a positive opening / closing angle θbase, as shown in FIG. By generating the pressing force Fbase corresponding to θbase, the thrust FL generated upward on the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 as shown in FIG. 24C can be reduced by the pressing force Fbase. Similarly, each of the baffles 21, 22,
By controlling the opening / closing angle θ of 23 and 24 to a negative opening / closing angle θbase, a suction force Fbase corresponding to θbase is generated, and a thrust FL generated upward on the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is divided by the suction force Fbase. Can only be increased. Here, the thrust FL generated by the horizontal rotor 2 depends on the rotation speed of the engine 8 and the like. There is a limit to the response of the increase or decrease of the thrust FL by controlling the engine 8. Therefore, it is difficult to quickly adjust the altitude of the body 1a by the engine 8. The opening / closing control of the point baffles 21 to 24 is quickly performed, and the thrust FL can be increased / decreased with high responsiveness. Therefore, by controlling the opening and closing of the baffles 21 to 24, the altitude of the body 1a can be quickly adjusted.
【0168】つぎに垂直翼30の動作について説明す
る。Next, the operation of the vertical wing 30 will be described.
【0169】図42は垂直翼31、32、33、34の
配置例の斜視図である。すなわち垂直翼31、33がX
b−Yb−Zb座標の原点を挟むように対向して設けら
れ、垂直翼32、34が同原点を挟むように対向して設
けられている。一対の垂直翼31、33の方向と一対の
垂直翼32、34の方向とは直交している。邪魔板2
1、23との間に垂直翼31が、邪魔板23、22との
間に垂直翼32が、邪魔板22、24との間に垂直翼3
3が、邪魔板24、21との間に垂直翼34が、それぞ
れ等間隔で配置されている。図42を下方からみた平面
図を図44(d)に示す。FIG. 42 is a perspective view of an example of the arrangement of the vertical wings 31, 32, 33, and. That is, the vertical wings 31, 33 are X
The vertical wings 32 and 34 are provided to face each other with the origin of the b-Yb-Zb coordinate therebetween. The direction of the pair of vertical wings 31 and 33 is orthogonal to the direction of the pair of vertical wings 32 and 34. Baffle board 2
The vertical wing 31 is located between the baffle plates 23 and 22 and the vertical wing 32 is located between the baffle plates 22 and 24.
The vertical wings 34 are arranged at equal intervals between the baffle 3 and the baffle plates 24 and 21. FIG. 44D is a plan view of FIG. 42 as viewed from below.
【0170】図43(a)に示すように互いに反転する
水平回転翼2を有する飛翔体1にあっては、右回転する
回転翼2bが空気を押し退ける抗力と左回転する回転翼
2aが空気を押し退ける抗力とが概ねバランスしてい
る。このため水平回転翼2の回転に伴って生じる飛翔体
1のZb軸回りのトルクは殆ど相殺されている。ただし
実際には飛行速度や水平回転翼2の回転面の傾きなどの
空気力学的なバランスの変化に伴って上側の回転翼2a
と下側の回転翼2bのそれぞれの抗力が変化するため相
殺されるはずのZb軸回りのトルクがわずかながら発生
することがある。As shown in FIG. 43 (a), in the flying object 1 having the horizontal rotating blades 2 which are inverted with respect to each other, the right rotating rotor 2b pushes away the air and the left rotating rotor 2a removes the air. The drag to push away is generally balanced. Therefore, the torque around the Zb axis of the flying object 1 caused by the rotation of the horizontal rotary wing 2 is almost canceled. However, in actuality, the upper rotor 2a is changed due to a change in aerodynamic balance such as the flight speed and the inclination of the rotating surface of the horizontal rotor 2.
Since the respective drags of the rotating blade 2b and the lower rotor 2b change, a small amount of torque around the Zb axis, which should be offset, may be generated.
【0171】この空気力学的なバランスの狂いによる機
体1aのZb軸回りのトルク発生を放置すると、機体1
aはZb軸回りに回転を生じて機体1aの方向が変化し
ていまう。If the generation of torque around the Zb axis of the body 1a due to the aerodynamic imbalance is left unchecked,
a rotates around the Zb axis, and the direction of the airframe 1a is changing.
【0172】図43(b)は機体1aを上からみた図で
あり機体1aの軌跡の曲がりを示している。いま水平な
姿勢で飛行する機体1aの横方向の速度が零になるよう
に制御しているものとする。しかしZb軸回りに角速度
r(rad/s)で回転していれば、機体1aの正面に向け
て速度u(m/s)で直進しているつもりでも、実際に
は半径R=u/r(m)の円の軌跡を描いて飛翔するこ
とになる。FIG. 43 (b) is a view of the body 1a as viewed from above, and shows the curve of the locus of the body 1a. It is assumed that control is performed so that the lateral speed of the body 1a flying in a horizontal attitude becomes zero. However, if it is rotating at an angular velocity r (rad / s) around the Zb axis, even if it is going straight ahead at the velocity u (m / s) toward the front of the body 1a, the radius R is actually R = u / r. It will fly by drawing the locus of the circle of (m).
【0173】そこで上述した空気力学的なバランスの狂
いによるZb軸回りのトルクを打ち消すべく、垂直翼3
0(31、32、33、34)の傾斜角(ピッチ角)θ
を制御することにより、機体1aのヨー方向のトルク
(回転力)が制御される。垂直翼30の傾斜角θが変化
され水平回転翼2から吹き降ろされる下降流に対する垂
直翼30の相対姿勢が変化することにより、傾斜角θに
応じたZb軸回りのトルク(回転力)が発生する。In order to cancel the torque around the Zb axis due to the aerodynamic imbalance described above, the vertical blade 3
0 (31, 32, 33, 34) inclination angle (pitch angle) θ
Is controlled, the torque (rotational force) of the body 1a in the yaw direction is controlled. When the inclination angle θ of the vertical wing 30 is changed and the relative attitude of the vertical wing 30 with respect to the downward flow blown down from the horizontal rotor 2 is changed, a torque (rotational force) around the Zb axis corresponding to the inclination angle θ is generated. I do.
【0174】図44(a)、(b)、(c)は垂直翼3
0(垂直翼31〜34)の断面を示している。図44
(a)は垂直翼30の傾斜角(ピッチ角)θが0の中立
状態を示している。このとき垂直翼30ではZb軸回り
のトルクは発生しない。図44(b)は垂直翼30の傾
斜角θが負の左回転状態を示している。このとき垂直翼
30でZb軸を左回りに回転させるトルクが発生する。
図44(c)は垂直翼30の傾斜角θが正の右回転状態
を示している。このとき垂直翼30でZb軸を右回りに
回転させるトルクが発生する。傾斜角θと回転力(トル
ク)との関係は図44(e)に示される。FIGS. 44 (a), (b) and (c) show vertical wings 3.
0 (vertical wings 31 to 34) is shown. FIG.
(A) shows a neutral state in which the inclination angle (pitch angle) θ of the vertical blade 30 is 0. At this time, the vertical wing 30 does not generate torque around the Zb axis. FIG. 44 (b) shows a state where the inclination angle θ of the vertical blade 30 is negative left rotation. At this time, a torque is generated by the vertical blade 30 to rotate the Zb axis counterclockwise.
FIG. 44 (c) shows a state where the inclination angle θ of the vertical blade 30 is positive right rotation. At this time, a torque is generated by the vertical blade 30 to rotate the Zb axis clockwise. The relationship between the inclination angle θ and the rotational force (torque) is shown in FIG.
【0175】このように垂直翼30の傾斜角θを制御し
垂直翼30で発生する回転力を制御することで上述した
空気力学的なバランスの狂いによるZb軸回りのトルク
が打ち消される。ただし図44(e)に示されるように
垂直翼30の傾斜角θの絶対値が小さい不感帯の範囲で
は、機体1aのZb軸回りのトルクを打ち消すに足る回
転力は発生しない。As described above, by controlling the inclination angle θ of the vertical wing 30 and controlling the rotational force generated by the vertical wing 30, the above-described torque around the Zb axis due to the aerodynamic imbalance is canceled. However, as shown in FIG. 44 (e), in the range of the dead zone where the absolute value of the inclination angle θ of the vertical wing 30 is small, a rotational force sufficient to cancel the torque of the body 1a around the Zb axis is not generated.
【0176】そこで本実施形態では垂直翼30の傾斜角
θが予め不感帯範囲外の所定角度に保持される。好まし
い実施形態では、対向する垂直翼31、33が不感帯を
超え正の極性をとる第1の所定傾斜角に保持される。ま
たもう一方の対向する垂直翼32、34が不感帯を超え
負の極性をとる第2の所定傾斜角に保持される。ここで
第1および第2の所定傾斜角は同じ角度であってもよ
く、垂直翼の空気力学的な特性のばらつきがある場合に
は異なる角度であってもよい。垂直翼30が上記第1お
よび第2の所定傾斜角に保持されている状態では垂直翼
30によるZb軸回りの回転力は発生していない。そし
て右回転の回転力を発生させる旨の制御指令が与えられ
ると、垂直翼32、34の傾斜角θが第2の所定傾斜角
に保持されたままで垂直翼31、33の傾斜角θが正の
方向に増加される。この結果垂直翼31、33で右回り
の回転力が発生する。逆に左回転の回転力を発生させる
旨の制御指令が与えられると、垂直翼31、33の傾斜
角θが第1の所定傾斜角に保持されたままで垂直翼3
2、34の傾斜角θが負の方向に増加される。この結果
垂直翼32、34で左回りの回転力が発生する。Therefore, in the present embodiment, the inclination angle θ of the vertical wing 30 is kept at a predetermined angle outside the dead zone in advance. In a preferred embodiment, the opposing vertical wings 31, 33 are maintained at a first predetermined tilt angle that exceeds the dead zone and assumes a positive polarity. Further, the other opposing vertical wings 32 and 34 are maintained at a second predetermined inclination angle exceeding the dead zone and having a negative polarity. Here, the first and second predetermined inclination angles may be the same angle, or may be different angles when there is a variation in aerodynamic characteristics of the vertical wing. In a state where the vertical wing 30 is held at the first and second predetermined inclination angles, no rotational force is generated by the vertical wing 30 around the Zb axis. Then, when a control command for generating a clockwise rotation force is given, the inclination angles θ of the vertical blades 31 and 33 become positive while the inclination angles θ of the vertical blades 32 and 34 are maintained at the second predetermined inclination angle. In the direction of As a result, clockwise rotation force is generated in the vertical wings 31 and 33. Conversely, when a control command for generating a left-handed rotation force is given, the vertical blades 3 and 33 are maintained at the first predetermined tilt angle while the vertical blades 3 are kept at the first predetermined tilt angle.
2, 34 are increased in the negative direction. As a result, counterclockwise rotational force is generated at the vertical wings 32 and 34.
【0177】このように制御指令が与えられると、不感
帯の範囲を通過することなく傾斜角θが変化する。また
個々の垂直翼30を駆動するアクチュエータの動作範囲
を狭くすることができる。このため垂直翼30で迅速に
所望する回転力が得られ、ヨー方向の回転力の制御を極
めて速い応答で行うことができる。ただし大きな回転力
を必要とする場合には、4つの垂直翼31〜34のすべ
てを傾斜させてもよい。4つの垂直翼31〜34のすべ
てを同じ角度だけ正側に傾斜させることで、右回りに大
きな回転力を発生させることができる。また4つの垂直
翼31〜34のすべてを同じ角度だけ負側に傾斜させる
ことで、左回りに大きな回転力を発生させることができ
る。When the control command is given in this manner, the inclination angle θ changes without passing through the range of the dead zone. Further, the operating range of the actuator for driving each vertical wing 30 can be narrowed. Therefore, a desired rotational force can be obtained quickly by the vertical wing 30, and the rotational force in the yaw direction can be controlled with an extremely fast response. However, when a large rotational force is required, all of the four vertical wings 31 to 34 may be inclined. By inclining all the four vertical wings 31 to 34 to the positive side by the same angle, a large rotational force can be generated clockwise. In addition, by inclining all the four vertical wings 31 to 34 to the negative side by the same angle, a large rotational force can be generated counterclockwise.
【0178】以上に述べたことからつぎのような制御が
可能である。From the above description, the following control is possible.
【0179】図6(a)に示す構造の飛翔体1が傾斜地
に離着陸すると、そのままでは継手部10によって吊り
下げられた駆動部1aが傾斜する。そこで邪魔板20の
開閉角度が制御され、駆動部1aが垂直の姿勢に立て直
される。これにより飛翔体1を、傾斜地で横転させるこ
となく安全に離着陸させることができる。When the flying object 1 having the structure shown in FIG. 6A takes off and land on an inclined ground, the drive unit 1a suspended by the joint 10 is inclined as it is. Therefore, the opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled, and the drive unit 1a is re-established to a vertical position. As a result, the flying object 1 can be safely taken off and landed without turning over on a slope.
【0180】また図7に示す構造の飛翔体1について
も、同様に傾斜地に離着陸する際に駆動部1aを垂直の
姿勢に立て直す制御を行うようにしてもよい。図7に示
す構造の飛翔体1は図6に示す構造の飛翔体1と比較し
て、駆動部1aを垂直に立て直すために必要な力は少な
くてすむ。アクチュエータによって継手部10を駆動し
駆動部1aの姿勢を垂直に立て直すことができる。この
場合小型のアクチュエータを用いわずかな駆動力を出力
するだけで容易に駆動部1aの姿勢を垂直に立て直すこ
とができる。Also, with respect to the flying object 1 having the structure shown in FIG. 7, control for resetting the drive unit 1a to a vertical position when taking off and landing on an inclined ground may be performed. The projectile 1 having the structure shown in FIG. 7 requires less force to vertically rebuild the drive unit 1a than the projectile 1 having the structure shown in FIG. The joint 10 is driven by the actuator, and the attitude of the drive unit 1a can be re-verted vertically. In this case, the posture of the driving unit 1a can be easily re-verted to a vertical position by using a small actuator and outputting a small driving force.
【0181】また図9に示すようにアクチュエータ12
によって継手部10を駆動し機体1aのピッチ方向C、
ロール方向B(前後左右)の姿勢を制御するとともに、
垂直翼30によって機体1aのヨー方向Aの姿勢を制御
するように、飛翔体1を構成してもよい。アクチュエー
タ12に駆動信号が与えられることによって水平回転翼
2の回転面を駆動信号に応じた任意の傾斜角度に傾斜さ
せることができる。このため重量物の貨物41が搭載さ
れた飛翔体1を前後左右に自在に操舵することが可能と
なる。Also, as shown in FIG.
The joint unit 10 is driven by the pitch direction C of the body 1a,
While controlling the posture in the roll direction B (front-back, left-right)
The flying object 1 may be configured so that the attitude of the airframe 1a in the yaw direction A is controlled by the vertical wing 30. By supplying a drive signal to the actuator 12, the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 can be inclined at an arbitrary inclination angle according to the drive signal. For this reason, the flying object 1 on which the heavy cargo 41 is mounted can be freely steered forward, backward, left and right.
【0182】以下継手部10の制御について説明する。Hereinafter, control of the joint 10 will be described.
【0183】まず継手部10を自在継手11とアクチュ
エータ12とによって構成しアクチュエータ12によっ
て自在継手11での締め付けと締め付け解除を制御する
実施形態について説明する。First, a description will be given of an embodiment in which the joint 10 is constituted by a universal joint 11 and an actuator 12, and the actuator 12 controls the tightening and releasing of the universal joint 11 by the actuator 12.
【0184】図26(a)は高速飛翔時の飛翔状態を示
している。機体1aの重心よりも低い位置に貨物部1b
が固定されていると、機体1aが高速で進むことによっ
て貨物部1bが受ける空気抵抗74によって機体1aの
重心回りに力のモーメント73が発生する。この力のモ
ーメント73は機体1aを進行方向前側に傾斜させる方
向に作用する。この力のモーメント73は、貨物部1b
が受ける力と、機体重心から貨物部重心までの距離に応
じた腕の長さLに応じて定まるものである。力のモーメ
ント73は、機体1aが受ける空気抵抗71により反対
方向に作用する力のモーメント71を上回る。FIG. 26A shows a flying state during a high-speed flight. The cargo section 1b is located lower than the center of gravity of the fuselage 1a.
Is fixed, a moment 73 of force is generated around the center of gravity of the body 1a due to the air resistance 74 received by the cargo portion 1b as the body 1a moves at high speed. The moment 73 of this force acts in a direction in which the body 1a is inclined forward in the traveling direction. The moment 73 of this force is
Is determined according to the force applied to the arm and the arm length L according to the distance from the center of gravity of the aircraft to the center of gravity of the cargo section. The force moment 73 exceeds the force moment 71 acting in the opposite direction due to the air resistance 71 received by the body 1a.
【0185】このため機体1aの傾斜は更に増大され、
図26(a)の矢印75に示すように機体1aは速度小
の状態から、図26(b)の矢印76に示すように進行
方向に向かってさらに加速され、ついには飛翔体1の暴
走ないし転倒などの危険を生ずる。As a result, the inclination of the body 1a is further increased,
The airframe 1a is further accelerated from the low speed state in the traveling direction as indicated by an arrow 76 in FIG. 26 (b), as shown by an arrow 75 in FIG. Risk of falling.
【0186】また図27は上記図26とは逆に、機体1
aの上部にGPSアンテナ、パラシュートなどの上物1
cが設けられている場合の現象を示している。FIG. 27 is opposite to FIG.
GPS antenna, parachute, etc. on top of a 1
This shows a phenomenon when c is provided.
【0187】図27(a)に示すように機体1aが高速
で進むことによって上物1cが受ける空気抵抗77によ
って機体1aの重心回りに力のモーメント72が発生す
る。この力のモーメント72は機体1aを進行方向の後
ろ側に傾斜させる方向に作用する。この力のモーメント
72は、上物1cが受ける力と、機体重心から上物重心
までの距離に応じた腕の長さに応じて定まるものであ
る。As shown in FIG. 27A, when the body 1a moves at a high speed, a moment 72 of force is generated around the center of gravity of the body 1a due to the air resistance 77 received by the upper object 1c. The moment 72 of this force acts in a direction in which the body 1a is inclined backward in the traveling direction. The moment 72 of this force is determined according to the force received by the upper object 1c and the length of the arm according to the distance from the center of gravity of the aircraft to the center of gravity of the upper object.
【0188】このため機体1aの傾斜は減少され、図2
7(a)の矢印76に示すように機体1aは速度大の状
態から、図27(b)の矢印75に示すように速度小の
状態への減速される。For this reason, the inclination of the body 1a is reduced, and FIG.
The body 1a is decelerated from the high speed state as indicated by an arrow 76 in FIG. 7A to a low speed state as indicated by an arrow 75 in FIG. 27B.
【0189】機体1aの速度が減速されると上物1cに
作用する空気抵抗が減り機体1aの減速は収束される。
よって飛行速度を制限できるので、空気力学的には好ま
しい構成要素である。ただし上物1cが受ける空気抵抗
は、ホバリング中に横風を受けた場合に機体1aを横風
方向に流すように作用するので、上物1cを過度に大き
くすることは好ましくない。When the speed of the body 1a is reduced, the air resistance acting on the upper object 1c is reduced, and the deceleration of the body 1a is converged.
Therefore, it is an aerodynamically preferable component because the flight speed can be limited. However, since the air resistance received by the upper object 1c acts to flow the body 1a in the crosswind direction when the cross wind is received during hovering, it is not preferable to make the upper object 1c excessively large.
【0190】図28は自在継手11が設けられた飛翔体
1が高速走行している状態を示している。高速走行状態
のときには自在継手11の締め付け状態は解除される。FIG. 28 shows a state in which the flying object 1 provided with the universal joint 11 is traveling at high speed. In the high-speed running state, the tightened state of the universal joint 11 is released.
【0191】この場合図28(a)に示すように自在継
手11により吊り下げられている貨物部1bが受ける空
気抵抗74は、自在継手11を曲げる力として作用す
る。図26(a)に示すように機体1aを進行方向前側
に傾斜させる方向に作用することはない。したがって矢
印76で示す速度大の状態から機体1aが更に加速され
ることない。また過度に大きくない上物1cが設けられ
ている。このため図28(b)に示すように上記図27
(b)と同様に機体1aは適正な飛行速度を超えること
はない。In this case, as shown in FIG. 28A, the air resistance 74 received by the cargo portion 1b suspended by the universal joint 11 acts as a force for bending the universal joint 11. As shown in FIG. 26 (a), it does not act in a direction in which the body 1a is inclined forward in the traveling direction. Therefore, the body 1a is not further accelerated from the state of the high speed indicated by the arrow 76. Also, an upper material 1c that is not excessively large is provided. For this reason, as shown in FIG.
As in (b), the body 1a does not exceed the proper flight speed.
【0192】以上のように高速走行状態に自在継手11
の締め付け状態を解除する制御を行うことによって、飛
翔体1を安定して飛翔させることができる。As described above, the universal joint 11 is moved to the high-speed running state.
By performing the control for releasing the tightened state, the flying object 1 can fly stably.
【0193】さて飛翔体1を産業用無人ヘリコプタとし
て農業に利用する好適な例として、機体1aに、自在継
手11を介して種子や薬剤の入った散布装置1bを吊り
下げ、これらを散布する作業が挙げられる。この場合作
業前と作業後で散布装置たる貨物部1bの重量は大きく
変化する。例えば飛翔体1の総重量を100%とし作業
前には機体1aの重量が40%、貨物部1bの重量が6
0%であったとする。作業後には貨物1bの重量がほぼ
なくなってしまうので、飛翔体1の総重量は作業前の半
分以下になってしまう。As a preferred example of utilizing the flying object 1 as an industrial unmanned helicopter for agriculture, a spraying device 1b containing seeds and chemicals is suspended from a body 1a via a universal joint 11, and the operation of spraying these is carried out. Is mentioned. In this case, the weight of the cargo portion 1b serving as a spraying device changes greatly before and after the operation. For example, assuming that the total weight of the flying object 1 is 100%, the weight of the airframe 1a is 40% and the weight of the cargo
Suppose that it was 0%. After the operation, the weight of the cargo 1b is almost lost, so that the total weight of the flying object 1 is less than half of that before the operation.
【0194】図29(a)は作業前つまり貨物部1bの
重量が大きい場合の状態を示し、図29(b)は作業後
つまり貨物部1bの重量が小さい場合の状態を示してい
る。FIG. 29A shows a state before the operation, that is, when the weight of the cargo portion 1b is large, and FIG. 29B shows a state after the operation, that is, the case where the weight of the cargo portion 1b is small.
【0195】作業前と作業後の前後で貨物部1bの外形
寸法は変化しない。このため作業前と作業後の前後で貨
物部1bが受ける空気抵抗74は変化しない。しかるに
作業後では作業前より貨物部1bの重量は小さくなって
いる。The outer dimensions of the cargo part 1b do not change before and after the operation and before and after the operation. Therefore, the air resistance 74 received by the cargo portion 1b before and after the operation does not change. However, after the operation, the weight of the cargo portion 1b is smaller than before the operation.
【0196】このため作業後に軽くなった貨物部1b
は、作業前と同様の空気抵抗74を受けることによっ
て、自在継手11回りに大きく折れ曲がり易くなる。例
えば直線飛行している機体1aを急停止させ急にホバリ
ング状態にすることを想定する。作業前には貨物部1b
の重量が大きいので、図29(a)に示すように貨物部
1bが空気抵抗74を受けることで自在継手11を回動
支点にして大きく揺動することはない。しかし作業後に
は貨物部1bの重量が小さくなっているので、図29
(b)に示すように空気抵抗74を受けることで貨物部
1bが自在継手11を回動支点にして大きく揺動するこ
とになる。貨物部1bの揺動が大きくなると、機体1a
も前後左右に力のモーメントを受けて傾き易くなる。こ
の結果機体1aを一点に空中静止させることが困難とな
る。For this reason, the cargo portion 1b which has become lighter after the operation
Is easily bent around the universal joint 11 by receiving the same air resistance 74 as before the work. For example, it is assumed that the body 1a that is flying in a straight line is suddenly stopped and suddenly enters the hovering state. Cargo section 1b before work
29, the cargo portion 1b does not swing largely with the universal joint 11 as a pivot point as shown in FIG. However, since the weight of the cargo section 1b is reduced after the operation, FIG.
As shown in (b), receiving the air resistance 74 causes the cargo section 1b to swing largely with the universal joint 11 as a pivot point. When the swing of the cargo section 1b increases, the body 1a
Also, it becomes easy to tilt by receiving the moment of force to the front, back, left and right. As a result, it is difficult to keep the airframe 1a in the air at one point.
【0197】そこで作業後には自在継手11が締め付け
られる。これにより貨物部1bは機体1aに固定され、
貨物部1bの揺動が抑えられる。この結果機体1aを安
定してホバリングさせることができる。Therefore, after the operation, the universal joint 11 is tightened. As a result, the cargo section 1b is fixed to the fuselage 1a,
The swing of the cargo section 1b is suppressed. As a result, the body 1a can be stably hovered.
【0198】上述した実施形態ではアクチュエータ12
が駆動されることで自在継手11が作動され締め付けま
たは締め付けの解除がなされる。しかしこの代わりにば
ねなどの機械要素と、この機械要素を調整する機構を設
けて同様の制御を行うようにしてもよい。In the above embodiment, the actuator 12
Is driven, the universal joint 11 is actuated to tighten or release the tightening. However, a mechanical element such as a spring and a mechanism for adjusting the mechanical element may be provided instead to perform the same control.
【0199】図30は継手部10を、自在継手11と、
この自在継手11に一端が接続され、自在継手11の回
動方向とは反対の方向にばね力を付与するばね要素13
と、ばね要素13の他端にロッド先端が接続され、ロッ
ドを収縮または伸張させることでばね要素13を伸張ま
たは縮退させて自在継手11での回動し易さを調整する
伸縮要素14とからなる。伸縮要素14のロッドは手動
で作動させてもよくまたアクチュエータにより作動させ
てもよい。自在継手11は図中左右に回動する1自由度
の継手であり、左右両側にばね要素13、伸縮要素14
が設けられている。FIG. 30 shows the joint 10 as a universal joint 11,
A spring element 13 having one end connected to the universal joint 11 and applying a spring force in a direction opposite to the rotation direction of the universal joint 11
And a telescopic element 14 having a rod tip connected to the other end of the spring element 13 and contracting or expanding the rod to expand or contract the spring element 13 to adjust the ease of rotation in the universal joint 11. Become. The rod of the telescoping element 14 may be actuated manually or by an actuator. The universal joint 11 is a one-degree-of-freedom joint that rotates left and right in the figure, and includes a spring element 13 and a telescopic element 14 on both left and right sides.
Is provided.
【0200】図30(a)は、伸縮要素14のロッドが
収縮された状態を示している。このときばね要素13は
伸張されて、自在継手11が回動する方向とは反対の方
向に大きなばね力が付与される。このため自在継手11
は、回動しにくいように調整される。この調整は、図2
9で説明したように、貨物部1bが軽くなった状況のと
きに好適である。自在継手11が回動しにくくなること
で、自在継手11での締め付けがなされたときと同様の
効果が得られる。FIG. 30A shows a state in which the rod of the telescopic element 14 is contracted. At this time, the spring element 13 is extended, and a large spring force is applied in a direction opposite to the direction in which the universal joint 11 rotates. Therefore, the universal joint 11
Is adjusted so that it is difficult to rotate. This adjustment is shown in FIG.
As described in 9, it is suitable when the cargo section 1 b is lightened. Since the universal joint 11 is less likely to rotate, the same effect as when the universal joint 11 is tightened can be obtained.
【0201】図30(b)は、伸縮要素14のロッドが
伸張された状態を示している。このときばね要素13は
自由長程度まで縮退されて、自在継手11が回動する方
向とは反対の方向に小さなばね力が付与される。このた
め自在継手11は、回動し易いように調整される。この
調整は、図28で説明したように、高速走行時に貨物部
1bに大きな空気抵抗がかかる状況のときに好適であ
る。自在継手11が回動し易くなることで、自在継手1
1での締め付けが解除されたときと同様の効果が得られ
る。FIG. 30 (b) shows a state where the rod of the telescopic element 14 is extended. At this time, the spring element 13 is contracted to the free length, and a small spring force is applied in the direction opposite to the direction in which the universal joint 11 rotates. Therefore, the universal joint 11 is adjusted so as to be easily rotated. This adjustment is suitable when a large air resistance is applied to the cargo portion 1b during high-speed traveling as described with reference to FIG. Since the universal joint 11 is easy to rotate, the universal joint 1
The same effect as when the tightening in step 1 is released can be obtained.
【0202】図30(c)は、図中右側の伸縮要素14
のロッドのみが収縮された状態を示している。このとき
図中右側に自在継手11が強制的に曲げられる。なお同
様に自在継手11を図中左側に強制的に曲げてもよい。FIG. 30 (c) shows the telescopic element 14 on the right side in the figure.
2 shows only the rod in a contracted state. At this time, the universal joint 11 is forcibly bent to the right in the figure. Note that, similarly, the universal joint 11 may be forcibly bent to the left in the drawing.
【0203】なお伸縮要素14をアクチュエータで作動
させる場合には、伸縮要素14の伸縮量と、自在継手1
1の傾動角度を検出するセンサを設けてよい。このセン
サで検出された値に基づいてアクチュエータが駆動され
る。When the telescopic element 14 is operated by an actuator, the amount of expansion and contraction of the
A sensor for detecting the tilt angle may be provided. The actuator is driven based on the value detected by this sensor.
【0204】図31は図中紙面方向に回動する1自由度
の自在継手11aと、図中左右方向に傾動する1自由度
11bとを鉛直方向の各位置に設けて機体1aを2自由
度の方向に傾斜させる構成例を示している。自在継手1
1aおよび11bにはそれぞれ、図30に示すのと同様
のばね要素13A、伸縮要素14Aおよびばね要素13
B、伸縮要素14Bが設けられている。すなわちばね要
素13A、伸縮要素14Aとばね要素13B、伸縮要素
14Bとは、90゜異なる姿勢で、鉛直方向に直列に配
置されている。この機構は、たとえば図8に示す飛翔体
1に組み込むことができる。FIG. 31 shows a universal joint 11a having one degree of freedom rotating in the direction of the paper in the figure and a one degree of freedom 11b tilting in the horizontal direction in the figure at each position in the vertical direction. 2 shows a configuration example of inclining in the direction of. Universal joint 1
1a and 11b include a spring element 13A, a telescopic element 14A, and a spring element 13 similar to those shown in FIG.
B, a telescopic element 14B is provided. That is, the spring element 13A, the telescopic element 14A and the spring element 13B, the telescopic element 14B are arranged in series in the vertical direction with a posture different by 90 °. This mechanism can be incorporated in the flying object 1 shown in FIG. 8, for example.
【0205】以上のように状況に応じてばね要素13の
回動し易さを調整することで、飛翔体1を安定させて飛
翔させることができる。さらに自在継手11での回動し
易さを所望の回動し易さに調整することによって、飛翔
体1の操舵の制御の応答性を所望するものに変更するこ
とができる。なおばね要素の代わりにダンパなどの弾性
部材を用いることができる。As described above, by adjusting the ease of rotation of the spring element 13 according to the situation, the flying object 1 can fly stably. Further, by adjusting the ease of rotation of the universal joint 11 to a desired degree of ease of rotation, the response of steering control of the flying object 1 can be changed to a desired one. Note that an elastic member such as a damper can be used instead of the spring element.
【0206】また実施形態では伸縮要素14によって、
ばね要素13のばね力を調整しているが、伸縮要素14
は必ずしも必要ではない。たとえば図29に示すように
軽い貨物部1bであることが事前にわかっている場合で
あれば、予めばね力が大きいばね要素13を選択して自
在継手11に取り付けておくことができる。また図28
に示すように高速走行することが事前にわかっている場
合であれば、予めばね力が小さいばね要素13を選択し
て自在継手11に取り付けておくことができる。In the embodiment, the elastic element 14
The spring force of the spring element 13 is adjusted.
Is not necessary. For example, if it is known in advance that the cargo portion 1b is a light cargo portion as shown in FIG. 29, the spring element 13 having a large spring force can be selected and attached to the universal joint 11 in advance. FIG. 28
If it is known in advance that the vehicle will travel at a high speed as shown in (1), the spring element 13 having a small spring force can be selected and attached to the universal joint 11 in advance.
【0207】さて図29で説明したように散布等の作業
後には貨物部1bの重量が小さくなっているので、貨物
部1bが自在継手11を回動支点にして揺動し易くな
る。突風などを受け貨物部1bが揺動することで機体1
aも前後左右に力のモーメントを受けて傾き易くなる。
この力のモーメントは機体1aを横転させる方向に作用
する。したがって貨物部1bの振れを止めるとともに機
体1aの振れを止める制御を行う必要がある。この振れ
止め制御について以下説明する。As described with reference to FIG. 29, since the weight of the cargo portion 1b is reduced after the work such as spraying, the cargo portion 1b is easily swung with the universal joint 11 as a pivot point. When the cargo section 1b swings due to a gust, etc., the body 1
a is also easily inclined by receiving a moment of force in the front, rear, left and right directions.
The moment of this force acts in the direction in which the body 1a rolls over. Therefore, it is necessary to control the swing of the cargo section 1b and the swing of the body 1a. This steady rest control will be described below.
【0208】具体的には自在継手11に、継手の曲がり
角を検出する角度センサが設けられる。また機体1a側
には、各軸Xb、Ybに加速度計とレートジャイロが設け
られ機体1aの揺動状態が計測される。そこでクレーン
で行われている振れ止め方法を適用して、アクチュエー
タ12を駆動し機体1aの揺動を停止させる。これにつ
いては図52、図53、図54で後述する。More specifically, the universal joint 11 is provided with an angle sensor for detecting a bending angle of the joint. On the side of the body 1a, an accelerometer and a rate gyro are provided on each of the axes Xb and Yb, and the swing state of the body 1a is measured. Thus, the steady rest method performed by the crane is applied to drive the actuator 12 to stop the swing of the machine body 1a. This will be described later with reference to FIGS. 52, 53 and 54.
【0209】またつぎのような振れ止め制御も可能であ
る。[0209] The following anti-sway control is also possible.
【0210】図32(a)に示すように例えば貨物部1
bが軽い状態のときには自在継手11によって吊り下げ
られた貨物部1bは揺動し易くなる。例えば空中でホバ
リング(静止)しているときに突風などが発生すると貨
物部1bが容易に揺動する。貨物部1bが揺動し自在継
手11を中心にして振り子運動することにより機体1a
には前後左右上下の周期的な加速度が発生する。この結
果機体1aを安定して飛翔させることが困難になる。た
とえば飛翔体1を1点で空中に静止(ホバリング)する
ことが難しくなる。As shown in FIG. 32A, for example, the cargo section 1
When b is light, the cargo portion 1b suspended by the universal joint 11 is likely to swing. For example, when a gust or the like occurs while hovering (resting) in the air, the cargo portion 1b easily swings. The cargo unit 1b swings and performs a pendulum motion about the universal joint 11, thereby causing the body 1a to move.
, A periodic acceleration of front, rear, left, right, up and down is generated. As a result, it is difficult to fly the airframe 1a stably. For example, it is difficult to hover the flying object 1 in the air at one point.
【0211】そこで貨物部1bが揺動され自在継手11
で微小な曲がりが発生したことが自在継手11に設けら
れた角度センサにより検出され制御部に入力される。制
御部からアクチュエータ12に対して駆動指令が出力さ
れ自在継手11が締め付けられる。これにより図32
(b)に示すように貨物部1bが自在継手11を介して
機体1aに固定され貨物部1bの揺動が抑制される。こ
れによって飛翔体1を安定して飛翔させることができ
る。Then, the cargo section 1b is swung and the universal joint 11
The occurrence of a slight bend is detected by an angle sensor provided in the universal joint 11 and is input to the control unit. A drive command is output from the control unit to the actuator 12, and the universal joint 11 is tightened. As a result, FIG.
As shown in (b), the cargo section 1b is fixed to the body 1a via the universal joint 11, and the swing of the cargo section 1b is suppressed. This allows the flying object 1 to fly stably.
【0212】ただし機体1aに貨物部1bが固定されて
しまうと、図26で説明したように、突風などが貨物部
1bに当たることで、機体1aには、同機体1aを横転
させる方向に力のモーメントが作用する。この状態を図
32(c)に示す。機体1aの各軸Xb、Ybにはレート
ジャイロが設けられている。このレートジャイロによっ
てXb軸回りおよびYb軸回りの回転角速度が検出され、
機体1aの揺動状態が検出される。そしてレートジャイ
ロの検出結果に基づいて機体1aに作用している力のモ
ーメントとは反対の方向に力のモーメントが発生するよ
うに、邪魔板20の開閉角度が制御される。邪魔板20
の開閉角度が制御されることによって機体1aは傾斜し
ている方向とは反対の方向に傾斜され垂直に立て直され
る。レートジャイロから出力される回転角速度をフィー
ドバック量として、各軸Xb、Yb回りの回転角速度が零
になるように邪魔板20の開閉角度が制御される。こう
して機体1aの振れが止められる(図32(d)参
照)。However, when the cargo section 1b is fixed to the body 1a, as shown in FIG. 26, a gust or the like hits the cargo section 1b, so that the force is applied to the body 1a in the direction of rolling the body 1a. Moment acts. This state is shown in FIG. A rate gyro is provided on each axis Xb, Yb of the body 1a. With this rate gyro, the rotational angular velocities around the Xb axis and the Yb axis are detected,
The swing state of the body 1a is detected. The opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled such that a moment of force is generated in a direction opposite to the moment of force acting on the body 1a based on the detection result of the rate gyro. Baffle plate 20
Is controlled, the body 1a is tilted in a direction opposite to the direction in which it is tilted, and is vertically turned. The opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled such that the rotation angular velocity output from the rate gyro is used as a feedback amount so that the rotation angular velocity about each of the axes Xb and Yb becomes zero. Thus, the deflection of the body 1a is stopped (see FIG. 32D).
【0213】以下継手部10を、機体1aの重心位置と
の関係で各箇所に設けた飛翔体1の構成例について説明
するとともに、飛翔体1の構成例毎に好適な制御につい
て個別に説明する。図33〜図41、図45〜図83を
参照して説明する。In the following, an example of the configuration of the flying object 1 in which the joint portion 10 is provided at each position in relation to the position of the center of gravity of the airframe 1a will be described, and suitable control for each example of the configuration of the flying object 1 will be individually described. . This will be described with reference to FIGS. 33 to 41 and FIGS. 45 to 83.
【0214】さて本実施形態では、動力部7等からなる
機体1aの重量に比較して重量増加が飛翔の運動制御に
与える影響が無視できないほど重い貨物部1b(大量の
燃料、散布ないしは輸送する産業用資材、飛行目的によ
って取り外しされる撮影機材などの貨物41)を備えた
飛翔体1を想定している。In the present embodiment, the cargo portion 1b (a large amount of fuel, scattered or transported) is so heavy that the influence of the weight increase on the flight motion control is not negligible compared to the weight of the body 1a composed of the power unit 7 and the like. It is assumed that the flying object 1 is provided with cargo 41) such as industrial materials and photographing equipment that is detached for the purpose of flight.
【0215】動力部7等からなる機体1aの重心GAと
貨物41の重心GBとの位置関係は、図33(a)、
(b)、(c)の3通りある。すなわち図33(a)に
示すように貨物41の重心GBが機体1aの重心GAより
も高い位置にある場合と、図33(b)に示すように貨
物41の重心GBと機体1aの重心GAが一致する場合
と、図33(c)に示すように貨物41の重心GBが機
体1aの重心GAよりも低い位置にある場合である。The positional relationship between the center of gravity GA of the body 1a including the power unit 7 and the center of gravity GB of the cargo 41 is shown in FIG.
(B) and (c). That is, as shown in FIG. 33 (a), the center of gravity GB of the cargo 41 is higher than the center of gravity GA of the body 1a, and as shown in FIG. 33 (b), the center of gravity GB of the cargo 41 and the center of gravity GA of the body 1a. 33 and the case where the center of gravity GB of the cargo 41 is lower than the center of gravity GA of the body 1a as shown in FIG.
【0216】このうち図33(a)の貨物41の重心G
Bが機体1aの重心GAよりも高い位置にある構造の飛翔
体は、本発明の対象外である。すなわち貨物41が例え
ば軽量カメラ、GPSアンテナ等であり飛翔の運動制御
に与える影響が無視できる程貨物41の重量が小さい場
合には、これらの貨物41は機体1aの一部とみなして
よい。これに対して飛翔の運動制御に与える影響が無視
できる程貨物41の重量が大きい場合には、機体1aの
重心GAと貨物41の重心GBを合わせた全体の重心の位
置が高くなってしまうため飛行中に飛翔体1が横転し易
くなる。これは「制御技術分野における倒立振子問題」
と呼ばれ安全に飛行させるには極めて困難な制御を必要
とする。曲芸飛行には向くが産業用の無人ヘリコプタと
して安全に運行するのに望ましい構造ではない。Among them, the center of gravity G of the cargo 41 shown in FIG.
Flying objects having a structure in which B is higher than the center of gravity GA of the airframe 1a are out of the scope of the present invention. That is, when the cargo 41 is, for example, a lightweight camera, a GPS antenna, or the like and the weight of the cargo 41 is so small that the influence on the flight motion control can be ignored, these cargos 41 may be regarded as a part of the body 1a. On the other hand, if the weight of the cargo 41 is so large that the influence on the flight motion control can be ignored, the position of the center of gravity of the aircraft 1a and the center of gravity GB of the cargo 41 is increased. The flying object 1 easily rolls over during flight. This is the "Inverted pendulum problem in the control technology field"
It requires extremely difficult control to fly safely. It is suitable for aerobatic flight but is not a desirable structure for safe operation as an industrial unmanned helicopter.
【0217】また図33(b)の貨物41の重心GBと
機体1aの重心GAが一致する構造の飛翔体は、本願の
先願(特願平9−285492号)に開示された構造の
飛翔体に相当する。よってこの構造の飛翔体についても
本発明の対象外である。A flying object having a structure in which the center of gravity GB of the cargo 41 and the center of gravity GA of the fuselage 1a in FIG. 33B coincide with each other is a flying object having the structure disclosed in the prior application of the present application (Japanese Patent Application No. 9-285492). Equivalent to the body. Therefore, the flying object having this structure is also outside the scope of the present invention.
【0218】結局、図33(c)に示す物41の重心G
Bが機体1aの重心GAよりも低い位置にある構造の飛翔
体が本発明で対象とする飛翔体である。この構造をとる
とき、紐で吊り下げられた単純な振り子と同様に貨物4
1の運動を容易に制御して飛翔体1を安定に飛行させる
ことが可能となる。After all, the center of gravity G of the object 41 shown in FIG.
The flying object having a structure in which B is lower than the center of gravity GA of the airframe 1a is the flying object targeted by the present invention. When this structure is used, the cargo 4 is similar to a simple pendulum suspended by a string.
1 can be easily controlled to make the flying object 1 fly stably.
【0219】つぎに機体1aに対する貨物41の接続位
置の関係について説明する。Next, the relationship of the connection position of the cargo 41 to the body 1a will be described.
【0220】まず飛翔体1の軸の関係について説明す
る。図34は飛翔体1が無風状態で空中でホバリングし
て停止している場合の各構成要素の関係を示している。
このとき貨物41は重力によって鉛直下方に吊り下げら
れ傾斜していない。First, the relationship between the axes of the flying object 1 will be described. FIG. 34 shows the relationship between the components when the flying object 1 hoveres in the air and stops in a windless state.
At this time, the cargo 41 is suspended vertically downward by gravity and is not inclined.
【0221】航空計算などの目的のために機体1aの重
心の前後左右上下方向の直交座標系を定義する場合に
は、図34に示すように機体1aの重心GAを通り上下
方向の軸を表す機体中心軸1dを、推力の中心である水
平回転翼2の旋回中心軸5aに一致させることが多い。
しかし機体1aのデザインやレイアウトによっては、機
体中心軸1dと旋回中心軸5aとは常に厳密に一致する
とは限らない。機体中心軸1dと旋回中心軸5aとは平
行移動した関係にある。When defining an orthogonal coordinate system in the front-rear, left-right and up-down directions of the center of gravity of the airframe 1a for the purpose of aeronautical calculation or the like, the vertical axis passes through the center of gravity GA of the airframe 1a as shown in FIG. The center axis 1d of the fuselage often coincides with the turning center axis 5a of the horizontal rotary wing 2, which is the center of thrust.
However, depending on the design and layout of the body 1a, the body center axis 1d and the turning center axis 5a do not always exactly match. The body center axis 1d and the turning center axis 5a are in a parallel-moved relationship.
【0222】また推力の中心である水平回転翼2の旋回
中心軸5aと、機体1aにかかる重力の方向と、貨物4
1を吊り下げる中心軸42aとは力学的に平行になって
いる。図35は機体1aを傾斜させて推力の水平方向成
分を発生させた場合であり、水平移動や強風下でのホバ
リングなどがこの状態に該当する。この図35からも明
らかなように、機体1aの中心軸1dと水平回転翼2の
旋回中心軸5aが平行した関係は保持されている。しか
しこれらと貨物41を吊り下げる中心軸42aとは平行
の関係にない。この状態を、本件明細書では「水平回転
翼2の旋回中心軸5aと、貨物41を吊り下げる中心軸
42aとが相対的に傾動している状態」と記述する。Further, the center of rotation 5a of the horizontal rotor 2 which is the center of thrust, the direction of gravity applied to the body 1a,
1 is mechanically parallel to the central axis 42a from which the first member 1 is suspended. FIG. 35 shows a case where the aircraft 1a is inclined to generate a horizontal component of thrust, and this state corresponds to horizontal movement or hovering under strong wind. As is clear from FIG. 35, the relationship that the center axis 1d of the body 1a is parallel to the turning center axis 5a of the horizontal rotary wing 2 is maintained. However, there is no parallel relationship between these and the central axis 42a for suspending the cargo 41. This state is described in the present specification as "a state in which the turning center axis 5a of the horizontal rotor 2 and the center axis 42a for suspending the cargo 41 are relatively tilted."
【0223】機体中心軸1d(ないしは水平回転翼2の
中心軸5a)と貨物41を吊り下げる中心軸42aが
「相対的に傾動している状態」で連結されるためには、
機体1aと貨物41を相対的に傾動できるような接続方
法で連結する必要がある。図36は機体1aに対する貨
物41の接続関係を3通り示している。In order for the center axis 1d of the fuselage (or the center axis 5a of the horizontal rotor 2) and the center axis 42a for suspending the cargo 41 to be connected in a "relatively tilted state",
It is necessary to connect the body 1a and the cargo 41 by a connection method that can relatively tilt. FIG. 36 shows three connections of the cargo 41 to the body 1a.
【0224】図36(a)は、機体1aの中心軸1dと
貨物41を吊り下げる中心軸42aを相対的に傾動でき
るように接続するに際して、接続する位置(継手部10
の位置)を機体1aの重心GAよりも上の位置にした場
合である。この場合には機体1aが斜面に離着陸する際
に、機体1aの中心軸1dが機体自身にかかる重力によ
って概ね直立し、斜面の傾きにかかわらずに真上方向に
推力を得ることができる。このため離着陸時に安全であ
る。ただし図37に示すように機体重心GAが水平回転
翼2の中心軸1d上になく、機体中心軸1dと水平回転
翼中心軸5aとが大きく水平移動している場合には、重
力のために自然に接続部分と機体重心を結ぶ鉛直線と水
平回転翼中心軸5aとが相対的に傾動してしまう。FIG. 36 (a) shows a position (joint portion 10) at which the center axis 1d of the body 1a and the center axis 42a for suspending the cargo 41 are connected so as to be relatively tiltable.
Is a position above the center of gravity GA of the body 1a. In this case, when the fuselage 1a takes off and land on a slope, the center axis 1d of the fuselage 1a is substantially upright due to the gravity applied to the fuselage itself, and a thrust can be obtained directly above regardless of the inclination of the slope. Therefore, it is safe during takeoff and landing. However, as shown in FIG. 37, when the machine center of gravity GA is not on the center axis 1d of the horizontal rotor 2 and the center axis 1d of the fuselage and the center axis 5a of the horizontal rotor are largely moving horizontally, gravity The vertical line connecting the connecting portion and the machine center of gravity naturally and the horizontal rotary wing center axis 5a relatively tilt.
【0225】この重力に起因する相対的な傾動が離着陸
の際に横転事故の原因になるほど大きい場合には、前述
した邪魔板20を制御して機体1aの姿勢を垂直にする
ことができる。また継手部10に設けたアクチュエータ
12を駆動制御して機体1aの姿勢を垂直にすることが
できる。If the relative tilt caused by the gravity is so great as to cause a rollover accident during takeoff and landing, the above-mentioned baffle plate 20 can be controlled to make the attitude of the body 1a vertical. In addition, the attitude of the body 1a can be made vertical by controlling the drive of the actuator 12 provided in the joint portion 10.
【0226】このように貨物41が接続する位置を機体
1aの重心GAよりも上の位置にした構造は、離着陸に
際して姿勢を修正する程度が少ない。このため離着陸に
おいて安定さを得ることができる。ただし飛行中は、貨
物41の荷重が機体1aに対して回転モーメントを発生
するので、必ずしも安定ではない。そこで飛翔中は、邪
魔板20を駆動制御して機体1aの姿勢を制御するか、
継手部10に設けたアクチュエータ12を駆動制御して
機体1aの姿勢を制御することが望ましい。In the structure in which the position to which the cargo 41 is connected is located above the center of gravity GA of the body 1a, the degree of correcting the attitude during takeoff and landing is small. Therefore, stability in takeoff and landing can be obtained. However, during the flight, the load of the cargo 41 generates a rotational moment with respect to the body 1a, and is not necessarily stable. Therefore, during the flight, the attitude of the body 1a is controlled by driving and controlling the baffle plate 20,
It is desirable to control the attitude of the body 1a by driving and controlling the actuator 12 provided in the joint portion 10.
【0227】図36(b)は機体中心軸1d(水平回転
翼中心軸5a)と貨物吊り下げ軸42aを相対的に傾動
できるように接続するに際して、接続する位置を機体重
心GAに一致させた場合である。この場合も離着陸なら
びに飛翔中は、邪魔板20によって機体1aの姿勢を制
御し、また接続部分に組み込まれたアクチュエータ12
によって機体1aの姿勢を制御することが望ましい。FIG. 36 (b) shows that the connecting position is matched with the machine center of gravity GA when the body center axis 1d (horizontal rotary wing center axis 5a) and the cargo suspension axis 42a are connected so as to be relatively tiltable. Is the case. Also in this case, during takeoff and landing and flight, the attitude of the body 1a is controlled by the baffle plate 20, and the actuator 12 incorporated in the connection portion is controlled.
It is desirable to control the attitude of the airframe 1a by the control.
【0228】図36(b)の構造は図38に示すように
邪魔板20やアクチュエータ12を制御することで、機
体1aを回転させるモーメントが作用すると、直ちに機
体中心軸1dと貨物吊り下げ軸42aが相対的に傾動す
る。このため僅かな操舵制御によって大きな操舵角が得
られる。すなわち図36(b)に示す構造は、図38に
示すように極めて鋭敏で効率のよい制御を実現すること
ができる。ただし過度に応答が敏感である場合には接続
部分10に、ばね要素、ダンパ要素、摩擦要素などを組
み合わせた機構を取り付け、応答を鈍感にすることがで
きる。また貨物41の重量によって応答性が変化するこ
とを防ぐために、ばね要素、ダンパ要素を可変として、
応答性を調整することができる。In the structure of FIG. 36B, as shown in FIG. 38, by controlling the baffle plate 20 and the actuator 12, when the moment for rotating the body 1a acts, the center axis 1d of the body and the cargo suspension shaft 42a are immediately Tilts relatively. Therefore, a large steering angle can be obtained by a slight steering control. That is, the structure shown in FIG. 36B can realize extremely sensitive and efficient control as shown in FIG. However, if the response is excessively sensitive, a mechanism combining a spring element, a damper element, a friction element and the like can be attached to the connection portion 10 to make the response insensitive. In order to prevent the response from being changed by the weight of the cargo 41, the spring element and the damper element are made variable,
Responsiveness can be adjusted.
【0229】図36(c)は、機体1aの中心軸1dと
貨物41を吊り下げる中心軸42aを相対的に傾動でき
るように接続するに際して、接続する位置(継手部10
の位置)を機体1aの重心GAよりも下の位置にした場
合である。この場合図39に示すように機体1aが斜面
から離陸するに際して機体中心軸1dは機体自身にかか
る重力によって倒れ込む場合が多い。このとき斜面の傾
きにかかわらずに真横方向に推力が発生するおそれがあ
り、危険である。これを防止するためには邪魔板20を
制御して機体1aの姿勢を垂直にすることができる。ま
た継手部10に設けたアクチュエータ12を駆動制御し
て機体1aの姿勢を垂直にすることができる。なお接続
部分10に、ばね要素、傾き制御要素を組み合わせた機
構を取り付けて、離着陸時の機体1aの倒れ込みを防止
してもよい。FIG. 36 (c) shows a position (joint portion 10) at which the center axis 1d of the body 1a and the center axis 42a for suspending the cargo 41 are connected so as to be relatively inclined.
Is a position below the center of gravity GA of the body 1a. In this case, as shown in FIG. 39, when the airframe 1a takes off from the slope, the airframe center axis 1d often falls due to gravity applied to the airframe itself. At this time, regardless of the inclination of the slope, there is a risk that thrust may be generated in the sideways direction, which is dangerous. To prevent this, the baffle plate 20 can be controlled to make the attitude of the body 1a vertical. In addition, the attitude of the body 1a can be made vertical by controlling the drive of the actuator 12 provided in the joint portion 10. Note that a mechanism combining a spring element and a tilt control element may be attached to the connection portion 10 to prevent the body 1a from falling down during takeoff and landing.
【0230】なお飛翔中に邪魔板20によって機体1a
の姿勢を制御し、また接続部分10に組み込まれたアク
チュエータ12によって機体1aの姿勢を制御してもよ
い。During the flight, the airframe 1a
May be controlled, and the attitude of the body 1a may be controlled by the actuator 12 incorporated in the connection portion 10.
【0231】図36(c)に示す構造は、図40に示す
ように機体1aの重心GAよりも低い位置で吊り下げら
れた貨物41のために重心位置が推力の中心よりもはる
かに低い位置にある。このため「おもちゃのヤジロベ
イ」のように機体1aは自己安定系である。ただし接続
部分10の連結が柔軟過ぎると、振り子のように揺れ動
くことがあって危険である。このため仮に過度に揺れ動
くことがある場合には接続部分10にばね要素、ダンパ
要素、摩擦要素などを組み合わせた機構を取り付けて応
答を鈍感にすることができる。また貨物41の重量に応
じて揺動の応答が変化することを防ぐために、ばね要
素、ダンパ要素を可変として、応答性を調整することが
できる。In the structure shown in FIG. 36 (c), as shown in FIG. 40, the position of the center of gravity is much lower than the center of thrust due to the cargo 41 suspended at a position lower than the center of gravity GA of the body 1a. It is in. For this reason, the airframe 1a is a self-stabilizing system like "Yajiro Bay of a toy". However, if the connection of the connecting portion 10 is too flexible, it may swing like a pendulum, which is dangerous. For this reason, if there is a possibility of excessive swinging, the response can be made insensitive by attaching a mechanism combining a spring element, a damper element, a friction element and the like to the connecting portion 10. Further, in order to prevent the swing response from changing according to the weight of the cargo 41, the response can be adjusted by changing the spring element and the damper element.
【0232】以上のように図36(a)、(b)、
(c)のいずれの構造についても、接続部分10の傾動
の硬さの調整や制御が極めて重要である。ただし機械設
計の容易さを考慮した変形例として、2自由度の継手部
10を1箇所に設けるのではなく、1自由度の継手部1
0を2箇所に分けて設ける実施も可能である。As described above, FIGS. 36 (a), (b),
Regarding any of the structures (c), adjustment and control of the hardness of the tilt of the connecting portion 10 are extremely important. However, as a modified example in consideration of the easiness of mechanical design, the joint portion 10 having two degrees of freedom is not provided at one place, but the joint portion 1 having one degree of freedom is provided.
It is also possible to provide 0 in two places.
【0233】図41(a)は第1の継手部10aをフレ
ーム43を介して機体1aの上方に設けるとともに、第
2の継手部10bをフレーム43を介して機体1aと同
位置(機体1aの重心位置付近)に設けた構造である。FIG. 41 (a) shows that the first joint 10a is provided above the body 1a via the frame 43, and the second joint 10b is located at the same position as the body 1a via the frame 43 (of the body 1a). (Near the center of gravity).
【0234】図41(b)は第1の継手部10aをフレ
ーム43を介して機体1aの上方に設けるとともに、第
2の継手部10bをフレーム43を介して機体1aより
も下方に設けた構造である。FIG. 41 (b) shows a structure in which the first joint 10a is provided above the body 1a via the frame 43 and the second joint 10b is provided below the body 1a via the frame 43. It is.
【0235】図41(c)は第1の継手部10aをフレ
ーム43を介して機体1aと同位置(機体1aの重心位
置付近)に設けるとともに、第2の継手部10bをフレ
ーム43を介して機体1aよりも下方に設けた構造であ
る。FIG. 41C shows that the first joint 10a is provided at the same position as the machine body 1a via the frame 43 (near the center of gravity of the machine body 1a), and the second joint 10b is provided via the frame 43. This is a structure provided below the body 1a.
【0236】つぎに以上概略説明した飛翔体1の構成例
毎に好適な制御について個別に説明する。Next, suitable control will be individually described for each example of the configuration of the flying object 1 schematically described above.
【0237】まず図45に示すように継手部10が機体
1a(駆動部1a)の上方に設けられている構造の実施
形態について説明する。First, an embodiment of a structure in which the joint portion 10 is provided above the body 1a (drive portion 1a) as shown in FIG. 45 will be described.
【0238】図49(a)は飛翔体1に設けられたセン
サと制御対象を示している。駆動部1aには駆動部1a
の傾斜を検出する傾斜センサ68が設けられている。ま
た貨物部1bには貨物部1bの傾斜を検出する傾斜セン
サ69が設けられている。図49(b)に示すように、
上記傾斜センサ68、69の検出信号が制御装置67に
入力され、制御装置67からはエンジン8および継手制
御部15に対して制御信号が出力される。図48(a)
は傾斜地において飛翔体1が離陸する際に制御装置67
で行われる処理内容を示すフローチャートであり、図4
8(b)は 傾斜地において飛翔体1が着陸する際に制
御装置67で行われる処理内容を示すフローチャートで
ある。FIG. 49A shows the sensors provided on the flying object 1 and the objects to be controlled. The driving unit 1a includes the driving unit 1a
An inclination sensor 68 for detecting the inclination of the vehicle is provided. The cargo section 1b is provided with an inclination sensor 69 for detecting the inclination of the cargo section 1b. As shown in FIG.
The detection signals of the inclination sensors 68 and 69 are input to the control device 67, and the control device 67 outputs control signals to the engine 8 and the joint control unit 15. FIG. 48 (a)
Is the control device 67 when the flying object 1 takes off on a slope.
FIG. 4 is a flowchart showing processing contents performed in FIG.
FIG. 8B is a flowchart illustrating the processing performed by the control device 67 when the flying object 1 lands on a slope.
【0239】図46は斜面において飛翔体1が離着陸す
る様子を示している。以下制御装置67で行われる処理
内容について説明する。FIG. 46 shows how the flying object 1 takes off and land on a slope. Hereinafter, the processing performed by the control device 67 will be described.
【0240】離陸に際しては図46(a)に示すよう
に、継手部10(例えば自在継手が使用される)が緩め
られるよう継手制御部15が制御される(ステップ10
1)。これと同時に駆動部1aが垂直に推力を発生する
ように邪魔板20が制御される。そして水平回転翼2の
回転数を徐々に上昇させ推力を徐々に強めるようにエン
ジン8が制御される(ステップ102、ステップ10
3)。At the time of takeoff, as shown in FIG. 46 (a), the joint controller 15 is controlled so that the joint 10 (for example, a universal joint is used) is loosened (step 10).
1). At the same time, the baffle plate 20 is controlled so that the driving section 1a generates a thrust vertically. Then, the engine 8 is controlled so as to gradually increase the rotation speed of the horizontal rotor 2 and gradually increase the thrust (steps 102 and 10).
3).
【0241】斜面に着陸している姿勢(図46(a))
から離陸する瞬間までは継手部10が緩められている
(ステップ101)。しかし図46(b)に示すように
貨物41が垂直に吊り下げられた状態になった時点で
(ステップ104の判断「ほぼ直立した」)、駆動部1
aと貨物部1bが相対的に傾動できないように継手部1
0が固く締め付けられる(ステップ105)。そして図
46(c)に示すように飛翔体1が上昇する。このとき
図47(a)に示すように駆動部1aと貨物部1bとを
合わせた飛翔体全体の重心が推力の中心よりも下に固定
され、全体の飛行状態が安定する。A posture of landing on a slope (FIG. 46 (a))
The joint 10 is loosened up to the moment of taking off (step 101). However, as shown in FIG. 46 (b), when the cargo 41 is in a state of being suspended vertically (judgment “almost upright” in step 104), the driving unit 1
a so that the cargo part 1a and the cargo part 1b cannot be relatively tilted.
0 is firmly tightened (step 105). Then, the flying object 1 rises as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 47 (a), the center of gravity of the entire flying object including the driving unit 1a and the cargo unit 1b is fixed below the center of the thrust, and the overall flight state is stabilized.
【0242】着陸時の継手部10の制御は離陸時の制御
と逆の手順である。The control of the joint 10 at the time of landing is the reverse procedure of the control at the time of takeoff.
【0243】すなわち図46(c)に示すように推力が
減じられることにより飛翔体1が降下する(ステップ2
01)。図46(b)に示すように貨物部1bが地面に
接地すると、貨物部1bが傾斜するので(ステップ20
2の判断「傾斜した」)、駆動部1aと貨物部1bが自
由に相対的に傾動できるように継手部10が緩められる
(ステップ203)。That is, as shown in FIG. 46 (c), the flying object 1 descends due to the reduced thrust (step 2).
01). When the cargo section 1b touches the ground as shown in FIG. 46 (b), the cargo section 1b is inclined (step 20).
The determination of step 2 is “inclined”), and the joint portion 10 is loosened so that the driving portion 1a and the cargo portion 1b can freely tilt relatively (step 203).
【0244】さらに推力が減じられると、貨物部1bは
地面の傾きに応じて回転しながら姿勢を変える。この
間、駆動部1aで垂直に推力が発生されるように、邪魔
板20が制御される(ステップ204、205)。When the thrust is further reduced, the cargo section 1b changes its posture while rotating according to the inclination of the ground. During this time, the baffle plate 20 is controlled so that the driving unit 1a generates a thrust vertically (steps 204 and 205).
【0245】なお飛行中に継手部10を締め付けている
理由は、仮に継手部10を緩めておくと、図47(b)
に示すように貨物41が樹木95などに衝突して傾いた
場合に、制御困難な揺動が発生して危険だからである。
このように飛行中は継手部10を締め付け駆動部1aと
貨物部1bを一体にすることで飛行を安定させることが
できる。しかし一方で重心が極めて低くなることによっ
て邪魔板20によって生成したロール角、ピッチ角方向
の回転モーメントの水平回転翼2の傾斜に与える影響が
弱まる。このため敏捷な操舵には不向きである。よって
図45に示す構造の飛翔体1は、緩やかな運動を行う産
業用無人ヘリコプタなどの用途に好適である。The reason why the joint 10 is tightened during the flight is that if the joint 10 is loosened, the joint shown in FIG.
If the cargo 41 collides with the tree 95 or the like and tilts as shown in FIG.
In this way, the flight can be stabilized by tightening the joint portion 10 and integrating the driving portion 1a and the cargo portion 1b during the flight. However, since the center of gravity is extremely low, the influence of the rotational moment generated by the baffle plate 20 in the roll angle and the pitch angle direction on the inclination of the horizontal rotor 2 is reduced. Therefore, it is not suitable for quick steering. Therefore, the flying object 1 having the structure shown in FIG. 45 is suitable for applications such as an industrial unmanned helicopter that performs gentle movement.
【0246】なお図48(a)、(b)に示す処理が、
センサ68、69の検出結果に基づき自動的になされる
ものとして説明した。しかしセンサ68、69を設ける
ことなくオペレータの目視によるラジコン操作により同
図48(a)、(b)の処理と同等の処理を手動で行う
ようにしてもよい。また邪魔板20を制御することによ
り駆動部1aを直立させるようにしているが、継手部1
0に、自在継手を作動させるアクチュエータ12を設
け、同アクチュエータ12を駆動制御することによって
同様に駆動部1aを直立させてもよい。It should be noted that the processing shown in FIGS.
It has been described that the detection is automatically performed based on the detection results of the sensors 68 and 69. However, processing equivalent to the processing in FIGS. 48A and 48B may be manually performed by radio control operation visually by an operator without providing the sensors 68 and 69. In addition, the drive unit 1a is set upright by controlling the baffle plate 20, but the joint unit 1
0, an actuator 12 for operating the universal joint may be provided, and the drive unit 1a may be similarly set upright by controlling the drive of the actuator 12.
【0247】つぎに図50に示すように継手部10が機
体1a(駆動部1a)と同等の位置であって、駆動部1
aの重心GAよりも高い位置に設けられている構造の実
施形態について説明する。Next, as shown in FIG. 50, when the joint 10 is located at the same position as the body 1a (drive 1a),
An embodiment of a structure provided at a position higher than the center of gravity GA of a will be described.
【0248】この構造の飛翔体1では、離着陸に際して
継手部10を締め付けたり緩めたりする制御の必要がな
く、常に継手部10を緩めた状態で離着陸を安定して行
うことができる。In the flying object 1 having this structure, there is no need to control the tightening or loosening of the joint 10 during takeoff and landing, and stable takeoff and landing can be performed with the joint 10 loosened.
【0249】図51は傾斜地に離着陸するときの状態を
示している。FIG. 51 shows a state in which the aircraft takes off and land on a slope.
【0250】図51(a)に示すように離陸時に貨物部
1bが斜面に接地していても駆動部1aは直立する。こ
の理由は駆動部1aの重心GAが継手部接続点よりも下
方にあるため駆動部1aに重力が作用することで継手部
接続点を回転中心に駆動部1aが直立となるように自然
に回転するからである。ただし駆動部1aの重心GAが
水平回転翼2の回転中心軸5a上にない場合には、駆動
部1aは若干傾斜している。この場合には邪魔板20を
制御することで駆動部1aを正確に直立させればよい。
この状態でエンジン8を制御し推力を上昇させていけ
ば、飛翔体1は安定して上昇する(図51(b)参
照)。この理由は、推力の中心の位置が継手部10や駆
動部1aの重心GA、貨物部1bの重心GBよりも上にあ
るために、上向きに推力が作用すれば飛翔体全体が安定
に吊り下げられた状態になるからである。As shown in FIG. 51A, at the time of takeoff, the driving section 1a stands upright even if the cargo section 1b is in contact with the slope. This is because the center of gravity GA of the drive unit 1a is below the joint connection point, and gravity acts on the drive unit 1a, so that the drive unit 1a rotates naturally so that the drive unit 1a stands upright around the joint connection point. Because you do. However, when the center of gravity GA of the drive unit 1a is not on the rotation center axis 5a of the horizontal rotary wing 2, the drive unit 1a is slightly inclined. In this case, the drive unit 1a may be accurately upright by controlling the baffle plate 20.
If the thrust is increased by controlling the engine 8 in this state, the flying object 1 stably rises (see FIG. 51B). The reason is that the center of the thrust is located above the center of gravity GA of the joint 10 and the drive unit 1a, and the center of gravity GB of the cargo unit 1b. Therefore, if the thrust acts upward, the entire flying object is stably suspended. It is because it is in the state where it was done.
【0251】逆に離陸する場合にも推力を下げていく過
程で飛翔体1は安定して下降する(図51(b)参
照)。さらに推力を下げていくと、貨物部1bが斜面に
接地する。このとき駆動部1aは重力の作用によって自
然に直立する姿勢を保持する(図51(a)参照)。On the contrary, even when taking off, the flying object 1 descends stably in the process of lowering the thrust (see FIG. 51 (b)). When the thrust is further reduced, the cargo section 1b contacts the slope. At this time, the drive unit 1a holds a posture in which the drive unit 1a naturally stands upright by the action of gravity (see FIG. 51A).
【0252】つぎに飛行中に飛翔体1が樹木などに衝突
し、貨物41が揺れた場合の揺れ止めの制御について説
明する。Next, a description will be given of the control of the anti-shake when the flying object 1 collides with a tree or the like during the flight and the cargo 41 shakes.
【0253】この制御の前提として、継手部10には、
継手の曲がり角を検出する角度センサが設けられる。ま
た機体1a側には、各軸Xb、Ybに加速度計とレートジ
ャイロが設けられ機体1aの揺動状態が計測される。そ
こでクレーンで行われている振れ止め方法を適用して、
アクチュエータ12を駆動し機体1aの揺動を停止させ
る。As a premise of this control, the joint 10
An angle sensor for detecting a bending angle of the joint is provided. On the side of the body 1a, an accelerometer and a rate gyro are provided on each of the axes Xb and Yb, and the swing state of the body 1a is measured. So, apply the steady rest method that is performed by the crane,
The actuator 12 is driven to stop the swing of the body 1a.
【0254】図52はクレーンに適用される振れ止めの
原理を説明する図である。すなわちクレーンの上部から
ワイヤを介して吊り下げられている吊り荷が何らかの原
因で揺動し始めたとする。すると吊り荷がクレーン上部
の真下に位置されて最高速度になるタイミングで、クレ
ーン上部が吊り荷の移動する方向に同吊り荷の動きに合
わせて移動される。これにより吊り荷の揺動がワイヤの
張力によって吸収される。よってクレーン上部が移動を
終えると、吊り荷の揺動は停止する。FIG. 52 is a view for explaining the principle of the steady rest applied to the crane. That is, it is assumed that the suspended load suspended from the upper part of the crane via the wire starts swinging for some reason. Then, at the timing when the suspended load is positioned just below the upper portion of the crane and reaches the maximum speed, the upper portion of the crane is moved in the direction in which the suspended load moves in accordance with the movement of the suspended load. As a result, the swing of the suspended load is absorbed by the tension of the wire. Therefore, when the upper part of the crane has finished moving, the swing of the suspended load stops.
【0255】図53(a)に示すように継手部10が緩
められている状態で飛翔体1が樹木95などに衝突する
と、貨物41が傾斜して図52に示す吊り荷と同様に揺
動を始める。揺動が開始されたことは、各軸Xb、Ybに
設けた加速度計とレートジャイロによって検出される。When the flying object 1 collides with a tree 95 or the like in a state where the joint portion 10 is loosened as shown in FIG. 53 (a), the cargo 41 is inclined and swings similarly to the suspended load shown in FIG. Start. The start of the swing is detected by an accelerometer provided on each axis Xb and Yb and a rate gyro.
【0256】そこで貨物41が駆動部1aの真下に位置
して最高速度になるタイミングで、駆動部1aが貨物4
1の移動する方向に同貨物41の動きに合わせて移動さ
れる。駆動部1aの移動を開始するタイミングは、継手
の曲がり角を検出する角度センサによって検出される。At the timing when the cargo 41 is located immediately below the driving section 1a and reaches the maximum speed, the driving section 1a
The cargo 41 is moved in the moving direction 1 in accordance with the movement of the cargo 41. The timing at which the movement of the drive unit 1a starts is detected by an angle sensor that detects a bending angle of the joint.
【0257】こうして貨物41の揺動が貨物41を吊り
下げ固定しているフレーム42等の部材によって吸収さ
れる。駆動部1aが移動を終えると、貨物41の揺動は
停止する。本実施形態の構造によれば、推力の中心の位
置が継手部10や駆動部1aの重心GA、貨物部1bの
重心GBよりも上方にあるために、クレーンの場合と同
様に飛翔体全体が推力の中心から安定に吊り下げられる
ことになる。このためクレーンに適用される振れ止めの
制御の適用が可能になる。In this manner, the swing of the cargo 41 is absorbed by members such as the frame 42 which suspends and fixes the cargo 41. When the drive unit 1a has finished moving, the swing of the cargo 41 stops. According to the structure of this embodiment, the center of the thrust is located above the center of gravity GA of the joint 10 and the drive unit 1a, and the center of gravity GB of the cargo unit 1b. It will be stably suspended from the center of the thrust. For this reason, it becomes possible to apply the steady rest control applied to the crane.
【0258】なお飛翔体1を上空でホバリングさせる場
合や、緩やかに水平移動させる場合には、継手部10を
緩めた状態から締め付けた状態に変化させることが望ま
しい。この理由は、継手部10を締め付けた状態にする
ことで、駆動部1aと貨物部1bが一体になり飛翔体全
体の重心を極めて低い位置にもっていくことができ、こ
れにより飛行を安定させることができるからである。こ
のときの継手部10の継手の制御はアクチュエータ12
により行うことができる。アクチュエータ12は遠隔操
作により駆動させることができる。In the case where the flying object 1 is hovered in the sky or gently moved horizontally, it is desirable to change the joint 10 from a loosened state to a tightened state. The reason is that by driving the joint 10 in a tightened state, the drive unit 1a and the cargo unit 1b are integrated, and the center of gravity of the entire flying object can be brought to an extremely low position, thereby stabilizing the flight. Because it can be. At this time, the joint of the joint 10 is controlled by the actuator 12.
Can be performed. The actuator 12 can be driven by remote control.
【0259】以上のように図50に示す構造の飛翔体1
では、離着陸の操作、制御が簡易に行われる。また貨物
41が地上障害物と衝突等したときなどに揺れ止めの制
御を簡易に行うことができる。また緩やかな飛行時にも
飛翔体1を簡易な操作で安定させることができる。この
ため図50に示す構造の飛翔体1は、低コストで多機能
な産業用無人ヘリコプタなどの用途に好適である。Flying object 1 having the structure shown in FIG. 50 as described above
Then, take-off and landing operations and controls are easily performed. In addition, when the cargo 41 collides with an obstacle on the ground or the like, it is possible to easily control the swinging. Further, the flying object 1 can be stabilized by a simple operation even during a gentle flight. For this reason, the flying object 1 having the structure shown in FIG. 50 is suitable for low cost, multifunctional industrial unmanned helicopters and the like.
【0260】つぎに図55に示すように継手部10が、
駆動部1aの重心GAと同じ位置に設けられている構造
の実施形態について説明する。Next, as shown in FIG.
An embodiment of a structure provided at the same position as the center of gravity GA of the drive unit 1a will be described.
【0261】この構造の飛翔体1は図50に示す構造の
飛翔体1と同様に離着陸に際して継手部10の継手を常
に緩めた状態にしておくことで安定に離着陸を行わせる
ことができる。図56は飛翔体1が斜面に離着陸する状
態を示している。The flying object 1 of this structure can stably take off and land by keeping the joint of the joint part 10 loose at the time of takeoff and landing like the flying object 1 of the structure shown in FIG. FIG. 56 shows a state where the flying object 1 takes off and land on a slope.
【0262】ただし本実施形態の構造の飛翔体1は駆動
部1aが重心位置GAで継手部10により支持されてい
るため、エンジン8を停止させて(推力を発生させず
に)着陸しているときに、駆動部1aがいずれの方向に
どの程度まで傾動しているかについては不確定である
(図56(a)参照)。However, in the flying object 1 having the structure of the present embodiment, since the driving portion 1a is supported by the joint portion 10 at the position of the center of gravity GA, the engine 8 is stopped (without generating a thrust) to land. At this time, it is uncertain in which direction and how much the drive unit 1a is tilted (see FIG. 56 (a)).
【0263】このためエンジン8の起動時に飛翔体1が
横転するおそれがある。この横転事故を防ぐためには、
継手部10にばね要素、アクチュエータを設け、これら
を調整、制御することで、エンジン8を起動して水平回
転翼2で推力を発生させる際に、駆動部1aをほぼ直立
させ真上に向かって推力を発生させる必要がある。Therefore, the flying object 1 may roll over when the engine 8 is started. To prevent this rollover accident,
By providing a spring element and an actuator in the joint portion 10 and adjusting and controlling these components, when the engine 8 is started to generate thrust by the horizontal rotary wing 2, the drive portion 1 a is almost upright and directed directly upward. It is necessary to generate thrust.
【0264】駆動部1aの姿勢がほぼ直立し、水平回転
翼2から大きな下降流が発生すれば、邪魔板20を制御
することで、駆動部1aをさらに正確に直立させること
ができる。このままエンジン8の回転数を上昇させてい
くことで、飛翔体1は安定して離陸する(図56(b)
参照)。この理由は推力の中心が継手部10や駆動部1
aの重心GAや貨物部1bの重心GBよりも上方にあるた
めに、飛翔体全体が安定に吊り下げられた状態になるか
らである。If the attitude of the driving section 1a is substantially upright and a large downward flow is generated from the horizontal rotary wing 2, the driving section 1a can be more accurately erect by controlling the baffle plate 20. By increasing the rotation speed of the engine 8 as it is, the flying object 1 stably takes off (FIG. 56B).
reference). The reason for this is that the center of the thrust is the joint 10 or the drive 1
This is because the entire flying object is stably suspended because it is above the center of gravity GA of a and the center of gravity GB of the cargo portion 1b.
【0265】着陸する場合には、エンジン8の回転数が
下げられることで、飛翔体1が安定して下降する(図5
6(b)参照)。貨物41の一部が地面に接地すると、
貨物41の底面が斜面に沿って傾動される。こうして飛
翔体1が着地すると、エンジン8が停止される。このと
き駆動部1aが傾く方向は不定である。継手部10に、
ばね要素等を取り付けることによって、駆動部1aを概
ね直立させた姿勢にすることができる。In the case of landing, the flying object 1 descends stably by lowering the rotation speed of the engine 8 (FIG. 5).
6 (b)). When a part of the cargo 41 touches the ground,
The bottom surface of the cargo 41 is tilted along the slope. When the flying object 1 lands, the engine 8 is stopped. At this time, the direction in which the drive unit 1a is inclined is undefined. In the joint part 10,
By attaching a spring element or the like, the drive unit 1a can be set in a substantially upright posture.
【0266】図57は飛翔体1が飛翔中の状態を示して
いる。FIG. 57 shows a state where the flying object 1 is flying.
【0267】図57(a)に示すように、飛翔体1が飛
翔中にも継手部10の継手は傾斜し易いように緩めた状
態にしておかれる。このとき駆動部1aが重心位置GA
で支持されているために、邪魔板20で発生する小さな
回転モーメントだけで駆動部1a並びに水平回転翼2の
回転面を容易に傾斜させることができる。このため飛翔
体1を敏捷に前後左右に操舵することが可能となる。As shown in FIG. 57 (a), while the flying object 1 is flying, the joint of the joint portion 10 is set in a loosened state so as to be easily inclined. At this time, the drive unit 1a is moved to the center of gravity position GA.
, The rotation surface of the drive unit 1a and the horizontal rotary wing 2 can be easily inclined with only a small rotational moment generated by the baffle plate 20. Therefore, it is possible to steer the flying object 1 forward, backward, left, and right.
【0268】逆に図57(b)に示すように継手部10
の継手を固く締め付けておくことで、飛翔体1の前後左
右の操舵を鈍感にし安定に飛翔させることができる。例
えば安定したホバリングをさせることができる。この理
由は邪魔板20で発生する小さな回転モーメントだけで
は、駆動部1aと貨物部1bからなる飛翔体1全体を容
易には傾斜させることができないからである。On the contrary, as shown in FIG.
By firmly tightening the joints, the front, rear, left, and right steering of the flying object 1 can be made insensitive, and the flying object 1 can fly stably. For example, stable hovering can be performed. The reason for this is that the entire flying object 1 composed of the driving unit 1a and the cargo unit 1b cannot be easily inclined only by a small rotational moment generated by the baffle plate 20.
【0269】なお邪魔板20の代わりにアクチュエータ
12を用いて飛翔体1を前後左右に操舵してもよい。The flying object 1 may be steered forward, backward, left and right by using the actuator 12 instead of the baffle plate 20.
【0270】このように図55に示す構造の飛翔体1
は、継手部10の締め付け状態、傾動し易さを、ばね要
素やアクチュエータ12を用いて調整、制御することに
よって、運動特性を大幅に変更することができる。ばね
要素、アクチュエータ12は遠隔操作により調整、駆動
することができる。The flying object 1 having the structure shown in FIG.
By adjusting and controlling the tightening state and the ease of tilting of the joint portion 10 using the spring element and the actuator 12, the motion characteristics can be largely changed. The spring element and the actuator 12 can be adjusted and driven by remote control.
【0271】以上のように図55に示す構造の飛翔体1
では、離着陸の操作、制御が簡易に行われる。また飛翔
中は遠隔操作などによって継手部10の締め付け状態を
調整、制御することで容易に運動特性を変更させること
ができる。このため図55に示す構造の飛翔体1は、特
に高速で飛翔する必要のある多機能な産業用無人ヘリコ
プタなどの用途に好適である。The flying object 1 having the structure shown in FIG.
Then, take-off and landing operations and controls are easily performed. Also, during flight, the movement characteristics can be easily changed by adjusting and controlling the tightening state of the joint portion 10 by remote control or the like. Therefore, the flying object 1 having the structure shown in FIG. 55 is particularly suitable for applications such as a multifunctional industrial unmanned helicopter that needs to fly at high speed.
【0272】つぎに図58に示すように継手部10が、
駆動部1aと同位置にあって駆動部1aの重心GAより
も低い位置に設けられている構造の実施形態について説
明する。Next, as shown in FIG. 58, the joint 10 is
An embodiment of a structure provided at the same position as the drive unit 1a and at a position lower than the center of gravity GA of the drive unit 1a will be described.
【0273】この構造の飛翔体1は図55に示す構造の
飛翔体1と同様に離着陸に際して継手部10の継手を常
に緩めた状態にしておくことで安定に離着陸を行わせる
ことができる。図59は飛翔体1が斜面に離着陸する状
態を示している。The flying object 1 of this structure can stably perform takeoff and landing by keeping the joint of the joint portion 10 loose at the time of takeoff and landing like the flying object 1 of the structure shown in FIG. FIG. 59 shows a state where the flying object 1 takes off and land on a slope.
【0274】ただし本実施形態の構造の飛翔体1は駆動
部1aが重心位置GAよりも下方で継手部10により支
持されているため、エンジン8を停止させて(推力を発
生させずに)着陸しているときに、駆動部1aがいずれ
かの方向に大きく傾動してしまう(図59(a)参
照)。However, in the flying object 1 having the structure of the present embodiment, the driving section 1a is supported by the joint section 10 below the position of the center of gravity GA, so that the engine 8 is stopped (without generating a thrust) to land. During this operation, the driving section 1a is largely tilted in either direction (see FIG. 59A).
【0275】このためエンジン8の起動時のみならず貨
物41を交換する際に飛翔体1が横転するおそれがあ
る。この横転事故を防ぐためには、継手部10にばね要
素、アクチュエータを設け、これらを調整、制御するこ
とで、エンジン8を起動して水平回転翼2で推力を発生
させる際に、駆動部1aをほぼ直立させ真上に向かって
推力を発生させる必要がある。For this reason, there is a possibility that the flying object 1 will roll over not only when the engine 8 is started but also when the cargo 41 is exchanged. In order to prevent this rollover accident, a spring element and an actuator are provided in the joint portion 10, and by adjusting and controlling the spring element and the actuator, when the engine 8 is started and the thrust is generated by the horizontal rotor 2, the drive portion 1 a is used. It is necessary to raise the thrust almost directly upright.
【0276】駆動部1aの姿勢がほぼ直立し、水平回転
翼2から大きな下降流が発生すれば、邪魔板20を制御
することで、駆動部1aをさらに正確に直立させること
ができる(図59(b)参照)。このままエンジン8の
回転数を上昇させていくことで、飛翔体1は安定して離
陸する(図59(c)参照)。この理由は推力の中心が
継手部10や駆動部1aの重心GAや貨物部1bの重心
GBよりも上方にあるために、飛翔体全体が安定に吊り
下げられた状態になるからである。If the attitude of the drive unit 1a is substantially upright and a large downward flow is generated from the horizontal rotary wing 2, the drive unit 1a can be more accurately erect by controlling the baffle plate 20 (FIG. 59). (B)). By increasing the rotation speed of the engine 8 as it is, the flying object 1 stably takes off (see FIG. 59 (c)). This is because the center of the thrust is higher than the center of gravity GA of the joint portion 10 and the driving portion 1a and the center of gravity GB of the cargo portion 1b, and the entire flying object is stably suspended.
【0277】着陸する場合には、エンジン8の回転数が
下げられることで、飛翔体1が安定して下降する(図5
9(c)参照)。貨物41の一部が地面に接地すると、
貨物41の底面が斜面に沿って傾動される。こうして飛
翔体1が着地すると、エンジン8が停止される。このと
き駆動部1aが傾く方向は不定である(図59(a)参
照)。継手部10にばね要素を設けたりアクチュエータ
12を設けこれらを調整、制御して継手を締め付けるこ
とによって、駆動部1aを概ね直立させた姿勢にするこ
とができる。In the case of landing, the flying object 1 descends stably by reducing the rotation speed of the engine 8 (FIG. 5).
9 (c)). When a part of the cargo 41 touches the ground,
The bottom surface of the cargo 41 is tilted along the slope. When the flying object 1 lands, the engine 8 is stopped. At this time, the direction in which the drive unit 1a is tilted is undefined (see FIG. 59A). By providing a spring element or an actuator 12 in the joint portion 10 and adjusting and controlling these to tighten the joint, the drive portion 1a can be set to a substantially upright posture.
【0278】図60は飛翔体1が飛翔中の状態を示して
いる。FIG. 60 shows a state where the flying object 1 is flying.
【0279】図60(a)に示すように、飛翔体1が飛
翔中にも継手部10の継手は傾斜し易いように緩めた状
態にしておかれる。このとき駆動部1aが重心位置GA
よりも下方で支持されているために、邪魔板20で発生
する小さな回転モーメントだけで駆動部1a並びに水平
回転翼2の回転面を容易に傾斜させることができる。こ
のため飛翔体1を敏捷に前後左右に操舵することが可能
となる。ただし図55に示す構造の飛翔体1と比較すれ
ば、やや緩慢である。As shown in FIG. 60 (a), while the flying object 1 is flying, the joint of the joint portion 10 is kept loose so that it can be easily inclined. At this time, the drive unit 1a is moved to the center of gravity position GA.
Since it is supported below, the rotation surface of the drive unit 1a and the horizontal rotary wing 2 can be easily inclined with only a small rotational moment generated by the baffle plate 20. Therefore, it is possible to steer the flying object 1 forward, backward, left, and right. However, compared with the flying object 1 having the structure shown in FIG.
【0280】逆に図60(b)に示すように継手部10
の継手を固く締め付けておくことで、飛翔体1の前後左
右の操舵を鈍感にし安定に飛翔させることができる。例
えば安定したホバリングをさせることができる。この理
由は邪魔板20で発生する小さな回転モーメントだけで
は、駆動部1aと貨物部1bからなる飛翔体1全体を容
易には傾斜させることができないからである。Conversely, as shown in FIG.
By firmly tightening the joints, the front, rear, left, and right steering of the flying object 1 can be made insensitive, and the flying object 1 can fly stably. For example, stable hovering can be performed. The reason for this is that the entire flying object 1 composed of the driving unit 1a and the cargo unit 1b cannot be easily inclined only by a small rotational moment generated by the baffle plate 20.
【0281】なお邪魔板20の代わりにアクチュエータ
12を用いて飛翔体1を前後左右に操舵してもよい。Note that the flying object 1 may be steered forward, backward, left and right by using the actuator 12 instead of the baffle plate 20.
【0282】このように図58に示す構造の飛翔体1
は、継手部10の締め付け状態、傾動し易さを、ばね要
素やアクチュエータ12を用いて調整、制御することに
よって、運動特性を変更することができる。ばね要素、
アクチュエータ12は遠隔操作により調整、駆動するこ
とができる。Thus, the flying object 1 having the structure shown in FIG.
By adjusting and controlling the tightening state and the ease of tilting of the joint portion 10 using a spring element and the actuator 12, the motion characteristics can be changed. Spring element,
The actuator 12 can be adjusted and driven by remote control.
【0283】以上のように図58に示す構造の飛翔体1
では、離着陸の操作、制御が簡易に行われる。また飛翔
中は遠隔操作などによって継手部10の締め付け状態を
調整、制御することで容易に運動特性を変更させること
ができる。このため図58に示す構造の飛翔体1は、多
機能な産業用無人ヘリコプタなどの用途に好適である。The flying object 1 having the structure shown in FIG. 58 as described above
Then, take-off and landing operations and controls are easily performed. Also, during flight, the movement characteristics can be easily changed by adjusting and controlling the tightening state of the joint portion 10 by remote control or the like. Therefore, the flying object 1 having the structure shown in FIG. 58 is suitable for applications such as a multifunctional industrial unmanned helicopter.
【0284】つぎに図61に示すように継手部10が、
駆動部1aよりも下方に設けられている構造の実施形態
について説明する。Next, as shown in FIG.
An embodiment of a structure provided below the driving unit 1a will be described.
【0285】この構造の飛翔体1は図58に示す構造の
飛翔体1と同様に離着陸に際して継手部10の継手を常
に緩めた状態にしておくことで安定に離着陸を行わせる
ことができる。図62は飛翔体1が斜面に離着陸する状
態を示している。The flying object 1 having this structure can stably take off and land by keeping the joint of the joint portion 10 loose at the time of takeoff and landing, like the flying object 1 having the structure shown in FIG. FIG. 62 shows a state where the flying object 1 takes off and land on a slope.
【0286】ただし本実施形態の構造の飛翔体1は駆動
部1aが重心位置GAよりも下方で継手部10により支
持されているため、エンジン8を停止させて(推力を発
生させずに)着陸しているときに、駆動部1aがいずれ
かの方向に大きく傾動してしまう(図62(a)参
照)。However, in the flying object 1 having the structure of the present embodiment, since the driving portion 1a is supported by the joint portion 10 below the position of the center of gravity GA, the engine 8 is stopped (without generating thrust) and landing is performed. During this operation, the driving section 1a is largely tilted in either direction (see FIG. 62A).
【0287】このため貨物41を交換する際に貨物41
の荷重が零になることで飛翔体1が横転するおそれがあ
る。この横転事故を防ぐためには、駆動部1aの周囲に
横転防止用の脚1eを取り付けておくことが有効であ
る。脚1eは駆動部1aに対して格納自在(張り出し自
在)に設けることができる(図62(a)参照)。継手
部10にばね要素、アクチュエータを設け、これらを調
整、制御することで、エンジン8を起動して水平回転翼
2で推力を発生させる際に、駆動部1aをほぼ直立させ
真上に向かって推力を発生させる。駆動部1aの姿勢が
ほぼ直立し、水平回転翼2から大きな下降流が発生すれ
ば、邪魔板20を制御することで、駆動部1aをさらに
正確に直立させることができる(図62(b)参照)。
このままエンジン8の回転数を上昇させていくことで、
飛翔体1は安定して離陸する(図62(c)参照)。こ
の理由は推力の中心が駆動部1aの重心GAや貨物部1
bの重心GBよりも上方にあるために、飛翔体全体が安
定に吊り下げられた状態になるからである。Therefore, when exchanging the cargo 41,
When the load on the flying object 1 becomes zero, the flying object 1 may roll over. In order to prevent this rollover accident, it is effective to mount a rollover prevention leg 1e around the drive unit 1a. The leg 1e can be provided so as to be retractable (extend freely) with respect to the driving section 1a (see FIG. 62A). By providing a spring element and an actuator in the joint portion 10 and adjusting and controlling these components, when the engine 8 is started to generate thrust by the horizontal rotary wing 2, the drive portion 1 a is almost upright and directed directly upward. Generate thrust. If the attitude of the driving unit 1a is substantially upright and a large downward flow is generated from the horizontal rotary wing 2, the driving unit 1a can be more accurately erect by controlling the baffle plate 20 (FIG. 62 (b)). reference).
By increasing the rotation speed of the engine 8 as it is,
The flying object 1 stably takes off (see FIG. 62 (c)). The reason for this is that the center of thrust is the center of gravity GA of the drive section 1a and the cargo section 1
This is because the flying object is stably suspended because it is above the center of gravity GB of b.
【0288】着陸する場合には、エンジン8の回転数が
下げられることで、飛翔体1が安定して下降する(図6
2(c)参照)。貨物41の一部が地面に接地すると、
貨物41の底面が斜面に沿って傾動される。こうして飛
翔体1が着地すると、エンジン8が停止される。このと
き駆動部1aが傾く方向は不定である(図62(a)参
照)。上記脚1eを駆動部1aから張り出させることで
横転が防止される。In the case of landing, the flying object 1 descends stably by lowering the rotation speed of the engine 8 (FIG. 6).
2 (c)). When a part of the cargo 41 touches the ground,
The bottom surface of the cargo 41 is tilted along the slope. When the flying object 1 lands, the engine 8 is stopped. At this time, the direction in which the drive unit 1a is tilted is undefined (see FIG. 62A). By rolling the leg 1e out of the drive unit 1a, the rollover is prevented.
【0289】飛翔体1が飛翔中にも継手部10の継手は
傾斜し易いように緩めた状態にしておかれる。このとき
駆動部1aの重心GAを継手部10を回転支点にして動
かす必要があるために、動きは緩慢ではあるものの、邪
魔板20で発生する小さな回転モーメントだけで駆動部
1a並びに水平回転翼2の回転面を容易に傾斜させるこ
とができる。このため飛翔体1を敏捷に前後左右に操舵
することが可能となる。Even when the flying object 1 is flying, the joint of the joint portion 10 is kept loose so as to be easily inclined. At this time, since it is necessary to move the center of gravity GA of the drive unit 1a with the joint unit 10 as a rotation fulcrum, the movement is slow, but the drive unit 1a and the horizontal rotary wing 2 are driven only by a small rotational moment generated by the baffle plate 20. Can easily be inclined. Therefore, it is possible to steer the flying object 1 forward, backward, left, and right.
【0290】ただし図63(a)に示すように貨物41
が揺動して危険がある場合には、図63(b)に示すよ
うに継手部10の継手を固く締め付けておくことで、邪
魔板20の制御に伴う貨物41の揺動を抑制することが
できる。すなわち邪魔板20で発生する小さな回転モー
メントだけでは、駆動部1aと貨物部1bからなる飛翔
体1全体を容易には傾斜させることができないので、邪
魔板20の制御に伴う貨物41の揺動が抑制される。However, as shown in FIG.
If there is a danger due to rocking, the joint of the joint 10 is tightly fastened as shown in FIG. 63 (b) to suppress the rocking of the cargo 41 due to the control of the baffle plate 20. Can be. That is, only the small rotational moment generated in the baffle plate 20 cannot easily incline the entire flying object 1 composed of the driving unit 1a and the cargo unit 1b, so that the swing of the cargo 41 due to the control of the baffle plate 20 is reduced. Is suppressed.
【0291】なお邪魔板20の代わりにアクチュエータ
12を用いて飛翔体1を前後左右に操舵してもよい。Note that the flying object 1 may be steered forward, backward, left and right by using the actuator 12 instead of the baffle plate 20.
【0292】継手部10の締め付け状態、傾動し易さ
は、ばね要素やアクチュエータ12を用いて調整、制御
することができる。ばね要素、アクチュエータ12は遠
隔操作により調整、駆動することができる。The tightening state and the ease of tilting of the joint 10 can be adjusted and controlled by using a spring element and the actuator 12. The spring element and the actuator 12 can be adjusted and driven by remote control.
【0293】以上のように図61に示す構造の飛翔体1
では、飛翔中に遠隔操作などによって継手部10の締め
付け状態を調整、制御することで容易に貨物41の横揺
れを抑制することができる。このため図61に示す構造
の飛翔体1は、特に重量物運搬用の産業用無人ヘリコプ
タなどの用途に好適である。The flying object 1 having the structure shown in FIG. 61 as described above
In this case, it is possible to easily suppress the roll of the cargo 41 by adjusting and controlling the tightening state of the joint portion 10 by remote control or the like during the flight. For this reason, the flying object 1 having the structure shown in FIG. 61 is particularly suitable for use as an industrial unmanned helicopter for transporting heavy objects.
【0294】以上図45〜図63で説明した各構成例で
は、継手部10が前後左右の2自由度を有していること
を想定している。この場合2自由度の継手部10を1箇
所に設ける代わりに、1自由度の継手部を2箇所に設け
て同様に2自由度(前後左右)を得るようにしてもよ
い。In each of the configuration examples described above with reference to FIGS. 45 to 63, it is assumed that the joint portion 10 has two degrees of freedom of front, rear, left and right. In this case, instead of providing the joint section 10 having two degrees of freedom at one place, the joint section having one degree of freedom may be provided at two places to similarly obtain two degrees of freedom (front, rear, left and right).
【0295】さらに前後左右の2自由度の継手部を設け
るのではなく、前後方向のみまたは左右方向のみの1自
由度の継手部を設ける実施も可能である。Further, instead of providing joints having two degrees of freedom of front, rear, left and right, it is also possible to provide joints having one degree of freedom only in the front and rear direction or only in the left and right direction.
【0296】例えば図55に示す構造の飛翔体1に、1
自由度の継手部10を設けた構成例を図64に示す。For example, the flying object 1 having the structure shown in FIG.
FIG. 64 shows a configuration example in which the joint portion 10 having a degree of freedom is provided.
【0297】図64は前後方向のみの傾動を許容する1
自由度の継手部10が設けられた飛翔体1の動きを示し
ている。図64(a)に示すように前後方向に駆動部1
aを傾動させるには継手部10を回転支点にして傾斜さ
せることができるので、操舵を敏捷に行うことができ
る。これに対して図64(b)に示すように左右方向に
駆動部1aを傾動させるには駆動部1aと貨物部1bを
一体として飛翔体全体を傾斜させる必要があるので、操
舵は鈍感になる。すなわち前後方向と左右方向とで運動
特性を異ならせることができる。FIG. 64 shows an example 1 in which tilting in only the front-back direction is permitted.
The movement of the flying object 1 provided with the joint portion 10 having a degree of freedom is shown. As shown in FIG. 64A, the driving unit 1
In order to tilt a, the joint 10 can be tilted with the rotation fulcrum, so that the steering can be performed quickly. On the other hand, as shown in FIG. 64 (b), in order to tilt the drive unit 1a in the left-right direction, the drive unit 1a and the cargo unit 1b must be integrated and the entire flying object needs to be tilted, so that steering becomes insensitive. . That is, the motion characteristics can be made different between the front-back direction and the left-right direction.
【0298】つぎに1自由度の継手部を2箇所に設けた
飛翔体1の各構成例について説明する。Next, each configuration example of the flying object 1 provided with two joints having one degree of freedom will be described.
【0299】図65(a)は1自由度の継手部10a
が、フレーム43を介して駆動部1aよりも上方に設け
られているとともに、1自由度の継手部10bがフレー
ム43を介して駆動部1aと同じ位置に設けられている
飛翔体1の構造を示している。FIG. 65 (a) shows a joint 10a having one degree of freedom.
However, the structure of the flying object 1 in which the joint unit 10b having one degree of freedom is provided at the same position as the drive unit 1a via the frame 43 is provided above the drive unit 1a via the frame 43. Is shown.
【0300】また図65(b)は1自由度の継手部10
aが、フレーム43を介して駆動部1aよりも上方に設
けられているとともに、1自由度の継手部10bがフレ
ーム43を介して駆動部1aよりも下方の位置に設けら
れている飛翔体1の構造を示している。FIG. 65 (b) shows a joint 10 having one degree of freedom.
a is provided above the drive section 1a via the frame 43, and the joint body 10b having one degree of freedom is provided at a position below the drive section 1a via the frame 43. The structure of is shown.
【0301】いずれの構造の飛翔体1についても離着陸
時、飛翔中の運動特性が類似しているため、以下図65
(b)の構造を代表させて説明する。The flying object 1 having any structure has similar motion characteristics during takeoff and landing and during flight.
The structure shown in FIG.
【0302】図66は飛翔体1が斜面で離着陸する状態
を示している。FIG. 66 shows the flying object 1 taking off and landing on an inclined surface.
【0303】図66(a)に示すように飛翔体1が着地
している姿勢をとっているとき、第1の継手部10aは
緩められる。これにより第1の継手部10aを介して吊
り下げられている駆動部1aは、第1の継手部10aが
傾動を許容する方向に、重力に応じて傾動され自然に直
立する姿勢をとる。ただし第2の継手部10bを回転支
点にして、フレーム43とともに駆動部1aが折れ曲が
り、飛翔体1が転倒することを防止する必要がある。こ
のために第2の継手部10bにアクチュエータ12ない
しはばね要素が設けられ、これらが駆動ないしは調整さ
れることで第2の継手部10bが固く締め付けられる。
これにより飛翔体1の着地時の転倒が防止される。As shown in FIG. 66 (a), when the flying object 1 is in a landing position, the first joint 10a is loosened. As a result, the driving unit 1a suspended via the first joint unit 10a assumes a posture in which the first joint unit 10a is tilted in accordance with gravity in a direction in which the first joint unit 10a is allowed to tilt and naturally stands upright. However, it is necessary to prevent the drive unit 1a from being bent together with the frame 43 using the second joint 10b as a rotation fulcrum and the flying object 1 from falling. For this purpose, an actuator 12 or a spring element is provided on the second joint part 10b, which is driven or adjusted so that the second joint part 10b is firmly tightened.
This prevents the flying object 1 from falling when it lands.
【0304】図66(b)に示すように離着陸時に飛翔
体1が地面に対して浮かび上がっている状態では、第2
の継手部10bを緩めておくことができる。As shown in FIG. 66 (b), when the flying object 1 rises above the ground during takeoff and landing, the second
Can be loosened.
【0305】図67は飛翔体1が飛翔中の状態を示して
おり、図67(a)は飛翔体1の正面図で、図67
(b)は飛翔体1の側面図である。FIG. 67 shows a state in which the flying object 1 is flying. FIG. 67 (a) is a front view of the flying object 1, and FIG.
FIG. 2B is a side view of the flying object 1.
【0306】図67(a)に示すように第1の継手部1
0aを回転支点にして駆動部1aが傾動する場合と、図
67(b)に示すように第2の継手部10bを回転支点
にして駆動部1aが傾動する場合とでは、同じ傾動量に
必要な回転モーメントの大きさが異なる。このため飛翔
体1の前後方向と左右方向とで異なる操舵特性、運動特
性が得られる。このため本実施形態の構造の飛翔体1
は、移動方向に応じて運動特性が異なる方が都合のよい
産業用無人ヘリコプタに好適である。例えば水田に薬剤
を散布するために飛行経路が横にそれないように真っ直
ぐに飛行させる用途である。As shown in FIG. 67 (a), the first joint 1
The same amount of tilting is required for the case where the drive unit 1a tilts with 0a as a rotation fulcrum and the case where the drive unit 1a tilts with the second joint 10b as a rotation fulcrum as shown in FIG. 67 (b). Different magnitudes of rotational moment. Therefore, different steering characteristics and motion characteristics are obtained in the front-back direction and the left-right direction of the flying object 1. For this reason, the flying object 1 of the structure of the present embodiment
Is suitable for an industrial unmanned helicopter in which it is convenient to have different motion characteristics depending on the moving direction. For example, in order to spray a medicine on a paddy field, the flight path may be made to fly straight so that the flight path does not deviate to the side.
【0307】図68は1自由度の継手部10aが、フレ
ーム43を介して駆動部1aと同位置に設けられている
とともに、1自由度の継手部10bがフレーム43を介
して駆動部1aよりも下方の位置に設けられている飛翔
体1の構造を示している。FIG. 68 shows that the one-degree-of-freedom joint 10a is provided at the same position as the drive unit 1a via the frame 43, and the one-degree-of-freedom joint 10b is connected to the drive unit 1a via the frame 43. Also shows the structure of the flying object 1 provided at the lower position.
【0308】図69は飛翔体1が斜面で離着陸する状態
を示している。FIG. 69 shows a state where the flying object 1 takes off and land on a slope.
【0309】図69(a)に示すように飛翔体1が着地
している姿勢をとっているとき、第1の継手部10aは
緩められる。第1の継手部10aはばね要素またはアク
チュエータ12により、緩められた状態に調整ないしは
制御される。これにより駆動部1aは、第1の継手部1
0aが傾動を許容する方向に、概ね直立する姿勢をと
る。ただし第2の継手部10bを回転支点にして、フレ
ーム43とともに駆動部1aが折れ曲がり、飛翔体1が
転倒することを防止する必要がある。このために第2の
継手部10bにアクチュエータ12ないしはばね要素が
設けられ、これらが駆動ないしは調整されることで第2
の継手部10bが固く締め付けられる。これにより飛翔
体1の着地時の転倒が防止される。When the flying object 1 is in a landing position as shown in FIG. 69 (a), the first joint 10a is loosened. The first joint 10a is adjusted or controlled to a loosened state by a spring element or an actuator 12. As a result, the drive unit 1 a
0a takes a posture that is substantially upright in a direction that allows tilting. However, it is necessary to prevent the drive unit 1a from being bent together with the frame 43 using the second joint 10b as a rotation fulcrum and the flying object 1 from falling. For this purpose, an actuator 12 or a spring element is provided on the second joint portion 10b, and these are driven or adjusted so that the second joint 10b is driven.
Is firmly tightened. This prevents the flying object 1 from falling when it lands.
【0310】図69(b)に示すように離着陸時に飛翔
体1が地面に対して浮かび上がっている状態では、第2
の継手部10bを緩めることができる。As shown in FIG. 69 (b), when the flying object 1 is floating above the ground during takeoff and landing, the second
Can be loosened.
【0311】図70は飛翔体1が飛翔中の状態を示して
おり、図70(a)は飛翔体1の正面図で、図70
(b)は飛翔体1の側面図である。FIG. 70 shows a state in which the flying object 1 is flying. FIG. 70 (a) is a front view of the flying object 1, and FIG.
FIG. 2B is a side view of the flying object 1.
【0312】図70(a)に示すように第1の継手部1
0aを回転支点にして駆動部1aが傾動する場合と、図
70(b)に示すように第2の継手部10bを回転支点
にして駆動部1aが傾動する場合とでは、同じ傾動量に
必要な回転モーメントの大きさが異なる。図70(a)
に示す第1の継手部10aを回転支点にする方が回転モ
ーメントが小さく、飛翔体1を敏捷に操舵することがで
きる。図70(b)に示す第2の継手部10bを回転支
点にする方が回転モーメントが大きく、飛翔体1の運動
特性が安定する。このように飛翔体1の前後方向と左右
方向とで異なる操舵特性、運動特性が得られる。このた
め本実施形態の構造の飛翔体1は、移動方向に応じて敏
捷な運動特性と安定な運動特性を使い分けることが必要
な産業用無人ヘリコプタに好適である。例えば指定され
た地点から航空写真を撮るために多様な地点に向けて移
動を繰り返す用途である。As shown in FIG. 70 (a), the first joint 1
The same amount of tilting is required for the case where the drive unit 1a tilts with 0a as the rotation fulcrum and the case where the drive unit 1a tilts with the second joint 10b as the rotation fulcrum as shown in FIG. 70 (b). Different magnitudes of rotational moment. FIG. 70 (a)
The rotation moment is smaller when the first joint portion 10a shown in (1) is used as a rotation fulcrum, and the flying object 1 can be steered more quickly. When the second joint portion 10b shown in FIG. 70B is used as a rotation fulcrum, the rotational moment is larger, and the motion characteristics of the flying object 1 are more stable. Thus, different steering characteristics and motion characteristics are obtained in the front-back direction and the left-right direction of the flying object 1. For this reason, the flying object 1 having the structure of the present embodiment is suitable for an industrial unmanned helicopter that needs to use agile motion characteristics and stable motion characteristics in accordance with the moving direction. For example, it is an application that repeats movement from a designated point to various points in order to take an aerial photograph.
【0313】つぎに飛翔体1に垂直翼30を取り付ける
場合の構成例について説明する。Next, an example of a configuration in which the vertical wing 30 is attached to the flying object 1 will be described.
【0314】図71は水平回転翼2の直下に、1つの垂
直尾翼35を設けた飛翔体1の構造を示している。図7
1(a)は外観を示す斜視図で、図71(b)はロータ
フレーム3と、動力部7とに分離した斜視図である。FIG. 71 shows the structure of a flying object 1 provided with one vertical tail 35 directly below the horizontal rotary wing 2. FIG.
1 (a) is a perspective view showing the appearance, and FIG. 71 (b) is a perspective view separated into a rotor frame 3 and a power unit 7.
【0315】同図71に示すように水平回転翼2を収容
したロータフレーム3の下方には、エンジン8と垂直尾
翼35からなる動力部7が設けられる。エンジン8と垂
直尾翼35はエンジンフレーム6によって支持固定され
ている。すなわち水平回転翼2で発生した下降流を受け
る位置に、垂直尾翼35が配置されている。As shown in FIG. 71, below the rotor frame 3 accommodating the horizontal rotor 2 is provided a power unit 7 composed of an engine 8 and a vertical tail 35. The engine 8 and the vertical tail 35 are supported and fixed by the engine frame 6. That is, the vertical tail 35 is disposed at a position where it receives the downward flow generated by the horizontal rotor 2.
【0316】通常の水平、垂直方向に固定翼を持つ航空
機の場合には、図72(a)に示すように鉛直な回転軸
の回りに傾斜されるように垂直尾翼35′が取り付けら
れている。そして飛行中の垂直尾翼35′には正面から
の風が吹き付けられ、機体にヨー方向の回転が与えられ
る。In the case of an ordinary aircraft having fixed wings in the horizontal and vertical directions, a vertical tail 35 'is attached so as to be inclined around a vertical rotation axis as shown in FIG. 72 (a). . Then, a wind from the front is blown to the vertical tail 35 'in flight, and the aircraft is rotated in the yaw direction.
【0317】一方本実施形態では、図72(b)に示す
ように水平な回転軸の回りに傾斜されるように垂直尾翼
35が取り付けられている。図72(c)は垂直尾翼3
5を機体1aの正面方向からみた図である。垂直尾翼3
5には水平回転翼2から吹き降ろされる下降流が吹き付
けられ、機体1aにヨー方向の回転が与えられる。On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 72 (b), the vertical tail 35 is attached so as to be inclined around a horizontal rotation axis. FIG. 72 (c) shows the vertical tail 3
FIG. 5 is a view of the vehicle body 1a as viewed from the front. Vertical tail 3
5 is blown by a downward flow blown down from the horizontal rotary wings 2 to give the body 1a rotation in the yaw direction.
【0318】図73は垂直尾翼35が傾斜したときに作
用する力を示している。すなわち下降流が垂直尾翼35
で受け止められることによって、ヨー方向には操舵力が
発生し、鉛直下方に垂直尾翼35を押し下げる力が発生
する。FIG. 73 shows the force acting when the vertical tail 35 is inclined. That is, the downward flow is caused by the vertical tail 35
As a result, a steering force is generated in the yaw direction, and a force for pushing down the vertical tail 35 vertically downward is generated.
【0319】図74(a)に示すように機体1aの中心
軸にオフセットされて取り付けられた垂直尾翼35に下
向きの力が作用すると、図74(b)に示すように駆動
部1aの後部が下がる方向に回転モーメントが作用す
る。このため水平回転翼2の回転面の後部が下げるため
機体1aは後方に向かって動き出す。たとえば一点でホ
バリングさせようとしても予期せずして機体1aが後方
に移動する。この現象を防止するために図74(c)に
示す後退防止制御装置80が飛翔体1に設けられる。ま
た駆動部1aには傾斜角を検出する傾斜角センサが設け
られ、継手部10には、継手を作動するアクチュエータ
12が設けられる。As shown in FIG. 74 (a), when a downward force acts on the vertical tail unit 35 mounted offset to the center axis of the fuselage 1a, the rear part of the drive unit 1a is moved as shown in FIG. 74 (b). Rotational moment acts in the downward direction. For this reason, since the rear part of the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is lowered, the fuselage 1a starts moving backward. For example, even when trying to hover at one point, the body 1a unexpectedly moves backward. In order to prevent this phenomenon, a retreat prevention control device 80 shown in FIG. The drive unit 1a is provided with a tilt angle sensor for detecting a tilt angle, and the joint unit 10 is provided with an actuator 12 for operating the joint.
【0320】いま飛翔体1をホバリングさせホバリング
中にヨー角方向に機首を回す動作を行わせるものとす
る。後退防止制御装置80にはホバリング指令と、傾斜
角センサの検出信号と、垂直尾翼35を動作させる垂直
尾翼動作指令とが入力される。垂直尾翼動作指令に応じ
て駆動部1a(水平回転翼2の回転面)が傾斜したこと
が傾斜角センサによって検出されると、後退防止制御装
置80からアクチュエータ12に対して動作指令が出力
される。このためアクチュエータ12が駆動され、これ
に応じて継手部10が作動され、継手部10を回転支点
にして駆動部1aが傾斜される。駆動部1aには前部が
下がる方向に回転モーメントが作用され、駆動部1aが
図74(b)に示す後部が下がった状態から水平な姿勢
に立て直される。これにより機体1aがホバリング時に
後退するという危険が運動が回避され、後方の地上障害
物に衝突するなどの事故を防止することができる。この
ように本実施形態によれば、空中で一点にホバリングで
静止するときの静止精度を高めることができる。しかも
単純な機構で部品点数も少なく、これを達成することが
できる。Now, it is assumed that the flying object 1 is hovered and an operation of turning the nose in the yaw angle direction during the hovering is performed. The hovering command, the detection signal of the tilt angle sensor, and the vertical tail operation command for operating the vertical tail 35 are input to the reverse prevention control device 80. When the inclination angle sensor detects that the drive unit 1a (the rotating surface of the horizontal rotary wing 2) has tilted in response to the vertical tail operation command, an operation command is output from the retraction prevention control device 80 to the actuator 12. . For this reason, the actuator 12 is driven, and the joint 10 is actuated accordingly, and the drive 1a is inclined with the joint 10 as a rotation fulcrum. A rotational moment is applied to the drive unit 1a in the direction in which the front part is lowered, and the drive unit 1a is re-established from the state in which the rear part is lowered as shown in FIG. Thus, the danger of the aircraft 1a moving backward during hovering can be prevented from exercising, and an accident such as a collision with a ground obstacle behind can be prevented. As described above, according to the present embodiment, it is possible to improve the stopping accuracy when hovering at one point in the air. In addition, this can be achieved with a simple mechanism and a small number of parts.
【0321】なお図75に示すように複数の垂直尾翼3
5を並列に配置してもよい。同一寸法の垂直尾翼である
ならば1つ垂直尾翼を設ける場合よりも複数の垂直尾翼
を設けた場合の方が、より大きなヨー角方向の力が得ら
れる。逆に複数の垂直尾翼を設けたときは、1枚の垂直
尾翼を設けた場合と比較して同一のヨー角方向の力を得
るために小さな寸法の垂直尾翼で済むという利点があ
る。As shown in FIG. 75, a plurality of vertical tails 3
5 may be arranged in parallel. If the vertical stabilizers have the same dimensions, a greater force in the yaw angle direction can be obtained when a plurality of vertical stabilizers are provided than when one vertical stabilizer is provided. Conversely, when a plurality of vertical tails are provided, there is an advantage that a smaller vertical tail can be used to obtain the same force in the yaw angle direction as compared with a case where one vertical tail is provided.
【0322】図76は水平回転翼2の直下に、3つの垂
直翼31、32、33を設けた飛翔体1の構造を示して
いる。図76(a)は外観を示す斜視図で、図76
(b)はロータフレーム3と、動力部7とに分離した斜
視図である。FIG. 76 shows the structure of a flying object 1 provided with three vertical wings 31, 32, 33 immediately below the horizontal rotary wing 2. FIG. 76A is a perspective view showing the appearance, and FIG.
(B) is a perspective view separated into a rotor frame 3 and a power unit 7.
【0323】同図76に示すように水平回転翼2を収容
したロータフレーム3の下方には、エンジン8と垂直翼
31、32、33からなる動力部7が設けられる。エン
ジン8と垂直翼31、32、33はエンジンフレーム6
によって支持固定されている。すなわち水平回転翼2で
発生した下降流を受ける位置に、垂直翼31、32、3
3が配置されている。図76(c)が垂直翼31、3
2、33を上面からみた図である。3枚の垂直翼31、
32、33はそれぞれ、水平回転翼2の回転面の円周を
3等分する角度θ(=120゜)ずつ離間されて、放射
状に配置されている。N枚(N>4)の垂直翼を同様に
配置することができる。この場合にはN枚の垂直翼がそ
れぞれ、円周をN等分する角度θ(=360/N度)ず
つ離間されて、放射状に配置される。つまり各垂直翼は
機体中心軸1dに対称に配置される。As shown in FIG. 76, below the rotor frame 3 accommodating the horizontal rotary wings 2, a power unit 7 composed of an engine 8 and vertical wings 31, 32, 33 is provided. The engine 8 and the vertical wings 31, 32, 33
It is supported and fixed by. That is, the vertical wings 31, 32, 3
3 are arranged. FIG. 76 (c) shows the vertical wings 31, 3
It is the figure which looked at 2 and 33 from the upper surface. Three vertical wings 31,
32 and 33 are radially arranged at an angle θ (= 120 °) that divides the circumference of the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 into three equal parts. N (N> 4) vertical wings can be similarly arranged. In this case, the N vertical wings are radially arranged at an angle θ (= 360 / N degrees) that divides the circumference into N equal parts. That is, each vertical wing is arranged symmetrically about the fuselage center axis 1d.
【0324】ヨー方向の力を得るために、3つの垂直翼
31、32、33が同じ角度だけ傾斜されると、機体中
心軸1dに対称な3つの垂直翼31、32、33には等
しい押し下げ力が作用する。このため押し下げ力の合力
は機体中心軸1dつまり駆動部1aの中心軸に沿って下
向きに作用する。したがって水平回転翼2がいずれの方
向にも傾斜されることなく駆動部1aが水平な姿勢に保
持される。N枚の垂直翼を設けた場合も同様である。When the three vertical wings 31, 32, 33 are tilted by the same angle to obtain the force in the yaw direction, the three vertical wings 31, 32, 33 symmetrical with respect to the fuselage center axis 1d are pushed down equally. Force acts. For this reason, the resultant force of the pressing force acts downward along the body central axis 1d, that is, along the central axis of the drive unit 1a. Therefore, the driving unit 1a is held in a horizontal posture without the horizontal rotary wing 2 being inclined in any direction. The same applies when N vertical wings are provided.
【0325】このように本実施形態の構造によれば、図
74(b)で説明した垂直尾翼の傾動に伴う機体1aの
後退現象が回避される。As described above, according to the structure of the present embodiment, the retreat phenomenon of the body 1a due to the tilting of the vertical tail unit described with reference to FIG. 74 (b) can be avoided.
【0326】ただし本実施形態の構造は、水平回転翼2
の下に、複数の垂直翼を垂直に起立させた構造となって
いるので、機体1aが高速で飛翔するときに空気抵抗が
大きくなる。本実施形態の飛翔体1は、例えば非常用の
無線中継器を上空に静止させるなど、空中の一点で精密
に静止するホバリング動作を行う用途に適している。However, the structure of this embodiment is different from that of the horizontal rotor 2
, A plurality of vertical wings are vertically erected, so that the air resistance increases when the airframe 1a flies at a high speed. The flying object 1 according to the present embodiment is suitable for use in performing a hovering operation in which the emergency wireless repeater is stopped at a single point in the air, for example, when the emergency wireless repeater is stopped in the sky.
【0327】図77は水平回転翼2の直下に、2つの垂
直翼31、32を設けた飛翔体1の構造を示している。
図77(a)は外観を示す斜視図で、図77(b)はロ
ータフレーム3と、動力部7とに分離した斜視図であ
る。FIG. 77 shows the structure of the flying object 1 provided with the two vertical wings 31 and 32 immediately below the horizontal rotary wing 2.
FIG. 77 (a) is a perspective view showing the appearance, and FIG. 77 (b) is a perspective view separated into a rotor frame 3 and a power unit 7.
【0328】同図77に示すように水平回転翼2を収容
したロータフレーム3の下方には、エンジン8と垂直翼
31、32からなる動力部7が設けられる。エンジン8
と垂直翼31、32はエンジンフレーム6によって支持
固定されている。すなわち水平回転翼2で発生した下降
流を受ける位置に、垂直翼31、32が配置されてい
る。図77(c)が垂直翼31、32を上面からみた図
である。2枚の垂直翼31、32はそれぞれ、機体1a
の進行方向Fに沿って直線状に配置されている。As shown in FIG. 77, below the rotor frame 3 accommodating the horizontal rotary wings 2, a power unit 7 composed of an engine 8 and vertical wings 31, 32 is provided. Engine 8
And the vertical wings 31 and 32 are supported and fixed by the engine frame 6. That is, the vertical wings 31 and 32 are arranged at positions where the descending flow generated by the horizontal rotary wing 2 is received. FIG. 77 (c) is a diagram of the vertical wings 31, 32 as viewed from above. Each of the two vertical wings 31 and 32 has a fuselage 1a
Are arranged linearly along the traveling direction F.
【0329】つまり垂直翼31、32は機体中心軸1d
に対称に配置される。That is, the vertical wings 31 and 32 are positioned at the center axis 1d of the fuselage.
Are arranged symmetrically.
【0330】ヨー方向の力を得るために、2つの垂直翼
31、32が同じ角度だけ傾斜されると、機体中心軸1
dに対称な2つの垂直翼31、32には等しい押し下げ
力が作用する。このため押し下げ力の合力は機体中心軸
1dつまり駆動部1aの中心軸に沿って下向きに作用す
る。したがって水平回転翼2がいずれの方向にも傾斜さ
れることなく駆動部1aが水平な姿勢に保持される。When the two vertical wings 31 and 32 are inclined by the same angle to obtain a force in the yaw direction, the center axis 1
An equal depressing force acts on the two vertical wings 31 and 32 symmetrical to d. For this reason, the resultant force of the pressing force acts downward along the body central axis 1d, that is, along the central axis of the drive unit 1a. Therefore, the driving unit 1a is held in a horizontal posture without the horizontal rotary wing 2 being inclined in any direction.
【0331】このように本実施形態の構造によれば、図
74(b)で説明した垂直尾翼の傾動に伴う機体1aの
後退現象が回避される。As described above, according to the structure of this embodiment, the retreat phenomenon of the body 1a due to the tilting of the vertical tail unit described with reference to FIG. 74 (b) is avoided.
【0332】本実施形態の構造は、水平回転翼2の下
に、2つの垂直翼を垂直に起立させた構造となっている
が、2つの垂直翼31、32は進行方向Fに沿って直線
状に配置されているので、機体1aが高速で飛翔すると
きの空気抵抗の増大が抑えられる。本実施形態の飛翔体
1は、例えば災害などの非常時に複数箇所の被災地で空
中撮影を行う場合など、多くの地点を高速で移動しなお
かつ上空で精密に静止する用途に適している。The structure of the present embodiment has a structure in which two vertical wings are vertically erected below the horizontal rotary wing 2, but the two vertical wings 31 and 32 are linearly arranged along the traveling direction F. Because of the arrangement, the air resistance when the body 1a flies at a high speed is suppressed. The flying object 1 of the present embodiment is suitable for applications in which many points are moved at a high speed and still stands precisely in the sky, for example, when aerial photography is performed at a plurality of disaster-stricken areas in an emergency such as a disaster.
【0333】図78は水平回転翼2の直下に、2組の邪
魔板21、22を設けた飛翔体1の構造を示している。
図78(a)は外観を示す斜視図で、図78(b)はロ
ータフレーム3と、動力部7とに分離した斜視図であ
る。FIG. 78 shows the structure of the flying object 1 provided with two sets of baffle plates 21 and 22 immediately below the horizontal rotary wing 2.
FIG. 78 (a) is a perspective view showing the appearance, and FIG. 78 (b) is a perspective view separated into a rotor frame 3 and a power unit 7.
【0334】同図78に示すように水平回転翼2を収容
したロータフレーム3の下方には、エンジン8と2組の
邪魔板21、22からなる動力部7が設けられる。エン
ジン8と邪魔板21、22はエンジンフレーム6によっ
て支持固定されている。すなわち水平回転翼2で発生し
た下降流を受ける位置に、邪魔板21、22が配置され
ている。邪魔板21、22は進行方向(前進方向)Fに
沿って直線状に配置されている。[0334] As shown in Fig. 78, below the rotor frame 3 accommodating the horizontal rotary wings 2, a power unit 7 including an engine 8 and two sets of baffle plates 21 and 22 is provided. The engine 8 and the baffles 21 and 22 are supported and fixed by the engine frame 6. That is, the baffle plates 21 and 22 are arranged at positions where the descending flow generated by the horizontal rotary wing 2 is received. The baffle plates 21 and 22 are linearly arranged along the traveling direction (forward direction) F.
【0335】図79が2組の邪魔板21、22の断面図
である。1組の邪魔板21は隣り合うよう設けられた2
つの板状部材21a、21bからなる。同様に1組の邪
魔板22は隣り合うよう設けられた2つの板状部材22
a、22bからなる。4枚の板状部材21a〜22bは
それぞれ独立して傾動させることが可能である。つまり
4自由度を有している。FIG. 79 is a sectional view of two sets of baffle plates 21 and 22. One set of baffle plates 21 is provided adjacent to each other.
It is composed of two plate-like members 21a and 21b. Similarly, one set of baffle plates 22 includes two plate-like members 22 provided so as to be adjacent to each other.
a and 22b. The four plate members 21a to 22b can be independently tilted. That is, it has four degrees of freedom.
【0336】これら2組の邪魔板21、22を動作させ
ることにより前進方向への操舵制御とヨー方向の旋回制
御の両方の制御を行うことができる。つまり2組の邪魔
板21、22は垂直翼の機能を兼用している。By operating these two sets of baffle plates 21 and 22, it is possible to perform both steering control in the forward direction and turning control in the yaw direction. That is, the two sets of baffle plates 21 and 22 have the function of the vertical wing.
【0337】すなわち図79(a)に示すように、1組
の邪魔板21の各板状部材21a、21bが逆ハの字状
となるように傾動され、他の1組の邪魔板22の各板状
部材22a、22bがハの字状となるように傾動される
と、邪魔板21で押し下げ力が発生し、邪魔板22で吸
い上げ力が発生する。このため駆動部1aは前側に傾動
され、前進方向に操舵される。このようにして高速飛翔
中に前後方向に機敏に操舵制御される。That is, as shown in FIG. 79 (a), each plate member 21a, 21b of one set of baffle plates 21 is tilted so as to form an inverted C-shape, and the other set of baffle plates 22 When the respective plate-like members 22a and 22b are tilted so as to form a C-shape, a pressing force is generated at the baffle plate 21 and a suction force is generated at the baffle plate 22. Therefore, the drive unit 1a is tilted forward and steered in the forward direction. In this way, the steering control is quickly performed in the front-rear direction during the high-speed flight.
【0338】また図79(b)に示すように、1組の邪
魔板21の各板状部材21a、21bが平行となるよう
に傾動され、他の1組の邪魔板22の各板状部材22
a、22bが逆向きに平行となるように傾動されると、
邪魔板21、22でヨー方向の力が発生する。このため
駆動部1aはヨー方向に旋回される。このようにしてホ
バリング時に高精度にヨー角方向の姿勢が制御される。As shown in FIG. 79 (b), each plate member 21a, 21b of one set of baffle plates 21 is tilted so as to be parallel, and each plate member of another set of baffle plates 22 22
When a and 22b are tilted in parallel in opposite directions,
A yaw direction force is generated at the baffle plates 21 and 22. Therefore, the drive unit 1a is turned in the yaw direction. In this way, the attitude in the yaw angle direction is controlled with high accuracy during hovering.
【0339】本実施形態によれば邪魔板21、22が垂
直翼を兼用しており、なおかつ垂直翼が2枚で1組とな
っているので、各垂直翼の高さ方向の寸法を小さくでき
飛翔体1をコンパクトな構造にすることができる。また
高速移動時に前後方向への操舵の機敏性が高くホバリン
グ時の静止精度が高い性能が、少ない部品点数で実現さ
れる。According to the present embodiment, the baffles 21 and 22 also serve as vertical wings, and two vertical wings constitute one set, so that the vertical dimension of each vertical wing can be reduced. The flying object 1 can have a compact structure. In addition, a high agility of steering in the front-rear direction at the time of high-speed movement and a performance of a high stationary accuracy at the time of hovering are realized with a small number of parts.
【0340】図80に示すように邪魔板20によって1
自由度の方向の操舵を行わせ、他の1自由度の方向の操
舵は、継手部10を作動させることで行うことができ
る。[0340] As shown in FIG.
The steering in the direction of one degree of freedom is performed, and the steering in the direction of another one degree of freedom can be performed by operating the joint unit 10.
【0341】すなわち前後方向の傾斜のみを許容する1
自由度の継手部10が設けられる。継手部10の継手は
アクチュエータ12が駆動されることにより作動し、継
手部10を回転支点にして駆動部1aが前後方向に傾斜
される。また邪魔板20が開閉動作されることによって
左右方向に駆動部1aが傾斜される。That is, 1 that permits only the inclination in the front-rear direction
A joint 10 having a degree of freedom is provided. The joint of the joint portion 10 is operated by driving the actuator 12, and the driving portion 1a is inclined in the front-rear direction with the joint portion 10 as a rotation fulcrum. When the baffle plate 20 is opened and closed, the drive unit 1a is inclined in the left-right direction.
【0342】このため図80(a)に示すように、アク
チュエータ12が駆動されることで継手部10を回転支
点にして駆動部1aが前後方向に傾動される。これによ
り前後方向へ操舵する際に敏捷な操舵性能が得られる。
一方図80(b)に示すように、邪魔板20が開閉動作
されることで駆動部1aが貨物部1bとともに左右方向
に傾動される。これにより左右方向へ操舵する際に安定
した運動特性が得られ、たとえば進路の横方向への偏り
が防止される。For this reason, as shown in FIG. 80 (a), when the actuator 12 is driven, the drive section 1a is tilted in the front-rear direction with the joint section 10 as a rotation fulcrum. As a result, agile steering performance can be obtained when steering in the front-rear direction.
On the other hand, as shown in FIG. 80 (b), when the baffle plate 20 is opened and closed, the drive unit 1a is tilted in the left-right direction together with the cargo unit 1b. As a result, a stable motion characteristic is obtained when steering in the left-right direction, and for example, a deviation of the course in the lateral direction is prevented.
【0343】図81(a)は図78に示す構造の飛翔体
1と同じ構造の飛翔体1である。つぎに同飛翔体1に設
けられた2組の邪魔板21、22によって操舵制御およ
びヨー方向姿勢制御を同時に行わせる制御例について説
明する。FIG. 81 (a) shows a flying object 1 having the same structure as the flying object 1 having the structure shown in FIG. Next, a control example in which the steering control and the yaw direction attitude control are simultaneously performed by the two sets of baffle plates 21 and 22 provided in the flying object 1 will be described.
【0344】図81(b)、(c)に示すように、1組
の邪魔板21の各板状部材21a、21bが平行となる
ように傾動され、他の1組の邪魔板22の各板状部材2
2a、22bが逆向きに平行となるように傾動される
と、邪魔板21、22でヨー方向の力が発生する。この
ため駆動部1aはヨー方向に旋回される。このようにし
てホバリング時に高精度にヨー角方向の姿勢が制御され
る。As shown in FIGS. 81 (b) and 81 (c), each plate member 21a, 21b of one set of baffle plates 21 is tilted so as to be parallel, and each plate member 21b of another set of baffle plates 22 is tilted. Plate member 2
When the 2a and 22b are tilted in parallel in opposite directions, a force in the yaw direction is generated at the baffle plates 21 and 22. Therefore, the drive unit 1a is turned in the yaw direction. In this way, the attitude in the yaw angle direction is controlled with high accuracy during hovering.
【0345】ここで空荷で飛行する場合のように貨物4
1の重量が軽い場合には、貨物部1bの重心移動が駆動
部1aの重量に較べて無視できる程小さくなる。このた
め継手部10に設けたアクチュエータ12を駆動させた
としても駆動部1a(水平回転翼2の回転面)を傾斜さ
せ前後方向に駆動部1aを移動させることが難しくな
る。[0345] Here, the cargo 4
When the weight of 1 is light, the movement of the center of gravity of the cargo section 1b becomes negligibly small compared to the weight of the drive section 1a. For this reason, even if the actuator 12 provided in the joint part 10 is driven, it becomes difficult to incline the driving part 1a (the rotating surface of the horizontal rotary wing 2) and move the driving part 1a in the front-back direction.
【0346】そこで邪魔板21、22によってヨー方向
の姿勢を調整しつつ前後方向への姿勢の調整がなされ
る。Therefore, the posture in the front-rear direction is adjusted while the posture in the yaw direction is adjusted by the baffle plates 21 and 22.
【0347】図82(a)に示すように邪魔板21の各
板状部材21a、21bが逆ハの字状に傾動されると、
下降流の流れが大きく妨げられる。これにより邪魔板2
1の下方に渦が形成され、邪魔板21が大きな力で下向
きに押し下げられる。一方図82(b)に示すように邪
魔板22の各板状部材22a、22bについては平行と
なる姿勢が保持される。これにより邪魔板22でヨー方
向の力が発生する。As shown in FIG. 82 (a), when each of the plate members 21a and 21b of the baffle plate 21 is tilted in an inverted C-shape,
Downstream flow is greatly impeded. This makes baffle plate 2
A vortex is formed below 1 and the baffle plate 21 is pushed down with a large force. On the other hand, as shown in FIG. 82 (b), the plate members 22a and 22b of the baffle plate 22 are kept in a parallel posture. As a result, a force in the yaw direction is generated at the baffle plate 22.
【0348】この結果駆動部1aは継手部10を回転支
点にして前方に傾動され飛翔体1が前進方向に移動され
ると同時に、飛翔体1のヨー方向への姿勢の調整がなさ
れる。As a result, the drive unit 1a is tilted forward with the joint 10 as a rotation fulcrum, and the flying object 1 is moved in the forward direction, and at the same time, the attitude of the flying object 1 in the yaw direction is adjusted.
【0349】なお飛行中に急ブレーキが必要なときに
は、前進方向とは反対側の邪魔板22の各板状部材21
a、21bが逆ハの字状に傾動される。When sudden braking is required during flight, each plate member 21 of the baffle plate 22 on the opposite side to the forward direction is used.
a and 21b are tilted in an inverted C-shape.
【0350】図83(a)に示す構造の飛翔体1には、
左右方向に駆動部1aを傾動させるための邪魔板21、
22が設けられている。すなわち前進方向Fに対して直
交する左右方向に沿って、2組の邪魔板21、22が直
線状に配置されている。水平回転翼2で発生した下降流
を受ける位置に、邪魔板21、22が配置されている。The flying object 1 having the structure shown in FIG.
Baffle plate 21 for tilting drive unit 1a in the left-right direction;
22 are provided. That is, two sets of baffle plates 21 and 22 are linearly arranged along the left-right direction orthogonal to the forward direction F. Baffle plates 21 and 22 are arranged at positions where the descending flow generated by the horizontal rotary wing 2 is received.
【0351】邪魔板21、22は、邪魔板21を代表し
て表すと、図83(b)に示すように、4つの隣接する
板状部材21a、21b、21c、21dからなる。4
枚の板状部材21a〜21dはそれぞれ独立して傾動さ
せることが可能である。邪魔板21、22は4つの板状
部材から構成されているので、各板状部材を小さな寸法
にすることができ、高速走行する際の空気抵抗の増大を
抑えることができる。When the baffle plates 21 and 22 are representatively represented by the baffle plate 21, as shown in FIG. 83 (b), they are composed of four adjacent plate members 21a, 21b, 21c and 21d. 4
The plate members 21a to 21d can be independently tilted. Since the baffle plates 21 and 22 are composed of four plate-like members, each plate-like member can be reduced in size, and an increase in air resistance when traveling at high speed can be suppressed.
【0352】図83(c)に示すように、邪魔板21を
構成する4つの板状部材のうち2つの板状部材21b、
21cを傾動させて、これらを断面逆ハの字状にすると
(図83(d)参照)、下降流の流れが大きく乱されな
いので、邪魔板21に比較的小さな押し下げ力が発生す
るにとどまる。つまり左右方向への操舵力としては弱い
操舵力が得られる。たとえば空中で静止してホバリング
している場合に機体1aが横向きに流されることがあ
る。このとき機体1aを元の位置に戻す微調整を行う場
合に図83(c)に示す制御が有効である。As shown in FIG. 83 (c), two of the four plate members constituting the baffle plate 21, 21b,
When the cross sections 21c are tilted to form an inverted C-shape in cross section (see FIG. 83 (d)), the flow of the descending flow is not greatly disturbed, so that only a relatively small pushing force is generated on the baffle plate 21. That is, a weak steering force is obtained as the steering force in the left-right direction. For example, when hovering while standing still in the air, the airframe 1a may be swung horizontally. At this time, the control shown in FIG. 83 (c) is effective when performing fine adjustment for returning the body 1a to the original position.
【0353】図83(e)に示すように、邪魔板21を
構成する4つの板状部材21a〜21dのすべてを傾動
させて、これらを断面逆ハの字状にすると、下降流の流
れが大きく乱され、邪魔板21の下方で大きな渦が形成
される。このため邪魔板21に比較的大きな押し下げ力
が発生する。図83(e)に示す制御は、たとえば高速
で飛行する機体1aを迅速に右または左に進路変更する
場合に有効である。As shown in FIG. 83 (e), when all of the four plate-like members 21a to 21d constituting the baffle plate 21 are tilted so that they have an inverted C-shaped cross section, the flow of the descending flow is reduced. It is greatly disturbed, and a large vortex is formed below the baffle plate 21. For this reason, a relatively large pressing force is generated on the baffle plate 21. The control shown in FIG. 83 (e) is effective, for example, when the course of the body 1a flying at high speed is quickly changed to the right or left.
【0354】邪魔板21、22を構成する4つの板状部
材を傾動させる機構は任意である。たとえば1自由度の
アクチュエータとリンク機構の組み合わせによって4つ
の板状部材を同時に開閉動作させることができる。また
2自由度のアクチュエータと歯車とリンク機構の組み合
わせによって2枚の板状部材を同時に開閉動作させるこ
とができる。また1自由度のアクチュエータを4つの板
状部材に個別に取り付けて、各板状部材を独立して開閉
動作させることができる。A mechanism for inclining the four plate-like members constituting the baffle plates 21 and 22 is optional. For example, four plate members can be simultaneously opened and closed by a combination of an actuator having one degree of freedom and a link mechanism. Further, two plate members can be simultaneously opened and closed by a combination of an actuator having two degrees of freedom, a gear and a link mechanism. Further, the actuators having one degree of freedom can be individually attached to the four plate members, and the respective plate members can be opened and closed independently.
【0355】さて飛翔体1の現在の飛翔状態を計測する
ことは高精度な飛翔の制御を実現する上で不可欠であ
る。Now, measuring the current flying state of the flying object 1 is indispensable for realizing highly accurate flying control.
【0356】つぎにINS(慣性航法装置)などの高価
な機器を搭載することなく簡易な装置構成で飛翔状態を
計測できるようにし、計測した飛翔状態に基づき飛翔の
制御を精度よく行うことができる実施形態について図8
4〜図88を参照して説明する。Next, the flight state can be measured with a simple device configuration without installing expensive equipment such as an INS (inertial navigation device), and the flight control can be accurately performed based on the measured flight state. Embodiment FIG. 8
This will be described with reference to FIGS.
【0357】ほぼ同一の平面に対して同じ方向を向くよ
うに複数の撮像手段(視覚センサ、モニタカメラ等)を
設置し、これらにより撮像した複数の画像の中の対応す
る画素の視差に基づき対象物までの距離、深度、奥行き
等の3次元情報を取得する方法は「ステレオ視」と呼ば
れ、公知の技術となっている。本実施形態では「ステレ
オ視」の原理に基づき機体1aの高度等が計測される。A plurality of image pickup means (visual sensors, monitor cameras, etc.) are installed so as to face the same direction with respect to substantially the same plane, and the object is determined based on the parallax of the corresponding pixels in the plurality of images picked up by them. A method of acquiring three-dimensional information such as the distance, depth, and depth to an object is called “stereo vision” and is a known technique. In the present embodiment, the altitude and the like of the airframe 1a are measured based on the principle of “stereo vision”.
【0358】すなわち図84に示すように機体1aの所
定箇所に複数(たとえば2つ)の視覚センサ81が所定
距離離間されて設けられる。視覚センサ81は撮像方向
(視野方向)が鉛直下向きになるように機体1aに取り
付けられる。視覚センサ81の設置位置を原点として水
平面にU軸とV軸を定義し、視覚センサ81の視野軸
(鉛直下方の軸)をW軸と定義する。こうして視野座標
系U−V−Wを設定する。視野座標系U−V−WのU
軸、V軸、W軸は、機体座標系Xb−Yb−ZbのXb軸、
Yb軸、Zb軸にそれぞれ一致している。視覚センサ81
で撮像された視野(地上)82内の各位置は、直交座標
系U−V−W上の座標位置として記述することができ
る。ここで視野82は山のない平野、平坦な水田、畑、
波のない海上等平坦な地上面を想定している。That is, as shown in FIG. 84, a plurality of (for example, two) visual sensors 81 are provided at predetermined positions of the body 1a and are separated by a predetermined distance. The visual sensor 81 is attached to the body 1a so that the imaging direction (view direction) is vertically downward. The U-axis and the V-axis are defined on a horizontal plane with the installation position of the visual sensor 81 as the origin, and the visual axis (the vertically lower axis) of the visual sensor 81 is defined as the W-axis. Thus, the visual field coordinate system UVW is set. U of visual field coordinate system UVW
Axis, V axis, and W axis are the Xb axes of the body coordinate system Xb-Yb-Zb,
They correspond to the Yb axis and the Zb axis, respectively. Vision sensor 81
Can be described as coordinate positions on the orthogonal coordinate system UVW. Here, the field of view 82 is a plain without mountains, flat rice fields, fields,
It assumes a flat ground surface such as the sea without waves.
【0359】複数の視覚センサ81によって視野82の
2次元画像が撮像されると、撮像結果に基づき以下の処
理が図示しない演算処理部で行われる。When a two-dimensional image of the field of view 82 is captured by the plurality of visual sensors 81, the following processing is performed by an arithmetic processing unit (not shown) based on the captured result.
【0360】すなわち複数の視覚センサ81の各2次元
画像中から、地上面82の同一の認識対象物(地上面8
2の各点)に対応する画素が探索される。そして複数の
2次元画像の中の対応する画素の視差に基づき対象物ま
での距離が計測される。これにより視野座標系U−V−
W上での地上の各地点の3次元位置P1(U1、V1、W
1)、P2(U2、V2、W2)…が取得される。That is, from the two-dimensional images of the plurality of visual sensors 81, the same object to be recognized on the ground surface 82 (ground surface 8
2) are searched for. Then, the distance to the target is measured based on the parallax of corresponding pixels in the plurality of two-dimensional images. Thereby, the visual field coordinate system UV-
Three-dimensional position P1 of each point on the ground on W (U1, V1, W
1), P2 (U2, V2, W2)...
【0361】つぎに取得された3次元位置に基づいて、
地上面82を示す平面の方程式a1U+a2V−W+a3
=0が演算される。Next, based on the obtained three-dimensional position,
Equation a1U + a2V-W + a3 for the plane showing the ground surface 82
= 0 is calculated.
【0362】平面の方程式AU+BV+CW+D=0に
おける未知数の係数A、B、C、Dは、具体的には公知
の重回帰分析によって求めることができ、上記平面の方
程式a1U+a2V−W+a3=0を得ることができる。
重回帰分析では、例えば変数Wを目的変数に選び、変数
Uと変数Vを説明変数に選ぶと、n個の計測位置データ
P1〜Pnから定数a1、a2、a3を用いてW=a1U+a
2V+a3の関係式が求められる。この関係式を変形して
a1U+a2V−W+a3=0と書き換え、上記平面の方
程式を得る。つまりA=a1、B=a2、C=−1、D=
a3となる。The unknown coefficients A, B, C, and D in the plane equation AU + BV + CW + D = 0 can be specifically determined by a known multiple regression analysis, and the plane equation a1U + a2V-W + a3 = 0 can be obtained. it can.
In the multiple regression analysis, for example, when the variable W is selected as an objective variable and the variables U and V are selected as explanatory variables, W = a1U + a using constants a1, a2, and a3 from n pieces of measurement position data P1 to Pn.
The relational expression of 2V + a3 is obtained. This relational expression is modified and rewritten as a1U + a2V-W + a3 = 0 to obtain the above plane equation. That is, A = a1, B = a2, C = -1, D =
a3.
【0363】このようにして視野座標系U−V−Zで観
測した地上面82を表す方程式a1U+a2V−W+a3
=0が得られると、以下のようにして地上面82を基準
とする機体1aの高さh、機体1aのエレベーション角
θ(Yb軸回りの傾斜角)、機体1aのバンク角φ(Xb
軸回りの傾斜角)が演算される。The equation a1U + a2V-W + a3 representing the ground surface 82 observed in the visual field coordinate system UVZ in this manner.
= 0, the height h of the body 1a with respect to the ground surface 82, the elevation angle θ of the body 1a (the inclination angle around the Yb axis), and the bank angle φ (Xb
(Inclination angle about the axis) is calculated.
【0364】ただし以下で求められるエレベーション角
θ、バンク角φは、機体1aがほぼ水平な姿勢で飛行す
ることを前提として、5度以下の小さな値の範囲で得ら
れる近似値である。エレベーション角θ、バンク角φは
鉛直軸(地上面82に対する法線)とYb軸、Xb軸がな
す角度から近似的に求められる。However, the elevation angle θ and the bank angle φ obtained below are approximate values obtained in a small value range of 5 degrees or less on the assumption that the aircraft 1a flies in a substantially horizontal attitude. The elevation angle θ and the bank angle φ are approximately determined from the angle formed by the vertical axis (the normal to the ground surface 82), the Yb axis, and the Xb axis.
【0365】1)高度hの演算 一般にU−V−W座標上の任意の点P(U0、V0、W
0)と平面AU+BV+CW+D=0との距離hは、次
式により求められる。1) Calculation of altitude h Generally, an arbitrary point P (U0, V0, W
0) and the distance h between the plane AU + BV + CW + D = 0 is obtained by the following equation.
【0366】 したがって図85に示すように機体1aの位置(U−V
−W座標の原点(0、0、0))と地上面82(平面A
U+BV+CW+D=0)との距離hは、下記(3)式
で求められ、この(3)式より地上面82を基準とする
機体1aの高さhを得る。[0366] Therefore, as shown in FIG. 85, the position (U-V
-Origin of the W coordinate (0, 0, 0)) and the ground surface 82 (plane A
The distance h from (U + BV + CW + D = 0) is obtained by the following equation (3), and the height h of the body 1a based on the ground surface 82 is obtained from the equation (3).
【0367】 …(3) 2)近似的なバンク角φの演算 図86に示すように、一般に平面AU+BV+CW+D
=0の法線ベクトル と、Yb軸に平行なV軸の単位ベクトル とがなす角ηは、ベクトルの内積を用いてn・ye=|
n||ye|cosηで求められる。ここで値を代入す
ると、 が得られるので、 …(4) が得られる。角度ηは機体1aのYb軸と地平面82の
法線(鉛直線)とがなす角である。よって機体1aのY
b軸と地平面82とがなす近似的なバンク角φは φ=90度−η …(5) である。[0367] (3) 2) Calculation of approximate bank angle φ As shown in FIG. 86, generally, the plane AU + BV + CW + D
= 0 normal vector And the unit vector of the V axis parallel to the Yb axis Is determined by using the inner product of vectors, n · ye = |
n || ye | cos η. Substituting a value here, Is obtained, ... (4) is obtained. The angle η is an angle formed between the Yb axis of the body 1a and the normal (vertical line) of the ground plane 82. Therefore, Y of the airframe 1a
An approximate bank angle φ between the b axis and the ground plane 82 is φ = 90 degrees−η (5)
【0368】上記(4)、(5)式から近似的なバンク
角φは、 …(6) として得られる。From the above equations (4) and (5), the approximate bank angle φ is (6) is obtained.
【0369】エレベーション角θもバンク角φも極めて
小さい(約5度以下)という条件の下ではZb軸が近似
的に地平面82の法線(鉛直線)になる。このためYb
軸を鉛直線(近似的にZb軸)に合わせようとする回転
操作は、Xb軸回りに近似的なバンク角φだけ回転させ
ることに相当する。つまり近似的なバンク角φは、Xb
軸回りの回転で制御することができる。Under the condition that both the elevation angle θ and the bank angle φ are extremely small (about 5 degrees or less), the Zb axis is approximately normal to the ground plane 82 (vertical line). Therefore, Yb
A rotation operation for aligning the axis with a vertical line (approximately the Zb axis) is equivalent to rotating the axis about the Xb axis by an approximate bank angle φ. That is, the approximate bank angle φ is Xb
It can be controlled by rotation around an axis.
【0370】この理由は以下のように説明される。[0370] The reason is explained as follows.
【0371】すなわちYb軸回りの単位ベクトル と地平面82の法線ベクトル とのなす角度をゼロにする操作を行う回転軸は、ベクト
ルyeとnに直交する方向ベクトルye×nで示される。
これを計算すると、 となって、厳密にはXb軸回りの単位ベクトル には一致しない。しかしエレベーション角θが小さけれ
ばAはほぼ0なので、Xb軸回りの回転によって近似的
なバンク角φを制御することができる。That is, a unit vector around the Yb axis And the normal vector of the ground plane 82 The rotation axis for performing the operation to make the angle formed by zero to zero is indicated by a direction vector ye × n orthogonal to the vectors ye and n.
Calculating this, Strictly speaking, a unit vector around the Xb axis Does not match However, if the elevation angle θ is small, A is almost 0, so that the approximate bank angle φ can be controlled by rotation about the Xb axis.
【0372】3)近似的なエレベーション角θの演算 図87に示すように、一般に平面AU+BV+CW+D
=0の法線ベクトル と、Xb軸に平行なU軸の単位ベクトル とがなす角ζは、ベクトルの内積を用いてn・xe=|
n||xe|cosζで求められる。ここで値を代入す
ると、 が得られるので、 …(7) が得られる。角度ζは機体1aのXb軸と地平面82の
法線(鉛直線)とがなす角である。よって機体1aのX
b軸と地平面82とがなす近似的なエレベーション角θ
は θ=ζ−90度 …(8) である。3) Calculation of approximate elevation angle θ As shown in FIG. 87, generally, the plane AU + BV + CW + D
= 0 normal vector And the unit vector of the U axis parallel to the Xb axis The angle ζ formed by n · xe = |
n || xe | cos}. Substituting a value here, Is obtained, ... (7) is obtained. The angle ζ is an angle formed between the Xb axis of the airframe 1a and the normal (vertical line) of the ground plane 82. Therefore, X of the fuselage 1a
Approximate elevation angle θ between the b-axis and the ground plane 82
Is θ = ζ−90 degrees (8).
【0373】上記(7)、(8)式から近似的なエレベ
ーション角θは、 …(9) として得られる。From the above equations (7) and (8), the approximate elevation angle θ is ... (9) is obtained.
【0374】エレベーション角θもバンク角φも極めて
小さい(約5度以下)という条件の下ではZb軸が近似
的に地平面82の法線(鉛直線)になる。このためXb
軸を鉛直線(近似的にZb軸)に合わせようとする回転
操作は、Yb軸回りに近似的なエレベーション角θだけ
回転させることに相当する。つまり近似的なエレベーシ
ョン角θは、Yb軸回りの回転で制御することができ
る。Under the condition that both the elevation angle θ and the bank angle φ are extremely small (about 5 degrees or less), the Zb axis is approximately normal to the ground plane 82 (vertical line). Therefore Xb
A rotation operation that attempts to align the axis with a vertical line (approximately the Zb axis) corresponds to rotating by an approximate elevation angle θ about the Yb axis. That is, the approximate elevation angle θ can be controlled by rotation about the Yb axis.
【0375】この理由は以下のように説明される。The reason for this is explained as follows.
【0376】すなわちXb軸回りの単位ベクトル と地平面82の法線ベクトル とのなす角度をゼロにする操作を行う回転軸は、ベクト
ルxeとnに直交する方向ベクトルxe×nで示される。
これを計算すると、 となって、厳密にはYb軸回りの単位ベクトル には一致しない。しかしバンク角φが小さければBはほ
ぼ0なので、Yb軸回りの回転によって近似的なエレベ
ーション角θを制御することができる。That is, a unit vector around the Xb axis And the normal vector of the ground plane 82 A rotation axis for performing an operation to make the angle between the rotation direction and the rotation direction zero is indicated by a direction vector xe × n orthogonal to the vectors xe and n.
Calculating this, Strictly speaking, a unit vector around the Yb axis Does not match However, if the bank angle φ is small, B is almost 0, so that the rotation about the Yb axis can control the approximate elevation angle θ.
【0377】なお機体1aの高度hを計測するセンサと
して、上述した視覚センサ81だけを設けるのではな
く、超音波センサなどを併用することが望ましい。超音
波センサでは地上面82に超音波を発信して戻ってくる
までの時間差から地上までの距離が検出される。As a sensor for measuring the altitude h of the body 1a, it is desirable to use not only the visual sensor 81 described above but also an ultrasonic sensor or the like. The ultrasonic sensor detects the distance to the ground from the time difference between the transmission of the ultrasonic wave to the ground surface 82 and the return.
【0378】たとえば霧が発生して湿度が急変すると、
視覚センサ81ではレンズ面が曇って画像の撮像が困難
となり高度hの計測が不可能となるおそれがある。この
点レンズ等光学系を用いない超音波距離センサは、かか
る状況でも大きな支障なく高度hを計測することができ
る。逆に水平飛行を急停止する場合など機体1aが大き
く後ろ向きに傾斜することがある。この場合超音波距離
センサは指向性が高いため機体1aが大きく傾斜するこ
とに伴って高度hの計測が困難となる。この点視覚セン
サ81は視野が広く指向性は問題とならないので、高度
hを支障なく計測することができる。それ故両センサは
併用することが望ましい。For example, when fog occurs and the humidity changes suddenly,
With the visual sensor 81, the lens surface may become fogged, making it difficult to capture an image and making it impossible to measure the altitude h. The ultrasonic distance sensor that does not use an optical system such as a point lens can measure the altitude h without any great trouble even in such a situation. Conversely, the aircraft 1a may be greatly inclined backward, for example, when the horizontal flight is suddenly stopped. In this case, since the ultrasonic distance sensor has high directivity, it is difficult to measure the altitude h with the large inclination of the body 1a. Since this point vision sensor 81 has a wide field of view and directivity does not matter, the altitude h can be measured without any problem. Therefore, it is desirable to use both sensors together.
【0379】さらに気圧計を用いて航空機の飛行高度を
検出する方法が公知である。しかし気圧計は地形や気象
の影響を受けやすい。そこで飛行地域の近くの地上に設
けた気圧計で検出した気圧と、産業用無人ヘリコプタに
搭載した気圧計で検出した気圧との気圧差を通信を用い
てリアルタイムで比較することで、正確な地上からの高
さが計測される。気圧計を前述した超音波センサの代用
とし、また超音波センサと併用することができる。A method of detecting the flight altitude of an aircraft using a barometer is also known. However, barometers are susceptible to terrain and weather. Therefore, by comparing the pressure difference between the pressure detected by the barometer installed on the ground near the flight area and the pressure detected by the barometer mounted on the industrial unmanned helicopter in real time using communication, accurate ground The height from is measured. A barometer may be used in place of the ultrasonic sensor described above, and may be used in combination with the ultrasonic sensor.
【0380】つぎに高度hを検出する高度センサの検出
結果に基づき行われる制御について図88のフローチャ
ートを参照して説明する。Next, the control performed based on the detection result of the altitude sensor for detecting the altitude h will be described with reference to the flowchart in FIG.
【0381】産業用無人ヘリコプタが飛翔する高度は、
水田や畑で種籾や薬剤を散布する用途ではせいぜい3〜
5m程度である。仮に飛翔体1が10m以上に上昇して
いるときは何らかの故障等が発生している非常事態であ
ると考えられ、そのときに所定の異常処理を行うもので
ある。The altitude at which an industrial unmanned helicopter flies is
At most 3 to use for spraying paddy or chemicals in paddy fields and fields
It is about 5 m. If the flying object 1 has risen to 10 m or more, it is considered that an emergency has occurred in which some sort of failure or the like has occurred, and predetermined abnormal processing is performed at that time.
【0382】すなわちエンジン8が始動されると(ステ
ップ301)、高度センサによって高度hが計測される
(ステップ302)。そして計測された高度hが基準高
度hsよりも高いか否かが判断される(ステップ30
3)。計測された高度hが基準高度hsよりも高くない
と判断された場合には、再度ステップ302に戻り同様
の処理が実行される。しかし計測された高度hが基準高
度hsよりも高いと判断された場合には、オペレータに
対して所定の通信手段を介して警告を発するとともに、
自動的に機体1aを空中に静止させる(ステップ30
4)。When the engine 8 is started (step 301), the altitude h is measured by the altitude sensor (step 302). Then, it is determined whether or not the measured altitude h is higher than the reference altitude hs (step 30).
3). When it is determined that the measured altitude h is not higher than the reference altitude hs, the process returns to step 302 again and the same processing is executed. However, when it is determined that the measured altitude h is higher than the reference altitude hs, a warning is issued to the operator via predetermined communication means,
The aircraft 1a is automatically stopped in the air (step 30)
4).
【0383】これによりオペレータはエンジン8を遠隔
操縦して推力を減じ機体1aを下降させる下げ操作を行
い、安全な高度まで機体1aを下降させることができ
る。As a result, the operator can remotely control the engine 8 to perform a lowering operation to reduce the thrust and lower the body 1a, thereby lowering the body 1a to a safe altitude.
【0384】つぎにオペレータがこの下げ操作をしたか
否かが判断される(ステップ305)。下げ操作がなさ
れたと判断された場合には、再度ステップ302に戻り
同様の処理が実行される。Next, it is determined whether or not the operator has performed this lowering operation (step 305). If it is determined that the lowering operation has been performed, the process returns to step 302 again and the same processing is performed.
【0385】しかし下げ操作がなされていないと判断さ
れた場合には、通信系ないしはオペレータ側に何らかの
異常が発生したものとみなして強制的に機体1aの高度
hを地上から1mの高さまで下降させる処理が実行され
る。エンジン8を自動的に制御して推力を減じ、速度を
下げながら機体1aを垂直に降下させる(ステップ30
8)。この間高度センサによって計測された高度hが1
mよりも高いか否かが判断される(ステップ306)。
計測された高度hが1mに到達したと判断された時点
で、機体1aがホバリング状態になるように制御する。
ホバリングは燃料タンク9内の燃料がなくなるまで継続
される(ステップ307)。この時点では通信系かオペ
レータ側に何らかの異常が発生しているため、通信手段
を用いて飛翔体1に対して着陸地点に着陸するように指
令することができないこともある。しかし機体1aは1
mの高度しかないので、機体1aにロープをかけるなど
して地上に引き下ろすことが可能である。また通信手段
を用いて飛翔体1に対して着陸地点に着陸するように指
令することができる場合には、ホバリング地点から緩や
かに推力を下げるような指令を遠隔操縦装置を介して与
えることが望ましい。However, if it is determined that the lowering operation has not been performed, it is considered that some abnormality has occurred in the communication system or the operator side, and the altitude h of the airframe 1a is forcibly lowered from the ground to a height of 1 m. The processing is executed. The engine 8 is automatically controlled to reduce the thrust, and the body 1a is lowered vertically while reducing the speed (step 30).
8). During this time, the altitude h measured by the altitude sensor is 1
It is determined whether it is higher than m (step 306).
When it is determined that the measured altitude h has reached 1 m, control is performed so that the body 1a is in a hovering state.
Hovering is continued until there is no more fuel in the fuel tank 9 (step 307). At this time, since some abnormality has occurred in the communication system or the operator side, it may not be possible to instruct the flying object 1 to land at the landing point using the communication means. However, the airframe 1a is 1
Since the altitude is only m, the aircraft 1a can be pulled down on the ground by attaching a rope or the like. When it is possible to instruct the flying object 1 to land at the landing point by using the communication means, it is desirable to give a command to gradually reduce the thrust from the hovering point via the remote control device. .
【0386】この場合メインとなる遠隔操縦装置の他に
予備の遠隔操縦装置を用意しておき、メインの遠隔操縦
装置の故障時でも、予備の遠隔操縦装置を用いて飛翔体
1に指令を与え、ホバリング中の機体1aを着陸させる
ことができる。In this case, a spare remote control device is prepared in addition to the main remote control device, and even when the main remote control device fails, a command is given to the flying object 1 using the spare remote control device. The aircraft 1a during hovering can be landed.
【0387】計測された高度hが1mよりも高いと判断
された場合には、機体1aを下降させる処理を行った
(ステップ308)後、再度オペレータに対して警告を
発するとともに、自動的に機体1aを空中に静止させる
(ステップ304)。If it is determined that the measured altitude h is higher than 1 m, a process of lowering the machine 1a is performed (step 308), and then a warning is issued to the operator again and the machine is automatically 1a is stopped in the air (step 304).
【0388】以上のように本制御例によれば、通信系や
オペレータ側に異常が発生し飛翔体1が操縦不能になっ
たとしても、飛翔体1が予期しない地点まで飛翔すると
いう危険を回避することができる。たとえば操縦不能状
態で放置すると、機体1aは異常に高く上昇し飛行中の
他の物体等に衝突するおそれがある。また高高度にある
ときに燃料が切れて落下すれば地上の人間等に甚大な被
害を与えるおそれがある。本制御例はかかる危険を回避
することができ安全上重要である。As described above, according to the present control example, even if an abnormality occurs in the communication system or the operator side and the flying object 1 becomes inoperable, the danger of the flying object 1 flying to an unexpected point is avoided. can do. For example, if left unmanaged, the body 1a may rise abnormally high and collide with other objects or the like in flight. Also, if the fuel runs out and falls at a high altitude, there is a possibility that serious damage will occur to humans on the ground. This control example can avoid such danger and is important for safety.
【0389】以下飛翔体1を無線操縦する実施例につい
て図89〜図92を参照して説明する。An embodiment in which the flying object 1 is wirelessly controlled will be described below with reference to FIGS. 89 to 92.
【0390】農林水産業の分野では、飛翔体1は、田畑
への種苗の散布等の用に供する産業用無人ヘリコプタと
して使用される。この用途では、オペレータが目視で操
縦できる100m以内の距離から飛翔体1をラジコン操
作し、地上から3〜5m程度の高さを時速20km/h
未満で飛行させる。In the field of agriculture, forestry and fisheries, the flying object 1 is used as an industrial unmanned helicopter used for spraying seeds and seedlings to fields. In this application, the operator controls the flying object 1 from a distance within 100 m, which can be visually controlled by the operator, and moves the flying object 1 at a height of about 3 to 5 m from the ground at a speed of 20 km / h.
Fly less than.
【0391】田畑への種苗の散布とは、例えば水田への
種籾の直播きや、土砂崩れの山の斜面に桃の種子や苗を
投下するなどの作業のことである。また肥料や薬剤の散
布とは、例えば無農薬の栽培における作物の病虫害を予
防するために広い範囲で植物の活性を高めるEM菌(乳
酸菌を含む)を農地に散布したり、松林を松食い虫の被
害から守るための農薬散布などのことである。また水産
業では海中のいけすで養殖する魚に餌を与える作業が該
当する。いずれの散布作業を行うときも散布物が風に流
されて目的外の地域に広がらないように、飛翔体1を極
めて低空に飛行させる必要がある。このため有人ヘリコ
プタでは危険を伴うので無人の飛翔体1が利用される。[0391] The dispersal of seeds and seedlings in fields is, for example, an operation of directly sowing seeds in paddy fields or dropping peach seeds or seedlings on a slope of a landslide mountain. The application of fertilizers and chemicals refers to, for example, spraying EM bacteria (including lactic acid bacteria), which enhance plant activity in a wide range, on agricultural land to prevent pest damage of crops in the cultivation of pesticide-free, Spraying pesticides to protect them from damage. In the fishery industry, this includes feeding fish to be cultivated in underwater fish. When performing any of the spraying operations, it is necessary to fly the flying object 1 extremely low so that the sprayed material is not swept away by the wind and spreads to an unintended area. For this reason, the manned helicopter involves danger, and the unmanned flying object 1 is used.
【0392】図89は飛翔体1の飛行経路を例示してい
る。FIG. 89 illustrates the flight path of the flying object 1.
【0393】上記散布作業は指定された一定の面積の範
囲内を重複を少なくしかつ散布漏れのないように目的地
の上空を通過させなくてはならない。また散布(例えば
薬剤の散布)にあたっては図89(c)に示すように経
路と直角な方向に長い棒状の噴霧器85が設けられる。
この噴霧器85が貨物41を構成する。噴霧器85によ
って機体1aの横方向に2〜3mの幅で薬剤が散布され
る。なお横方向に広く(例えば5〜8mの幅で)散布す
るためには、下降流れを左右に広げるための翼を、下降
流に沿って設ければよい。In the above-mentioned spraying operation, the air must be passed over the destination so as to reduce the overlap within the designated area and to prevent the spraying from leaking. In spraying (for example, spraying a medicine), a long bar-shaped sprayer 85 is provided in a direction perpendicular to the path as shown in FIG. 89 (c).
This sprayer 85 constitutes the cargo 41. The sprayer 85 sprays the medicine in a width of 2 to 3 m in the lateral direction of the body 1a. In addition, in order to spread widely in the horizontal direction (for example, in a width of 5 to 8 m), wings for spreading the downward flow to the left and right may be provided along the downward flow.
【0394】このために散布作業の飛行経路としてはつ
ぎの条件が求められる。For this reason, the following conditions are required for the flight route of the spraying operation.
【0395】1)図89(a)に示すように指定された
地域83(たとえば耕作地域)の上空を、作業目的に従
って指定された地表面から3〜5m程度の高さを維持し
ながら水平かつ直線に飛行する。1) As shown in FIG. 89 (a), the sky above the designated area 83 (for example, the cultivated area) is maintained horizontally while maintaining a height of about 3 to 5 m from the ground surface designated according to the work purpose. Fly in a straight line.
【0396】2)図89(a)に示すように耕作地域8
3は2〜3m幅の短冊状の飛行経路84に分割される。
短冊状の飛行経路84に沿って飛行中は、隣の短冊状の
飛行経路84にはみでないようする。また図89(b)
に示すように1本の短冊状の飛行経路84を前進で飛行
し終えたら直ちに隣の短冊状の飛行経路84に移り後進
で飛行する。こうして前進と後進を繰り返す。2) Cultivated area 8 as shown in FIG.
3 is divided into a strip-shaped flight path 84 having a width of 2 to 3 m.
While flying along the strip-shaped flight path 84, it should not look into the adjacent strip-shaped flight path 84. FIG. 89 (b)
As shown in (1), immediately after flying in one strip-shaped flight path 84 in the forward direction, it immediately moves to the next strip-shaped flight path 84 and flies backward. In this way, the forward and backward movements are repeated.
【0397】3)図89(d)に示すように樹木95等
をピンポイントで散布する場合には、作業地点の上空に
あって樹木95等に衝突しない高さ(高度は10m未
満)で、空中静止するか、樹木95等に散布できる範囲
内で前後左右上下に移動する。3) As shown in FIG. 89 (d), when the trees 95 and the like are sprayed at a pinpoint, the tree 95 and the like are at a height above the work point and do not collide with the trees 95 (the altitude is less than 10 m). Either stop in the air or move up, down, left, right, up and down within a range that can be sprayed on the trees 95 and the like.
【0398】つぎに図90、図91を参照して監視員
(オペレータ)の作業内容について説明する。Next, referring to FIGS. 90 and 91, description will be given of the work contents of the supervisor (operator).
【0399】幅2〜3m程度の狭い短冊状の飛行経路8
4に沿って飛翔体1を飛行させるには、風によって機体
1aが流されない無風の条件下で作業を行う必要があ
る。A narrow, strip-shaped flight path 8 having a width of about 2 to 3 m
In order to fly the flying object 1 along 4, it is necessary to work under the windless condition in which the airframe 1a is not swept by the wind.
【0400】また飛行経路84としては耕作地83の長
手方向に沿って短冊状に指定する方が往復回数が減り作
業効率がよい。[0400] When the flight path 84 is specified in a strip shape along the longitudinal direction of the cultivated land 83, the number of reciprocations is reduced and the work efficiency is improved.
【0401】指定された耕作地域83外に種や薬剤を誤
って散布することを防止するために短冊状の飛行経路8
4の入口と出口を監視して飛翔体1が短冊状の飛行経路
84に入った時点で散布作業を開始し飛翔体1が短冊状
の飛行経路84から出た時点で散布作業を終了させる。
これを確実に行うために図90(a)に示すように短冊
状の飛行経路84の出入口86のそれぞれにライン監視
員が配置される。In order to prevent seeds and chemicals from being erroneously sprayed outside the designated cultivation area 83, a strip-shaped flight path 8
By monitoring the entrance and the exit of No. 4, the spraying operation is started when the flying object 1 enters the strip-shaped flight path 84, and the spraying operation is terminated when the flying object 1 exits the strip-shaped flight path 84.
In order to surely perform this, a line supervisor is arranged at each of the entrances 86 of the strip-shaped flight path 84 as shown in FIG.
【0402】ライン監視員は散布作業の開始、終了の指
令を指示する遠隔操縦装置を携行している。The line supervisor carries a remote control device for instructing start and end of the spraying operation.
【0403】ライン監視員は飛翔体1が短冊状飛行経路
84の入口を機体1aが通過したことを確認すると遠隔
操縦装置を操作して飛翔体1に散布作業の開始指令を与
える。これにより飛翔体1で散布作業が開始される。そ
してライン監視員は飛翔体1が短冊状飛行経路84の出
口を機体1aが通過したことを確認すると遠隔操縦装置
を操作して飛翔体1に散布作業の終了指令を与える。こ
れにより飛翔体1で散布作業が終了される。これにより
指定地域外への誤散布が防止される。When the line supervisor confirms that the aircraft 1a has passed through the entrance of the strip-shaped flight path 84, the line supervisor operates the remote control device to give a command to start the spraying operation to the aircraft 1. As a result, the spraying operation of the flying object 1 is started. When the line supervisor confirms that the aircraft 1a has passed through the exit of the strip-shaped flight path 84, the line supervisor operates the remote control device to give the flying object 1 a command to end the spraying operation. Thus, the spraying operation on the flying object 1 is completed. This prevents erroneous distribution outside the designated area.
【0404】ライン監視員が携行する遠隔操縦装置は、
少なくとも噴霧器85等の散布機材を操縦する機能が備
わっていればよい。しかし操縦ミス等で機体1aが異常
に高く上昇した場合に備えて、図88に示す制御を指令
する機能を備えるようにしてもよい。遠隔操縦装置に
「非常静止指令」を飛翔体1に与えるボタン等が設けら
れ、このボタンが操作されることで図88に示す制御が
開始される。[0404] The remote control device carried by the line supervisor is as follows:
What is necessary is just to have the function to operate the spraying equipment such as the sprayer 85 at least. However, a function for instructing the control shown in FIG. 88 may be provided in case the body 1a rises abnormally high due to a steering error or the like. A button or the like for giving an “emergency stop command” to the flying object 1 is provided in the remote control device, and when this button is operated, the control shown in FIG. 88 is started.
【0405】すなわち図88に示すように遠隔操縦装置
の「非常静止指令」ボタンを操作することによって上記
非常静止指令が飛翔体1に与えられると(ステップ30
9)、現在の飛行高度が基準高度hsに設定される(ス
テップ310)。そして基準高度hsよりも機体1aが
高く上昇するとオペレータに警告が与えられ機体1aが
空中に静止される(ステップ304)。そしてオペレー
タ自らが下げ操作をしない限り、機体1aは自動的に安
全な高度まで下降する(ステップ308)。That is, as shown in FIG. 88, when the emergency stop command is given to the flying object 1 by operating the "emergency stop command" button of the remote control device (step 30).
9), the current flight altitude is set to the reference altitude hs (step 310). When the body 1a rises higher than the reference altitude hs, a warning is given to the operator and the body 1a is stopped in the air (step 304). Unless the operator performs the lowering operation, the body 1a automatically descends to a safe altitude (step 308).
【0406】なお上記非常静止指令を指示するボタンが
操作されたことに応じて散布作業を中断させるための指
令を出力して、散布作業を中断させてもよい。[0406] In response to the operation of the button for instructing the emergency stop command, a command for interrupting the spraying operation may be output to interrupt the spraying operation.
【0407】なお図88に示す制御の起動は、遠隔操縦
装置の操作だけに限定されない。たとえば機体1aが遠
隔操縦装置(ラジコン)の電波の届く範囲を逸脱した時
点で自動的に図88に示す制御を起動させてもよい。The activation of the control shown in FIG. 88 is not limited to the operation of the remote control device. For example, the control shown in FIG. 88 may be automatically activated when the airframe 1a deviates from the radio wave range of the remote control device (RC).
【0408】飛翔体1は3〜5m程度の高度を維持しつ
つ障害物に干渉することなく飛行する必要がある。これ
を確実に行うために図90(b)に示すように短冊状の
飛行経路84の側方に高度監視員が配置される。高度監
視員は台87上に載り目視で飛行高度を監視する。The flying object 1 needs to fly without interfering with obstacles while maintaining an altitude of about 3 to 5 m. To ensure this, an altitude monitor is arranged on the side of the strip-shaped flight path 84 as shown in FIG. 90 (b). The altitude monitor stands on the platform 87 and visually monitors the flight altitude.
【0409】高度監視員は飛翔体1に上下方向への移動
を指示する遠隔操縦装置を携行している。The altitude monitor carries a remote control device for instructing the flying object 1 to move in the vertical direction.
【0410】高度監視員は機体1aと飛行状態と飛行経
路84周辺を常に監視して、飛行中が高度を下げすぎて
墜落したり、散布作業の経過に伴い貨物部1bが軽くな
ることに応じて機体1aが異常に上昇することのないよ
うに、遠隔操縦装置を操作して飛翔体1に上下方向への
移動指令を与える。これにより飛翔体1は3〜5m程度
の高度を維持しつつ障害物に干渉することなく飛行され
る。[0410] The altitude monitor constantly monitors the airframe 1a, the flight status, and the vicinity of the flight path 84, and responds when the altitude drops too low during flight and the cargo section 1b becomes lighter as the spraying operation progresses. By operating the remote control device, a command to move the flying object 1 in the vertical direction is given so that the aircraft 1a does not rise abnormally. This allows the flying object 1 to fly without interfering with obstacles while maintaining an altitude of about 3 to 5 m.
【0411】なお高度監視員が携行する遠隔操縦装置
に、図88に示す制御を指令する「非常静止指令」ボタ
ンを設けるようにしてもよい。A remote control device carried by the altitude monitor may be provided with an "emergency stop command" button for commanding the control shown in FIG.
【0412】飛翔体1は短冊状の飛行経路84から逸脱
することなく前進と後進を繰り返して飛行する必要があ
る。これを確実に行うために図91(b)に示すように
モニタ画面88aを目視しつつ飛翔体1を遠隔操縦する
仮想乗務員が配置される。[0412] The flying object 1 must fly forward and backward repeatedly without departing from the strip-shaped flight path 84. In order to surely perform this, a virtual crew member who remotely controls the flying object 1 while viewing the monitor screen 88a is arranged as shown in FIG. 91 (b).
【0413】例えば広さ1ヘクタールの正方形の水田が
作業地であるならば1辺の長さが100mに及ぶ。この
ため水田のあぜ道に立って機体1aの運動を側方から目
視して、何ら目印のない100mの長さの短冊状の飛行
経路84に正確に飛翔体1を飛行させることは困難であ
る。For example, if a square paddy field having a size of 1 hectare is a work site, the length of one side is 100 m. For this reason, it is difficult to fly the flying object 1 accurately on a 100-m-long strip-shaped flight path 84 without any mark, while standing on the road in the paddy field and visually observing the movement of the aircraft 1a from the side.
【0414】そこで本実施形態では図91(a)に示す
ように機体1aの進行方向の画像を撮像するモニタカメ
ラ88が機体1aの正面に取り付けられる。なお機体1
aの後面にも同様のモニタカメラを取り付けて、正面の
モニタカメラと後面のモニタカメラを進行方向が変わる
ごとに切り換えてもよい。また短冊状の飛行経路84の
入口と出口に目標旗89が設置される。モニタカメラ8
8で撮像された画像は無線装置を介してモニタに送信さ
れ、図91(b)に示すようにモニタ画面88aに機体
1aの進行方向の画像が表示される。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 91A, a monitor camera 88 for capturing an image in the traveling direction of the body 1a is attached to the front of the body 1a. Aircraft 1
A similar monitor camera may be attached to the rear surface of a, and the front monitor camera and the rear monitor camera may be switched each time the traveling direction changes. Further, target flags 89 are installed at the entrance and exit of the strip-shaped flight path 84. Monitor camera 8
The image captured in 8 is transmitted to the monitor via the wireless device, and an image in the traveling direction of the body 1a is displayed on the monitor screen 88a as shown in FIG.
【0415】仮想乗務員は飛翔体1に前後左右方向への
移動およびヨー方向への旋回を指示する遠隔操縦装置を
携行している。[0415] The virtual crew carries a remote control device for instructing the flying object 1 to move in the front, rear, left and right directions and to turn in the yaw direction.
【0416】短冊状飛行経路84に飛翔体1を進入させ
るにあたり仮想乗務員は以下の準備作業を行う。When the flying object 1 enters the strip-shaped flight path 84, the virtual crew performs the following preparation work.
【0417】1)すなわち仮想乗務員はモニタ画面88
aを目視して、画面上で入口の目標旗89と出口の目標
旗89が一直線に重なって見えるように、遠隔操縦装置
を操作して、機体1aを前後左右に移動させるとともに
機体1aをヨー方向に旋回させる。この結果飛翔体1が
短冊状飛行経路84の入口手前に正確に位置決めされる
とともに、進行方向(進行すべき方位)が正確に定めら
れる。1) That is, the virtual crew is on the monitor screen 88
a, the remote control device is operated to move the body 1a back and forth, right and left, and yaw the body 1a so that the target flag 89 at the entrance and the target flag 89 at the exit can be seen in a straight line on the screen. Turn in the direction. As a result, the flying object 1 is accurately positioned just before the entrance of the strip-shaped flight path 84, and the traveling direction (the direction to travel) is accurately determined.
【0418】2)つぎに出口の目標旗89がモニタ画面
88aの中央に見えるように、遠隔操縦装置を操作し
て、機体1aの横方向のずれの微調整を行う。2) Next, the remote control device is operated to finely adjust the lateral displacement of the body 1a so that the target flag 89 at the exit can be seen in the center of the monitor screen 88a.
【0419】以上の準備作業が終了すると、飛翔体1に
前進指令を与える。飛翔体1は前進指令が与えられると
短冊状飛行経路84に沿って前進する。飛翔体1が前進
している間、モニタ画面88aを目視して2つの目標旗
89が一直線に重なっている状態を維持するように、遠
隔操縦装置を操作する。この結果飛翔体1は短冊状の飛
行経路84から逸脱することなく前進と後進を繰り返し
て正確に飛行される。[0419] Upon completion of the above preparation work, a forward command is given to the flying object 1. The flying object 1 advances along the strip-shaped flight path 84 when an advance command is given. While the flying object 1 is moving forward, the remote control device is operated so that the two target flags 89 are kept in a straight line while watching the monitor screen 88a. As a result, the flying object 1 repeats forward and backward movements without departing from the strip-shaped flight path 84, and is accurately flown.
【0420】飛翔体1を直線飛行させている間に、機体
1aにヨー方向に回転させるモーメントが働くと、機体
1aのヨー方向の姿勢が変わり、モニタ画面88a上で
目標旗89を確認できなくなるなど遠隔操縦に支障を来
す事態が起こり得る。When the aircraft 1a is rotated in the yaw direction while the flying object 1 is flying in a straight line, the attitude of the aircraft 1a in the yaw direction changes, and the target flag 89 cannot be confirmed on the monitor screen 88a. For example, a situation that hinders remote control may occur.
【0421】これを防止するために直線飛行中はヨー角
方向の回転速度が零になるように垂直翼30が制御され
る。In order to prevent this, the vertical wing 30 is controlled so that the rotational speed in the yaw angle direction becomes zero during straight flight.
【0422】図92はヨー方向の制御を説明する図であ
る。FIG. 92 is a diagram for explaining the control in the yaw direction.
【0423】図92(a)に示すように本実施形態では
邪魔板21〜24と垂直翼31〜34が図44(d)と
同様の配置で設けられる。そしてZb軸回りの角度(ヨ
ー角)の変化量を検出する角速度センサ(レートジャイ
ロ)が機体1aに取り付けられる。レートジャイロの取
り付け位置はZb軸と常に平行な関係が保たれ、機体1
aの振動の影響を受け難い場所であれば任意である。垂
直翼31〜34の傾斜角ψと垂直翼31〜34で発生す
る回転力との関係は図92(b)に示される。ここでモ
ーメントの腕の長さが一定であるので回転力はトルクと
読み替えることができる。As shown in FIG. 92 (a), in this embodiment, baffles 21-24 and vertical wings 31-34 are provided in the same arrangement as in FIG. 44 (d). Then, an angular velocity sensor (rate gyro) for detecting a change amount of the angle (yaw angle) around the Zb axis is attached to the body 1a. The attachment position of the rate gyro is always kept parallel to the Zb axis.
The location is arbitrary as long as the location is hardly affected by the vibration a. FIG. 92B shows the relationship between the inclination angle ψ of the vertical wings 31 to 34 and the rotational force generated by the vertical wings 31 to 34. Here, since the arm length of the moment is constant, the rotational force can be read as torque.
【0424】図44(e)で説明したように垂直翼31
〜34の傾斜角ψの絶対値が小さい不感帯の範囲では、
機体1aで有効なトルクは発生しない。The vertical wings 31 as described with reference to FIG.
In the range of the dead zone where the absolute value of the inclination angle の of ~ 34 is small,
No effective torque is generated in the body 1a.
【0425】本実施形態では垂直翼31〜34の傾斜角
ψが予め不感帯範囲外の所定角度ψbaseに保持される。
好ましい実施形態では、対向する垂直翼31、33が不
感帯を超え正の極性をとる基本角度ψ(+)baseに保持さ
れる。またもう一方の対向する垂直翼32、34が不感
帯を超え負の極性をとる基本角度ψ(-)baseに保持され
る。右回り方向のトルクを発生する垂直翼31、33と
左回り方向のトルクを発生する垂直翼32、34とが、
互いに異なる極性の基本角度に保持されている状態で
は、垂直翼31〜34によるZb軸回りのトルクは相殺
されている。このため機体1aのヨー方向の角速度は変
化せず、ヨー方向の姿勢は変化しない。In the present embodiment, the inclination angle の of the vertical wings 31 to 34 is maintained at a predetermined angle ψbase outside the dead zone range in advance.
In a preferred embodiment, the opposing vertical wings 31, 33 are maintained at a base angle ψ (+) base that goes beyond the dead zone and assumes a positive polarity. The other opposing vertical wings 32 and 34 are maintained at the basic angle ψ (−) base exceeding the dead zone and having a negative polarity. Vertical wings 31 and 33 that generate clockwise torque and vertical wings 32 and 34 that generate counterclockwise torque are:
In the state in which the basic angles having different polarities are maintained, the torque around the Zb axis by the vertical blades 31 to 34 is canceled. Therefore, the angular velocity of the body 1a in the yaw direction does not change, and the attitude in the yaw direction does not change.
【0426】図89(c)は垂直翼31〜34の自動制
御系をブロック図で示している。FIG. 89 (c) is a block diagram showing an automatic control system for the vertical wings 31-34.
【0427】機体1aが無風で空中で静止(ホバリン
グ)しているときに、機体1aが自らヨー方向に旋回し
ないように上記基本角度ψ(+)base、ψ(-)baseが、遠隔
操作により初期調整される。When the airframe 1a is stationary (hovering) in the air without wind, the basic angles 機 (+) base and ψ (-) base are remotely controlled so that the airframe 1a does not turn in the yaw direction. Initial adjustment.
【0428】すなわち遠隔操縦装置から角速度を零にす
る角速度指令が出力される。この角速度指令は所要トル
ク演算装置89に入力される。所要トルク演算装置89
では角速度センサ(レートジャイロ)で計測された角速
度計測値指令と角速度指令とを比較して、角速度が零に
なるように(トルクが零になるように)、基本角度ψ
(+)base、ψ(-)baseを演算する。演算された基本角度指
令ψ(+)base、ψ(-)baseはそれぞれ右回り角指令装置9
8、左回り角指令装置99に入力される。これに応じて
右回り角指令装置98はアクチュエータを駆動して垂直
翼31、33を上記基本角度ψ(+)baseだけ傾動させ
る。同様に左回り角指令装置99はアクチュエータを駆
動して垂直翼32、34を上記基本角度ψ(-)baseだけ
傾動させる。That is, an angular velocity command for making the angular velocity zero is output from the remote control device. This angular velocity command is input to the required torque calculation device 89. Required torque calculator 89
Then, the angular velocity measurement value command measured by the angular velocity sensor (rate gyro) is compared with the angular velocity command, and the basic angle ψ is set so that the angular velocity becomes zero (so that the torque becomes zero).
Calculate (+) base and ψ (-) base. The calculated basic angle commands ψ (+) base and ψ (-) base are clockwise angle command devices 9 respectively.
8. Input to the counterclockwise angle command device 99. In response, the clockwise angle command device 98 drives the actuator to tilt the vertical wings 31, 33 by the basic angle ψ (+) base. Similarly, the counterclockwise angle command device 99 drives the actuator to tilt the vertical wings 32, 34 by the basic angle ψ (-) base.
【0429】飛翔体1が直線飛行中には、機体1aに予
期せずして発生したトルクを打ち消すように垂直翼31
〜34が制御される。When the flying object 1 is in a straight flight, the vertical wings 31 are set so as to cancel the unexpectedly generated torque on the airframe 1a.
To 34 are controlled.
【0430】すなわち遠隔操縦装置から角速度を零にす
る角速度指令が出力される。この角速度指令は所要トル
ク演算装置89に入力される。所要トルク演算装置89
では角速度センサ(レートジャイロ)で計測された角速
度計測値指令と角速度指令とを比較して、角速度が零に
なるように(トルクが零になるように)、基本角度ψ
(+)baseに加えるべき絶対値増加分Δψ、あるいはψ(-)
baseに加えるべき絶対値増加分Δψを演算する。演算さ
れた絶対値増加分Δψは右回りトルク指令として右回り
角指令装置98に、または左回りトルク指令として左回
り角指令装置99に入力される。これに応じて右回り角
指令装置98はアクチュエータを駆動して垂直翼31、
33を上記基本角度ψ(+)baseから更に絶対値増加分Δ
ψだけプラス方向に傾動させる。または左回り角指令装
置99はアクチュエータを駆動して垂直翼32、34を
上記基本角度ψ(-)baseから更に絶対値増加分Δψだけ
マイナス方向に傾動させる。That is, an angular velocity command to make the angular velocity zero is output from the remote control device. This angular velocity command is input to the required torque calculation device 89. Required torque calculator 89
Then, the angular velocity measurement value command measured by the angular velocity sensor (rate gyro) is compared with the angular velocity command, and the basic angle ψ is set so that the angular velocity becomes zero (so that the torque becomes zero).
Absolute value increase Δψ to be added to (+) base, or ψ (-)
The absolute value increase Δψ to be added to the base is calculated. The calculated absolute value increment Δψ is input to the clockwise angle command device 98 as a clockwise torque command or to the counterclockwise angle command device 99 as a counterclockwise torque command. In response, the clockwise angle command device 98 drives the actuator to drive the vertical wing 31,
33 is further increased from the basic angle ψ (+) base by an absolute value Δ
Tilt only in the positive direction by ψ. Alternatively, the counterclockwise angle command device 99 drives the actuator to tilt the vertical blades 32 and 34 in the minus direction by the absolute value increase Δψ from the basic angle ψ (-) base.
【0431】このようにして飛翔体1が直線飛行してい
る間も、機体1aのヨー方向の姿勢が初期調整された姿
勢に維持される。Thus, even while the flying object 1 is flying in a straight line, the attitude of the aircraft body 1a in the yaw direction is maintained at the initially adjusted attitude.
【0432】つぎに飛翔体1の離陸から着陸までの制御
の一例について説明する。Next, an example of control from takeoff to landing of the flying object 1 will be described.
【0433】この制御を行う際には機体1aにXb軸、
Yb軸、Zb軸回りの角速度を計測するレートジャイロが
設けられる。またこれら3軸方向への加速度を計測する
加速度計が設けられる。また機体1aの高度hを計測す
る高度計が設けられる。また継手部10の自在継手11
を折れ曲がり角を計測する角度センサが設けられる。自
在継手11はアクチュエータ12が駆動されることによ
って、折れ曲がるよう作動する。When performing this control, the Xb axis is attached to the body 1a.
A rate gyro for measuring angular velocities around the Yb axis and the Zb axis is provided. An accelerometer for measuring acceleration in these three axial directions is provided. An altimeter for measuring the altitude h of the body 1a is provided. The universal joint 11 of the joint 10
Is provided with an angle sensor for measuring a bending angle. The universal joint 11 operates to bend when the actuator 12 is driven.
【0434】以下の制御は、オペレータが目視で判断し
た結果に基づき遠隔操縦で行ってもよく、また自動制御
装置を機体1aに組み込み自動的に行わせてもよい。The following control may be performed by remote control based on the result visually determined by the operator, or may be automatically performed by incorporating an automatic control device into the body 1a.
【0435】(1)離陸動作から、低空でのホバリング
(停止)までの処理手順 (1−1)エンジン始動前 機体1aの重心よりも低い位置に自在継手11が設けら
れている構造の飛翔体1では、飛翔体1が地面に着陸し
ているとき機体1aは自在継手11を回動支点として折
れ曲がり傾斜している。そこでエンジン8の始動に先だ
って、アクチュエータ12が駆動され自在継手11を折
れ曲がり作動させて、機体1aをほぼ鉛直に立ち上げ
る。ここでXb軸とYb軸に設けられた加速度計によって
重力成分を計測できるので、機体1aの傾斜角が計測さ
れる。そこでXb軸、Yb軸の加速度計の検出値(機体1
aの傾斜角)をフィードバック信号として、Xb軸方
向、Yb軸方向への傾斜角が零になるようにアクチュエ
ータ12がフィードバック制御される。(1) Processing procedure from takeoff operation to hovering (stop) in low altitude (1-1) Before starting engine Flying object with universal joint 11 provided at a position lower than the center of gravity of body 1a In FIG. 1, when the flying object 1 is landing on the ground, the airframe 1a is bent and inclined using the universal joint 11 as a rotation fulcrum. Therefore, prior to the start of the engine 8, the actuator 12 is driven to cause the universal joint 11 to bend and operate, so that the body 1a is raised almost vertically. Here, since the gravity component can be measured by the accelerometers provided on the Xb axis and the Yb axis, the inclination angle of the body 1a is measured. Therefore, the Xb-axis and Yb-axis accelerometer detection values (body 1
The actuator 12 is feedback-controlled such that the inclination angle in the Xb-axis direction and the Yb-axis direction becomes zero using the inclination angle of (a) as a feedback signal.
【0436】なおこの状態では、後述する離陸直後のグ
ランドイフェクトの影響を極力避けるために、邪魔板2
0は中立状態に直立させておく。また離陸直後に機体1
aがヨー角方向に自転することを最小限に抑えるため
に、垂直翼30はそれぞれ基本角度ψbaseに傾動させて
おく。In this state, in order to minimize the influence of the ground effect immediately after takeoff described later, the baffle plate 2
0 stands upright in the neutral state. Aircraft 1 immediately after takeoff
In order to minimize the rotation of a in the yaw angle direction, the vertical wings 30 are each tilted to the base angle ψbase.
【0437】(1−2)エンジン始動 前述したようにアクチュエータ12を駆動させて自在継
手11の上部にある機体1aをほぼ垂直な姿勢にしてお
けば、エンジン8を始動したとしても、推力で機体1a
が横向きに倒れるという危険な動作を回避することがで
きる。(1-2) Starting the Engine As described above, by driving the actuator 12 so that the body 1a above the universal joint 11 is in a substantially vertical posture, even if the engine 8 is started, the body will be driven by thrust. 1a
It is possible to avoid a dangerous operation in which the device falls down sideways.
【0438】エンジン8が始動され、エンジン8が3割
以上の推力を発生する回転数を超えた時点で、自在継手
11をやや緩めるようにアクチュエータ12が駆動され
る。そして邪魔板20の開閉角度が制御され、Xb軸な
いしYb軸回りに機体1aを回転させるトルクが与えら
れ、機体1aが水平になるように調整される。機体1a
が垂直に立ち上がった時点で、自在継手12が完全に緩
められるようにアクチュエータ12が駆動される。そし
てエンジン8の回転数を上昇させ推力を増加させて、飛
翔体1を離陸させる。ここで前述したようにXb軸とYb
軸に設けられた加速度計によって重力成分を計測できる
ので、機体1aの傾斜角が計測される。そこでXb軸、
Yb軸の加速度計の検出値(機体1aの傾斜角)をフィ
ードバック信号として、Xb軸方向、Yb軸方向への傾斜
角が零になるように邪魔板20の開閉がフィードバック
制御される。When the engine 8 is started and the number of rotations of the engine 8 exceeds thirty percent or more, the actuator 12 is driven to slightly loosen the universal joint 11. Then, the opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled, a torque for rotating the body 1a around the Xb axis or the Yb axis is given, and the body 1a is adjusted to be horizontal. Airframe 1a
Is vertically raised, the actuator 12 is driven such that the universal joint 12 is completely loosened. Then, the rotation speed of the engine 8 is increased to increase the thrust, and the flying object 1 is taken off. As described above, the Xb axis and Yb
Since the gravity component can be measured by an accelerometer provided on the shaft, the inclination angle of the body 1a is measured. So Xb axis,
Using the detection value of the Yb-axis accelerometer (the tilt angle of the body 1a) as a feedback signal, the opening and closing of the baffle plate 20 is feedback-controlled so that the tilt angles in the Xb-axis direction and the Yb-axis direction become zero.
【0439】(1−3)グランドイフェクトの回避動作 エンジン8の回転数が上昇され機体1aが地面から離れ
たならば、邪魔板20の開閉角度を制御して機体1aを
水平に調整しつつ推力を増加させていき、すみやかに高
さ1m程度まで飛翔体1を上昇させる。高さ1mまです
みやかに上昇させる理由はつぎのように説明される。す
なわち機体1aの水平回転翼2の直径が約2m程度であ
るため、高度が50cmよりも低いと水平回転翼2で発
生した下降流が地面で跳ね返り、これが邪魔板20を押
し上げる方向に作用する。このため機体1aのXb軸な
いしYb軸回りに意図せぬトルクが発生して、機体1a
が前後左右に不安定な運動をすることがある。これはグ
ランドイフェクトと呼ばれる現象である。このグランド
イフェクトの影響を受ける高度(1m以下)でホバリン
グすることは危険が伴いやすい。このためグランドイフ
ェクトによる不安定な運動が消滅する高度まで、つまり
離陸後高度1mまではすみやかに上昇する必要がある。(1-3) Ground Effect Avoidance Operation When the rotation speed of the engine 8 is increased and the body 1a is separated from the ground, the thrust while adjusting the opening and closing angle of the baffle plate 20 to adjust the body 1a horizontally is provided. , And the flying object 1 is immediately raised to a height of about 1 m. The reason for the rapid rise up to a height of 1 m is explained as follows. That is, since the diameter of the horizontal rotary wing 2 of the fuselage 1a is about 2 m, if the altitude is lower than 50 cm, the downward flow generated by the horizontal rotary wing 2 rebounds on the ground, and this acts in the direction of pushing up the baffle plate 20. For this reason, an unintended torque is generated around the Xb axis or the Yb axis of the body 1a, and the body 1a
May make unstable movements back and forth and left and right. This is a phenomenon called a ground effect. Hovering at an altitude (1 m or less) affected by this ground effect is likely to be dangerous. For this reason, it is necessary to quickly climb to an altitude at which the unstable motion due to the ground effect disappears, that is, to an altitude of 1 m after takeoff.
【0440】このグランドイフェクトの回避動作を行う
段階では、機体1aが地面を離れているため、加速度計
では重力のみならず機体1aの運動による加速度も同時
に計測している。このため加速度計の計測結果に基づき
機体1aの水平を維持する制御を行うことは誤差を含ん
でおり危険である。つまり加速度計の計測結果は、傾斜
による重力分以外に機体1aの運動による加速分も含ま
れているからである。At the stage of performing the ground effect avoidance operation, since the body 1a is off the ground, the accelerometer simultaneously measures not only gravity but also acceleration due to movement of the body 1a. Therefore, performing control to maintain the level of the body 1a based on the measurement result of the accelerometer includes errors and is dangerous. That is, the measurement result of the accelerometer includes the acceleration component due to the motion of the body 1a in addition to the gravity component due to the inclination.
【0441】離陸時に直立させた機体1aが、1mまで
上昇する数秒間の間にグランドイフェクトによって機体
1aが傾斜しないように制御する必要がある。このグラ
ンドイフェクトの回避動作は、レートジャイロの計測結
果をフィードバックして自動的に行われる。すなわち機
体1aのXb軸とYb軸に設けたレートジャイロによって
機体1aの傾斜角速度が計測され、この計測した傾斜角
速度をフィードバック信号として傾斜角速度が零になる
ように邪魔板20が制御される。It is necessary to control the body 1a which has been erected at the time of takeoff so that the body 1a will not tilt due to a ground effect during a few seconds of rising to 1m. The operation of avoiding the ground effect is automatically performed by feeding back the measurement result of the rate gyro. That is, the rate of rotation of the body 1a is measured by the rate gyro provided on the Xb axis and the Yb axis of the body 1a, and the baffle plate 20 is controlled so that the measured slope angle is used as a feedback signal so that the slope angular velocity becomes zero.
【0442】(1−4)機体1aのヨー角方向の自転を
抑える。(1-4) The rotation of the body 1a in the yaw angle direction is suppressed.
【0443】上記(1−1)で述べたように、離陸直後
に機体1aがヨー角方向に自転することを最小限に抑え
るために、エンジン8が始動される前に垂直翼30はそ
れぞれ基本角度ψbaseに傾動されておかれる。このため
離陸後も機体1aがヨー角方向に大きく自転することは
なくなる。ただし若干でもヨー角方向に自転するのであ
れば、垂直翼30の傾斜角ψを制御することによってヨ
ー角方向のトルクを相殺することができる。このヨー角
方向の自転を抑える処理は、図92で説明したように自
動制御で行うことができる。As described in (1-1) above, in order to minimize the rotation of the fuselage 1a in the yaw angle direction immediately after takeoff, the vertical wings 30 are each set to a basic position before the engine 8 is started. It has been tilted to the angle ψbase. Therefore, even after takeoff, the airframe 1a does not largely rotate in the yaw angle direction. However, if the vehicle rotates in the yaw angle direction even slightly, the torque in the yaw angle direction can be offset by controlling the inclination angle の of the vertical blade 30. The process of suppressing the rotation in the yaw angle direction can be performed by automatic control as described with reference to FIG.
【0444】また図91で説明したように仮想乗務員が
モニタ画面88aで監視している場合には、機体1aの
ヨー角方向の自転を顕著に観察することができる。この
ため機体1aのヨー角方向の角速度が零になるように、
あるいは好みの方位に向くようにヨー方向指令を遠隔操
縦装置の操作により与えることができる。When the virtual crew is monitoring on the monitor screen 88a as described with reference to FIG. 91, the rotation of the body 1a in the yaw angle direction can be remarkably observed. Therefore, the angular velocity of the body 1a in the yaw angle direction becomes zero,
Alternatively, a yaw direction command can be given by operating a remote control device so as to face a desired direction.
【0445】以上が飛翔体1が離陸してから低空でホバ
リングするまでの処理内容である。[0445] The above is the processing contents from the takeoff of the flying object 1 to the hovering in the low altitude.
【0446】(2)低空での停止から高度を保って低速
で前進飛行するまでの処理手順 (2−1)低空でホバリングを続ける (2−1−1)10秒未満のホバリングの場合 低空での停止(ホバリング)中には、前述したように機
体1aのXb軸とYb軸に設けたレートジャイロによって
機体1aの傾斜角速度が計測され、この計測した傾斜角
速度をフィードバック信号として傾斜角速度が零になる
ように邪魔板20が制御される。これにより機体1aの
姿勢は水平に保持され、一点でホバリングする。(2) Processing procedure from stop in low altitude to forward flight at low speed while maintaining altitude (2-1) Continue hovering in low altitude (2-1-1) Hovering for less than 10 seconds In low altitude During the stop (hovering), the tilt gyro of the body 1a is measured by the rate gyro provided on the Xb axis and the Yb axis of the body 1a as described above, and the measured tilt angular velocity is set to zero as a feedback signal. Is controlled. As a result, the attitude of the body 1a is kept horizontal and hovering at one point.
【0447】ただしレートジャイロの出力は必ずしも正
確ではない。角速度センサの零点が僅かにずれている場
合がある。たとえば実際の現象では角速度が零であって
も、角速度センサの零点が僅かにマイナスの数値を持っ
ている場合には、制御系は角速度センサの出力が零にな
るまで物理系を僅かにプラスの角速度に調整してしま
う。このためレートジャイロを用いて空中で数十秒以上
にわたって一点で静止させる場合には、静止位置がずれ
てくるおそれがある。However, the output of the rate gyro is not always accurate. The zero point of the angular velocity sensor may be slightly shifted. For example, in the actual phenomenon, even if the angular velocity is zero, but the zero point of the angular velocity sensor has a slightly negative value, the control system changes the physical system to a slightly positive value until the output of the angular velocity sensor becomes zero. Adjust to angular velocity. For this reason, when stopping at a single point in the air for several tens of seconds or more using the rate gyro, the rest position may be shifted.
【0448】(2−1−2)10秒以上のホバリング
で、水平面の上空で静止する場合 図84で説明した視覚センサ81が設けられている場合
には、視覚センサ81を用いて、十秒以上の長い期間に
わたって、ずれなく静止させることが可能である。ただ
し水田のような平坦面82の上空で静止していることが
条件となる。(2-1-2) Hovering for 10 Seconds or More and Resting Above the Horizontal Plane When the visual sensor 81 described with reference to FIG. 84 is provided, the visual sensor 81 is used for 10 seconds. It is possible to stand still without a shift over the long period described above. However, it is a condition that it is stationary above a flat surface 82 such as a paddy field.
【0449】すなわち前述したように視覚センサ81に
よって機体1aの近似的なエレベーション角θ、近似的
なバンク角φが計測され、この計測した傾斜角度をフィ
ードバック信号として傾斜角度が零になるように邪魔板
20が制御される。これにより機体1aの姿勢は水平に
保持され、一点でホバリングする。That is, as described above, the approximate elevation angle θ and the approximate bank angle φ of the body 1a are measured by the visual sensor 81, and the measured inclination angle is used as a feedback signal so that the inclination angle becomes zero. The baffle 20 is controlled. As a result, the attitude of the body 1a is kept horizontal and hovering at one point.
【0450】(2−1−3)10秒以上のホバリング
で、水平面以外の上空で静止する場合 高度に比べて地上の凹凸が無視できない程大きい場合に
は、上記視覚センサ81による角度計測の誤差が大きく
なる。このため厳密に空中での飛翔体1の水平位置を一
点に保持するためには、つぎのような処理が必要とな
る。(2-1-3) Hovering for more than 10 seconds and stopping in the sky other than the horizontal plane When the unevenness on the ground is so large that it cannot be ignored compared to the altitude, the error of the angle measurement by the visual sensor 81 Becomes larger. For this reason, the following processing is required to exactly maintain the horizontal position of the flying object 1 in the air at one point.
【0451】すなわち視覚センサ81では2次元画像が
撮像される。ある瞬間に機体1aの真下にある地点(視
覚センサ81を原点とする座標系U−V−Wにおいて、
原点を通る地平面の法線ベクトルが地平面82を通る地
点)の画像が記憶される。そして所定時間経過後に同様
に画像が取得される。これら2つの画像が比較されて
「真下の地点」が上記所定時間の間に画像上で移動した
距離が求められる。そして画像上の移動距離と、視覚セ
ンサ81で計測される高度hとに基づき機体1aの傾斜
角度θが計測される。そしてこの計測した傾斜角度をフ
ィードバック信号として傾斜角度が零になるように邪魔
板20が制御される。これにより機体1aの姿勢は水平
に保持され、一点でホバリングする。That is, the visual sensor 81 captures a two-dimensional image. At a certain moment, a point immediately below the body 1a (in a coordinate system UVW with the visual sensor 81 as the origin,
An image of a point where the normal vector of the ground plane passing through the origin passes through the ground plane 82) is stored. Then, after a lapse of a predetermined time, an image is similarly acquired. These two images are compared, and the distance that the “point immediately below” has moved on the image during the above-mentioned predetermined time is obtained. Then, the inclination angle θ of the body 1a is measured based on the moving distance on the image and the altitude h measured by the visual sensor 81. Then, the baffle plate 20 is controlled so that the measured tilt angle becomes a feedback signal and the tilt angle becomes zero. As a result, the attitude of the body 1a is kept horizontal and hovering at one point.
【0452】機体1aがヨー角方向回りに自転する場合
には、視覚センサ81で同様に2つの画像を取得して、
2つの画像中の「真下の地点」の方向が一定となるよう
に、垂直翼30を制御することで、ヨー角方向の自転を
精度よく抑えることができる。When the body 1a rotates around the yaw angle direction, two images are acquired by the visual sensor 81 in the same manner.
By controlling the vertical wing 30 so that the direction of the “point directly below” in the two images is constant, the rotation in the yaw angle direction can be accurately suppressed.
【0453】なお視覚センサ81によって飛翔体1が水
平に移動しているときの対地速度を計測することもでき
る。すなわち、ある瞬間に機体1aの真下にある地点
(視覚センサ81を原点とする座標系U−V−Wにおい
て、原点を通る地平面の法線ベクトルが地平面82を通
る地点)の画像が記憶される。そして所定時間Δt経過
後に同様に画像が取得される。これら2つの画像が比較
されて「真下の地点」が上記所定時間Δtの間に画像上
で移動した距離が求められる。そして画像上の移動距離
と、視覚センサ81で計測される高度hと、画像上の移
動距離に対応する画角θとから「真下の地点」の実際の
移動距離Lが求められる。そして移動距離Lと上記所定
時間Δtとから飛翔体1の対地速度が計測される。なお
GPSを用いて機体の位置を求め、所定時間Δtの間の
位置の変化量から対地速度を計測することも可能であ
る。この計測方法を併用することで誤差を小さくするこ
とができる。[0453] The visual sensor 81 can measure the ground speed when the flying object 1 is moving horizontally. That is, an image of a point immediately below the body 1a at a certain moment (a point where the normal vector of the ground plane passing through the origin passes through the ground plane 82 in the coordinate system UVW having the visual sensor 81 as the origin) is stored. Is done. Then, after a lapse of a predetermined time Δt, an image is similarly obtained. The two images are compared to determine the distance that the “point immediately below” has moved on the image during the predetermined time Δt. Then, the actual moving distance L of the “point directly below” is obtained from the moving distance on the image, the altitude h measured by the visual sensor 81, and the angle of view θ corresponding to the moving distance on the image. Then, the ground speed of the flying object 1 is measured from the moving distance L and the predetermined time Δt. It is also possible to determine the position of the airframe using GPS and measure the ground speed from the amount of change in the position during the predetermined time Δt. The error can be reduced by using this measurement method together.
【0454】(2−2)高度を一定に保つ 機体1aの高度hは、前述したように視覚センサ81に
よって計測される。そして計測された高度hがフィード
バックされて機体1aの高度が目標とする一定高さとな
るようにエンジン8の回転数が制御され、推力が調整さ
れる。(2-2) Keeping the altitude constant The altitude h of the body 1a is measured by the visual sensor 81 as described above. The measured altitude h is fed back, and the rotation speed of the engine 8 is controlled so that the altitude of the body 1a becomes a target constant height, and the thrust is adjusted.
【0455】しかし実際にはエンジン8の回転数が変化
すると、大きなタイムラグを伴って推力が大きく変動し
てしまう。したがってエンジン回転数の制御は、高度を
一定に保持するような微妙な推力の調整には適合しな
い。However, in practice, when the rotation speed of the engine 8 changes, the thrust greatly changes with a large time lag. Therefore, control of the engine speed is not suitable for fine adjustment of the thrust to keep the altitude constant.
【0456】このためエンジン8の回転数は一定に保持
することにして、図24で説明したように4つの邪魔板
21〜24の開閉角度θbaseを制御して機体1aに、推
力FLと反対側に押し下げ力4×Fbaseを発生させ、推
力FLを調整すればよい。邪魔板21〜24を制御する
ことで推力を微妙に調整し高度を一定に保持することが
可能となる。この高度一定の制御は、ホバリング中だけ
ではなく前進中の高度保持にも適用することができる。For this reason, the rotation speed of the engine 8 is kept constant, and the opening and closing angles θbase of the four baffle plates 21 to 24 are controlled as described with reference to FIG. A thrust force FL may be adjusted by generating a pressing force 4 × Fbase. By controlling the baffles 21 to 24, the thrust can be finely adjusted and the altitude can be kept constant. This constant altitude control can be applied not only during hovering but also during altitude holding.
【0457】(2−3)前進する。(2-3) Move forward.
【0458】上記(2−2)で説明した高度一定の制御
を行いつつ、機体1aは前後左右に水平移動される。す
なわち邪魔板20の開閉角度が制御され、Xb軸回りま
たはYb軸回りのトルクが変化される。これにより機体
1aが左右または前後に傾斜され、機体1aが左右また
は前後に水平移動される。The aircraft 1a is horizontally moved back and forth, right and left while performing the constant altitude control described in the above (2-2). That is, the opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled, and the torque about the Xb axis or the Yb axis is changed. Thereby, the body 1a is tilted left and right or back and forth, and the body 1a is horizontally moved left and right or back and forth.
【0459】ここで対地角度は上記(2−1−3)で述
べたように視覚センサ81によって計測することができ
る。Here, the ground angle can be measured by the visual sensor 81 as described in the above (2-1-3).
【0460】視覚センサ81によって飛翔体1の対地速
度が計測され、この計測した対地速度をフィードバック
信号として対地速度が目標対地速度になるように邪魔板
20の開閉角度が制御される。以上により飛翔体1は所
望の速度で所望する方向へ正確に水平移動される。The ground speed of the flying object 1 is measured by the visual sensor 81, and the opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled such that the measured ground speed is used as a feedback signal so that the ground speed becomes the target ground speed. Thus, the flying object 1 is accurately horizontally moved at a desired speed in a desired direction.
【0461】以上が飛翔体1が低空で停止してから高度
を保ち低速で前進飛行するまでの処理内容である。The above is the processing contents from the time when the flying object 1 stops at low altitude to the time when it keeps altitude and flies forward at low speed.
【0462】(3)前進飛行から緩停止し、180度方
向転換しさらに前進飛行するまでの処理手順 (3−1)前進飛行から緩やかに停止するまで 視覚センサ81によって飛翔体1の対地速度が計測さ
れ、この計測した対地速度をフィードバック信号として
対地速度が速度零になるように邪魔板20の開閉角度が
制御される。邪魔板20の開閉角度を徐々に変化させ
て、Xb軸回りまたはYb軸回りのトルクを徐々に変化さ
せ、機体1aを、左右または前後に傾斜した状態から徐
々に水平な姿勢にもっていく。こうして機体1aが緩や
かに停止される。(3) Processing procedure from a forward flight to a gradual stop, turning 180 degrees and continuing to a forward flight (3-1) From a forward flight to a gradual stop The visual sensor 81 reduces the ground speed of the flying object 1 The opening / closing angle of the baffle plate 20 is controlled so that the measured ground speed is used as a feedback signal and the ground speed becomes zero. By gradually changing the opening / closing angle of the baffle plate 20 and gradually changing the torque around the Xb axis or the Yb axis, the body 1a is gradually brought into a horizontal posture from a state in which the body 1a is tilted left or right or back and forth. Thus, the body 1a is gently stopped.
【0463】(3−2)空中で静止しながら180度方
向転換する。(3-2) Turn 180 degrees while standing still in the air.
【0464】上記(2−1−1)、(2−1−2)、
(2−1−3)と同様の処理がなされ、飛翔体1が一点
でホバリングされる。The above (2-1-1), (2-1-2),
The same processing as (2-1-3) is performed, and the flying object 1 is hovered at one point.
【0465】そして垂直翼30の傾斜角ψが制御される
ことによって、ヨー角方向のトルクが変化され、ヨー角
方向に180度だけ機体1aの姿勢が変化される。ヨー
角方向の制御は、図92で説明したように自動制御で行
うことができる。By controlling the inclination angle の of the vertical wing 30, the torque in the yaw angle direction is changed, and the attitude of the body 1a is changed by 180 degrees in the yaw angle direction. The control in the yaw angle direction can be performed by automatic control as described with reference to FIG.
【0466】また図91で説明したように仮想乗務員が
モニタ画面88aで監視している場合には、機体1aの
ヨー角方向の変化を顕著に観察することができる。この
ため機体1aがヨー角方向に180度転換するように、
ヨー方向指令を遠隔操縦装置の操作により与えることが
できる。When the virtual crew is monitoring on the monitor screen 88a as described with reference to FIG. 91, the change in the yaw angle direction of the body 1a can be noticeably observed. For this reason, so that the body 1a turns 180 degrees in the yaw angle direction,
A yaw direction command can be given by operating the remote control.
【0467】(3−3)方向転換後、再び前進する。(3-3) After the change of direction, the vehicle advances again.
【0468】上記(2−3)と同様の処理がなされ、飛
翔体1が高度を保持しつつ前進飛行される。The same processing as in the above (2-3) is performed, and the flying object 1 is made to fly forward while maintaining the altitude.
【0469】(4)前進飛行から急停止するまでの処理
手順 前進している機体1aを急停止させるには、水平回転翼
2の回転面の後部を大きく下向きに傾斜させて、機体1
aを大きな力で後ろ向きに引っ張る必要がある。しかし
水平回転翼2の回転面を大きく傾斜させると、機体1a
の推力の鉛直方向成分が瞬間的に大きく(10kg以
上)不足し、重力によって鉛直下向きに働いている力と
釣り合わなくなる。このため急ブレーキをかけることに
よって機体1aの高度が大幅に下がってしまう。(4) Processing Procedure from Forward Flight to Sudden Stop In order to suddenly stop the advancing body 1a, the rear part of the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 is tilted largely downward, and the
It is necessary to pull a backward with a large force. However, when the rotating surface of the horizontal rotor 2 is greatly inclined, the airframe 1a
The vertical component of the thrust is momentarily large (10 kg or more) and insufficient, and the force acting vertically downward by gravity is not balanced. For this reason, the height of the fuselage 1a is greatly reduced by suddenly applying the brake.
【0470】このブレーキをかけると機体1aの高度が
下げるという現象は、緩やかに停止する場合にも僅かな
がら発生する。しかし緩やかに停止する場合の水平回転
翼2の回転面の傾きは僅かであるために、機体1aの推
力の鉛直方向成分の不足は小さく(数kg未満)、邪魔
板20の制御で対処することができる。すなわち邪魔板
20の開閉角度θbaseを制御して、機体1aに下向きに
作用する力Fbaseを調整することで対処できる。The phenomenon that the altitude of the body 1a lowers when the brake is applied slightly occurs even when the vehicle 1 stops slowly. However, since the inclination of the rotating surface of the horizontal rotary wing 2 at the time of a gradual stop is slight, the shortage of the vertical component of the thrust of the airframe 1a is small (less than several kg). Can be. That is, it can be dealt with by controlling the opening / closing angle θbase of the baffle plate 20 and adjusting the force Fbase acting downward on the body 1a.
【0471】ところが、急ブレーキをかけて急停止させ
たときは、邪魔板20を制御して下向きの力Fbaseを零
にしても推力不足を補うことができない。そこで機体1
aを急停止させる場合には、予めエンジン8の回転数を
上昇させて推力をある程度(10kg以上)高めておく
ことが望ましい。エンジン8の回転数を上昇させ推力を
予め高めておいた後に、邪魔板20により機体1aの後
部が大きく傾斜されて急ブレーキがかけられる。そして
飛翔体1の速度が零に近づいたときに、邪魔板20によ
り機体1aの傾斜が戻されるとともにエンジン8の回転
数が低い回転数に戻される。なおエンジン8の吹き上が
りの特性によっては、燃料を急激に多量に供給しても回
転数が急上昇しないことがある。このような応答のよく
ないエンジン8が搭載されている飛翔体1の場合には、
図23で前述したように邪魔板20の開閉角度θを負の
値にし、邪魔板20を断面でみて上に凸のハの字状にす
ればよい。邪魔板20が断面でみて上に凸のハの字状に
なるように傾動されると、機体1aに吸い上げ力が作用
して、推力を不足分を補助することができる。これによ
りエンジン8の回転数が急上昇しない場合でも推力の不
足分を迅速に補うことが可能となる。However, when a sudden brake is applied and the vehicle is stopped suddenly, insufficient thrust cannot be compensated for by controlling the baffle plate 20 to reduce the downward force Fbase to zero. So Aircraft 1
When a is suddenly stopped, it is desirable to increase the thrust to some extent (10 kg or more) by increasing the rotation speed of the engine 8 in advance. After increasing the rotation speed of the engine 8 and increasing the thrust in advance, the rear portion of the body 1a is greatly inclined by the baffle plate 20 and a sudden brake is applied. Then, when the speed of the flying object 1 approaches zero, the inclination of the body 1a is returned by the baffle plate 20 and the rotation speed of the engine 8 is returned to a low rotation speed. It should be noted that, depending on the characteristics of the up-rising of the engine 8, even when the fuel is suddenly supplied in a large amount, the rotational speed may not suddenly increase. In the case of the flying object 1 equipped with such an engine 8 having a poor response,
As described above with reference to FIG. 23, the opening / closing angle θ of the baffle plate 20 may be set to a negative value, and the baffle plate 20 may be formed in a C-shape that is convex upward when viewed in cross section. When the baffle plate 20 is tilted so as to have a C-shape that is upwardly convex when viewed in cross section, a suction force acts on the fuselage 1a to assist the shortage of the thrust. This makes it possible to quickly compensate for the shortage of thrust even when the rotation speed of the engine 8 does not rise rapidly.
【0472】このように急停止の動作を行う場合には、
エンジン8の回転数を制御して推力を大幅に変化させて
おく必要がある。このため停止直前には高度が下がり停
止直後は高度が上がるという過渡的な高度変動は避けら
れない。このため地上3〜5mの低空で飛行している場
合に急ブレーキをかけてしまうと過渡的に高度が下がり
地面に飛翔体1が激突するおそれがある。したがって急
ブレーキをかけるのは、空中衝突によって地上の設備機
材や人間に被害を及ぼすような事故を回避するときに限
るのが望ましい。In the case of performing the sudden stop operation as described above,
It is necessary to control the rotation speed of the engine 8 to greatly change the thrust. For this reason, a transient altitude change in which the altitude decreases immediately before the stop and the altitude increases immediately after the stop is inevitable. For this reason, if a sudden brake is applied when flying in a low altitude of 3 to 5 m above the ground, the altitude may drop transiently and the flying object 1 may crash into the ground. Therefore, it is desirable to apply the sudden braking only when avoiding an accident that may damage equipment and equipment on the ground and humans due to an air collision.
【0473】(5)散布による貨物重量減少に伴う飛行
特性の自動調整 飛翔体1を産業用無人ヘリコプタとして使用する場合に
は、機体1aと貨物部1bとを合わせた総重量は約10
0kgであり、そのうち燃料タンク9と貨物41の重量
は約50kgである。よって燃料タンク9と貨物41の
重量が総重量に占める割合は大きく、散布作業の進行に
伴い燃料、貨物41の重量が軽くなると、それが飛行特
性に与える影響は大きい。このため散布作業の進行につ
れて飛行特性を自動的に調整する必要がある。(5) Automatic Adjustment of Flight Characteristics Due to Decrease of Cargo Weight by Spraying When the flying object 1 is used as an industrial unmanned helicopter, the total weight of the aircraft 1a and the cargo section 1b is about 10
The weight of the fuel tank 9 and the cargo 41 is about 50 kg. Therefore, the ratio of the weight of the fuel tank 9 and the cargo 41 to the total weight is large, and if the weight of the fuel or the cargo 41 becomes lighter as the spraying operation progresses, the influence on the flight characteristics is greater. Therefore, it is necessary to automatically adjust the flight characteristics as the spraying operation proceeds.
【0474】(5−1)薬剤散布や燃料の消耗 広い地域に薬剤を散布する場合などには、満載時で約5
0kgある貨物41は数十分かけて零に近づく(実際に
は散布機材の重量が約15kgあるので完全に貨物41
の重量が零になることはない)。飛行中の飛翔体1の総
重量が徐々に減る状況を放置すると、水平回転翼2で発
生する推力と、飛翔体1の重量に応じた重力との釣り合
いのバランスが崩れて、徐々に飛行高度が高くなる。(5-1) Spraying of medicines and consumption of fuel When spraying medicines over a wide area, about 5
A cargo 41 weighing 0 kg approaches zero over several tens of minutes (actually, since the weight of the spraying equipment is about 15 kg, the cargo 41 is completely removed.
Weight will never be zero). If the total weight of the flying object 1 during flight is gradually reduced, the balance between the thrust generated by the horizontal rotor 2 and the gravity according to the weight of the flying object 1 is lost, and the flying altitude gradually decreases. Will be higher.
【0475】そこで高度hがフィードバックされ目標と
する一定の高度が保持されるように、エンジン8の回転
数が制御される。すなわち高度が上がるに応じてエンジ
ン8の回転数が下げられ、推力が減じられることで、推
力と重力との釣り合いのバランスが保たれる。ただしエ
ンジン8の特性によっては、燃料の燃焼を絞り(燃料を
絞る場合と空気を絞る場合とがある)、エンジン8の回
転数を下げると、過渡的に推力がオーバーシュートする
ことがある。これにより飛行高度が急変する。これに対
しては邪魔板20の制御で対処することができる。すな
わち推力の変動は数kg未満の範囲であるので邪魔板2
0の開閉角度θbaseを制御して、機体1aに下向きに作
用する力Fbaseを調整することで対処することができ
る。Therefore, the rotation speed of the engine 8 is controlled so that the altitude h is fed back and the target constant altitude is maintained. That is, as the altitude increases, the rotation speed of the engine 8 is reduced and the thrust is reduced, so that the balance between the thrust and gravity is maintained. However, depending on the characteristics of the engine 8, if the combustion of the fuel is restricted (there is a case where the fuel is restricted and the air is restricted) and the rotation speed of the engine 8 is reduced, the thrust may transiently overshoot. This causes a sudden change in flight altitude. This can be dealt with by controlling the baffle plate 20. That is, since the variation of the thrust is within a range of less than several kg, the baffle plate 2
This can be dealt with by controlling the opening / closing angle θbase of 0 and adjusting the force Fbase acting downward on the body 1a.
【0476】以上のように飛翔体1の重量減少に伴う飛
行高度の緩やかな変動に対しては、エンジン回転数の制
御で対処することができる。つまり飛行高度の変動の
「低周波成分」はエンジン8の制御で対処する。またエ
ンジン8の推力変動に伴う飛行高度の急変に対しては、
邪魔板20の制御で対処することができる。つまり飛行
高度の変動の「高周波成分」は邪魔板20の制御で対処
する。As described above, a gradual change in the flight altitude due to a decrease in the weight of the flying object 1 can be dealt with by controlling the engine speed. That is, the “low frequency component” of the fluctuation of the flying altitude is dealt with by controlling the engine 8. Also, for sudden changes in flight altitude due to fluctuations in thrust of the engine 8,
This can be dealt with by controlling the baffle plate 20. That is, the "high frequency component" of the fluctuation of the flight altitude is dealt with by controlling the baffle plate 20.
【0477】なおエンジン8が不調のときには、燃料の
燃焼を絞りエンジン8の回転数を下げると、オーバーシ
ュートが過大となり、一時的に推力が減りすぎることが
ある。これに対しては図23で前述したように邪魔板2
0の開閉角度θを一時的に負の値にし、邪魔板20を断
面でみて上に凸のハの字状にすればよい。邪魔板20が
断面でみて上に凸のハの字状になるように傾動される
と、機体1aに吸い上げ力が作用して、一時的な推力の
不足を補うことができる。ただし「上に凸」の状態から
「下に凸」の状態への急変を煩雑に繰り返すと、邪魔板
20が疲労しやすくなることに注意する必要がある。When the engine 8 is malfunctioning, if the combustion of the fuel is throttled and the rotation speed of the engine 8 is reduced, the overshoot becomes excessive and the thrust may temporarily decrease too much. On the other hand, as described above with reference to FIG.
The opening / closing angle θ of 0 may be temporarily set to a negative value, and the baffle plate 20 may be formed in a C-shape that is upwardly convex when viewed in cross section. When the baffle plate 20 is tilted so as to have an upwardly convex C-shape when viewed in cross section, a suction force acts on the body 1a to compensate for a temporary lack of thrust. However, it should be noted that if the sudden change from the “upward convex” state to the “downward convex” state is repeated in a complicated manner, the baffle plate 20 is likely to be fatigued.
【0478】(5−2)養魚いけすへの餌の投下 養魚いけすに餌を投下する場合などには、餌の全量が一
度に投下されるので、満載時で約50kgある貨物41
は瞬間的に零に近づく。飛行中の飛翔体1の総重量が瞬
間的に減じられると、水平回転翼2で発生する推力と、
飛翔体1の重量に応じた重力との釣り合いのバランスが
一気に崩れて、機体1aは1Gの加速度で急上昇を開始
する。これを放置すれば2秒以内に高度10mの高さま
で到達することもある。このため餌は分割して投下する
ことが望ましい。ただし餌の全量を一度に投下せざるを
得ないときには、急激な高度上昇に対処すべく図88の
制御を実行させることが望ましい。(5-2) Dropping the Feed into the Fish Farm When the feed is dropped into the fish farm, the entire amount of the feed is dropped at one time, so the cargo 41 weighing about 50 kg when fully loaded is used.
Momentarily approaches zero. When the total weight of the flying object 1 during flight is instantaneously reduced, the thrust generated by the horizontal rotor 2 and
The balance between the flying object 1 and the gravity in accordance with the weight of the flying object 1 collapses at a stretch, and the aircraft 1a starts to rise rapidly at an acceleration of 1G. If this is left unattended, it may reach a height of 10 m within 2 seconds. For this reason, it is desirable that the food be dropped separately. However, when it is necessary to drop the whole amount of food at once, it is desirable to execute the control of FIG. 88 in order to cope with a rapid rise in altitude.
【0479】すなわち機体Zb軸(上下方向)の加速度
が常時検出される。そしてこの検出された加速度が予め
設定された大きな負の値に達した場合には、機体1aが
急上昇しているものと判断して、図88に示す制御が起
動される。これにより飛翔体1の高度を安全な高度にま
で低下させて保持することができる。That is, the acceleration in the body Zb axis (vertical direction) is always detected. When the detected acceleration reaches a large negative value set in advance, it is determined that the body 1a is rapidly rising, and the control shown in FIG. 88 is started. Thereby, the altitude of the flying object 1 can be reduced to a safe altitude and held.
【0480】(6)低空でのホバリング(停止)から、
着陸動作までの処理手順 (6−1)高度を下げる 飛翔体1は地上から数10m程度の飛行高度でホバリン
グしている状態から、徐々に高度が下げられる。この過
程では上記(2−1−1)、(2−1−2)、(2−1
−3)で説明したホバリングが各高度地点でされなが
ら、徐々に高度が下げられる。エンジン8への燃料供給
量が徐々に減少されることで徐々に回転数が減少され徐
々に水平回転翼2で発生する推力が減じられる。これに
より飛翔体1の高度が徐々に下げられる。高度が徐々に
下げられている間Zb軸の加速度計によって上下方向の
加速度が常時検出されている。このZb軸の加速度計の
検出値が予め設定された加速度よりも大きくなった場合
には、邪魔板20が制御され、機体1aに下向きに作用
する力Fbaseが調整される。これにより機体1aに作用
する下向きの加速度が設定値以下に抑えられ飛翔体1を
ゆっくりと下降させることができる。(6) From hovering (stop) in low altitude,
Processing procedure up to landing operation (6-1) Decreasing altitude The flying object 1 is gradually lowered from a state where it is hovering at a flight altitude of about several tens of meters from the ground. In this process, the above (2-1-1), (2-1-2), (2-1)
The altitude is gradually lowered while the hover described in -3) is performed at each altitude point. As the amount of fuel supplied to the engine 8 is gradually reduced, the rotation speed is gradually reduced, and the thrust generated by the horizontal rotor 2 is gradually reduced. Thereby, the altitude of the flying object 1 is gradually reduced. While the altitude is gradually lowered, the acceleration in the vertical direction is constantly detected by the Zb-axis accelerometer. When the detection value of the Zb-axis accelerometer becomes larger than a preset acceleration, the baffle plate 20 is controlled, and the force Fbase acting downward on the body 1a is adjusted. As a result, the downward acceleration acting on the airframe 1a is suppressed to a set value or less, and the flying object 1 can be slowly lowered.
【0481】(6−2)地上1m程度で最終調整する 地上1mよりも低い高度では、上記(1−3)で説明し
たようにグランドイフェクトのために機体1aの運動が
不安定になり易い。特に邪魔板20を断面でみて「下に
凸」の状態に傾動させて、押し下げ力が発生するように
制御している場合に、上記グランドイフェクトが発生し
邪魔板20に上向きの力がかかると、押し下げ力を発生
させる制御が不能になるおそれがある。(6-2) Final adjustment about 1 m above the ground At altitudes lower than 1 m above the ground, the motion of the body 1a tends to be unstable due to the ground effect as described in (1-3) above. In particular, when the baffle plate 20 is tilted in a state of “convex downward” when viewed in cross-section and controlled to generate a pressing force, when the ground effect occurs and an upward force is applied to the baffle plate 20 Therefore, there is a possibility that the control for generating the pressing force becomes impossible.
【0482】これを避けるために、降下した機体1aは
地上1mに達した時点で、一旦空中静止(ホバリング)
される。そして図23で前述したように邪魔板20の開
閉角度θが負の値にされ、邪魔板20が断面でみて上に
凸のハの字状にされる。邪魔板20が断面でみて上に凸
のハの字状になるように傾動されると、機体1aに吸い
上げ力が作用する。そしてエンジン8の回転数がホバリ
ングが可能な最低限の回転数まで下げられる。こうして
邪魔板20が「上に凸」にされ吸い上げ力が発生してい
る状態でグランドイフェクトが発生すると、邪魔板20
の下面の圧力が高まることにより、邪魔板20が持ち上
げられる。ここで機体1aが傾斜されていれば、傾斜し
ている側の邪魔板20が、より大きく持ち上げられるこ
とになり、機体1aの傾斜が自動的に打ち消され機体1
aが水平な姿勢に自動調整される。さらに邪魔板20を
制御することによって機体1aを正確に水平な姿勢にも
っていくことができる。[0482] In order to avoid this, the aircraft 1a that has descended temporarily stops in the air (hovering) when it reaches 1m above the ground.
Is done. Then, as described above with reference to FIG. 23, the opening / closing angle θ of the baffle plate 20 is set to a negative value, and the baffle plate 20 is formed into a C-shape that is convex upward when viewed in cross section. When the baffle plate 20 is tilted so as to have an upwardly convex C-shape when viewed in cross section, a suction force acts on the body 1a. Then, the rotation speed of the engine 8 is reduced to the minimum rotation speed at which hovering is possible. When the ground effect is generated in a state where the baffle plate 20 is “convex upwardly” and a suction force is generated, the baffle plate 20
The baffle plate 20 is lifted by increasing the pressure on the lower surface of the baffle. Here, if the body 1a is inclined, the baffle plate 20 on the inclined side is lifted more greatly, and the inclination of the body 1a is automatically canceled, and the body 1a is tilted.
a is automatically adjusted to a horizontal posture. Further, by controlling the baffle plate 20, the body 1a can be accurately brought to a horizontal posture.
【0483】つぎに邪魔板20の開閉角度θが負にされ
「上に凸」にされて吸い上げ力が発生している状態か
ら、邪魔板20の開閉角度θが一旦零近くまで「上に
凸」のまま変化される。これにより機体1aは吸い上げ
力(上向きの力)を失って高度が下がる。Next, from the state in which the opening / closing angle θ of the baffle plate 20 is made negative and “convex upward” and a suction force is generated, the opening / closing angle θ of the baffle plate 20 is temporarily set to “near zero”. Is changed as it is. As a result, the airframe 1a loses the suction force (upward force) and lowers in altitude.
【0484】機体1aが着地する寸前に、邪魔板20の
開閉角度θが「上に凸」のまま急激に変化される。これ
により機体1aの降下速度が減じられ、着地時に衝撃が
抑制される。機体1aが着地すると、すみやかにエンジ
ン8の回転数が減じられる。この理由は、高度が下がる
ほどグランドイフェクトの効果が大きくなり、邪魔板2
0を持ち上げる力が大きくなり、これを放置すれば再び
機体1aが数十cmほど上昇してしまうからである。以
上のようにして飛翔体1は安全に着地される。Immediately before the body 1a lands, the opening / closing angle θ of the baffle plate 20 is suddenly changed while being “convex upward”. As a result, the descent speed of the body 1a is reduced, and the impact at the time of landing is suppressed. When the airframe 1a lands, the rotation speed of the engine 8 is immediately reduced. The reason for this is that the lower the altitude is, the greater the effect of the ground effect becomes
This is because the force for lifting 0 becomes large, and if left unattended, the body 1a will rise again by about several tens of cm. The flying object 1 is safely landed as described above.
【0485】なお以上説明した各実施形態は、継手部1
0を備えた飛翔体1を想定している。しかし各実施形態
のうちで、継手部の存在を必ずしも前提としない実施形
態については、継手部10を備えない従来の飛翔体1′
(図4:特願平9−285492号に開示された飛翔
体)に対しても適用可能である。たとえば図23〜図2
5で説明した邪魔板20を制御する実施形態、図44で
説明した垂直翼30を制御する実施形態、図84〜図8
8で説明した飛翔体1の飛翔状態を計測する実施形態に
ついては継手部10を備えない従来の飛翔体1′に対し
ても適用することができる。In each embodiment described above, the joint 1
A flying object 1 having 0 is assumed. However, among the embodiments, the embodiment that does not necessarily assume the existence of the joint portion is the conventional flying object 1 ′ without the joint portion 10.
(FIG. 4: flying object disclosed in Japanese Patent Application No. 9-285492). For example, FIGS.
The embodiment for controlling the baffle plate 20 described in FIG. 5, the embodiment for controlling the vertical wing 30 described in FIG. 44, and FIGS.
The embodiment for measuring the flying state of the flying object 1 described in 8 can also be applied to a conventional flying object 1 ′ without the joint 10.
【0486】なお邪魔板20ならびに垂直翼30の形状
については単純な板状や流線形の翼型だけでなく、それ
に沿って流れた空気が大きな乱気流の渦を作って振動の
原因にならないように、端面をギザギザにしたり、短い
糸や羽毛を取り付けて小さな多数の渦を発生させること
が有効である。The shapes of the baffle plate 20 and the vertical wing 30 are not limited to a simple plate or streamlined airfoil, but also so that the air flowing along the wing may form a large turbulent vortex and cause no vibration. It is effective to make the end face jagged or to attach a short thread or feather to generate many small vortices.
【図1】図1は実施形態の飛翔体の構成要素を分離して
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing components of a flying object according to an embodiment separately.
【図2】図2は図1の飛翔体の全体の外観図である。FIG. 2 is an external view of the entire flying object of FIG. 1;
【図3】図3は従来の有人飛行体を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional manned flying vehicle.
【図4】図4は従来の無人の飛翔体を示す図である。FIG. 4 is a view showing a conventional unmanned flying object.
【図5】図5は飛翔体に作用する力を説明する図であ
る。FIG. 5 is a diagram illustrating a force acting on a flying object.
【図6】図6は継手部の接続位置を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating connection positions of joint portions.
【図7】図7は継手部の接続位置を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating connection positions of joint portions.
【図8】図8は継手部の自由度を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a degree of freedom of a joint portion.
【図9】図9は継手部にアクチュエータを設けた飛翔体
を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a flying object in which an actuator is provided at a joint portion.
【図10】図10は従来の防護壁の問題点を説明する図
である。FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of a conventional protective wall.
【図11】図11は実施形態の防護壁の効果を説明する
図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the effect of the protective wall according to the embodiment.
【図12】図12は実施形態の防護壁の効果を説明する
図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the effect of the protective wall according to the embodiment.
【図13】図13は防護壁を多重に設けた実施形態を示
す図である。FIG. 13 is a diagram showing an embodiment in which multiple protective walls are provided.
【図14】図14は水平回転翼の周囲を構造を示す斜視
図である。FIG. 14 is a perspective view showing a structure around a horizontal rotor.
【図15】図15は多重の防護壁を構成要素に分離して
示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing multiple protective walls separated into components.
【図16】図16防護壁を三角法で説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a protection wall by triangulation.
【図17】図17は防護壁を三角法で説明する図であ
る。FIG. 17 is a diagram illustrating a protection wall by triangulation.
【図18】図18は飛翔体の軸を説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating axes of a flying object.
【図19】図19は飛翔体が加速する原理の説明図であ
る。FIG. 19 is an explanatory view of the principle of acceleration of a flying object.
【図20】図20は飛翔体に作用するモーメントを説明
する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a moment acting on a flying object.
【図21】図21は邪魔板によって飛翔体を前後左右に
操舵する原理を説明する図である。FIG. 21 is a view for explaining the principle of steering a flying object back and forth and right and left by a baffle plate.
【図22】図22は邪魔板で行われる制御を説明する図
である。FIG. 22 is a diagram illustrating control performed on a baffle plate.
【図23】図23は邪魔板の開閉状態と発生する力との
関係を説明する図である。FIG. 23 is a view for explaining the relationship between the open / closed state of the baffle plate and the generated force.
【図24】図24は邪魔板によって推力を調整する制御
を説明する図である。FIG. 24 is a diagram illustrating control for adjusting thrust by a baffle plate.
【図25】図25は邪魔板の開閉状態に応じて機体に働
く力の違いを説明する図である。FIG. 25 is a diagram for explaining a difference in force acting on the machine body according to the open / close state of the baffle plate.
【図26】図26は空気抵抗によって機体が加速する様
子を説明する図である。FIG. 26 is a diagram for explaining how the aircraft accelerates due to air resistance.
【図27】図27は空気抵抗によって機体が減速する様
子を説明する図である。FIG. 27 is a diagram for explaining how the airframe decelerates due to air resistance.
【図28】図28は図27の構造に継手部を設けた場合
の動きを説明する図である。FIG. 28 is a view for explaining movement when a joint is provided in the structure of FIG. 27;
【図29】図29は貨物が軽くなった場合の動きを説明
する図である。FIG. 29 is a diagram for explaining the movement when the cargo is lightened.
【図30】図30は継手部に曲がり易さを調整する機構
を設けた実施形態を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing an embodiment in which a mechanism for adjusting the ease of bending is provided in the joint portion.
【図31】図31は2自由度の継手部に曲がり易さを調
整する機構を設けた実施形態を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing an embodiment in which a mechanism for adjusting the ease of bending is provided in a joint having two degrees of freedom.
【図32】図32は機体の振れ止め制御を説明する図で
ある。FIG. 32 is a diagram illustrating the steady rest control of the airframe.
【図33】図33は機体重心と貨物部重心との位置関係
を説明する図である。FIG. 33 is a diagram for explaining the positional relationship between the machine center of gravity and the cargo center of gravity.
【図34】図34は飛翔体に働く力を説明する図であ
る。FIG. 34 is a diagram for explaining a force acting on a flying object.
【図35】図35は飛翔体が傾斜したときに飛翔体に働
く力を説明する図である。FIG. 35 is a diagram illustrating forces acting on the flying object when the flying object is inclined.
【図36】図36は機体と貨物部との接続関係を説明す
る図である。FIG. 36 is a diagram for explaining a connection relationship between an aircraft and a cargo unit.
【図37】図37は傾斜地に飛翔体が着地している様子
を示す図である。FIG. 37 is a diagram illustrating a state in which a flying object lands on an inclined land.
【図38】図38は飛翔体に働く力を説明する図であ
る。FIG. 38 is a diagram for explaining a force acting on a flying object.
【図39】図39は傾斜地で飛翔体の機体が傾斜してい
る様子を示す図である。FIG. 39 is a diagram showing a state in which the aircraft body of the flying object is inclined on an inclined ground.
【図40】図40は機体に吊り下げられた貨物が揺動し
ている状態を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing a state in which the cargo suspended from the body is swinging.
【図41】図41は継手部の接続位置が異なる各実施形
態を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing each embodiment in which connection positions of joint portions are different.
【図42】図42は邪魔板と垂直翼が配置された状態を
示す斜視図である。FIG. 42 is a perspective view showing a state where a baffle plate and a vertical wing are arranged.
【図43】図43は鉛直軸回りのトルクによって飛翔体
の軌跡が曲げられることを説明する図である。FIG. 43 is a diagram for explaining that a trajectory of a flying object is bent by a torque around a vertical axis.
【図44】図44は垂直翼によって鉛直軸回りのトルク
を制御する実施形態を示す図である。FIG. 44 is a diagram illustrating an embodiment in which torque around a vertical axis is controlled by vertical wings.
【図45】図45は飛翔体の構造の一例を示す図であ
る。FIG. 45 is a diagram showing an example of the structure of a flying object.
【図46】図46は図45の飛翔体が斜面で離着陸する
様子を示す図である。FIG. 46 is a diagram showing a manner in which the flying object of FIG. 45 takes off and land on a slope.
【図47】図47は図45の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 47 is a diagram showing a state in which the flying object in FIG. 45 is flying.
【図48】図48は図45の飛翔体の離着陸の処理手順
を示すフローチャートである。FIG. 48 is a flowchart showing a processing procedure of takeoff and landing of the flying object in FIG. 45.
【図49】図49は図48の処理に必要な制御装置を示
す図である。FIG. 49 is a diagram showing a control device necessary for the processing in FIG. 48.
【図50】図50は飛翔体の構造の一例を示す図であ
る。FIG. 50 is a diagram showing an example of the structure of a flying object.
【図51】図51は図50の飛翔体が斜面で離着陸する
様子を示す図である。FIG. 51 is a diagram showing how the flying object of FIG. 50 takes off and land on a slope.
【図52】図52はクレーンに用いられる振れ止めの原
理を説明する図である。FIG. 52 is a view for explaining the principle of the steady rest used for the crane.
【図53】図53は図50の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 53 is a diagram showing a state in which the flying object in FIG. 50 is flying.
【図54】図54は図50の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 54 is a diagram showing a state in which the flying object in FIG. 50 is flying.
【図55】図55は飛翔体の構造の一例を示す図であ
る。FIG. 55 is a diagram showing an example of the structure of a flying object.
【図56】図56は図55の飛翔体が斜面で離着陸する
様子を示す図である。FIG. 56 is a diagram showing how the flying object of FIG. 55 takes off and land on a slope.
【図57】図57は図55の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 57 is a diagram showing a state in which the flying object in FIG. 55 is flying.
【図58】図58は飛翔体の構造の一例を示す図であ
る。FIG. 58 is a diagram showing an example of the structure of a flying object.
【図59】図59は図58の飛翔体が斜面で離着陸する
様子を示す図である。FIG. 59 is a diagram showing how the flying object of FIG. 58 takes off and land on a slope.
【図60】図60は図58の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 60 is a diagram showing a state where the flying object in FIG. 58 is flying.
【図61】図61は飛翔体の構造の一例を示す図であ
る。FIG. 61 is a diagram showing an example of the structure of a flying object.
【図62】図62は図61の飛翔体が斜面で離着陸する
様子を示す図である。FIG. 62 is a diagram showing how the flying object of FIG. 61 takes off and land on a slope.
【図63】図63は図61の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 63 is a diagram showing a state where the flying object in FIG. 61 is flying.
【図64】図64は継手部の自由度を説明する図であ
る。FIG. 64 is a diagram illustrating the degree of freedom of the joint.
【図65】図65は継手部を分離して設けた実施形態を
示す図である。FIG. 65 is a diagram showing an embodiment in which a joint portion is provided separately.
【図66】図66は図65に示す飛翔体が斜面で離着陸
する様子を示す図である。FIG. 66 is a diagram showing how the flying object shown in FIG. 65 takes off and land on a slope.
【図67】図67は図65の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 67 is a diagram showing a state where the flying object of FIG. 65 is flying.
【図68】図68は飛翔体の構造の一例を示す図であ
る。FIG. 68 is a diagram showing an example of the structure of a flying object.
【図69】図69は図68の飛翔体が斜面で離着陸する
様子を示す図である。FIG. 69 is a diagram showing how the flying object of FIG. 68 takes off and land on a slope.
【図70】図70は図68の飛翔体が飛翔している様子
を示す図である。FIG. 70 is a diagram showing a state where the flying object of FIG. 68 is flying.
【図71】図71は垂直尾翼を設けた構造を説明する斜
視図である。FIG. 71 is a perspective view illustrating a structure provided with a vertical tail.
【図72】図72は垂直尾翼の傾動状態を説明す図であ
る。FIG. 72 is a diagram illustrating a tilting state of a vertical tail unit.
【図73】図73は実施形態の垂直尾翼によって発生す
る力を示す図である。FIG. 73 is a diagram showing a force generated by the vertical tail of the embodiment.
【図74】図74は実施形態の飛翔体の後退現象の制御
を説明する図である。FIG. 74 is a view for explaining control of the retreat phenomenon of the flying object of the embodiment.
【図75】図75は垂直翼を複数設けた構成例を示す図
である。FIG. 75 is a diagram showing a configuration example in which a plurality of vertical wings are provided.
【図76】図76は垂直翼を3つ設けた構造の飛翔体を
示す図である。FIG. 76 is a view showing a flying object having a structure in which three vertical wings are provided.
【図77】図77は垂直翼を直列に設けた構造の飛翔体
を示す図である。FIG. 77 is a diagram showing a flying object having a structure in which vertical wings are provided in series.
【図78】図78は垂直翼を直列に設けた構造の飛翔体
を示す図である。FIG. 78 is a view showing a flying object having a structure in which vertical wings are provided in series.
【図79】図79は図78の垂直翼の動きを説明する図
である。FIG. 79 is a view for explaining the movement of the vertical wing in FIG. 78;
【図80】図80は1自由度の継手部を設けた飛翔体の
動きを示す図である。FIG. 80 is a view showing the movement of a flying object provided with a joint having one degree of freedom.
【図81】図81は邪魔板の動きを説明する図である。FIG. 81 is a view for explaining the movement of the baffle plate.
【図82】図82は邪魔板の断面状態を示す図である。FIG. 82 is a diagram showing a cross-sectional state of the baffle plate.
【図83】図83は複数枚の板で構成した邪魔板の動き
を説明する図である。FIG. 83 is a view for explaining the movement of a baffle plate composed of a plurality of plates;
【図84】図84は機体に視覚センサを設けて飛翔体の
飛翔状態を計測する原理を説明する斜視図である。FIG. 84 is a perspective view illustrating the principle of measuring the flying state of a flying object by providing a visual sensor on the aircraft.
【図85】図85は高度の計測原理を幾何的に示す図で
ある。FIG. 85 is a diagram geometrically showing the principle of measuring altitude.
【図86】図86はバンク角の計測原理を幾何的に示す
図である。FIG. 86 is a diagram geometrically showing the principle of measuring the bank angle.
【図87】図87はエレベーション角の計測原理を幾何
的に示す図である。FIG. 87 is a diagram geometrically showing the principle of measuring the elevation angle.
【図88】図88は飛翔体の高度を安全な高度まで低下
させる制御例を説明するフローチャートである。FIG. 88 is a flowchart illustrating a control example for lowering the altitude of a flying object to a safe altitude.
【図89】図89は飛翔体の飛行経路の設定例を説明す
る図である。FIG. 89 is a diagram illustrating an example of setting a flight path of a flying object.
【図90】図90は散布地とオペレータとの位置関係を
説明する図である。FIG. 90 is a diagram for explaining a positional relationship between a scattered land and an operator.
【図91】図91はモニタ画面によって飛翔体を仮想的
に操縦する実施形態を示す図である。FIG. 91 is a diagram showing an embodiment in which a flying object is virtually controlled on a monitor screen.
【図92】図92は飛翔体のヨー方向の姿勢の制御を説
明する図である。FIG. 92 is a diagram illustrating control of the attitude of the flying object in the yaw direction.
【図93】図93は機体に固定した座標系と変数の定義
を説明する斜視図である。FIG. 93 is a perspective view illustrating a coordinate system fixed to the body and definitions of variables.
【図94】図94は図93に対応する変数を定義した表
である。FIG. 94 is a table defining variables corresponding to FIG. 93;
【図95】図95は、機体に前後方向に傾斜を与えた場
合の幾何的関係を示す斜視図である。FIG. 95 is a perspective view showing a geometric relationship when the body is inclined in the front-rear direction.
【図96】図96は図95に示す変数を定義した表であ
る。FIG. 96 is a table defining the variables shown in FIG. 95;
1 飛翔体 1a 機体(駆動部) 1b 貨物部 2 水平回転翼 7 動力部 8 エンジン 10 継手部 11 自在継手 12 アクチュエータ 13 ばね要素 14 伸縮要素 20(21〜24) 邪魔板 30(31〜35) 垂直翼 41 貨物 42 貨物固定フレーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flying object 1a Airframe (drive part) 1b Cargo part 2 Horizontal rotary wing 7 Power part 8 Engine 10 Joint part 11 Universal joint 12 Actuator 13 Spring element 14 Telescopic element 20 (21-24) Baffle plate 30 (31-35) Vertical Wings 41 Cargo 42 Cargo fixed frame
Claims (9)
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔させるように
した水平回転翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させることを特徴とする飛翔体。1. A flying object in which two horizontal rotating blades rotating in a horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis, by rotating these two horizontal rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having horizontal rotating blades that generates thrust by the horizontal rotating blades and inclines the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, thereby causing the flying object to fly with the cargo. A flying object, wherein the cargo is suspended swingably via joint means, and the flying object is inclined using the joint means as a pivot point.
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔させるように
した水平回転翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、 前記継手手段を回動支点として前記飛翔体を傾斜させる
アクチュエータを具えたことを特徴とする飛翔体。2. A flying object in which two horizontal rotors rotating horizontally are arranged coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontal rotors in directions opposite to each other. A flying object having horizontal rotating blades that generates thrust by the horizontal rotating blades and inclines the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, thereby causing the flying object to fly with the cargo. An actuator for suspending the cargo swingably through joint means, tilting the flying object with the joint means as a pivot point, and inclining the flying object with the joint means as a pivot point. A flying object characterized in that:
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔させるように
した水平回転翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、 前記継手手段での締め付けと締め付け解除を制御する制
御手段を具えたことを特徴とする飛翔体。3. A flying object provided with two horizontally rotating blades that rotate in the horizontal direction coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontally rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having horizontal rotating blades that generates thrust by the horizontal rotating blades and inclines the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, thereby causing the flying object to fly with the cargo. Control means for suspending the cargo swingably via coupling means, tilting the flying object with the coupling means as a pivot point, and controlling tightening and releasing of the tightening by the coupling means. A flying object characterized by the following.
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔させるように
した水平回転翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、 前記継手手段での回動し易さを調整する機械要素を設け
たことを特徴とする飛翔体。4. A flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontal rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having horizontal rotating blades that generates thrust by the horizontal rotating blades and inclines the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, thereby causing the flying object to fly with the cargo. The cargo is suspended swingably via joint means, the flying object is inclined using the joint means as a pivot point, and a mechanical element for adjusting the ease of rotation by the joint means is provided. A flying object characterized in that:
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔させるように
した水平回転翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、 前記2つの水平回転翼の下方に、これら2つの水平回転
翼の回転によって生ずる下降流を受ける投影面積が調整
自在の面積調整手段を具えたことを特徴とする飛翔体。5. A flying object provided with two horizontally rotating blades which rotate in the horizontal direction coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontally rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having horizontal rotating blades that generates thrust by the horizontal rotating blades and inclines the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, thereby causing the flying object to fly with the cargo. The cargo is suspended swingably through joint means, and the flying object is inclined using the joint means as a pivot point, and the two horizontal rotors are rotated below the two horizontal rotors. A flying object comprising an area adjusting means capable of adjusting a projection area for receiving a downward flow generated by the flying object.
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を貨物とともに飛翔させるように
した水平回転翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に継手手段を介して前記貨物を揺動自在に吊
り下げ、前記飛翔体を、前記継手手段を回動支点として
傾斜させるとともに、 前記継手手段を回動支点として前記飛翔体を傾斜させる
アクチュエータを設け、 前記2つの水平回転翼の下方に、これら2つの水平回転
翼の回転によって生ずる下降流を受ける板状の部材を、
前記鉛直軸に関して対向するように少なくとも2つ設
け、 前記対向する板状部材の両ピッチ角が、前記飛翔体の所
望のヨー方向の回転力に応じた角度になるように前記板
状部材のピッチ角を調整し、前記飛翔体のヨー方向の姿
勢角を変化させる角度調整手段を具えたことを特徴とす
る飛翔体。6. A flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontal rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having horizontal rotating blades that generates thrust by the horizontal rotating blades and inclines the rotating surfaces of the two horizontal rotating blades, thereby causing the flying object to fly with the cargo. An actuator that suspends the cargo swingably via coupling means, tilts the flying object with the coupling means as a pivot point, and inclines the flying object with the coupling means as a pivot point, Below the two horizontal rotors, a plate-shaped member that receives a downward flow generated by the rotation of these two horizontal rotors is provided.
At least two pitches are provided so as to be opposed to each other with respect to the vertical axis, and the pitches of the plate-shaped members are set so that both pitch angles of the opposed plate-shaped members are angles corresponding to a desired rotational force of the flying object in the yaw direction. A flying object comprising an angle adjusting means for adjusting an angle and changing a posture angle of the flying object in a yaw direction.
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を飛翔させるようにした水平回転
翼を有した飛翔体において、 前記2つの水平回転翼の下方に、これら2つの水平回転
翼の回転によって生ずる下降流を、所定のピッチ角をも
って受ける板状の部材を2つ隣接させて対向するように
設けるとともに、 前記2つの隣接して対向する板状部材の断面が上に凸の
ハの字状となるようにピッチ角を調整する角度調整手段
を具えたことを特徴とする飛翔体。7. A flying object provided with two horizontally rotating blades that rotate in the horizontal direction coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontally rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having a horizontal rotating blade configured to cause the flying object to fly by generating a thrust by the horizontal rotating blade and inclining a rotating surface of the two horizontal rotating blades; Below, two plate-shaped members that receive the downward flow generated by the rotation of these two horizontal rotary blades at a predetermined pitch angle are provided so as to be opposed to each other, and the two adjacently opposed plates are provided. A flying object comprising an angle adjusting means for adjusting a pitch angle so that a cross section of the shape member becomes a convex C-shape.
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を飛翔させるようにした水平回転
翼を有した飛翔体において、 前記2つの水平回転翼の下方に、これら2つの水平回転
翼の回転によって生ずる下降流を、所定のピッチ角をも
って受ける板状の部材を、前記鉛直軸に関して対向する
ように2対設けるとともに、 予め2対の板状部材のうちの一方の対の板状部材のピッ
チ角と他方の対の板状部材のピッチ角の極性を異ならせ
かつ不感帯以上の所定角度に固定して一方の対の板状部
材で発生するヨー方向の回転力と他方の対の板状部材で
発生するヨー方向の回転力とを釣り合わせておき、 前記飛翔体でヨー方向の回転力を変化させる際には、前
記2対の板状部材のうちの一方の対の板状部材のピッチ
角を前記所定角度に維持したままで他方の対の板状部材
のピッチ角の絶対値を増加させて当該他方の対の板状部
材でヨー方向の回転力を発生させるか、または前記2対
の板状部材のうちの他方の対の板状部材のピッチ角を前
記所定角度に維持したままで一方の対の板状部材のピッ
チ角の絶対値を増加させて当該一方の対の板状部材でヨ
ー方向の回転力を発生させるように、ピッチ角を調整す
る角度調整手段を具えたことを特徴とする飛翔体。8. A flying object provided with two horizontally rotating blades that rotate in the horizontal direction coaxially along a vertical axis by rotating these two horizontally rotating blades in directions opposite to each other. A flying object having a horizontal rotating blade configured to cause the flying object to fly by generating a thrust by the horizontal rotating blade and inclining a rotating surface of the two horizontal rotating blades; , Two pairs of plate-like members which receive the descending flow generated by the rotation of these two horizontal rotary blades at a predetermined pitch angle are provided so as to face each other with respect to the vertical axis, and two pairs of plate-like members are provided in advance. The yaw generated in one of the pair of plate-shaped members by fixing the polarity of the pitch angle of one pair of plate-shaped members and the pitch angle of the other pair of plate-shaped members at a predetermined angle equal to or greater than the dead zone. One When the rotational force of the two pairs of plate members is balanced with the rotational force of the other pair of plate members in the yaw direction, and the rotational force of the flying object is changed in the yaw direction, While maintaining the pitch angle of one of the pair of plate members at the predetermined angle, the absolute value of the pitch angle of the other pair of plate members is increased, and the other pair of plate members is moved in the yaw direction. An absolute value of a pitch angle of one pair of plate members while generating a rotational force or maintaining the pitch angle of the other pair of plate members of the two pairs of plate members at the predetermined angle. A flying object comprising an angle adjusting means for adjusting a pitch angle so as to generate a rotational force in the yaw direction by the one pair of plate-like members by increasing the number of rotations.
に回転する2つの水平回転翼が配設された飛翔体のこれ
ら2つの水平回転翼を互いに反対方向に回転させること
によって前記2つの水平回転翼で推力を発生させるとと
もに、前記2つの水平回転翼の回転面を傾斜させること
によって、前記飛翔体を飛翔させるようにした水平回転
翼を有した飛翔体において、 前記飛翔体に、地上面が撮像できるように複数の撮像手
段を配設し、 前記複数の撮像手段で得られた2次元画像から、前記飛
翔体の所定位置を原点とする前記地上面の3次元情報を
計測する3次元情報計測手段と、 前記計測された3次元情報に基づいて、前記飛翔体の所
定位置を原点とする地上面の平面の方程式を演算する平
面演算手段と、 前記平面演算手段で得られた地上面の平面の方程式に基
づいて、前記地上面を基準とする前記飛翔体の飛翔高さ
または飛翔姿勢を演算する飛翔状態演算手段とを具えた
ことを特徴とする飛翔体。9. A flying object in which two horizontal rotating blades rotating in the horizontal direction are arranged coaxially along a vertical axis by rotating the two horizontal rotating blades in directions opposite to each other. A thruster is generated by a horizontal rotating blade, and the plane of rotation of the two horizontal rotating blades is inclined to thereby cause the flying object to fly. A plurality of image pickup means are arranged so that an upper surface can be picked up, and three-dimensional information of the ground surface with the origin at a predetermined position of the flying object is measured from a two-dimensional image obtained by the plurality of image pickup means. Dimension information measuring means; plane calculating means for calculating an equation of a plane on the ground surface with a predetermined position of the flying object as an origin based on the measured three-dimensional information; and a ground obtained by the plane calculating means. Top flat Based on the equations, projectile, characterized in that comprises a flight state calculating means for calculating a flying height or flying attitude of the flying object relative to the said ground plane.
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