JP2002225800A - ロータを備えた飛行体及びこの飛行体を使用した目標捜索装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で、監視を行なうべき領域の広さに
よらず、この領域に対する監視を低コストかつ無人で行
なうことを可能とする。 【解決手段】回転ウェイト１４０及び回転ウェイト駆動
部１５０をロータ１１０の回転軸に対しシャフト１３０
を介して同軸的に設け、ロータ１１０の回転方向と反対
方向に回転ウェイト１４０を回転させるようにして機体
１００に生じる回転力を抑制するようにしている。ま
た、機体１００に捜索用センサ１７０を取りつけること
により、機体１００がレートセンサ１６０及び制御部に
より停止もしくはゆっくり回転する状態で、捜索用セン
サ１７０にて機体１００の周囲に存在する目標を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機体の少なくと
も一部にロータ及びその駆動機構部とを備え、ロータを
回転させることにより上空を飛行可能な飛行体及びこの
飛行体を使用した目標捜索装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば私道、牧場、農園や防衛関連施設
内においては、人、害獣などの侵入等を監視する必要が
あるため、監視システムを設けていることが多い。この
種の監視システムにおいては、可視カメラ、赤外カメラ
などが使用され、これらの監視カメラにより撮影された
映像を監視センターにて集中的にモニタするようになっ
ている。

【０００３】ところで、例えば防衛関連施設などにおい
ては、監視すべき領域の広さが数１０ｋｍ四方にも及ぶ
場合がある。上記監視カメラの撮影範囲には限りがある
ため、このような場合には非常に多数の監視カメラを
（例えば数百ｍおきに）設置せざるを得なくなり、その
分、モニタ画像に基づいて監視を行なう監視員の手間や
労力が増えることになり、人件費及び運用経費の増大を
招いてしまうことになる。

【０００４】そこで、上記問題を解決するために、ヘリ
コプタにより上空から監視を行なうことも考えられてい
る。この場合、ヘリコプタを昼夜を問わず飛行させるわ
けであるから、常にヘリコプタのパイロットを確保して
おく必要がある。また、監視領域における目標を監視す
る場合に、ヘリコプタの飛行コースや姿勢角を変える
か、またはアクチュエータ等を用いて監視カメラを駆動
し、指向方向を変えるかして目標を監視している。この
面でも、人件費及び運用経費の増大を招き、何らかの解
決策が要望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の監視システムでは、監視を行なうべき領域の全範囲に
渡って監視カメラを設置するか、もしくはヘリコプタに
より監視を行なわなければならない方式であったため、
運用経費の高騰や人件費の不具合を招いていた。

【０００６】この発明の目的は、簡単な構成で、監視を
行なうべき領域の広さによらず、この領域に対する監視
を低コストかつ無人で行なうことを可能とし、これによ
り費用対効果の改善を図ったロータを備えた飛行体及び
この飛行体を使用した目標捜索装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるロータ
を備えた飛行体は、機体の少なくとも一部にロータ及び
その駆動機構部とを備え、該ロータを回転させることに
より上空を飛行可能な飛行体であって、ロータの回転軸
に対して同軸的に設けられる回転体を、該ロータの回転
方向とは反対方向に回転させて機体の回転を抑制する機
体回転抑制機構部を備えるようにしたものである。

【０００８】この構成によれば、回転体をロータの回転
軸に対し同軸的に設け、この回転体をロータの回転方向
とは反対方向に回転させるようにして機体自体に生じる
回転力を抑制するようにしているので、別途に機体に生
じる回転力を抑制するような機構を設けずに済み、これ
により小型軽量化に寄与できるようになる。

【０００９】また、この発明では、機体の少なくとも一
部に機体の回転速度を検出する機体回転速度検出手段
と、この機体回転速度検出手段による検出結果に応じ
て、機体回転抑制機構部の機体回転抑制力を制御する抑
制力制御手段とをさらに備えることで、ロータの回転速
度が変化しても、機体の回転を停止した状態もしくはゆ
っくり回転させた状態に維持することができる。

【００１０】さらに、この発明では、上記した飛行体に
目標検出器を取り付けることにより、機体が停止もしく
はゆっくり回転する状態で、目標検出器が機体の周囲に
存在する目標を検出することができるようになる。この
ようにすることで、機体に生じる回転力を有効に活用し
て目標検出器を広範囲に走査させることができ、これに
よりセンサ駆動用のアクチェータを別途用意する必要が
なく、目標捜索装置として簡単な構成で、しかも安価に
実現できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１２】図１は、この発明に係わる目標捜索装置の
一実施形態を示す概略構成図である。

【００１３】この目標捜索装置は、同図に示すように、
機体１００の上部にロータ１１０を設けている。この機
体１００の内部には、ロータ１１０を回転駆動させるた
めのロータ駆動部１２０が内蔵されている。ここで、ロ
ータ１１０は、シャフト１３０を介してロータ駆動部１
２０に軸支されており、ロータ駆動部１２０が駆動する
ことで例えば図中矢印Ｚ１方向に回転する。

【００１４】機体１００は、ロータ１１０の回転によ
り、風を上から下に吹き付けることで浮上する。この浮
上した状態で、機体１００は、ロータ１１０の回転とは
反対方向（図１中では矢印Ｚ２方向）に回転することに
なる。

【００１５】そこで、この実施形態では、機体１００に
生じる回転力を抑制するために、機体１００内に回転抑
制機構部が設けられている。この回転抑制機構部は、ロ
ータ１１０に比して径小な回転ウェイト１４０と、回転
ウェイト駆動部１５０とからなる。このうち回転ウェイ
ト１４０は、シャフト１３０のロータ１１０取り付け端
部とは反対の端部に取り付けられ、回転ウェイト駆動部
１５０はシャフト１３０上のロータ駆動部１２０と回転
ウェイト１４０との間に介在される。回転ウェイト駆動
部１５０は、回転ウェイト１４０に対しロータ駆動部１
２０が与えるトルクとは反対のトルクを与えており、回
転ウェイト１４０はロータ１１０の回転方向とは反対方
向（図１中矢印Ｚ２方向）に回転することになる。する
と、ロータ１１０及び回転ウェイト１４０は、互いに回
転力を打ち消し合うことになり、これにより機体１００
に生じる回転力が抑制されることになる。

【００１６】また、この実施形態には、機体１００の回
転を制御するための制御手段も設けられている。

【００１７】この制御手段は、図２に示すように、機体
１００の一部に設けられたレートセンサ１６０と、制御
部２００とからなる。このレートセンサ１６０は、機体
１００の回転速度を検出するものであり、この検出結果
が制御部２００に送られる。よって、この回転速度の変
化を監視することにより、回転ウェイト駆動部１５０の
制御を行なうための条件情報とすることができる。

【００１８】ここで、機体１００の回転速度が高くなっ
たときは、回転ウェイト駆動部１５０のトルクを大きく
設定する。これは制御部２００が回転ウェイト駆動部１
５０のトルクを制御することにより実現される。ここ
で、制御部２００は、ロータ１１０の回転力が大きいの
か、回転ウェイト１４０の回転力が大きいのかを把握す
る必要があるが、これはレートセンサ１６０の出力が増
加方向であるのか減少方向であるのかを判定することに
より把握できる。これは制御部２００のマイクロコンピ
ュータのプログラムで実現できる。

【００１９】このような制御手段を設けることにより、
ロータ１１０の回転力が急激に大きくなったり、または
回転ウェイト１４０の回転力がロータ１１０の回転力に
比して急激に大きくなったとしても、機体１００の回転
速度は一定に保たれる。

【００２０】また、この実施形態では、上述した制御手
段により、機体１００の回転速度が一定に維持された状
態で、機体１００周囲に存在する目標を広範囲に渡って
監視する手段も設けられている。すなわち、機体１００
の一部に捜索用センサ１７０を設けるようにしている。
この捜索用センサ１７０としては、昼夜問わず監視すべ
き領域を監視するために、赤外線センサ等が用いられ
る。また、この捜索用センサ１７０による目標検出情報
は、制御部２００に送られることになる。

【００２１】このような場合、制御部２００は、図３に
示すような制御処理を実行する。

【００２２】まず、制御部２００は、レートセンサ１６
０の出力から機体１００の回転速度を検出し（ステップ
ＳＴ１）、この回転速度が所定値以下であるか否かを判
定する（ステップＳＴ２）。

【００２３】ここで、機体１００の回転速度が所定値を
超える場合に（ＮＯ）、制御部２００は回転ウェイト駆
動部１５０に制御信号を送り、回転ウェイト１４０の回
転を制御する（ステップＳＴ３）。そして、機体１００
の回転速度が所定値以下となるまでステップＳＴ１乃至
ステップＳＴ３の処理を繰り返し実行する。

【００２４】そして、機体１００の回転速度が所定値以
下となったならば（ＹＥＳ）、制御部２００は捜索用セ
ンサ１７０からの出力から目標が存在するか否かの判断
を行なう（ステップＳＴ４）。ここで、目標を検出する
まで、制御部２００は、機体１００の回転速度を一定に
維持した状態で、周囲の監視を行なう。

【００２５】そして、何らかの目標情報が得られた場合
には（ＹＥＳ）、制御部２００は目標捕捉を行ない（ス
テップＳＴ５）、捜索用センサ１７０を目標方向に向け
るように、回転ウェイト駆動部１５０に制御信号を送
り、回転ウェイト１４０を回転させて、捜索用センサ１
７０により目標を追尾させる（ステップＳＴ６）。

【００２６】以上のような処理手順により、捜索用セン
サ１７０を広範囲に渡って走査することが可能となる。

【００２７】以上詳述したように上記実施形態によれ
ば、回転ウェイト１４０及び回転ウェイト駆動部１５０
をロータ１１０に対しシャフト１３０を介して同軸的に
設け、ロータ１１０の回転方向と反対方向に回転ウェイ
ト１４０を回転させるようにして機体１００に生じる回
転力を抑制するようにしているので、例えばヘリコプタ
に備えられているテールロータのように機体１００に生
じる回転力を抑制する機構を別途に設けずに済み、これ
により小型軽量化に寄与できるようになる。そして、小
型軽量化が実現できることにより、目標捜索装置を無人
で運用することが十分可能となる。

【００２８】また、上記実施形態では、機体１００の回
転速度を検出するレートセンサ１６０と、このレートセ
ンサ１６０による検出結果に応じて、回転ウェイト１４
０の回転を制御する制御部２００とをさらに備えること
で、ロータ１１０の回転速度が急激に大きくなった場合
や、回転ウェイト１４０の回転力がロータ１１０の回転
力に比して急激に大きくなった場合にも、機体１００の
回転を停止した状態もしくはゆっくり回転させた状態に
維持することができる。

【００２９】さらに、上記実施形態では、機体１００に
捜索用センサ１７０を取りつけることにより、機体１０
０がレートセンサ１６０及び制御部２００により停止も
しくはゆっくり回転する状態で、捜索用センサ１７０が
機体１００の周囲に存在する目標を検出することができ
るようになる。このようにすることで、機体１００に生
じる回転力を有効に活用して捜索用センサ１７０を広範
囲に走査させることができ、これによりセンサ駆動用の
アクチェータを別途用意する必要がなく、目標捜索装置
として簡単な構成で、しかも安価に実現できる。

【００３０】このように上記した目標捜索装置を数１０
ｋｍ四方にも及ぶ広さの防衛関連施設で運用する場合
に、常に機体１００を浮上させた状態で、監視すべき領
域を監視させることになるため、１台の目標捜索装置で
広範囲の監視領域を監視させることが可能となる。な
お、監視すべき領域において、侵入、逃走のある部位は
一部分であることが普通である。従って、侵入、逃走の
事件があった地点の目標捜索装置を作動すれば、監視業
務は完逐するのであって、監視領域全域を大人数で常に
監視する必要はない。また、ヘリコプタで監視を行なう
必要もない。

【００３１】従って本実施形態による目標捜索装置で
は、捜索用センサ１７０で、何らかの目標が探知された
ならば、その範囲をカバーしている目標捜索装置によ
り、周辺の状況を捜索用センサ１７０でとらえ、監視所
へその映像を無線を介して自動的に転送するようにする
ことで、監視員は基本的に１人で良く、監視の費用対効
果が大きく向上するようになる。

【００３２】なお、この発明は、上記実施形態の範囲に
限定されるものではなく、機体に捜索用センサを設けな
い飛行体としても無人運用として十分に活用できる。こ
の場合、遠隔操作により飛行体をコントロールするよう
にもできる。

【００３３】その他、目標捜索装置の構成、捜索用セン
サの種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
簡単な構成で、監視を行なうべき領域の広さによらず、
この領域に対する監視を低コストで行なうことを可能と
し、これにより費用対効果の改善を図ったロータを備え
た飛行体及びこの飛行体を使用した目標捜索装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる目標捜索装置の一実施形態を
示す概略構成図。

【図２】同実施形態に係わる目標捜索装置の制御手段の
一例を示すブロック図。

【図３】図２に示した制御部の処理動作を説明するため
に示すフローチャート。

【符号の説明】

１００…機体、 １１０…ロータ、 １２０…ロータ駆動部、 １３０…シャフト、 １４０…回転ウェイト、 １５０…回転ウェイト駆動部、 １６０…レートセンサ、 １７０…捜索用センサ、 ２００…制御部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体の少なくとも一部にロータ及びその
   駆動機構部とを備え、該ロータを回転させることにより
   上空を飛行可能な飛行体であって、 前記ロータの回転軸に対して同軸的に回転体を設け、こ
   の回転体を該ロータの回転方向とは反対方向に回転させ
   て前記機体の回転を抑制する機体回転抑制機構部を備え
   ることを特徴とするロータを備えた飛行体。
2. 【請求項２】 前記機体回転抑制機構部の回転体は、前
   記ロータに比して径小な回転ウェイトであることを特徴
   とする請求項１記載のロータを備えた飛行体。
3. 【請求項３】 前記機体の少なくとも一部に前記機体の
   回転速度を検出する機体回転速度検出手段と、 この機体回転速度検出手段による検出結果に応じて、前
   記機体回転抑制機構部の機体回転抑制力を制御する抑制
   力制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１
   記載のロータを備えた飛行体。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の
   飛行体の一部に、目標を検出するための目標検出器を取
   り付けて目標検出を行なうことを特徴とする飛行体を使
   用した目標捜索装置。