JP2002277245A - 空間安定装置 - Google Patents
空間安定装置Info
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- JP2002277245A JP2002277245A JP2001076695A JP2001076695A JP2002277245A JP 2002277245 A JP2002277245 A JP 2002277245A JP 2001076695 A JP2001076695 A JP 2001076695A JP 2001076695 A JP2001076695 A JP 2001076695A JP 2002277245 A JP2002277245 A JP 2002277245A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、空間安定装置のジンバル機構の最
も内側の回転軸に慣性装置の慣性検出部のみを設け、信
号処理部は最も内側の回転軸から離して設けることによ
り、ジンバル搭載装置の搭載スペースを従来よりも拡大
することを目的とする。 【解決手段】 本発明による空間安定装置は、第１回転
軸(6)と第２回転軸(4)とを有するジンバル機構(1)と、
第１回転軸(6)に設けられたジンバル搭載装置(7)及び慣
性検出部(21)と、慣性検出部(21)からの検出信号を処理
する信号処理部(22)とを備え、この慣性検出部(21)と信
号処理部(22)とは互いに分離して配置されている構成、
及び単軸のみを用いて空間安定を行う構成である。
も内側の回転軸に慣性装置の慣性検出部のみを設け、信
号処理部は最も内側の回転軸から離して設けることによ
り、ジンバル搭載装置の搭載スペースを従来よりも拡大
することを目的とする。 【解決手段】 本発明による空間安定装置は、第１回転
軸(6)と第２回転軸(4)とを有するジンバル機構(1)と、
第１回転軸(6)に設けられたジンバル搭載装置(7)及び慣
性検出部(21)と、慣性検出部(21)からの検出信号を処理
する信号処理部(22)とを備え、この慣性検出部(21)と信
号処理部(22)とは互いに分離して配置されている構成、
及び単軸のみを用いて空間安定を行う構成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間安定装置に関
し、特に、自動車や航空機等の運動体に搭載するカメラ
或いはレーザー発射装置等を、その運動体の運動状態か
ら切離し静止状態のような安定した状態を具現化して空
間安定させる機能を持つジンバル機構から成る装置、ま
たミサイルシーカにおいて目標画像を撮像する装置等を
ジンバル機構に搭載した装置において、慣性検出部と信
号処理部を分離させ、ジンバル機構の最も内側の回転軸
への部材の搭載スペースを拡大させるための新規な改良
に関する。
し、特に、自動車や航空機等の運動体に搭載するカメラ
或いはレーザー発射装置等を、その運動体の運動状態か
ら切離し静止状態のような安定した状態を具現化して空
間安定させる機能を持つジンバル機構から成る装置、ま
たミサイルシーカにおいて目標画像を撮像する装置等を
ジンバル機構に搭載した装置において、慣性検出部と信
号処理部を分離させ、ジンバル機構の最も内側の回転軸
への部材の搭載スペースを拡大させるための新規な改良
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空間安定装置のジンバル機構の最
も内側の回転軸上に設置されたジンバル搭載装置に取付
けられる慣性装置はレートジャイロ、レート積分ジャイ
ロ及びドライチューンドジャイロ等であり機械式ジャイ
ロが主流であった。そしてこの慣性装置内部にある、角
速度の検知機構はいわゆる回転子が自転する構成の「こ
ま」であった。従って、前述の各ジャイロに対しては
「こま」及び検出用電気回路が検出部を構成し、「こ
ま」の運動を電気信号に変換している。この検出部の電
気信号出力に対して増幅、平滑化及び復調等の信号処理
を行っていた。
も内側の回転軸上に設置されたジンバル搭載装置に取付
けられる慣性装置はレートジャイロ、レート積分ジャイ
ロ及びドライチューンドジャイロ等であり機械式ジャイ
ロが主流であった。そしてこの慣性装置内部にある、角
速度の検知機構はいわゆる回転子が自転する構成の「こ
ま」であった。従って、前述の各ジャイロに対しては
「こま」及び検出用電気回路が検出部を構成し、「こ
ま」の運動を電気信号に変換している。この検出部の電
気信号出力に対して増幅、平滑化及び復調等の信号処理
を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の空間安定装置
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、物理的状態量である角速度
の電気的変換量を得る信号処理部と検出部が構造的構成
及び機能的構成において、慣性装置の内部で分離できる
形態ではなかった。従って前述のジャイロ等は単体形態
のままジンバル搭載装置に取付けざるを得ない状態であ
った。従って、これらのジャイロ等を用いて空間安定装
置を構成する場合において、ジンバル搭載装置に取付け
られる慣性装置の寸法及び質量が前記ジンバル搭載装置
に対してかなりの割合を占めるため、ジンバル機構への
本来の搭載装置であるカメラ、レーザー発射装置及び撮
像装置等の寸法及び質量を圧迫し、十分な大きさとする
ことができず、その機能・性能の向上を阻害するという
問題があった。
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、物理的状態量である角速度
の電気的変換量を得る信号処理部と検出部が構造的構成
及び機能的構成において、慣性装置の内部で分離できる
形態ではなかった。従って前述のジャイロ等は単体形態
のままジンバル搭載装置に取付けざるを得ない状態であ
った。従って、これらのジャイロ等を用いて空間安定装
置を構成する場合において、ジンバル搭載装置に取付け
られる慣性装置の寸法及び質量が前記ジンバル搭載装置
に対してかなりの割合を占めるため、ジンバル機構への
本来の搭載装置であるカメラ、レーザー発射装置及び撮
像装置等の寸法及び質量を圧迫し、十分な大きさとする
ことができず、その機能・性能の向上を阻害するという
問題があった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、ジンバル搭載装置に取付け
られる慣性装置の寸法及び質量が大きいという問題に
は、検出部と信号処理部を構造的に分離し、信号処理部
をジンバル機構から分離して運動体側に移動させること
により、前記ジンバル機構の最も内側の回転軸上への搭
載スペースの拡大を図ることにより対処し、ジンバル搭
載装置には検出部のみを搭載することによって搭載すべ
き慣性装置の寸法、質量の縮小を図り、ひいてはジンバ
ル搭載装置の寸法、質量に対する制約を緩和するように
した空間安定装置を提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、ジンバル搭載装置に取付け
られる慣性装置の寸法及び質量が大きいという問題に
は、検出部と信号処理部を構造的に分離し、信号処理部
をジンバル機構から分離して運動体側に移動させること
により、前記ジンバル機構の最も内側の回転軸上への搭
載スペースの拡大を図ることにより対処し、ジンバル搭
載装置には検出部のみを搭載することによって搭載すべ
き慣性装置の寸法、質量の縮小を図り、ひいてはジンバ
ル搭載装置の寸法、質量に対する制約を緩和するように
した空間安定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による空間安定装
置は、水平配置又は垂直配置の回転自在な単一の回転軸
に設けられたジンバル搭載装置及び慣性検出部と、前記
慣性検出部からの検出信号を処理するための信号処理部
とを備え、前記慣性検出部と信号処理部とは互いに分離
して配置され、単軸のみからなる構成であり、また、運
動体上に設けられ少なくとも第１、第２回転軸を有する
ジンバル機構と、前記ジンバル機構の最も内側の第１回
転軸に設けられたジンバル搭載装置及び慣性検出部と、
前記慣性検出部からの検出信号を処理するための信号処
理部とを備え、前記慣性検出部と信号処理部とは互いに
分離して配置されている構成であり、また、前記信号処
理部は、前記運動体に設けられている構成であり、ま
た、前記慣性検出部は、半導体センサ又は光ファイバジ
ャイロからなる構成であり、また、前記ジンバル機構の
第１回転軸又は第１、第２回転軸に駆動制御部を設けて
前記ジンバル搭載装置の空間安定を行う構成である。
置は、水平配置又は垂直配置の回転自在な単一の回転軸
に設けられたジンバル搭載装置及び慣性検出部と、前記
慣性検出部からの検出信号を処理するための信号処理部
とを備え、前記慣性検出部と信号処理部とは互いに分離
して配置され、単軸のみからなる構成であり、また、運
動体上に設けられ少なくとも第１、第２回転軸を有する
ジンバル機構と、前記ジンバル機構の最も内側の第１回
転軸に設けられたジンバル搭載装置及び慣性検出部と、
前記慣性検出部からの検出信号を処理するための信号処
理部とを備え、前記慣性検出部と信号処理部とは互いに
分離して配置されている構成であり、また、前記信号処
理部は、前記運動体に設けられている構成であり、ま
た、前記慣性検出部は、半導体センサ又は光ファイバジ
ャイロからなる構成であり、また、前記ジンバル機構の
第１回転軸又は第１、第２回転軸に駆動制御部を設けて
前記ジンバル搭載装置の空間安定を行う構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による空
間安定装置の好適な実施の形態について説明する。図１
において符号１で示されるものは、２軸のジンバル機構
であり、このジンバル機構１は飛行機、ミサイル、船等
の移動体である運動体２上に固定して設けられた第２枠
体３と、この第２枠体３に一対の第２回転軸４を介して
設けられた第１枠体５と、この第１枠体５に第１回転軸
６を介して設けられたカメラ又はレーザ発射装置等から
なるジンバル搭載装置７とから構成されている。前記各
枠体３、５は前記各軸４、６が直交していることによっ
て交差して（直交を含む）配置され、前記第２回転軸４
はモータ又はトルカーからなる第２駆動制御部１０によ
り回転されて第１枠体５を矢印Ａの方向に回動され、第
１回転軸６はモータ又はトルカーからなる第１駆動制御
部１１により回転されてジンバル搭載装置７が矢印Ｂの
方向に回動されるように構成されている。このジンバル
機構１の最も内側の第１回転軸６上に設置されたジンバ
ル搭載装置７に取付けられる慣性装置２０は、ジンバル
機構１に搭載される慣性検出部２１とジンバル機構１か
ら分離して運動体２側に設置された信号処理部２２とか
ら構成されている。なお、慣性検出部２１と信号処理部
２２は電気配線等によりジンバル機構１を経由して接続
されるが図１には電気配線等は図示していない。
間安定装置の好適な実施の形態について説明する。図１
において符号１で示されるものは、２軸のジンバル機構
であり、このジンバル機構１は飛行機、ミサイル、船等
の移動体である運動体２上に固定して設けられた第２枠
体３と、この第２枠体３に一対の第２回転軸４を介して
設けられた第１枠体５と、この第１枠体５に第１回転軸
６を介して設けられたカメラ又はレーザ発射装置等から
なるジンバル搭載装置７とから構成されている。前記各
枠体３、５は前記各軸４、６が直交していることによっ
て交差して（直交を含む）配置され、前記第２回転軸４
はモータ又はトルカーからなる第２駆動制御部１０によ
り回転されて第１枠体５を矢印Ａの方向に回動され、第
１回転軸６はモータ又はトルカーからなる第１駆動制御
部１１により回転されてジンバル搭載装置７が矢印Ｂの
方向に回動されるように構成されている。このジンバル
機構１の最も内側の第１回転軸６上に設置されたジンバ
ル搭載装置７に取付けられる慣性装置２０は、ジンバル
機構１に搭載される慣性検出部２１とジンバル機構１か
ら分離して運動体２側に設置された信号処理部２２とか
ら構成されている。なお、慣性検出部２１と信号処理部
２２は電気配線等によりジンバル機構１を経由して接続
されるが図１には電気配線等は図示していない。
【０００７】前記ジンバル搭載装置７に取付けられる慣
性装置２０としては、周知の半導体（シリコン材質）チ
ップ上に加速度及び角速度を検知する構造を形成して加
速度及び角速度を検知する半導体センサーや輪状に所要
長を巻いた周知の光ファイバ巻線により周知のサニャッ
ク効果を利用して角速度を検知する光ファイバジャイロ
を用いることができ、これらは前述の機械式ジャイロと
異なり、慣性装置２０内の慣性検出部２１と信号処理部
２２が構造的構成及び機能的構成において比較的容易に
分離できる形態の慣性装置２０である。そこで半導体セ
ンサーに対しては半導体（シリコン材質）チップを、光
ファイバジャイロに対して光ファイバ巻線を慣性検出部
２１の主体として、前記ジンバル機構１の最も内側の第
１回転軸６上のジンバル搭載装置７に取付ける慣性検出
部２１とし空間安定装置を構成している。従って、前述
の構成において、前記第２枠体３を自動車、飛行機、ミ
サイル等に搭載して、加速度及び角速度が慣性検出部２
１によって検出されると、この検出信号が信号処理部２
２で処理される。その処理信号が各駆動制御部１０、１
１に入力されて各回転軸４、６の回動が制御されること
により、第１回転軸６に設けられたジンバル搭載装置７
の姿勢が常に一定の方向に向くように空間安定制御され
る。
性装置２０としては、周知の半導体（シリコン材質）チ
ップ上に加速度及び角速度を検知する構造を形成して加
速度及び角速度を検知する半導体センサーや輪状に所要
長を巻いた周知の光ファイバ巻線により周知のサニャッ
ク効果を利用して角速度を検知する光ファイバジャイロ
を用いることができ、これらは前述の機械式ジャイロと
異なり、慣性装置２０内の慣性検出部２１と信号処理部
２２が構造的構成及び機能的構成において比較的容易に
分離できる形態の慣性装置２０である。そこで半導体セ
ンサーに対しては半導体（シリコン材質）チップを、光
ファイバジャイロに対して光ファイバ巻線を慣性検出部
２１の主体として、前記ジンバル機構１の最も内側の第
１回転軸６上のジンバル搭載装置７に取付ける慣性検出
部２１とし空間安定装置を構成している。従って、前述
の構成において、前記第２枠体３を自動車、飛行機、ミ
サイル等に搭載して、加速度及び角速度が慣性検出部２
１によって検出されると、この検出信号が信号処理部２
２で処理される。その処理信号が各駆動制御部１０、１
１に入力されて各回転軸４、６の回動が制御されること
により、第１回転軸６に設けられたジンバル搭載装置７
の姿勢が常に一定の方向に向くように空間安定制御され
る。
【０００８】また前記慣性装置２０のうち信号処理部２
２はジンバル機構１から運動体２側に分離されている
が、慣性装置２０を構成する慣性検出部２１と信号処理
部２２とを有線または無線によって電気的に結合して空
間安定装置を構成することができる。
２はジンバル機構１から運動体２側に分離されている
が、慣性装置２０を構成する慣性検出部２１と信号処理
部２２とを有線または無線によって電気的に結合して空
間安定装置を構成することができる。
【０００９】また、加速度及び角速度の双方を検出可能
な前記半導体センサーの場合には、ジンバル機構１の３
軸方向の加速度及び角速度が検出可能であるため、この
半導体センサーを搭載した空間安定装置は「ステーブル
プラットフォーム型の慣性航法装置」としての機能を
有するという特徴を有することができる。さらに、この
半導体センサーを適用した空間安定装置をミサイルシー
カ用ジンバル機構とした場合には、慣性空間での角速度
に加え、加速度も検出することができるので、「シーカ
軸方向加速度を用いた比例航法制御則」を組み込んだ追
尾アルゴリズムを構成することができるという特徴を有
することができる。
な前記半導体センサーの場合には、ジンバル機構１の３
軸方向の加速度及び角速度が検出可能であるため、この
半導体センサーを搭載した空間安定装置は「ステーブル
プラットフォーム型の慣性航法装置」としての機能を
有するという特徴を有することができる。さらに、この
半導体センサーを適用した空間安定装置をミサイルシー
カ用ジンバル機構とした場合には、慣性空間での角速度
に加え、加速度も検出することができるので、「シーカ
軸方向加速度を用いた比例航法制御則」を組み込んだ追
尾アルゴリズムを構成することができるという特徴を有
することができる。
【００１０】また、前述の形態においては、二軸の場合
について述べたが、二軸に限ることなく、図１の第１回
転軸６とジンバル搭載装置７との間にさらにジンバル機
構１を設けることにより、多軸の空間安定装置を得るこ
とができる。
について述べたが、二軸に限ることなく、図１の第１回
転軸６とジンバル搭載装置７との間にさらにジンバル機
構１を設けることにより、多軸の空間安定装置を得るこ
とができる。
【００１１】また、前述の形態においては、二軸以上の
ジンバル機構を用いた多軸の場合について述べたが、次
のような構成として単軸による回動のみとし、ジンバル
搭載装置７を搭載装置７としてパン又はチルト動作のみ
を得ることができる。すなわち、図１の水平型の第１回
転軸６又は垂直型の第２回転軸４を回転する単軸として
用い、この単軸４又は６を回動させるためのモータ又は
トルカーからなる駆動制御部１０又は１１を設け、この
駆動制御部１０又は１１と信号処理部２２とを図示しな
い有線（又は無線）で接続し、前記搭載装置７に慣性を
検出するための慣性検出部２１を設ける。従って、慣性
検出部２１で検出した慣性検出信号に基づいて信号処理
部２２で信号処理をしつつ駆動制御部１０又は１１を駆
動制御することにより、回転軸４又は６を回動させ、搭
載装置７のパン動作又はチルト動作を得ることができ
る。以上の構成により、ジンバル機構１を用いた多軸の
空間安定装置の他に、単軸のみによる一方向のみの空間
安定装置を得ることができる。
ジンバル機構を用いた多軸の場合について述べたが、次
のような構成として単軸による回動のみとし、ジンバル
搭載装置７を搭載装置７としてパン又はチルト動作のみ
を得ることができる。すなわち、図１の水平型の第１回
転軸６又は垂直型の第２回転軸４を回転する単軸として
用い、この単軸４又は６を回動させるためのモータ又は
トルカーからなる駆動制御部１０又は１１を設け、この
駆動制御部１０又は１１と信号処理部２２とを図示しな
い有線（又は無線）で接続し、前記搭載装置７に慣性を
検出するための慣性検出部２１を設ける。従って、慣性
検出部２１で検出した慣性検出信号に基づいて信号処理
部２２で信号処理をしつつ駆動制御部１０又は１１を駆
動制御することにより、回転軸４又は６を回動させ、搭
載装置７のパン動作又はチルト動作を得ることができ
る。以上の構成により、ジンバル機構１を用いた多軸の
空間安定装置の他に、単軸のみによる一方向のみの空間
安定装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明による空間安定装置は、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。すなわち、ジンバル搭載装置に取付けられる慣
性装置を慣性検出部のみとすることにより、前記ジンバ
ル機構の最も内側の回転軸上への搭載スペースの拡大を
得ることができる。また搭載すべき慣性装置の寸法、質
量の縮小が可能となるので、ジンバル搭載装置の寸法、
質量に対する制約の緩和が可能となる。また半導体セン
サーを搭載した空間安定装置は「ステーブル プラット
フォーム型の慣性航法装置」としての機能を、ミサイル
シーカに適用すれば「シーカ軸方向加速度を用いた比例
航法制御則」という追尾アルゴリズムの構成を達成する
ことができる。また、一軸のみを用いた単軸構成とする
ことにより、パン又はチルトのみの空間安定装置を得る
ことができる。
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。すなわち、ジンバル搭載装置に取付けられる慣
性装置を慣性検出部のみとすることにより、前記ジンバ
ル機構の最も内側の回転軸上への搭載スペースの拡大を
得ることができる。また搭載すべき慣性装置の寸法、質
量の縮小が可能となるので、ジンバル搭載装置の寸法、
質量に対する制約の緩和が可能となる。また半導体セン
サーを搭載した空間安定装置は「ステーブル プラット
フォーム型の慣性航法装置」としての機能を、ミサイル
シーカに適用すれば「シーカ軸方向加速度を用いた比例
航法制御則」という追尾アルゴリズムの構成を達成する
ことができる。また、一軸のみを用いた単軸構成とする
ことにより、パン又はチルトのみの空間安定装置を得る
ことができる。
【図１】本発明による空間安定装置の概略斜視図であ
る。
る。
１ ジンバル機構 ４ 第２回転軸 ６ 第１回転軸 ７ ジンバル搭載装置 １０ 第１駆動制御部 １１ 第２駆動制御部 ２０ 慣性装置 ２１ 慣性検出部 ２２ 信号処理部
Claims (5)
- 【請求項１】 水平配置又は垂直配置の回転自在な単一
の回転軸(4又は6)に設けられたジンバル搭載装置(7)及
び慣性検出部(21)と、前記慣性検出部(21)からの検出信
号を処理するための信号処理部(22)とを備え、前記慣性
検出部(21)と信号処理部(22)とは互いに分離して配置さ
れ、単軸のみからなることを特徴とする空間安定装置。 - 【請求項２】 運動体(2)上に設けられ少なくとも第
１、第２回転軸(6、4)を有するジンバル機構(1)と、前
記ジンバル機構(1)の最も内側の第１回転軸(6)に設けら
れたジンバル搭載装置(7)及び慣性検出部(21)と、前記
慣性検出部(21)からの検出信号を処理するための信号処
理部(22)とを備え、前記慣性検出部(21)と信号処理部(2
2)とは互いに分離して配置されていることを特徴とする
空間安定装置。 - 【請求項３】 前記信号処理部(22)は、前記運動体(2)
に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載
の空間安定装置。 - 【請求項４】 前記慣性検出部(21)は、半導体センサ又
は光ファイバジャイロからなることを特徴とする請求項
１ないし３の何れかに記載の空間安定装置。 - 【請求項５】 前記ジンバル機構(1)の第１回転軸(6)又
は第１、第２回転軸(6、4)に駆動制御部(10、11)を設け
て前記ジンバル搭載装置(7)の空間安定を行う構成とし
たことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の
空間安定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001076695A JP2002277245A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 空間安定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001076695A JP2002277245A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 空間安定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277245A true JP2002277245A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18933585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001076695A Pending JP2002277245A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 空間安定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002277245A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100473782B1 (ko) * | 2002-05-20 | 2005-03-08 | 삼성탈레스 주식회사 | 유한 회전축의 교차 관성모멘트 측정장치 및 그 방법 |
| JP2009121928A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 空間安定装置 |
| KR101090858B1 (ko) | 2010-12-09 | 2011-12-08 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 자가 예압형 베어링을 구비한 2축 김발시스템 |
| CN105217051A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-06 | 中国科学院遥感与数字地球研究所 | 无人机单相机多角度拍摄支撑装置 |
| CN106494633A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-03-15 | 成都尚智恒达科技有限公司 | 道路拥堵检测无人机 |
| JP2017508109A (ja) * | 2013-12-24 | 2017-03-23 | ピーブイ ラボズ インク．Ｐｖ Ｌａｂｓ Ｉｎｃ． | プラットフォーム安定化システム |
| KR101752998B1 (ko) | 2016-02-26 | 2017-07-19 | 정우철 | 드론용 카메라 회동 장치 |
| WO2018135114A1 (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | ソニー株式会社 | 姿勢制御装置、保持装置、姿勢制御方法及びプログラム |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001076695A patent/JP2002277245A/ja active Pending
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