JP2007038929A - 無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で放熱性を向上させた無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造を提供する。
【解決手段】 自律航行装置３９を収納した自律制御ボックス１４を機体外部に搭載した無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造において、金属製の底板２５と、該底板２５の上面に積載した自律航行装置３９と、該底板２５の上側に装着され前記自律航行装置３９を覆うカバー３３とからなる自律制御ボックス構造。
【選択図】 図３

Description

本発明は自律航行型の無人ヘリコプタに関し、特に機体外部に搭載する自律制御ボックス構造に関するものである。

無人ヘリコプタは、農薬等の薬剤を散布するため（例えば特許文献１）、あるいは航空写真撮影のためや地上のある地点の定点観測や調査のために用いられる。無人ヘリコプタは、無線操縦機で、使用者が地上から機体を見ながら飛行状態に応じて遠隔操作できる。

このような無人ヘリコプタにおいて、例えば予め任意に設定される飛行ルートに沿ってエンジンの運転状態等に応じて最適な飛行制御を自動的に行う自律飛行制御が実用化されている。このような自律飛行制御を行う場合、機体側の方位センサや姿勢センサ（ジャイロ）の検出データ及びＧＰＳデータなどが地上局にデジタル信号で送信されるとともに、地上局から自律飛行の操縦指令信号がデジタル信号で機体側に送られる。このような自律飛行用のデータや指令信号を送受信するデータ通信機が機体に搭載される。また、機体の位置や速度を検出するためのＧＰＳ装置やカメラを搭載している場合の画像通信機及び自律飛行プログラムを格納したマイコンからなる制御基板などが機体に搭載される。

自律飛行制御に必要なこのようなデータ通信機、画像通信機、ＧＰＳ装置及び制御基板などからなる自律航行装置は、自律制御ボックス内に収納され、機体外部に搭載される。

従来実施されていた自律制御ボックス構造は、中央にアルミ等の金属製の構造体となる支持板を設け、この支持板の上面及び下面にそれぞれ電子機器等を装着するものであり、さらにこの支持板の上面及び下面の電子機器等をＦＲＰのカバーで覆っていた。

しかしながら、中央の構造用支持板でボックスを上下に仕切って支持板の上下面に機器を装着しそれぞれカバーで覆う構造では、部品点数が増加し構造が複雑になるとともに、支持板上下をＦＲＰのカバーで覆うため放熱性が悪くなる。

特開２００２−１６６８９３号公報

本発明は上記従来技術を考慮したものであって、簡単な構成で放熱性を向上させた無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造の提供を目的とする。

請求項１の発明は、自律航行装置を収納した自律制御ボックスを機体外部に搭載した無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造において、金属製の底板と、該底板の上面に積載した自律航行装置と、該底板の上側に装着され前記自律航行装置を覆うカバーとからなることを特徴とする無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造を提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記自律制御ボックスは、機体のメインボディの後部下側に搭載され、前記底板の前縁側に、メインボディ内部の機器に接続するケーブルを結合するためのコネクタを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記底板の下面に該底板を拡張する拡張ケース取付用のフランジを設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記底板は、下面側に突出する突出部を有し、該突出部の上面に機器を搭載可能としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、放熱性の高い金属製の底板上に自律航行装置を構成する電子機器を搭載し、底板の上面をカバーで覆い下面は外気に触れさせるため、簡単な構造で電子機器からの発熱を底板を介して外部に効率よく放熱することができ自律航行装置の機能の信頼性が確保される。また、底板の上面側を例えば断熱性の高いＦＲＰ製のカバーで覆うことにより、直射日光による輻射熱を遮断し内部温度の上昇を防止することができる。

請求項２の発明によれば、機体内部の制御装置やエンジンの運転状態を検出する各センサなどとボックス内の自律航行装置とを接続するハーネスやケーブル等が短くなり、空気抵抗が小さくなるとともに、振動やケーブル同士の接触や捩れなどによる劣化が抑制される。

請求項３の発明によれば、通信機器等の仕様変更により大型サイズの機器を搭載する必要が生じた場合に、フランジ内側の底板を開口して、フランジに拡張ケースを取付け、この拡張板に通信機器等を搭載することができる。したがって、発熱性が高く且つ仕様変更の可能性が比較的大きい例えば通信機器を底板の上面に接触させて他の機器と容易に分離可能に設けておくことにより、仕様変更に際し、機器の配置変更や部品変更を最小限にとどめて容易に機器の変更ができる。

請求項４の発明によれば、底板を下面側に突出させ、この突出部に機器を搭載することにより、ボックス内の不要スペースを削減してボックスの小型化を図ることができる。また、底板の下方に突出した部分が外気に触れるため、底板の放熱性能が向上する。

図１は、本発明に係る無人ヘリコプタの全体図である。
無人ヘリコプタ１は、メインボディ２とテールボディ３からなる機体４を備える。メインボディ２の上部にメインロータ軸２１廻りに回転するメインロータ５が備わる。テールボディ３の後部にテールロータ６及び無線操縦用受信アンテナ２２が備わる。メインロータ５及びテールロータ６は、それぞれ複数（この例では２つ）のロータブレードにより構成される。メインボディ２の前部にラジエータ７が備わり、その後方の機体内部に、エンジン、吸気系、メインロータ軸、燃料タンクなどが収容される。メインボディ２の下部左右に支持脚８を介してスキッド９が備わる。スキッド９の前側の機体下部に、機体内のエンジンに接続された排気管１０に備わるマフラー１１が配設される。

テールボディ３の下面側に地磁気等に基づく方位センサ１７が備わる。方位センサ１７により機体の向き（東西南北）が検出される。メインボディ２内にさらに、ジャイロ装置からなる姿勢センサ（不図示）が備わる。

マフラー１１の前側の機体下部に、赤外線カメラ（あるいはＣＣＤカメラ）を収容したカメラ装置１２が取付けられる。カメラ装置１２は、パン軸（垂直軸）廻りに回転するとともに、内部のカメラ（不図示）がチルト軸（水平軸）廻りに回転可能である。これにより、カメラが上空から地上の全方位を撮影できる。

メインボディ２の前端部下側に、サブラジエータ２０が設けられる。サブラジエータ２０は、ホバリングや微速飛行などが多い定点観測や調査用の飛行時にメインのラジエータ７では冷却能力が不足するときのために備わる。

スキッド９の後側の機体外部下側に自律制御ボックス１４がステー１８を介して搭載される。機体左右下部に沿って支持パイプ２３が固定される。左右の支持パイプ２３に、ブラケット２４が固定される。ステー１８は、ブラケット２４に対しスプリング１９を介して装着され、自律制御ボックス１４を左右から保持する。

自律制御ボックス１４の後部に表示灯３４が備わる。表示灯３４は、ＧＰＳの受信状態の良否や機体の異常警告等を表示し地上の使用者に視認させる。

自律制御ボックス１４の周辺近傍に、アナログ画像データを地上局に送る画像データアンテナ１５及びデジタル操縦データを地上局との間で送受信する操縦データアンテナ１６が備わる。

図２は、自律制御ボックスの内部平面図である。
底板２５上に自律航行装置３９が搭載される。自律航行装置３９の最下位置の画像通信機２８（図４参照）がブラケット２７を介して底板２５に接して設けられる。底板２５の周囲６箇所にカバー取付部２９が備わり、カバー３３が取付けられる（図６参照）。底板２５の前部にアンテナケーブル４０及びその他の電源やハーネス等のケーブル４１が並べて配設され、底板外面のコネクタ（図５参照）に接続される。３０は気圧計である。

底板２５は、アルミニウム又はアルミニウム合金あるいは鉄その他の鋼板などの充分な強度を有し且つ熱伝導率が大きく放熱性の高い金属材料で構成する。

カバー３３は、例えばＦＲＰなどの充分な強度を有するとともに断熱性の大きい材料で構成する。カバー３３の表面にクロムメッキを施してもよい。クロムメッキにより、太陽からの輻射熱を反射してボックス内の温度上昇を抑えることができる。クロムメッキに限らずその他の反射膜をコーティングしてもよい。

図３は、自律制御ボックスの内部後面図である。
自律航行装置３９は、底板２５上にブラケット４２を介して搭載された画像制御装置３２と、その上に搭載された制御基板２６と、画像制御装置３２の下側に設けられたデータ通信機３１と、データ通信機３１の下側でブラケット２７を介して底板２５に接して搭載された画像通信機２８とにより構成される。制御基板２６はメインＧＰＳ装置を内蔵する。ブラケット４２上に積載された画像制御装置３２及びその上の制御基板２６は、上板４６で覆われ、両側のゴムバンド４７でブラケット４２に固定される。

底板２５は、その中央部に下面側に突出する突出部２５ａを有する。この突出部２５ａの周囲にフランジ４３が設けられる。突出部２５ａの上面に画像通信機２８が搭載される。仕様変更などにより画像通信機２８を大型サイズのものに交換する必要が生じた場合には、突出部２５ａの斜線部を開口させ、周囲のフランジ４３に、下方にさらに大きく突出する拡張ケース４４をボルト、リベットあるいは溶接などにより取付ける。この拡張ケース４４上に新たな大型の画像通信機４５を搭載する。

図４は、底板の外面図である。
底板２５の前縁側に、前述の図２のアンテナケーブル４０及びその他のケーブル４１に接続するアンテナコネクタ３５及びケーブルコネクタ３６が１列に並べて設けられる。底板２５の後部にＬＥＤからなる表示灯３４が設けられる。表示灯３４は、ＧＰＳの受信状態の良否や機体の異常警告等を表示し地上の使用者に視認させる。アンテナコネクタ３５は、ボックス後部側の隅にも設けられる。

底板２５のほぼ中央部に下面側に突出する突出部２５ａが形成され、その周囲にフランジ４３が形成される。前述のように、仕様変更に際し、突出部２５ａがフランジ４３の内側に沿った一点鎖線に沿って開口され、フランジ４３に拡張ケース４４（図３）が取付けられる。この拡張ケース４４に例えば大型の画像通信機が搭載される。

図５は、自律制御ボックスの左側面図である。
底板２５の下部に第１スイッチ３７及び第２スイッチ３８が設けられる。第１スイッチ３７は、カメラ装置やレーザによる地上解析装置などの機体に搭載した外部装置のオンオフスイッチである。第２スイッチ３８は、自律制御用の電源スイッチである。

本発明は、農薬等の薬剤散布用あるいは測量等の航空写真撮影用その他の自律飛行型の無人ヘリコプタであって、自律制御ボックスを機体外部に搭載した無人ヘリコプタに適用できる。

本発明に係る無人ヘリコプタの全体図。 本発明に係る自律制御ボックスの内部平面図。 本発明に係る自律制御ボックスの内部後面図。 本発明に係る自律制御ボックスの底板の外面図。 本発明に係る自律制御ボックスの側面図。

符号の説明

１：無人ヘリコプタ、２：メインボディ、３：テールボディ、４：機体、５：メインロータ、６：テールロータ、７：ラジエータ、８：支持脚、９：スキッド、１０：排気管、１１：マフラー、１２：カメラ装置、１４：自律制御ボックス、１５：画像データアンテナ、１６：操縦データアンテナ、１７：方位センサ、１８：ステー、１９：スプリング、２０：サブラジエータ、２１：メインロータ軸、２２：無線操縦用アンテナ、２３：支持パイプ、２４：ブラケット、２５：底板、２５ａ：突出部、２７：ブラケット、２８：画像通信機、２９：カバー取付部、３０：気圧計、３１：データ通信機、３２：画像制御装置、３３：カバー、３４：表示灯、３５：アンテナコネクタ、３６：ケーブルコネクタ、３７：第１スイッチ、３８：第２スイッチ、３９：自律航行装置、４０：アンテナケーブル、４１：ケーブル、４２：ブラケット、４３：フランジ、４４：拡張ケース、４５：画像通信機、４６：上板、４７：ゴムバンド。

Claims (4)

1. 自律航行装置を収納した自律制御ボックスを機体外部に搭載した無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造において、
   金属製の底板と、該底板の上面に積載した自律航行装置と、該底板の上側に装着され前記自律航行装置を覆うカバーとからなることを特徴とする無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造。
2. 前記自律制御ボックスは、機体のメインボディの後部下側に搭載され、前記底板の前縁側に、メインボディ内部の機器に接続するケーブルを結合するためのコネクタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造。
3. 前記底板の下面に該底板を拡張する拡張ケース取付用のフランジを設けたことを特徴とする請求項１に記載の無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造。
4. 前記底板は、下面側に突出する突出部を有し、該突出部の上面に機器を搭載可能としたことを特徴とする請求項１に記載の無人ヘリコプタの自律制御ボックス構造。
   

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