JP2007106267A - 無人ヘリコプタ - Google Patents

Abstract

【課題】 機体側と地上局との間の通信への影響を低減させて安定したデータ通信ができる無人ヘリコプタを提供する。
【解決手段】 機体４の下部左右にスキッド９を備え、機体下部外側にアンテナ１８，１９，２３を備えた無人ヘリコプタ１において、前記スキッド９は非導電体材料からなる。好ましくは、前記スキッド９は、ＦＲＰからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータの揚力により飛行する無人ヘリコプタに関する。

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等のために用いられる。この無人ヘリコプタは、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。さらにこのような無人ヘリコプタにおいて、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、機体側から運転状態の検出データがデジタル信号で地上局に送られるとともに、地上局側から自律飛行に必要な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操縦データ通信用のアンテナが機体に備わる。

一方、写真撮影用カメラを搭載した無人ヘリコプタでは、撮影した画像のアナログデータを地上局に送信する。この画像データ通信のために画像データ用のアンテナが機体に備わる。

このような操縦データアンテナ及び画像データアンテナは、機体の姿勢にかかわらず地上との間で良好に送受信を行うために、機体下部のほぼ中央部に設けることが考えられる。さらに機体には、地上局からの無線指令を受信するための無線操縦用受信アンテナやＧＰＳアンテナが備わる。

また、機体内部又は機体側面の制御ボックス内には、デジタル操縦データやアナログ画像データ等を送受信するための通信機が収納される。

この機体下部ほぼ中央部の左右両側には離着陸時に機体を支持するスキッドが設けられる。

従来のスキッドは、強度確保のためアルミニウム合金等の金属製であった。このため、機体の姿勢や方向などによっては、機体外周に設けたアンテナと地上局との間の通信に影響を及ぼし、電波の強さの変動やノイズの変化等の不具合が生じ安定した送受信ができなかった。

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、機体側と地上局との間の通信への影響を低減させて安定したデータ通信ができる無人ヘリコプタの提供を目的とする。

請求項１の発明は、機体下部の左右にスキッドを備え、機体下部外側にアンテナを備えた無人ヘリコプタにおいて、前記スキッドは非導電体材料からなることを特徴とする無人ヘリコプタを提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記スキッドは、ＦＲＰからなることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、機体下部左右のスキッドを非導電体材料で形成するため、アンテナに対する電磁的な影響が抑制され、地上局との間で安定したデータ通信ができる。

請求項２の発明によれば、スキッドを非導電体のＦＲＰ（グラスファイバー製ＦＲＰ）で形成するため、電磁波に対する影響が軽減されるとともに、充分な強度が確保される。

図１〜図３はそれぞれ、本発明に係る無人ヘリコプタの側面図、上面図及び正面図である。
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５が備わり、テールボディ３の後部にテールロータ６が備わる。メインボディ２の前部にラジエータ７が備わり、機体４のほぼ中央部のメインボディ２の左右下部に支持脚８を介してスキッド９が備わる。

これらの支持脚８及びスキッド９は、非導電体であるグラスファイバーのＦＲＰで形成されている。

スキッド９の前端部上方の機体下部には、機体内のエンジン（不図示）に接続された排気管６０に備わるマフラー６１が配設される。

メインボディ２の後部上側にコントロールパネル１０が備わり、下側に表示灯１１が備わる。コントロールパネル１０は、飛行前のチェックポイントやセルフチェック結果等を表示する。コントロールパネル１０の表示は地上局でも確認できる。表示灯１１は、ＧＰＳ制御の状態や機体の異常警告等の表示を行う。

メインボディ２の前部下側に、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がカメラ雲台１３を介して取付けられる。カメラ装置１２は、カメラ雲台１３に対し、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、カメラが前側の窓１４を通して上空から地上の全方位を撮影できる。

メインボディ２の左側に自律制御ボックス１５が搭載される。自律制御ボックス１５内には、自律制御に必要な、ＧＰＳ制御装置、地上と通信するデータ通信機や画像送信機、及び制御プログラムを組込んだ制御基板などが収容される。自律制御は、機体の位置や速度などの飛行データ、機体の姿勢や方位などの機体データ、エンジン回転数やスロットル開度などの運転状態データ等に基づいて、予め定められた運転モードや制御プログラムを自動的にあるいは地上局からの指令によって選択し、運転状態に応じて最適な操縦制御を行う。

この無人ヘリコプタ１は、このような自律制御で飛行できるとともに、飛行状態を目で確認しながら、この飛行状態や機体から送信された各種運転状態データに基づいて、無線操縦機によりマニュアル操作が可能である。

メインボディ２の下面側にアンテナ支持枠１６が取付けられる。このアンテナ支持枠１６に、傾斜したステー１７が取付けられる。このステー１７に、前述の自律制御に必要な運転状態データや飛行指令データ等の操縦データ（デジタルデータ）を地上局との間で送受信するための操縦データアンテナ１８が取付けられる。ステー１７にはさらに、前述のカメラ装置１２で撮影した画像データ（アナログデータ）を地上局に送信するための画像データアンテナ１９が取付けられる。

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２０が備わる。方位センサ２０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。

テールボディ３の上面側にメインＧＰＳアンテナ２１及びサブＧＰＳアンテナ２２が備わる。テールボディ３の後端部に、無線操縦機からの指令信号を受信する無線操縦用受信アンテナ２３が備わる。

図４は、本発明に係る無人ヘリコプタのブロック構成図である。
カメラ装置１２は、カメラ雲台１３に搭載された赤外線カメラ（又はＣＣＤカメラ）２４を備える。

自律制御ボックス１５内には、カメラ２４からの映像データを受信する画像制御装置２５と、画像データを地上局に送る画像送信機２６と、自律制御に必要なデータを地上局との間で送受信するためのデータ通信機２７と、自律制御プログラムが格納されたマイコン等からなる制御基板２８と、メインＧＰＳアンテナ２１に接続されたメインＧＰＳ受信機２９と、サブＧＰＳアンテナ２２に接続されたサブＧＰＳ受信機３０が収納される。

機体４には、自律制御ボックス１５内の画像送信機２６及びデータ通信機２７からそれぞれ、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１９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１８が、前述のようにメインボディ２（図１）の下面側に備わる。方位センサ２０は、自律制御ボックス１５内の制御基板２８に接続される。機体４内には、ジャイロ装置等からなる姿勢センサ３１が備わり、コントロールボックス３２に接続される。コントロールボックス３２は、自律制御ボックス１５内の制御基板２８とデータ通信して５台のサーボモータ３３を駆動する。３台のサーボモータ３３がメインロータを制御してエンジンコントロール用のサーボモータとともに、機体の前後、左右、上下方向の移動を制御し、テールロータ制御用のサーボモータが機体の回転を制御する。

図５は、地上局のブロック構成図である。
無人ヘリコプタ１と通信する地上局５３には、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ３４と、無人ヘリコプタ１とデータ通信を行うための通信アンテナ３５と、無人ヘリコプタ１から画像データを受信するための画像受信アンテナ３６の３本のアンテナが地上に設置される。

地上局５３は、データ処理部３７と、監視操作部３８と、電源部３９とにより構成される。

データ処理部３７は、ＧＰＳ受信機４０と、データ通信機４１と、画像受信機４２と、これらの受信機４０，通信機４１，受信機４２に接続された通信基板４３とにより構成される。

監視操作部３８は、手動用コントローラ（無線操縦機）４４と、カメラ操作や機体の操縦調整などを行うベースコントローラ４５と、バックアップ電源４６と、ベースコントローラ４５に接続されたパソコン４７と、パソコン用のモニタ４８と、ベースコントローラ４５に接続され画像データを表示する画像モニタ４９とにより構成される。

電源部３９は、発電機５０と、バッテリブースタ５１を介して発電機５０に接続されたバックアップバッテリ５２とにより構成される。バックアップバッテリ５２は、飛行前のチェック時などの発電機５０が動作していないときに機体側に接続して１２Ｖの電圧を供給する。飛行中は、発電機５０からデータ処理部３７及び監視操作部３８に１００Ｖの電圧を供給する。

前述のように、機体下部に支持脚８を介してスキッド９が備わる。本発明では、これらの支持脚８及びスキッド９は、非導電体のＦＲＰからなる。したがって、データ通信用の操縦データアンテナ１８や画像データアンテナ１９及び無線操縦用受信アンテナ２３などのアンテナ及び機体に搭載された画像送信機やデータ通信機などを含む通信装置７０に対する電磁的影響を軽減して安定したデータ通信を行うことができる。

本発明は、無人ヘリコプタだけでなく、翼を有する無人飛行機に対しても適用可能である。

本発明に係る無人ヘリコプタの側面図。 図１の無人ヘリコプタの上面図。 図１の無人ヘリコプタの正面図。 本発明に係る無人ヘリコプタのブロック構成図。 地上局のブロック構成図。

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：コントロールパネル、１１：表示灯、１２：カメラ装置、１３：雲台、１４：窓、１５：自律制御ボックス、１６：アンテナ支持枠、１７：ステー、１８：操縦データアンテナ、１９：画像データアンテナ、２０：方位センサ、２１：メインＧＰＳアンテナ、２２：サブＧＰＳアンテナ、２３：無線操縦用受信アンテナ、２４：カメラ、２５：画像制御装置、２６：画像送信機、２７：データ通信機、２８：制御基板、２９：メインＧＰＳ受信機、３０：サブＧＰＳ受信機、３１：姿勢センサ、３２：コントロールボックス、３３：サーボモータ、３４：ＧＰＳアンテナ、３５：通信アンテナ、３６：画像受信アンテナ、３７：データ処理部、３８：監視操作部、３９：電源部、４０：ＧＰＳ受信機、４１：データ通信機、４２：画像受信機、４３：通信基板、４４：無線操縦機、４５：ベースコントローラ、４６：バックアップ電源、４７：パソコン、４８：モニタ、４９：画像モニタ、５０：発電機、５１：バッテリブースタ、５２：バックアップバッテリ、５３：地上局、５６：ステー支持枠、５７：クッション材、５８，５９：ブラケット、６０：排気管、６１：マフラー、７０：通信装置

Claims (2)

1. 機体下部の左右にスキッドを備え、機体下部外側にアンテナを備えた無人ヘリコプタにおいて、前記スキッドは非導電体材料からなることを特徴とする無人ヘリコプタ。
2. 前記スキッドは、ＦＲＰからなることを特徴とする請求項１に記載の無人ヘリコプタ。
   

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