JP2015009709A - 遠隔操縦装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送機器を容易に所望の速度で維持することができる、遠隔操縦装置を提供する。【解決手段】遠隔操縦装置１０は、指示部２５と、指示部２５からの指示に基づいて無人ヘリコプタの速度を制御する制御部２６とを備える。指示部２５は、無人ヘリコプタの速度を変更するための速度変更信号と、無人ヘリコプタの速度を決定するための速度決定信号とを択一的に出力可能である。制御部２６は、指示部２５からの出力が速度変更信号から速度決定信号に切り替わったとき、無人ヘリコプタの速度情報と閾値との比較結果に基づいて、無人ヘリコプタの速度を維持するかゼロにするかを決定する。速度変更信号は、指示部２５の操作量に対応するように無人ヘリコプタの機首の上下方向の傾斜角度を変えることによって、無人ヘリコプタの速度を変更する信号であることが好ましい。【選択図】図２

Description

この発明は遠隔操縦装置に関し、より特定的には、無人ヘリコプタなどの輸送機器の操縦に用いられる遠隔操縦装置に関する。

この種の従来技術の一例が特許文献１において開示されている。

特許文献１に開示されている無人無線操縦ヘリコプタの操縦支援装置では、既存の無人無線操縦ヘリコプタの受信機とサーボモータとの間に、マイクロコンピュータとＰＷＭ信号読取り回路とＰＷＭ信号生成回路とＰＷＭ信号切替回路と各種センサから構成される操縦支援装置が挿入されている。このような構成により、操作者の操作がニュートラルの場合にはホバリング機動を行い、操縦者の操作がある場合には、通常通りにサーボモータが操作され、または操作量を目標値と解釈してそれに追従する制御が行われる。

特開２００９−９６３６９号公報

しかしながら、上記の操縦支援装置において、所望の飛行速度を一定に維持するためには操縦者の操作が難しく熟練を要する。特に、強風などの外的要因がある場合には、ヘリコプタの飛行速度を安定して一定に維持することは尚更難しい。

それゆえに、この発明の主たる目的は、輸送機器を容易に所望の速度で維持することができる、遠隔操縦装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の遠隔操縦装置は、輸送機器の遠隔操縦装置であって、輸送機器の速度を指示する指示部と、指示部からの指示に基づいて輸送機器の速度を制御する制御部とを備え、指示部は、輸送機器の速度を変更するための速度変更信号と、輸送機器の速度を決定するための速度決定信号とを択一的に出力可能であり、制御部は、指示部からの出力が速度変更信号から速度決定信号に切り替わったとき、輸送機器の速度情報と閾値との比較結果に基づいて、輸送機器の速度を維持するかゼロにするかを決定することを特徴とする。

請求項２に記載の遠隔操縦装置は、請求項１に記載の遠隔操縦装置において、輸送機器は無人ヘリコプタであることを特徴とする。

請求項３に記載の遠隔操縦装置は、請求項２に記載の遠隔操縦装置において、速度変更信号は、指示部の操作量に対応するように無人ヘリコプタの機首の上下方向の傾斜角度を変えることによって、無人ヘリコプタの速度を変更する信号であることを特徴とする。

請求項４に記載の遠隔操縦装置は、請求項１から３のいずれかに記載の遠隔操縦装置において、指示部は、基準位置から移動可能に設けられ、指示部の可動域は、指示部から速度決定信号が出力される速度決定域と、指示部から速度変更信号が出力される速度変更域とを含み、速度決定域は基準位置を含み、かつ速度変更域は基準位置からみて速度決定域の外側に設けられ、制御部は、指示部の位置が速度変更域から速度決定域に切り替わったとき、輸送機器の速度情報と閾値との比較結果に基づいて、輸送機器の速度を維持するかゼロにするかを決定することを特徴とする。

請求項５に記載の遠隔操縦装置は、請求項４に記載の遠隔操縦装置において、指示部は、基準位置から正逆両方向に移動可能に設けられ、速度決定域は基準位置を含みかつ基準位置の正逆両側に設けられ、速度変更域は基準位置からみて速度決定域の外側において基準位置の正側の第１変更域と基準位置の逆側の第２変更域とを有し、指示部が第１変更域にあるとき指示部は加速用の速度変更信号を出力し、指示部が第２変更域にあるとき指示部は減速用の速度変更信号を出力することを特徴とする。

請求項６に記載の遠隔操縦装置は、請求項４または５に記載の遠隔操縦装置において、指示部は、力を加えなければ基準位置に戻るスティック状部材を含み、スティック状部材の操作角度が指示部の操作量に対応することを特徴とする。

請求項１に記載の遠隔操縦装置では、操縦者が指示部から速度変更信号を出力すると、輸送機器は加速または減速する。そして、操縦者が指示部からの出力を速度変更信号から速度決定信号に切り替えると、その時点での輸送機器の速度情報と閾値とが比較される。輸送機器の速度情報の絶対値が閾値以上であれば（または閾値より大きければ）、輸送機器の速度を維持する。その一方、輸送機器の速度情報の絶対値が閾値未満であれば（または閾値以下であれば）、輸送機器の速度がゼロにされ、輸送機器は停止する。また、輸送機器の速度情報の絶対値が閾値以上の場合（または閾値より大きいとき）、指示部から出力される速度変更信号と速度決定信号とを小刻みに切り替えることによって、輸送機器の速度を微調整した後、所望の速度で維持することができる。このように、指示部からの出力を速度変更信号から速度決定信号に切り替えるだけで、輸送機器を容易に所望の速度で維持することができる。

一般に、無人ヘリコプタを遠隔操縦する場合、遠隔操縦装置の指示部を操作して無人ヘリコプタの機首の上下方向の傾斜角度を変えることによって、無人ヘリコプタの速度が変動する。無人ヘリコプタの速度を制御する方法には、所謂「姿勢制御」と所謂「速度制御」とがある。「姿勢制御」では、指示部の操作量に対応するように機首の上下方向の傾斜角度を変えることによって、無人ヘリコプタの速度を変動させる。「速度制御」では、指示部の操作量に対応した目標速度に達するように機首の上下方向の傾斜角度を変動させ、目標速度に達したらその速度を維持しようとする。操縦者は、それぞれの操縦しやすさや慣れなどによって、「姿勢制御」または「速度制御」のいずれかを主として無人ヘリコプタを遠隔操縦する。請求項２に記載の遠隔操縦装置では、操縦者は、指示部から速度変更信号を出力する際に「姿勢制御」および「速度制御」のいずれの制御を選択しても、指示部から速度決定信号を出力させれば無人ヘリコプタを容易に所望の速度で維持することができる。よって、「姿勢制御」または「速度制御」のいずれを好む操縦者にとっても好適である。

通常、遠隔操縦装置には速度を指示する指示部とは別に「姿勢制御」と「速度制御」とを切り換えるスイッチ等が設けられている。指示部の操作量に対応するように機首の上下方向の傾斜角度を変える「姿勢制御」では、機首が斜め下方を向くように指示部の操作量を一定に保つと、機体が前進しながら加速するため、一定速度の飛行やホバリング飛行を継続して行うように操縦するのは難しい。そのような場合には、「姿勢制御」から「速度制御」にスイッチ等を切り換える。また、「速度制御」では、ＧＰＳ衛星からの速度信号をもとに目標速度に近づけようとするため、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できないときには速度を制御できない。そのような場合には、「速度制御」から「姿勢制御」にスイッチ等を切り換える必要がある。さらに、「姿勢制御」時と「速度制御」時とでは、指示部の操作量に対する機体の変位が異なるため、指示部の操作感が異なる。よって、「姿勢制御」と「速度制御」とが切り替わった直後でも思い通りの飛行をさせるには、操縦者に高い操縦技術を要する。請求項３に記載の遠隔操縦装置では、指示部から速度変更信号を出力しているときには「姿勢制御」の状態にあり、速度決定信号を出力しているときには無人ヘリコプタの速度を一定に保つ状態にある。よって、指示部から速度変更信号を出力している「姿勢制御」の状態から、速度決定信号を出力するように切り換えるだけで容易に、無人ヘリコプタの一定速度での飛行や低速域からのホバリングへの移行が可能となる。そのため、操縦者は指示部とは別の「姿勢制御」と「速度制御」とを切り換えるスイッチ等を操作する必要がない。さらに操縦者は、指示部から速度変更信号を出力している（つまり、速度を変更する）際には「姿勢制御」の状態であるので、別のスイッチ等で「姿勢制御」のみを選択した場合と違和感なく操縦できるため、高い操縦技術も要しない。

請求項４に記載の遠隔操縦装置では、操縦者が指示部を、基準位置から速度決定域を通過させて速度変更域まで移動させると、指示部の操作量に応じて輸送機器の速度が変更される。そして、操縦者が指示部を速度変更域から速度決定域（典型的には基準位置）まで戻すと、その時点での輸送機器の速度情報と閾値とが比較され、その比較結果に基づいて、輸送機器の速度が維持またはゼロにされる。このように、基準位置と速度変更域との間に速度決定域が挟まれ、指示部は基準位置から速度決定域を通過しなければ速度変更域に達することができないようにすることによって、輸送機器の速度変更の操作に関して、速度決定域は所謂「あそび」の領域となる。したがって、操縦者の望まない輸送機器の速度変更を防止でき、操縦者が望む場合だけ輸送機器の速度を容易に変更できる。

請求項５に記載の遠隔操縦装置では、第１変更域と第２変更域とを基準位置からみて互いに逆方向に設けることによって、輸送機器を加速または減速させるときの操縦者による指示部の操作が簡単かつ明快となり、輸送機器の前進速度および後退速度を容易に制御でき、誤操作を抑制できる。

請求項６に記載の遠隔操縦装置では、操縦者がスティック状部材を、基準位置から速度決定域を通過させて速度変更域まで傾けると、スティック状部材の操作角度に応じて輸送機器の速度が変更される。そして、操縦者がスティック状部材の位置を速度変更域から速度決定域まで戻すと、その時点での輸送機器の速度情報と閾値とが比較され、その比較結果に基づいて、輸送機器の速度が維持またはゼロにされる。すなわち、輸送機器の速度情報の絶対値が閾値以上の場合（閾値より大きいとき）、輸送機器の速度を維持するように制御する。一方、輸送機器の速度情報の絶対値が閾値未満の場合（閾値以下のとき）、輸送機器の速度をゼロに移行（移行後に維持）するように制御する。このように、スティック状部材を操作して指示部からの出力を速度変更信号から速度決定信号に切り替えるだけで、輸送機器を容易に所望の速度で維持できる。また、スティック状部材は力を加えなければ基準位置に戻るので、操縦者は輸送機器を加速または減速させる場合にだけスティック状部材を傾けるべく力を加えればよく、輸送機器の速度を維持するためにスティック状部材を操作する必要はないので、指示部の操作が容易になる。さらに、スティック状部材を操作しなければスティック状部材は基準位置に戻るので、輸送機器の不所望な加速および減速を防止できる。

この発明によれば、輸送機器を容易に所望の速度で維持することができる。

この発明の一実施形態において輸送機器として無人ヘリコプタが用いられる場合を示す図解図である。 遠隔操縦装置の構成の一例を示す電気的ブロック図である。 第１スティック状部材の可動域を示す図解図である。 遠隔操縦装置による制御動作の一例を示すフロー図である。 無人ヘリコプタの挙動を説明するための図解図である。 無人ヘリコプタの速度の変遷例を示すグラフである。 指示部の変形例を示す図解図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図１に示す実施形態では、輸送機器として無人ヘリコプタ１（以下、ヘリコプタ１と略記する）が用いられている。したがって、図１に示す実施形態の遠隔操縦装置１０は、ヘリコプタ１の遠隔操縦装置である。

ヘリコプタ１は、ボディ２、マスト３、メインロータ４、テールロータ５を含む。マスト３は、ボディ２から上方に突出するようにかつ回転可能に設けられる。マスト３の上端部にメインロータ４が固定される。テールロータ５は、ボディ２の後端部に回転可能に設けられる。メインロータ４およびテールロータ５は、図示しない駆動源からの駆動力に基づいて回転される。

遠隔操縦装置１０は、ヘリコプタ１に向けて信号を送信する送信機１２と、ヘリコプタ１に搭載される機器１４とを含む。

図２を参照して、送信機１２は、第１スティック状部材１６ａ、第２スティック状部材１６ｂ、信号生成部１８、ＣＰＵ２０、高周波部２２および送信アンテナ２４を含む。

図１を参照して、第１スティック状部材１６ａをａｂ方向（前後方向）に操作することにより、モータ３８（後述）が制御され、飛行中の機首の上下方向の角度が変更され、ヘリコプタ１が加速又は減速（前進または後進）する。第１スティック状部材１６ａをａ方向に操作すると、機首が下がりヘリコプタ１が加速（前進）飛行し、第１スティック状部材１６ａをｂ方向に操作すると、機首が上がりヘリコプタ１が減速（後進）飛行する。

また、第１スティック状部材１６ａをｃｄ方向（左右方向）に操作することにより、機首が左右方向に振られる。第２スティック状部材１６ｂをｅｆ方向（前後方向）に操作することにより、機体が上昇または下降する。第２スティック状部材１６ｂをｇｈ方向（左右方向）に操作することにより、機体が左右方向に傾けられる。

信号生成部１８によって、第１スティック状部材１６ａおよび／または第２スティック状部材１６ｂの基準位置からの操作角度に応じたアナログの操作情報が生成され、ＣＰＵ２０によって、与えられたアナログの操作情報がデジタルの操作情報に変換され、高周波部２２に送られる。操作情報には、速度決定信号や速度変更信号が含まれる。高周波部２２では、デジタルの操作情報によって変調され、得られた無線信号が送信アンテナ２４から送信される。

この実施形態では、ヘリコプタ１の速度を指示する指示部２５は、第１スティック状部材１６ａと信号生成部１８とを含む。

機器１４は、制御部２６、受信アンテナ２８、高周波部３０、ＧＰＳアンテナ３２、ＧＰＳ受信部３４、モータ駆動部３６およびモータ３８を含む。

送信機１２の送信アンテナ２４から送信された無線信号は、受信アンテナ２８で受信されて、高周波部３０によって操作角度に応じたデジタルの操作情報に復調され、制御部２６に与えられる。また、ＧＰＳ衛星４０からのヘリコプタ１に関するＧＰＳ信号がＧＰＳアンテナ３２によって受信され、ＧＰＳ受信部３４へ与えられる。ＧＰＳ受信部３４では、与えられたＧＰＳ信号からヘリコプタ１の現在の速度を示す速度信号が抽出され、速度信号は制御部２６へ与えられる。

制御部２６は、ＣＰＵ２６ａおよびメモリ２６ｂを含む。ＣＰＵ２６ａ（制御部２６）は、メモリ２６ｂに記憶されたプログラムを実行し、各構成要素に指示を与え、ヘリコプタ１を制御する。たとえば、ＣＰＵ２６ａ（制御部２６）は、与えられた操作情報および速度信号に基づいて制御情報を生成し、モータ駆動部３６を制御し、モータ駆動部３６によってモータ３８が駆動される。モータ３８の駆動によって、メインロータ４の角度が変更され、飛行中のヘリコプタ１の機首の上下方向の角度が調節される。

ここで、指示部２５について説明する。
図３（ａ）をも参照して、第１スティック状部材１６ａは、基準位置ＳＰ（中立位置）から前後方向（正逆両方向：ａｂ方向）に移動（傾斜）可能に設けられる。第１スティック状部材１６ａの可動域は、速度決定域Ｄ１と速度変更域Ｃ１とを含む。第１スティック状部材１６ａが速度決定域Ｄ１にあるときに信号生成部１８から出力される信号が、速度決定信号に相当し、第１スティック状部材１６ａが速度変更域Ｃ１にあるときに信号生成部１８から出力される信号が速度変更信号に相当する。すなわち、指示部２５は、ヘリコプタ１の速度を変更するための速度変更信号と、ヘリコプタ１の速度を決定するための速度決定信号とを択一的に出力可能である。指示部２５（信号生成部１８）からの速度変更信号は、指示部２５の操作量（第１スティック状部材１６ａの操作角度Ｘ）に対応するように機首の上下方向の傾斜角度を変えることによって、ヘリコプタ１の速度を変更する信号である。

この実施形態では、基準位置ＳＰが速度決定域Ｄ１に相当する。したがって、第１スティック状部材１６ａを基準位置ＳＰから前後方向に少し傾けると、第１スティック状部材１６ａは速度変更域Ｃ１に入り、ホバリング状態にあるヘリコプタ１は移動し始め、または同一速度で飛行しているヘリコプタ１の飛行速度が変化（加速または減速）する。言い換えれば、第１スティック状部材１６ａが基準位置ＳＰにあれば、ヘリコプタ１の飛行速度は変化せず、ホバリング状態または同一速度での飛行が保たれる。ヘリコプタ１の飛行速度の微調整は、第１スティック状部材１６ａを速度変更域Ｃ１まで操作している場合に限られる。

速度変更域Ｃ１は、基準位置ＳＰ（速度決定域Ｄ１）の前方（正側）の第１変更域Ｃ１ａと、基準位置ＳＰ（速度決定域Ｄ１）の後方（逆側）の第２変更域Ｃ１ｂとを有する。第１スティック状部材１６ａが第１変更域Ｃ１ａにあるとき、信号生成部１８は加速用の速度変更信号を出力し、第１スティック状部材１６ａが第２変更域Ｃ１ｂにあるとき、信号生成部１８は減速用の速度変更信号を出力する。第１スティック状部材１６ａは、力を加えなければ基準位置ＳＰに戻るように構成され、スティック状部材１６ａの基準位置ＳＰからの操作角度Ｘが指示部２５の操作量に対応する。

図４を参照して、ヘリコプタ１の飛行中における遠隔操縦装置１０による制御動作の一例について説明する。なお、目標傾斜角度、操作角度Ｘ、目標速度、現在の速度、基本姿勢速度および制限値はそれぞれ、正（＋）または負（−）の値をとる。ここで、目標傾斜角度とは、ヘリコプタ１（機体）の機首の目標とする上下方向の傾斜角度をいう。当該傾斜角度は、基本姿勢（ヘリコプタ１が水平面上に着地している状態でのヘリコプタ１の姿勢）のヘリコプタ１を基準（ゼロ）として規定される。目標傾斜角度は、機首が下方に傾斜しているときに正（＋）の値、機首が上方に傾斜しているとき負（−）の値をとる。操作角度Ｘは、第１スティック状部材１６ａが基準位置ＳＰ（中立の位置）より前方にあるとき正（＋）の値、後方にあるとき負（−）の値をとる。無人ヘリコプタの場合、一定速度で飛行するには機体が基本姿勢を維持する必要があるため、機体が傾いている状態（現在の速度）から基本姿勢に移行するまでに若干加速または減速する。そこで、基本姿勢速度とは、ある時点において推定した、機体がその時点での姿勢から基本姿勢になる時点のヘリコプタ１の速度をいう。典型的には、基本姿勢速度は、機体が傾斜している状態において、ＧＰＳ衛星４０から得た速度信号（現在の速度）から基本姿勢に移行するまでの加速および減速を加味した推定速度である。よって、基本姿勢速度は、ＣＰＵ２６ａ（制御部２６）で現在の速度から算出される。この実施形態では、基本姿勢速度が速度情報に相当する。なお、基本姿勢速度の算出時点において、機体が既に基本姿勢になっている場合、基本姿勢速度は現在の速度と等しくなる。目標速度、現在の速度、基本姿勢速度および制限値はそれぞれ、前進時の値が正（＋）、後進時の値が負（−）である。

まず、ステップＳ１において、第１スティック状部材１６ａの位置が速度決定域Ｄ１にあるか否かが判断される。言い換えれば、第１スティック状部材１６ａが基準位置ＳＰにあるか否かが判断される。これは、送信機１２からの操作情報に基づいて機器１４の制御部２６によって判断される。

ステップＳ１において、第１スティック状部材１６ａの位置が速度決定域Ｄ１になく速度変更域Ｃ１にあれば、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３へ進む場合は、ヘリコプタ１の加速時または減速時に相当する。ステップＳ３では、制御部２６によって目標傾斜角度が第１スティック状部材１６ａの操作角度Ｘに応じた値に設定され、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が制限値の絶対値（この実施形態では時速２０ｋｍ）以上であるか否かが判断される。ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が制限値の絶対値以上であれば、ステップＳ１５に進み、ヘリコプタ１の目標速度が制限値（この実施形態では、前進時は時速２０ｋｍ、後退時は−時速２０ｋｍ）に設定され、ステップＳ１１へ進む。一方、ステップＳ１３において、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が制限値の絶対値未満であれば、ステップＳ１７に進み、制御部２６によってヘリコプタ１の目標傾斜角度に基づいて制御情報が算出され、ステップＳ１９へ進む。

一方、ステップＳ１において、第１スティック状部材１６ａの位置が速度決定域Ｄ１にあれば、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５へ進む場合は、ヘリコプタ１のホバリング時または一定速度の飛行時に相当する。

ステップＳ５では、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値（この実施形態では時速１０ｋｍ）以上であるか否かが判断される。これは、ＧＰＳ衛星４０からの速度信号に基づいて機器１４の制御部２６によって判断される。ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値未満であれば、ステップＳ７に進み、ヘリコプタ１の目標速度がゼロに設定され、ステップＳ１１へ進む。一方、ステップＳ５において、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以上であれば、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、制御部２６によって、ヘリコプタ１の目標速度がヘリコプタ１の基本姿勢速度に設定される。そして、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、制御部２６によってヘリコプタ１の目標速度に基づいて制御情報が算出され、ステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１９では、算出された制御情報に応じてモータ駆動部３６が制御され、モータ駆動部３６によってモータ３８が駆動され、メインロータ４の角度が変更され、飛行中のヘリコプタ１の機首の上下方向の傾斜角度が調節される。ステップＳ１９の後、ステップＳ１に戻る。この実施形態では、図４に示す制御動作は、たとえば数ｍｓから数十ｍｓのインターバルで繰り返される。

上述の遠隔操縦装置１０による制御動作によって、制御部２６は、指示部２５（第１スティック状部材１６ａ）からの指示に基づいてヘリコプタ１の速度を制御する。

なお、図４に示す制御動作においてステップＳ１７に進むのは、ステップＳ３およびＳ１３を経由してステップＳ１７に至る場合である。この場合は第１スティック状部材１６ａが速度変更域Ｃ１にあり、これらのステップを経由してステップＳ１７に至る場合の処理が「姿勢制御」に相当する。

また、図４に示す制御動作において、ステップＳ５およびＳ７を経由してステップＳ１１に至る場合が、制御部２６は、指示部２５（第１スティック状部材１６ａ）の位置が速度変更域Ｃ１から速度決定域Ｄ１に切り替わったとき、言い換えれば、指示部２５（信号生成部１８）からの出力が速度変更信号から速度決定信号に切り替わったとき、ヘリコプタ１の基本姿勢速度と閾値との比較結果に基づいて、ヘリコプタ１の速度をゼロにする場合に相当する。

ステップＳ５およびＳ９を経由してステップＳ１１に至る場合が、制御部２６は、指示部２５（第１スティック状部材１６ａ）の位置が速度変更域Ｃ１から速度決定域Ｄ１に切り替わったとき、言い換えれば、指示部２５（信号生成部１８）からの出力が速度変更信号から速度決定信号に切り替わったとき、ヘリコプタ１の基本姿勢速度と閾値との比較結果に基づいて、ヘリコプタ１の速度を基本姿勢速度で一定に維持する場合に相当する。

図５（ａ）を参照して、ヘリコプタ１がホバリング状態にありかつ第１スティック状部材１６ａの位置が速度決定域Ｄ１にある状態が続けば、制御部２６は、ヘリコプタ１をホバリング状態に保つ。この場合、制御部２６は、ＧＰＳ衛星４０からのＧＰＳ信号に基づいてヘリコプタ１の飛行速度をゼロになるように制御するので、たとえ風などの外的要因があっても、ヘリコプタ１の移動を抑制する。

図５（ｂ）を参照して、第１スティック状部材１６ａの位置が速度変更域Ｃ１の第１変更域Ｃ１ａにある状態が続けば、制御部２６は、ヘリコプタ１の機首を下方に傾け、機体の姿勢を前傾に保ち、機体は前進し加速し続ける。ただし、基本姿勢速度には制限値（この実施形態では時速±２０ｋｍ）が設けられている。したがって、基本姿勢速度の絶対値が制限値の絶対値に達すれば、ヘリコプタ１の機首の上下方向の傾斜角度が制御されて、機体の姿勢が自動的に水平に制御され、飛行速度が制限値に維持される。

その後、第１スティック状部材１６ａの位置が速度変更域Ｃ１の第１変更域Ｃ１ａから第２変更域Ｃ１ｂに移動すれば、制御部２６は、ヘリコプタ１の機首を上方に傾け、機体の姿勢を後傾にし、機体は減速する。第１スティック状部材１６ａの位置が速度変更域Ｃ１の第２変更域Ｃ１ｂにある状態が続けば、制御部２６は、機体の姿勢を後傾に保ち、機体は減速し続けやがて後退する。

図５（ｃ）を参照して、第１スティック状部材１６ａの位置が速度変更域Ｃ１の第１変更域Ｃ１ａから速度決定域Ｄ１に切り替われば、制御部２６は、ヘリコプタ１の基本姿勢速度と閾値とを比較する。ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以上であれば、飛行速度を基本姿勢速度で一定にし、基本姿勢速度の絶対値が閾値未満であればホバリング停止させる。

このようなヘリコプタ１の速度の変遷例について、図６を参照して説明する。
図６において、線Ａは、ヘリコプタ１の基本姿勢速度が閾値より大きい状態から、ヘリコプタ１の速度を制御する場合を示す。線Ｂは、ヘリコプタ１の基本姿勢速度が閾値より小さい状態から、ヘリコプタ１の速度を制御する場合を示す。

まず、線Ａについて説明する。
期間（１）では、第１スティック状部材１６ａが第２変更域Ｃ１ｂに位置しているので、ヘリコプタ１は減速する。基本姿勢速度が閾値より大きい状態で期間（２）に入り、第１スティック状部材１６ａが速度決定域Ｄ１に位置し続けると、ヘリコプタ１は期間（２）に入ったときの基本姿勢速度を維持する。期間（３）では、第１スティック状部材１６ａの位置が「第１変更域Ｃ１ａ→速度決定域Ｄ１→第１変更域Ｃ１ａ→速度決定域Ｄ１→第２変更域Ｃ１ｂ→速度決定域Ｄ１」と変更される。このような第１スティック状部材１６ａの操作によって、ヘリコプタ１の速度が増減され、一定速度が微調整される。期間（４）では、第１スティック状部材１６ａが速度決定域Ｄ１に位置し続けると、ヘリコプタ１は期間（４）に入ったときの基本姿勢速度を維持し続ける。その後、期間（５）に入り、第１スティック状部材１６ａを第１変更域Ｃ１ａに移動させ、その状態を維持し続けると、ヘリコプタ１の速度が上昇し、やがて制限値に達する。その後も、第１スティック状部材１６ａが第１変更域Ｃ１ａに位置し続ければ、ヘリコプタ１の速度は制限値を維持し続ける。

ついで、線Ｂについて説明する。
期間（１）では、ヘリコプタ１の速度がゼロの状態（ホバリング状態）から、第１スティック状部材１６ａを第１変更域Ｃ１ａに移動させ、その状態を維持する。すると、ヘリコプタ１の速度は上昇し続ける。しかし、ヘリコプタ１の基本姿勢速度が閾値に達する前に、期間（２）に入り、第１スティック状部材１６ａの位置を速度決定域Ｄ１に戻すと、ヘリコプタ１は減速し、やがて速度がゼロに戻りホバリング状態となる。その後、期間（３）に入り、第１スティック状部材１６ａの位置を第１変更域Ｃ１ａに移動させ、その状態を維持する。すると、ヘリコプタ１の速度は上昇し続ける。しかし、ヘリコプタ１の基本姿勢速度が閾値に達する前に、期間（４）に入り、第１スティック状部材１６ａの位置を速度決定域Ｄ１に戻すと、ヘリコプタ１は減速し、やがて速度がゼロに戻りホバリング状態となる。その後、期間（５）に入り、第１スティック状部材１６ａを第１変更域Ｃ１ａに移動させ、その状態を維持し続けると、ヘリコプタ１の速度が上昇し、やがて制限値に達する。その後も、第１スティック状部材１６ａが第１変更域Ｃ１ａに位置し続ければ、ヘリコプタ１の速度は制限値を維持し続ける。

このような遠隔操縦装置１０によれば、操縦者が指示部２５から速度変更信号を出力すると、ヘリコプタ１は加速または減速する。そして、操縦者が指示部２５からの出力を速度変更信号から速度決定信号に切り替えると、その時点でのヘリコプタ１の基本姿勢速度と閾値とが比較される。ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以上であればヘリコプタ１の機首の上下方向の傾斜角度が制御され、ヘリコプタ１の速度を維持する。その一方、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値未満であれば、ヘリコプタ１の機首の上下方向の傾斜角度が制御されて、ヘリコプタ１の速度がゼロにされ、ヘリコプタ１はホバリング状態に移行（またはホバリング状態を維持）する。また、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以上の場合、指示部２５から出力される速度変更信号と速度決定信号とを小刻みに切り替えることによって、ヘリコプタ１の速度を微調整した後、所望の速度で維持することができる。このように、指示部２５からの出力を速度変更信号から速度決定信号に切り替えるだけで、ヘリコプタ１を容易に所望の速度で維持することができる。

遠隔操縦装置１０では、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が制限値の絶対値以上の場合を除いて、指示部２５から速度変更信号を出力しているときには「姿勢制御」の状態にあり、速度決定信号を出力しているときにはヘリコプタ１の速度を一定に保つ状態にある。よって、指示部２５から速度変更信号を出力している「姿勢制御」の状態から、速度決定信号を出力するように切り換えるだけで容易に、ヘリコプタ１の一定速度での飛行や低速域からのホバリングへの移行が可能となる。そのため、操縦者は指示部２５とは別の「姿勢制御」と「速度制御」とを切り換えるスイッチ等を操作する必要がない。さらに操縦者は、指示部２５から速度変更信号を出力している（つまり、速度を変更する）際には「姿勢制御」の状態であるので、別のスイッチ等で「姿勢制御」のみを選択した場合と違和感なく操縦できるため、高い操縦技術も要しない。

遠隔操縦装置１０では、第１変更域Ｃ１ａと第２変更域Ｃ１ｂとを基準位置ＳＰからみて互いに逆方向に設けることによって、ヘリコプタ１を加速または減速させるときの操縦者による指示部２５の操作が簡単かつ明快となり、ヘリコプタ１の前進速度および後退速度を容易に制御でき、誤操作を抑制できる。

遠隔操縦装置１０では、操縦者が第１スティック状部材１６ａを、基準位置ＳＰ（速度決定域Ｄ１）から速度変更域Ｃ１まで傾けると、第１スティック状部材１６ａの操作角度Ｘに応じてヘリコプタ１の速度が変更される。そして、操縦者が第１スティック状部材１６ａの位置を速度変更域Ｃ１から速度決定域Ｄ１まで戻すと、その時点でのヘリコプタ１の基本姿勢速度と閾値とが比較され、その比較結果に基づいて、ヘリコプタ１の速度が維持され、またはヘリコプタ１がホバリング状態にされる。すなわち、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以上の場合、ヘリコプタ１の速度をその基本姿勢速度に維持するように制御する。一方、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値未満の場合、ヘリコプタ１の速度をゼロに移行（移行後に維持）するように制御する。このように、第１スティック状部材１６ａを操作して指示部２５からの出力を速度変更信号から速度決定信号に切り替えるだけで、ヘリコプタ１を容易に所望の速度で維持できる。また、第１スティック状部材１６ａは力を加えなければ基準位置ＳＰに戻るので、操縦者はヘリコプタ１を加速または減速させる場合にだけ第１スティック状部材１６ａを傾けるべく力を加えればよく、ヘリコプタ１の速度を維持するために第１スティック状部材１６ａを操作する必要はないので、指示部２５の操作が容易になる。さらに、第１スティック状部材１６ａを操作しなければ第１スティック状部材１６ａは基準位置ＳＰに戻るので、ヘリコプタ１の不所望な加速および減速を防止できる。

ヘリコプタ１によって農薬を均一に散布するためには、散布対象領域上をヘリコプタ１が同一速度で飛行することが好ましい。ヘリコプタ１は、容易に所望の速度で進行でき、同一速度での飛行も可能であるので、農薬散布のために好適に用いられることができる。

なお、上述の実施形態では、基準位置ＳＰが速度決定域Ｄ１に相当する場合について説明したが、図３（ｂ）に示すように、速度決定域Ｄ２は、基準位置ＳＰを挟む前後の所定範囲であってもよい。すなわち、速度決定域Ｄ２は、基準位置ＳＰを含みかつ基準位置ＳＰの正逆両側に設けられてもよい。この場合、速度決定域Ｄ２の前方および後方に速度変更域Ｃ２が設けられる。速度変更域Ｃ２は、基準位置ＳＰからみて、速度決定域Ｄ２の外側かつ基準位置ＳＰの前方（正側）の第１変更域Ｃ２ａと、速度決定域Ｄ２の外側かつ基準位置ＳＰの後方（逆側）の第２変更域Ｃ２ｂとを有する。

この場合、操縦者が指示部２５（第１スティック状部材１６ａ）を、基準位置ＳＰから速度決定域Ｄ２を通過させて速度変更域Ｃ２まで移動させると、指示部２５の操作量に応じてヘリコプタ１の速度が変更される。すなわち、ホバリング状態のヘリコプタ１が移動を開始し、または一定の速度で飛行しているヘリコプタ１の速度が変化する。そして、操縦者が指示部２５を速度変更域Ｃ２から速度決定域Ｄ２（典型的には基準位置ＳＰ）まで戻すと、その時点でのヘリコプタ１の基本姿勢速度と閾値とが比較され、その比較結果に基づいて、ヘリコプタ１の速度が維持されまたはホバリング状態にされる。このように、基準位置ＳＰと速度変更域Ｃ２との間に速度決定域Ｄ２が挟まれ、指示部２５（第１スティック状部材１６ａ）は基準位置ＳＰから速度決定域Ｄ２を通過しなければ速度変更域Ｃ２に達することができないようにすることによって、ヘリコプタ１の速度変更の操作に関して、速度決定域Ｄ２は所謂「あそび」の領域となる。したがって、操縦者の望まないヘリコプタ１の速度変更を防止でき、操縦者が望む場合だけヘリコプタ１の速度を容易に変更できる。

上述の図４に示す動作例では、第１スティック状部材１６ａの位置が速度変更域Ｃ１にあるとき、第１スティック状部材１６ａの操作角度Ｘに応じてヘリコプタ１の目標傾斜角度を設定してヘリコプタ１の速度を変動させる「姿勢制御」を行う場合について説明したが、これに限定されない。第１スティック状部材１６ａの位置が速度変更域Ｃ１にあるとき、第１スティック状部材１６ａの操作角度Ｘに応じてヘリコプタ１の目標速度を設定してヘリコプタ１の速度を制御する「速度制御」を行うようにしてもよい。

遠隔操縦装置１０では、操縦者は、指示部２５から速度変更信号を出力する際に「姿勢制御」および「速度制御」のいずれの制御を選択しても、指示部２５から速度決定信号を出力させればヘリコプタ１を容易に所望の速度で維持することができる。よって、遠隔操縦装置１０は、「姿勢制御」または「速度制御」のいずれを好む操縦者にとっても好適である。

なお、上述の実施形態では、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以上であればヘリコプタ１の速度を維持し、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値未満であればヘリコプタ１の速度がゼロにされる場合について説明したが、これに限定されない。ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値より大きければヘリコプタ１の速度を維持し、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値以下であればヘリコプタ１の速度がゼロにされてもよい。この場合、ヘリコプタ１の基本姿勢速度の絶対値が閾値より大きければ、指示部２５から出力される速度変更信号と速度決定信号とを小刻みに切り替えることによって、ヘリコプタ１の速度を微調整できる。

上述の実施形態では、速度情報として基本姿勢速度を用いる場合について説明したが、これに限定されない。速度情報として、基本姿勢速度の代わりに現在の速度を用いてもよい。この場合、現在の速度と閾値との比較結果に基づいて、ヘリコプタ１の速度を維持するかゼロにするかを決定する。

また、指示部はスティック状部材に限定されない。指示部としては、たとえば、図７（ａ）に示すように前後に移動可能なレバー、図７（ｂ）に示すように回動可能なハンドル、図７（ｃ）に示すように前後に傾く（前側／後側に体重をかける）ことができる椅子や台、図７（ｄ）に示すように回転可能な球体などであってもよい。

さらに、指示部は、複数のボタン状部材、たとえば速度変更信号を出力可能なボタン状部材と、速度決定信号を出力可能なボタン状部材とを含んで構成されてもよい。

上述の実施形態において、遠隔操縦装置１０がＧＰＳ信号を受信できなくなった場合には、従来の「姿勢制御」に切り替えてヘリコプタ１の速度を制御するようにしてもよい。

上述の実施形態では、この発明が適用される輸送機器としてヘリコプタ１を用いた場合について説明したが、これに限定されない。この発明が適用される輸送機器としては、「一定速度での移動」や「その場での静止」のために制御が必要なもの、たとえば、静止状態が不安定であって、地上、空中、水中、水上、氷上または雪上を慣性力で移動するようなものが好ましい。具体的には、地上を進む球体、一輪車または二輪車（電動立ち乗り二輪車など）、水上を進む船、氷上や雪上を進むホバークラフト、水中を進む潜水艦などを用いることができる。なお、潜水艦での速度検知は、ＧＰＳアンテナのみ浮上させることによって、または加速度センサによる慣性航法によって可能となろう。

１ 無人ヘリコプタ
１０ 遠隔操縦装置
１２ 送信機
１４ 機器
１６ａ 第１スティック状部材
１６ｂ 第２スティック状部材
１８ 信号生成部
２０ ＣＰＵ
２２，３０ 高周波部
２４ 送信アンテナ
２５ 指示部
２６ 制御部
２６ａ ＣＰＵ
２６ｂ メモリ
２８ 受信アンテナ
３２ ＧＰＳアンテナ
３４ ＧＰＳ受信部
３６ モータ駆動部
３８ モータ
４０ ＧＰＳ衛星
Ｃ１，Ｃ２ 速度変更域
Ｃ１ａ，Ｃ２ａ 第１変更域
Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂ 第２変更域
Ｄ１，Ｄ２ 速度決定域
ＳＰ 基準位置
Ｘ 操作角度

Claims (6)

1. 輸送機器の遠隔操縦装置であって、
   前記輸送機器の速度を指示する指示部と、
   前記指示部からの指示に基づいて前記輸送機器の速度を制御する制御部とを備え、
   前記指示部は、前記輸送機器の速度を変更するための速度変更信号と、前記輸送機器の速度を決定するための速度決定信号とを択一的に出力可能であり、
   前記制御部は、前記指示部からの出力が前記速度変更信号から前記速度決定信号に切り替わったとき、前記輸送機器の速度情報と閾値との比較結果に基づいて、前記輸送機器の速度を維持するかゼロにするかを決定する、遠隔操縦装置。
2. 前記輸送機器は無人ヘリコプタである、請求項１に記載の遠隔操縦装置。
3. 前記速度変更信号は、前記指示部の操作量に対応するように前記無人ヘリコプタの機首の上下方向の傾斜角度を変えることによって、前記無人ヘリコプタの速度を変更する信号である、請求項２に記載の遠隔操縦装置。
4. 前記指示部は、基準位置から移動可能に設けられ、
   前記指示部の可動域は、前記指示部から前記速度決定信号が出力される速度決定域と、前記指示部から前記速度変更信号が出力される速度変更域とを含み、
   前記速度決定域は前記基準位置を含み、かつ前記速度変更域は前記基準位置からみて前記速度決定域の外側に設けられ、
   前記制御部は、前記指示部の位置が前記速度変更域から前記速度決定域に切り替わったとき、前記輸送機器の速度情報と前記閾値との比較結果に基づいて、前記輸送機器の速度を維持するかゼロにするかを決定する、請求項１から３のいずれかに記載の遠隔操縦装置。
5. 前記指示部は、前記基準位置から正逆両方向に移動可能に設けられ、
   前記速度決定域は前記基準位置を含みかつ前記基準位置の正逆両側に設けられ、前記速度変更域は前記基準位置からみて前記速度決定域の外側において前記基準位置の正側の第１変更域と前記基準位置の逆側の第２変更域とを有し、
   前記指示部が前記第１変更域にあるとき前記指示部は加速用の速度変更信号を出力し、前記指示部が前記第２変更域にあるとき前記指示部は減速用の速度変更信号を出力する、請求項４に記載の遠隔操縦装置。
6. 前記指示部は、力を加えなければ前記基準位置に戻るスティック状部材を含み、
   前記スティック状部材の操作角度が前記指示部の操作量に対応する、請求項４または５に記載の遠隔操縦装置。

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