JP2018030409A - 飛行装置の操縦システム - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
図1に示す第1実施形態による操縦システム10は、飛行装置11と、操縦入力装置12とを備えている。飛行装置11は、基体13、腕部14およびスラスタ15を有している。基体13は、飛行装置11の重心位置に設けられている。腕部14は、この基体13から放射状に径方向外側へ延びている。スラスタ15は、この腕部14の先端、すなわち腕部14において基体13と反対側の端部にそれぞれ設けられている。このように、飛行装置11は、複数の腕部14の先端にそれぞれスラスタ15を有している。腕部14およびスラスタ15の数は、任意に設定することができる。
図2に示すように操縦システム10は、飛行装置11と操縦入力装置12とに機能が分散されている。飛行装置11は、制御演算部31、受信部32、姿勢検出部33、高度検出部34、自動制御部35、手動制御部36、制御値取得部37および制御切替部38を備えている。操縦入力装置12は、制御演算部41、送信部42、操作値検出部43、報知部44および切替指示部としての切替スイッチ45を備えている。
飛行装置11は、自動制御部35によって少なくとも飛行高度が自動制御されている(S101)。この場合、飛行装置11の自動制御部35は、飛行高度に限らず飛行姿勢を自動制御していてもよい。制御値取得部37は、自動制御されている飛行装置11のスロットル制御値C2を取得する(S102)。すなわち、制御値取得部37は、飛行装置11が自動制御されているとき、モータ16へ出力されるスロットル制御値C2を自動制御部35から取得する。操縦者は、操縦入力装置12の操作スティック22を操作する(S103)。このとき、操縦者は、操縦入力装置12の操作スティック22を図1の上下方向へ移動するように操作する。
第2実施形態による操縦システムを説明する。
第2実施形態による操縦システム10の構成は、図1および図2に示す第1実施形態と共通する。第2実施形態では、操縦システム10における処理の流れが第1実施形態と相違する。以下、第2実施形態による操縦システム10の処理の流れを図4に基づいて説明する。なお、第1実施形態と共通する処理については、説明を省略する。
第3実施形態による操縦システムを説明する。
第3実施形態では、第1実施形態の報知部44に相当する構成を備えていない。
図5に示すように第3実施形態の操縦システム10は、飛行装置11と操縦入力装置12とに機能が分散されている。飛行装置11は、制御演算部31、受信部32、姿勢検出部33、高度検出部34、自動制御部35、手動制御部36、制御値取得部37および制御切替部38を備えている。操縦入力装置12は、制御演算部41、送信部42、操作値検出部43および切替スイッチ45を備えている。
飛行装置11は、自動制御部35によって少なくとも飛行高度が自動制御されている(S301)。飛行装置11の操縦者は、手動制御への切り替えを求める場合、飛行装置11が自動制御されている状態で切替スイッチ45を操作する(S302)。この切替スイッチ45の操作は、時期T2である。制御切替部38は、S302において切替スイッチ45が操作されると、操作値検出部43から操作スティック22の操作量をスロットル操作値D4として取得する(S303)。制御切替部38は、このスロットル操作値D4を目標値として設定する。
第4実施形態による操縦システムを説明する。
第4実施形態は、第3実施形態の変形例に相当し、構成が第3実施形態と共通する。第4実施形態では、制御切替部38による機能が第3実施形態と相違する。
第4実施形態の場合も、飛行装置11は、図8に示すように飛行を開始する時期T0から時期T1まで手動制御された後、時期T1で自動制御に移行している。制御切替部38は、時期T2において切替スイッチ45から切替指示を受け付けると、操作値検出部43で操作スティック22のスロットル操作値D4を検出する。これとともに、制御切替部38は、時期T2において切替スイッチ45から切替指示を受け付けると、制御値取得部37でスロットル制御値C2を取得する。そして、制御切替部38は、スロットル操作値D4を検出した時点、つまり時期T2における切替スイッチ45の操作時のスロットル操作値D4を、自動制御におけるスロットル制御値C2とみなす。
第5実施形態による操縦システムを説明する。
第5実施形態は、操縦入力装置12の構成が上記の複数の実施形態と異なっている。
第5実施形態の場合、操縦システム10は、図9に示すように操縦入力装置12に移動制限部61を備えている。移動制限部61は、飛行装置11が自動制御部35によって自動制御されているとき、操作スティック22によるスロットル操作方向への移動、すなわち図9の上下方向への移動を制限する。操作スティック22は、図9の上下方向へ移動するときスロットルスティックに相当する。飛行装置11が自動制御から手動制御へ切り替わることによる飛行姿勢の不安定化は、操作スティック22の操作量つまりスロットル操作値D4とスロットル制御値C2との差によって生じる。そこで、移動制限部61で操作スティック22のスロットル操作方向への移動を制限することにより、スロットル操作値D4の意図しない変化は抑えられる。
第6実施形態による操縦システムを説明する。
第6実施形態の場合、操縦システム10は、図10に示すように操縦入力装置12に駆動部71を備えている。駆動部71は、動力源となるサーボモータを有している。駆動部71は、図10の左右方向へ延びる軸部材72に接続している。この軸部材72は、操作スティック22を支持している。操作スティック22は、軸部材72を中心に回転することにより、図10の上下方向へ移動する。そして、駆動部71は、軸部材72に接続することで軸部材72を回転駆動し、操作スティック22をスロットル操作方向へ駆動する。操作スティック22は、図10の上下方向へ移動するときスロットルスティックに相当する。
第7実施形態は、第6実施形態の変形である。
第7実施形態では、操作スティック22をスロットル操作方向へ駆動する例について説明した。しかし、操作スティック21および操作スティック22は、自動制御における制御値に対応してそれぞれ左右および上下へ駆動する構成としてもよい。第7実施形態の場合、操作スティック21は、図11の左右方向へ延びる軸部材81を中心に図11の上下方向のエレベータ操作方向へ回転し、図11の上下方向へ延びる軸部材82を中心に図11の左右方向のラダー操作方向へ回転する。同様に、操作スティック22は、図11の左右方向へ延びる軸部材83を中心に図11の上下方向のスロットル方向へ回転し、図11の上下方向へ延びる軸部材84を中心に図11の左右方向のエルロン方向へ回転する。そして、第7実施形態では、軸部材81は、駆動部91によって回転駆動される。また、軸部材82は駆動部92によって回転駆動され、軸部材83は駆動部93によって回転駆動され、軸部材84は駆動部94によって回転駆動される。
Claims (8)
- 推進力を発生する複数のスラスタ(15)を有する飛行装置(11)と、前記飛行装置(11)と別体に設けられ前記飛行装置(11)を遠隔から操縦するための飛行指示を入力する操縦入力装置(12)と、を備える飛行装置(11)の操縦システム(10)であって、
前記飛行装置(11)の飛行姿勢を検出する姿勢検出部(33)と、
前記飛行装置(11)の飛行高度を検出する高度検出部(34)と、
前記姿勢検出部(33)で検出した前記飛行装置(11)の飛行姿勢、および前記高度検出部(34)で検出した前記飛行装置(11)の飛行高度に基づいて前記スラスタ(15)の推進力を制御して、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を自動的に制御する自動制御部(35)と、
前記操縦入力装置(12)から入力された飛行指示に基づいて、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を制御する手動制御部(36)と、
前記飛行装置(11)の制御を、前記自動制御部(35)による自動制御または前記手動制御部(36)による手動制御のいずれかに切り替える制御切替部(38)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ前記飛行装置(11)の高度および速度の変更を入力するためのスロットルスティック(22)の操作量をスロットル操作値として検出する操作値検出部(43)と、
前記飛行装置(11)が前記自動制御部(35)による自動制御であるとき、前記飛行装置(11)の高度および速度を変更するためのスロットル制御値を取得する制御値取得部(37)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記制御切替部(38)によって前記自動制御部(35)による自動制御から前記手動制御部(36)による手動制御に切り替えるとき、前記操作値検出部(43)で検出した前記スロットル操作値と前記制御値取得部(37)で取得した前記スロットル制御値との差が予め設定した設定範囲であることを報知する報知部(44)と、
を備える飛行装置の操縦システム。 - 前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記制御切替部(38)に自動制御から手動制御への切り替えを切替指示として指示する切替指示部(45)をさらに備え、
前記制御切替部(38)は、前記報知部(44)で前記設定範囲であることが報知されると、前記切替指示部(45)からの前記切替指示を受け付けるとともに、受け付けた前記切替指示に基づいて自動制御から手動制御へ切り替える請求項1記載の飛行装置の操縦システム。 - 前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記制御切替部(38)に自動制御から手動制御への切り替えを切替指示として指示する切替指示部(45)をさらに備え、
前記制御切替部(38)は、前記切替指示部(45)から前記切替指示を受け付けた後、前記報知部(44)で前記設定範囲であることが報知されると、自動制御から手動制御へ切り替える請求項1記載の飛行装置の操縦システム。 - 推進力を発生する複数のスラスタ(15)を有する飛行装置(11)と、前記飛行装置(11)と別体に設けられ前記飛行装置(11)を遠隔から操縦するための飛行指示を入力する操縦入力装置(12)と、を備える飛行装置(11)の操縦システム(10)であって、
前記飛行装置(11)の飛行姿勢を検出する姿勢検出部(33)と、
前記飛行装置(11)の飛行高度を検出する高度検出部(34)と、
前記姿勢検出部(33)で検出した前記飛行装置(11)の飛行姿勢、および前記高度検出部(34)で検出した前記飛行装置(11)の飛行高度に基づいて前記スラスタ(15)の推進力を制御して、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を自動的に制御する自動制御部(35)と、
前記操縦入力装置(12)から入力された飛行指示に基づいて、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を制御する手動制御部(36)と、
前記飛行装置(11)の制御を、前記自動制御部(35)による自動制御または前記手動制御部(36)による手動制御のいずれかに切り替える制御切替部(38)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ前記飛行装置(11)の高度および速度の変更を入力するためのスロットルスティック(22)の操作量をスロットル操作値として検出する操作値検出部(43)と、
前記飛行装置(11)が前記自動制御部(35)による自動制御であるとき、前記飛行装置(11)の高度および速度を変更するためのスロットル制御値を取得する制御値取得部(37)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記制御切替部(38)に自動制御から手動制御への切り替えを切替指示として指示する切替指示部(45)と、を備え、
前記制御切替部(38)は、前記切替指示部(45)から前記切替指示を受け付けると、前記操作値検出部(43)で検出した前記スロットル操作値を、前記制御値取得部(37)で取得した前記スロットル制御値に変更し、前記スロットル操作値と前記スロットル制御値との差が予め設定した設定範囲になると、自動制御から手動制御へ切り替える飛行装置の操縦システム。 - 前記制御切替部(38)は、自動制御から手動制御へ切り替える制御移行期間が予め設定され、前記制御移行期間の間に前記スロットル制御値を前記スロットル操作値に徐々に近似する請求項4記載の飛行装置の操縦システム。
- 前記制御切替部(38)は、前記切替指示部(45)から前記切替指示を受け付けたときに前記操作値検出部(43)で検出した前記スロットル操作値を、前記切替指示部(45)から前記切替指示を受け付けたときに前記制御値取得部(37)で取得した前記スロットル制御値とみなす請求項4記載の飛行装置の操縦システム。
- 推進力を発生する複数のスラスタ(15)を有する飛行装置(11)と、前記飛行装置(11)と別体に設けられ前記飛行装置(11)を遠隔から操縦するための飛行指示を入力する操縦入力装置(12)と、を備える飛行装置(11)の操縦システム(10)であって、
前記飛行装置(11)の飛行姿勢を検出する姿勢検出部(33)と、
前記飛行装置(11)の飛行高度を検出する高度検出部(34)と、
前記姿勢検出部(33)で検出した前記飛行装置(11)の飛行姿勢、および前記高度検出部(34)で検出した前記飛行装置(11)の飛行高度に基づいて前記スラスタ(15)の推進力を制御して、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を自動的に制御する自動制御部(35)と、
前記操縦入力装置(12)から入力された飛行指示に基づいて、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を制御する手動制御部(36)と、
前記飛行装置(11)の制御を、前記自動制御部(35)による自動制御または前記手動制御部(36)による手動制御のいずれかに切り替える制御切替部(38)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記飛行装置(11)の高度および速度の変更を入力するためのスロットルスティック(22)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記自動制御部(35)で自動制御されているとき、前記スロットルスティック(22)の移動を制限する移動制限部(61)と、
を備える飛行装置の操縦システム。 - 推進力を発生する複数のスラスタ(15)を有する飛行装置(11)と、前記飛行装置(11)と別体に設けられ前記飛行装置(11)を遠隔から操縦するための飛行指示を入力する操縦入力装置(12)と、を備える飛行装置(11)の操縦システム(10)であって、
前記飛行装置(11)の飛行姿勢を検出する姿勢検出部(33)と、
前記飛行装置(11)の飛行高度を検出する高度検出部(34)と、
前記姿勢検出部(33)で検出した前記飛行装置(11)の飛行姿勢、および前記高度検出部(34)で検出した前記飛行装置(11)の飛行高度に基づいて前記スラスタ(15)の推進力を制御して、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を自動的に制御する自動制御部(35)と、
前記操縦入力装置(12)から入力された飛行指示に基づいて、前記飛行装置(11)の飛行姿勢および飛行高度を制御する手動制御部(36)と、
前記飛行装置(11)の制御を、前記自動制御部(35)による自動制御または前記手動制御部(36)による手動制御のいずれかに切り替える制御切替部(38)と、
前記操縦入力装置(12)に設けられ、前記飛行装置(11)の高度および速度の変更を入力するためのスロットルスティック(22)と、
前記飛行装置(11)が前記自動制御部(35)による自動制御であるとき、前記飛行装置(11)の高度および速度を変更するためのスロットル制御値を取得する制御値取得部(37)と、
前記制御値取得部(37)で取得した前記スロットル制御値に基づいて、前記スロットルスティック(22)を前記スロットル制御値に対応する位置へ駆動する駆動部(71)と、
を備える飛行装置の操縦システム。
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