JP2021181964A - Attitude control device and attitude control method - Google Patents

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Abstract

To provide a biaxial attitude control device that is lightweight and can be miniaturized, and an attitude control method.SOLUTION: An attitude control device 20 which is installed to an unmanned submersible so as to control its attitude comprises: a flywheel 21; a drive motor 27 that rotates the flywheel 21; a first gimbal 24 that rotatably supports the flywheel 21, and has a tilt shaft 25 extending outward in the diametrical direction of the flywheel 21; and a second gimbal 31 that rotatably supports the tilt shaft 25, and fixes a mounting shaft 32 extending in a direction perpendicular to the tilt shaft 25. The attitude control device 20 is installed to an unmanned submersible via a support 40 that rotatably supports the mounting shaft 32.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、傾斜する装置の姿勢を維持するために制御する姿勢制御装置及び姿勢制御方法に関する。 The present invention relates to an attitude control device and a posture control method for controlling to maintain the posture of a tilting device.

従来、ダムや港湾構造物などの水中点検を、遠隔操作によって行なう無人潜水機が開発されている(例えば、非特許文献1参照)。この非特許文献に記載された無人潜水機においては、水面に生じた波によって姿勢が変化しても所定の姿勢に制御する姿勢制御装置を備える。この姿勢制御装置は、無人潜水機に搭載された耐圧容器内に設けられ、ジャイロ効果を用いた2つの1軸回りの旋回制御装置を備える。2つの旋回制御装置は、それぞれフライホイール、駆動モータ及びジンバルを備え、ジンバルの支持軸が直交するように配置される。そして、駆動モータによって、フライホイールが高速回転した状態でジンバルが傾くと、ジャイロ効果によって、ジンバルの傾斜を打ち消す力が旋回制御装置に発生し、姿勢制御装置の姿勢が一定となるように制御される。 Conventionally, an unmanned submersible that remotely inspects dams and harbor structures underwater has been developed (see, for example, Non-Patent Document 1). The unmanned submersible described in this non-patent document includes an attitude control device that controls a predetermined posture even if the posture changes due to a wave generated on the water surface. This attitude control device is provided in a pressure-resistant container mounted on an unmanned submersible, and includes two uniaxial swivel control devices using a gyro effect. The two swivel control devices each include a flywheel, a drive motor and a gimbal, and are arranged so that the support axes of the gimbal are orthogonal to each other. Then, when the gimbal tilts while the flywheel rotates at high speed by the drive motor, a force that cancels the tilt of the gimbal is generated in the turning control device by the gyro effect, and the attitude of the attitude control device is controlled to be constant. NS.

大林組、「アクアジャスターRを搭載した水中インフラ点検ロボット「ディアグTM」を開発」、[online]、[令和2年5月9日検索]、インターネット〈URL:https://www.obayashi.co.jp/news/detail/news20170510_01.html〉Obayashi, "Development of underwater infrastructure inspection robot" Diag TM "equipped with Aqua Adjuster R", [online], [Search on May 9, 2nd year of Reiwa], Internet <URL: https://www.obayashi.co .jp / news / detail / news20170510_01.html>

上述したように、従来の姿勢制御装置は、2軸方向の傾斜に対応するために、各軸の傾斜にそれぞれ対応する2つの旋回制御装置を備えていた。このため、姿勢制御装置が大型化するとともに、重量が重くなっていた。 As described above, the conventional attitude control device is provided with two turning control devices corresponding to the tilt of each axis in order to cope with the tilt in the biaxial direction. For this reason, the attitude control device has become large and heavy.

上記課題を解決するための姿勢制御装置は、姿勢を制御する対象装置に設ける姿勢制御装置であって、フライホイールと、前記フライホイールを回転させる駆動モータと、前記フライホイールを回転可能に支持し、前記フライホイールの直径方向で外側に延在する傾動軸が固定された第1ジンバルと、前記傾動軸を回動可能に支持し、前記傾動軸と直交する方向に延在する取付軸が固定された第2ジンバルとを備え、前記取付軸を回動可能に前記対象装置に取り付ける。 The attitude control device for solving the above problems is an attitude control device provided in the target device for controlling the attitude, and rotatably supports the flywheel, the drive motor for rotating the flywheel, and the flywheel. , The first gimbal to which the tilt axis extending outward in the diameter direction of the flywheel is fixed, and the mounting shaft that rotatably supports the tilt axis and extends in the direction orthogonal to the tilt axis are fixed. The second gimbal is provided, and the mounting shaft is rotatably mounted on the target device.

本発明によれば、2軸方向における姿勢制御装置を軽量で小型化することができる。 According to the present invention, the attitude control device in the biaxial direction can be made lighter and smaller.

実施形態における姿勢制御装置を搭載した無人潜水機の概略斜視図。Schematic perspective view of an unmanned submersible equipped with an attitude control device according to an embodiment. 実施形態における姿勢制御装置の正面図。The front view of the attitude control device in an embodiment. 実施形態における姿勢制御装置の背面斜め方向から見た斜視図。The perspective view seen from the rear diagonal direction of the attitude control device in an embodiment. 実施形態における姿勢制御装置の上面図。Top view of the attitude control device in the embodiment. 実施形態における姿勢制御装置の第1ジンバルが回転した斜視図。FIG. 3 is a perspective view in which the first gimbal of the attitude control device according to the embodiment is rotated. 実施形態における姿勢制御装置の第2ジンバルが回転した斜視図。FIG. 3 is a perspective view in which the second gimbal of the attitude control device according to the embodiment is rotated.

以下、図1〜図6を用いて、姿勢制御装置及び姿勢制御方法を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、従来技術と同様に、対象装置としての無人潜水機の姿勢を制御する姿勢制御装置として説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the attitude control device and the attitude control method are embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In the present embodiment, the posture control device for controlling the posture of the unmanned submersible as the target device will be described as in the prior art.

図1に示すように、姿勢制御装置を搭載する無人潜水機10は、略直方体形状を構成するフレーム11、複数の浮力体12、水中撮影装置13及び耐圧容器15を備える。フレーム11には、浮力体12、水中撮影装置13及び耐圧容器15が取り付けられる。浮力体12は、無人潜水機10を浮かせる。水中撮影装置13は、メインカメラ14を備え、水中のダムの壁面等、水中において撮影を行なう。耐圧容器15は、無人潜水装置のほぼ中央に配置され、姿勢制御装置が内蔵される。 As shown in FIG. 1, the unmanned submersible 10 equipped with an attitude control device includes a frame 11 constituting a substantially rectangular parallelepiped shape, a plurality of buoyant bodies 12, an underwater photographing device 13, and a pressure-resistant container 15. A buoyant body 12, an underwater photographing apparatus 13, and a pressure-resistant container 15 are attached to the frame 11. The buoyant body 12 floats the unmanned submersible 10. The underwater photographing device 13 includes a main camera 14, and photographs underwater such as the wall surface of an underwater dam. The pressure-resistant container 15 is arranged substantially in the center of the unmanned diving device, and has an attitude control device built-in.

図2〜図4は、それぞれ、耐圧容器に内蔵された姿勢制御装置20の正面図、斜視図及び上面図である。
図2に示すように、姿勢制御装置20は、円板形状のフライホイール21、第1ジンバル24、駆動モータ27、第2ジンバル31を備える。
2 to 4 are a front view, a perspective view, and a top view of the attitude control device 20 built in the pressure-resistant container, respectively.
As shown in FIG. 2, the attitude control device 20 includes a disk-shaped flywheel 21, a first gimbal 24, a drive motor 27, and a second gimbal 31.

第1ジンバル24は、フライホイール21の直径方向の外周を囲む帯形状を有する。具体的には、第1ジンバル24は、フライホイール21の中心線C1を含む平面を中央として、駆動モータ27の直径に対応する高さH1を有する。これにより、フライホイール21は、対向する両端部(上端部及び下端部)が、第1ジンバル24よりも露出した状態で、第1ジンバル24に支持される。
更に、図4に示すように、第1ジンバル24は、前側の中央部分が突出した厚さW1の板形状を有する。
The first gimbal 24 has a band shape surrounding the outer circumference of the flywheel 21 in the radial direction. Specifically, the first gimbal 24 has a height H1 corresponding to the diameter of the drive motor 27 with the plane including the center line C1 of the flywheel 21 as the center. As a result, the flywheel 21 is supported by the first gimbal 24 with both end portions (upper end portion and lower end portion) facing each other exposed from the first gimbal 24.
Further, as shown in FIG. 4, the first gimbal 24 has a plate shape having a thickness W1 in which the central portion on the front side protrudes.

図3に示すように、第1ジンバル24の後側には、駆動モータ27が、取付部材26を介して取り付けられている。取付部材26は、中央にリブが形成されたLアングルを備え、第1ジンバル24に固定されるとともに、駆動モータ27を固定する。 As shown in FIG. 3, a drive motor 27 is attached to the rear side of the first gimbal 24 via an attachment member 26. The mounting member 26 has an L angle having a rib formed in the center, and is fixed to the first gimbal 24 and also fixes the drive motor 27.

図4に示すように、フライホイール21の中心線C1には、駆動モータ27の回転軸27aが貫通固定されている。回転軸27aの先端(前側)は、ベアリング(図示せず)を介して第1ジンバル24に回転可能に支持される。回転軸27aには、フライホイール21と第1ジンバル24との間に、ウェイト23が固定されている。このウェイト23は、第1ジンバル24の傾動軸25に対して、駆動モータ27側とのバランスをとる。 As shown in FIG. 4, the rotation shaft 27a of the drive motor 27 is fixed through the center line C1 of the flywheel 21. The tip (front side) of the rotating shaft 27a is rotatably supported by the first gimbal 24 via a bearing (not shown). A weight 23 is fixed to the rotating shaft 27a between the flywheel 21 and the first gimbal 24. The weight 23 balances the tilting shaft 25 of the first gimbal 24 with the drive motor 27 side.

図2に示すように、第1ジンバル24の外側には、中心線C2に沿って反対方向に延在する2つの傾動軸25が固定されている。中心線C2は、中心線C1を含む平面において中心線C1と直交する。
第2ジンバル31は、U字形状を有し、両端部には、傾動軸25を回転可能に支持するベアリング(図示せず)がそれぞれ固定されている。このため、第1ジンバル24は、傾動軸25を介して、第2ジンバル31の端部に回転可能に取り付けられ、中心線C2を中心として傾動する。
As shown in FIG. 2, two tilting axes 25 extending in opposite directions along the center line C2 are fixed to the outside of the first gimbal 24. The center line C2 is orthogonal to the center line C1 in the plane including the center line C1.
The second gimbal 31 has a U-shape, and bearings (not shown) that rotatably support the tilting shaft 25 are fixed to both ends thereof. Therefore, the first gimbal 24 is rotatably attached to the end of the second gimbal 31 via the tilting shaft 25, and tilts about the center line C2.

更に、第1ジンバル24の一端部と第2ジンバル31との間には、スリップリング29が設けられている。具体的には、一方の傾動軸25に、スリップリング29のリング部が、貫通した状態で固定される。
図3に示すように、スリップリング29のリング部は、駆動モータ27と、電力線28a,28bを介して接続されている。更に、第2ジンバル31の一端部(スリップリング29側の端部)には、スリップリング29のブラシ部が固定されている。
Further, a slip ring 29 is provided between one end of the first gimbal 24 and the second gimbal 31. Specifically, the ring portion of the slip ring 29 is fixed to one of the tilting shafts 25 in a penetrating state.
As shown in FIG. 3, the ring portion of the slip ring 29 is connected to the drive motor 27 via power lines 28a and 28b. Further, a brush portion of the slip ring 29 is fixed to one end of the second gimbal 31 (the end on the slip ring 29 side).

第2ジンバル31には、取付軸32とウェイト30wとが固定されている。
ウェイト30wは、取付軸32の中心線C3における第2ジンバル31の左右の重さのバランスを取るように設けられる。これにより、第2ジンバル31を円滑に回動させることができる。
A mounting shaft 32 and a weight 30w are fixed to the second gimbal 31.
The weight 30w is provided so as to balance the left and right weights of the second gimbal 31 on the center line C3 of the mounting shaft 32. As a result, the second gimbal 31 can be smoothly rotated.

取付軸32は、フライホイール21の直下であって、第2ジンバル31の中央部で、第2ジンバル31のU字形状の外側に突出して設けられている。取付軸32は、支持部40の中央部において、中心線C3回りに回転可能に支持される。この中心線C3は、支持板41に垂直な方向であって、中心線C2と直交し、中心線C1,C2の交点を通過する。
第2ジンバル31と支持部40との間には、スリップリング34が設けられる。具体的には、取付軸32には、支持部40の上で支持部40側において、スリップリング34のリング部が貫通した状態で固定される。なお、スリップリング34のブラシ部は、支持部40の支持板41の中心に固定される。
The mounting shaft 32 is directly below the flywheel 21 and is provided at the center of the second gimbal 31 so as to project outside the U-shape of the second gimbal 31. The mounting shaft 32 is rotatably supported around the center line C3 at the central portion of the support portion 40. This center line C3 is in a direction perpendicular to the support plate 41, is orthogonal to the center line C2, and passes through the intersection of the center lines C1 and C2.
A slip ring 34 is provided between the second gimbal 31 and the support portion 40. Specifically, it is fixed to the mounting shaft 32 with the ring portion of the slip ring 34 penetrating on the support portion 40 side on the support portion 40. The brush portion of the slip ring 34 is fixed to the center of the support plate 41 of the support portion 40.

第2ジンバル31から取付軸32の先端に沿って、電力線33a,33bが配置される。電力線33a,33bの両端部は、スリップリング29のブラシ部とスリップリング34のリング部とに接続される。 Power lines 33a and 33b are arranged from the second gimbal 31 along the tip of the mounting shaft 32. Both ends of the power lines 33a and 33b are connected to the brush portion of the slip ring 29 and the ring portion of the slip ring 34.

支持部40は、略正方形の板形状の支持板41と、直方体形状の支持台42と、円筒形状の支持台45とを備える。支持板41の裏面(第2ジンバル31とは反対側)には、前後方向に対する両側に支持台42が設けられ、中央部に支持台45が設けられる。支持台45には、取付軸32を支持するベアリング(図示せず)と、スリップリング34のブラシ部とが設けられる。このスリップリング34のブラシ部は、電力線38a,38bが接続され、電力線38a,38bは、バッテリー装置(図示せず)に接続される。
そして、支持部40の支持台42,45は、無人潜水機10の耐圧容器15の内部に固定される。これにより、姿勢制御装置20は、支持部40を介して無人潜水機10に取り付けられる。
The support portion 40 includes a substantially square plate-shaped support plate 41, a rectangular parallelepiped-shaped support base 42, and a cylindrical support base 45. On the back surface of the support plate 41 (the side opposite to the second gimbal 31), support bases 42 are provided on both sides in the front-rear direction, and support bases 45 are provided in the central portion. The support base 45 is provided with a bearing (not shown) that supports the mounting shaft 32 and a brush portion of the slip ring 34. Power lines 38a and 38b are connected to the brush portion of the slip ring 34, and the power lines 38a and 38b are connected to a battery device (not shown).
Then, the support bases 42 and 45 of the support portion 40 are fixed to the inside of the pressure-resistant container 15 of the unmanned submersible 10. As a result, the attitude control device 20 is attached to the unmanned submersible 10 via the support portion 40.

(姿勢制御方法)
次に、上述した姿勢制御装置20を取り付けた無人潜水機10の姿勢制御方法について説明する。
(Attitude control method)
Next, the attitude control method of the unmanned submersible 10 to which the above-mentioned attitude control device 20 is attached will be described.

姿勢制御装置20を動作させる場合には、電力線38a,38b、スリップリング34、電力線33a,33b、スリップリング29、電力線28a,28bを介して駆動モータ27に電力を供給する。これにより、駆動モータ27の回転軸27aが回転して、フライホイール21を中心線C1回りに回転させる。 When operating the attitude control device 20, power is supplied to the drive motor 27 via the power lines 38a and 38b, the slip ring 34, the power lines 33a and 33b, the slip ring 29, and the power lines 28a and 28b. As a result, the rotation shaft 27a of the drive motor 27 rotates, and the flywheel 21 is rotated around the center line C1.

その後、波等により無人潜水機10及びこれに固定した姿勢制御装置20が傾斜する。この場合、姿勢制御装置20のフライホイール21が回転しているため、フライホイール21の遠心力による慣性力(ジャイロ効果)により、フライホイール21の姿勢が元の位置に戻るように力が作用する。これにより、第2ジンバル31に対して第1ジンバル24が回動したり、支持部40に対して第2ジンバル31が回動したりして、支持部40を介して無人潜水機10には、姿勢を維持するように力が作用する。 After that, the unmanned submersible 10 and the attitude control device 20 fixed to the unmanned submersible 10 are tilted by waves or the like. In this case, since the flywheel 21 of the attitude control device 20 is rotating, a force acts so that the attitude of the flywheel 21 returns to the original position due to the inertial force (gyro effect) due to the centrifugal force of the flywheel 21. .. As a result, the first gimbal 24 rotates with respect to the second gimbal 31, and the second gimbal 31 rotates with respect to the support portion 40. , The force acts to maintain the posture.

例えば、図2〜図4に示す位置において、姿勢制御装置20の支持部40の後方が高くなるように無人潜水機10が傾斜した場合を想定する。この場合、傾斜したフライホイール21は、元の位置に戻ろうとして、第2ジンバル31に対して第1ジンバル24の上部が後方に倒れるように傾斜するとともに、この傾斜に伴って支持板41が元の位置に戻る方向に傾斜する。これにより、支持部40及び無人潜水機10は、姿勢を維持する。
そして、図5に示すように、後方が高くなる傾斜が数回連続した場合には、第1ジンバル24が支持板41とほぼ平行となるように位置することもある。
For example, it is assumed that the unmanned submersible 10 is tilted so that the rear of the support portion 40 of the attitude control device 20 is higher at the positions shown in FIGS. 2 to 4. In this case, the tilted flywheel 21 is tilted so that the upper portion of the first gimbal 24 tilts backward with respect to the second gimbal 31 in an attempt to return to the original position, and the support plate 41 is tilted along with this tilt. Tilt in the direction of returning to the original position. As a result, the support portion 40 and the unmanned submersible vehicle 10 maintain their postures.
Then, as shown in FIG. 5, the first gimbal 24 may be positioned so as to be substantially parallel to the support plate 41 when the inclination to increase the rearward is continuous several times.

更に、図2〜図4に示す位置において、姿勢制御装置20の支持部40の左側が高くなるように傾斜した場合を想定する。この場合、回転したフライホイール21が元の位置に戻ろうとして、支持部40に対して第2ジンバル31が回動しながら、支持部40及び無人潜水機10は、姿勢を維持する。
そして、図6に示すように、左側が高くなる傾斜が数回連続した場合には、第2ジンバル31が、支持台42の延在方向とほぼ平行になるように位置することもある。
Further, it is assumed that the left side of the support portion 40 of the attitude control device 20 is tilted so as to be higher at the positions shown in FIGS. 2 to 4. In this case, the support 40 and the unmanned submersible 10 maintain their postures while the second gimbal 31 rotates with respect to the support 40 as the rotated flywheel 21 tries to return to its original position.
Then, as shown in FIG. 6, when the inclination that the left side becomes high is continuous several times, the second gimbal 31 may be positioned so as to be substantially parallel to the extending direction of the support base 42.

以上のようにして、回転するフライホイール21のジャイロ効果により、無人潜水機10が傾斜した場合、この傾斜を打ち消そうとする力が支持部40に働くため、無人潜水機10の姿勢を一定に保つことができる。 As described above, when the unmanned submersible 10 is tilted due to the gyro effect of the rotating flywheel 21, the force for canceling the tilt acts on the support portion 40, so that the posture of the unmanned submersible 10 is constant. Can be kept in.

(作用)
駆動モータ27によって回転するフライホイール21を回転可能に支持する第1ジンバル24は、第2ジンバル31に中心線C2回りに回転可能に支持される。更に、第2ジンバル31は、支持部40に、中心線C2と直交する中心線C3回りに回転可能に支持される。これにより、一つのフライホイール21のジャイロ効果によって、2軸でピッチングとローリングを抑制して姿勢制御することができる。
(Action)
The first gimbal 24 that rotatably supports the flywheel 21 rotated by the drive motor 27 is rotatably supported by the second gimbal 31 around the center line C2. Further, the second gimbal 31 is rotatably supported by the support portion 40 around the center line C3 orthogonal to the center line C2. As a result, the attitude can be controlled by suppressing pitching and rolling on two axes by the gyro effect of one flywheel 21.

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態においては、フライホイール21を回転可能に支持する第1ジンバル24が傾動する中心線C2と直交する取付軸32の中心線C3を中心として第2ジンバル31を回転可能に支持する。これにより、1つのフライホイール21を有する姿勢制御装置20の支持部40に2軸方向において傾斜する力が生じた場合には、回転するフライホイール21のジャイロ効果によって、生じた力を打ち消す力が発生し、省スペースで軽量化した仕組みで姿勢を維持することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the second gimbal 31 is rotatably supported around the center line C3 of the mounting shaft 32 orthogonal to the center line C2 on which the first gimbal 24 that rotatably supports the flywheel 21 tilts. do. As a result, when a force that tilts in the biaxial direction is generated in the support portion 40 of the attitude control device 20 having one flywheel 21, the force that cancels the generated force due to the gyro effect of the rotating flywheel 21 is generated. It occurs, and it is possible to maintain the attitude with a space-saving and lightweight mechanism.

(2)本実施形態においては、第1ジンバル24の一端部と第2ジンバル31との間、及び第2ジンバル31と支持部40との間に、スリップリング29,34をそれぞれ設ける。この場合、姿勢制御装置20の姿勢維持のために、発生した傾斜を打ち消す力を発生する方向に応じて第1ジンバル24及び第2ジンバル31が回転する。このため、受ける力によっては第1ジンバル24や第2ジンバル31が同じ方向に回転し続けても、電力線28a,28b,33a,33bを介して、駆動モータ27に電力を供給することができる。 (2) In the present embodiment, slip rings 29 and 34 are provided between one end of the first gimbal 24 and the second gimbal 31, and between the second gimbal 31 and the support portion 40, respectively. In this case, in order to maintain the posture of the attitude control device 20, the first gimbal 24 and the second gimbal 31 rotate according to the direction in which the force for canceling the generated inclination is generated. Therefore, depending on the force received, even if the first gimbal 24 and the second gimbal 31 continue to rotate in the same direction, power can be supplied to the drive motor 27 via the power lines 28a, 28b, 33a, 33b.

(3)本実施形態においては、駆動モータ27に電力を供給する電力線28a,28b,33a,33bを、第1ジンバル24及び第2ジンバル31に沿って配置する。これにより、電力線28a,28b,33a,33bを固定できるので、電力線28a,28b,33a,33bに無理な力が加わることを抑制することができる。 (3) In the present embodiment, the power lines 28a, 28b, 33a, 33b for supplying electric power to the drive motor 27 are arranged along the first gimbal 24 and the second gimbal 31. As a result, the power lines 28a, 28b, 33a, 33b can be fixed, so that it is possible to suppress the application of an unreasonable force to the power lines 28a, 28b, 33a, 33b.

(4)本実施形態では、第1ジンバル24は、フライホイール21の中央部分のみを覆う帯形状を有する。これにより、第1ジンバル24がフライホイール21の全体を覆う場合に比べて、第1ジンバル24の重量を低減することができるので、姿勢制御装置20を更に軽量化することができる。 (4) In the present embodiment, the first gimbal 24 has a band shape that covers only the central portion of the flywheel 21. As a result, the weight of the first gimbal 24 can be reduced as compared with the case where the first gimbal 24 covers the entire flywheel 21, so that the attitude control device 20 can be further reduced in weight.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、電力線28a,28b,33a,33b,38a,38b及びスリップリング29,34を介して、駆動モータ27に電力を供給した。駆動モータ27に電力を供給する方法は、スリップリング29,34を用いた場合に限られない。例えば、スリップリングの位置にコイル等を配置して、ワイヤレスにより電力を駆動モータに供給してもよい。更に、スリップリング29を、第1ジンバル24と第2ジンバル31との間に設けたが、第2ジンバル31の外側に設けてもよい。この場合においても、スリップリングのリング部を傾動軸25に設け、スリップリングのブラシ部を第2ジンバル31の先端部に設ける。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, power is supplied to the drive motor 27 via the power lines 28a, 28b, 33a, 33b, 38a, 38b and the slip rings 29, 34. The method of supplying electric power to the drive motor 27 is not limited to the case where the slip rings 29 and 34 are used. For example, a coil or the like may be arranged at the position of the slip ring to wirelessly supply electric power to the drive motor. Further, although the slip ring 29 is provided between the first gimbal 24 and the second gimbal 31, it may be provided outside the second gimbal 31. Also in this case, the ring portion of the slip ring is provided on the tilting shaft 25, and the brush portion of the slip ring is provided on the tip portion of the second gimbal 31.

・上記実施形態では、スリップリング29を一方の傾動軸25に設けた。これに加えて、スリップリング29を設けていない他方の傾動軸25には、スリップリング29の重さに対応するウェイトを設けてもよい。また、スリップリング29を設けていない他方の傾動軸25を長くして、取付軸32を第2ジンバル31の中心に配置してもよい。 In the above embodiment, the slip ring 29 is provided on one of the tilting shafts 25. In addition to this, the other tilting shaft 25, which is not provided with the slip ring 29, may be provided with a weight corresponding to the weight of the slip ring 29. Further, the other tilting shaft 25 without the slip ring 29 may be lengthened so that the mounting shaft 32 may be arranged at the center of the second gimbal 31.

・上記実施形態では、第1ジンバル24は、フライホイール21の中央部分のみを覆う帯形状を有する。第1ジンバル24の形状は、これに限られず、例えば、フライホイール21の全体を覆う形状であってもよい。 -In the above embodiment, the first gimbal 24 has a band shape that covers only the central portion of the flywheel 21. The shape of the first gimbal 24 is not limited to this, and may be, for example, a shape that covers the entire flywheel 21.

更に、第2ジンバル31は、U字形状を有し、中央に取付軸32を設けた。第2ジンバル31の形状は、これに限られず、例えば、半円弧形状や逆π形状を有してもよいし、取付軸32を、フライホイール21の中心線C1の直下ではなく、フライホイール21や第2ジンバル31の重心位置に応じた位置に設けてもよい。 Further, the second gimbal 31 has a U-shape, and a mounting shaft 32 is provided in the center. The shape of the second gimbal 31 is not limited to this, and may have, for example, a semi-arc shape or an inverted π shape, and the mounting shaft 32 is not directly below the center line C1 of the flywheel 21, but the flywheel 21. Or the second gimbal 31 may be provided at a position corresponding to the position of the center of gravity.

・上記実施形態の姿勢制御装置20の支持部40は、略正方形状の支持板41を備える。姿勢を制御する対象装置としての無人潜水機10に固定される支持部40は、この形状に限られない。例えば、支持部40の形状を、傾斜を打ち消す方向に力が働くジャイロ効果が期待できる形状であれば、例えば、円板形状の支持板を備えた形状や、固定する部分の形状に応じたブロック形状でもよい。更に、姿勢制御装置20の支持部40を省略して、姿勢を制御する対象装置に、直接、取付軸32を回動可能に支持させて、姿勢制御装置20を固定してもよい。 The support portion 40 of the attitude control device 20 of the above embodiment includes a support plate 41 having a substantially square shape. The support portion 40 fixed to the unmanned submersible vehicle 10 as a target device for controlling the posture is not limited to this shape. For example, if the shape of the support portion 40 is such that a gyro effect in which a force acts in the direction of canceling the inclination can be expected, for example, a block having a disk-shaped support plate or a block corresponding to the shape of the portion to be fixed. It may be in shape. Further, the support portion 40 of the attitude control device 20 may be omitted, and the attitude control device 20 may be fixed by directly supporting the attachment shaft 32 rotatably on the target device for controlling the posture.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(a)前記第1ジンバルは、前記フライホイールの対向する両端部を露出した状態で、前記フライホイールにおける中央部を支持するとともに、前記駆動モータを固定することを特徴とする請求項1又は2に記載の姿勢制御装置。
(b)前記第2ジンバルは、前記傾動軸の両側をそれぞれ支持する形状を有し、
前記取付軸は、前記第2ジンバルの中央部に設けられ、
前記第2ジンバル及び前記取付軸に沿って、前記駆動モータには電力を供給する電力線を配置したことを特徴とする請求項1、2又は前記(a)に記載の姿勢制御装置。
Next, the technical ideas that can be grasped from the above embodiment and other examples will be added below.
(A) The first gimbal is characterized in that the central portion of the flywheel is supported and the drive motor is fixed in a state where the opposite end portions of the flywheel are exposed. The attitude control device according to.
(B) The second gimbal has a shape that supports both sides of the tilting shaft.
The mounting shaft is provided in the center of the second gimbal and is provided.
The attitude control device according to claim 1, 2 or (a), wherein a power line for supplying electric power is arranged in the drive motor along the second gimbal and the mounting shaft.

C1,C2,C3…中心線、10…対象装置としての無人潜水機、11…フレーム、12…浮力体、13…水中撮影装置、14…メインカメラ、15…耐圧容器、20…姿勢制御装置、21…フライホイール、23,30w…ウェイト、24…第1ジンバル、25…傾動軸、26…取付部材、27…駆動モータ、27a…回転軸、28a,28b,33a,33b,38a,38b…電力線、29,34…スリップリング、31…第2ジンバル、32…取付軸、40…支持部、41…支持板、42,45…支持台 C1, C2, C3 ... Center line, 10 ... Unmanned submersible as target device, 11 ... Frame, 12 ... Buoyant body, 13 ... Underwater photography device, 14 ... Main camera, 15 ... Pressure resistant container, 20 ... Attitude control device, 21 ... flywheel, 23, 30w ... weight, 24 ... first gimbal, 25 ... tilting shaft, 26 ... mounting member, 27 ... drive motor, 27a ... rotating shaft, 28a, 28b, 33a, 33b, 38a, 38b ... power line , 29, 34 ... Slip ring, 31 ... Second gimbal, 32 ... Mounting shaft, 40 ... Support part, 41 ... Support plate, 42, 45 ... Support stand

Claims (3)

姿勢を制御する対象装置に設ける姿勢制御装置であって、
フライホイールと、
前記フライホイールを回転させる駆動モータと、
前記フライホイールを回転可能に支持し、前記フライホイールの直径方向で外側に延在する傾動軸が固定された第1ジンバルと、
前記傾動軸を回動可能に支持し、前記傾動軸と直交する方向に延在する取付軸が固定された第2ジンバルとを備え、
前記取付軸を回動可能に前記対象装置に取り付けることを特徴とする姿勢制御装置。
It is an attitude control device provided in the target device that controls the posture.
With a flywheel,
The drive motor that rotates the flywheel and
A first gimbal that rotatably supports the flywheel and has a fixed tilt axis that extends outward in the radial direction of the flywheel.
It is provided with a second gimbal that rotatably supports the tilting axis and has a fixed mounting shaft extending in a direction orthogonal to the tilting axis.
An attitude control device characterized in that the mounting shaft is rotatably mounted on the target device.
前記第1ジンバルと前記第2ジンバルとの間に設けた第1スリップリングと、
前記第2ジンバルと前記対象装置との間に設けた第2スリップリングとを備えることを特徴とする請求項1に記載の姿勢制御装置。
A first slip ring provided between the first gimbal and the second gimbal,
The attitude control device according to claim 1, further comprising a second slip ring provided between the second gimbal and the target device.
フライホイールと、前記フライホイールを回転させる駆動モータと、前記フライホイールを回転可能に支持し、前記フライホイールの直径方向で外側に延在する傾動軸が固定された第1ジンバルとを備えた姿勢制御装置を有し、回転させた前記フライホイールを傾動させて生じるジャイロ効果を利用して、対象装置の姿勢を制御する姿勢制御方法であって、
前記姿勢制御装置は、前記傾動軸を回動可能に支持し、前記傾動軸と直交する方向に延在する取付軸が固定された第2ジンバルを更に備え、前記取付軸を回動可能に前記対象装置に取り付け、
前記ジャイロ効果によって、前記対象装置に生じる傾きを打ち消すように作用する力を用いて、前記対象装置の姿勢を制御することを特徴とする姿勢制御方法。
A posture with a flywheel, a drive motor for rotating the flywheel, and a first gimbal that rotatably supports the flywheel and has a fixed tilt axis extending outward in the radial direction of the flywheel. It is an attitude control method that controls the attitude of the target device by using the gyro effect generated by tilting the rotated flywheel having a control device.
The attitude control device further includes a second gimbal that rotatably supports the tilting shaft and has a mounting shaft extending in a direction orthogonal to the tilting shaft fixed, so that the mounting shaft can be rotated. Attached to the target device,
A posture control method comprising controlling the posture of the target device by using a force acting to cancel the inclination generated in the target device by the gyro effect.
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