JP2022182566A - マルチコプタ - Google Patents

Abstract

【課題】障害物の存在する飛行経路を安定して飛行できるマルチコプタを提供する。【解決手段】本開示の一態様は、マルチコプタ１において、制御部３２は、電池残量ｊＷｓｏｃ％や電池残量ｓＷｓｏｃ％を算出する。そして、制御部３２は、算出した電池残量ｊＷｓｏｃ％や電池残量ｓＷｓｏｃ％が満充電量ＦＣ以下である場合には、エンジン発電ユニット１２のジェネレータ４２で発電した電力をバッテリ３１に供給してバッテリ３１を充電し、マルチコプタ１が障害物に到達する前に電池残量ｓｏｃ％を電池残量ｊＷｓｏｃ％以上または電池残量ｓＷｓｏｃ％以上にする。【選択図】図１

Description

本開示は、マルチコプタに関する。

マルチコプタに関する文献として、特許文献１には、バッテリと、このバッテリに電力を供給する発電機（エンジンで駆動するモータ）と、から成るハイブリッドシステムを有するマルチコプタが開示されている。

特開２０２０－１００３８７号公報

マルチコプタの飛行経路には建物や池などの障害物が存在する場合があるが、このような場合でも、マルチコプタが安定して障害物を通過できる技術が求められる。例えば、特許文献１に開示されるマルチコプタが障害物の上空を通過するときに、発電機が異常停止した場合でも、バッテリの電力のみでマルチコプタが障害物の上空を通過できるように、マルチコプタが障害物の存在する飛行経路を安定して飛行できることが求められる。

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、障害物の存在する飛行経路を安定して飛行できるマルチコプタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、プロペラと、前記プロペラを回転させるために駆動するモータと、前記モータを駆動させる電力を充放電可能なバッテリと、前記モータと前記バッテリに供給する前記電力を発電する発電機と、を有するマルチコプタにおいて、前記マルチコプタの飛行経路に存在する障害物を検出する障害物検出部と、前記マルチコプタの全体を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物検出部により検出した前記障害物の上空を通過するために必要な前記バッテリの充電量である上空通過必要充電量を算出し、算出した前記上空通過必要充電量が前記バッテリの充電量の通常の使用範囲の最大値である満充電量以下である場合には、前記発電機が発電した前記電力を前記バッテリに充電して、前記マルチコプタが前記障害物に到達する前に前記バッテリの充電量を前記上空通過必要充電量以上にすること、を特徴とする。

この態様によれば、マルチコプタが障害物に到達する前に、バッテリの充電量についてバッテリの電力のみで障害物の上空をマルチコプタが通過するために必要な量以上にしておく。そのため、マルチコプタが障害物の上空を通過しているときに発電機が異常停止した場合でも、マルチコプタはバッテリの電力のみで障害物に衝突することなく障害物の上空を通過できる。したがって、マルチコプタは、飛行経路に障害物が存在しても安定して飛行できる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記上空通過必要充電量と、前記マルチコプタが前記障害物の迂回するために必要な前記バッテリの充電量である迂回必要充電量と、を比較し、前記迂回必要充電量が前記上空通過必要充電量未満である場合には、前記障害物を迂回するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、が好ましい。

この態様によれば、バッテリの電力消費を抑えて、マルチコプタは障害物の存在する経路を効率よく飛行できる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物に到達した時点の前記バッテリの充電量である到達時充電量と、前記上空通過必要充電量と、を比較し、前記到達時充電量が前記上空通過必要充電量未満である場合には、前記障害物を迂回するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、が好ましい。

この態様によれば、マルチコプタが障害物に到達した時点にてバッテリの電力のみでマルチコプタが障害物の上空を通過することが難しいと判断された場合に、マルチコプタが障害物を迂回するように制御する。これにより、マルチコプタは、より確実に、障害物の存在する経路を安定して飛行できる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物に到達するまでに前記バッテリの充電量を前記満充電量以上にした後に、前記障害物の上空を通過するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、が好ましい。

この態様によれば、マルチコプタが障害物の上空を通過しているときに、例えば風などの予期せぬ外乱の影響によりマルチコプタの飛行に必要な電力が当初の予想以上に多くなったとしても、確実にマルチコプタは障害物の上空を通過できる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物として水上の上空を通過する場合には、前記マルチコプタが陸上の上空を通過する場合よりも、前記マルチコプタの高度を下げること、が好ましい。

この態様によれば、マルチコプタが水上の上空を通過した後にて着陸するときに、マルチコプタを着陸させるために必要な電力を抑えることができる。そのため、マルチコプタを安定して着陸させることができる。また、マルチコプタを着陸させるために必要な電力以外の電力をマルチコプタの飛行に使用できるので、マルチコプタの飛行距離を増加させることができる。

上記の態様においては、前記制御部は、前記上空通過必要充電量が前記満充電量よりも多い場合には、前記障害物を迂回するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、が好ましい。

この態様によれば、バッテリの充電量を満充電量にしてもバッテリの電力のみで障害物の上空をマルチコプタが通過することができないおそれがある場合に、障害物を迂回するようにマルチコプタの飛行を制御する。そのため、マルチコプタは、障害物の存在する経路を安定して飛行できる。

本開示のマルチコプタによれば、障害物の存在する飛行経路を安定して飛行できる。

本実施形態のマルチコプタの外観斜視図である。 本実施形態のマルチコプタの構成を示すブロック図である。 第１実施例の制御内容を示すフローチャート図である。 マルチコプタの飛行経路に高度の障害物が存在する例を示す図である。 マルチコプタの飛行経路に水上が存在する例を示す図である。 第２実施例の制御内容を示すフローチャート図である。 第３実施例の制御内容を示すフローチャート図である。

以下、本開示のマルチコプタの実施形態について説明する。

＜マルチコプタの概要＞
まず、本実施形態のマルチコプタ１の概要について説明する。

（マルチコプタの構成）
図１に示すように、本実施形態のマルチコプタ１は、機体１１とエンジン発電ユニット１２を有する。

機体１１には、プロペラ２１とモータ２２と機体本体部２３が設けられている。

プロペラ２１は、複数設けられている。そして、この複数のプロペラ２１を回転させることにより、マルチコプタ１は飛行する。

モータ２２は、各々のプロペラ２１に設けられ、プロペラ２１を回転させるために駆動する。モータ２２は、図２に示すように、後述するＥＳＣ３４（インバータ（不図示））とパワーコントロールユニット３３とを介して、後述するバッテリ３１やジェネレータ４２に電気的に接続されている。これにより、ジェネレータ４２にて発電された電力やバッテリ３１から放電される電力が、パワーコントロールユニット３３とＥＳＣ３４とを介して、モータ２２に供給される。

機体本体部２３には、図２に示すように、バッテリ３１と、制御部３２と、パワーコントロールユニット３３と、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３４と、位置情報システム部３５などが設けられている。

バッテリ３１は、電力を充放電可能な充放電部（二次電池、蓄電池）である。図２に示すように、バッテリ３１は、パワーコントロールユニット３３を介して、ジェネレータ４２と電気的に接続されており、ジェネレータ４２で発電された電力（すなわち、モータ２２を駆動させる電力）を充電する。また、バッテリ３１は、パワーコントロールユニット３３とＥＳＣ３４とを介して、モータ２２と電気的に接続されており、モータ２２に供給する電力（すなわち、モータ２２を駆動させる電力）を放電する。

制御部３２は、小型のコンピュータとして構成されており、マルチコプタ１の全体を制御する。例えば、制御部３２は、エンジン４１の駆動を制御して、ジェネレータ４２での発電を制御する。

パワーコントロールユニット３３は、モータ２２へ供給される電力を制御する装置である。このパワーコントロールユニット３３は、ジェネレータ４２で発電された電力を受給したり、バッテリ３１との間で電力の供給および受給を行ったり、ＥＳＣ３４へ電力を供給したりする。

ＥＳＣ３４は、モータ２２の回転数を制御する装置である。このＥＳＣ３４は、パワーコントロールユニット３３から供給される電力を、駆動電力として、モータ２２に供給する。

位置情報システム部３５は、例えば不図示のＧＰＳから得られる情報などをもとに、マルチコプタ１の飛行経路に存在する障害物を検出する。なお、位置情報システム部３５は、本開示の「障害物検出部」の一例である。

エンジン発電ユニット１２は、図１と図２に示すように、エンジン４１とジェネレータ（すなわち、発電機）４２を備えている。エンジン４１は、ジェネレータ４２の動力源であって、例えば、小型のディーゼルエンジンやレシプロエンジンなどである。すなわち、エンジン４１は、モータ２２とバッテリ３１に供給する電力をジェネレータ４２で発電するために駆動する。

また、本実施形態のマルチコプタ１においては、モータ２２とバッテリ３１とエンジン４１によりシリーズハイブリッドシステムが構成されている。すなわち、マルチコプタ１においては、エンジン４１が発電のみに使用され、モータ２２がプロペラ２１の駆動に使用され、さらに電力を回収するためのバッテリ３１を有するシステムが構成されている。このようにして、マルチコプタ１は、エンジン４１の駆動によりジェネレータ４２にて発電し、発電した電力でモータ２２を駆動してプロペラ２１を駆動することにより、飛行する。また、マルチコプタ１は、エンジン４１の駆動によりジェネレータ４２にて発電した際の余剰電力を、バッテリ３１に一旦蓄え、必要に応じてモータ２２の駆動に用いる。

（マルチコプタの作用）
このような構成のマルチコプタ１は、モータ２２に電力を供給し、複数のプロペラ２１を回転させることにより飛行する。そして、プロペラ２１の回転数を制御し、プロペラ２１の回転によって得られる揚力をマルチコプタ１自体の重力とバランスさせることで、マルチコプタ１のホバリング飛行や前進・後進・左右移動飛行を実現させることができる。また、プロペラ２１により発生させる揚力を大きくしてマルチコプタ１の上昇飛行を実現
させることができ、プロペラ２１により発生させる揚力を小さくしてマルチコプタ１の下降飛行を実現させることができる。

＜障害物に対する制御について＞
本実施形態では、障害物に対する制御として、マルチコプタ１の飛行経路に障害物が存在しても安定して飛行できるような制御が行なわれる。

〔第１実施例〕
そこで、まず、第１実施例の制御について説明する。

（制御内容）
本実施例では、制御部３２は、図３に示す制御を行う。図３に示すように、まず、制御部３２は、燃料残量ｆｕｅｌ％と電池残量ｓｏｃ%と飛行高度差Δｈｍを取込み、飛行可能距離ΔＤを求める（ステップＳ１）。

ここで、燃料残量ｆｕｅｌ％は、マルチコプタ１に設けられた不図示の燃料タンクに貯留される燃料の残量である。また、電池残量ｓｏｃ%は、バッテリ３１の充電量（ＳＯＣ、Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）である。

次に、制御部３２は、位置情報システム部３５より、マルチコプタ１の飛行経路において、目的地までに存在する障害物（例えば、高層ビルや山や水上など）の情報を入手する（ステップＳ２）。このようにして、本実施例では、位置情報システム部３５により障害物が検出される。

次に、制御部３２は、障害物は高度の障害物（例えば、高層ビルや山など）であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

そして、制御部３２は、障害物は高度の障害物であると判断した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１が高度の障害物を跳び越すために（すなわち、高度の障害物の上空を通過するために）必要な電力消費量ｊＷを求める（ステップＳ４）。また、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物を迂回するために必要な電力消費量ｄＷを求める（ステップＳ５）。

次に、制御部３２は、電力消費量ｄＷが電力消費量ｊＷ以上であるか否かを判断する（ステップＳ６）。

そして、制御部３２は、電力消費量ｄＷが電力消費量ｊＷ以上であると判断した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、すなわち、電力消費量ｊＷが電力消費量ｄＷ以下であると判断した場合には、電力消費量ｊＷに必要な電池残量ｊＷｓｏｃ%を求める（ステップＳ７）。

ここで、ステップＳ６において「電力消費量ｄＷが電力消費量ｊＷ以上であると判断した場合（すなわち、電力消費量ｊＷが電力消費量ｄＷ以下であると判断した場合）」とは、マルチコプタ１が高度の障害物を迂回する場合よりも跳び越す場合の方が電力消費量が少ない場合、あるいは、マルチコプタ１が高度の障害物を迂回する場合と跳び越す場合とで電力消費量が同じである場合である。

また、ステップＳ７において「電力消費量ｊＷに必要な電池残量ｊＷｓｏｃ%」とは、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物を跳び越すために（すなわち、高度の障害物の上空を通過するために）必要なバッテリ３１の充電量である。

このようにして、制御部３２は、ステップＳ７において、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｊＷｓｏｃ%を算出する。なお、電池残量ｊＷｓｏｃ%は、本開示の「上空通過必要充電量」の一例である。

次に、制御部３２は、電池残量ｊＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣ（例えば、ＳＯＣ＝９０％）以下であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、満充電量ＦＣは、バッテリ３１の充電量の通常の使用範囲の最大値である。

そして、制御部３２は、電池残量ｊＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣ以下であると判断した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１が高度の障害物に到着するまでに電池残量ｓｏｃ％を電池残量ｊＷｓｏｃ%以上にするために、充放電飛行制御を行う（ステップＳ９）。ここで、充放電飛行制御は、エンジン発電ユニット１２のジェネレータ４２が発電した電力をバッテリ３１に充電する制御である。

このようにして、ステップＳ８とステップＳ９において、制御部３２は、ステップＳ７にて算出した電池残量ｊＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣ以下である場合には、エンジン発電ユニット１２のジェネレータ４２が発電した電力をバッテリ３１に充電して、マルチコプタ１が高度の障害物に到達する前に電池残量ｓｏｃ％を電池残量ｊＷｓｏｃ%以上にする。

次に、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物（すなわち、高度の障害物の直前の位置、図４のａ点の位置）に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、電池残量ｊＷｓｏｃ％以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。なお、「マルチコプタ１が高度の障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％」は、本開示の「到達時充電量」の一例である。

そして、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、電池残量ｊＷｓｏｃ％以上であると判断した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１は高度の障害物を飛び越えることができると判断して、高度の障害物の上空を通過（直性飛行）するようにマルチコプタ１の飛行を制御する（ステップＳ１１）。

一方、制御部３２は、マルチコプタ１が障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、電池残量ｊＷｓｏｃ％未満であると判断した場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、障害物である高度の障害物を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１２）、すなわち、高度の障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

なお、ステップＳ１２において、制御部３２は、電池残量ｓｏｃ％を、マルチコプタ１が現在の飛行高度差Δｈｍから電池残量ｓｏｃ％のみで着陸（降下）出来るようにするために必要な電池残量ｈｓｏｃ%以上にするために、充放電飛行制御を行っておく。

このようにして、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％と、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｊＷｓｏｃ％と、を比較する。そして、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が電池残量ｊＷｓｏｃ％未満である場合には、高度の障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

また、制御部３２は、ステップＳ８において電池残量ｊＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣよりも多いと判断した場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、高度の障害物を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１２）。

このようにして、制御部３２は、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｊＷｓｏｃ%が、満充電量ＦＣよりも多い場合には、高度の障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

また、制御部３２は、ステップＳ６において電力消費量ｄＷが電力消費量ｊＷ未満であると判断した場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、高度の障害物を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１２）。

このようにして、制御部３２は、電力消費量ｊＷと、電力消費量ｄＷと、を比較し、電力消費量ｄＷが電力消費量ｊＷ未満である場合には、高度の障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。言い換えると、制御部３２は、電力消費量ｊＷに必要な電池残量ｊＷｓｏｃ%（すなわち、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｊＷｓｏｃ%）と、電力消費量ｄＷに必要な電池残量ｄＷｓｏｃ%（すなわち、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物を迂回するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｄＷｓｏｃ%）と、を比較し、電池残量ｄＷｓｏｃ%が電池残量ｊＷｓｏｃ%未満である場合には、高度の障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。なお、電池残量ｄＷｓｏｃ%は、本開示の「迂回必要充電量」の一例である。

また、制御部３２は、ステップＳ３において障害物は高度の障害物でないと判断した場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、障害物は水上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。

そして、制御部３２は、障害物は水上であると判断した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１が水上を跳び越すために（すなわち、水上の上空を通過するために）必要な電力消費量ｓＷを求める（ステップＳ１４）。

次に、制御部３２は、電力消費量ｓＷに必要な電池残量ｓＷｓｏｃ%を求める（ステップＳ１５）。ここで、「電力消費量ｓＷに必要な電池残量ｓＷｓｏｃ%」とは、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が水上を跳び越すために（すなわち、水上の上空を通過するために）必要なバッテリ３１の充電量である。

このようにして、制御部３２は、ステップＳ１５において、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が水上の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｓＷｓｏｃ%を算出する。なお、電池残量ｓＷｓｏｃ%は、本開示の「上空通過必要充電量」の一例である。

次に、制御部３２は、電池残量ｓＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣ（例えば、ＳＯＣ＝９０％）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。

そして、制御部３２は、電池残量ｓＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣ以下であると判断した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１が水上に到着するまでに電池残量ｓｏｃ％を電池残量ｓＷｓｏｃ%以上にするために、充放電飛行制御を行う（ステップＳ１７）。

このようにして、ステップＳ１６とステップＳ１７において、制御部３２は、ステップＳ１５にて算出した電池残量ｓＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣ以下である場合には、エンジン発電ユニット１２のジェネレータ４２が発電した電力をバッテリ３１に充電して、マルチコプタ１が水上に到達する前に電池残量ｓｏｃ％を電池残量ｓＷｓｏｃ%以上にする。

次に、制御部３２は、マルチコプタ１が水上（すなわち、水上の直前の位置、図５のｂ点の位置）に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、電池残量ｓＷｓｏｃ%以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。なお、「マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％」は、本開示の「到達時充電量」の一例である。

そして、制御部３２は、マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、電池残量ｓＷｓｏｃ%以上であると判断した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１は水上を飛び越えることができると判断して、水上の上空を通過（直性飛行）するようにマルチコプタ１の飛行を制御する（ステップＳ１９）。

一方、制御部３２は、マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、電池残量ｓＷｓｏｃ%未満であると判断した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）には、障害物である水上を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１２）、すなわち、水上を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

このようにして、制御部３２は、マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％と、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が水上の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｓＷｓｏｃ％と、を比較する。そして、制御部３２は、マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が電池残量ｓＷｓｏｃ％未満である場合には、水上を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

また、制御部３２は、ステップＳ１６において電池残量ｓＷｓｏｃ%が満充電量ＦＣよりも多いと判断した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）には、水上を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１２）。

このようにして、制御部３２は、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が水上の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｓＷｓｏｃ%が、満充電量ＦＣよりも多い場合には、水上を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

また、制御部３２は、ステップＳ１３において障害物は水上でないと判断した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、障害物を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１２）。

（第１実施例の効果）
以上のように本実施例によれば、制御部３２は、電池残量ｊＷｓｏｃ％や電池残量ｓＷｓｏｃ％を算出する。そして、制御部３２は、算出した電池残量ｊＷｓｏｃ％や電池残量ｓＷｓｏｃ％が満充電量ＦＣ以下である場合には、エンジン発電ユニット１２のジェネレータ４２で発電した電力をバッテリ３１に供給してバッテリ３１を充電し、マルチコプタ１が障害物に到達する前に電池残量ｓｏｃ％を電池残量ｊＷｓｏｃ％以上または電池残量ｓＷｓｏｃ％以上にする。

このようにして、本実施例では、マルチコプタ１が障害物に到達する前に、バッテリ３１の充電量についてバッテリ３１の電力のみで障害物の上空をマルチコプタ１が通過するために必要な量以上にしておく。そのため、マルチコプタ１が障害物の上空を通過しているときにエンジン発電ユニット１２のジェネレータ４２が異常停止した場合でも、マルチコプタ１はバッテリ３１の電力のみで障害物に衝突することなく障害物の上空を通過できる。したがって、マルチコプタ１は、飛行経路に障害物が存在しても安定して飛行できる。

また、制御部３２は、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が高度の障害物の上空を通過するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｊＷｓｏｃ%と、マルチコプタ１が高度の障害物を迂回するために必要なバッテリ３１の充電量である電池残量ｄＷｓｏｃ%と、を比較し、電池残量ｄＷｓｏｃ%が電池残量ｊＷｓｏｃ%未満である場合には、高度の障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

これにより、バッテリ３１の電力消費を抑えて、マルチコプタ１は高度の障害物の存在する経路を効率よく飛行できる。

また、制御部３２は、マルチコプタ１が障害物に到達した時点の電池残量ｓｏｃ％と、電池残量ｊＷｓｏｃ％または電池残量ｓＷｓｏｃ％と、を比較し、マルチコプタ１が障害物に到達した時点の電池残量ｓｏｃ％が電池残量ｊＷｓｏｃ％未満または電池残量ｓＷｓｏｃ％未満である場合には、障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

このようにして、マルチコプタ１が障害物に到達した時点にてバッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１が障害物の上空を通過することが難しいと判断された場合に、マルチコプタ１が障害物を迂回するように制御する。これにより、マルチコプタ１は、より確実に、障害物の存在する経路を安定して飛行できる。

制御部３２は、電池残量ｊＷｓｏｃ％または電池残量ｓＷｓｏｃ％が、満充電量ＦＣよりも多い場合には、障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

このようにして、電池残量ｓｏｃ％を満充電量ＦＣにしてもバッテリ３１の電力のみで障害物の上空をマルチコプタ１が通過することができないおそれがある場合に、障害物を迂回するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。そのため、マルチコプタ１は、障害物の存在する経路を安定して飛行できる。

〔第２実施例〕
次に、第２実施例の制御について、第１実施例の制御と異なる点を説明し、第１実施例の制御と共通する点の説明は省略する。

本実施例では、図６に示すように、制御部３２は、ステップＳ１０８において電池残量ｊＷｓｏｃ%が第１満充電量ＦＣ１（例えば、ＳＯＣ＝９０％）以下であると判断した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１が高度の障害物に到着するまでに電池残量ｓｏｃ％を第２満充電量ＦＣ２（例えば、ＳＯＣ＝９５％）以上にするために、充放電飛行制御を行う（ステップＳ１０９）。ここで、第１満充電量ＦＣ１と第２満充電量ＦＣ２は、バッテリ３１の充電量の通常の使用範囲の最大値である。また、第２満充電量ＦＣ２は、第１満充電量ＦＣ１よりも多いとする。

次に、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物（すなわち、高度の障害物の直前の位置、図４のａ点の位置）に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、第２満充電量ＦＣ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

そして、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、第２満充電量ＦＣ２以上であると判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１は高度の障害物を飛び越えることができると判断して、高度の障害物の上空を通過（直性飛行）するようにマルチコプタ１の飛行を制御する（ステップＳ１１１）。

一方、制御部３２は、マルチコプタ１が高度の障害物に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、第２満充電量ＦＣ２未満であると判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、前記のステップＳ１２と同様に、高度の障害物を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１１２）。

また、制御部３２は、ステップＳ１１６において電池残量ｓＷｓｏｃ%が第１満充電量ＦＣ１（例えば、ＳＯＣ＝９０％）以下であると判断した場合（ステップＳ１１６：ＹＥＳ）には、マルチコプタ１が水上に到着するまでに電池残量ｓｏｃ％を第２満充電量ＦＣ２（例えば、ＳＯＣ＝９５％）以上にするために、充放電飛行制御を行う（ステップＳ１１７）。

次に、制御部３２は、マルチコプタ１が水上（すなわち、水上の直前の位置、図５のｂ点の位置）に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、第２満充電量ＦＣ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１８）。

そして、制御部３２は、マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、第２満充電量ＦＣ２以上であると判断した場合（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）には、バッテリ３１の電力のみでマルチコプタ１は水上を飛び越えることができると判断して、水上の上空を通過（直性飛行）するようにマルチコプタ１の飛行を制御する（ステップＳ１１９）。また、このとき、本実施例では、制御部３２は、マルチコプタ１が陸上の上空を飛行する場合よりも、マルチコプタ１の高度を下げて、マルチコプタ１を低空で飛行させる（ステップＳ１１９）。

一方、制御部３２は、マルチコプタ１が水上に到着した時点の電池残量ｓｏｃ％が、第２満充電量ＦＣ２未満であると判断した場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）には、前記のステップＳ１２と同様に、水上を避けてマルチコプタ１の迂回飛行を行う（ステップＳ１１２）。

以上のように本実施例によれば、制御部３２は、マルチコプタ１が障害物に到達するまでに電池残量ｓｏｃ%を第２満充電量ＦＣ２以上にした後に、障害物の上空を通過するようにマルチコプタ１の飛行を制御する。

これにより、マルチコプタ１が障害物の上空を通過しているときに、例えば風などの予期せぬ外乱の影響によりマルチコプタ１の飛行に必要な電力が当初の予想以上に多くなったとしても、確実にマルチコプタ１は障害物の上空を通過できる。

制御部３２は、マルチコプタ１が障害物として水上の上空を通過する場合には、マルチコプタ１が陸上の上空を通過する場合よりも、マルチコプタ１の高度を下げる。

これにより、マルチコプタ１が水上の上空を通過した後にて着陸するときに、マルチコプタ１を着陸させるために必要な電力を抑えることができる。そのため、マルチコプタ１を安定して着陸させることができる。また、マルチコプタ１を着陸させるために必要な電力以外の電力をマルチコプタ１の飛行に使用できるので、マルチコプタ１の飛行距離を増加させることができる。

〔第３実施例〕
次に、第３実施例の制御について、第１，２実施例の制御と異なる点を説明し、第１，２実施例の制御と共通する点の説明は省略する。

本実施例では、図７に示すように、制御部３２は、ステップＳ２０７において、電力消費量ｊＷ＋Ａに必要な電池残量ｊＷｓｏｃ%を求める（ステップＳ２０７）。ここで、「電力消費量ｊＷ＋Ａ」は、電力消費量ｊＷに所定の電力消費量Ａ（すなわち、マージン量）を加算した値である。また、「電力消費量ｊＷ＋Ａ」とする代わりに、「（電力消費量ｊＷ）×（１よりも大きい所定の比率）」としてもよい。このようにして、バッテリ３１の電力のみで高度の障害物を跳び越すために必要な電池残量ｊＷｓｏｃ%について十分にマージンを確保しておき、マルチコプタ１がより確実に高度の障害物の存在する経路を安定して飛行できるようにする。

また、制御部３２は、ステップＳ２１５において、電力消費量ｓＷ＋Ｂに必要な電池残量ｓＷｓｏｃ%を求める（ステップＳ２１５）。ここで、「電力消費量ｓＷ＋Ｂ」は、電力消費量ｓＷに所定の電力消費量Ｂ（すなわち、マージン量）を加算した値である。また、電力消費量Ｂは、電力消費量Ａ以上である。また、「電力消費量ｓＷ＋Ｂ」とする代わりに、「（電力消費量ｓＷ）×（１よりも大きい所定の比率）」としてもよい。このようにして、バッテリ３１の電力のみで水上を跳び越すために必要な電池残量ｓＷｓｏｃ%について十分にマージンを確保しておき、マルチコプタ１がより確実に水上の存在する経路を安定して飛行できるようにする。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ マルチコプタ
１１ 機体
１２ エンジン発電ユニット
２１ プロペラ
２２ モータ
３１ バッテリ
３２ 制御部
３５ 位置情報システム部
４１ エンジン
４２ ジェネレータ
ｓｏｃ% 電池残量
ｊＷ （マルチコプタが障害物を跳び越すために必要な）電力消費量
ｄＷ （マルチコプタが障害物を迂回するために必要な）電力消費量
ｓＷ （マルチコプタが水上を跳び越すために必要な）電力消費量
ｊＷｓｏｃ% （電力消費量ｊＷに必要な）電池残量
ｄＷｓｏｃ% （電力消費量ｄＷに必要な）電池残量
ｓＷｓｏｃ% （電力消費量ｓＷに必要な）電池残量
ＦＣ 満充電量
ＦＣ１ 第１満充電量
ＦＣ２ 第２満充電量
Ａ 所定の電力消費量
Ｂ 所定の電力消費量

Claims (6)

1. プロペラと、前記プロペラを回転させるために駆動するモータと、前記モータを駆動させる電力を充放電可能なバッテリと、前記モータと前記バッテリに供給する前記電力を発電する発電機と、を有するマルチコプタにおいて、
   前記マルチコプタの飛行経路に存在する障害物を検出する障害物検出部と、
   前記マルチコプタの全体を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記マルチコプタが前記障害物検出部により検出した前記障害物の上空を通過するために必要な前記バッテリの充電量である上空通過必要充電量を算出し、
   算出した前記上空通過必要充電量が前記バッテリの充電量の通常の使用範囲の最大値である満充電量以下である場合には、前記発電機が発電した前記電力を前記バッテリに充電して、前記マルチコプタが前記障害物に到達する前に前記バッテリの充電量を前記上空通過必要充電量以上にすること、
   を特徴とするマルチコプタ。
2. 請求項１のマルチコプタにおいて、
   前記制御部は、前記上空通過必要充電量と、前記マルチコプタが前記障害物の迂回するために必要な前記バッテリの充電量である迂回必要充電量と、を比較し、前記迂回必要充電量が前記上空通過必要充電量未満である場合には、前記障害物を迂回するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、
   を特徴とするマルチコプタ。
3. 請求項１のマルチコプタにおいて、
   前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物に到達した時点の前記バッテリの充電量である到達時充電量と、前記上空通過必要充電量と、を比較し、前記到達時充電量が前記上空通過必要充電量未満である場合には、前記障害物を迂回するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、
   を特徴とするマルチコプタ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つのマルチコプタにおいて、
   前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物に到達するまでに前記バッテリの充電量を前記満充電量以上にした後に、前記障害物の上空を通過するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、
   を特徴とするマルチコプタ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つのマルチコプタにおいて、
   前記制御部は、前記マルチコプタが前記障害物として水上の上空を通過する場合には、前記マルチコプタが陸上の上空を通過する場合よりも、前記マルチコプタの高度を下げること、
   を特徴とするマルチコプタ。
6. 請求項１のマルチコプタにおいて、
   前記制御部は、前記上空通過必要充電量が前記満充電量よりも多い場合には、前記障害物を迂回するように前記マルチコプタの飛行を制御すること、
   を特徴とするマルチコプタ。

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