JP3197684U

JP3197684U - マルチコプター

Info

Publication number: JP3197684U
Application number: JP2015001165U
Authority: JP
Inventors: 博樹伏水
Original assignee: JAPAN REMOTE CONTROL CO.,LTD.
Current assignee: JAPAN REMOTE CONTROL CO.,LTD.
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2025-03-12

Abstract

【課題】マルチコプターにおいてアンテナ位置を最適にすること。【解決手段】アーム１１，１２を有するマルチコプターにおいて、各アーム１１，１２の中心位置からいずれも１００〜１５０ｍｍ離れた位置に４本のスリーブアンテナ３１〜３４を垂直に配置する。受信機ではこれらのスリーブアンテナ３１〜３４からの出力を比較し、最大レベルのアンテナからの出力をアンテナ切換部によって選択して受信する。これにより広い範囲で指向性の広いアンテナで送信機からの信号を受信することができる。【選択図】図１

Description

本考案は複数のロータを利用したマルチコプターに関し、特にそのアンテナ取付位置に特徴を有するマルチコプターに関するものである。

近年特許文献１に示されているように、複数個のロータを備え、空中で静止することができる無線操縦式のマルチコプターが空撮用等に急速に普及しつつある。マルチコプターでは重心の周囲に複数のロータが配置される。そして操縦者が操作する送信機からの信号を受信し、各ロータの出力を制御することによって機体を操縦している。その出力を制御することによって機体の上昇、下降、移動や静止を行っている。又マルチコプターでは機体の動作を安定化させるため３軸のジャイロが用いられている。

特開２０１４−２４０２４２号公報

しかるに従来のマルチコプターでは、機体の適当な位置にアンテナを配置しているが、指向性が確認されておらず、特定の位置では電界強度が不足して通信が十分行えず、制御が難しくなるという問題点があった。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、最適なアンテナの設置位置に設置されたアンテナを有するマルチコプターを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本考案のマルチコプターは、機体を構成する複数のアームと、前記各アームの端部に設けられ、機体の重心を通る中心から所定位置離れた位置に配置された複数のロータユニットと、前記複数のアームが交差する中心位置からいずれも１００〜１５０ｍｍ離れた位置に夫々設けられた複数のスリーブアンテナと、前記複数のスリーブアンテナからの出力を比較し、最大レベルのスリーブアンテナからの出力を選択するアンテナ切換部を有する受信機と、を具備するものである。

ここで前記アームは、ＣＦＲＰ又はＦＲＰのいずれかであるとしてもよい。

このような特徴を有する本考案によれば、マルチコプターのアームに沿って夫々中心位置から所定位置に下向きにスリーブアンテナを設置しておくことによって、周囲のどの角度に対しても電界強度が不足することなく良好に送信機からの信号を受信することができるという効果が得られる。

図１は本考案の実施の形態によるマルチコプターを示す側面図及び底面図である。図２は本実施の形態によるマルチコプターの底面方向から見た斜視図である。図３Ａは本実施の形態によるマルチコプターに用いられるスリーブアンテナを示す図である。図３ＢはスリーブアンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフ図である。図４は本実施の形態によるマルチコプターの機能的構成を示すブロック図である。図５ＡはマルチコプターのアームをＣＦＲＰとし、Ｌを０とした比較例の放射パターンを示すグラフである。図５ＢはマルチコプターのアームをＣＦＲＰとした第１の実施の形態において、Ｌを２５ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図５ＣはマルチコプターのアームをＣＦＲＰとした第１の実施の形態において、Ｌを５０ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図５ＤはマルチコプターのアームをＣＦＲＰとした第１の実施の形態において、Ｌを１００ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図５ＥはマルチコプターのアームをＣＦＲＰとした第１の実施の形態において、Ｌを１５０ｍｍをとしたときの放射パターンを示すグラフである。図５ＦはマルチコプターのアームをＣＦＲＰとした第１の実施の形態において、Ｌを２００ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図６ＡはマルチコプターのアームをＦＲＰとし、Ｌを０とした比較例の放射パターンを示すグラフである。図６ＢはマルチコプターのアームをＦＲＰとした第２の実施の形態において、Ｌを２５ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図６ＣはマルチコプターのアームをＦＲＰとした第２の実施の形態において、Ｌを５０ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図６ＤはマルチコプターのアームをＦＲＰとした第２の実施の形態において、Ｌを１００ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。図６ＥはマルチコプターのアームをＦＲＰとした第２の実施の形態において、Ｌを１５０ｍｍをとしたときの放射パターンを示すグラフである。図６ＦはマルチコプターのアームをＦＲＰとした第２の実施の形態において、Ｌを２００ｍｍとしたときの放射パターンを示すグラフである。

図１（ａ）は本考案の実施の形態によるマルチコプターを示す側面図であり、図１（ｂ）はその底面図である。又図２はマルチコプターを底面方向から見た斜視図である。これらの図に示すようにマルチコプター１０は同一寸法で細長い棒状のアーム１１，１２が夫々の中央部分で互いに９０°の角度となるように十字状に連結されてフレームを構成している。そして各アームの中心の連結部の上部には、後述する電子回路部を収納するアルミニウム等の金属ケース１３に取付けられる。金属ケース１３は円筒形状であり、例えばその径を１５０ｍｍφとする。アーム１１の両端にはモータ１４，１５が設けられる。又アーム１２の両端にはモータ１６，１７が設けられる。モータ１４〜１７には夫々上向きにロータ１８〜２１が取付けられている。モータ及びロータはロータユニットを構成している。

尚アーム１１，１２は第１実施の形態ではＣＦＲＰ（カーボン樹脂強化プラスチックス）から成るアームとする。ここでＣＦＲＰは誘電率Ｅｒ＝２５３０、導電率σ＝２８Ｓ／ｍとする。

又本考案の第２の実施の形態では、アーム１１，１２はＦＲＰ（樹脂強化プラスチックス）から成るアームとする。

アーム１１，１２が交差する位置に取付けられる金属ケース１３内には、受信機，ジャイロセンサ及びコントローラとバッテリーが収納されている。尚ジャイロセンサは機体のほぼ中央の重心付近に設けられている。そして機体の上部にはカバーを取付けるようにしてもよい。

次にこの実施の形態によるマルチコプターに用いられるスリーブアンテナの配置について説明する。アーム１１にはその中心位置から等しい距離から離れた位置に下向きにスリーブアンテナ３１，３２が取付けられる。中心からスリーブアンテナ３１，３２までの取付距離を夫々図１（ａ）に示すようにＬとする。又同様にしてアーム１２にも中心位置から距離Ｌの離れた位置に下向きにスリーブアンテナ３３，３４が取付けられている。これらのスリーブアンテナは下向きに取付けているため、アーム１１，１２には着陸のための適宜スキッドを設け、スリーブアンテナが直接地上に接触しないようにする必要があるが、スキッドについては既存のものであるため説明を省略する。

次にスリーブアンテナについて説明する。スリーブアンテナ３１〜３４は同一の構成であるので、以下スリーブアンテナ３１について説明する。スリーブアンテナ３１は図３Ａに示すように、同軸ケーブル４１の一部を芯線４１ａと周囲の網線４１ｂとに分離して構成したものであり、図３Ａでは芯線４１ａを左方向に、網線４１ｂを右方向にした状態を示している。従ってこれらの長さは同一であり、ここでは例えば使用周波数２４００ＭＨｚ〜２４８３．５ＭＨｚにほぼ相当する長さである２７．０ｍｍとする。図３ＢはこのスリーブアンテナのＶＳＷＲを示している。図３Ｂに示すように使用周波数２４００ＭＨｚ〜２４８３．５ＭＨｚの間でＶＳＷＲは１．５〜１．８の範囲と十分低い値に設定されている。

次にこの実施の形態によるマルチコプターの機能的な構成について図４のブロック図を用いて説明する。本図に示すようにマルチコプター１０の４本のスリーブアンテナ３１〜３４に受信機４２が接続されている。そしてマルチコプター１０の金属ケース１３内には受信機４２，ジャイロセンサ４３，コントローラ４４が搭載されている。受信機４２は図示しない送信機からの信号を受信するものである。送信機はピッチング制御、ラダー制御、ロール制御及びパワー制御を行うものである。受信機４２はこれらのアンテナから信号を受信し、最も電界強度の強いアンテナを選択するアンテナ切換部４２ａが設けられており、アンテナ切換部４２ａで切換えられたアンテナからの信号を受信し、デコードしてコントローラ４４に出力する。

コントローラ４４は受信機４２からの出力及びジャイロセンサ４３からの出力に基づいてモータ１４〜１７の出力制御を行うものであり、その出力は４つのスピードコントローラＳＰに与えられる。スピードコントローラＳＰの各出力はアーム１２，１３の先端に取付けられているモータ１４〜１７の出力に与えられる。

次に第１の実施の形態において、距離Ｌを異ならせて放射特性がどのように変化するかを確認した。ここではアーム１１，１２がいずれもＣＦＲＰであり、距離Ｌを０ｍｍ，２５ｍｍ，５０ｍｍ，１００ｍｍ，１５０ｍｍ及び２００ｍｍとした６つの場合について夫々真上から見た指向特性を図５Ａ〜図５Ｆに示す。尚距離Ｌが０の場合は、１本のスリーブアンテナを中心位置に配置した比較例の指向性パターンである。距離Ｌが２５ｍｍ以上の場合は各アームに２本のスリーブアンテナ３１〜３４を取付けた第１の実施の形態の指向性パターンである。

次に第２の実施の形態において、距離Ｌを異ならせて放射特性がどのように変化するかを確認した。ここではアーム１１，１２がいずれもＦＲＰであり、距離Ｌを０ｍｍ，２５ｍｍ，５０ｍｍ，１００ｍｍ，１５０ｍｍ及び２００ｍｍとした６つの場合について夫々真上から見た指向特性を図６Ａ〜図６Ｆに示す。尚距離Ｌが０の場合は、１本のスリーブアンテナを中心位置に配置した比較例の指向性パターンである。距離Ｌが２５ｍｍ以上の場合は各アームに２本のスリーブアンテナ３１〜３４を取付けた第２の実施の形態の指向性パターンである。

これらの図から知られるように、最適な放射パターンは中心からスリーブアンテナまでの距離Ｌが１００〜１５０ｍｍの場合であり、この場合には広い範囲に強く放射し、ほとんど指向性がなく、特性の弱い方向がほとんど無いことが知られる。そしてアンテナの間隔がこれより広くなれば指向性が強くなり、特定の方向では十分に送受信ができなくなる。このようにスリーブアンテナ間の間隔（２Ｌ）は使用の波長である２４００ＭＨｚ帯の波長に相当する長さのときに最適となっている。尚Ｌが１００ｍｍの場合は金属ケース１３とスリーブアンテナとの間が２５ｍｍであり、この長さは使用波長のλ／４に対応するものとなっている。従って使用するアンテナは各アームの中心から一波長分離した位置に設定しておくことが好ましい。

本考案はアームに複数のアンテナを取付けたマルチコプターに好適に使用することができる。

１０マルチコプター
１１，１２アーム
１３金属ケース
１４〜１７モータ
１８〜２１ロータ
３１〜３４スリーブアンテナ
４１同軸ケーブル
４２受信機
４３ジャイロセンサ
４４コントローラ

Claims

機体を構成する複数のアームと、
前記各アームの端部に設けられ、機体の重心を通る中心から所定位置離れた位置に配置された複数のロータユニットと、
前記複数のアームが交差する中心位置からいずれも１００〜１５０ｍｍ離れた位置に夫々設けられた複数のスリーブアンテナと、
前記複数のスリーブアンテナからの出力を比較し、最大レベルのスリーブアンテナからの出力を選択するアンテナ切換部を有する受信機と、を具備するマルチコプター。
前記アームは、ＣＦＲＰ又はＦＲＰのいずれかである請求項１記載のマルチコプター。