JP3345806B2 - ラジオコントロールヘリコプタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線操縦式のラジ
オコントロールヘリコプタ（以下、Ｒ／Ｃヘリという）
に関し、操縦に熟練していない者であっても、操縦中に
墜落したり機体が倒壊したりすることなく、安全に操縦
練習を行うことのできる機能を備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ／Ｃヘリの操縦は、送信機に設けられ
た操舵スイッチを操作して行うが、機体の上下動、前後
動、左右動及び旋回動を同時に且つ微妙に制御しなけれ
ばならず、また、操舵スイッチを指先で僅かに変位させ
ただけで機体が大きく変動するため、操縦感覚が判らな
い初心者にとって前記操作は複雑で非常に難しい。とり
わけＲ／Ｃヘリを飛行させる上で最も基本的な動作であ
るホバーリング操作は熟練した技術が必要とされるが、
ホバーリング操作を習得できるまでに操縦を誤って機体
を横転させ或いは墜落させて、復元できない程度にまで
破損させてしまうことが往々にしてある。そのため従来
は、地上に設置した台座とＲ／Ｃヘリとをワイヤで連結
し、或いはヘリの可動範囲を制限する操縦練習用の支持
装置を用いるなどして、Ｒ／Ｃヘリが所定の高さ以上上
昇しないようにセッティングした上で操縦練習を行って
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】台座や支持装置を用い
て操縦練習をすれば、操縦ミスがあっても機体を速やか
に回収し、破損を最小限に止めることができるが、練習
の度に台座や支持装置を準備するのは面倒であり、ま
た、これらは構造が大型且つ堅牢なため設置や保管にス
ペースを必要とし、且つ高価でもあり、誰もが簡易に利
用できるものではない。

【０００４】そこで、本発明は従来技術の有するこのよ
うな問題点に鑑み、無線操縦式のＲ／Ｃヘリにおいて、
練習用の支持装置などを用いることなく、初心者であっ
ても、機体を破損させずに簡易且つ安全に操縦練習が行
え、特にホバーリング技術を効率的に習得し向上させる
ことができるようにすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明のＲ／Ｃヘリは、機体の上昇高度を検出し信号出
力する高度検出手段と、高度検出手段から出力される信
号を受けて現在のエンジン回転数を所定のエンジン回転
数に低下せしめる出力制限手段とを機体に設けた。

【０００６】これによれば、機体が所定の高さに上昇し
たことを高度検出手段で検出し、高度検出手段から出力
される信号を受けた出力制限手段によりスロットルレバ
ーの駆動出力が制御されてエンジン回転数が強制的に所
定の回転数迄低下せしめられ、機体を降下させる。機体
が所定の高さ以上上昇しないので、操縦ミスをしても機
体を墜落させずに回収することができ、初心者であって
も簡易に且つ安心してホバーリングの練習を行える。高
度検出手段は、地上に赤外光を照射し、その反射光によ
り高度を検出するものなど、機体に搭載可能な種々のセ
ンサや検出機構を用いることができる。機体が所定高度
に達したときに高度検出手段が信号を出力し、これに連
動して出力制限手段を作動させるようにすれば、任意に
設定した高さでホバーリングの練習を行える。

【０００７】前記出力制限手段は、スロットルレバー駆
動回路の制御信号を生成し信号出力する指令生成回路
と、操縦者側から送信された制御信号と指令生成回路で
生成された制御信号との差を信号出力する指令比較回路
と、指令比較回路から出力された信号を１／Ｎ（但し、
Ｎ≧１の係数）の大きさに変換して信号出力する１／Ｎ
回路と、前記駆動回路に入力される制御信号を測定し、
制御信号が所定の大きさのときに降下回路に信号出力す
る指令測定回路と、機体が徐々に降下する制御信号を出
力し、指令測定回路から出力される信号を受けて前記制
御信号の出力を停止する降下回路と、前記駆動回路の入
力部に設けられていて当該回路への入力信号を操縦者側
から送信された制御信号と指令生成回路から出力された
制御信号とに切り換える切換回路と、指令生成回路の入
力部に設けられていて当該回路への入力信号を１／Ｎ回
路から出力された信号と降下回路から出力された信号と
に切り換える切換回路とを備え、高度検出手段から出力
される信号を受けて機体が所定の高さ以上上昇したとき
に、前記駆動回路には指令生成回路から出力された制御
信号が入力され、指令生成回路には降下回路から出力さ
れた信号が入力されるように構成される。

【０００８】図１を参照してより詳しく説明すれば、出
力制限手段１０は同図に示された回路を備え、送信機か
ら送信された操縦者の操作信号を受信し、これを復調し
て制御信号を出力する受信回路２１と、受信回路２１か
ら出力される制御信号を受けてスロットルレバーを駆動
し、メインロータ及びテールロータを回転駆動するエン
ジンその他の出力を作動させる駆動回路２２の間の信号
路に設置される。

【０００９】指令生成回路１１は、切換回路１７から入
力される信号を元に駆動回路２２の制御信号を生成し、
指令比較回路１２と切換回路１６に信号出力する。制御
信号の生成は、当該回路が現在出力している制御信号
に、切換回路１７からの入力信号を逐次加え、新たな制
御信号に補正することにより行う。

【００１０】指令比較回路１２は、受信回路２１から出
力される制御信号と、指令生成回路１１から出力される
制御信号の大きさを比較し、両制御信号の差を信号出力
する。

【００１１】１／Ｎ回路１３は、指令比較回路１２から
出力される制御信号を１／Ｎの大きさに変換し、切換回
路１７に信号出力する。ここで、Ｎは１以上の係数であ
り、ディップスイッチなどによって回路外部から任意に
設定できるように設けることができる。この１／Ｎ回路
１３と前記指令生成回路１１及び指令比較回路１２によ
り、受信回路１１から出力される制御信号の変位に追従
した制御信号を生成する後述の補償回路１９を構成し、
機体の滑らか且つ安定的な降下を可能としている。

【００１２】指令測定回路１４は、切換回路１６を通し
て駆動回路２２に出力される制御信号を測定し、制御信
号が所定の大きさとなった場合に降下回路１５に信号出
力する。本回路においても、測定する制御信号の大きさ
を回路外部から任意に設定できるように設けることがで
きる。

【００１３】降下回路１５は、機体が徐々に降下する制
御信号を切換回路１７に出力する。指令測定回路１４の
出力信号が入力されたときは、前記制御信号の出力は停
止する。

【００１４】切換回路１６は、その入力側に受信回路２
１と指令生成回路１１の出力信号が入力し、作動回路１
８からの信号によって両入力信号を選択的に切り換えて
駆動回路２２に出力する。また、切換回路１７は、その
入力側に１／Ｎ回路１３と降下回路１５の出力信号が入
力し、作動回路１８からの信号によって両入力信号を選
択的に切り換えて指令生成回路１１に出力する。両切換
回路は、作動回路１８からの信号入力がないときは、切
換回路１６は受信回路２１からの入力信号を、切換回路
１７は１／Ｎ回路１３からの入力信号をそれぞれ信号出
力し、他方、作動回路１８から信号入力があったとき
は、切換回路１６は指令生成回路１１からの入力信号
を、切換回路１７は降下回路１５からの入力信号をそれ
ぞれ信号出力するよう動作する。

【００１５】作動回路１８は、高度検出手段２３の出力
信号を受けて機体が所定の高さ以上上昇したか否かを検
出し、機体が所定の高度以上のときに、切換回路１６，
１７に切換信号を出力して両回路の入力信号路を切り換
える。高度の設定は回路外部から任意に設定し、例えば
機体が離陸したときに切換信号を出力したり、高度検出
手段２３の出力信号が高度を示し信号であれば、例えば
機体が地上から２ｍ上昇したときに切換信号を出力した
りするように設けることができる。なお、この作動回路
１８の機能は高度検出手段２３に具備させてもよく、高
度検出手段２３から出力される切換信号により切換回路
１６，１７が動作するように設けることもできる。

【００１６】補償回路１９は、指令生成回路１１、指令
比較回路１２及び１／Ｎ回路１３よりなり、受信回路２
１から出力される制御信号の変動に追従した信号を生成
するように動作する。図２を参照して具体的に説明すれ
ば、駆動回路２２にパルス信号を入力し、そのパルス幅
でエンジンその他各出力を制御する場合、受信回路２１
からは例えば機体の昇降速度を制御するのであれば制御
すべき速度に対応したパルス幅の信号が出力される。同
図（Ａ）は、減速制御するときの受信回路２１の信号出
力状態を示しており、制御信号のパルス幅は各パルス間
隔一周期毎で短くなる（Ａ１＞Ａ２＞Ａ３）。なお、各
パルス間隔（Ｔ）は一定（１／５０秒）である。このよ
うな制御信号の変動に対し、補償回路１９は、前記変動
に遅れて且つ変動の平均をとって追従する信号を生成す
る。すなわち、指令比較回路１２は受信回路２１と指令
生成回路１１から出力される制御信号の差を出力する
が、ここで求められる差は、受信回路２１から出力され
るパルス信号の一周期毎の変動量でもある。そして、１
／Ｎ回路１３で前記変動量を係数Ｎで割った値を補正値
として求め、これを、指令生成回路１１において当該回
路が現在出力している制御信号に加え、新たな制御信号
としている。例えば、同図（Ｂ）に示されているよう
に、ある時点で受信回路２１と指令生成回路１１から出
力される制御信号のパルス幅がそれぞれＡ１，ａ１であ
る場合、指令比較回路１２は両信号のパルス幅の差Ｓを
出力し、１／Ｎ回路１３では差Ｓの１／Ｎの値、例えば
Ｎ＝５のときは（Ｓ／５）を補正値として出力し、指令
生成回路１１ではパルス幅ａ１に（Ｓ／５）を加えた値
ａ２を次の周期のパルス幅として信号出力する。従っ
て、受信回路２１から出力される制御信号のパルス幅Ａ
１が一定であるとすると、前述のように指令生成回路１
１から最初の周期で差Ｓに２０％（つまり１／５）追従
したパルス幅ａ２の制御信号が出力され、次の周期では
残りのＳ・（４／５）の差に２０％追従した制御信号が
出力され、以降、両信号のパルス幅の差がなくなるよう
に推移した制御信号が出力される。ここで、係数Ｎを差
Ｓに比例するよう（例えば５Ｓ）に設定すれば、最初の
周期で差Ｓの２０％追従し、次の周期でも差Ｓの２０％
追従することとなる。補償回路１９で生成される制御信
号の、受信回路２１から出力される制御信号の変動に対
する応答性は、前記係数Ｎにより決定され、Ｎが小さい
と追従速度が高く、Ｎが大きいと追従速度が小さくなる
が、このように、制御信号の変動に直ちに追従せず、１
／Ｎだけ或いは一定の割合で補正することにより、受信
回路２１でノイズを拾うなどして制御信号のパルス幅が
極端に増減したとしても、ノイズの影響の少ない制御信
号が生成できることとなる。

【００１７】これらの回路により構成される出力制限手
段１０の動作は、先ず、機体の高度が作動回路１８に設
定された高度より低いときは、受信回路２１から出力さ
れる制御信号がそのまま駆動回路２２に入力される。操
縦者は手元にある送信機の操舵スイッチにより、ヘリの
飛行動作を自由に操作することができる。この状態で補
償回路１９では、指令生成回路１１に１／Ｎ回路１３の
出力信号が入力され、受信回路２１から出力される制御
信号に追従した制御信号を逐次生成している。

【００１８】次に、機体の高度が設定高度以上になった
ときは、作動回路１８から切換信号が出力されて切換回
路１６，１７の入出力信号路が切り換わり、駆動回路２
２には指令生成回路１１から出力される制御信号が入力
され、指令生成回路１１には降下回路１５から出力され
る信号が入力される。操縦者が手元の操舵スイッチを操
作しても、機体が設定高度以下に下降するまで、ヘリを
操縦することはできない。この場合、駆動回路２２は指
令生成回路１１を介して入力される降下回路１５の降下
信号により、機体が降下するよう各出力を作動させる
が、両切換回路が切り換わった時に指令生成回路１１か
らは受信回路２１が出力していた制御信号に追従した信
号が出力されており、以降、この追従信号を元に降下回
路１５から入力される信号を逐次補正した制御信号を出
力するので、エンジンその他各出力を機体が降下する動
作にスムーズに移行するよう制御し、エンジンなどにス
トレスを与えることなく安定的且つ速やかに機体が降下
する。なお、機体の降下速度は、降下回路１５から出力
される信号の大きさ（減速の割合）によって設定され
る。また、指令測定回路１４において、指令生成回路１
１から出力される制御信号が所定の大きさ迄低下したこ
とを検出したときは、エンジン停止などを回避し各出力
の下限を制限するため、降下回路１５に信号出力し、指
令生成回路１１への降下信号出力を停止させる。

【００１９】そして、機体が設定高度以下に降下したな
らば、再び切換回路１６，１７の入出力信号路が切り換
わり、受信回路２１から出力される制御信号がそのまま
駆動回路３に入力するので、操縦者が手元の操舵スイッ
チを操作してヘリを自由に操縦することが可能となる。

【００２０】図１に示した出力制限手段１０の構成で
は、機体が降下する動作に移行したときの誤動作防止及
び制御特性の向上のため、降下時にのみ指令生成回路１
１の制御信号が駆動回路２２に入力されるように設けた
が、図３に示されているように、指令生成回路１１の出
力が常時、駆動回路２２に入力されるように設けること
もできる。この場合、機体が所定の高度に達してから降
下する動作は前述の回路構成と同様であるが、所定の高
度以下で操縦するときは、操舵スイッチの操作に対し
て、指令生成回路１１から出力される制御信号が追従遅
れを生じさせるため、機体の飛行動作は滑らかになる。
換言すれば、操縦ミスにより送信機の操舵スイッチを大
きく変位させてしまっても、機体がこれに敏感に反応し
て大きく変動するようなことはなく、操縦技術が未熟で
あっても機体をスムーズな動作で飛行させ、急上昇や急
降下に伴う機体の破損防止が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の好適な実
施形態を説明する。図４〜図９に示した形態は、図１に
示された出力制限手段１０と赤外センサからなる高度検
出手段２３をＲ／Ｃヘリの機体内部に搭載し、さらに、
操縦ミスをしても機体が横転したりすることのないよ
う、機体底部に練習用脚１を装着したものである。以
下、練習用脚１の構成を詳述する。

【００２２】練習用脚１は、先端部にポリエチレン製の
ボール２が固着された四本のアーム３を、Ｒ／Ｃヘリの
機体６の底部に設置された支持機構４から、機体６の前
方斜め左右及び後方斜め左右に各々張り出して支持され
た構成を備えている。

【００２３】各アーム３は、ＧＦＲＰを用い、ロータ７
の略半分の長さを有する細線状に形成されており、その
先端部にボール２がネジ３１で止着され、その元端部に
雌ねじが切られたホルダー３２が固着されている。

【００２４】支持機構４は、機体６の下方に配設されて
いてアーム３の元端部を回動自在に軸支するアーム受け
座４１と、アーム３の周面を担持するフットピボット４
２よりなり、スキッド８の端部にアーム３を担持したフ
ットピボット４２を軸支させて機体６の底部に取り付け
られている。スキッド８は、端部が水平に折り曲げられ
ているとともに、フットピボット４２の頂部４２ｂが挿
通する開口８ａが形成されてなり、図５に示されている
ように、ネジ８１で機体６の下部に固定されている。ア
ーム受け座４１は、図６に示されているように、底部に
四つのアームの受け口４１ａを有し、各受け口には雄ね
じが突き出たホルダー４３がネジ４４で水平軸周りに回
動自在に軸支されている。また、底部中央には、ゴム材
を適宜な厚みの円柱状に成形してなるダンパー４５がネ
ジ４６で止着されている。フットピボット４２は、アー
ム３の外径よりも若干大きい開口を有する胴部４２ａの
上面に頂部４２ｂを突出させた形状に設けられており、
前記スキッド８の開口８ａに頂部４２ｂを挿通するとと
もに、これにスナップピン４２ｃを貫通させて係止し、
スキッド８の端部下面に鉛直軸周りに回転自在に取り付
けられている。

【００２５】図７に示されているように、各アーム３は
フットピボット４２に各々挿通され、その元端部のホル
ダー３２をアーム受け座４１のホルダー４３に螺着して
支持機構４に連結され、これによりピポット軸受けが構
成される。すなわち、アーム３の元端部はアーム受け座
４１に水平軸周りに回動し得るように取り付けられてお
り、また、アーム受け座４１は機体６に固定されてはい
ないから、図８に示されているように、アーム受け座４
１が鉛直軸方向（図中矢符方向）に沿って移動すると、
これに応じてアーム３がフットピボット４２で支持され
ている部分Ａを支点として、ボール２が固着された先端
部側が角度αの範囲で鉛直軸方向に傾動するようになっ
ている。なお、傾動角度αは、フットピボット４２から
アーム３の元端部までの距離、アーム３を支持する支持
金具４２の長さなどにより選定される。

【００２６】また、各アーム３が支持機構４に連結され
た状態において、アーム受け座４１はＲ／Ｃヘリのロー
タ回転軸の略真下に配置され、各アーム３はその周囲、
すなわち機体６の前方斜め左右及び後方斜め左右へ互い
に９０度の角度を開けて配置されるように設けてある。

【００２７】練習用脚１は以上のように構成されてお
り、Ｒ／Ｃヘリが着地しているときは、各アーム３の先
端のボール２と支持機構底部のダンパー４５，５６が接
地して機体６を支持する。Ｒ／Ｃヘリが離陸すると、図
９に示されているように、機体と一体にアーム３は上昇
し、各アーム３は元端部から下方に傾き、先端のボール
２が機体６の下方に垂れ下がるので、Ｒ／Ｃヘリ全体の
重心位置が低くなり、飛行姿勢を安定させる。操縦ミス
などにより万一機体が前後左右に振れたとしても、各ア
ーム３が撓んで適度に干渉し合い、且つ慣性を有するた
め元の姿勢を維持するように機能し、機体６の急激な変
動を吸収して、安定した飛行姿勢を保持する。また、離
陸や着陸の際に機体６の姿勢が傾いていても、機体６の
四方にアーム３が張り出しているので横転するようなこ
とはなく、急な着陸をしたときなどに地上から伝わる衝
撃もダンパー４５がクッションとなって吸収し緩和する
ため、衝撃が機体６に伝わることはない。

【００２８】なお、練習用脚１は、スキッド８から簡単
に取り外すことができるとともに、取り外し後は、支持
機構４はアーム受け座４１を軸として各アーム３を一体
に折り畳んで持ち運びことができるようになっている。

【００２９】本形態のＲ／Ｃヘリによれば、練習用脚１
により飛行安定性が増し、操縦ミスをしても機体６が横
転するなどの事故を防ぐことができるとともに、操縦中
に機体６が所定の高さ以上に上昇したときは、高度検出
手段２３で上昇高度を検出し、これに連動して出力制限
手段１０がスロットルレバーの駆動出力を自動的に制御
してエンジン回転数を低下し、機体６を降下させるの
で、初心者であっても機体６を破損させたり墜落させた
りすることなく簡易に且つ安心してホバーリングの練習
を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、Ｒ／Ｃヘリが所定の高
さ以上上昇したときは、自動的に降下するよう制御され
るので、機体を破損させずに回収でき、初心者であって
も、簡易且つ安全に操縦練習が行え、特にホバーリング
技術を効率的に習得し向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＲ／Ｃヘリに搭載される出力制限手段
の回路ブロック図である。

【図２】出力制限手段を構成する補償回路の動作を説明
するため図である。

【図３】出力制限手段の他の構成例の回路ブロック図で
ある。

【図４】練習用脚を装着したＲ／Ｃヘリの着地状態の外
観を示した図である。

【図５】スキッドの取り付け方を説明するための図であ
る。

【図６】支持機構を構成するアーム受け座の底部側の部
材展開図である。

【図７】支持機構へのアームを取り付け方を説明するた
めの図である。

【図８】アームの傾動動作を説明するための図である。

【図９】図１のＲ／Ｃヘリが離陸した状態の外観を示し
た図である。

【符号の説明】

1 練習用脚 2 ボール 3 アーム 4,5 支持機構 41 アーム受け座 42 フットピボット 6 機体 7 ロータ 8 スキッド 10 出力制限手段 21 受信回路 22 駆動回路 23 高度検出手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体の上昇高度を検出し信号出力する高
   度検出手段と、高度検出手段から出力される信号を受け
   て現在のエンジン回転数を所定のエンジン回転数に低下
   せしめる出力制限手段とを機体に備えた無線操縦式のラ
   ジオコントロールヘリコプタであって、 スロットルレバー駆動回路の制御信号を生成し信号出力
   する指令生成回路と、操縦者側から送信された制御信号
   と指令生成回路で生成された制御信号との差を信号出力
   する指令比較回路と、 指令比較回路から出力された信号を１／Ｎ（但し、Ｎ≧
   １の係数）の大きさに変換して信号出力する１／Ｎ回路
   と、 前記駆動回路に入力される制御信号を測定し、制御信号
   が所定の大きさのときに降下回路に信号出力する指令測
   定回路と、 機体が徐々に降下する制御信号を出力し、指令測定回路
   から出力される信号を受けて前記制御信号の出力を停止
   する降下回路と、 前記駆動回路の入力部に設けられていて当該回路への入
   力信号を操縦者側から送信された制御信号と指令生成回
   路から出力された制御信号とに切り換える切換回路と、 指令生成回路の入力部に設けられていて当該回路への入
   力信号を１／Ｎ回路から出力された信号と降下回路から
   出力された信号とに切り換える切換回路とを備え、 高度検出手段から出力される信号を受けて機体が所定の
   高さ以上上昇したときに、 前記駆動回路には指令生成回路から出力された制御信号
   が入力され、指令生成回路には降下回路から出力された
   信号が入力されるように出力制限手段を構成してなるラ
   ジオコントロールヘリコプタ。