JP5921904B2

JP5921904B2 - 無線操縦装置

Info

Publication number: JP5921904B2
Application number: JP2012027087A
Authority: JP
Inventors: 昌廣田中
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: DE102013002288B4; US20130207828A1; DE102013002288A1; US9165459B2; JP2013162878A

Description

本発明は、模型を無線操縦する操縦装置に関し、特に模型の動力装置がモータであり、モータを駆動制御することを特徴とする操縦装置に関するものである。

電波を使用して、離れた場所の被操縦体を遠隔制御するラジオコントロールシステム（以下、無線操縦システムという）は、模型飛行機や模型ヘリコプター、模型自動車などの被操縦体を操縦者の持つ操縦装置で操縦し、スピードや曲芸などの操縦技術を競うホビー用途や、草刈機やクレーンなどの被操縦体を操縦する産業用機器の用途に使用されている。

無線操縦システムの操縦装置は、被操縦体を操縦するための装置であり、操縦者の操作に応じた操縦信号を送信する送信部を備えている。
また、被操縦体は、操縦信号を受信する受信部を備え、操縦信号に基づいて受信部から制御信号を送出している。この制御信号によってエンジンやモータなどの動力装置、エンジンのスロットルや各舵など駆動制御をおこなうサーボ装置、機体の安定性を保つジャイロ装置などの駆動制御装置が制御されている。

サーボ装置の制御については、例えば特許文献１に操縦装置に設けられた操作子の操作量とサーボ装置の動作量の関係を定める調整値を任意に設定した切り替え点において切り替わるようにする技術が開示されている。

また、動力装置に従来から用いられているエンジンの制御については、例えば特許文献２に操縦装置に設けられたレバー状の操作子と、スイッチ等を使用して回転数の制御をおこなう技術が開示され、特にスイッチを利用してエンジンの回転数を制御する際に最初に設定した回転数に速やかに復帰する技術が開示されている。

特開２０００−０２４３３４号実用新案登録第３０７９６００号

近年ホビー用途の無線操縦システムの分野においては、模型飛行機や模型グライダーなどの被操縦体に、動力装置としてモータを使用することが多くなってきている。従来の無線操縦システムの模型飛行機は多くが動力装置をエンジンとしており、その制御方法がモータとは異なるものであった。

例えば、従来のエンジンを動力装置とする被操縦体では、エンジンを停止すると、再始動には燃料の損失や操作の手間がかかることから、エンジンを制御するレバー状の操作子を可動範囲の一方の端部に当接するときにエンジンが最低限の回転をおこなうアイドリングの状態となるようにしていた。

これに対して、モータを動力装置とする飛行機やグライダーには、モータを制御するために、操縦者が設定した任意の一つの操作子を使用していた。操作子にレバー状の操作子を用いた場合、レバーの可動範囲の一方の端部にレバーが当接するときにモータの回転が停止し、他方の端部にレバーが当接するときにモータの回転が最大となるように設定されている。

上記のように設定されているため、レバーを一方の端部に当接させるように操作すると、動力装置であるモータの回転が停止してしまうので、被操縦体に設けられたプロペラの回転が停止して被操縦体にかかる負荷が変化し、エンジンを動力装置とする被操縦体とは操作感覚が異なっていた。
また、エンジンのアイドリングと同様に、モータで低回転数を維持しようとした場合、操縦者はモータの回転数が適当となる操作量で操作子を保持しなければならず、非常に高度な操作が要求されるため、困難であった。

モータを動力装置とする場合であっても、低回転数の制御など、エンジンを動力装置とする被操縦体と同様の操作で、同様の制御ができるようにすることが望まれていた。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の操縦装置は、操縦信号を送信して、モータを動力装置として搭載した被操縦体を制御する操縦装置において、前記モータの起動と停止を制御する起動用操作子と、操作量に応じて前記モータの回転数を制御する回転数制御用操作子と、前記モータが回転を開始する前記回転数制御用操作子の操作量であるスタート位置を記憶している記憶部と、前記起動用操作子が起動の状態で、前記回転数制御用操作子の操作量が前記スタート位置以上のときに、前記回転数制御用操作子の前記操作量に応じて前記モータを回転する前記操縦信号を生成する制御部と、前記操縦信号を送信する送信部を備え、前記記憶部は、前記回転数制御用操作子が前記スタート位置以上操作されたとき、前記モータが回転を開始したことを示すスタート情報を記憶し、前記制御部は、前記モータが回転中で前記記憶部に前記スタート情報があるときは前記回転数制御用操作子の操作量が前記スタート位置未満の場合であっても前記モータは停止しないで回転をおこなうように操縦信号を生成することを特徴とする。

請求項２記載の操縦装置は、請求項１記載の操縦装置において、前記スタート位置を設定する設定部を備えていることを特徴とする。

請求項３記載の操縦装置は、請求項１または２記載の操縦装置において、前記回転数制御用操作子の操作量が前記スタート位置未満のときの前記モータの回転数である低回転時の回転数を設定可能な回転数調整用操作子を備えていることを特徴とする。

無線操縦システムの被操縦体に備えられる動力装置であるモータの制御に、モータの起動と停止を制御する操作子と、モータの回転数の制御をおこなう操作子を設け、これら複数の操作子を関連付けて制御をおこなうようにした。

さらに、モータの回転数を制御する回転数制御用操作子には、モータが回転を開始するスタート位置が設けられていることで、起動用操作子が起動の状態になっていても、回転数制御用操作子の操作量がスタート位置未満のときは、モータが回転せず、突然モータが回転することを防ぐことができる。

また、モータが回転中であれば、回転数制御用操作子の操作量がスタート位置未満のときもモータは回転を続け、低回転数の状態となる。これによって、アイドリングの状態を再現でき、エンジンを動力装置とする被操縦体と同様の操縦感覚で操縦をおこなうことができる。

また、設定部を備えたことで、スタート位置を操縦者が任意に設定できる。さらに、回転数調整用操作子を用いることで、モータが低回転数時の回転数を設定できる。

本願発明の実施例に係る無線操縦システムのブロック図である。操縦装置の模式図である。本願発明の実施例に係る操縦装置の表示部の一例である。本願発明の実施例に係る回転数制御用操作子の設定を示した表示部の一例である。本願発明の実施例に係る回転数制御用操作子の操作量とモータ回転数の関係を示した表示部の一例である。本願発明に係るモータの制御のフローチャートである。

本発明の実施の形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は無線操縦システム１のブロック図である。また、図２は操縦装置２を模式的に表した図である。

操縦装置２は、模型飛行機や模型グライダーなどの被操縦体３の操縦をおこなうための装置であり、操縦者は操作部４を操作して被操縦体３の駆動制御をおこなう。
操作部４はスイッチやレバーなどの操作子である。また、モータの起動に関する起動用操作子１３とモータの回転数に関する回転数制御用操作子１４は操作部４のスイッチ、レバーの中から操縦者が任意に選択することができる。

設定部５は操縦装置２や送信部９及び受信部１０を介して被操縦体３に搭載された機器の設定をおこなう。設定部５には図２に示されるタッチセンサー５ａのほかにスイッチやレバーを用いても良い。
特に、レバーの近くに設けられたスイッチ５ｂはトリムと呼ばれ、それぞれ左右のレバーの上下、左右の可動方向に対応しており、レバーの中立位置などを設定するための設定部５のひとつとして使用される。

制御部６は、操作部４の操作に合わせて被操縦体３を駆動するための操縦信号の生成をおこなう。また、設定部５で設定した設定内容に応じて操縦装置２の設定の変更をおこなう。制御部６は実際に処理をおこなうＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。

表示部７は、設定部５の操作に応じて変更した各種の設定や、被操縦体３の情報などを表示するための装置である。
記憶部８は、操縦装置２の様々な設定を記憶しているメモリである。
送信部９は、操縦信号を送信するための送信処理をおこなう送信回路である。

また、受信部１０は操縦装置２の送信部９から送信される操縦信号を受信する受信回路である。受信部１０は操縦信号を復調し、制御信号として、受信部１０に接続された動力装置１１や駆動制御装置１２に出力する。

動力装置１１は、被操縦体３の動力となる装置であり、本願発明ではモータが使用される。また、受信部１０と動力装置１１であるモータの間には図示しないモータ制御装置が設けられている。

駆動制御装置１２は、被操縦体３の各舵やその他部位の駆動制御をおこなうサーボ装置やジャイロ装置などである。図１にはひとつのブロックとして記載されているが、被操縦体３に応じて複数の種類の機器が、それぞれ適切な数だけ設けられている。

図３から図５を用いて実際に本発明を使用する方法を説明する。図３は操縦装置の表示部の例である。設定部を用いて設定をおこないたい部分の表示を選択、決定して設定を変更することができる。そして、図３のように設定をおこなうことで、起動用操作子と回転数制御用操作子を関連付けてモータを制御している。
図４は回転数制御用操作子の設定を示した表示部の例である。また、図５は回転数制御用操作子の操作量とモータの回転数の関係を示した表示部の例である。

ＡＣＴ表示２０は、モータを複数の操作子で制御する機能の有効無効を表示している。図３の場合はモータを複数の操作子で制御する機能を有効にしている。
ＳＷ表示２１は起動用操作子にどの操作子を割り当てたのかを表示している。図３の場合は、操作子ＳＧを起動用操作子としている。
スタートＳＷ表示２２は回転数制御用操作子にどの操作子を割り当てたのかを表示している。図３の場合は、操作子Ｊ２を回転数制御用操作子としている。

モータオフ表示２３は起動用操作子において、モータが回転を停止する操作量を表示しており、図３右側のバーでラインが表示されている。モータオフ表示２３で表示される値及びバーの位置が、モータの回転が停止する起動用操作子の操作量である。
トリム表示２４はモータオフ表示２３に表示される値をトリムで設定できるようにする機能の有無を表示している。
また、カーブ表示２５を選択すると図５のような回転数制御用操作子の操作量とモータの回転数の調整値であるスロットルカーブが表示部に表示される。

図３のＳＷ表示２１とスタートＳＷ表示２２に示されるように、起動用操作子と回転数制御用操作子には任意に操作子を割り当てられるが、回転数制御用操作子にレバー状の操作子を割り当てることで、操作子の操作量とモータの回転数を調整し、より細かくモータの回転数を制御することができる。

図４に回転数制御用操作子としてレバー状の操作子を割り当てたときの、レバー状の操作子の設定を表示した表示部の一例を示す。操作子の稼動範囲を示す図上にモータが回転を開始する操作量であるスタート位置３０が示されている。

また、図３のカーブ表示２５を選択すると表示されるスロットルカーブの画面では、設定部を用いて回転数制御用操作子の操作量とモータの回転数の設定をおこなうことができる。図５の例では回転数制御用操作子の可動範囲の一方の端部はモータの回転数が３％で低回転数による回転となるように設定されており、他方の端部ではモータの回転数が１００％となるように設定されている。

スロットルカーブとスタート位置の調整によって、次のようなことが実現できる。スロットルカーブにおいて、図５のように回転数制御用操作子がモータの回転数を下げる方向の端部に接するときに、任意の低回転数となるように設定をおこなう。
このように設定することで、操縦装置の電源投入後、起動用操作子が起動の状態で、回転数制御用操作子の操作量がスタート位置未満のとき、モータは回転しない。そして、一度、回転数制御用操作子の操作量がスタート位置以上となってモータが回転を始めた後は、起動用操作子が停止にならない限りモータは停止しない。再度、回転数制御用操作子がスタート位置未満になると、モータはあらかじめ設定した低回転数で回転する。

また、モータの回転を開始するためには起動用操作子が起動の状態となり、回転数制御用操作子がスタート位置以上操作されなければならないので、一方の操作子を誤って操作した場合であってもモータが突然回転するのを防ぐことができる。

さらに、回転数調整用操作子を用いて、モータの低回転数時の回転数を設定することができる。回転数調整用操作子には、トリムを割り当てることができる。

次に、モータの駆動の処理の流れを図６を用いて説明する。図６はモータの処理の流れを示したフローチャートである。
まず、制御部はモータを複数の操作子で制御する機能が有効になっているか判断する（Ｓ１）。モータを複数の操作子で制御する機能が有効であれば（Ｓ１、Ｙｅｓ）、起動用操作子が起動の状態になっているか判断する（Ｓ２）。

起動用操作子が起動の状態であれば（Ｓ２、Ｙｅｓ）、記憶部に回転数制御用操作子がスタート位置以上に操作されたことを示すスタート情報のフラグが立っているかを制御部は判断する（Ｓ３）。

スタート情報のフラグが立っていれば（Ｓ３、Ｙｅｓ）、回転数制御用操作子の操作量に応じて、モータの回転数を制御する操縦信号を生成して送信部から、被操縦体の受信部へ送信する（Ｓ４）。このとき、回転数制御用操作子がスタート位置未満の状態であっても、事前に設定したモータの回転数の調整値にしたがって、制御部は操縦信号を生成することができ、これによってモータを低回転数で回転することができる。

また、モータを複数の操作子で制御する機能が無効であれば（Ｓ１、Ｎｏ）、記憶部の、スタート情報のフラグを消去する（Ｓ５）。そして、従来のモータを動力装置とする被操縦体の制御と同様にモータを制御するひとつの操作子の操作に応じて操縦信号を生成し送信部から、被操縦体の受信部へ送信する（Ｓ４）。

また、起動用操作子が停止の状態であれば（Ｓ２、Ｎｏ）、記憶部の、スタート情報のフラグを消去する（Ｓ６）。そして、制御部はモータを停止する操縦信号を生成して、送信部から被操縦体の受信部に送信する（Ｓ７）。

また、記憶部にスタート情報を示すフラグが立っていなければ（Ｓ３、Ｎｏ）、さらに、回転数制御用操作子の操作量がスタート位置以上かを制御部は判断する（Ｓ８）。

回転数制御用操作子の操作量がスタート位置以上であれば（Ｓ８、Ｙｅｓ）、記憶部にスタート情報のフラグを立てる（Ｓ９）。そして、回転数制御用操作子の操作量に応じた操縦信号を制御部は生成し、送信部から被操縦体の受信部へ送信する（Ｓ４）。
また、回転数制御用操作子の操作量がスタート位置未満であれば（Ｓ８、Ｎｏ）、モータを停止する操縦信号を出力する（Ｓ７）。

以上説明した発明を実施するための形態より、起動用操作子と回転数制御用操作子を設け、これらを関連付けて被操縦体に搭載したモータを制御することができる。
特に、回転数制御用操作子がスタート位置未満の操作量のときは、起動用操作子が起動の状態になっていてもモータは回転しないので、モータを安全に起動できる。また、モータが回転中に回転数制御用操作子がスタート位置未満の操作量になったとき、回転数制御用操作子とモータの回転数の調整値の設定によってモータの回転を続けることができ、アイドリングの状態を再現できる。

２…操縦装置
３…被操縦体
４…操作部（１３…起動用操作子、１４…回転数制御用操作子）
５…設定部（１５…回転数調整用操作子）
６…制御部
８…記憶部
１１…動力装置

Claims

操縦信号を送信して、モータを動力装置として搭載した被操縦体を制御する操縦装置において、
前記モータの起動と停止を制御する起動用操作子と、
操作量に応じて前記モータの回転数を制御する回転数制御用操作子と、
前記モータが回転を開始する前記回転数制御用操作子の操作量であるスタート位置を記憶している記憶部と、
前記起動用操作子が起動の状態で、前記回転数制御用操作子の操作量が前記スタート位置以上のときに、前記回転数制御用操作子の前記操作量に応じて前記モータを回転する前記操縦信号を生成する制御部と、
前記操縦信号を送信する送信部を備え、
前記記憶部は、前記回転数制御用操作子が前記スタート位置以上操作されたとき、前記モータが回転を開始したことを示すスタート情報を記憶し、
前記制御部は、前記モータが回転中で前記記憶部に前記スタート情報があるときは前記回転数制御用操作子の操作量が前記スタート位置未満の場合であっても前記モータは停止しないで回転をおこなうように操縦信号を生成することを特徴とする操縦装置。
前記スタート位置を設定する設定部を備えていることを特徴とする請求項１の操縦装置。
前記回転数制御用操作子の操作量が前記スタート位置未満のときの前記モータの回転数である低回転時の回転数を設定可能な回転数調整用操作子を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の操縦装置。