JP6426643B2

JP6426643B2 - 無人飛行体用の線状体繰出装置

Info

Publication number: JP6426643B2
Application number: JP2016053889A
Authority: JP
Inventors: 豊合田
Original assignee: 株式会社空撮技研
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP2017169395A

Description

本発明は、無人飛行体用の線状体繰出装置に関する。

無人飛行体に用いられる線状体繰出装置として、特許文献１には、パイロットロープを巻回したドラムを無人ヘリコプターに取り付け、遠隔操作により飛行させて架線を行う延線装置が開示されている。ドラムにはホバリング時にパイロットロープの繰り出しを防止するブレーキ装置が設けられており、無人ヘリコプターの加速等によりパイロットロープの張力が大きくなったときには、ブレーキ装置によるドラムの回転ブレーキを弱めることにより、ドラムからパイロットロープがスムーズに繰り出される。

特開平７−１４３６２８号公報

ところが、上記従来の延線装置は、パイロットロープの繰り出し長さに拘わらず張力をなるべく一定に維持するように構成されているため、無人ヘリコプターの離着陸時などパイロットロープの繰り出し長さが短い場合に、パイロットロープの張力が無人ヘリコプターの飛行に悪影響を与えるおそれがあった。

そこで、本発明は、無人飛行体の操作性を損なうことなく線状体を繰り出すことができる無人飛行体用の線状体繰出装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、回転可能に支持されて線状体が巻回されたリールと、前記リールを回転駆動する駆動モータと、前記駆動モータの駆動を制御する制御手段とを備え、無人飛行体に前記線状体の先端部を接続するか、あるいは、無人飛行体に搭載して使用する線状体繰出装置であって、前記制御手段は、前記リールから繰り出される前記線状体の繰り出し長さが長くなると前記線状体に作用する張力が増加するように、前記駆動モータの駆動を制御する無人飛行体用の線状体繰出装置により達成される。

この無人飛行体用の線状体繰出装置において、前記制御手段は、前記線状体の繰り出し長さと張力指令値との関係を示す張力指令テーブルに基づいて、前記繰り出し長さが基準長さ以上になると、前記線状体に作用させる張力を増加することが好ましい。

前記張力指令テーブルは、前記繰り出し長さと前記張力との関係が無人飛行体の重量毎に設定されていることが好ましく、前記制御手段は、入力された無人飛行体の重量に基づいて前記線状体に作用する張力を決定することが好ましい。

本発明の無人飛行体用の線状体繰出装置によれば、無人飛行体の操作性を損なうことなく線状体を繰り出すことができる。

本発明の一実施形態に係る無人飛行体用の線状体繰出装置の概略側面図である。図１に示す線状体繰出装置の正面図である。図１に示す線状体繰出装置のブロック図である。張力指令テーブルの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、発明の一実施形態に係る無人飛行体用の線状体繰出装置の概略側面図である。また、図２および図３は、それぞれ図１に示す線状体繰出装置の正面図およびブロック図である。図１から図３に示すように、線状体繰出装置１は、ケーシング２の外部に配置されたリール１０と、ケーシング２の内部にそれぞれ収容された駆動モータ２０、サーボドライバ３０および制御装置４０とを備えている。

駆動モータ２０は、水平に延びる駆動軸２１の先端部がケーシング２の外部に突出するように、ブラケット２２に支持されている。駆動モータ２０は、サーボドライバ３０により駆動され、内蔵するエンコーダ２２により駆動軸２１の回転速度が検出される。サーボドライバ３０は、制御装置４０により制御される。エンコーダ２２により検出された回転速度は、サーボドライバ３０を介して制御装置４０に入力される。

駆動モータ２０の駆動軸２１には、円板状のブレーキディスク６が設けられており、ケーシング２の把持部３に取り付けられたレバー４を使用者が握ると、ブレーキ本体５が内蔵するブレーキパッド（図示せず）によりブレーキディスク６が挟持され、駆動軸２１の回転を緊急停止できるように構成されている。

リール１０は、ケーシング２の正面から突出する駆動軸２１に回転可能に支持されており、ワイヤ、ケーブル、ロープ、テープ等の線状体１１が巻回されている。図２に示すように、ケーシング２の正面には、使用者の操作により情報が入力される入力部４１と、各種情報を表示する表示部４２とが設けられており、更に、ブラケット１２を介してロッド１３が取り付けられている。線状体１１は、ロッド１３の先端に設けられたガイドリング１１に挿通されて、無人ヘリコプター等の無線操縦式の無人飛行体５０に接続される。なお、図２に破線で示すように、リール１０の周囲を覆うように保護カバー１４を設けることも可能である。

上記の構成を備える線状体繰出装置１は、線状体１１がリール１０の繰り出し方向に引っ張られると、制御装置４０は、リール１０の巻き取り方向に駆動モータ２０の駆動力を生じさせることにより、線状体１１に所定の張力を作用させる。より具体的には、制御装置４０は、エンコーダ２２の検出に基づいて取得したリール１０に対する線状体１１の巻き径と、駆動モータ２０の負荷電流（負荷トルク）から、線状体１１に作用する張力を算出し、算出した張力が張力指令値に一致するように、駆動モータ２０の駆動電圧を制御する。したがって、線状体繰出装置１を地面Ｇ等に固定した状態で、線状体１１の先端部が取り付けられた無人飛行体５０を飛行させると、無人飛行体５０の飛行方向や速度等にかかわらず、線状体１１のたるみが防止される。

このような線状体１１の張力制御は、従来から行われている一般的なものであるが、本実施形態においては、上述した張力指令値が、制御装置４０のメモリに格納された張力指令テーブルに基づいて決定される。図４は、張力指令テーブルの一例を示しており、リール１０から繰り出される線状体１１の繰り出し長さ（ｍ）と、線状体１１に作用させる張力指令値（ｇｆ）との関係が、無人飛行体５０の重量毎に設定されている。図４に示すように、張力指令テーブルは、基準長さ（１５ｍ）を境に張力指令値が異なるように設定されており、繰り出し長さが基準長さ以上になると、張力指令値が増加する。また、張力指令値の増加は、無人飛行体５０の重量が大きいほど大きくなる。

制御装置４０は、エンコーダ２２の検出に基づいて取得したリール１０の回転数および線状体１１の巻き径変化量から、リール１０からの線状体１１の繰り出し長さを算出する。そして、得られた繰り出し長さと、入力部４１から入力された無人飛行体５０の重量から、張力指令テーブルを検索して、張力指令値を取得する。こうして、無人飛行体５０の飛行中における線状体１１の張力が、設定された張力指令値に一致するように制御が行われる。制御装置４０は、算出した線状体１１の繰り出し長さと張力を、表示部４１にリアルタイムで表示する。

更に、制御装置４０は、エンコーダ２２の検出に基づきリール１０による線状体１１の繰り出し速度または巻き取り速度を算出し、表示部４１にリアルタイムで表示する。制御装置４０は、この繰り出し速度または巻き取り速度が線状体繰出装置１の対応限界速度に近づくと、音声アラーム等を発生して無人飛行体５０の操縦者に認識させる。発生音は、常時発生するピッチ音であってもよく、繰り出し速度または巻き取り速度に応じて音の発生間隔を変化させることにより、無人飛行体５０の速度を操縦者が音で正確に把握することができるので、例えば、無人飛行体５０による撮影等に便利である。

本実施形態の線状体繰出装置１によれば、図１に示すように無人飛行体５０が離陸直後の状態では、リール１０からの線条体１１の繰り出し長さが短いため、線条体１１に作用する張力が低い値に維持される。したがって、線条体１１の張力が無人飛行体５０の飛行に悪影響を与えるおそれがなく、無人飛行体５０の操作性を良好にすることができる。そして、無人飛行体５０が破線で示す位置まで飛行して、線条体１１の繰り出し長さが基準長さ以上になると、線条体１１に作用する張力が増加する。

線条体１１がある程度繰り出された後は、線条体１１の張力を高くしても無人飛行体５０の不意な動作が抑制され、線条体１１の高い張力により無人飛行体５０が慣性や風の影響を受け難くなるというメリットが大きくなるため、無人飛行体５０の安定した飛行が可能になる。このような線条体１１の張力増加によるメリットは、無人飛行体５０の重量が大きくなると、これに合わせて線条体１１の張力も増加することで、より確実に得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態の張力指令テーブルは、単一の基準長さ（１５ｍ）を基準として張力指令値を２段階で変化させているが、基準長さを複数設けて、張力指令値を多段階で変化させてもよい。この場合、線条体１１の繰り出し長さが長くなるほど張力指令値が増加するように設定することが好ましい。また、張力指令値は、段階的に変化させる代わりに、線条体１１の繰り出し長さが長くなるにつれて、連続的に増加するようにしてもよい。張力指令テーブルにおける無人飛行体５０の重量についても、３段階以上の多段階に設定することが可能である。なお、入力部４１からの重量の入力は、使用者の手動操作による代わりに、重量計等に接続して自動入力することも可能である。

本発明の線条体繰出装置は、架線を行うためのパイロットロープ等の延線装置として使用することができる。また、線条体を給電ケーブルや信号ケーブルとすることで、地上と無人飛行体との間で有線による電力供給や通信を行うことができる。更に、本発明の線条体繰出装置は、無人飛行体が故障、通信障害、操縦者の技量不足等により無線操縦不能になった場合に備えて、無人飛行体の暴走を防止する安全装置として使用することもできる。いずれの場合も、線状体繰出装置は地上等に固定して、線条体の先端部を無人飛行体の下部等に接続して使用する。あるいは、線状体繰出装置を無人飛行体に搭載して、線条体の先端部を地上の建物等に固定して使用することもできる。

１線状体繰出装置
１０リール
１１線状体
２０駆動モータ
４０制御装置
５０無人飛行体

Claims

回転可能に支持されて線状体が巻回されたリールと、前記リールを回転駆動する駆動モータと、前記駆動モータの駆動を制御する制御手段とを備え、
無人飛行体に前記線状体の先端部を接続するか、あるいは、無人飛行体に搭載して使用する線状体繰出装置であって、
前記制御手段は、前記リールから繰り出される前記線状体の繰り出し長さが長くなると前記線状体に作用する張力が増加するように、前記駆動モータの駆動を制御する無人飛行体用の線状体繰出装置。
前記制御手段は、前記線状体の繰り出し長さと張力指令値との関係を示す張力指令テーブルに基づいて、前記繰り出し長さが基準長さ以上になると、前記線状体に作用させる張力を増加する請求項１に記載の無人飛行体用の線状体繰出装置。
前記張力指令テーブルは、前記繰り出し長さと前記張力との関係が無人飛行体の重量毎に設定されており、
前記制御手段は、入力された無人飛行体の重量に基づいて前記線状体に作用する張力を決定する請求項２に記載の無人飛行体用の線状体繰出装置。
前記線状体は、地上と前記無人飛行体との間で有線による電力供給を行うことができる給電ケーブル、または、地上と前記無人飛行体との間で有線による通信を行うことができる信号ケーブルである請求項１から３のいずれかに記載の無人飛行体用の線状体繰出装置。