JP7061358B2

JP7061358B2 - 飛行体システム

Info

Publication number: JP7061358B2
Application number: JP2018047373A
Authority: JP
Inventors: 太加藤; 友彦古金谷; 慎哉田中; 浩一 ▲柳▼▲瀬▼
Original assignee: 株式会社フカデン
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP2019156242A

Description

本発明は、有線給電の飛行体システムに関するものである。

この種の飛行体システムとして、特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１に記載の飛行体システムでは、飛行体と電源装置とを繋ぐケーブルの余剰分を巻き取るケーブル巻取機を備えている。

しかし、特許文献１のケーブル巻取機は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを飛行体と電源装置との距離のみによって調整するため、応答性の良い制御を行うことができなかった。

特表２０１６－１２１００８号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、応答性の良いリール装置を備えた、有線給電の飛行体システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る飛行体システムは、モータの駆動力によって飛行する飛行体のシステムであって、地上に設置され、電源装置を有する地上部と、第一の端部が前記地上部に接続されたケーブルと、前記ケーブルの第二の端部に接続された飛行体と、地上に設置され、前記ケーブルの余剰分を巻取るリール装置と、前記飛行体を操縦するコントローラを備え、前記飛行体は、主回転翼を駆動するＤＣモータと、自身の高度を計測する飛行体高度計測手段と、自身の位置を把握する飛行体位置把握手段と、を有し、前記リール装置は、前記ケーブルが巻取られる円筒状のドラムと、前記ドラムを回転駆動させるモータと、前記ドラムの回転方向及び回転速度を計測可能な回転センサと、前記モータのコイルを流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出される電流値を基に前記モータが発生するトルクを制御するモータコントローラと、自身の高度を計測するリール装置高度計測手段と、自身の位置を把握するリール装置位置把握手段と、を有し、前記モータコントローラは、基本的には、前記電流検出手段によって検出される電流値が予め設定された標準設定値と一致するようにすることで、前記ドラムが前記ケーブルを巻き取る方向にトルクを発生させてモータを制御し、操縦者が前記コントローラを操作した時に、前記飛行体高度計測手段と、前記飛行体位置把握手段と、前記リール装置高度計測手段と、前記リール装置位置把握手段と、から得られた情報と、前記コントローラの操作情報を基に、その後、前記飛行体が前記リール装置から所定の速度以上で離れて行くと判定した場合は、検出される電流値の設定値を前記標準設定値よりも小さくなるように補正して制御することを要旨とする。

本発明の飛行体システムによれば、リール装置は、基本的に巻取り方向にトルクを発生させてモータを制御するため、飛行体がリール装置に近づいてくる時の応答性を良くすることができる。また、状況に応じてモータが発生するトルクを変更するため、飛行体がリール装置から離れる時の移動抵抗も軽減することができる。

第一の実施形態に係る飛行体システムの概略を示すブロック図である。複合ケーブルの断面図である。飛行体システムの概略を示す説明図である。第二の実施形態に係る飛行体システムの概略を示すブロック図である。複合ケーブルの変形例を示す断面図である。リール装置の概略を示す説明図である。

以下、本発明を具現化した実施形態のリール装置を含む飛行体システムについて、図面を用いて説明するが、本発明の技術的範囲は、もちろんこれだけに限定されるものではない。なお、周知の技術に関しては、詳細な説明を省略する。

（第一の実施形態）
まず、飛行体システム１の構成について、主に図１～３、及び図６を参照して説明する。飛行体システム１は、図３に示すように、主に地上部１０、複合ケーブル２０（ケーブルに相当）、飛行体３０、リール装置７０で構成されている。地上部１０及びリール装置７０は、地上に設置されており、図示しないキャスタにより移動可能な構造になっている。複合ケーブル２０の一端は、地上部１０に接続され、他端は、リール装置７０を介し、飛行体３０に接続されている。すなわち、地上部１０と飛行体３０は、リール装置７０を介し、複合ケーブル２０によって繋がれている。

図１は、飛行体システム１の概略を示すブロック図である。図１において、電源装置１１から制御装置４４までの間は、ＤＣモータ３３を駆動するための電力の流れを示し、それ以外は電気信号又は光信号の流れを示している。図１に示すように、地上部１０は、３６０Ｖの直流電圧を発生する電源装置１１を備えている。電源装置１１は、周知の技術である。なお、本実施形態では、電源装置１１が発生する直流電圧は３６０Ｖであるが、２００Ｖ以上であれば、これに限らない。

直流電圧の上限は特に定めないが、あまりに高圧だと後述のＤＣ－ＤＣコンバータ４１が大型に、またコスト高になることから、４００Ｖ程度までが望ましい。
また、電源装置１１は、後述する複合ケーブル２０内の導電線２１が短絡又は断線した場合、電力の供給を自動的に停止する機能を有している。この仕組みは周知の技術である。

また、地上部１０は、飛行体３０から送られてきた光信号を電気信号に変換する光電気変換器１２（第一の光電気変換器）を備えている。この光電気変換器１２も周知の技術である。

（リール装置）
リール装置７０は、地上部１０の近傍に設置され、複合ケーブル２０の余剰分を巻き取る装置である。図６に示すように、リール装置７０は、主に支持体７１、ドラム７２、第一側板７３、送風装置７４、第二側板７７で構成される。
図６（ａ）は、リール装置７０の概略を示した平面図及び付属部品のブロック図である。図６（ｂ）は、リール装置７０の概略を示した左側面図である。図６（ｃ）は、リール装置７０の概略を示した正面図である。図６（ｄ）は、リール装置７０の概略を示した右側面図である。

支持体７１は、丸パイプを湾曲させて矩形枠状に形成されている。上下に枠がある部分には橋架部７１１が設けられており、橋架部７１１の中心部に軸受部７１２が設けられている。軸受部７１２にドラム７２が図示しない回転軸を介して片持ち式に回転可能に取り付けられている。より詳細には、図示しない回転軸に第一側板７３及び第二側板７５が固定されることで、ドラム７２が支持体７１に対し回転可能に支持されている。

ドラム７２は、円筒状でドラム７２の内部と外部とを連通する多数の孔７２１が形成されている。前述のとおり、ドラム７２は、支持体７１に回転可能に支持されている。ドラム７２は、複合ケーブル２０が巻きつけられる部分である。

第一側板７３は、ドラム７２の軸方向１方端（図６（ｃ）中、右方向）に取付けられている。第一側板７３には、中心軸を中心とする円周上に等間隔で、送風装置７４が４個設けられている。送風装置７４は、ドラム７２外部の空気をドラム７２の内部に送り込む周知のＡＣ電動ファンである。なお、本実施形態では、ドラム７２外部の空気をドラム７２の内部に送り込むようにしているが、ドラム７２内部の空気をドラム７２外部に送り出すようにしてもよい。

第二側板７５は、ドラム７２の軸方向他方端に取付けられ、ドラム７２内部とドラム７２外部とを連通する多数の孔７５１が形成されている。

第二側板７５は、前述のとおり、図示しない回転軸に固定されている。また、第二側板７５は、図示しないハンドルが設けられており、ドラム７２が図示しないハンドルにより手動で回転操作できるようになっている。

また、第一側板７３の回転軸周りには、ロータリージョイント（スリップリング）７６が設けられている。ロータリージョイント７６は、静止体から回転体に対して電力と電気信号（光信号を含む）を伝達することのできる回転コネクタであり、周知の技術である。

ロータリージョイント７６は、地上部１０側の複合ケーブル２０と飛行体３０側の複合ケーブル２０とを接続する役割を果たしている。また、送風装置７４に対する送電線を接続する役割を果たしている。

また、リール装置７０は、モータ７７と、回転センサ７８を備えている。
モータ７７は本実施形態ではブラシ付きＤＣモータであり、支持体７１の橋架部７１１に固定され、内蔵のギアトレインを介して図示しない回転軸に連結されている。

回転センサ７８は、ロータリーエンコーダであり、モータ７７（ひいてはドラム７２）の回転時に、ドラム７２の所定角度回転毎にパルス信号を出力するものである。周知のように、このパルス信号は位相の異なる２つのパルスからなり、この２つの信号の位相差によってドラム７２の回転方向を見分けられるようになっている。

図６に示すように、リール装置７０はさらに、モータドライバ７７１、マイクロプロセッサ等を含むモータコントローラ７７２、気圧センサ７７３（リール装置高度計測手段に相当）、ＧＰＳ受信機７７４（リール装置位置把握手段に相当）を備えている。
モータドライバ７７１は、モータ７７への駆動電流を供給する駆動回路を含むとともに、モータ７７のコイルを流れる電流を検出する電流検出回路７７１ａ（電流検出手段に相当）を含んでいる。

モータコントローラ７７２は、回転センサ７８、電流検出回路７７１ａ、気圧センサ７７３、ＧＰＳ受信機７７４からの情報、及び飛行体３０の高度及び位置情報、飛行体３０のコントローラ操作情報に基づき、モータドライバ３０に制御信号を送り、モータ７７をＰＷＭ制御する。

以下、モータコントローラ７７２によるモータ７７の具体的な制御について説明する。

モータコントローラ７７２は、基本的に、巻取り方向にトルクを発生させるようにモータ７７を制御する。具体的には、電流検出回路７７１ａでの検出電流が所定の値になるように、モータ７７への供給電流をＰＷＭ制御する。

検出電流は、ゼロから所定の値の範囲内で段階的に（本実施形態では小、中、大の３段階）、設定できるようになっている。設定値は、小＜中＜大であり、小より中、中より大のほうが巻取りトルクは大きい。なお、本実施形態ではこのような構成としたが、３段階である必要はなく、例えば５段階としてもよい。また、段階は等間隔である必要はない。また、段階的にではなく連続的に設定できるようにしてもよい。さらにいえば、送り出し方向に対してもトルクを発生可能としてもよい。

（標準状態）
標準状態では、モータコントローラ７７２は、電流検出回路７７１ａでの検出電流が中となるようにモータ７７を制御する。これにより、適度な張力を持って複合ケーブル２０を巻き取ることができる。

（補正１）
検出電流の設定には、下記の情報に基づき補正が加えられ得る。

（１）回転方向
飛行体３０が地上部１０から離れる方向に移動した時には、複合ケーブル２０に張力が生じ、ドラム７２が複合ケーブル２０を繰出す方向に回転する。モータコントローラ７７２は、回転センサ７８からの情報に基づき、ドラム７２が所定の速度以上で繰出し方向に回転していると検出した時に、検出電流の設定を１段階小さいものに変更する。例えば、中を小にするという具合である。ただし、別の補正で既に小であった場合は、変更しない。

（２）仰角
複合ケーブル２０の質量によって生ずるたるみを考慮してのものである。リール装置７０の位置から飛行体３０を見た時の仰角が０度から４５度の時は、検出電流の設定を１段階大きいものに変更する。一方７６度から９０度の時は、検出電流の設定を１段階小さいものに変更する。４６度から７５度の時は、変更しない。仰角は、飛行体３０に内蔵された気圧センサ４７及びＧＰＳ受信機４８によって得られた飛行体３０の高度・位置情報と、リール装置７０に内蔵された気圧センサ７７３及びＧＰＳ受信機７７４によって得られたリール装置７０の高度・位置情報と、から算出する。モータコントローラ７７は、飛行体３０の高度・位置情報を無線式コントローラ５０を介して取得する。また、リール装置７０の高度・位置情報は、気圧センサ７７３及びＧＰＳ受信機７７４から直接取得する。なお、本実施形態では、このような構成としたが、閾値の設定等は随時変更すべきものである。

（３）ケーブルの繰出し長
仰角と同様に複合ケーブル２０の質量によって生ずるたるみを考慮してのものである。例えば、複合ケーブル２０の繰出し長さが５０メートル以上になったら検出電流の設定を１段階大きいものに変更するというようなものである。仰角が７６度以上の場合は変更しないなど、仰角によって繰出し長さの閾値を変えてもよい。
ただし、本実施形態では、複合ケーブル２０の繰出し長によって、検出電流の設定を変更することはしていない。複合ケーブル２０の繰出し長が長くなると、複合ケーブル２０をより強い力で巻き取るように大きいトルクをかける（検出電流の設定を大きくする）必要があるが、ドラム７２に巻かれた複合ケーブル２０のうち最も外側に位置する複合ケーブル２０の一巻き部分の外形は小さくなって、同じ検出電流の設定であっても複合ケーブル２０に与える張力はより大きくなる。このようにある程度相殺されると考えてのことである。

複合ケーブル２０の繰出し長によって検出電流の設定を変更する場合、複合ケーブル２０の繰出し長を求めるには、回転センサ７８の積算エンコーダ値Ｎを演算する。この積算エンコーダ値Ｎは、ドラム７２に複合ケーブル３０が目一杯巻かれている状態をゼロとして演算する。ドラム７２が巻取り方向に回転している時には、回転センサ７８のパルス数を減算し、ドラム７２が繰出し方向に回転している時には、回転センサ７８のパルス数を加算することにより、積算エンコーダ値Ｎが得られる。

積算エンコーダ値Ｎと複合ケーブル２０を送り出した長さＬは比例関係ではなく、積算エンコーダ値Ｎが多くなるほど、その勾配は徐々に減少する。これは、複合ケーブル２０が多く巻かれているほど、ドラム７２の１回転で巻かれる複合ケーブル２０の長さが増大するからである。この点も踏まえて積算エンコーダ値Ｎから複合ケーブル２０の送出長Ｌを算出してもよいし、単純に、一巻き当たりの平均長さ×Ｎとしてもよい。

ドラム７２に巻かれた複合ケーブル２０のうち最も外側に位置する複合ケーブル２０の一巻き部分の外形Ｄを求める必要がある場合も、積算エンコーダ値Ｎによって変化することを踏まえて算出してもよいし、平均径を用いてもよい。

（補正２）
補正１における、回転方向の補正では、飛行体３０が地上部１０から離れる方向に移動した時に、ドラム７２が複合ケーブル２０を繰出す方向に回転してから、検出電流の設定変更が行われる。これに対し、補正２は、飛行体３０の無線式コントローラ５０操作情報に基づき、ドラム７２が繰出し方向に回転する前に、検出電流の設定の変更を行う。
すなわち、飛行体３０に内蔵された気圧センサ４７（飛行体高度計測手段に相当）及びＧＰＳ受信機４８（飛行体位置把握手段に相当）によって得られた飛行体３０の高度・位置情報と、リール装置７０に内蔵された気圧センサ７７３及びＧＰＳ受信機７７４によって得られたリール装置７０の高度・位置情報とを基に、無線式コントローラ５０のレバー（図示せず）の傾き等によって生じる電気的な信号の大きさ等から、飛行体３０が地上部１０から離れる速度を算出し、この速度が所定の値を超える場合は、検出電流の設定を１段階小さいものに変更する。

なお、補正１及び／又は補正２によって、検出電流の設定を変更する場合は、瞬時に変更するのではなく、緩やかに変更するようになっている。

なお、本実施形態では、モータ７７を用い、電流検出回路７７１ａでの検出電流が所定の値になるようにすることで、ドラム７２に対するトルクを制御しているが、回転トルクを制御することができ、設定トルクを超えて逆回転方向にトルクが与えられた場合は、逆回転が可能であるものであれば代用が可能である。代用の可能性としては、例えばエアフリクションシャフトなどが考えられる。

なお、本実施形態には、図示されていないが、リール装置７０に整列機構が設けられている。整列機構とは、ドラム７２に複合ケーブル２０を巻き取る際に、ドラム７２の回転に伴い複合ケーブル２０をドラム７２の軸方向に移動させ、その移動工程の終端位置に達したら複合ケーブル２０の移動方向を逆転させ、これを繰り返すことによって、複合ケーブル２０をドラム７２に、その軸心方向にほぼ均一に巻くことができる周知の機構である。

複合ケーブル２０は、図２に示すように、２本の給電用の導電線２１と、１本の光ファイバ２２と、アラミド繊維からなるテンションメンバ２３とで構成されている。
導電線２１は、断面積が略０．５平方ミリメートルの軟銅撚線である。より具体的には、直径０．１０ミリメートルの導線を６４本撚り合わせたものである。複合ケーブル２０に柔軟性を持たせるためには、本実施形態のように軟銅撚線が望ましい。導電線２１には、ポリプロピレン製の被覆２４が設けられている。

光ファイバ２２は、シングルモード（ＳＭ）の光ファイバである。光ファイバ２２は、０．９ｍｍ心線にアラミド繊維製の外被２５が設けられ、その外側にポリエチレン製の外被２６が設けられている。
テンションメンバ２３は、ポリパラフェニレンテレフタルアミドであり、同心円状に３本配設されている。
これら全ての導電線２１、光ファイバ２２及びテンションメンバ２３の外側に押え巻きテープ（プラスチックテープ）２７が設けられ、その外側にポリオレフィン製の外被２８が設けられている。複合ケーブル２０の質量は、１メートル当たり略３０グラムである。

図３に示すように、飛行体３０は、機体３１と、６個の主回転翼（ローター）３２と、６個のＤＣモータ３３と、撮影装置３５と、収容部４０で構成される。図１に示すように、収容部４０には、２個のＤＣ－ＤＣコンバータ４１と、電気光変換器４２（第一の電気光変換器）と、バッテリ４３と、制御装置４４と、ジャイロセンサ４５と、加速度センサ４６と、気圧センサ（飛行体高度計測手段に相当）４７と、ＧＰＳ受信機４８（飛行体位置把握手段に相当）と、無線通信部５１が収容されている。

飛行体３０は、いわゆるヘキサコプター（６枚ローター）と呼ばれるタイプのマルチコプターであり、主な機構は周知の技術と同様のものである。例えば、姿勢制御には、ジャイロセンサ４５と加速度センサ４６を用いている。主回転翼３２の数は、６個に限定されるものではなく適宜選択されるものであるが、４個、６個、８個のいずれかが好ましい。
また、本実施形態ではＤＣ－ＤＣコンバータ４１の数は２個であるが、ＤＣ－ＤＣコンバータ４１の出力電流と飛行体３０全体が消費する消費電力の関係によっては、１個とすることもできるし、３個以上とすることもできる。

ＤＣモータ３３は、定格電圧が２４Ｖのブラシレスモータであり、回転数は、制御装置４４によりＰＷＭ制御される。それぞれのＤＣモータ３３は、それぞれの主回転翼３２に連結されている。

ＤＣ－ＤＣコンバータ４１は、地上部１０から送電された高電圧の直流をＤＣモータ３３の定格電圧まで降圧させるものであり、周知の技術である。なお、電源装置１１が高電圧の電力を送電するのは、複合ケーブル２０内の導電線２１を流れる電流を少なくするためである。また、直流としているのは、交流だと高電圧を降圧する変圧器が直流の場合と比較して大きく重くなってしまうからである。

撮影装置３５は、静止画や動画を撮影するためのものであり、いわゆるカラーカメラである。

電気光変換器４２は、撮影装置３５から出力された電気信号を光信号に変換するものであり、周知の技術である。

バッテリ４３は、飛行体３０が最高高度で飛行中に、何らかの理由で地上部１０からの送電が停止した場合であっても、安全に着陸できる（数分程度飛行可能な）容量のものである。バッテリ４３は、通常時は、充電回路に接続されており、送電停止時に、自動的に制御装置４４に接続されるようになっている。

飛行体システム１は、飛行体３０への給電と飛行体からの映像及び画像信号の送信を複合ケーブル２０によって行うが、操縦は一般的な無線方式によって行う。無線方式の飛行体システムは一般に市販されており、その機能の多くを使用したほうが安価に製造できるためである。

操縦者は、飛行体３０を目視しながら、無線式コントローラ５０を用いて飛行体３０と撮影装置３５の角度を操縦する。その際、飛行体３０から送信された高度・位置情報を参考にしてもよい。本実施形態では、飛行体３０に気圧センサ（高度計）４７及びＧＰＳ受信機４８を搭載しており、高度・位置情報が制御装置４４、無線通信部５１を経由して無線式コントーラ５０に送信されるようになっている。高度・位置情報は、無線式コントローラ５０に設けられた表示画面に表示されるようになっている。無線式コントローラ５０は、リール装置７０のモータコントローラ７７２に電気的に接続されている。

無線通信部５１は、無線式コントローラ５０から無線送信された信号を受信し、制御装置４４と撮影装置３５に発信する。制御装置４４は、その信号を基にＤＣモータ３３の回転数を制御し、飛行体３０の高度や進行方向を制御する。撮影装置３５は、その信号を基に撮影方向を変える。

飛行体システム１では、バッテリの残量を気にすることなく長時間使用することができる。また、撮影装置３５とモニタディスプレイ６０とが有線で繋がっているため、ノイズのない綺麗な映像及び画像をリアルタイムに見ることができる。有線であるため、電波法の制約に縛られることもない。また、映像が機密情報等の場合、無線と比較して情報漏えいの危険が少ない。
モニタディスプレイ６０は、ノートパソコンやタブレットパソコン等を用いることができる。

（第二の実施形態）
次に、第二の実施形態である飛行体システム２の構成について、主に図４を参照して説明する。なお、以下の説明にあたって、飛行体システム１と同一もしくは均等な構成の部材には、図面において同一符号を付すこととし、説明を省略する。
飛行体システム２は、図４に示すように、地上部２１０と、複合ケーブル２２０と、飛行体２３０、地上部２１０の近傍に設けられたリール装置７０で構成されている。複合ケーブル２２０の一端は、地上部２１０に接続され、他端は、地上部２１０にリール装置７０を介し、飛行体２３０に接続されている。すなわち、地上部２１０と飛行体２３０は、リール装置７０を介し、複合ケーブル２２０によって繋がれている。

地上部２１０は、１００Ｖの交流電圧を発生するエンジン式の発電機２１３を備えている。地上部２１０は、１００Ｖの交流電圧から３６０Ｖの直流電圧を発生する電源装置１１を備えている。なお、本実施形態では発電機２１３が発生する交流電圧は１００Ｖであるが、１００Ｖ以外でも構わないのはもちろんである。また、本実施形態では発電機によって交流電圧を発生させて、その交流電圧から高圧の直流電圧を発生させる構成であるが、発電機を用いず、大型の高電圧バッテリ（２００Ｖ以上）を電源としてもよい。

地上部２１０は、飛行体２３０を手動で操縦するためのコントローラ２５０と、通信部２５１を備えている。地上部２１０は、通信部２５１から発信された電気信号を光信号に変換する電気光変換器２１４（第二の電気光変換器）を備えている。
これにより、無線障害によって飛行が不安定になるということがなくなる。
また、地上部２１０は、モニタディスプレイ６０を備えている。これにより、飛行体を目視できない状況でも、飛行体２３０から送られる映像及び情報（高度情報等）を見ながら、操縦することができる。
なお、通信部２５１は、リール装置７０にも接続されている。

地上部２１０は、４個の車輪２１５と、４個のＤＣモータ２１６と、ＤＣモータを制御する制御装置２１７と、カメラ２１８を備えている。車輪２１５は、ＤＣモータ２１６に連結されている。制御装置２１７は、カメラ２１８の映像によって目標物を認識し、それによって自らの位置を認識することができるようになっている。また制御装置２１７は、認識した自己の位置情報を基にＤＣモータ２１６を制御し、地上部２１０を設定された移動経路に沿って自律移動させる。これらの技術は、すべて周知の技術を用いている。

制御装置２１７の電源は、エンジン式発電機２１３から出力された１００Ｖの交流を図示しないＡＣ－ＤＣコンバータによって、直流の２４Ｖに降圧し、用いている。
本実施形態では、四輪駆動であるが、二輪駆動としてもよい。車輪２１５は、手押しの場合は、フリーになるようになっている。地上部２１０の位置信号は、通信部２５１に送られ、電気光変換器２１４を経由して飛行体２３０に送られるようになっている。
飛行体２３０に加えて、地上部２１０も自律移動することで、より広範囲を自動監視することができる。

複合ケーブル２２０は、図５に示すように、２本の給電用の導電線２１と、２本の光ファイバ２２と、アラミド繊維からなるテンションメンバ２３とで構成されている。
テンションメンバ２３は、複合ケーブル２２０の中心に１本配設されている。複合ケーブル２２０の質量は、１メートル当たり略３４グラムである。

飛行体２３０は、飛行体３０と同様に、機体３１と、６個の主回転翼（ローター）３２と、６個のＤＣモータ３３と、撮影装置３５と、収容部４０で構成され、図４に示すように、収容部４０には、２個のＤＣ－ＤＣコンバータ４１と、電気光変換器４２と、バッテリ４３と、制御装置４４と、ジャイロセンサ４５と、加速度センサ４６と、気圧センサ（高度計）４７と、ＧＰＳ受信機４８と、光電気変換器２４９（第二の光電気変換器）が収容されている。本実施形態ではＤＣ－ＤＣコンバータ４１の数は２個であるが、ＤＣ－ＤＣコンバータ４１の出力電流と飛行体２３０全体が消費する消費電力の関係によっては、１個とすることもできるし、３個以上とすることもできるのは、飛行体システム１と同様である。

光電気変換器２４９は、地上部１００から送られた光信号を電気信号に変換するものであり、周知の技術である。

飛行体２３０は、気圧センサ（高度計）４７により、高度を認識することができるようになっている。また、撮影装置３５と制御装置４４により、目標物を認識し、自らの位置を認識することができるようになっている。また制御装置４４は、認識した高度情報と自己の位置情報を基にＤＣモータ３３を制御し、飛行体２３０を設定された飛行経路に沿って自律飛行させる。これらの技術は、すべて周知の技術を用いている。

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。例えば、所定の条件を満たした場合（例えば、飛行体３０が飛行禁止区域に進入してしまった場合）に、飛行体３０が抗えないほどの巻取りトルクで巻き取る、強制巻取りモード（検出電流の設定値：特大）を設けてもよい。
また、飛行体システム２では、２本の光ファイバ２２を有する複合ケーブル２２０を用いているが、飛行体システム１と同様に光ファイバ２２が１本の複合ケーブル２０を用いてもよいことはもちろんである。この場合は、１本の光ファイバ２２で双方向の通信をする周知の技術を用いればよい。
また、飛行体３０には、赤外線センサ、化学物質検出センサ、温度センサ、放射線センサ等のセンサを含んでもよい。
また、本実施形態で記載されている数値（寸法）は、これに限られるものでなく、設計的な事項である。

１飛行体システム（第一の実施形態）
２飛行体システム（第二の実施形態）
１０地上部
１１電源装置１２光電気変換器（第二の光電気変換器）
１３気圧センサ１４ＧＰＳ受信機
２０複合ケーブル２１導電線２２光ファイバ２３テンションメンバ
３０飛行体
３１機体３２主回転翼３３ＤＣモータ３５撮影装置
４０収容部
４１ＤＣ－ＤＣコンバータ４２電気光変換器（第一の電気光変換器）
４３バッテリ４４制御装置４５ジャイロセンサ
４６加速度センサ４７気圧センサ４８ＧＰＳ受信機
５０無線式コントローラ６０モニタディスプレイ
７０リール装置７１支持体７２ドラム７３第一側板
７４送風装置７７第二側板
２１０地上部２１３エンジン式発電機
２１４電気光変換器（第二の電気光変換器）２１５車輪
２１６モータ２１７制御装置２１８カメラ
２２０複合ケーブル
２３０飛行体
２４９光電気変換器（第二の光電気変換器）
２５０コントローラ２５１通信部

Claims

モータの駆動力によって飛行する飛行体のシステムであって、
地上に設置され、電源装置を有する地上部と、
第一の端部が前記地上部に接続されたケーブルと、
前記ケーブルの第二の端部に接続された飛行体と、
地上に設置され、前記ケーブルの余剰分を巻取るリール装置と、
前記飛行体を操縦するコントローラを備え、
前記飛行体は、
主回転翼を駆動するＤＣモータと、
自身の高度を計測する飛行体高度計測手段と、
自身の位置を把握する飛行体位置把握手段と、を有し、
前記リール装置は、
前記ケーブルが巻取られる円筒状のドラムと、
前記ドラムを回転駆動させるモータと、
前記ドラムの回転方向及び回転速度を計測可能な回転センサと、
前記モータのコイルを流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出される電流値を基に前記モータが発生するトルクを制御するモータコントローラと、
自身の高度を計測するリール装置高度計測手段と、
自身の位置を把握するリール装置位置把握手段と、を有し、
前記モータコントローラは、
基本的には、前記電流検出手段によって検出される電流値が予め設定された標準設定値と一致するようにすることで、前記ドラムが前記ケーブルを巻き取る方向にトルクを発生させてモータを制御し、
操縦者が前記コントローラを操作した時に、前記飛行体高度計測手段と、前記飛行体位置把握手段と、前記リール装置高度計測手段と、前記リール装置位置把握手段と、から得られた情報と、前記コントローラの操作情報を基に、その後、前記飛行体が前記リール装置から所定の速度以上で離れて行くと判定した場合は、検出される電流値の設定値を前記標準設定値よりも小さくなるように補正して制御する飛行体システム。