JP7267903B2

JP7267903B2 - 飛行体

Info

Publication number: JP7267903B2
Application number: JP2019212830A
Authority: JP
Inventors: 昌史三輪; 佑紀重松; 一敏西井; 佳史大滝
Original assignee: University of Tokushima; Toyota Motor Corp
Current assignee: University of Tokushima; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: JP2021084464A

Description

本発明は、飛行体に関する。

特許文献１には、プロペラとモータのセットを複数備え、各プロペラの推進力を制御して三次元移動を可能にしたドローンが記載されている。特許文献１に記載のドローンは、構造物の下面（点検対象面）に接触した状態で移動することに特化したものであり、その接触力を検知して点検対象面に水平な移動を制御している。

特開２０１８－１０８８１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のドローンは、構造物と無関係な場所での飛行に際し、その姿勢を安定化させる制御ができるものではない。よって、ドローン等の飛行体において、飛行のための推進器が故障することでその飛行時の姿勢が不安定になった場合でも、素早く安定化できるように制御されることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、飛行時の姿勢が不安定になった場合でも素早く安定化させることが可能な飛行体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様に係る飛行体は、複数の推進器と、前記複数の推進器のそれぞれの荷重を検出する複数の荷重検出部と、制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の荷重検出部における検出結果に基づいて、前記複数の推進器のそれぞれの推進力を制御する。この一態様に係る飛行体では、複数の推進器について、各推進器の荷重を検出した結果に基づき、各推進器の推進力を制御している。よって、この一態様によれば、飛行体において、飛行時の姿勢が不安定になった場合でも素早く安定化させることが可能になる。

本発明によれば、飛行時の姿勢が不安定になった場合でも素早く安定化させることが可能な飛行体を提供することができる。

実施の形態に係る飛行体の一構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態に係るドローンの一構成例を示す外観図である。図２のドローンにおける飛行に関する主要部品の一例を示す概略図である。図３のドローンにおける１つの推進器付近の構成例を示す側面図である。図２のドローンにおける推進力の制御例と、比較例に係るドローンにおける推進力の制御例を示す図である。図２のドローンにおける１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。図２のドローンにおける１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。図２のドローンにおける１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。図２のドローンにおける１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。図２のドローンにおける１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。図２のドローンにおける１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施の形態に限定するものではない。また、実施の形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。

（実施の形態）
まず、図１を参照しながら、実施の形態に係る飛行体の機能構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る飛行体の一構成例を示す機能ブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る飛行体１は、制御部１０、複数の推進器１１、及び複数の荷重検出部１２を備える。推進器１１は、飛行のための推進力（推力）を得るための機器であり、推力発生装置と称することもできる。推進器１１は、その種類や形状は問わず、また、飛行体１に備えられる複数の推進器１１は全て同じ種類や形状の推進器でなくてもよい。なお、推進器１１の数は、好ましくは３以上であるが、２つであってもよい。

また、荷重検出部１２と推進器１１とは基本的に１対１に対応している。つまり、上記複数の荷重検出部１２は、上記複数の推進器１１のそれぞれの荷重を検出する。

制御部１０は、上記複数の荷重検出部１２における検出結果に基づいて、上記複数の推進器１１のそれぞれの推進力を制御する。この制御の方法は問わず、様々な制御方法を採用することができる。例えば、制御部１０は、上記検出結果が異常検知を示していた場合には飛行体１の姿勢を安定化させる制御を行うことができる。つまり、制御部１０は、複数の荷重検出部１２における検出結果に基づき、複数の推進器１１のいずれか１又は複数の故障を検知し、故障した推進器１１の推進力を補償するように、故障していない推進器１１の推進力を制御することができる。

このような補償の例を挙げる。例えば、制御部１０は、各荷重検出部１２から荷重検出結果を示す情報（荷重検出情報）を受け取り、複数の推進器１１のそれぞれの少なくとも鉛直方向の推進力を制御することができる。より具体的に説明する。推進力の制御は、例えば１つの推進器１１がその下方において飛行体１の本体側に支持されている場合において、その推進器１１が故障により推進力を低く又は無くしてその荷重が小さくなったときに（例えば設定された閾値を下回ったときなど）行うことができる。また、推進力の制御は、例えば１つの推進器１１がその上方において飛行体１の本体側に支持されている場合において、その推進器１１が故障により推進力を低く又は無くしてその荷重が大きくなったときにも行うことができる。

いずれの場合でも、制御部１０は、１つの推進器１１の推進力が低くなった又は無くなった場合において、その推進力を補填して飛行体１を安定化させるように、他の推進器１１の少なくとも鉛直方向の推進力を変更するように制御することができる。無論、制御部１０は、水平方向の推進力も変更するように制御することで、より安定化を図ることができる。

このように、制御部１０は、１つの推進器１１の推進力が低くなった又は無くなった場合において、その補填のために他の推進器１１の推進力を変更する制御を行う。特に、制御部１０は、飛行体１のヨー角度、ピッチ角度、ロール角度の全てを、推進力の低下が生じる前（上記１つ推進器１１の故障前）と同じに戻すように制御することが好ましい。但し、制御部１０は、このような制御に限らず、例えば、上記故障前の進行方向に移動できるように戻す制御を行うこともできる。なお、故障は同時に２以上の推進器１１に発生することもあり、その場合にも制御部１０は、故障していない推進器１１の推進力を変更するように制御すればよい。

また、制御部１０は、推進力を低下させた又は無くした推進器１１に対しても、例えば回転数等の他の情報を取得して、推進力を上げる機能を有している状態であれば、低下した分の推進力を補うように、制御することもできる。この制御は、（１）他の推進器１１の推進力の変更制御と同時に、或いは（２）他の推進器１１の推進力の変更制御の開始後に、或いは（３）他の推進器１１の推進力の変更制御による安定化の後に、行うことができる。上記（３）の場合には、推進力を低下させた推進器１１の推進力を制御することにより、飛行体１の姿勢の安定化を阻害するようであれば、さらに上記他の推進器１１の推進力の制御も行えばよい。

なお、制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、作業用メモリ、及び不揮発性の記憶装置などによって実現される。この記憶装置にプロセッサによって実行される制御プログラムを格納しておき、プロセッサがその制御プログラムを作業用メモリに読み出して実行することで、制御部１０の機能を果たすことができる。上述の例からも分かるように、この制御プログラムは、荷重検出結果を示す情報（荷重検出情報）を入力し、その荷重検出情報に基づき、推進器１１の推進力の制御をプロセッサに実行させるためのプログラムとすることができる。また、制御部１０は、集積回路（Integrated Circuit）によって実現されることもできる。制御部１０は、この例に限らず、飛行体１の全体又は少なくとも一部を制御する機能が果たせればよい。

上述のように、本実施の形態に係る飛行体１では、複数の推進器１１について、各推進器１１の荷重を検出した結果（荷重検出情報）に基づき、各推進器１１の推進力を制御している。よって、本実施の形態に係る飛行体１では、飛行時の姿勢が不安定になった場合でも素早く安定化させることが可能になる。

次に、図２～図５を併せて参照しながら、飛行体としてのドローン（遠隔操縦又は自律式の無人航空機）を例に挙げ、本実施の形態についてより具体的に説明する。図２は、実施の形態に係るドローンの一構成例を示す外観図である。また、図３は、図２のドローンにおける飛行に関する主要部品の一例を示す概略図で、図４は、図３のドローンにおける１つの推進器付近の構成例を示す側面図である。また、図５は、図２のドローンにおける推進力の制御例と、比較例に係るドローンにおける推進力の制御例を示す図である。

図２に示すドローン２は、飛行体１で説明した機能を有する。ドローン２は、本体ユニット２０、上方向から見て４箇所に備えられた回転翼（プロペラ）部２１、保護フレーム２３、及び４つのフレーム（支持アーム）２４を備えることができる。

４箇所の回転翼部２１は、それぞれフレーム２４に支持されるように取り付けられている。４つのフレーム２４はいずれも、その一端が本体ユニット２０に取り付けられ、その他端が保護フレーム２３に取り付けられている。つまり、フレーム２４は、ドローン２の本体の一部を構成し、回転翼部２１のそれぞれを取り付けるための部材である。但し、図２で図示したものと異なり、フレーム２４は、採用する荷重検出部の検出方式によっては、その一端が本体ユニット２０に取り付けられるのみで、その他端が保護フレーム２３に取り付けられない構成が採用される。

また、保護フレーム２３もドローン２の本体の一部を構成する部材であり、落下時や保管時などに回転翼部２１や本体ユニット２０を保護する役割を担うことができる。無論、図２で示す保護フレーム２３を分割すること、つまりフレーム２４毎に分けて可動できる保護フレームを採用することもできる。

なお、図２において、回転翼部２１は回転翼の位置を示しているに過ぎず、１箇所につきフレーム２４の上下に２つの回転翼を有し、それぞれを個別に駆動する２つのモータを有することができる。このように、図２に示すドローン２は、８個の回転翼を設けたオクタコプタの一例である。また、図２において、荷重検出部１２に対応する部分は図示していないが、この部分については図４を参照しながら後述する。

図３には、ドローン２の一例を上側から見た様子を模式的に示している。但し、図３では、便宜上、本体ユニット２０の内部を図示するとともに、モータを駆動するドライバ（モータドライバ）２７を別の位置に図示している。

図３に示すように、本体ユニット２０は、制御部１０に対応するコントローラ２５と、４つのバッテリ２６と、を備えることができる。また、ドローン２は、上側回転翼２１ｂｕ及び下側回転翼２１ｂｄを有し、それらは互いにフレーム２４を挟む位置において、図示しない２つのモータの回転軸に配設されている。これらのモータは、対応するドライバ２７により駆動され、各ドライバ２７はコントローラ２５により制御される。

同様に、ドローン２は、上側回転翼２１ａｕ及び下側回転翼２１ａｄ、上側回転翼２１ｃｕ及び下側回転翼２１ｃｄ、上側回転翼２１ｄｕ及び下側回転翼２１ｄｄを有するとともに、それらに対応するモータ及びドライバ２７を有する。バッテリ２６は、冗長性を持たせるために、各フレーム２４に配設された上側回転翼及び下側回転翼でなる回転翼セットのそれぞれに対応して設けられている。

回転翼セットのうち、上側回転翼２１ｂｕ及び下側回転翼２１ｂｄでなるセットについて、代表して説明を行う。図４にそのセット付近の側面図を示すように、フレーム２４の上側にはモータ２８ｂｕが配設されており、フレーム２４の下側にはモータ２８ｂｄが配設されている。モータ２８ｂｕとモータ２８ｂｄとは、例えば、互いの回転軸が同一直線上になるように配設しておくことができる。上側回転翼２１ｂｕ、下側回転翼２１ｂｄは、それぞれモータ２８ｂｕの回転軸、モータ２８ｂｄの回転軸に取り付けられている。なお、図４では、フレーム２４として、軽量化のためにモータ２８ｂｕの取り付け位置とモータ２８ｂｄの取り付け位置との間を空洞化したフレームを例示している。

そして、荷重検出部１２の例として、フレーム２４には、２つの荷重センサ２２ｄ，２２ｆが配設されており、それらで検出された荷重（又はその元となる検出値）はコントローラ２５に出力される。また、図４の構成例では、荷重センサ２２ｄ，２２ｆが配設されるフレーム２４は、本体ユニット２０側にのみ固定され、保護フレーム２３には固定されていない。保護フレーム２３は、図示しない別のフレームにより本体ユニット２０に固定されていればよい。なお、２つの荷重センサ２２ｄ，２２ｆでは、荷重の算出元となる検出値をコントローラ２５に出力し、コントローラ２５が荷重を算出することもできる。

荷重センサ２２ｄは、モータ２８ｂｄとフレーム２４の下部との間に配設されることができ、下側回転翼２１ｂｄ及びモータ２８ｂｄの荷重を検出する。荷重センサ２２ｄで検出される荷重は、下側回転翼２１ｂｄの回転に応じて、つまり下側回転翼２１ｂｄによる推進力に応じて、変化することになる。

荷重センサ２２ｆは、フレーム２４の本体ユニット２０側に配設されるものであり、フレーム２４の上面から下面に貫通するように配設された例を挙げるが、上側、下側のいずれに配設されてもよい。荷重センサ２２ｆは、上側回転翼２１ｂｕ及びモータ２８ｂｕの荷重と、下側回転翼２１ｂｄ及びモータ２８ｂｄの荷重と、の合計値を検出することができる。荷重センサ２２ｆで検出される荷重は、上側回転翼２１ｂｕ及び下側回転翼２１ｂｄの回転に応じて、つまり上側回転翼２１ｂｕ及び下側回転翼２１ｂｄによる推進力に応じて、変化することになる。

コントローラ２５は、荷重センサ２２ｆで検出された荷重と荷重センサ２２ｄで検出された荷重とに基づいて、上側回転翼２１ｂｕ及びモータ２８ｂｕの荷重を算出により検出することができる。

なお、例えば、モータ２８ｂｄに対応する荷重センサ２２ｄの位置と同様に、モータ２８ｂｕとフレーム２４の上部との間に、上側回転翼２１ｂｕ及びモータ２８ｂｕの荷重を直接検出する荷重センサを有することもできる。但し、図４で例示したような二重反転ロータ又は二重同転ロータの構成においては、このような荷重センサを備えず２つの荷重センサ２２ｆ，２２ｄだけを備えておくことが好ましい。これにより、上下の回転翼（例えば上側回転翼２１ｂｕ及び下側回転翼２１ｂｄ）間の距離を短くすることができ、ドローン２としての飛行効率の向上を図ることができるためである。

また、上述した上側回転翼を有する推進器は、ドローン２に上側から揚力を与える牽引式推進器の一例であり、下側回転翼を有する推進器は、ドローン２に下側から揚力を与えるプッシャー式推進器の一例である。また、上側回転翼２１ｂｕ及び下側回転翼２１ｂｄの組み合わせなど、上側回転翼とそれに対応する下側回転翼とは、一対で同軸上において回転する二重反転ロータ又は二重同転ロータとすることができる。

そして、荷重センサ２２ｆ及び荷重センサ２２ｄのセットで例示する荷重検出部は、少なくともその一部（荷重センサ２２ｆで例示）が、上記牽引式推進器が取り付けられるフレーム２４において、上記牽引式推進器の配設箇所より重心側に設けられることができる。ここでの重心とはドローン２の本体の重心を指す。また、荷重センサ２２ｄで例示する荷重検出部は、上記プッシャー式推進器のフレーム２４への配設箇所に設けられることができる。

コントローラ２５は、荷重センサ２２ｆ，２２ｄで例示した、各推進器に対応する荷重センサから受け取った荷重に基づき、各推進器の推進力を制御している。コントローラ２５は、例えば８つの回転翼のうち上側回転翼２１ｂｕのみが故障した場合、残り７つの回転翼のうち、上側回転翼２１ｂｕに対しドローン２の重心に対象な下側回転翼２１ｃｄを停止させるように制御することで、姿勢の安定化を図ることができる。

オクタコプタで例示したマルチコプタは、ロータ数（推進器の数）に冗長性を持たせているため、一部が故障しても直ぐには墜落に至らない。しかし、本実施の形態のように荷重検出情報に基づく推進力制御を実施していない比較例では、図５においてヨー角度の時間経過を点線で例示するように、故障後に姿勢が大きく崩れたことを検出してから安定化を図ることになる。よって、比較例に係るドローンでは、その機体が流されて第三者と接触する恐れがある。

一方で、本実施の形態（本構成例）のように、故障（つまり推進力が低下した又は出なくなった）ことを荷重検出部により検出し、推進力を制御することで、図５においてヨー角度の時間経過を実線で例示するように、大きく姿勢が崩れることを防ぐことができる。荷重検出部は、推進器の回転数を検出するものではないため、推進器が故障してしまった場合にも、直ぐにその故障を検出することができるためである。例えば、回転翼の外れは、推進器の回転数を検出する方式では検出できないのに対し、本実施の形態のような荷重検出部では検出することができる。さらに、風による擾乱は、推進器の回転数を検出する方式では検出できないのに対し、本実施の形態のような荷重検出部では検出することができる。つまり、荷重検出部では、ドローン２が飛行する媒体（一般的に空気）の流れの変化にも対応して、推進器の荷重（換言すれば推進器の推進力）を検出することができる。

よって、ドローン２においては、飛行時の姿勢が不安定になった場合でも素早く安定化させることが可能になる。また、本実施の形態では、各推進器の推進力を直接的に計測するようなセンサを取り付ける場合に比べ、搭載スペースの制約が少なく且つ取り付けも容易な荷重検出部を使用している点でも、有益であると言える。

次に、図６～図１１を併せて参照しながら、図４の構成例とは異なる他の構成例について説明する。図６～図１１は、図２のドローン２における１つの推進器付近の他の構成例を示す側面図である。図６～図１１ではいずれも異なる構成例を示しており、例えば図２で示したドローン２の一部として搭載することができる。図６～図１１で例示する構成例はいずれも、図４で例示した構成例において、フレーム２４の空洞化を施していない例を挙げているが、無論、空洞化を施してもよい。

図６で例示する構成例は、図４で例示した構成例において、荷重センサ２２ｆの例として、フレーム２４の下側に歪みゲージ２２ｆｕを設け、荷重センサ２２ｄとしてロードセルを採用したものである。

歪みゲージ２２ｆｕは、上側回転翼２１ｂｕを有する推進器の荷重（換言すればこの推進器による推進力Ｆｕ）を得るために、推進力Ｆｕ及び下側回転翼２１ｂｄの推進力Ｆｄの変化により生じるフレーム２４の歪みを示す値（以下、歪み値）Ｐ１を検出する。歪みゲージ２２ｆｕは、その歪み値Ｐ１をコントローラ２５に出力する。また、ロードセルである荷重センサ２２ｄは、下側回転翼２１ｂｄを有する推進器の荷重（換言すればこの推進器による推進力Ｆｄ）を荷重値Ｐ２として検出し、コントローラ２５に出力する。コントローラ２５は、歪み値Ｐ１と荷重値Ｐ２とを入力し、推進力Ｆｕとして値（Ｐ１－Ｐ２）を算出し、その値と荷重値Ｐ２（＝推進力Ｆｄ）とに基づき、姿勢の制御を行う。

図７で例示する構成例では、図４で例示した構成例において、フレーム２４が或る位置に設けられた中心軸（回動軸）を中心に（支点として）回動するように、本体ユニット２０側に取り付けられている。さらに、図７の構成例では、荷重センサ２２ｆの例として、フレーム２４の下側にロードセル２２ｆｕｓを設け、荷重センサ２２ｄとしてロードセルを採用している。また、ロードセル２２ｆｕｓは、推進力Ｆｄが矢視方向に正の値である場合に、本体ユニット２０側の部材に接触するように配される。或いは、ロードセル２２ｆｕｓは、本体ユニット２０側の部材に配され、推進力Ｆｄが矢視方向に正の値である場合に、フレーム２４の中央側の端部に接触するように配される。

図７の構成例では、上記中心軸を中心とするシーソー構造になるようにフレーム２４が配されており、中心軸とロードセルである荷重センサ２２ｄとの間の距離Ｌ１と、中心軸とロードセルｆｕｓとの間の距離Ｌ２との関係は、Ｌ２＞Ｌ１となっている。但し、Ｌ２≦Ｌ１であってもよい。このようなシーソー構造を採用することで、荷重センサの感度（ここではロードセル２２ｆｕｓの感度）を上げることができる。

コントローラ２５は、ロードセルである荷重センサ２２ｄの検出値である荷重値Ｐ２を受信するとともに、ロードセルｆｕｓの検出値である荷重値Ｐ１を受信する。そして、コントローラ２５は、荷重値Ｐ１，Ｐ２から下式により推進力Ｆｕを算出し、推進力Ｆｕと荷重値Ｐ２（＝推進力Ｆｄ）に基づき姿勢の制御を行う。
Ｆｕ＝Ｐ１×（Ｌ２／Ｌ１）－Ｐ２

図８で例示する構成例は、図４で例示した構成例において、二重反転ロータ又は二重同転ロータの代わりに、牽引式推進器であるトラクター型ロータを採用したものであり、４個の回転翼を設けたクアドコプタの例となる。この場合、上側回転翼２１ｂｕを有する推進器による推進力Ｆｕは、歪みゲージ２２ｆｕにより歪み値Ｐ１として検出することができる。コントローラ２５は、歪み値Ｐ１を入力し、その歪み値Ｐ１に基づき、姿勢の制御を行う。なお、トラクター型ロータを採用した場合、歪みゲージ２２ｆｄの代わりに、図６や図７で例示したモータ２８ｂｄに対応する荷重センサ２２ｄと同様のロードセルを採用することもできる。この場合、このロードセルは、モータ２８ｂｕとフレーム２４の上部との間に、上側回転翼２１ｂｕ及びモータ２８ｂｕの荷重を直接検出するように設けておく。そして、コントローラ２５は、そのロードセルの検出値である荷重値に基づき姿勢の制御を行うことができる。

図９で例示する構成例は、図４で例示した構成例において、二重反転ロータ又は二重同転ロータの代わりに、プッシャー式推進器であるプッシャー型ロータを採用したものであり、クアドコプタの例となる。この場合、下側回転翼２１ｂｄを有する推進器による推進力Ｆｄは、歪みゲージ２２ｆｄにより歪み値Ｐ２として検出することができる。コントローラ２５は、歪み値Ｐ２を入力し、その歪み値Ｐ２に基づき、姿勢の制御を行う。なお、プッシャー型ロータを採用した場合、歪みゲージ２２ｆｄの代わりに、図６や図７で例示したロードセルである荷重センサ２２ｄを採用し、コントローラ２５がその検出値である荷重値に基づき姿勢の制御を行うこともできる。

なお、トラクター式とプッシャー式のいずれを採用するかは、保護フレーム２３の形状、静止状態での地面や他の部材との回転翼の干渉、回転翼を保護するガード部材を設ける場合にはその形状などを考慮して設計することができる。

図１０で例示する構成例は、図７で例示した構成例において、二重反転ロータ又は二重同転ロータの代わりに、牽引式推進器であるトラクター型ロータを採用したものであり、当然、荷重センサ２２ｄが設けられていない。図１０の構成例も、クアドコプタの例となる。この場合、上側回転翼２１ｂｕを有する推進器による推進力Ｆｕは、ロードセル２２ｆｕｓで検出された荷重値Ｐ１に基づき算出することができる。コントローラ２５は、荷重値Ｐ１を入力し、その荷重値Ｐ１から下式により推進力Ｆｕを算出し、推進力Ｆｕに基づき姿勢の制御を行う。
Ｆｕ＝Ｐ１×（Ｌ２／Ｌ１）

図１１で例示する構成例は、図７で例示した構成例において、二重反転ロータ又は二重同転ロータの代わりに、プッシャー式推進器であるプッシャー型ロータを採用したものであり、ロードセル２２ｆｕｓの代わりにロードセル２２ｆｄｓが設けられている。但し、ロードセル２２ｆｄｓはロードセル２２ｆｕｓと同じものであり、便宜上、参照符号を変えているに過ぎない。図１１の構成例も、クアドコプタの例となる。この場合、下側回転翼２１ｂｄを有する推進器による推進力Ｆｄは、ロードセル２２ｆｄｓで検出された荷重値Ｐ２に基づき算出することができる。コントローラ２５は、荷重値Ｐ２を入力し、その荷重値Ｐ２から下式により推進力Ｆｄを算出し、推進力Ｆｄに基づき姿勢の制御を行う。
Ｆｄ＝Ｐ２×（Ｌ２／Ｌ１）

（代替例）
次に、上述した実施の形態の様々な構成例に適用可能な代替例について説明する。
上述した実施の形態において、主に飛行体としてドローンを例に挙げて説明したが、飛行体はドローンと称される機器に限ったものではなく、何らかの推進器が複数設けられている飛行体であればよい。例えば、飛行体は人を乗せるための飛行体であってもよい。また、飛行体が操縦者により操縦されるタイプであっても、自動的な安定化制御として上述した実施の形態のような荷重検知結果に基づく制御を組み込むことができる。

また、上述した実施の形態に係る飛行体の形状、より具体的には推進器やそれを支持する支持部材（フレーム等）などの形状や種類は、例示したものに限らない。また、推進器の数に関して主に８個の回転翼を設けたオクタコプタの例、４個の回転翼を設けたクアドコプタの例を挙げて説明したが、推進器の数はこれに限らない。例えば、飛行体は、３個の回転翼を備えたトライコプタ、６個の回転翼を備えたヘキサコプタなどの他のマルチコプタであってもよい。

さらに、推進器は、回転翼（プロペラ又はロータとも称する）とそれを回転させるモータを備えることを前提として説明したが、ジェット噴射を行う推進器などの他の推進器であってもよい。

また、図１において荷重検出部１２と推進器１１とは基本的に１対１に対応していることを前提とし、それに基づき様々な例を説明した。一方で、１つの荷重検出部１２は複数の箇所に分散配置されたセンサ群（センサセット）を有することもできる。また、１つの推進器１１は同一箇所に設けられる複数種類の推進器セット、複数の同種の推進器セット、或いはそれらの組み合わせのセットを有することもできる。つまり、飛行体１においては、推進器セットとそのセットに対応するセンサ又はセンサセットとが関連付けられていれば、或いは、１つの推進器とそれに対応するセンサ又はセンサセットとが関連付けられていればよい。これにより、制御部１０は、センサ又はセンサセットからの検知結果に基づき、安定化の制御を行うことができる。

図３では、１箇所につきフレーム２４の上下に２つの回転翼を有し、それぞれを個別に２つのモータを有する例を挙げたが、２つの回転翼に対し１つのモータを有することもできる。その場合、上記２つの回転翼に対して１つの荷重検出部を設けてもよいし、２つの回転翼それぞれについて個々に荷重検出部を設けてもよい。後者の場合、回転翼の外れも個々に検出できるため、前者の場合より好ましいと言える。その場合、外れてない回転翼で推進力を生み出すことは可能であり、他の推進器の制御変更とともに或いは他の推進器の制御変更を行わずに、そのモータの回転数を上げるようにしてもよい。

また、図８～図１１で説明した構成例においては、いずれの回転翼もモータの回転軸にのみ接する例を挙げたが、回転翼のモータとは逆側にもフレームを設け、両持ちの形で回転翼を保持するように構成することもできる。その場合、逆側に設けたフレームとモータの回転軸との接点付近にロードセルを設けることで、荷重を検出こともできる。

また、上述した制御プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、この例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリを含む。この半導体メモリとしては、例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などが挙げられる。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１飛行体
２ドローン
１０制御部
１１推進器
１２荷重検出部
２０本体ユニット
２１回転翼部
２１ａｄ、２１ｂｄ、２１ｃｄ、２１ｄｄ下側回転翼
２１ａｕ、２１ｂｕ、２１ｃｕ、２１ｄｕ上側回転翼
２２ｄ、２２ｆ荷重センサ
２２ｆｄ、２２ｆｕ歪みゲージ
２２ｆｄｓ、２２ｆｕｓロードセル
２３保護フレーム
２４フレーム
２５コントローラ
２６バッテリ
２７ドライバ
２８ｂｄ、２８ｂｕモータ

Claims

それぞれが異なる方向に延在するフレームに配設された複数の推進器と、
前記複数の推進器のそれぞれの荷重を検出する複数の荷重検出部と、
前記複数の荷重検出部における検出結果に基づいて、前記複数の推進器のそれぞれの推進力を制御する制御部と、
を備えた飛行体であって、
前記複数の荷重検出部のそれぞれの荷重検出部について、前記荷重検出部の少なくとも一部が、前記荷重検出部での荷重検出対象となる推進器が配設された前記フレームにおける、前記推進器の配設領域より前記飛行体の重心側に配設されており、
前記制御部は、前記検出結果が前記複数の推進器のいずれかが推進力が低くなった又は無くなったことを示している場合、その推進力を補填して前記飛行体の姿勢を安定化させるように、前記検出結果が前記複数の推進器のうちの推進力が低くなった又は無くなったことを示していない推進器の、少なくとも鉛直方向の推進力を制御する、
飛行体。