JPH11129992A

JPH11129992A - 産業用無人ヘリコプタの操縦装置

Info

Publication number: JPH11129992A
Application number: JP9300026A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokota; 宏一横田; Shigeyuki Ogata; 成行緒方
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-18
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: JP3326519B2

Abstract

(57)【要約】【課題】受信不良発生時に機体を自動的に地上に戻
し、墜落を防止する。【解決手段】受信不良が所定時間継続した時、飛行モ
ードをホバリングモードに変更し、さらに機体のホバリ
ング状態が規定時間を越えた時、自動降下モードに変更
する。上記規定時間内に受信正常となった時はホバリン
グモード変更前の飛行条件に復帰させる。受信状態の判
定は飛行安定装置１３に設けた受信状態判定回路３３に
よって行い、演算処理部３１は上記各変更処理を行う機
能を有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は遠隔操縦方式の産
業用無人ヘリコプタの操縦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の操縦装置は操縦者が所持する送
信機と、機体側に搭載された受信機及び飛行安定装置と
によって一般に構成されている。図９はこのような操縦
装置を備えて遠隔操縦される産業用無人ヘリコプタの構
成をブロック図で示したものである。

【０００３】送信機１１から送信された操縦用電波は受
信機１２によって受信され、受信機１２は操縦用電波を
復調して操縦信号を飛行安定装置１３に出力する。飛行
安定装置１３にはこの操縦信号と共に、機体の各種状態
量を示す信号が入力され、飛行安定装置１３はこれら信
号から飛行条件を決定し、その飛行条件に基づきサーボ
コマンドを演算して、サーボアクチュエータ１４にサー
ボコマンド信号を出力する。

【０００４】サーボアクチュエータ１４は図９に示すよ
うにエレベータサーボ１４ａ，エルロンサーボ１４ｂ，
ラダーサーボ１４ｃ，コレクティブピッチサーボ１４ｄ
及びスロットルサーボ１４ｅによって構成され、これら
サーボ１４ａ〜１４ｅはそれぞれリンケージ１５ａ〜１
５ｅを介して機体１６を制御し、所望の機体運動を実現
させる。

【０００５】機体１６に搭載されたエンジンの回転数は
回転センサ１７で測定され、また機体１６の飛行高度、
方位、位置、姿勢がそれぞれ高度測定装置１８，方位測
定装置１９，位置測定装置２０，姿勢測定装置２１によ
って測定される。これら測定装置で測定された機体１６
の各種状態量は回転信号、高度信号、方位信号、位置信
号及び姿勢信号として飛行安定装置１３へ出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の操
縦装置においては受信機１２が混信した場合に、操縦信
号がおかしくなり、操縦者の意図しない動きを機体が勝
手にしたり、ゆうことをきかなくなる等の不具合が生じ
るため、例えば受信不良発生時に操縦信号を受信不良発
生前の信号でホールドし、受信回復時には送信機１１か
らの操縦信号に戻すといったことが考えられている。

【０００７】しかるに、このような方法では無人ヘリコ
プタは受信不良になる前の状態を維持したまま飛行する
ため、例えば操縦用電波の到達範囲外に機体が飛んでい
ってしまうことが考えられ、即ち完全に送信機１１から
の電波が途絶えてノーコン状態になり、墜落する事態が
生じることになる。一方、操縦装置が操縦用電波を複数
備え、混信時には使用電波（周波数）を切り換えるとい
った方法も考えられているが、例えば全ての電波が混信
するような状況下では操縦不可能になるといった問題が
ある。

【０００８】この発明の目的は上述した問題点に鑑み、
受信不良発生時に機体が勝手に飛んでいったりしないよ
うにし、かつノーコン状態で墜落する前に機体を地上に
戻すことができるようにした産業用無人ヘリコプタの操
縦装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、送信
機と、その送信機から送信された操縦用電波を受信する
受信機と、その受信機から出力される操縦信号と機体の
各種状態量とから飛行条件を決定し、その飛行条件に基
づきサーボコマンドを演算してサーボアクチュエータに
出力する飛行安定装置とよりなる産業用無人ヘリコプタ
の操縦装置において、飛行安定装置に、受信状態を判定
する手段と、その判定手段が受信不良と判定し、その受
信不良が所定時間継続した時、飛行モードをホバリング
モードにモード変更する手段と、そのモード変更前の飛
行条件を記憶する手段と、上記ホバリングモードに基づ
く機体のホバリング状態が規定時間を越えた時、上記ホ
バリングモードを自動降下モードにモード変更する手段
と、上記規定時間内に判定手段が受信正常と判定した
時、上記ホバリングモードを記憶手段に記憶されている
飛行条件に変更する手段とが設けられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明の一実施
例の要部詳細を示したものである。この例では図９にお
ける飛行安定装置１３はこの図１に示す構成を有するも
のとされる。図中、３１はマイクロコンピュータ等によ
って構成される演算処理部であり、この演算処理部３１
に操縦信号（ＰＷＭ信号）がＰＷＭ入力Ｉ／Ｆ（インタ
ーフェース）回路３２を介して入力される。また、操縦
信号は受信状態判定回路３３にも入力され、演算処理部
３１はディスクリート入力Ｉ／Ｆ回路３４を介して、こ
の受信状態判定回路３３から受信状態信号を取り込む。
一方、機体状態を表す回転信号、高度信号、方位信号、
位置信号及び姿勢信号はセンサＩ／Ｆ回路３５を介して
演算処理部３１に入力される。演算処理部３１はこれら
入力信号を演算処理する。

【００１１】この処理は図２に示すようなフローによっ
て行われる。この図２に示した処理フローは周期演算処
理ルーチンをなすもので、電源ＯＮにより装置演算が開
始し（Ｓ₁），初期化処理（Ｓ₂）が行われた後、周期
処理が開始する（Ｓ₃）。そして、順次、操縦信号入力
処理（Ａ），受信状態判定処理（Ｂ），センサ信号入力
処理（Ｃ），運動状態量演算処理（Ｄ），モードコント
ロール処理（Ｅ）及びサーボコマンド出力処理（Ｆ）が
実行され、これらが所定の周期で繰り返される。

【００１２】初期化処理（Ｓ₂）においては、演算処理
部３１内における飛行モードの設定が“通常飛行モー
ド”とされ、受信エラーの経過時間を測定するタイマ３
１ａ及びホバリングの経過時間を測定するタイマ３１ｂ
がそれぞれ０にクリアされる。また、ホバリング要求フ
ラグがリセットされる。次に、上記各処理の詳細につい
て説明する。以下Ａ_i，Ｂ_i，Ｅ_i，Ｆ_i（ｉ＝１，
２，３，…）はフローチャートにおけるステップを示
す。なお、センサ信号入力処理（Ｃ）と運動状態量演算
処理（Ｄ）は従来と同様であり、この発明の要部ではな
いため、説明を省略する。

【００１３】操縦信号入力処理（Ａ）は図３に示すよう
なフローとされる。受信機１２からの操縦信号は例えば
５種のＰＷＭ信号とされ、これらがＰＷＭ入力Ｉ／Ｆ回
路３２のチャンネル１〜５に入力される。演算処理部３
１はＰＷＭ入力Ｉ／Ｆ回路３２に対し、入力チャンネル
のポート設定をし（Ａ₁），読み取りチャンネルを選択
して、そのチャンネルの操縦信号（ＰＷＭ信号）をバッ
ファへ読み取る（Ａ₂）。

【００１４】そして、ＰＷＭ信号のパルス幅が規定範囲
内か否かを判定し（Ａ₃），範囲内の場合は操縦信号を
メモリへ格納・更新する（Ａ₄）。そして、操縦信号ス
テータスを“Good”にセット（Ａ₅）した後、入力チャ
ンネルを更新する（Ａ₆）。一方、ＰＷＭ信号のパルス
幅が規定範囲外で不良の場合は格納せず、操縦信号ステ
ータスを“ＮＧ”にセット（Ａ₇）した後、入力チャン
ネルの更新をする（Ａ ₆）。

【００１５】この操縦信号入力処理（Ａ）に続く受信状
態判定処理（Ｂ）は図４に示すようなフローとされる。
受信状態判定回路３３は入力される操縦信号から受信状
態が良好か否かを表す受信状態信号を生成する。演算処
理部３１はディスクリート入力Ｉ／Ｆ回路３４を介し
て、この受信状態信号を読み取り（Ｂ₁），その良否判
定を行う（Ｂ₂）。

【００１６】受信状態信号が不良の場合、つまり受信エ
ラーの場合には、その受信エラーの経過時間を測定する
タイマ３１ａを作動させ（Ｂ₃），受信エラーステータ
スを“ＮＧ”にセットする（Ｂ₄）。一方、受信良好の
場合にはタイマ３１ａを０にクリアし（Ｂ₅），受信エ
ラーステータスを“Good”にセットする（Ｂ₆）。次
に、モードコントロール処理（Ｅ）の詳細を図５〜７を
参照して説明する。タイマ３１ａのカウントによる受信
エラー経過時間が所定時間Ｔ₁をオーバーしたか否かを
判定し（Ｅ₁），時間オーバーの時には受信エラーによ
るホバリング要求フラグをセット（Ｅ₂）した後、飛行
モードを判定する（Ｅ₃）。一方、所定時間Ｔ₁内の時
にはそのまま飛行モードを判定する（Ｅ₃）。

【００１７】飛行モードは前述したように初期化処理
（Ｓ₂）によって“通常飛行モード”にセットされてい
るため、この処理サイクルにおいてはＥ₃の判定は通常
飛行モードとなり、次に通常飛行モードのフローに進
む。通常飛行モードにおいては、エンジン回転数のチェ
ックが行われ（Ｅ₄），飛行中か着陸（ランディング）
状態かが判断される。エンジン回転数が規定回転数をオ
ーバーし、飛行中の場合には受信エラーによるホバリン
グ要求フラグの判定をし（Ｅ₅），要求ありの場合には
受信エラー直前の、即ち次のＥ₇によるモード変更前の
飛行条件をメモリに記憶（Ｅ₆）した後、飛行モードを
ホバリング静止モードにセットする（Ｅ₇）。そして、
姿勢方位・位置制御、高度維持制御、回転数維持制御の
ための通常の制御コマンドの演算をし（Ｅ₈），コマン
ドミキシングする（Ｅ₉）。一方、Ｅ₅における判定が
要求なしの場合には、ホバリング経過時間を測定するタ
イマ３１ｂを０にクリアし（Ｅ₁₀），Ｅ₈に進む。な
お、Ｅ₄においてエンジン回転数が規定回転数以下、即
ちランディング状態の場合にはＥ₈に進む。

【００１８】Ｅ₇においてホバリング静止モードにセッ
トされた場合、次の処理サイクルでＥ₃における飛行モ
ードの判定はホバリング静止モードとなり、ホバリング
静止モードのフロー（図６参照）に進む。ホバリング静
止モードにおいては、ホバリング経過時間を測定するタ
イマ３１ｂを作動させ（Ｅ₁₁），ホバリング経過時間を
判定する（Ｅ₁₂）。経過時間が規定時間Ｔ₂をオーバー
したら、自動降下モードにセットし（Ｅ₁₃），高度維持
制御コマンド演算（Ｅ₁₄），回転数維持制御コマンド演
算（Ｅ₁₅），姿勢方位・位置制御コマンド演算（Ｅ₁₆）
を行い、コマンドミキシングする（Ｅ₉）。一方、Ｅ₁₂
における判定が規定時間Ｔ₂内の場合は、受信エラース
テータスの判定をし（Ｅ₁₇），“ＮＧ”の場合はＥ₁₄に
進む。“Good”の場合はＥ₆でメモリに記憶したモード
変更前の飛行条件を再セットし（Ｅ₁₈），Ｅ₈に進む。

【００１９】Ｅ₁₃で自動降下モードにセットされた場合
は、次の処理サイクルでＥ₃における判定により自動降
下モードのフロー（図７参照）に進む。自動降下モード
においては高度より降下レートを計算してセットし（Ｅ
₁₉），降下率制御コマンドの演算をする（Ｅ₂₀）。そし
て、接地状態を検出し（Ｅ₂₁），非接地の場合はＥ₁₅に
進む。一方、接地した場合はランディングモードにセッ
ト（Ｅ₂₂）した後、Ｅ₁₅に進む。

【００２０】Ｅ₃における判定がランディングモードの
場合には、ランディングモードのフローに進み、エンジ
ン回転数が地上回転数（アイドリング回転数）以下か否
かチェックされる（Ｅ₂₃）。回転数がオーバーしている
場合はスロットルのダウンコマンド演算をし（Ｅ₂₄），
Ｅ₁₆に進む。一方、回転数がアイドリング回転数以下に
なった場合は、アイドリング状態を維持すべく、回転数
維持制御コマンド演算をし（Ｅ₂₅），Ｅ₁₆に進む。

【００２１】以上、詳細に説明したように、この例では
受信状態を判定する手段として受信状態判定回路３３を
備え、演算処理部３１はタイマ３１ａ，３１ｂを有し、
受信不良が所定時間Ｔ₁継続した時、飛行モードをホバ
リング（静止）モードにし、それによるホバリング状態
が規定時間Ｔ₂を越えた時、さらに自動降下モードにモ
ード変更して機体を地上に戻せるものとなっている。な
お、ホバリング中に受信状態が正常復帰した場合には予
め記憶しておいた受信不良直前の飛行条件に復帰するも
のとなっており、これら処理は演算処理部３１によって
行われる。

【００２２】演算処理部３１はＥ₉で生成したサーボコ
マンド信号をＰＷＭ出力Ｉ／Ｆ回路３６（図１参照）を
介してサーボアクチュエータ１４（１４ａ〜１４ｅ）に
出力する。このサーボコマンド出力処理（Ｆ）は図８に
示すようなフローとされる。即ち、演算処理部３１はス
タート出力チャンネルを指定して（Ｆ₁），ＰＷＭ出力
Ｉ／Ｆ回路３６に対し、その出力チャンネルのポート設
定をし（Ｆ₂），そのチャンネルにサーボコマンド信号
を出力する（Ｆ₃）。そして、出力チャンネルの更新
（Ｆ₄），全チャンネル出力したか否か確認し
（Ｆ₅），完了していない場合にはＦ₂に戻り、処理を
繰り返すことにより、この出力処理が終了する。そし
て、図２に示すように操縦信号入力処理（Ａ）に戻り、
周期処理が繰り返される。

【００２３】なお、この例では受信不良により機体がホ
バリングモード及び自動降下モードとなり、即ちフェイ
ルセーフ状態となっている時に、それを地上から視認で
きるようにモニタランプ４１（図１参照）を設けてい
る。モニタランプ４１は例えば機体胴体底部に取付けら
れる。モニタランプ４１には演算処理部３１よりディス
クリート出力Ｉ／Ｆ回路３７を介してランプ制御信号が
出力される。モニタランプ４１は例えば機体正常状態で
は消灯され、フェイルセーフ状態で点滅するように制御
される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
受信機の受信不良により操縦不能となっても機体が勝手
に飛んでいったりしないようにすることができ、かつ機
体を破損させることなく、地上に戻すことができるた
め、混信等による異常発生時において機体を保全するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を説明するためのブロック
図。

【図２】図１における演算処理部の処理フローを説明す
るためのフローチャート。

【図３】図２における操縦信号入力処理のフローチャー
ト。

【図４】図２における受信状態判定処理のフローチャー
ト。

【図５】図２におけるモードコントロール処理のフロー
チャート（その１）。

【図６】図２におけるモードコントロール処理のフロー
チャート（その２）。

【図７】図２におけるモードコントロール処理のフロー
チャート（その３）。

【図８】図２におけるサーボコマンド出力処理のフロー
チャート。

【図９】遠隔操縦方式産業用無人ヘリコプタの構成の一
例を示すブロック図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信機と、その送信機から送信された操
縦用電波を受信する受信機と、その受信機から出力され
る操縦信号と機体の各種状態量とから飛行条件を決定
し、その飛行条件に基づきサーボコマンドを演算してサ
ーボアクチュエータに出力する飛行安定装置とよりなる
産業用無人ヘリコプタの操縦装置において、上記飛行安定装置に、受信状態を判定する手段と、その判定手段が受信不良と判定し、その受信不良が所定
時間継続した時、飛行モードをホバリングモードにモー
ド変更する手段と、そのモード変更前の飛行条件を記憶する手段と、上記ホバリングモードに基づく機体のホバリング状態が
規定時間を越えた時、上記ホバリングモードを自動降下
モードにモード変更する手段と、上記規定時間内に上記判定手段が受信正常と判定した
時、上記ホバリングモードを上記記憶手段に記憶されて
いる飛行条件に変更する手段と、を設けたことを特徴と
する産業用無人ヘリコプタの操縦装置。