JPWO2016121072A1 - 飛行ロボット装置 - Google Patents

Abstract

飛行ロボットが安定して連続飛行可能であると共に、空中から農薬散布、空撮等の作業が可能であり、急激な負荷変動や給電ケーブルの断線によっても飛行ロボットが墜落する恐れがない飛行ロボット装置を提供する。飛行ロボット装置１は、飛行ロボット１０と、飛行ロボット１０に送電ケーブル３０を介して電力を供給する地上側電源装置５０とを備える。ロボット側制御装置２０は、地上側電源装置５０からケーブル３０を介して供給される高電圧ＶＨを低電圧ＶLに変換してモータ１４に供給し、作用するケーブル３０の荷重に応じてモータ１４の出力を制御する。地上側電源装置５０は、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０の距離に応じてＶＨを制御する。モータ１４の駆動電流の低下または消失に基づき、必要に応じて、飛行ロボット１０上の補助バッテリー６６ａ〜６６ｃからバッテリー電圧ＶBをモータ１４に供給する。

Description

本発明は、飛行ロボット装置に関し、さらに言えば、外部から有線で給電しながら連続飛行することができると共に、空中から農薬散布、空撮、放射線計測等の種々の作業を無人で行うことができ、しかも、突風や給電線の断線があっても墜落する恐れがない、産業用の飛行ロボット装置に関する。

空中で所定の作業を行うための飛行ロボットとしては、従来、電動ヘリコプタや電動飛行機のような形態が知られているが、これらはいずれも、電動モータと、それを駆動するバッテリー（例えばリチウムイオン・バッテリー）とを搭載していて、そのバッテリーの容量範囲内で自律飛行しながら作業をするように構成されている。このため、飛行時間は１５〜３０分程度の短時間に限られるのが一般的である。

そのうえに、作業に応じて飛行ロボットのペイロード（積載物の重量）が増加すると、さらに飛行に必要な電力消費量が増加するため、飛行時間がいっそう制約されることになる。例えば、ペイロードが１５ｋｇ以上になると、飛行時間が５分以下になってしまい、事実上、作業に使用できなくなる。他方、同じペイロードを搭載しながら飛行時間を延ばそうとすると、飛行ロボットに搭載するバッテリーの重量が増加するため、その増加した重量分だけ実質的なペイロードが減少してしまう。そこで、この種飛行ロボットによる空中での無人作業を実用化するためには、何らかの方策によって、このような難点（トレードオフ）を解消することが必要である。

本発明に関連する従来技術としては、例えば、特許文献１（特表平１１−５０９７５８号公報）に開示された、室内等の閉塞領域内で遠隔操作により飛行可能な玩具飛行機が開示されている。この玩具飛行機は、模型飛行機と、当該模型飛行機に可撓性ケーブルを介して接続された遠隔制御装置とを備えている。前記模型飛行機上の電気モータへの電力供給は、前記遠隔制御装置に内蔵された電源（バッテリー）から前記ケーブルを介して
行われる。前記ケーブルは、前記模型飛行機の下部においてその重心近傍に接続されている。前記模型飛行機の浮遊重量は１．５ｇ／ｄｍ²以下と非常に小さく、産業用途ではなく、玩具であるからであり、また、前記電源が前記遠隔制御装置に内蔵されており、前記模型飛行機に搭載されていないからである。さらに、前記模型飛行機は固定昇降舵を有していて、その上昇及び下降は前記電気モータへ供給される電気エネルギーを変化させることによって行われる。前記模型飛行機の方向舵の駆動（すなわち高度の調整）は、インダクションコイルに印加される直流（ＤＣ）電圧を変化させることによって駆動される（要約、請求項１〜４と発明の詳細な説明の対応箇所、図１〜４を参照）。

本発明に関連する他の従来技術としては、特許文献２（特開平２−２９９９９８号公報）に開示された遠隔操縦式ヘリコプタの操縦機構がある。この遠隔操縦式ヘリコプタの操縦機構は、発信器からの信号を機体に装備された受信器に受けて遠隔操縦される遠隔操縦式ヘリコプタの操縦機構であって、ヘリコプタの機体に取り付けられたテンションロープを巻き取るリールＡと、前記発信器と前記受信器を結ぶ信号伝達ケーブルを巻き取るリールＢとを備え、これら両リールＡ、ＢをリールＢの送り出し量及び巻き取り量がリールＡのそれよりも常に大きくなるように相連動せしめるとともに、前記信号伝達ケーブルは前記テンションロープにガイドされてその送り出し及び巻き取りがなされるように構成されている。この操縦機構によれば、ヘリコプタのペイロードの低下を最小限に抑えて有線コントロールを可能とし、当該ヘリコプタの操縦操作の容易化及び現実化を図ることができる（特許請求の範囲と発明の詳細な説明の対応箇所、第１図〜第３図を参照）。

本発明に関連するさらに他の従来技術としては、特許文献３（特開２００９−１７８５９２号公報）に開示された浮遊体がある。この浮遊体は、胴部と、前記胴部の両側に取り付けられた一対の主翼と、前記一対の主翼の間に設けられ、それら主翼の羽ばたく方向に延在する巻き取り軸と、前記一対の主翼と一端がそれぞれ接続され、他端が前記巻き取り軸にそれぞれ接続された一対の糸と、前記胴部に取り付けられ、前記糸を巻き取る軸を回転させる主翼動力装置とを備えている。この浮遊体は、自励的な羽ばたき運動をするものであり、部屋の中や屋外にて浮遊させる玩具であり、空中に浮かび泳ぐ物体を意味しており、ヘリコプタや飛行機は含まない。また、この浮遊体は、重力に逆らって歩行速度（３ｍ／秒）以下の低速度で飛び、全体の重量に対する翼面荷重が３ニュートン／平方メートル以下とされている。前記主翼動力装置は、好ましくは、直流モータと、当該直流モータに交流を供給する交流電源とを備える。この場合、直流モータが動作する周波数の低い交流信号を前記直流モータに供給することにより、主翼をなめらかに羽ばたかせることが可能となる。（要約、請求項１、８、段落０００１、０００６〜０００７、００１２〜００１４、００４９〜００５０、００６７〜００７１、図１〜５、図２１〜２２、図３３を参照）。

本発明に関連するさらに他の従来技術としては、特許文献４（特開２００４−２５６０２０号公報）に開示された小型無人ヘリコプタの自律制御装置がある。この自律制御装置は、小型無人ヘリコプタの現在位置、姿勢角、対地高度、及び機首絶対方位を検知するセンサと、地上局から設定される位置または速度の目標値とセンサで検知される小型無人ヘリコプタの現在位置及び姿勢角とからヘリコプタ機体の５つの舵を動かす夫々のサーボモータを駆動させるための最適な制御指令値を演算する主演算部と、センサからのデータの収集や、主演算部が出力する数値としての演算結果からサーボモータが受け付けることのできるパルス信号への変換を行う副演算部とを備えている。この自律制御装置によれば、設定する位置や速度の目標値に向けてホビー用のラジコンヘリコプタほどの大きさ及び重量の小型無人ヘリコプタを自律制御させることができる（要約、請求項１、段落００５〜００６１、図１を参照）。

特表平１１−５０９７５８号公報 特開平２−２９９９９８号公報 特開２００９−１７８５９２号公報 特開２００４−２５６０２０号公報

上述した従来の飛行ロボットが持つ難点、すなわち、ペイロード（積載物の重量）を増加させようとすると、電力消費量が増加して飛行時間がいっそう制約され、逆に、飛行時間を延ばそうとすると、搭載するバッテリーの重量が増加してペイロードがさらに減少する、という難点は、上述した特許文献１の「玩具飛行機」のように、飛行ロボット上の電動モータへの電力供給を、地上側の電源（バッテリー）から可撓性ケーブルを介して行うと、解消することが可能である。しかし、この場合、送電出力が１００Ｗにも満たず、産業用途としては不十分である。また、ケーブルの全長が数ｍ〜数十ｍとかなり長くなるから、このような長尺のケーブルを介して飛行ロボット上の電動モータに電力供給する構成にすると、別の問題が生じる。

第一の問題は、長尺のケーブルを介して数ＫＷ以上の電力供給をすることによって電圧降下が生じるため、電動モータへの印加電圧が地上側の電源電圧（供給電圧）よりもかなり低下してしまうことである。しかも、その電圧降下量は、ケーブルの長さの変動に伴って変化する。このように不安定な電圧を電動モータに印加すると、飛行ロボットの飛行状況に大きな影響を与える恐れがある。

第二の問題は、ケーブルによる負荷（荷重）の変動に伴って電動モータの出力を調整する必要があることである。飛行中には、ケーブルの一部が飛行ロボットから垂れ下がる形になるため、ケーブルの重量の一部（ケーブル重量による負荷）が飛行ロボットに作用する。しかも、その負荷は、飛行ロボットの高度や水平位置の変化に伴って変動する。さらに、強風や突風などに起因してケーブルに引っ張り力が作用すると、その負荷が一時的に増加する。このため、ケーブル重量による負荷の変動に伴って電動モータの出力をリアルタイムに調整する必要がある。

第三の問題は、飛行ロボットから垂れ下がったケーブルが長くなると、飛行ロボットの高度または水平位置の急激な変化や突風などによって、ケーブルが絡みついてしまい、その後の飛行ロボットの飛行に支障が生じる恐れがあることである。したがって、このようなケーブルの絡みつきについても対策が必要になる。

第四の問題は、飛行中に飛行ロボットが突風を受けたり、給電ケーブルが断線したりすると、飛行ロボットが墜落する恐れがあることである。飛行ロボットの推進手段（例えばロータ）を駆動する電動モータの多くは、ＤＣブラシレスモータであるため、電動モータの駆動電源としてＤＣ−ＤＣコンバータが使用されることが多い。ＤＣ−ＤＣコンバータは、小型化するためにスイッチング方式を使った電源回路になっており、負特性を持っている。このため、急激な負荷変動に対応できず、出力がいきなりゼロになってしまうことがある。例えば、飛行中に突風を受けて電動モータへの出力を急激に増加する必要が生じた場合、ＤＣ−ＤＣコンバータがその負荷変動に対応できず、いきなり出力電圧がゼロになってしまうことがあるのである。そうなると飛行ロボットは墜落してしまうから、何らかの対策が必要である。

また、飛行ロボットへ給電するケーブルが何らかの原因で断線した場合も、やはり飛行ロボットが墜落してしまうから、これについても何らかの対策が必要である。

しかし、上述した特許文献１には、ケーブルを介して模型飛行機上の電動モータに電力供給する構成が開示されているだけであり、上述した第一〜第四の問題は認識されていないし、それらに対する対処法についてもなんら開示・示唆されていない。

上述した特許文献２の「遠隔操縦式ヘリコプタの操縦機構」には、ケーブルの絡みつきという上記第三の問題を回避する方策の一案が開示されている。しかし、この操縦機構では、テンションロープでヘリコプタの飛行範囲を制限しながら、発信器と受信器を結ぶ信号伝達ケーブルで制御信号を伝達するようにしているため、リールＡ及びリールＢが必要になると共に、リールＡによるテンションロープの送り出しと巻き取りに応じて、リールＢによる信号伝達ケーブルの送り出し及び巻き取りを制御する必要があるため、ケーブル絡みつき防止機構の構成及び制御が複雑になってしまう、という難点がある。なお、特許文献２では、上記第一、第二及び第四の問題については認識されていないし、それらに対する対処法についてもなんら開示・示唆されていない。

上述した特許文献３の「浮遊体」には、直流モータと、当該直流モータに交流を供給する交流電源とを備えた主翼動力装置が使用した例が含まれており、これは、直流モータが動作する周波数の低い交流信号を前記直流モータに供給することによって、主翼をなめらかに羽ばたかせるようにするものである。主翼の羽ばたきが必要なのは、この浮遊体が、一対の主翼に自励的な羽ばたき運動をさせることによって、部屋の中や屋外にて浮遊させる玩具であるからである。したがって、上述した第一〜第四の問題を回避する方策には使えないことが明らかである。なお、特許文献３では、そもそも、上述した第一〜第四の問題は認識されていない。

上記特許文献４の小型無人ヘリコプタの制御装置は、小型無人ヘリコプタの自律制御を実現しているが、それに止まり、上述した第一〜第四の問題は認識されていないし、それらに対する対処法についてもなんら開示・示唆されていない。

本発明は、以上述べたような事情を考慮してなされたものであり、その主たる目的は、飛行ロボットに搭載されるバッテリーの容量に起因して飛行時間やペイロードが制限されることなく、安定して飛行ロボットを連続飛行させることができると共に、飛行ロボットに空中から農薬散布、空撮、放射線計測等の種々の作業を行わせることができる、産業用の飛行ロボット装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、突風等を受けて飛行ロボットに急激な負荷変動が生じたり、給電ケーブルが断線したりしても、飛行ロボットが墜落する恐れがない、産業用の飛行ロボット装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、飛行ロボットと地上側電源装置を接続するケーブルに起因する電圧降下や飛行ロボットの荷重変動を、簡単な構成で抑制することができる、産業用の飛行ロボット装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、飛行ロボットの高度または水平位置の急激な変化や風などによって、飛行ロボットと地上側電源装置を接続するケーブルが絡みついてしまい、飛行ロボットの飛行に支障が生じる恐れを、簡単な構成で解消することができる、産業用の飛行ロボット装置を提供することにある。

ここに明記しない本発明のさらに他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかである。

（１） 本発明の飛行ロボット装置は、
飛行ロボットと、
前記飛行ロボットに可撓性送電ケーブルを介して電力を供給する地上側電源装置とを備え、
前記飛行ロボットは、
推進手段と、
前記推進手段を駆動する電動モータと、
前記飛行ロボットに作用する前記送電ケーブルの荷重に応じて前記電動モータの出力を制御する第１制御部と、
前記地上側電源装置から前記送電ケーブルを介して供給される高電圧を低電圧に変換して前記電動モータに供給する高圧／低圧変換部と、
前記高圧／低圧変換部で生成された前記低電圧を前記電動モータに供給するメイン電源装置と、
必要に応じて前記電動モータに補助電圧を供給するサブ電源装置と、
前記補助電圧を供給する補助バッテリーとを備えており、
前記地上側電源装置は、
前記送電ケーブルを介して前記高電圧を前記高圧／低圧変換部に送電する高圧送電部と、
前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて、前記高圧送電部が送電する前記高電圧の値を制御する第２制御部とを備えており、
前記サブ電源装置は、前記メイン電源装置の出力が低下または消失すると、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記電動モータに供給する
ことを特徴とするものである。

本発明の飛行ロボット装置では、上述したように、前記地上側電源装置から前記飛行ロボットに前記可撓性送電ケーブルを介して前記高電圧が供給される。また、前記地上側電源装置の前記第２制御部によって、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて、前記高圧送電部による前記高電圧の値が制御される。さらに、前記飛行ロボットの前記第１制御部により、前記飛行ロボットに作用する前記送電ケーブルの荷重に応じて前記電動モータの出力が制御される。このため、飛行中に前記飛行ロボットが受ける、前記送電ケーブルに起因する電圧降下や前記送電ケーブルの重量や絡みつきによる影響が、確実に抑制される。よって、前記飛行ロボットに搭載されるバッテリーの容量に起因して飛行時間やペイロードが制限されることなく、安定して前記飛行ロボットを連続飛行させることができると共に、前記飛行ロボットに空中から農薬散布、空撮、放射線計測等の種々の作業を行わせることができる。

また、前記第１制御部により、前記飛行ロボットに作用する前記送電ケーブルの荷重に応じて前記電動モータの出力が制御され、それと同時に、前記第２制御部により、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて、前記高圧送電部が送電する前記高電圧の値が制御される。このため、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置を接続する前記送電ケーブルに起因する電圧降下や前記飛行ロボットの荷重変動を、簡単な構成で抑制することができる。

さらに、前記高圧／低圧変換部で生成された前記低電圧を前記電動モータに供給する前記メイン電源装置に加えて、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記モータに供給する前記サブ電源装置が設けられており、何らかの原因で前記メイン電源装置の出力が低下または消失すると、前記サブ電源装置が前記補助電圧を前記電動モータに供給する。このため、突風等を受けて前記飛行ロボットに急激な負荷変動が生じたり、前記給電ケーブルが断線したりしても、前記飛行ロボットが墜落する恐れがない。

以上述べたように、本発明によれば、産業用としてただちに実用に供することができる飛行ロボット装置を実現することが可能となる。

（２） 本発明の飛行ロボット装置の好ましい例では、前記地上側電源装置の前記高圧送電部が送電する前記高電圧が、直流電圧とされる。この例では、前記送電ケーブルを介して前記高電圧が送電される際に生じる電圧降下が、交流電圧とした場合よりも抑制されるという利点がある。また、交流電圧の電圧変換回路より直流電圧の電圧回路の方が小さくできる利点もある。

（３） 本発明の飛行ロボット装置の他の好ましい例では、前記飛行ロボットの前記高圧／低圧変換部が出力可変のＤＣ−ＤＣコンバータとされる。この例では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が可変であるため、前記飛行ロボット上の回路構成が簡単になるという利点が得られる。

（４） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記地上側電源装置の前記高圧送電部がＡＣ−ＤＣコンバータとされ、前記飛行ロボットの前記高圧／低圧変換部がＤＣ−ＤＣコンバータとされる。この例では、前記地上側電源装置の前記高圧送電部が送電する前記高電圧を、商用電源を用いて生成することができるという利点が得られる。

（５） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記メイン電源装置の負荷容量の低下が検出されると、前記サブ電源装置が、前記メイン電源装置から供給される前記低電圧に加えて、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記電動モータに供給するように構成される。この例では、前記メイン電源装置の負荷容量の低下による前記飛行ロボットの飛行への影響を最小限にすることができるという利点が得られる。

（６） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記メイン電源装置からの出力の喪失が検出されると、前記サブ電源装置の動作が停止されると共に、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記電動モータに直接供給するように構成される。この例では、前記送電ケーブルの断線等によって前記メイン電源装置の出力が喪失しても、前記飛行ロボットが墜落することなく飛行を継続できるという利点が得られる。

（７） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記地上側電源装置から前記送電ケーブルを介して供給される前記高電圧を用いて、前記補助バッテリーを充電することで、放電による前記補助電圧の低下を防止する充電用電源装置をさらに備える。この例では、前記補助バッテリーが時間と共に自然放電して、所望の前記補助電圧供給できないという事態を防止することができるという利点が得られる。

（８） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、地上側で前記送電ケーブルの余剰分を巻き取るケーブル巻取機をさらに備え、前記ケーブル巻取機による前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りが、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて自動的に調整されるように構成される。この例では、前記飛行ロボットの高度または水平位置の急激な変化や風などによって、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置を接続する前記送電ケーブルが絡みついてしまい、前記飛行ロボットの飛行に支障が生じる恐れを、簡単な構成で解消することができる。

（９） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記飛行ロボットが、飛行中の前記飛行ロボットの位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサの出力信号を無線で前記地上側電源装置に送信する送受信部とを備えており、前記地上側電源装置の前記第２制御部は、前記高圧送電部が送電する前記高電圧の値の制御を、前記出力信号を受信して行うように構成される。この例では、飛行中の前記飛行ロボットの位置を簡単かつ確実に検出することができると共に、その検出結果に基づいて前記第２制御部を的確に制御することができるという利点がある。

（１０） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記飛行ロボットに接続された通信ケーブル（制御信号の送受信やデータ通信に使用され、例えば光ファイバから構成される）をさらに備えており、前記通信ケーブルは前記送電ケーブルに一体化（内蔵または付加）または付属される。この例では、前記通信ケーブルの設置による悪影響を排除しながら、飛行中の前記飛行ロボットとの通信が確実に行うことができるという利点がある。

（１１） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記ケーブル巻取機が、前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うケーブル巻取用モータを備えており、前記ケーブル巻取用モータによる前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りは、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて、前記第２制御部によって制御される。この例では、前記ケーブル巻取機の構造が少し複雑になるが、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じた前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りの制御が、より正確に行われるという利点がある。

（１２） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記ケーブル巻取機が、前記送電ケーブルをその巻き取り方向に付勢する付勢部材（例えばバネ）を備えており、前記送電ケーブルの送り出しは、前記付勢部材の巻き取り力に抗して前記送電ケーブルを引き出すことによって行われ、前記送電ケーブルの巻き取りは、前記付勢部材の巻き取り力によって行われるように構成される。この例では、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じた前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りの制御が、簡単な構成で実現されるという利点がある。

（１３） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記飛行ロボットの前記第１制御部と前記地上側電源装置の前記第２制御部の少なくとも一方で、ＰＩＤ制御方式が使用される。この例では、前記第１制御部または前記第２制御部の実現が容易であるという利点がある。しかし、ＰＩＤ制御方式以外の方式を用いてもよいことは言うまでもない。

（１４） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、地上側に設置された、前記ケーブルの絡みつきを防止する絡みつき防止部材をさらに備える。この例では、簡単な構成で前記ケーブルの絡みつき防止をいっそう容易に行えるという利点がある。

（１５） 本発明の飛行ロボット装置のさらに他の好ましい例では、前記飛行ロボットが、電動ヘリコプタの構成を持つ。この例では、本発明の利点を最大限に活かせるという利点がある。

本発明の飛行ロボット装置によれば、（ａ）飛行ロボットに搭載されるバッテリーの容量に起因して飛行時間やペイロードが制限されることなく、安定して飛行ロボットを連続飛行させることができると共に、飛行ロボットに空中から農薬散布、空撮、放射線計測等の種々の作業を行わせることができる、（ｂ）突風等を受けて飛行ロボットに急激な負荷変動が生じたり、給電ケーブルが断線したりしても、飛行ロボットが墜落する恐れがない、（ｃ）飛行ロボットと地上側電源装置を接続するケーブルに起因する電圧降下や飛行ロボットの荷重変動を、簡単な構成で抑制することができる、（ｄ）産業用としてただちに実用に供することができる、という効果が得られる。

また、地上側で送電ケーブルの余剰分を巻き取るケーブル巻取機をさらに備え、ケーブル巻取機による送電ケーブルの送り出し及び巻き取りが、飛行ロボットと地上側電源装置の間の距離に応じて自動的に調整されるようにした場合は、上記（ａ）〜（ｄ）の効果に加えて、（ｅ）飛行ロボットの高度または水平位置の急激な変化や風などによって、飛行ロボットと地上側電源装置を接続するケーブルが絡みついてしまい、飛行ロボットの飛行に支障が生じる恐れを、簡単な構成で解消することができる、という効果がさらに得られる。

本発明の第１実施形態に係る飛行ロボット装置の全体構成を示す概念図である。 図１の飛行ロボット装置に使用されている飛行ロボットの全体構成を示す斜視図である。 図１の飛行ロボット装置に使用されているロボット側制御装置と地上側電源装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 図１の飛行ロボット装置に使用されているロボット側制御装置の飛行中の動作を示すフローチャートである。 図１の飛行ロボット装置に使用されている地上側電源装置の飛行中の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は図１の飛行ロボット装置に使用されているケーブル巻取機の詳細構成を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の第２実施形態に係る飛行ロボット装置に使用されているロボット側制御装置と地上側電源装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）は図７の飛行ロボット装置に使用されているケーブル巻取機の詳細構成を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係る飛行ロボット装置に使用されている補助電源装置の構成を示す概念図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係る飛行ロボット装置に使用されているバッテリー電圧低下防止回路を示す概念図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係る飛行ロボット装置に使用されている補助電源装置の動作を示す概念図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る飛行ロボット装置１の全体構成を図１に示す。同図より明らかなように、飛行ロボット装置１は、飛行ロボット１０と、飛行ロボット１０に可撓性の送電ケーブル３０を介して電力を供給する地上側電源装置５０と、飛行ロボット１０の高度や位置の変化に応じて送電ケーブル３０の引き出し及び巻き取りを行うケーブル巻取機４０と、飛行中に送電ケーブル３０が絡みついて飛行ロボット１０の飛行に支障が生じるのを防止するための絡みつき防止部材４５とを備えている。地上側電源装置５０とケーブル巻取機４０と絡みつき防止部材４５は、地上に設けられている。飛行ロボット１０は、送電ケーブル３０を介して地上側電源装置５０から供給される電力により自律飛行可能である。

飛行ロボット１０は、図２に詳細に示すように、電動モータ１４で個別に駆動される６個のロータ１３を持つ電動マルチロータ型ヘリコプタの構成を持っている。より詳細に言うと、飛行ロボット１０は、略円筒形の本体１１と、本体１１の略円筒形の外周部に等間隔で配設されると共に、その外周部から放射状に延在する６本のアーム１２と、それらアーム１２の先端部にそれぞれ回転可能に設置された計６個のロータ１３と、それらロータ１３を個別に回転駆動する計６個の電動モータ１４とを備えている。全ロータ１３は、対応する電動モータ１４の回転軸にそれぞれ直接固定されており、対応する電動モータ１４の回転によって回転駆動せしめられるようになっている。全ロータ１３は、同一面内に配置されている。ここでは、ロータ１３が、飛行ロボット１０の推進手段として機能する。

本明細書では、６個のアーム１２を区別するときは、図２に示すように、符合１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆを使用する。同様に、６個のロータ１３を区別するときは、符合１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ及び１３ｆを使用し、６個の電動モータ１４を区別するときは、符合１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆを使用する。

農薬散布、空撮、放射線計測等の種々の作業に必要な機材（作業用機材）は、適切な部材を使用して飛行ロボット１０の本体１１に搭載される。作業用機材は、飛行ロボット１０を飛行させることによって所望の位置及び高度まで送られ、その場所でホバリングしながら、あるいは、所望の高度で飛行しながら、所望の作業を行うことになる。

飛行ロボット１０の飛行に必要な電力、換言すれば、全ロータ１３を駆動する６個の電動モータ１４を回転させるのに必要な電力は、飛行ロボット１０に搭載されたバッテリーからではなく、地上側電源装置５０から送電ケーブル３０を介して連続的に供給される。このため、飛行ロボット１０へのバッテリーの搭載を省略することができる。ただし、突風等による飛行ロボット１０の負荷の急増や、地上側電源装置５０の故障、送電ケーブル３０の切断、飛行ロボット１０上の機器の故障等による電力供給の急減または消失といった非常事態に備えて、本体１１には補助バッテリー（後述する）が搭載されている。飛行ロボット１０の思わぬ墜落事故を防止するためである。

飛行ロボット１０の本体１１の内部には、図３に示すような内部構成を持つロボット側制御装置２０が搭載されている。ロボット側制御装置２０には、送電ケーブル３０の先端が機械的及び電気的に接続されている。ケーブル３０の基端は、地上側電源装置５０に機械的及び電気的に接続されている。ケーブル３０の基端側の部分は、地上側電源装置５０の近傍で、地上側電源装置５０の近傍に設けられたケーブル巻取機４０のドラム４２（図６参照）に複数回巻き付けられてから、地上側電源装置５０に接続されている。また、ケーブル３０の基端は、ケーブル巻取機４０の少し手前において、絡みつき防止部材４５のケーブル挿入リング４５ａに挿入・係合されていて、その後方でドラム４２に巻き付けられている。ドラム４２からのケーブル３０の引き出し長さは、飛行ロボット１０との距離に応じて、ケーブル巻取用モータ４１によってドラム４２を回転駆動することによって調整される。

本体１１の内部には、飛行ロボット１０の自律飛行を制御するロボット側自律制御装置（図示せず）が搭載されている。ロボット側自律制御装置としては、例えば、上述した特許文献４に開示されているものを使用することができる。

具体的に言えば、ロボット側自律制御装置は、（イ）飛行ロボット１０の現在位置及び姿勢角を検知するセンサと、（ロ）飛行ロボット１０の６個の電動モータ１４をそれぞれ駆動する６個のモータドライバと、（ハ）前記センサから得られる飛行ロボット１０の現在の飛行状態と、地上側自律制御装置（後述）から設定される目標値とから、所定の自律制御アルゴリズムを用いて個々の電動モータ１４が最適な回転数となるように制御指令値を独立に演算するＣＰＵと、（ニ）地上側自律制御装置との通信を行う無線モデムと、（ホ）手動操縦送信機からの手動操縦信号を受信する手動操縦受信機とを備えて構成される。前記ＣＰＵは、上記のような演算を行う主演算部の他に、前記センサから得られるセンサ情報を地上側自律制御装置で監視したり、地上側自律制御装置で設定される目標値を入力したりするために、前記無線モデムとの間で信号を入出力制御させる副演算部も備えている。前記センサとしては、飛行ロボット１０の位置を検知するＧＰＳセンサや、飛行ロボット１０の姿勢を３軸で検知する３軸姿勢センサ、飛行ロボット１０の高度を計測する対地高度計、そして、飛行ロボット１０の方位を計測する磁気方位計が用いられる。しかし、ロボット側自律制御装置の構成及び機能は、これに限定されるものではない。

ロボット側自律制御装置は、パワー、ヨー、ロール、ピッチという４つの操縦指令値を地上側自律制御装置から受け取り、それに基づいて６個のモータドライバを個別に制御することで、６個の電動モータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの回転数を制御する。これによって、次のようにして、飛行ロボット１０の飛行状態を任意に制御することができる。

すなわち、各々のモータドライバにより、電動モータ１４ａ、１４ｃ及び１４ｅは時計回りに回転せしめられ、残りの電動モータ１４ｂ、１４ｄ及び１４ｆは反時計回りに回転せしめられる。パワーについては、６個の電動モータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの回転数を同時に増加すれば、飛行ロボット１０は自身に垂直な方向に上昇し、同時に減少すれば自身に垂直な方向に下降する。電動モータ１４ｂと１４ｃの回転数と電動モータ１４ｅと１４ｆの回転数に差を付けると、ロール角が変わる。回転方向を同じにして、電動モータ１４ａ、１４ｂ及び１４ｆの回転数と電動モータ１４ｃ、１４ｄ及び１４ｅの回転数に差を付けると、ピッチ角が変わる。電動モータ１４ａ、１４ｃ及び１４ｅの回転数と、電動モータ１４ｂ、１４ｄ及び１４ｆの回転数に差を付けると、ヨー角が変わる。このようにして、６個の電動モータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの回転数を制御するだけで、任意の飛行状態を得ることができる。

地上側には、ロボット側自律制御装置と対になる地上側自律制御装置（図示せず）が用意されている。地上側自律制御装置は、飛行ロボット１０の自律制御の状態の監視や目標値の入力等を行うものであり、ロボット側自律制御装置の無線モデムとの通信を行う無線モデムと、ロボット側自律制御装置の手動操縦受信機に手動操縦信号を送信する手動操縦送信機とを備えている。何らかのトラブルにより、ロボット側自律制御装置が故障して自律制御ができなくなった場合には、自動的に手動操縦モードに切り替えられ、その後は手動操縦送信機で操縦できるようになっている。このため、飛行ロボット１０の墜落を未然に防ぐことができる。ただし、地上側自律制御装置の構成及び機能も、これに限定されるものではない。

次に、ケーブル巻取機４０について説明する。

ケーブル巻取機４０は、地上側電源装置５０に隣接して地上側に設けられており、送電ケーブル３０の余剰分を巻き取ってケーブル３０の絡みつきを防止する機能と、ケーブル３０の不足分を送り出して、ケーブル３０の引っ張り力によって飛行ロボット１０に無用な荷重が作用するのを防止する機能を持つ。ケーブル巻取機４０によるケーブル３０の送り出し・巻き取り動作は、地上側電源装置５０によって制御されるようになっている。

ケーブル巻取機４０は、図６に示すような構成を有しておりケーブル巻取用モータ４１と、ケーブル３０が巻き付けられるドラム４２と、ケーブル巻取用モータ４１を支持するスタンド４３と、スタンド４３を用いてケーブル巻取用モータ４１及びドラム４２が設置されるベース４４とを備えている。ドラム４２は、ケーブル巻取用モータ４１の回転軸４１ａに固定されており、モータ４１の回転に伴って回転する。ケーブル３０は、モータ４１の正回転により回転数に応じてドラム４２に巻き取られ、モータ４１の逆回転により回転数に応じてドラム４２から送り出される。

ケーブル巻取機４０には、ケーブル３０の絡みつきを防止するための絡みつき防止部材４５が設けられている。絡みつき防止部材４５は、Ｌ字形に屈曲形成された剛性材（例えば金属製または合成樹脂製の棒材）からなり、その基端部がケーブル巻取機４０のベース４４に固定されている。絡みつき防止部材４５の先端部には、ケーブル挿入リング４５ａが形成されている。ケーブル挿入リング４５ａは、ドラム４２より高い位置にあり、ケーブル３０をスライド可能な状態で保持するようになっている。これは、ケーブル３０が常に、ほぼ同じ状態でドラム４２に巻き取られ、あるいはドラム４２から引き出されるようにして、ケーブル３０の巻取・引出作業に支障が生じないようにするためである。したがって、他の方策によってケーブル３０の巻取・引出作業に支障が生じないようになっているのであれば、絡みつき防止部材４５は省略することが可能である。

ケーブル３０の基端側の部分は、絡みつき防止部材４５の先端部のケーブル挿入リング４５ａを通過してから、少し弛みを持たせた状態で、ドラム４２に複数回巻き付けられている。ケーブル３０の基端は、地上側電源装置５０まで延在されていて、地上側電源装置５０に機械的及び電気的に接続されている。ケーブル３０のドラム４２に巻き付けられた部分より先端側の部分は、飛行ロボット１０に向かって延在しており、その先端は飛行ロボット１０に機械的及び電気的に接続されている。ドラム４２からのケーブル３０の引き出し長さは、飛行ロボット１０の飛行中は、ケーブル巻取用モータ４１によってドラム４２を回転駆動することにより、飛行ロボット１０との距離に応じて調整される。ケーブル巻取用モータ４１の回転は、後述する地上側電源装置５０によって制御される。

次に、地上側電源装置５０について説明する。

地上側電源装置５０は、直流（ＤＣ）の高電圧Ｖ_Ｈを生成し、送電ケーブル３０を介して飛行ロボット１０に送電する機能を持つ。また、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０の間の距離（すなわち電圧降下）に応じて、送電するＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの値を調整すると共に、ケーブル３０の送り出し量及び巻き取り量を調整する機能をも持っている。

地上側電源装置５０は、図３に示すような構成を有しており、出力制御部５１、制御演算部５２、送受信部５３、発電部５４、高圧送電部５５、そしてアンテナ５６を備えている。

送受信部５３は、ロボット側制御装置２０の送受信部２５から無線送信されてくる位置・高度信号を、アンテナ５６を介して受信する。こうして受信した位置・高度信号は、制御演算部５２に送られる。

制御演算部５２は、位置・高度信号に基づいて、ＰＩＤ制御方式に従って所定の演算を行い、飛行ロボット１０の現在位置及び現在高度における送電ケーブル３０の必要長さを算出する。そして、ケーブル３０の現在長さとの比較から、ケーブル３０の長さの不足分または過剰分を算出する。こうして算出されたケーブル３０の長さの不足・過剰分情報は、制御信号によって出力制御部５１に送られる。なお、本発明は、ＰＩＤ制御方式に限定されず、他の制御方式も使用可能であることは言うまでもない。

ＰＩＤ制御方式とは、
操作量＝Ｐ部分（比例項）＋Ｉ部分（積分項）＋Ｄ部分（微分項）
として、操作量を決定する方式である。ここでは、
Ｐ部分（比例項）＝飛行ロボットの重量変化速度（ｋｇ／ｓ）?飛行ロボットの上昇・下降時間（ｓ）?送電ケーブル単位重量（ｋｇ／ｍ）?出力係数Ｋｐ
Ｉ部分（積分項）＝飛行ロボットの重量変化速度（ｋｇ／ｓ）の積分値?出力係数Ｋｉ
Ｄ部分（微分項）＝飛行ロボットの重量変化速度（ｋｇ／ｓ）の微分値?出力係数Ｋｄ
とする。

出力制御部５１は、制御演算部５２から送られてくる制御信号によって、送電ケーブル３０の長さの不足・過剰分情報を受け取り、それに基づいて、ケーブル巻取用電動モータ４１を駆動し、ドラム４２を前方（ケーブル３０を引き出す方向）または後方（ケーブル３０を巻き取る方向）に回転させる。こうすることで、飛行ロボット１０の現在位置及び直前高度におけるケーブル３０の長さに対する現在位置及び現在高度におけるケーブル３０の長さの不足分または余剰分を調整する。

発電部５４は、出力制御部５１から送られてくるケーブル３０の長さの不足・過剰分情報に基づいて、発電するＡＣ高電圧Ｖ_Ｈの値を増加または減少させる。そして、こうして調整したＤＣ高電圧Ｖ_Ｈを高圧送電部５５に供給する。こうすることで、ケーブル３０の長さの不足分または余剰分に起因する電圧降下の増減に対処する。

発電部５４としては、ここでは、構成を簡単にするために、交流（ＡＣ）１００Ｖの商用電圧を生成する商用電源が使用されている。しかし、商用電源が使えない場所もあることを考慮して、ＡＣ１００Ｖ（あるいはそれ以外の電圧）を発生する公知の発電機を使用してもよい。

高圧送電部５５は、発電部５４から供給される元電圧（例えばＡＣ１００?２００Ｖ）を昇圧すると共にＤＣに変換して、ＤＣ高電圧Ｖ_Ｈ（例えば２５０〜１０００Ｖ）を生成する。そして、こうして生成したＤＣ高電圧Ｖ_Ｈを、送電ケーブル３０を介してロボット側制御装置２０に送電する。

高圧送電部５５は、ここでは、ＡＣ−ＤＣコンバータとされている。このため、高圧送電部５５が送電するＤＣ高電圧Ｖ_Ｈを商用電源から生成することができる。現在では、ＡＣ−ＤＣコンバータには、商用電源電圧（ＡＣ１００?２００Ｖ）から直接、３００Ｖを越えるＤＣ電圧（例えば３８０Ｖ）を生成することができるものがあるから、これを使用するのが好ましい。

地上側電源装置５０では、商用電源電圧（ＡＣ１００?２００Ｖ）から高圧送電部５５で生成したＤＣ高電圧Ｖ_Ｈ（例えば２５０〜１０００Ｖ）を、送電ケーブル３０を介してロボット側制御装置２０に送電するので、ＡＣ電圧を送電するのに比べて、送電ロスを大幅に抑制することができる。特に、ＤＣ高電圧Ｖ_Ｈを３００Ｖを越える値にすることで、送電ロスを最小限にすることが可能である。近年、サーバー用の高電圧給電としてＤＣ３８０Ｖが標準になってきているので、サーバー用高電圧給電に使用する公知の電源装置をそのまま、高圧送電部５５として使用することも可能である。

飛行ロボット１０の移動によって送電ケーブル３０の長さが変化すると、それに比例してケーブル３０による電圧降下の値が変動するので、ケーブル３０を通ってロボット側制御装置２０の高圧／低圧変換部２１に到達したときの電圧値（高圧／低圧変換部２１の入力電圧値）も、ケーブル３０の長さに応じて変動する。そこで、これを解消するために、地上側電源装置５０において送電する電圧の値を調整してから送電するようにしたものである。これにより、ケーブル３０の長さが変動しても、高圧／低圧変換部２１に到達したときの電圧値は一定に保持される。

次に、飛行ロボット１０に搭載されているロボット側制御装置２０について説明する。

ロボット側制御装置２０は、飛行ロボット１０へ供給されたＤＣ高電圧Ｖ_Ｈによって動作するもので、飛行ロボット１０に作用する送電ケーブル３０の荷重に応じて６個の電動モータ１４の出力を個別に制御して、ケーブル３０の荷重が飛行に与える影響を抑制（解消）する機能を持つ。

ロボット側制御装置２０は、図３に示すような構成を有しており、高圧／低圧変換部２１、出力制御部２２、制御演算部２３、位置検出部２４、送受信部２５、そしてアンテナ２６を備えている。

高圧／低圧変換部２１は、送電ケーブル３０を介して地上側電源装置５０に機械的・電気的に接続されており、地上側電源装置５０から供給されるＤＣ高電圧Ｖ_Ｈ（高圧／低圧変換部２１の入力電圧で、例えばＤＣ２５０〜３００Ｖ）をＤＣ低電圧Ｖ_Ｌ（例えばＤＣ４０〜７０Ｖ）に変換する。こうして生成されたＤＣ低電圧Ｖ_Ｌは、出力制御部２２、制御演算部２３、位置検出部２４、送受信部２５及びアンテナ２６に供給され、これらの回路の駆動電圧として使用される。高圧／低圧変換部２１自体も、こうして生成されたＤＣ低電圧Ｖ_Ｌを駆動電圧として動作する。同様に、ロボット側自律制御装置も、ＤＣ低電圧Ｖ_Ｌの供給を受けてそれを駆動電圧として動作する。したがって、飛行ロボット１０へのバッテリーの搭載がなくても、飛行ロボット１０は連続飛行が可能である。

高圧／低圧変換部２１としては、出力が可変電圧制御であるＤＣ−ＤＣコンバータから構成するのが好ましい。この場合、ロータ駆動用モータ１４がＤＣモータであるため、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力されるＤＣ低電圧Ｖ_Ｌを直接、ロータ駆動用モータ１４に供給することが可能となり、飛行ロボット１０上の回路構成が簡単になるという利点がある。

位置検出部２４は、飛行ロボット１０に搭載された位置・高度センサ（図示せず）から構成され、飛行ロボット１０の現在位置及び現在高度を検出する。この位置・高度センサとしては、例えば、自律飛行のために飛行ロボット１０に搭載されている、飛行ロボット１０の位置を検知するＧＰＳセンサと飛行ロボット１０の高度を計測する対地高度計が使用可能である。位置検出部２４によって生成された位置・高度信号は、送受信部２５と制御演算部２３に出力される。

送受信部２５は、位置検出部２４から送られてくる位置・高度信号を、アンテナ２６を介して地上側電源装置５０に向けて無線送信する。この位置・高度信号は、地上側電源装置５０において、ケーブル巻取機４０のケーブル巻取用モータ４１の制御に使用されると共に、飛行ロボット１０の現在位置及び現在高度に対応する送電ケーブル３０の長さに応じて、地上側電源装置５０から送電されるＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの値を増加または減少させるのにも使用される。

制御演算部２３は、地上側電源装置５０の制御演算部５２と同じＰＩＤ制御方式に従って、位置検出部２４から送られてくる位置・高度信号を受けて所定の演算を行い、飛行ロボット１０の現在位置及び現在高度に対応する送電ケーブル３０の長さを算出し、それにケーブル３０の単位重量を積算してケーブル３０の重量を算出する。また、単位時間当たりのケーブル３０の重量の変化量（変化率）も算出する。こうして算出されたモータ制御信号は、出力制御部２２に送られる。

出力制御部２２は、制御演算部２３から送られてくる制御信号に基づいて、補正が必要なロータ駆動用電動モータ１４の駆動力を増加または減少させる。こうすることで、飛行ロボット１０の現在位置及び現在高度における送電ケーブル３０の重量による影響を補正し、ケーブル３０が接続されていない場合と同様に、上昇及び下降と前後及び左右への飛行が可能となる。例えば、定位置でホバリングしながら作業を行う場合、飛行ロボット１０の上昇や風による引っ張り力の印加に起因して、ケーブル３０によって引っ張られ、所定位置からずれてしまうことがある。しかし、本実施形態では、ロボット側制御装置２０が直ちにこれを検知して補正が必要なモータ１４の駆動力を調整するので、飛行ロボット１０は定位置を保持することが可能である。

出力制御部２２は、例えば、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、ＰＷＭ）や可変電圧制御を使用するのが好ましい。これは、ロータ駆動用電動モータ１４はＤＣモータだからである。ここでは、ＰＷＭ制御回路が使用されている。しかし、本発明はこれらに限定されるわけではない。

ペイロードが２０ｋｇで、計６個の電動モータ１４が必要とする最大ピーク電力が６ｋＷと仮定すると、ＤＣ高電圧Ｖ_Ｈを３００Ｖに設定し、電線規格ＡＷＧ１６の電線をケーブル３０として用い、送電距離すなわち送電ケーブル３０の全長を５０ｍとすると、ケーブル３０を流れるＤＣ電流（高圧／低圧変換部２１の出力電流）は２０Ａとなるから、送電による電圧降下は１０Ｖで済むことになる。つまり、ロボット側制御装置２０の高圧／低圧変換部２１が受け取るＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの値（受電端での電圧値）は、２９０Ｖに保たれるのである。送電による電圧降下がもう少し多くても許容できる場合は、電線規格ＡＷＧ１６の電線よりも細い電線をケーブル３０として用いることができるので、ケーブル３０のコストと単位重量をいっそう減らせる利点がある。

また、送電ケーブル３０を介する送電による電圧降下を補償するように、高圧／低圧変換部２１の出力電圧を制御すれば、すなわち、高圧／低圧変換部２１の出力電流（ケーブル３０を流れるＤＣ電流）とケーブル３０の単位長さ当たりの電気抵抗値の積で表される電圧降下値を算出して、常時、高圧／低圧変換部２１の入力電圧（ＤＣ高電圧Ｖ_Ｈ）に加算するようにすれば、送電による電圧降下は補償され、電圧降下による影響をなくすことができる。こうして、入力電圧（ＤＣ高電圧Ｖ_Ｈ）を常時、ほぼ一定に維持することが可能となる。

次に、図９〜図１１を参照しながら、飛行ロボット１０に搭載されている補助電源装置について説明する。この補助電源装置は、突風等を受けて飛行ロボット１０に急激な負荷変動（過負荷）が生じたり、送電ケーブル３０が断線したりしても、飛行ロボット１０が墜落する恐れがないようにするために搭載されている。

図９に示すように、６個のロータ駆動用電動モータ１４のそれぞれは、メインＤＣ−ＤＣコンバータ（メイン電源装置）６１と、電流測定センサ６２と、ＰＷＭ制御回路６３と、サブＤＣ−ＤＣコンバータ（サブ電源装置）６４と、第１、第２及び第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃと、充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ（充電用電源装置）６７とを備えている。

メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１は、送電ケーブル３０を介して高圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｈの供給を受けて、所定の低圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｌを生成し、ＰＷＭ制御回路６３に供給する。メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１は、ロボット側制御装置２０の高圧／低圧変換部２１として機能する。

電流測定センサ６２は、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１からＰＷＭ制御回路６３に流れる電流（モータ駆動電流）を測定し、測定した電流値をサブＤＣ−ＤＣコンバータ６４に送る。

ＰＷＭ制御回路６３は、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１から供給される低圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｌに基づき、制御信号に応じて電動モータ１４の駆動力（回転）を制御する。

サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃに並列接続されており、これらの補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃから供給されるバッテリー電圧Ｖ_Bに基づいて所定の補助電圧Ｖ_Aを生成し、ＰＷＭ制御回路６３のバイアスポイントに供給する。

充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ６７は、送電ケーブル３０を介して高圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｈの供給を受けて、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃを常時充電し、バッテリー電圧Ｖ_Bを所定の値に維持する。これは、自然放電によって、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃから出力されるバッテリー電圧Ｖ_Bが低下するのを防止するためである。

制御装置用メインＤＣ−ＤＣコンバータ６８は、送電ケーブル３０を介して高圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｈの供給を受けて、所定の低圧ＤＣ電圧を生成し、ダイオード６９を介して制御装置７２に供給する。制御装置７２はこの低圧ＤＣ電圧によって駆動される。

制御装置用サブＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃに並列接続されており、これらの補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃから供給されるバッテリー電圧Ｖ_Bに基づいて所定の低圧ＤＣ電圧を生成し、ダイオード７１を介して制御装置７２のバイアスポイントに供給する。制御装置用メインＤＣ−ＤＣコンバータ６８が供給する低圧ＤＣ電圧の低下または消失に対応するためである。

制御装置７２は、６個のロータ駆動用電動モータ１４のそれぞれについて設けられたメインＤＣ−ＤＣコンバータ６１、電流測定センサ６２、ＰＷＭ制御回路６３、サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作と、後述するＭＯＳＦＥＴ８３、８４やバイパススイッチ６４ａ、６４ｂ、６４ｃの動作を制御する。ここでは、６組のメインＤＣ−ＤＣコンバータ６１、電流測定センサ６２、ＰＷＭ制御回路６３、サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４のセットをモータ駆動ユニット６５を構成している。制御装置７２は、地上側に設けられている制御用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）９０から有線または無線で送られる制御信号によって動作する。

図１０は、自然放電による第１補助バッテリー６６ａから出力されるバッテリー電圧Ｖ_Bの低下を防止する回路（バッテリー電圧低下防止回路）を示す。第２及び第３補助バッテリー６６ｂ、６６ｃについても、同様の回路構成であるから、ここでは第１補助バッテリー６６ａについてのみ説明する。

充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ６７は、ダイオード８６ａとヒューズ８７を介して、第１補助バッテリー６６ａのセル群６６ａａの正極に接続され、充電用ＦＥＴ８３と電流検出用抵抗８５を介してセル群６６ａａの負極に接続されている。サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、ヒューズ８７を介して、第１補助バッテリー６６ａのセル群６６ａａの正極に接続され、放電用ＦＥＴ８４と電流検出用抵抗８５を介してセル群６６ａａの負極に接続されている。電力用ＭＯＳＦＥＴ８３、８４のスイッチング動作（ＯＮ・ＯＦＦ）は、バッテリー制御マイコン（マイクロコンピュータ）８１からの制御信号に基づき、フロントエンドＩＣ（集積回路）８２によって行われる。バッテリー制御マイコン８１とフロントエンドＩＣ８２は、制御装置７２の内部に設けられている。

第１補助バッテリー６６ａの充電時には、バッテリー制御マイコン８１によって充電用ＦＥＴ８３がＯＮとされ、放電用ＦＥＴ８４がＯＦＦとされる。このため、充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ６７は、送電ケーブル３０を介して送られる高圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｈに基づいて所定のＤＣ電圧を生成し、ダイオード８６ａとヒューズ８７と充電用ＦＥＴ８３を介して、セル群６６ａａに供給する。セル群６６ａａはこうして常に充電されるので、自然放電があっても、第１補助バッテリー６６ａから出力されるバッテリー電圧Ｖ_Bは所定の値に維持される。

第１補助バッテリー６６ａの放電時には、バッテリー制御マイコン８１によって充電用ＦＥＴ８３がＯＦＦとされ、放電用ＦＥＴ８４がＯＮとされる。このため、第１補助バッテリー６６ａ（セル群６６ａａ）から出力されるバッテリー電圧Ｖ_Bは、ヒューズ８７と放電用ＦＥＴ８４を介して、サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４に供給される。サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、こうして供給されるバッテリー電圧Ｖ_Bに基づいて所定の補助電圧Ｖ_Aを生成し、ＰＷＭ制御回路６３のバイアスポイントに供給する。こうして出力される補助電圧Ｖ_Aは、制御装置用サブＤＣ−ＤＣコンバータ７０にも供給される。

図１１は、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃから、バッテリー電圧Ｖ_Bを各サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４に供給する動作を示す概念図である。図１１では、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１と電流測定センサ６２とサブＤＣ−ＤＣコンバータ６４を３組だけ記載しているが、これは図示を簡略化するために省略したためである。残りの３組も同じ回路構成であることは言うまでもない。

メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１と電流測定センサ６２とサブＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、実際には６組設けられているが、それらはいずれも同じ回路構成と同じ動作を持つから、ここでは１組の回路構成と動作についてのみ説明する。

サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４の入力端子と出力端子の間には、バイパススイッチ６４ａが設けられている。これは、必要に応じて、サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４をバイパスして、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃの出力電圧であるバッテリー電圧Ｖ_Bを直接、負荷すなわちＰＷＭ制御回路６３とモータ１４に供給するためである。バイパススイッチ６４ａは、制御装置７２によって制御される。

制御装置７２は、各々の電流測定センサ６２によってモータ駆動電流（ＰＷＭ制御回路６３に供給される電流）を常時監視しており、そのモータ駆動電流がメインＤＣ−ＤＣコンバータ６１の負荷容量の限界付近の所定値（９０〜９５％）に達すると、サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４を動作させ、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃからバッテリー電圧Ｖ_Bを負荷（ＰＷＭ制御回路６３とモータ１４）に供給する。その結果、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１から負荷に供給される低圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｌにバッテリー電圧Ｖ_Bが加算されるので、突風等によってモータ１４の負荷が急激に増加した場合にも、対応が可能となる。つまり、モータ１４の負荷が突発的に急増した場合でも、バッテリー電圧Ｖ_Bが加算的に供給されているので、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１の出力がいきなりゼロになって墜落するといった事態を確実に防止できるのである。

また、送電ケーブル３０の断線、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１の故障等によって、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１の出力が突然にゼロになった場合、つまり、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１の動作が突然に停止してしまった場合は、制御装置７２は、すべてのバイパススイッチ６４ａをＯＮにすると同時に、すべてのサブＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作を停止させる。これにより、第１〜第３補助バッテリー６６ａ、６６ｂ、６６ｃから出力されるバッテリー電圧Ｖ_Bが直接、負荷すなわちＰＷＭ制御回路６３とモータ１４に供給されるようになる。サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４の経由を停止して、バッテリー電圧Ｖ_Bを直接、ＰＷＭ制御回路６３とモータ１４に供給するのは、バッテリー電圧Ｖ_Bをより効率的に利用するためである。その結果、ＰＷＭ制御回路６３とモータ１４への電力供給が中断されなくなり、飛行ロボット１０は墜落することなく飛行を継続することが可能である。このためには、バッテリー電圧Ｖ_Bの値、メインＤＣ−ＤＣコンバータ６１から供給される低圧ＤＣ電圧Ｖ_Ｌの値に等しくしておくのが好ましい。

次に、以上の構成を持つ、本発明の第１実施形態に係る飛行ロボット装置１の動作を説明する。

飛行ロボット装置１（作業に必要な作業用機材は搭載済み）を地上から離陸させる場合は、まず、地上側電源装置５０から飛行ロボット１０に所定のＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの送電を開始する。次に、手動操縦装置（図示せず）から所望の位置及び所望の高さを指定して、所望の作業をしたい空中の箇所を特定してから、そのデータを飛行ロボット１０の自律制御装置に送信する。そして、飛行ロボット１０を自律飛行モードに設定してからロータ駆動用モータ１４を駆動し、飛行ロボット１０を離陸させる。すると、飛行ロボット１０は自立飛行して所定箇所まで飛行し、その位置でホバリングする。その後、ホバリングを継続しながら、所望の作業を開始させる。

離陸してから所定箇所まで飛行する間、飛行ロボット１０の飛行に応じて、ケーブル巻取機４から送電ケーブル３０が徐々に送り出され、また、ケーブル３０の送り出し量に応じて、地上側電源装置５０から送電されるＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの値が増加せしめられる。作業中に飛行ロボット３０の位置や高度が変動しても、その変動は位置検出部２４によって直ちに検出され、必要なロータ駆動用モータ１４の駆動力が調整されると共に、ケーブル３０の長さも調整される。所望の作業が終了すると、手動操縦装置を再び操作し、離陸時とは逆の行程をたどって飛行ロボット１０を出発した場所に着陸させる。こうして、飛行ロボット１０を使用した高所作業が終了する。

飛行ロボット装置１０では、飛行ロボット１０のホバリング中には、ロボット側制御装置２０は図４に示すように動作をする。すなわち、ある位置でホバリングしていた機体すなわち飛行ロボット装置１０が次にホバリングすべき所定位置に向かって上昇または下降すると（ステップＳ１）、制御演算部２３はそれを感知して直ちに、ＰＤＩ制御方式に従ってロータ駆動用モータ１４の出力を演算する（ステップＳ２）。そして、その出力に応じて、飛行ロボット１０のロータ駆動用モータ１４の回転数を増加または減少させる（ステップＳ３）。その後、位置センサの出力を参照しながら（ステップＳ５）、指定した高さに到達したか否かを判断する（ステップＳ４）。未だ指定した高さに到達していない場合は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。指定した高さに到達した場合は、ロータ駆動用モータ１４の回転数を維持して、図４の処理を終了する（ステップＳ６）。

その間に、地上側電源装置５０は、図５に示すように動作をする。すなわち、機体すなわち飛行ロボット装置１０が次にホバリングすべき所定位置から上昇または下降すると（ステップＳ１１）、制御演算部５２はそれを感知して直ちに、ＰＤＩ制御方式に従ってロータ駆動用モータ１４の出力を演算する（ステップＳ１２）。ここまでは、図４のステップＳ１〜Ｓ２と同じである。そして、その出力に応じて、ケーブル巻取機４０のケーブル巻取用モータ４１の回転角度（位相）を増加または減少させる（ステップＳ１３）。その後、位置センサの出力を参照しながら（ステップＳ１５）、指定した高さに到達したか否かを判断する（ステップＳ１４）。未だ指定した高さに到達していない場合は、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜Ｓ１４を繰り返す。指定した高さに到達した場合は、ケーブル巻取用モータ４１の回転角度（位相）を維持して、図５の処理を終了する（ステップＳ１６）。

以上述べたように、本発明の第１実施形態に係る飛行ロボット装置１では、地上側電源装置５０から飛行ロボット１０に可撓性送電ケーブル３０を介してＤＣ高電圧Ｖ_Ｈが供給される。また、地上側電源装置５０の制御演算部５２（第２制御部）によって、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０の間の距離に応じて、高圧送電部５５によるＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの値とケーブル巻取機４０によるケーブル３０の送り出し量及び巻き取り量が制御される。さらに、飛行ロボット１０の制御演算部５２（第１制御部）により、飛行ロボット１０に作用するケーブル３０の荷重に応じて電動モータ１４の出力が制御される。このため、飛行中に飛行ロボット１０が受ける、ケーブル３０に起因する電圧降下やケーブル３０の重量や絡みつきによる影響が、確実に抑制される。よって、飛行ロボット１０に搭載されるバッテリーの容量に起因して飛行時間やペイロードが制限されることなく、安定して飛行ロボット１０を連続飛行させることができると共に、飛行ロボット１０に空中から農薬散布、空撮、放射線計測等の種々の作業を行わせることができる。

また、飛行ロボット１０の制御演算部５２（第１制御部）により、飛行ロボット１０に作用する送電ケーブル３０の荷重に応じて電動モータ１４の出力が制御され、それと同時に、地上側電源装置５０の制御演算部５２（第２制御部）により、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０の間の距離に応じて、高圧送電部５５が送電するＤＣ高電圧Ｖ_Ｈの値とケーブル巻取機４０によるケーブル３０の送り出し量及び巻き取り量が制御される。このため、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０を接続するケーブル３０に起因する電圧降下や飛行ロボット１０の荷重変動を、簡単な構成で抑制することができる。

さらに、高圧／低圧変換部２１で生成されたＤＣ低電圧Ｖ_Ｌを電動モータ１４に供給するメインＤＣ−ＤＣコンバータ（メイン電源装置）６１に加えて、第１〜第３補助バッテリー６６、６６ｂ、６６ｃから補助電圧Ｖ_Aをモータ１４に供給するサブＤＣ−ＤＣコンバータ（サブ電源装置）６４が設けられており、何らかの原因でメインＤＣ−ＤＣコンバータ６１の出力が低下または消失すると、サブＤＣ−ＤＣコンバータ６４が補助電圧Ｖ_Aを電動モータ１４に供給する。このため、突風等を受けて飛行ロボット１０に急激な負荷変動が生じたり、送電ケーブル３０が断線したりしても、飛行ロボット１０が墜落する恐れがない。

さらに、地上側電源装置５０の制御演算部５２（第２制御部）により、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０の間の距離に応じて、ケーブル巻取機４０による送電ケーブル３０の送り出し量及び巻き取り量が制御されるので、飛行ロボット１０の高度または水平位置の急激な変化や風などによって、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０を接続するケーブル３０が絡みついてしまい、飛行ロボット１０の飛行に支障が生じる恐れを、簡単な構成で解消することができる。

さらに言えば、本第１実施形態に係る飛行ロボット装置１に使用されている要素技術は、いずれも、個々に見れば既知であるから、飛行ロボット装置１を早期に実用化することが可能である。そうすると、送電ケーブル３０を介して飛行ロボット１０に電力を連続供給することで、例えば、ペイロードを２０ｋｇ以上増加させながら、１時間あるいはそれ以上の長時間に及ぶ連続飛行を実現することができるため、ハイビジョンカメラや超音波診断装置を飛行ロボット１０に搭載して、トンネルや橋梁の点検、松等の高木への農薬散布をする、といった必要性の高い作業を早期に実践することが可能になる。

以上述べたように、本発明によれば、産業用としてただちに実用に供することができる飛行ロボット装置１を実現することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る飛行ロボット装置１ａは、図７に示すようなロボット側制御装置２０及び地上側電源装置５０ａと、図８に示すようなケーブル巻取機４０ａとを備えている。

ケーブル巻取機４０ａは、図８に示すように、上述した第１実施形態の飛行ロボット装置１に使用されているケーブル巻取機４０から、ケーブル巻取用モータ４１を省略し、代わりに巻取バネ４６を設けた構成を持っている。巻取バネ４６は、一端がドラム４２に接続され、他端がスタンド４３に固定されていて、ドラム４２を常に送電ケーブル３０を巻き取る方向に付勢している。このため、送電ケーブル３０の送り出しは、巻取バネ４６の巻き取り力に抗して送電ケーブル３０を引き出すことによって行われ、送電ケーブル３０の巻き取りは、巻取バネ４６の巻き取り力によって行われる。それ以外の構成と機能はケーブル巻取機４０と同じである。

地上側電源装置５０ａは、図７に示すように、上述した第１実施形態の飛行ロボット装置１に使用されている地上側電源装置５０の出力制御部５１から、送電ケーブル３０の送り出し及び巻き取りのためのケーブル巻取用モータ４１の制御機能を除いたものに相当する。それ以外の構成と機能は、地上側電源装置５０と同じである。

本第２実施形態では、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０ａの間に、通信用ケーブルとしての光ファイバ３１が架け渡されている。光ファイバ３１は、飛行ロボット１０（ロボット側制御装置２０）と地上側電源装置５０ａの間で制御信号の送受信やデータ通信を行うために使用される。光ファイバ３１は、送電ケーブル３０に一体化（内蔵または付加）されているので、飛行ロボット１０の飛行にはなんら支障は生じない。

本第２実施形態の飛行ロボット装置１ａは、以上述べた点以外は、上述した第１実施形態に係る飛行ロボット装置１と同じ構成と機能を持つから、同一要素には同一符合を付してその説明を省略する。

本発明の第２実施形態に係る飛行ロボット装置１ａでは、上述した第１実施形態に係る飛行ロボット装置１と同じ効果が得られることは明らかである。また、飛行ロボット１０と地上側電源装置５０ａの間の距離に応じた電ケーブル３０（と光ファイバ３１）の送り出し及び巻き取りの制御が、上述した第１実施形態に係る飛行ロボット装置１の場合よりも簡単な構成で実現される、という効果もある。

なお、上述した第１及び第２実施形態では、飛行ロボットに３個の補助バッテリーが設置されているが、本発明はこれには限定されず、補助バッテリーの数は必要に応じて任意の数に設定できることは言うまでもない。

（変形例）
上述した第１及び第２実施形態は、本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。

例えば、上述した実施形態では、本発明を電動マルチロータ型ヘリコプタに適用した例を示しているが、本発明はこれに限定されない。ヘリコプタ以外の任意の用途、例えば電動飛行機にも適用可能である。

本発明は、飛行ロボットへの継続的な電力供給が必要な分野、より具体的には、作業に応じて、飛行ロボットの飛行時間を確保しながら同時にペイロードを増加することが必要な分野に適用可能である。

１、１ａ 飛行ロボット装置
１０ 飛行ロボット
１１ 本体
１２ アーム
１３ ロータ
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ ロータ駆動用電動モータ
２０ ロボット側制御装置
２１ 低圧変換部
２２ 出力制御部
２３ 制御演算部
２４ 位置検出部
２５ 送受信部
２６ アンテナ
３０ 送電ケーブル
３１ 光ファイバ
４０、４０ａ ケーブル巻取機
４１ ケーブル巻取用モータ
４１ａ 回転軸
４２ ドラム
４３ スタンド
４４ ベース
４５ 防止部材
４５ａ ケーブル挿入リング
４６ 巻取バネ
５０ 地上側電源装置
５１、５１ａ 出力制御部
５２ 制御演算部
５３ 送受信部
５４ 発電部
５５ 高圧送電部
５６ アンテナ
６１ メインＤＣ−ＤＣコンバータ（メイン電源装置）
６２ 電流測定センサ
６３ ＰＷＭ制御回路
６４ サブＤＣ−ＤＣコンバータ（サブ電源装置）
６４ａ バイパススイッチ
６５ モータ駆動ユニット
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ 第１、第２、第３補助バッテリー
６６ａａ、６６Ｂｂ、６６Ｃｃ セル
６７ 充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ（充電用電源装置）
６８ 制御装置用メインＤＣ−ＤＣコンバータ
６９、７１ ダイオード
７０ 制御装置用サブＤＣ−ＤＣコンバータ
７２ 制御装置
８１ バッテリー制御マイコン
８２ フロントエンドＩＣ
８３ 充電用ＦＥＴ
８４ 放電用ＦＥＴ
８５ 電流検出用抵抗
８６ａ、８６Ｂ、８６Ｃ ダイオード
８７ ヒューズ
９０ 制御用ＰＣ

Claims (15)

1. 飛行ロボットと、
   前記飛行ロボットに可撓性送電ケーブルを介して電力を供給する地上側電源装置とを備え、
   前記飛行ロボットは、
   推進手段と、
   前記推進手段を駆動する電動モータと、
   前記飛行ロボットに作用する前記送電ケーブルの荷重に応じて前記電動モータの出力を制御する第１制御部と、
   前記地上側電源装置から前記送電ケーブルを介して供給される高電圧を低電圧に変換して前記電動モータに供給する高圧／低圧変換部と、
   前記高圧／低圧変換部で生成された前記低電圧を前記電動モータに供給するメイン電源装置と、
   必要に応じて前記電動モータに補助電圧を供給するサブ電源装置と、
   前記補助電圧を供給する補助バッテリーとを備えており、
   前記地上側電源装置は、
   前記送電ケーブルを介して前記高電圧を前記高圧／低圧変換部に送電する高圧送電部と、
   前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて、前記高圧送電部が送電する前記高電圧の値を制御する第２制御部とを備えており、
   前記サブ電源装置は、前記メイン電源装置の出力が低下または消失すると、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記電動モータに供給する
   ことを特徴とする飛行ロボット装置。
2. 前記地上側電源装置の前記高圧送電部が送電する前記高電圧が、直流電圧とされている請求項１に記載の飛行ロボット装置。
3. 前記飛行ロボットの前記高圧／低圧変換部が出力可変のＤＣ−ＤＣコンバータとされている請求項１または２に記載の飛行ロボット装置。
4. 前記地上側電源装置の前記高圧送電部がＡＣ−ＤＣコンバータとされ、前記飛行ロボットの前記高圧／低圧変換部がＤＣ−ＤＣコンバータとされている請求項１または２に記載の飛行ロボット装置。
5. 前記メイン電源装置の負荷容量の低下が検出されると、前記サブ電源装置が、前記メイン電源装置から供給される前記低電圧に加えて、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記電動モータに供給するように構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
6. 前記メイン電源装置からの出力の喪失が検出されると、前記サブ電源装置の動作が停止されると共に、前記補助バッテリーから前記補助電圧を前記電動モータに直接供給するように構成されている請求項１〜５のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
7. 前記地上側電源装置から前記送電ケーブルを介して供給される前記高電圧を用いて、前記補助バッテリーを充電することで、放電による前記補助電圧の低下を防止する充電用電源装置をさらに備えている請求項１〜６のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
8. 地上側で前記送電ケーブルの余剰分を巻き取るケーブル巻取機をさらに備えており、
   前記ケーブル巻取機による前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りが、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて自動的に調整されるように構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
9. 前記飛行ロボットが、飛行中の前記飛行ロボットの位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサの出力信号を無線で前記地上側電源装置に送信する送受信部とを備えており、
   前記地上側電源装置の前記第２制御部は、前記高圧送電部が送電する前記高電圧の値の制御を、前記出力信号を受信して行うように構成されている請求項１〜８のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
10. 前記飛行ロボットに接続された通信ケーブルをさらに備えており、前記通信ケーブルは前記送電ケーブルに一体化または付属されている請求項１〜９のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
11. 前記ケーブル巻取機が、前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うケーブル巻取用モータを備えており、
    前記ケーブル巻取用モータによる前記送電ケーブルの送り出し及び巻き取りは、前記飛行ロボットと前記地上側電源装置の間の距離に応じて、前記第２制御部によって制御される請求項８に記載の飛行ロボット装置。
12. 前記ケーブル巻取機が、前記送電ケーブルをその巻き取り方向に付勢する付勢部材を備えており、
    前記送電ケーブルの送り出しは、前記付勢部材の巻き取り力に抗して前記送電ケーブルを引き出すことによって行われ、前記送電ケーブルの巻き取りは、前記付勢部材の巻き取り力によって行われるように構成されている請求項８に記載の飛行ロボット装置。
13. 前記飛行ロボットの前記第１制御部と前記地上側電源装置の前記第２制御部の少なくとも一方で、ＰＩＤ制御方式が使用されている請求項１〜１２のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
14. 地上側に設置された、前記ケーブルの絡みつきを防止する絡みつき防止部材をさらに備えている請求項１〜１３のいずれかに記載の飛行ロボット装置。
15. 前記飛行ロボットが、電動ヘリコプタの構成を持っている請求項１〜１４のいずれかに記載の飛行ロボット装置。

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