JP2019156127A - Unmanned flight device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無人飛行装置に関する。 The present invention relates to an unmanned aerial vehicle.
従来、複数のプロペラの回転によって推力を得る無人飛行体(ドローン)が利用されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an unmanned aerial vehicle (drone) that obtains thrust by rotating a plurality of propellers has been used (for example, Patent Document 1).
ドローンは、水平移動するときには、進行方向とは反対側のプロペラの回転数を上げ、機体全体を傾斜させる必要がある。機体を傾斜させると、進行方向の前方から視た気体の面積が増大するため、空気抵抗が増大する。また、プロペラの回転によって生じる推力が水平方向の成分を有する結果、鉛直上方の成分が減少するから、水平方向への移動のためだけではなく、高度を維持するために、プロペラの回転数を上げる必要がある。 When the drone moves horizontally, it is necessary to increase the rotation speed of the propeller on the side opposite to the traveling direction and to incline the entire body. When the airframe is tilted, the area of the gas viewed from the front in the traveling direction increases, so the air resistance increases. In addition, since the thrust generated by the rotation of the propeller has a horizontal component, the vertical component is reduced. Therefore, not only for the movement in the horizontal direction, but also to increase the propeller rotation speed in order to maintain the altitude. There is a need.
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、機体を傾斜させることなく水平移動が可能な無人飛行体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an unmanned air vehicle that can move horizontally without tilting the aircraft.
第一の発明は、鉛直上方への推力を発生させるための複数のプロペラで構成される鉛直推力発生手段と、水平方向への推力を発生させるための水平推力発生手段と、を有する無人飛行装置である。 A first aspect of the present invention is an unmanned aerial vehicle having a vertical thrust generating means composed of a plurality of propellers for generating a vertically upward thrust and a horizontal thrust generating means for generating a thrust in the horizontal direction. It is.
第一の発明の構成によれば、無人飛行装置は、鉛直推力発生手段によって高度を維持しつつ、水平推力発生手段によって水平方向への推力を発生させることができるから、機体を傾斜させることなく、水平方向へ移動することができる。 According to the configuration of the first invention, the unmanned flight apparatus can generate the thrust in the horizontal direction by the horizontal thrust generating means while maintaining the altitude by the vertical thrust generating means, so that the aircraft does not tilt. , Can move horizontally.
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記鉛直推力発生手段によって、前記無人飛行装置を水平に維持しつつ、前記水平推力発生手段によって水平方向へ移動するように構成されている、無人飛行装置である。 According to a second aspect of the invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the vertical thrust generating means is configured to move in the horizontal direction by the horizontal thrust generating means while maintaining the unmanned flight apparatus in a horizontal position. It is an unmanned flying device.
第三の発明は、第二の発明の構成において、前記水平推力発生手段は、発生する推力の方向が異なる複数の気流発生手段で構成される、無人飛行装置である。 A third aspect of the invention is an unmanned flying apparatus according to the second aspect of the invention, wherein the horizontal thrust generating means is composed of a plurality of airflow generating means having different directions of the generated thrust.
第四の発明は、第三の発明の構成において、前記無人飛行装置が所定の水平方向へ移動するため、複数の前記気流発生手段のそれぞれによって発生する推力を算出する推力算出手段を有する、無人飛行装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect of the present invention, the unmanned flying device has thrust calculating means for calculating a thrust generated by each of the plurality of airflow generating means in order to move in the predetermined horizontal direction. It is a flying device.
第五の発明は、前記水平推力発生手段は、発生する推力の方向を変更することができる単一の気流発生手段で構成される、無人飛行装置である。 5th invention is an unmanned flight apparatus with which the said horizontal thrust generation means is comprised by the single airflow generation means which can change the direction of the thrust to generate | occur | produce.
第六の発明は、第五の発明の構成において、前記単一の気流発生手段は、水平方向に回動することによって発生する推力の方向を変更するように構成されており、前記単一の気流発生手段が回動することによって生じる反作用を相殺するために、前記鉛直推力発生手段の複数の前記プロペラのそれぞれに発生させる推力を算出する第一反作用相殺手段を有する、無人飛行装置である。 According to a sixth invention, in the configuration of the fifth invention, the single airflow generating means is configured to change the direction of thrust generated by rotating in the horizontal direction, It is an unmanned flying apparatus including first reaction canceling means for calculating thrust generated in each of the plurality of propellers of the vertical thrust generating means in order to cancel the reaction caused by the rotation of the airflow generating means.
第七の発明は、第一の発明乃至第六の発明のいずれかの構成において、前記水平推力発生手段の前記推力は第二プロペラの回転によって発生し、前記第二プロペラが回転することによって生じる反作用を相殺するために、前記鉛直推力発生手段の複数の前記プロペラのそれぞれに発生させる推力を算出する第二反作用相殺手段を有する無人飛行装置である。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the thrust of the horizontal thrust generating means is generated by rotation of a second propeller, and is generated by rotation of the second propeller. In order to cancel the reaction, the unmanned flying apparatus includes a second reaction canceling unit that calculates a thrust generated in each of the plurality of propellers of the vertical thrust generating unit.
本発明によれば、機体を傾斜させることなく水平移動が可能な無人飛行体を提供することを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can provide providing the unmanned air vehicle which can move horizontally, without tilting an airframe.
<第一の実施形態>
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail. In the following description, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof is omitted or simplified. Note that descriptions of configurations that can be appropriately implemented by those skilled in the art are omitted, and only the basic configuration of the present invention is described.
図1に示す無人機1は、無人飛行装置の一例であり、所定の経路を自律飛行して、所定の作業を実施する。無人機1は、無人機1を管理する基地局50(図4参照)からの指示で作業を開始し、また、基地局50において充電等を行うようになっている。 An unmanned aerial vehicle 1 shown in FIG. 1 is an example of an unmanned aerial vehicle, and performs a predetermined operation by autonomously flying along a predetermined route. The drone 1 starts work in response to an instruction from the base station 50 (see FIG. 4) that manages the drone 1, and performs charging and the like in the base station 50.
無人機1は、筐体2を有する。筐体2には、無人機1の各部を制御するコンピュータ、自律飛行装置、無線通信装置、GPS(Global Positioning System)などの航法衛星システムを利用した測位装置、慣性センサー、気圧センサー、バッテリー等が配置されている。また、筐体2には、固定装置12を介して、カメラ10が配置されている。カメラ10は、可視光カメラ、または、近赤外線カメラであるが、切り替え可能なハイブリッドカメラであってもよい。カメラ10は、情報収集手段の一例である。固定装置12は、カメラ14による撮影画像のぶれを最小化し、かつ、カメラ14の光軸を任意の方向に制御することができる3軸の固定装置(いわゆる、ジンバル)である。 The drone 1 has a housing 2. The casing 2 includes a computer that controls each part of the drone 1, an autonomous flight device, a wireless communication device, a positioning device using a navigation satellite system such as a GPS (Global Positioning System), an inertial sensor, an atmospheric pressure sensor, a battery, and the like. Has been placed. Further, the camera 10 is disposed in the housing 2 via the fixing device 12. The camera 10 is a visible light camera or a near infrared camera, but may be a switchable hybrid camera. The camera 10 is an example of information collection means. The fixing device 12 is a three-axis fixing device (so-called gimbal) that can minimize blurring of an image captured by the camera 14 and can control the optical axis of the camera 14 in an arbitrary direction.
筐体2には、丸棒状のアーム4が接続されている。各アーム4にはモーター6が接続されており、各モーター6にはプロペラ8が接続されている。各モーター6は、直流モーター(ブラシレスDCモーター)である。 A round bar-like arm 4 is connected to the housing 2. A motor 6 is connected to each arm 4, and a propeller 8 is connected to each motor 6. Each motor 6 is a direct current motor (brushless DC motor).
各モーター6は、筐体2内の自律飛行装置によってそれぞれ独立して制御され、無人機1を上下水平方向の移動や空中での停止(ホバリング)及び姿勢制御を自在に行うことができるようになっている。自律飛行装置が各モーター6へ供給する電力が増加すると、各モーター6の回転数が増加し、各モーター6の出力が増加し、各モーター6に接続されたプロペラ8による推力(以下、単に「推力」という)も増加する。 Each motor 6 is independently controlled by the autonomous flight device in the housing 2 so that the drone 1 can freely move in the vertical and horizontal directions, stop in the air (hovering), and control the attitude. It has become. When the electric power supplied to each motor 6 by the autonomous flying device increases, the number of revolutions of each motor 6 increases, the output of each motor 6 increases, and the thrust generated by the propeller 8 connected to each motor 6 (hereinafter simply “ "Thrust") also increases.
自律飛行装置は、無人機1を所定の高度に位置させたり、上昇下降させたり、機首回転(ヨー)させるための推力を得るために、各モーター6に供給する電力を制御する。本実施形態において、モーター6及びプロペラ8は、主に鉛直上方への推力発生のために使用される。複数のプロペラ8は、鉛直推力発生手段の一例である。 The autonomous flying device controls the electric power supplied to each motor 6 in order to obtain thrust for positioning the drone 1 at a predetermined altitude, ascending / descending, or rotating the nose (yaw). In the present embodiment, the motor 6 and the propeller 8 are mainly used for generating thrust upward in the vertical direction. The plurality of propellers 8 are an example of vertical thrust generating means.
アーム4は、例えば、炭素繊維強化プラスチックで形成されており、強度を保ちつつ、軽量に構成されている。 The arm 4 is made of, for example, carbon fiber reinforced plastic and is configured to be lightweight while maintaining strength.
筐体2の上部には、ファン20A,20B,20C及び20Dが配置されている。ファン20A等は、それぞれ、発生する推力の方向が異なる。ファン20A等は、全体として、水平方向への推力を発生させるための水平推力発生手段の一例であり、各ファン20A等は気流発生手段の一例である。 Fans 20 </ b> A, 20 </ b> B, 20 </ b> C, and 20 </ b> D are disposed on the top of the housing 2. Each of the fans 20A and the like has a different direction of thrust to be generated. The fans 20A and the like are examples of horizontal thrust generating means for generating a thrust in the horizontal direction as a whole, and the fans 20A and the like are examples of airflow generating means.
無人機1は、複数のプロペラ8を等速で回転させることによって、図1の矢印Z1に示す鉛直上方の推力を発生させる。無人機1は、図1の矢印X1,X2,Y1,Y2に示す方向などの水平方向へ移動するときには、複数のプロペラ8の等速回転を継続し、無人機1の機体の水平状態を維持しつつ、ファン20A等の少なくとも一つを回転させる。これにより、無人機1は、機体を水平状態に維持しつつ、水平方向へ移動することができる。 The drone 1 rotates a plurality of propellers 8 at a constant speed to generate a vertically upward thrust indicated by an arrow Z1 in FIG. When the drone 1 moves in a horizontal direction such as the directions indicated by arrows X1, X2, Y1, and Y2 in FIG. 1, the plurality of propellers 8 continue to rotate at a constant speed to maintain the horizontal state of the drone 1 body. However, at least one of the fan 20A and the like is rotated. Thereby, the drone 1 can move to a horizontal direction, maintaining a body in a horizontal state.
図2を参照して、ファン20Aの構成の概略を説明する。なお、ファン20B、20C及び20Dの構成は、ファン20Aと同様であるから、説明を省略する。ファン20Aは、ファン20A1及び20A2から構成される。ファン20A1の小プロペラ20A1aは矢印R1方向(時計回り)に回転し、ファン20A2の小プロペラ20A2aは矢印R2方向(反時計回り)に回転する。すなわち、ファン20Aは、二重反転プロペラ構造に形成されている。小プロペラ20A1aと小プロペラ20A2aは互いに反対方向に同じ回転速度で回転し、互いの回転による反作用を相殺する。小プロペラ20A1a及び20A2aは第二プロペラの一例である。 An outline of the configuration of the fan 20A will be described with reference to FIG. The configuration of the fans 20B, 20C, and 20D is the same as that of the fan 20A, and thus the description thereof is omitted. The fan 20A is composed of fans 20A1 and 20A2. The small propeller 20A1a of the fan 20A1 rotates in the arrow R1 direction (clockwise), and the small propeller 20A2a of the fan 20A2 rotates in the arrow R2 direction (counterclockwise). That is, the fan 20A is formed in a contra-rotating propeller structure. The small propeller 20A1a and the small propeller 20A2a rotate at the same rotational speed in opposite directions to cancel the reaction caused by the mutual rotation. The small propellers 20A1a and 20A2a are examples of the second propeller.
図3を使用して、ファン20A等による水平方向への移動(水平方向の推力発生)について説明する。図3(a)は、ファン20A等を図1の矢印Z2方向から視た概略平面図である。図3(a)に示すように、ファン20Aだけを回転させると、矢印X1方向の推力が生じる。なお、「ファン20Aの回転」は、「ファン20Aの小プロペラ20A1a及び20A2aの回転」を意味する。ファン20Bだけを回転させると、矢印Y1方向の推力が生じる。ファン20Cだけを回転させると、矢印X2方向の推力が生じる。ファン20Dだけを回転させると、矢印Y2方向の推力が生じる。 The horizontal movement (generation of thrust in the horizontal direction) by the fan 20A or the like will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a schematic plan view of the fan 20A and the like viewed from the direction of the arrow Z2 in FIG. As shown in FIG. 3A, when only the fan 20A is rotated, thrust in the direction of the arrow X1 is generated. “Rotation of fan 20A” means “rotation of small propellers 20A1a and 20A2a of fan 20A”. When only the fan 20B is rotated, thrust in the direction of arrow Y1 is generated. When only the fan 20C is rotated, thrust in the arrow X2 direction is generated. When only the fan 20D is rotated, thrust in the direction of the arrow Y2 is generated.
矢印X1,X2,Y1,Y2に示す方向以外の推力が必要な場合には、2以上のファン20A等を所定の回転速度で回転させる。無人機1は、所定の方向への推力を発生させるため、ファン20A等のそれぞれによって発生する推力を算出するように構成されている。例えば、図3(b)に示すベクトルa1方向の推力が必要な場合には、ファン20Aを回転させてベクトルX1aに示す方向と大きさを有する推力を得、ファン20Bを回転させてベクトルY1aに示す方向と大きさを有する推力を得る。ベクトルX1aとベクトルY1aに示す推力の合力がベクトルa1に示す推力となる。 When thrusts other than those indicated by the arrows X1, X2, Y1, and Y2 are required, two or more fans 20A and the like are rotated at a predetermined rotational speed. The drone 1 is configured to calculate the thrust generated by each of the fans 20A and the like in order to generate a thrust in a predetermined direction. For example, when the thrust in the direction of the vector a1 shown in FIG. 3B is required, the fan 20A is rotated to obtain a thrust having the direction and magnitude indicated in the vector X1a, and the fan 20B is rotated to obtain the vector Y1a. A thrust having the direction and magnitude shown is obtained. The resultant force of the thrust indicated by the vector X1a and the vector Y1a is the thrust indicated by the vector a1.
図4は、無人機1の機能構成を示す図である。図4に示すように、無人機1は、CPU(Central Processing Unit)100、記憶部102、無線通信部104、衛星測位部106、慣性センサー部108、駆動制御部110、画像処理部112、及び、電源部114を有する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration of the drone 1. As shown in FIG. 4, the drone 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 100, a storage unit 102, a wireless communication unit 104, a satellite positioning unit 106, an inertial sensor unit 108, a drive control unit 110, an image processing unit 112, and The power supply unit 114 is included.
無人機1は、無線通信部104によって、基地局50と通信可能になっている。無人機1は、無線通信部104によって、基地局50から、発進等の指示を受信する。基地局50は、コンピュータで構成されている。 The drone 1 can communicate with the base station 50 by the wireless communication unit 104. The drone 1 receives an instruction such as starting from the base station 50 by the wireless communication unit 104. The base station 50 is configured by a computer.
無人機1は、衛星測位部106と慣性センサー部108によって、無人機1自体の位置を測定することができる。GPS部106は、基本的に、3つ以上のGPS衛星からの電波を受信して無人機1の位置を計測する。慣性センサー部108は、例えば、加速度センサー及びジャイロセンサーによって、出発点からの無人機1の移動を積算して、無人機1の位置を計測する。無人機1自体の位置情報は、無人機1の移動経路の決定及び自律移動のために使用するほか、画像処理部112によって撮影した画像データと座標(位置)とを紐づけするために使用する。 The drone 1 can measure the position of the drone 1 itself by the satellite positioning unit 106 and the inertial sensor unit 108. The GPS unit 106 basically receives radio waves from three or more GPS satellites and measures the position of the drone 1. The inertial sensor unit 108 measures the position of the drone 1 by accumulating the movement of the drone 1 from the starting point using, for example, an acceleration sensor and a gyro sensor. The position information of the drone 1 itself is used for determining the movement route of the drone 1 and autonomous movement, and also for linking image data photographed by the image processing unit 112 and coordinates (position). .
画像処理部112によって、無人機1はカメラ10(図1参照)を作動させて外部の画像を取得することができる。 The image processing unit 112 allows the drone 1 to acquire an external image by operating the camera 10 (see FIG. 1).
駆動制御部110によって、無人機1は各モーター6(図1参照)に接続されたプロペラ8(図1参照)の回転を制御し、上下水平移動や空中停止、機首回転、傾きなどの姿勢を制御するようになっている。 By the drive control unit 110, the drone 1 controls the rotation of the propeller 8 (see FIG. 1) connected to each motor 6 (see FIG. 1), and postures such as vertical movement, air suspension, nose rotation, and tilting. Is to control.
電源部114は、例えば、交換可能な可充電電池であり、無人機1の各部に電力を供給するようになっている。 The power supply unit 114 is, for example, a replaceable rechargeable battery, and supplies power to each unit of the drone 1.
記憶部102には、出発点から目的位置まで自律移動するための移動計画を示すデータ等の自律移動に必要な各種データ及びプログラム、作業予定領域の地形、形状や構造物の位置を示す情報のほか、推力算出プログラムが格納されている。CPU100と推力算出プログラムは推力算出手段の一例である。 The storage unit 102 stores various data and programs necessary for autonomous movement, such as data indicating a movement plan for autonomous movement from the starting point to the target position, and information indicating the topography, shape, and structure position of the planned work area. In addition, a thrust calculation program is stored. The CPU 100 and the thrust calculation program are examples of thrust calculation means.
無人機1は、推力算出プログラムによって、所定の水平方向への推力を発生させるため、複数のファン20A等のそれぞれによって発生する推力を算出する。算出された推力を発生させるための電力は、駆動制御部110によって、各ファン20A等に供給される。 The drone 1 calculates a thrust generated by each of the plurality of fans 20A and the like in order to generate a thrust in a predetermined horizontal direction by a thrust calculation program. Electric power for generating the calculated thrust is supplied to each fan 20A and the like by the drive control unit 110.
以下、無人機1の動作例を、図5のフローチャートを参照して説明する。無人機1は、基地局50から発進指示を受信すると、すべてのプロペラ8を回転させて上昇し(図5のステップST1)、予定高度に達したと判断すると(ステップST2)、プロペラ8の回転を下げて空中停止(ホバリング)する(ステップST3)。無人機1は、空中停止しながら、撮影等の作業を実施する。無人機1は、水平移動の指示を受けると(ステップST4)、移動方向に応じて、各ファン20A等によって発生すべき推力を算出し(ステップST5)、各ファン20A等に必要な電力を供給し、各ファン20A等を回転する(ステップST6)。無人機1は、目的位置に到達したと判断すると(ステップST7)、ファン20A等の回転を停止する(ステップST8)。 Hereinafter, an operation example of the drone 1 will be described with reference to a flowchart of FIG. When the drone 1 receives the start instruction from the base station 50, the drone 1 rotates by rotating all the propellers 8 (step ST1 in FIG. 5) and determines that the planned altitude has been reached (step ST2). Is lowered and hovered in the air (step ST3). The drone 1 performs operations such as photographing while stopping in the air. Upon receiving an instruction for horizontal movement (step ST4), the drone 1 calculates a thrust to be generated by each fan 20A or the like according to the moving direction (step ST5), and supplies necessary power to each fan 20A or the like. Then, the fans 20A and the like are rotated (step ST6). When it is determined that the drone 1 has reached the target position (step ST7), the rotation of the fan 20A and the like is stopped (step ST8).
<第二の実施形態>
第二の実施形態について、第一の実施形態と異なる部分について、説明する。図6に示すように、第二の実施形態の無人機1Aにおいて、筐体2の上部に水平回動装置22が配置され、水平回動装置22の上部にファン20Aが固定されている。水平回動装置22が筐体2の上部において水平方向に回動することによって、ファン20Aが水平方向に回動し、ファン20Aによって発生する推力の方向が調整される。ファン20Aは単一の気流発生手段の一例である。以下、ファン20Aの回動は、水平回動装置22の回動と同意義であるとする。
<Second Embodiment>
The second embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment. As shown in FIG. 6, in the drone 1 </ b> A of the second embodiment, a horizontal rotation device 22 is disposed on the upper portion of the housing 2, and a fan 20 </ b> A is fixed on the upper portion of the horizontal rotation device 22. As the horizontal rotation device 22 rotates in the horizontal direction at the upper part of the housing 2, the fan 20A rotates in the horizontal direction, and the direction of thrust generated by the fan 20A is adjusted. The fan 20A is an example of a single airflow generating means. Hereinafter, it is assumed that the rotation of the fan 20 </ b> A has the same meaning as the rotation of the horizontal rotation device 22.
図7に示す状態において、ファン20Aが回転すると、矢印Y1に示す方向の推力を発生する。このとき、ファン20Aは、推力とは反対方向(矢印Y2に示す方向)の気流を発生する。図7に示す状態において、ファン20Aが矢印W1方向に回動すると、矢印X1に示す方向の推力が発生可能になり、さらに、矢印W2方向に回動すると、矢印Y2に示す方向の推力が発生可能になる。さらに、ファン20Aが矢印W3方向に回動すると、矢印X2に示す方向の推力が発生可能になる。このように、ファン20Aが水平方向に回動することによって、360度、所望の方向の推力を発生することができる。 In the state shown in FIG. 7, when the fan 20A rotates, thrust in the direction indicated by the arrow Y1 is generated. At this time, the fan 20A generates an airflow in a direction opposite to the thrust (the direction indicated by the arrow Y2). In the state shown in FIG. 7, when the fan 20A rotates in the direction of the arrow W1, thrust in the direction indicated by the arrow X1 can be generated. Further, when the fan 20A rotates in the direction of the arrow W2, thrust in the direction indicated by the arrow Y2 is generated. It becomes possible. Further, when the fan 20A rotates in the direction of the arrow W3, a thrust in the direction indicated by the arrow X2 can be generated. As described above, the fan 20A rotates in the horizontal direction, so that a thrust in a desired direction can be generated 360 degrees.
ファン20Aが水平方向に回動すると、無人機1Aはその反作用として、ファン20Aの回動方向とは反対方向の回動しようとする力が働く。この力は、無人機1Aを機首回転(ヨー)させる力として作用する。無人機1Aの記憶部102(図4参照)には、第一反作用相殺プログラムが格納されている。CPU100と第一反作用相殺プログラムは、第一反作用相殺手段の一例である。無人機1Aは、例えば、ファン20Aの回動方向が図7の矢印W1方向(反時計回りの回転方向)であれば、反作用は矢印W1とは反対方向(時計回りの回転方向)であるから、各プロペラ8の回転を制御して、反時計回りに機首回転する力を生成し(「第一反作用相殺動作」と呼ぶ。)、ファン20Aの回動による反作用と相殺させる。これにより、ファン20Aの回動による機種回転を防止する。これにより、無人機1Aの機体の水平状態を維持し、機首回転を防止しつつ、単一のファン20Aによって、水平方向の移動を実施することができる。 When the fan 20A is rotated in the horizontal direction, the unmanned aircraft 1A acts as a reaction to exert a force to rotate in the direction opposite to the rotation direction of the fan 20A. This force acts as a force that causes the drone 1A to rotate (yaw). The first reaction cancellation program is stored in the storage unit 102 (see FIG. 4) of the drone 1A. The CPU 100 and the first reaction cancellation program are examples of first reaction cancellation means. In the drone 1A, for example, if the rotation direction of the fan 20A is the direction of the arrow W1 in FIG. 7 (counterclockwise rotation direction), the reaction is the opposite direction to the arrow W1 (clockwise rotation direction). Then, the rotation of each propeller 8 is controlled to generate a force that rotates the nose counterclockwise (referred to as “first reaction canceling operation”) and cancels the reaction caused by the rotation of the fan 20A. This prevents model rotation due to rotation of the fan 20A. Thereby, horizontal movement can be implemented by the single fan 20A while maintaining the horizontal state of the drone 1A body and preventing nose rotation.
以下、無人機1Aの動作例を、図8のフローチャートを参照して説明する。無人機1Aは、基地局50から発進指示を受信すると、すべてのプロペラ8を回転させて上昇(図8のステップST1)し、予定高度に達したと判断すると(ステップST2)、プロペラ8の回転を下げて空中停止(ホバリング)する(ステップST3)。無人機1Aは、水平移動の指示を受けると(ステップST4)、移動方向に応じて、ファン20Aの回動角度を算出し(ステップST5A)、回動による反作用を相殺するための推力である第一反作用相殺推力を算出する(ステップST5B)。続いて、無人機1Aは、ファン20Aを所定角度だけ回動させるとともに、回動の間、各プロペラ8の回転を制御して、第一反作用相殺動作を実施する(ステップST5C)。無人機1Aは、ファン20Aの回動が完了すると、第一反作用相殺動作を停止し、ファン20Aを回転する(ステップST6)。無人機1Aは、目的位置に到達したと判断すると(ステップST7)、ファン20Aの回転を停止する(ステップST8)。 Hereinafter, an operation example of the drone 1A will be described with reference to the flowchart of FIG. Upon receiving a start instruction from the base station 50, the drone 1A rotates all the propellers 8 to rise (step ST1 in FIG. 8), and determines that the planned altitude has been reached (step ST2), the rotation of the propeller 8 Is lowered and hovered in the air (step ST3). Upon receiving an instruction for horizontal movement (step ST4), the drone 1A calculates a rotation angle of the fan 20A according to the movement direction (step ST5A), and is a thrust for canceling a reaction caused by the rotation. One reaction canceling thrust is calculated (step ST5B). Subsequently, the drone 1A rotates the fan 20A by a predetermined angle and controls the rotation of each propeller 8 during the rotation to perform the first reaction canceling operation (step ST5C). When the rotation of the fan 20A is completed, the drone 1A stops the first reaction canceling operation and rotates the fan 20A (step ST6). When it is determined that the drone 1A has reached the target position (step ST7), the rotation of the fan 20A is stopped (step ST8).
<第三の実施形態>
第三の実施形態について、第二の実施形態と異なる部分について、説明する。図9に示すように、第三の実施形態の無人機1Bの回動装置22(図6参照)には、図9に示すファン20A’が固定されている。ファン20A’は、ファン20A1から構成される。すなわち、第一の実施形態及び第二の実施形態とは異なり、二重反転プロペラではない。このため、小プロペラ20A1aが矢印R1方向(時計回り)に回転すると、矢印R1r方向(反時計回り)の反作用が生じ、無人機1Bの機体を傾斜させる力として作用する。
<Third embodiment>
In the third embodiment, parts different from the second embodiment will be described. As shown in FIG. 9, a fan 20A ′ shown in FIG. 9 is fixed to the rotating device 22 (see FIG. 6) of the drone 1B of the third embodiment. The fan 20A ′ is composed of the fan 20A1. That is, unlike the first and second embodiments, it is not a contra-rotating propeller. For this reason, when the small propeller 20A1a rotates in the direction of the arrow R1 (clockwise), a reaction in the direction of the arrow R1r (counterclockwise) occurs and acts as a force for tilting the body of the drone 1B.
無人機1Bの記憶部102(図4参照)には、第二反作用相殺プログラムが格納されている。CPU100と第二反作用相殺プログラムは、第二反作用相殺手段の一例である。無人機1Bは、ファン20A’が回転するときの反作用を算出する。例えば、図6に示す状態においてファン20A’が時計回り(図9の矢印R1方向)に回転すると、反作用として、機首(カメラ10が配置されている側)が下がる方向(図9の矢印R1r方向)の力が作用する。無人機1Bは、反作用を相殺して気体の水平状態を維持するために、手前側(カメラ10側)の2つのプロペラ8の回転数を上げ、手前側が上昇する力を生成し(「第二反作用相殺動作」と呼ぶ。)、ファン20A’の回転による反作用と相殺させる。これにより、ファン20A’の回転による機体の傾斜を防止する。 The storage unit 102 (see FIG. 4) of the drone 1B stores a second reaction cancellation program. The CPU 100 and the second reaction cancellation program are examples of the second reaction cancellation unit. The drone 1B calculates the reaction when the fan 20A 'rotates. For example, when the fan 20A ′ rotates clockwise (in the direction of arrow R1 in FIG. 9) in the state shown in FIG. 6, the nose (the side on which the camera 10 is arranged) is lowered as a reaction (arrow R1r in FIG. 9). Direction) force. The drone 1B increases the rotational speed of the two propellers 8 on the near side (camera 10 side) in order to cancel the reaction and maintain the horizontal state of the gas, and generates a force that raises the near side (“second” This is referred to as “reaction canceling operation”), and counteracts the reaction caused by the rotation of the fan 20A ′. Thereby, the inclination of the airframe due to the rotation of the fan 20A 'is prevented.
以下、無人機1Bの動作例を、図10のフローチャートを参照して説明する。無人機1Bは、基地局50から発進指示を受信すると、すべてのプロペラ8を回転させて上昇(図10のステップST1)し、予定高度に達したと判断すると(ステップST2)、プロペラ8の回転を下げて空中停止(ホバリング)する(ステップST3)。無人機1Bは、水平移動の指示を受けると(ステップST4)、移動方向に応じて、ファン20A’の回動角度を算出し(ステップST5A)、回動による反作用を相殺するための推力である反作用相殺推力を算出する(ステップST5B)。続いて、無人機1Bは、ファン20A’を所定角度だけ回動させるとともに、回動の間、各プロペラ8の回転を制御して、第一反作用相殺動作を実施する(ステップST5C)。無人機1Bは、ファン20A’の回動が完了すると、ファン20A’の回転による反作用を相殺するための反作用相殺推力を算出し(ステップST6A)、ファン20A’を回転する(ステップST6B)。無人機1Bは、ファン20A’を回転させている間、第二反作用相殺動作を実施する。無人機1Bは、目的位置に到達したと判断すると(ステップST7)、ファン20A’等の回転を停止する(ステップST8)。このとき、第二反作用相殺動作も停止する。 Hereinafter, an operation example of the drone 1B will be described with reference to the flowchart of FIG. When the drone 1B receives a start instruction from the base station 50, the drone 1B rotates all the propellers 8 (step ST1 in FIG. 10) and determines that the planned altitude has been reached (step ST2). Is lowered and hovered in the air (step ST3). Upon receiving an instruction for horizontal movement (step ST4), the drone 1B calculates a rotation angle of the fan 20A ′ according to the movement direction (step ST5A), and is a thrust for canceling the reaction caused by the rotation. A reaction canceling thrust is calculated (step ST5B). Subsequently, the drone 1B rotates the fan 20A 'by a predetermined angle and controls the rotation of each propeller 8 during the rotation to perform the first reaction canceling operation (step ST5C). When the rotation of the fan 20A 'is completed, the drone 1B calculates a reaction cancellation thrust for canceling the reaction caused by the rotation of the fan 20A' (step ST6A), and rotates the fan 20A '(step ST6B). The drone 1B performs the second reaction canceling operation while rotating the fan 20A '. When it is determined that the drone 1B has reached the target position (step ST7), the rotation of the fan 20A 'and the like is stopped (step ST8). At this time, the second reaction canceling operation is also stopped.
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within a scope in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
1,1A,1B 無人機
2 筐体
6 モーター
8 プロペラ
20A,20B,20C,20D,20A’ ファン
22 水平回動装置
1, 1A, 1B drone 2 Case 6 Motor 8 Propeller 20A, 20B, 20C, 20D, 20A 'Fan 22 Horizontal rotation device
Claims (7)
水平方向への推力を発生させるための水平推力発生手段と、
を有する無人飛行装置。 Vertical thrust generating means composed of a plurality of propellers for generating a vertically upward thrust;
Horizontal thrust generating means for generating a thrust in the horizontal direction;
Unmanned flight equipment with.
請求項1に記載の無人飛行装置。 The vertical thrust generation means is configured to move in the horizontal direction by the horizontal thrust generation means while maintaining the unmanned flight apparatus horizontal.
The unmanned flight apparatus according to claim 1.
請求項3に記載の無人飛行装置。 The unmanned flying device has a thrust calculating means for calculating a thrust generated by each of the plurality of airflow generating means in order to move in a predetermined horizontal direction;
The unmanned flight apparatus according to claim 3.
前記単一の気流発生手段が回動することによって生じる反作用を相殺するために、前記鉛直推力発生手段の複数の前記プロペラのそれぞれに発生させる推力を算出する第一反作用相殺手段を有する、請求項5に記載の無人飛行装置。 The single airflow generating means is configured to change the direction of thrust generated by rotating in the horizontal direction,
The first reaction canceling means for calculating the thrust generated in each of the plurality of propellers of the vertical thrust generating means in order to cancel the reaction caused by the rotation of the single airflow generating means. 5. The unmanned flight apparatus according to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018044597A JP2019156127A (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Unmanned flight device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2022070702A (en) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 東京航空計器株式会社 | Unmanned aircraft |
KR20220070722A (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-31 | 주식회사 에어센스 | Aerial shot dron apparatus adaptively shooting aviation image responding with external environment |
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- 2018-03-12 JP JP2018044597A patent/JP2019156127A/en active Pending
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KR20220070722A (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-31 | 주식회사 에어센스 | Aerial shot dron apparatus adaptively shooting aviation image responding with external environment |
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