(57)【要約】      （修正有）【課題】プロペラを回転させるためのモーターの不具合に対応することができる無人飛行体、無人飛行体の制御方法及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】６以上の偶数台のモーター１０Ａ〜１０Ｆの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラ１２Ａ〜１２Ｆの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体１は、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じているか否か判断する不具合判断手段と、不具合判断手段によって、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じていると判断した場合に、不具合が生じていると判断したモーターの駆動を停止し、無人飛行体１を所定の姿勢に制御する姿勢制御手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
６以上の偶数台のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体であって、
いずれかの前記モーターに不具合が生じているか否か判断する不具合判断手段と、
前記不具合判断手段によって、いずれかの前記モーターに前記不具合が生じていると判断した場合に、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御する姿勢制御手段と、
を有する無人飛行体。
【請求項２】
前記不具合判断手段は、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように制御し、前記制御にも関わらず、前記無人飛行体が水平に対して傾きを有し、かつ、前記無人飛行体が旋回している場合に、いずれかの前記モーターに不具合が生じていると判断し、さらに、前記傾きに基づいて、前記不具合を生じている前記モーターを特定するように構成されている、
請求項１に記載の無人飛行体。
【請求項３】
前記不具合判断手段は、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように制御し、前記制御にも関わらず、いずれかの前記モーターの回転数が所定の回転数ではない場合に、いずれかの前記モーターに不具合が生じていると判断し、さらに、前記回転数に基づいて、不具合が生じている前記モーターを特定するように構成されている、
請求項１に記載の無人飛行体。
【請求項４】
前記不具合判断手段は、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように制御し、前記制御にも関わらず、前記無人飛行体が水平に対して傾きを有し、かつ、前記無人飛行体が旋回しており、かつ、いずれかのモーターの回転数が所定の回転数ではない場合に、いずれかの前記モーターに不具合が生じていると判断し、さらに、前記傾き及び／または前記回転数に基づいて、不具合が生じている前記モーターを特定するように構成されている、
請求項１に記載の無人飛行体。
【請求項５】
前記姿勢制御手段は、前記不具合が生じていると判断した前記モーター及び、前記不具合が生じていると判断した前記モーターに対して点対称の位置に配置されている前記モーターの駆動を停止し、残りの偶数台の前記モーターの駆動によって前記所定の姿勢に制御するように構成されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無人飛行体。
【請求項６】
前記姿勢制御手段は、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、残りの前記モーターの駆動によって前記所定の姿勢に姿勢するように構成されている構成されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無人飛行体。
【請求項７】
前記姿勢制御手段は、前記不具合が生じていると判断した前記モーターに対して点対称の位置に配置されている前記モーターの回転速度を他の前記モーターの回転速度よりも遅くするように構成されている、請求項６に記載の無人飛行体。
【請求項８】
前記無人飛行体は、
前記無人飛行体の進行方向の方位を測定するための電子コンパスと、
前記無人飛行体自体から発生する磁界が前記電子コンパスの出力に与える影響を補正するための補正用データ、
とを有し、
前記補正用データは、前記モーターの複数の異なる駆動状態に対応するデータを含み、
前記姿勢制御手段による制御態様に応じた前記補正用データによって、前記電子コンパスの出力を補正するようためのコンパス補正手段を有する、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の無人飛行体。
【請求項９】
前記無人飛行体の現在位置と、着陸のための目的位置とを結ぶ方向と、飛行方向とが一致するように、駆動を停止した前記モーター以外の前記モーターを制御して、前記目的位置へ向かうための着陸手段を有する、
請求項８に記載の無人飛行体。
【請求項１０】
前記不具合判断手段は、前記無人飛行体の移動方向が水平方向の成分を有する場合において、前記移動方向が所定の移動方向から乖離した場合に、前記水平方向の成分を消滅させるように前記モーターを制御し、前記水平成分が所定値以内に至った後、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように前記モーターを制御するように構成されている請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の無人飛行体。
【請求項１１】
前記無人飛行体は、
前記モーターの温度、前記モーターの回転数、及び、前記モーターの振動のうち、少なくとも一つに基づいて、前記モーターの異常を判断する異常判断手段を有し、
前記姿勢制御手段は、前記異常判断手段によって、いずれかの前記モーターに異常が生じていると判断した場合において、前記異常が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御するように構成されている、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の無人飛行体。
【請求項１２】
６以上の偶数台のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体が、
いずれかの前記モーターに不具合が生じているか否かを判断する不具合判断ステップと、
前記不具合判断ステップにおいて、いずれかの前記モーターに前記不具合が生じていると判断した場合に、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御する姿勢制御ステップと、
を実行する、
無人飛行体の制御方法。
【請求項１３】
６以上の偶数台のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体を制御するコンピュータを、
いずれかの前記モーターに不具合が生じているか否か判断する不具合判断手段、及び、
前記不具合判断手段によって、いずれかの前記モーターに前記不具合が生じていると判断した場合に、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御する姿勢制御手段、
として機能させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラを回転させるためのモーターの不具合に対応することができる無人飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型無人飛行体（「ドローン」とも呼ばれる。）の利用が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２４４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドローンは、複数のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転を制御することによって、安定した飛行を実現している。ドローンは、隣り合うプロペラの回転方向を反対方向にすることによって、プロペラの回転による反力を相殺している。このため、複数のモーターのうち、１台のモーターにでも不具合が生じると、安定した飛行が困難になる。
【０００５】
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、プロペラを回転させるためのモーターの不具合に対応することができる無人飛行体、無人飛行体の制御方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、６以上の偶数台のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体であって、いずれかの前記モーターに不具合が生じているか否か判断する不具合判断手段と、前記不具合判断手段によって、いずれかの前記モーターに前記不具合が生じていると判断した場合に、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御する姿勢制御手段と、を有する無人飛行体である。
【０００７】
第一の発明の構成によれば、不具合判断手段によって、いずれかのモーターに不具合が生じているか否かを判断し、姿勢制御手段によって、不具合が生じているモーターの駆動を停止し、無人飛行体を所定の姿勢に制御することができる。具体的には、姿勢制御手段によって、１つのモーターの駆動を停止した場合において、無人飛行体がバランスを崩して墜落することを回避し、安定した状態での空中停止（ホバリング）及び着陸を実施することができる。これにより、プロペラを回転させるためのモーターの不具合に対応することができる。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記不具合判断手段は、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように制御し、前記制御にも関わらず、前記無人飛行体が水平に対して傾きを有し、かつ、前記無人飛行体が旋回している場合に、いずれかの前記モーターに不具合が生じていると判断し、さらに、前記傾きに基づいて、前記不具合を生じている前記モーターを特定するように構成されている、無人飛行体である。
【０００９】
第二の発明の構成によれば、不具合判断手段は、無人飛行体が空中停止する制御によっても、傾いた状態で旋回している場合に、いずれかのモーターに不具合が生じていると判断し、傾きを生じさせる原因となったモーターを不具合が生じているモーターとして特定することができる。ここで、空中停止するような制御とは、すべてのモーターが正常であることを前提として、空中停止、すなわち、無人飛行体の機体が水平を維持し、上下方向への移動がない状態を実現することを目的とし、典型的には、すべてのモーターを所定の回転速度における等速で回転させる制御である。
【００１０】
第三の発明は、第一の発明の構成において、前記不具合判断手段は、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように制御し、前記制御にも関わらず、いずれかの前記モーターの回転数が所定の回転数ではない場合に、いずれかの前記モーターに不具合が生じていると判断し、さらに、前記回転数に基づいて、不具合が生じている前記モーターを特定するように構成されている、無人飛行体である。
【００１１】
第三の発明の構成によれば、不具合判断手段は、無人飛行体が空中停止する制御によっても、いずれかのモーターの回転数が所定の回転数ではない場合に、いずれかのモーターに不具合が生じていると判断し、回転数に基づいて、不具合が生じているモーターを特定することができる。
【００１２】
第四の発明は、第一の発明の構成において、前記不具合判断手段は、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように制御し、前記制御にも関わらず、前記無人飛行体が水平に対して傾きを有し、かつ、前記無人飛行体が旋回しており、かつ、いずれかのモーターの回転数が所定の回転数ではない場合に、いずれかの前記モーターに不具合が生じていると判断し、さらに、前記傾き及び／または前記回転数に基づいて、不具合が生じている前記モーターを特定するように構成されている、無人飛行体である。
【００１３】
第四の発明の構成によれば、不具合判断手段は、無人飛行体が空中停止する制御によっても、傾いた状態で旋回し、かつ、いずれかのモーターの回転数が所定の回転数ではない場合に、いずれかのモーターに不具合が生じていると判断し、傾き及び／または回転数に基づいて、不具合が生じているモーターを特定することができる。
【００１４】
第五の発明は、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの構成において、前記姿勢制御手段は、前記不具合が生じていると判断した前記モーター及び、前記不具合が生じていると判断した前記モーターに対して点対称の位置に配置されている前記モーターの駆動を停止し、残りの偶数台の前記モーターの駆動によって前記所定の姿勢に制御するように構成されている、無人飛行体である。
【００１５】
第五の発明の構成によれば、１台のモーターに不具合があった場合、そのモーターの駆動を停止し、さらに、そのモーターと点対称の位置に配置されているモーターの駆動を停止する。例えば、６台のモーターのうち、１台のモーターに不具合が生じた場合には、不具合を生じたモーター及びその点対称位置に配置されているモーターの駆動を停止し、４台のモーターによる飛行制御に移行する。無人飛行体においては、隣り合うモーターの回転方向は反対方向になっているから、点対称の位置に配置されているモーターの回転方向は反対方向である。このため、不具合を生じているモーターと、その点対称の位置に配置されているモーターの駆動を停止することによって、無人飛行体全体としてモーターの回転による反力を相殺している状態が維持され、安定性の高い飛行が実現できる。
【００１６】
第六の発明は、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの構成において、前記姿勢制御手段は、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、残りの前記モーターの駆動によって前記所定の姿勢に姿勢するように構成されている構成されている、無人飛行体である。
【００１７】
第六の発明の構成によれば、例えば、６台のモーターのうち、１台のモーターに不具合があった場合、そのモーターの駆動を停止し、その他の５台のモーターによる飛行に飛行モードが変更になる。５台のモーターの場合、無人飛行体全体として、複数のモーターの回転によって生じる反力の相殺は困難であるが、駆動可能なモーターをすべて使用することによって、相対的に大きな推力を確保することが可能であり、また、個々のモーターの負担が小さい。
【００１８】
第七の発明は、第六の発明の構成において、前記姿勢制御手段は、前記不具合が生じていると判断した前記モーターに対して点対称の位置に配置されている前記モーターの回転速度を他の前記モーターの回転速度よりも遅くするように構成されている、無人飛行体である。
【００１９】
第七の発明の構成によれば、無人飛行体の不必要な旋回を低減しつつ、駆動可能なモーターを有効に活用することができる。
【００２０】
第八の発明は、第一の発明乃至第七の発明のいずれかの構成において、  前記無人飛行体は、前記無人飛行体の進行方向の方位を測定するための電子コンパスと、前記無人飛行体自体から発生する磁界が前記電子コンパスの出力に与える影響を補正するための補正用データ、とを有し、前記補正用データは、前記モーターの複数の異なる駆動状態に対応するデータを含み、前記姿勢制御手段による制御態様に応じた前記補正用データによって、前記電子コンパスの出力を補正するようためのコンパス補正手段を有する、無人飛行体である。
【００２１】
第八の発明の構成によれば、例えば、６台のモーターによる飛行から４台のモーターによる飛行に飛行モードを変更した場合に、６台のモーターの駆動によって発生する磁界の影響を相殺するための補正用データから、４台のモーターの駆動によって発生する磁界の影響を相殺するための補正用データに、補正用データを切り替えることによって、電子コンパスの出力を補正し、正しい方位を出力することができる。
【００２２】
第九の発明は、第八の発明の構成において、前記無人飛行体の現在位置と、着陸のための目的位置とを結ぶ方向と、飛行方向とが一致するように、駆動を停止した前記モーター以外の前記モーターを制御して、前記目的位置へ向かうための着陸手段を有する、無人飛行体である。
【００２３】
第九の発明の構成によれば、例えば、１台のモーターの駆動を停止した場合において、現在位置と目的位置、及び、モーターの駆動状態に応じて補正された電子コンパスからの出力に示される飛行方向に基づいて、目的位置に向かって飛行することができる。
【００２４】
第十の発明は、第一の発明乃至第九の発明のいずれかの構成において、前記不具合判断手段は、前記無人飛行体の移動方向が水平方向の成分を有する場合において、前記移動方向が所定の移動方向から乖離した場合に、前記水平方向の成分を消滅させるように前記モーターを制御し、前記水平成分が所定値以内に至った後、前記無人飛行体が空中停止（ホバリング）するように前記モーターを制御するように構成されている無人飛行体である。
【００２５】
第十の発明の構成によれば、例えば、無人飛行体が等速で特定の方向へ飛行している場合において、突然、飛行方向が変わった場合、進行方向に位置するモーターの回転数を増加し、水平方向への移動を所定値内に制御する。そのうえで、不具合判断手段は、無人飛行体が空中停止するようにモーターを制御する。これにより、移動方向が水平方向の成分を有して飛行している間に、モーターに不具合が生じた可能性がある場合においても、空中停止の制御を起点とする不具合判断の処理を実施することができる。
【００２６】
第十一の発明は、第一の発明乃至第十の発明のいずれかの構成において、前記無人飛行体は、前記モーターの温度、前記モーターの回転数、及び、前記モーターの振動のうち、少なくとも一つに基づいて、前記モーターの異常を判断する異常判断手段を有し、前記姿勢制御手段は、前記異常判断手段によって、いずれかの前記モーターに異常が生じていると判断した場合において、前記異常が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御するように構成されている無人飛行体である。
【００２７】
第十一の発明の構成によれば、無人飛行体は、異常判断手段によって、モーターに回転停止などの具体的な不具合が発生する前に、モーターの温度、回転数、振動によって、モーターの異常を判断することができる。そして、姿勢制御手段は、具体的な不具合が発生する前に、モーターに異常が生じていることを判断した段階で、異常が生じているモーターを停止し、所定の姿勢に制御することができる。
【００２８】
第十二の発明は、６以上の偶数台のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体が、いずれかの前記モーターに不具合が生じているか否かを判断する不具合判断ステップと、前記不具合判断ステップにおいて、いずれかの前記モーターに前記不具合が生じていると判断した場合に、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御する姿勢制御ステップと、を実行する、無人飛行体の制御方法である。
【００２９】
第十三の発明は、６以上の偶数台のモーターの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転によって推力を得て飛行する無人飛行体を制御するコンピュータを、いずれかの前記モーターに不具合が生じているか否か判断する不具合判断手段、及び、前記不具合判断手段によって、いずれかの前記モーターに前記不具合が生じていると判断した場合に、前記不具合が生じていると判断した前記モーターの駆動を停止し、前記無人飛行体を所定の姿勢に制御する姿勢制御手段、として機能させるためのコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、プロペラを回転させるためのモーターの不具合に対応することができる無人飛行体、無人飛行体の制御方法及びコンピュータプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る無人飛行体の動作を示す概念図である。
【図２】無人飛行体の構成を示す概略斜視図である。
【図３】モーターの外観及び内部を示す概略図である。
【図４】無人飛行体の機能ブロック等を示す概略図である。
【図５】無人飛行体の正常なホバリング状態及びモーターに不具合が生じた場合を示す概念図である。
【図６】無人飛行体が、不具合が生じたモーター、及び、そのモーターとペアのモーターを停止して所定の姿勢に制御する状態を示す概念図である。
【図７】無人飛行体から生じる磁界の電子コンパスへの影響を示す概念図である。
【図８】電子コンパスの出力の補正用データの概念図である。
【図９】無人飛行体の着陸制御を示す概念図である。
【図１０】無人飛行体の着陸制御を示す概念図である。
【図１１】無人飛行体の着陸制御を示す概念図である。
【図１２】無人飛行体の全体的な制御を示す概略フローチャートである。
【図１３】モーターの不具合を判断する制御を示す概略フローチャートである。
【図１４】無人飛行体の姿勢の制御を示す概略フローチャートである。
【図１５】第一の変形例を示す概略フローチャートである。
【図１６】第二の変形例を示す概略フローチャートである。
【図１７】本発明の第二の実施形態に係る無人飛行体の動作を示す概念図である。
【図１８】無人飛行体が、不具合が生じたモーターを停止して所定の姿勢に制御する状態を示す概念図である。
【図１９】無人飛行体の着陸制御を示す概念図である。
【図２０】無人飛行体の着陸制御を示す概念図である。
【図２１】無人飛行体の全体的な制御を示す概略フローチャートである。
【図２２】無人飛行体の姿勢の制御を示す概略フローチャートである。
【図２３】本発明の第三の実施形態に係る無人飛行体の動作を示す概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
＜第一の実施形態＞
＜動作の概略＞
図１を参照して、本実施形態の無人飛行体１（以下、「無人機１」という。）の動作の概略を説明する。無人機１は無人飛行体の一例である。
【００３４】
図１に示すように、無人機１は、６つのプロペラ１２Ａ乃至１２Ｆを有する。プロペラ１２Ａ等は、それぞれ、モーター１０Ａ乃至１０Ｆの回転軸に接続されている。本明細書において、プロペラ１２Ａ等を総称して「プロペラ１２」と呼び、モーター１０Ａ等を総称して「モーター１０」と呼ぶ。無人機１は、モーター１０の回転軸に接続されたプロペラ１２の回転によって、飛行のための推力を得るように構成されている。
【００３５】
図１（ａ）は、無人機１が正常に空中停止（ホバリング）している状態を示す。空中停止とは、空中における飛行の一形態であって、上下方向の移動がなく、かつ、無人機１の機体が水平を維持している状態である。本明細書において、無人機１の重心は６台のモーター１０Ａ等で構成される六角形の中心に位置し、モーター１０Ａ等が同一の回転速度で回転することによって、空中停止を実現できるとする。
【００３６】
例えば、モーター１０Ａに不具合が生じ、その駆動（回転）が停止したとする。この場合、無人機１において、プロペラ１２Ａの位置が相対的に低くなり、図１（ｂ）に示すように、無人機１はプロペラ１２Ａが位置する方向（矢印Ｘ１に示す方向）に移動する。本明細書に添付の図において、複数の斜線（ハッチング）によって、プロペラの回転が停止していることを示す。
【００３７】
プロペラ１２Ａが停止すると、プロペラ１２Ａの回転による反力が消滅するから、複数のプロペラ１２の反力が相殺されていた状態が崩れ、無人機１はプロペラ１２Ａが回転していた方向に旋回する。すなわち、空中停止の状態においてモーター１０Ａに不具合が生じると、モーター１０Ａの回転数が制御できなくなり、無人機１は水平状態から乖離し、かつ、旋回するという現象が生じる。無人機１は、この現象のうち、少なくとも一つを利用して、モーター１０Ａに不具合が生じたことを判断する。
【００３８】
無人機１は、モーター１０Ａに不具合が生じたと判断すると、モーター１０Ａの駆動を停止し、図１（ｃ）に示すように、他のプロペラ１２Ｂ乃至１２Ｆを制御して、無人機１を所定の姿勢に制御する。所定の姿勢は、例えば、空中停止の状態である。
【００３９】
本実施形態においては、プロペラ１２Ａとペアのプロペラ１２Ｄの回転を停止する制御を行い、他のプロペラ１２Ｂ，１２Ｃ、１２Ｅ及び１２Ｆを駆動して、無人機１が空中停止するように制御する。空中停止の状態で所定時間経過すると、無人機１は、図１（ｄ）に示すように、所定の方向（矢印Ｚ１に示す方向）に向かって下降し、着陸する。所定時間は、例えば、１５秒（ｓ）である。
【００４０】
本明細書において、６台のモーターの駆動による飛行制御に対して、２台少ないモーターの駆動による飛行制御を「下位偶数台制御」という。逆に、４台のモーターの駆動による飛行制御に対して、２台多いモーターの駆動による飛行制御を「上位偶数台制御」という。なお、本実施形態は、偶数台のモーターの駆動による飛行制御を実施するが、本実施形態とは異なり、奇数台のモーターの駆動による飛行制御を行う場合には、「奇数台制御」という。
【００４１】
＜無人機１の構成の概略＞
図２に示すように、無人機１は、筐体２を有し、筐体２上には上部カバー４（以下、「キャノピー４」という。）が配置されている。
【００４２】
筐体２の内部には、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）などの航法衛星からの測位用電波を利用する測位装置の演算部等が配置されている。自律飛行装置は、コンピュータで構成され、慣性計測装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｕｎｉｔ：ＩＭＵ）、気圧センサー等の電子部品を備える。慣性計測装置は、３軸のジャイロと３方向の加速度計から構成され、３次元の角速度と加速度を求めることができる。
【００４３】
筐体２の上面において、キャノピー４に覆われた位置には、バッテリー及び通信用のアンテナが配置されている。
【００４４】
筐体２には、アーム根本部６が接続され、各アーム根本部６に丸棒状のアーム８が筐体２から外側へ延在する態様において接続されている。各アーム８の自由端側の端部８ａには、それぞれ、モーター１０Ａ乃至１０Ｆが接続されている。モーター１０Ａ等の回転軸には、それぞれ、プロペラ１２Ａ乃至１２Ｆが接続されている。
【００４５】
モーター１０Ａ等の回転を制御する駆動回路（ＥＳＣ：Electric Speed Controller）は、アーム根本部６の内部に格納されている。各アーム８の先端部近傍には、脚部１４が配置されている。キャノピー４は、樹脂で形成されている。筐体２、アーム８及びプロペラ１２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。
【００４６】
測位装置用のアンテナ１６及び電子コンパス１８は、筐体２から相対的に乖離した位置に配置されている。例えば、アンテナ１６及び電子コンパス１８は、筐体２とモーター１０Ａを接続するアーム８に接続されている。これにより、筐体２に配置されたバッテリーからの電流によって生じる磁界が電子コンパス１８へ与える影響を低減している。ただし、バッテリーからの電流によって生じる磁界の影響は消滅するわけではなく、また、モーター１０Ａ等の駆動によって生じる磁界の影響も存在する。このため、電子コンパス１８の出力は、これらの磁界の影響を相殺し、真の方位を示すように補正される。
【００４７】
なお、本実施形態の無人機１はモーター１０を６台備えているが、本発明においては、モーター１０の数は６以上の偶数であればよく、例えば、８台、１０台、１２台等であってもよい。
【００４８】
＜モーターの構成＞
図３に示すように、モーター１０は、アウターローター式のブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）モーターである。図３（ａ）はモーター１０の外観を示し、図３（ｂ）はモーター１０の内部の概略を示す。図３（ｂ）に示すように、ステーター１０ａの中心部１０ａａには、複数の巻線部１０ａｂが放射状に固定されている。
【００４９】
巻線部１０ａｂは、鉄心に銅線が巻き付けられて構成されている。ローター１０ｂの内周面には、複数の永久磁石１０ｂｄが固定されている。隣り合う永久磁石１０ｂｄは、互いに極性が異なる。各巻線部１０ａｂに流す電流を制御することによって、回転磁界を生成し、巻線部１０ａｂと永久磁石１０ｂｄとが吸引・反発を繰り返すことによって、ローター１０ｂが回転する。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、ローター１０ｂには切欠き部１０ｂｃが形成されており、ステーター１０ａの巻線部１０ａｂを空気によって冷却する。また、ローター１０ｂには接続部１０ｂａが形成されており、接続部１０ｂａに接続用の部品を介してプロペラ１２が接続される。モーター１０には、ローター１０ｂの回転数を計測する回転センサー、モーター１０の温度を計測する温度センサー、及び、モーター１０の振動を計測する振動センサーが配置されている。回転センサーは、例えば、ホール素子で構成する。ホール素子をステーター１０ａ側に少なくとも１個配置し、ローター１０ｂの永久磁石１０ｂｄの回転を検出する。温度センサーは、例えば、熱電対を採用する。振動センサーは、例えば、圧電型センサーを採用し、ステーター１０ａ、または、モーター１０の外部近傍に配置する。
【００５１】
上述のように、モーター１０の駆動によって磁界が生じる。電子コンパス１８の出力は、この磁界の影響を相殺するように調整される。いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じると、無人機１が全体として発生する磁界が変動するから、無人機１が所定の方向へ向かって飛行するためには、電子コンパス１８の出力が真の方位を示すように、補正する必要がある。無人機１は、後述のように、補正用データによって、この調整を行う。
【００５２】
＜無人機１の機能ブロック＞
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）５０、記憶部５２、無線通信部５４、衛星測位部５６、方位測定部５８、自律飛行制御部６０、及び、電源部６２を有する。
【００５３】
無人機１は、無線通信部５４によって、プロポ７０と通信可能になっている。プロポ７０は、制御信号を送信することによって、無人機１を制御するための制御装置である。ただし、無人機１は、プロポ７０から制御信号を受信しない状態において、自律飛行することができる。自律飛行は、姿勢の制御のほか、所定経路の自動飛行を含む。
【００５４】
無人機１は、衛星測位部５６によって、無人機１自体の位置を測定することができる。衛星測位部５６は、基本的に、４つ以上の航法衛星からの測位用電波を受信して無人機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飛行のために使用する。また、本実施形態とは異なり、無人機１が、カメラやレーザースキャナーなどの情報取得手段を有する場合には、それらによって取得したデータと座標（位置）とを紐づけするために使用する。
【００５５】
無人機１は、方位測定部５８によって、方位を測定することができる。方位測定部５８は、上述の電子コンパス１８に対応する。方位は、自律飛行のために使用する。
【００５６】
電源部６２は、例えば、交換可能な可充電電池（バッテリー）に対応し、無人機１の各部に電力を供給するようになっている。
【００５７】
記憶部５２には、出発点から目的位置まで自律飛行するための飛行計画を示すデータ等の無人飛行に必要な各種データ及びプログラムのほか、不具合判断プログラム、姿勢制御プログラム、コンパス補正プログラム、及び、着陸プログラムが格納されている。
【００５８】
＜不具合の判断について＞
無人機１は、不具合判断プログラムによって、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じているか否かを判断する。ＣＰＵ５０と不具合判断プログラムは、不具合判断手段の一例である。
【００５９】
無人機１は、不具合判断プログラムによって、すべてのモーター１０Ａ等が正常に駆動している前提において、無人機１が空中停止（ホバリング）するように制御し、その制御に関わらず、無人機１が水平に対して傾きを有し、かつ、無人機１が旋回している場合に、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じていると判断し、さらに、傾きの原因になったモーター１０Ａ等を特定するように構成されている。無人機１が水平に対して傾きを有するか否かは、すべてのプロペラ１２Ａ等の最上部を結ぶ面と平行な面（以下、「基準面」という。）が水平に対して傾きを有するか否かを意味する。また、無人機１の旋回（「ヨー」ともいう。）は、無人機１が基準面と平行な方向において回転することを意味する。
【００６０】
図５（ａ）及び（ｂ）において、上側の図は、無人機１を上方から視た概略平面図である。図５（ａ）及び（ｂ）において、下側の図は、無人機１を側方から視た概略側面図である。図５（ａ）は、無人機１が正常に空中停止（ホバリング）している状態を示す。隣り合うプロペラ１２Ａ等は、それぞれ、反対方向に回転する。例えば、プロペラ１２Ａが時計回り（矢印Ａ１方向）であれば、プロペラ１２Ｂは半時計回り（矢印Ａ２方向）に回転する。これにより、無人機１は全体として、プロペラ１２Ａ等の回転による反力を相殺している。無人機１が正常に空中停止している場合、上方（矢印Ｙ１方向）の推力を生じさせつつ、上下方向への移動はなく、基準面は水平を維持し、旋回もしない。
【００６１】
図５（ｂ）は、プロペラ１２Ａを回転させるモーター１０Ａに不具合が生じている状態を示す。例えば、６台のモーター１０Ａ等のうち、モーター１０Ａが駆動を停止しているとする。この場合、鉛直方向において、プロペラ１２Ａの位置が他のプロペラ１２Ｂ等に比べて低くなり、無人機１の基準面は水平に対して角度θ１を有するようになり、プロペラ１２Ａの方向（矢印Ｘ１に示す方向）へ移動する。また、プロペラ１２Ａが停止すると、プロペラ１２Ａの回転による反力の相殺状態が崩れ、無人機１は全体としてプロペラ１２Ａが回転していた方向と同一方向（矢印Ｃ１へ示す方向）に旋回する。すなわち、プロペラ１２Ａの停止により、無人機１が水平に対して傾き、かつ、旋回する。無人機１の移動、水平方向に対する傾斜、旋回は、筐体２内に配置されている慣性計測装置からの出力に示される。
【００６２】
無人機１は、水平からの傾きによって、不具合を生じているモーターを特定する。例えば、モーター１０Ａの位置が他のモーター１０Ｂ等との対比において、最も低くなっている場合には、モーター１０Ａが不具合を生じているモーターであるとして特定する。なお、無人機１が、空中停止の状態からモーター１０Ａの方向へ移動した場合には、モーター１０Ａの回転数が落ちたことを意味するから、本実施形態とは異なり、無人機１は、移動方向によって、不具合を生じているモーターを特定するようにしてもよい。傾斜や移動方向は、慣性計測装置からの出力に示される。
【００６３】
無人機１は、外部環境の急激な変化、例えば、突風によって、水平に対して傾く場合はある。これに対して、無人機１が、突風によって、傾き、かつ、旋回する現象は稀である。このため、無人機１が、水平に対して傾き、かつ、旋回する現象が生じた場合には、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じている可能性が高い。これを踏まえて、無人機１は、水平に対して傾き、かつ、旋回する現象が生じた場合には、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じていると判断する。
【００６４】
＜姿勢の制御について＞
無人機１は、不具合判断プログラムによって、いずれかのモーター１０Ａ等に不具合が生じていると判断すると、姿勢制御プログラムによって、不具合が生じていると判断したモーターの駆動を停止し、無人機１を所定の姿勢に制御する。所定の姿勢は、例えば、空中停止における姿勢であり、基準面が水平である状態である。ＣＰＵ５０と姿勢制御プログラムは、姿勢制御手段の一例である。本明細書において、不具合が生じているモーターは、モーター１０Ａであるとして、以下説明する。
【００６５】
無人機１は、不具合が生じていると判断したモーター１０Ａ、及び、不具合が生じていると判断したモーター１０Ａと点対称の位置に配置されているモーター１０Ｄの駆動を停止し、残りの偶数個のモーター１０Ｂ等の駆動によって姿勢を制御するように構成されている。すなわち、６台のモーターの駆動による上位偶数台制御から、４台のモーターの駆動による下位偶数台制御へ移行する。図５に示す平面図において、筐体２の中心部を中心として、互いに点対称の位置に配置されているモーターを「ペアのモーター」と呼ぶ。例えば、モーター１０Ａとモーター１０Ｄは、互いにペアのモーターである。
【００６６】
無人機１は、モーター１０Ａに不具合が生じていると判断すると、モーター１０Ａ及びペアのモーターであるモーター１０Ｄの駆動を停止する。そして、図６に示すように、無人機１は、他のモーター１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ及び１０Ｆを駆動して、姿勢を制御する。モーター１０Ｂと１０Ｆは半時計回り（矢印Ａ２方向）に回転し、モーター１０Ｃと１０Ｅは時計回り（矢印Ａ１方向）に回転するから、すべてのモーター１０Ｂ等が同一回転数で回転すると、無人機１は上方（矢印Ｙ１方向）の推力を生じ、姿勢は水平に制御され、かつ、反力は相殺され、旋回することはない。上下方向の移動を生じないような回転数に制御することにより、空中停止を実現することができる。
【００６７】
図６に示すように、モーター１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ及び１０Ｆを同一回転速度の等速で回転させている状態から、モーター１０Ｂ及び１０Ｃの回転数を同一回転数において増加させると、無人機１は旋回することなく矢印Ｘ２方向へ移動する。また、モーター１０Ｅ及び１０Ｆの回転数を同一回転数において増加させると、無人機１は旋回することなく矢印Ｘ３方向へ移動する。矢印Ｘ２及びＸ３以外の方向へ移動するためには、無人機１を旋回させて、進行方向を変更する必要がある。進行方向を正しい方向に変更するためには、モーター１０Ａ等の駆動状態に応じて、電子コンパス１８の出力値を補正する必要がある。
【００６８】
＜電子コンパスの補正（キャリブレーション）について＞
無人機１は、コンパス補正プログラムによって、姿勢制御プログラムによる制御態様に応じた補正用データによって、電子コンパス１８の出力を補正する。ＣＰＵ５０とコンパス補正プログラムは、コンパス補正手段の一例である。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、無人機１が正常に空中停止している場合には、各モーター１０Ａ等に関連して生じる磁界が電子コンパス１８に与える影響は、例えば、モーター１０Ａが３５％、モーター１０Ｂ及び１０Ｆが２０％、モーター１０Ｃ及び１０Ｅが１０％、モーター１０Ｄが５％である。それに対応する電子コンパス１８の出力値の補正値は、いずれのモーター１０も駆動させない状態の出力値と、すべてのモーター１０を駆動させてときの出力値を対比することによって、得ることができる。
【００７０】
図７（ｂ）に示すように、モーター１０Ａ及び１０Ｄが停止し、他のモーター１０Ｂ等が回転して空中停止している場合に、モーター１０Ｂ等に関連して生じる磁界が電子コンパス１８に与える影響は、例えば、モーター１０Ｂ及び１０Ｆが３４％、モーター１０Ｃ及び１０Ｅが１６％であり、それに対応する補正値も実験によって求めることができる。
【００７１】
無人機１は、記憶部５２に、上記の補正値を示す補正用データを格納している。図８は、補正用データの一例であり、例えば、すべてのモーター１０Ａ等が等速回転している場合の水平方向の補正値及び垂直方向の補正値や、いずれか１台のモーター１０Ａ等が駆動を停止した場合の水平方向の補正値及び垂直方向の補正値や、いずれか１台のモーター１０Ａ等が駆動を停止し、ペアのモーター１０Ａ等が相対的に低速で回転している場合の水平方向の補正値及び垂直方向の補正値を示すデータである。なお、モーター１０の駆動状態は、図８に示す状態に限らず、補正用データは、モーター１０の様々な駆動状態に対応する補正用データを含む。なお、図８において、回転数は、基準となる回転数に対して、回転数が１００％のときは１００、０％のときは０、５％のときは５と表示している。モーターＡ乃至Ｆは、モーター１０Ａ乃至１０Ｆを意味する。
【００７２】
上述のように、無人機１は、いずれかのモーター１０Ａ等が駆動を停止して、姿勢制御手段によって姿勢を制御した場合に、補正用データによって電子コンパス１８の出力を補正するよう構成されている。
【００７３】
＜着陸について＞
無人機１は、姿勢制御プログラムによって所定の姿勢の維持を達成し、所定時間経過した場合に、着陸プログラムによって、所定の位置へ着陸する。ＣＰＵ５０と着陸プログラムは、着陸手段の一例である。所定時間は、例えば、１５秒（ｓ）である。
【００７４】
無人機１は、姿勢制御プログラムによって、無人機１の現在位置と、着陸のための目的位置とを結ぶ方向と、飛行方向とが一致するように、駆動を停止したモーター１０Ａ及び１０Ｄ以外のモーター１０Ｂ等を制御して、目的位置へ向かうように構成されている。
【００７５】
図９（ａ）に示すように、矢印Ｘ３方向に飛行している状態において、目的位置が矢印Ｘ４に示す方向に位置するとする。無人機１が飛行方向を矢印Ｘ４に変更するために、例えば、モーター１０Ｅの回転速度を増加すると、無人機１は矢印Ｃ１に示す方向に旋回する。
【００７６】
モーター１０Ｅの回転速度を増加すると、無人機１が旋回するだけではなく、モーター１０Ｅが位置する方向とは反対方向（つまり、モーター１０Ｂの方向）への移動も生じる。そうすると、無人機１が所定の旋回を完了した時点の位置において、目的位置の方向は、旋回開始前の位置からの方向とは変わっていることになる。図９（ｂ）に示すように、例えば、目的位置は、無人機１が所定の旋回を完了した時点の位置において、矢印Ｘ４に示す方向ではなく、矢印Ｘ５に示す方向に変わっていることになる。
【００７７】
図１０（ａ）に示すように、無人機１の現在位置Ｐ１においては、目的位置Ｐ１０の方向は矢印Ｘ４に示す方向である。しかし、無人機１が矢印Ｘ４に示す方向に機首を旋回し、飛行方向を変更すると、水平方向の成分を有する移動も生じるから、図１０（ｂ）に示すように、無人機１の位置がＰ２へ移行する。位置Ｐ２においては、目的位置の方向は矢印Ｘ５に示す方向に変わっている。
【００７８】
この点、無人機１は、図１１に示すように、無人機１の現在位置と目的位置とを結ぶ線分Ｌ１が示す方向と、飛行方向Ｘｃとが一致するように、駆動を停止したモーター１０Ａ等以外のモーター１０Ｂ等を制御して、目的位置へ向かう。本実施形態においては、ペアのモーター１０Ｄの駆動は停止し、モーター１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ及び１０Ｆを駆動して、線分Ｌ１と飛行方向Ｘｃとを一致させる。目的位置が既知であるとすれば、現在位置は衛星測位部５６によって測位することができるから、線分Ｌ１を算出することができ、線分Ｌ１が示す方向も算出することができる。飛行方向Ｘｃは、電子コンパス１８の出力によって得ることができる。モーター１０Ａ等の停止によって無人機１が全体として発生する磁界が変動しても、電子コンパス１８の出力値は、補正用データによって補正されているから、正しい方位を取得することができる。これにより、無人機１は、目的位置へ向かって飛行することができる。
【００７９】
以下、図１２乃至図１４のフローチャートを参照して、無人機１の動作を説明する。まず、図１２を参照して、無人機１の全体的な動作を説明する。無人機１は、プロポ７０からの指示によって発進すると、所定の経路の飛行などの任務を開始し（図１２のステップＳＴ１）、例えば、所定時間ごとにモーター１０の不具合を判断する（ステップＳＴ２）。いずれのモーター１０Ａ等にも不具合がなければ（ステップＳＴ３）、任務を継続し（ステップＳＴ４）、任務が完了したと判断すると（ステップＳＴ５）、所定の位置に帰還する（ステップＳＴ６）。これに対して、いずれかのモーター１０に不具合があると判断すると（ステップＳＴ３）、飛行モードを変更し（ステップＳＴ７）、所定の姿勢に制御して、さらに、電子コンパスのキャリブレーション（補正値の変更）を行って（ステップＳＴ８）、所定時間経過後に着陸する（ステップＳＴ９）。上述のステップＳＴ２は不具合判断ステップの一例であり、ステップＳＴ７は姿勢制御ステップの一例である。上述のステップＳＴ８は、コンパス補正ステップの一例である。
【００８０】
次に、図１３を参照して、無人機１がモーター１０Ａ等の不具合を判断するステップＳＴ２について説明する。無人機１は、すべてのモーター１０Ａ等が正常に駆動している前提において、空中停止の制御を行い（ステップＳＴ２１）、空中停止したと判断すると（ステップＳＴ２２）、いずれのモーター１０Ａ等にも不具合はないと判断する（ステップＳＴ２３）。これに対して、空中停止の制御を行っても空中停止していないと判断すると（ステップＳＴ２２）、さらに、無人機１が水平に対して傾き、かつ、旋回しているか否かを判断する（ステップＳＴ２４）。無人機１は、水平に対して傾き、かつ、旋回しているという条件を満たさない場合には、不具合なしと判断し（ステップＳＴ２３）、その条件を満たす場合には、不具合ありと判断し、不具合があるモーター１０Ａ等を特定する（ステップＳＴ２６）。
【００８１】
次に、図１４を参照して、無人機１が飛行モードを変更するステップＳＴ７について説明する。無人機１は、モーター１０Ａに不具合が生じていると判断した場合、不具合を生じたモーター１０Ａ、及び、ペアのモーター１０Ｄの駆動を停止し（図１４のステップＳＴ７１）、４つのモーター１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅ及び１０Ｆを駆動して、空中停止（ホバリング）し、所定の姿勢である水平状態を維持する。
【００８２】
＜第一の変形例＞
第一の実施形態について、第一の変形例を説明する。第一の変形例は、不具合判断プログラムによる処理が、第一の実施形態とは異なる。
【００８３】
第一の変形例においては、無人機１は、不具合判断プログラムによって、すべてのモーター１０Ａ等が正常に動作する前提において、空中停止（ホバリング）するように制御し、いずれかのモーター１０Ａ等の回転数が所定の回転数ではない場合に、所定の回転数で回転していないモーター１０Ａ等に不具合が生じていると判断するように構成されている。すべてのモーター１０Ａ等が正常に駆動している前提において、空中停止するためには、すべてのモーター１０Ａ等を所定の回転速度において等速で回転させる。例えば、モーター１０Ａが所定の回転速度で回転しない場合には、モーター１０Ａに不具合が生じていると判断する。モーター１０Ａ等の回転速度は、回転センサーで検出する。以下、図１５を使用して、この処理（図１２のステップＳＴ２）について説明する。
【００８４】
図１５に示すように、無人機１は、モーター１０Ａ等に対して、すべてのモーター１０Ａ等が正常に動作する前提において、空中停止の制御を行い（ステップＳＴ２１）、空中停止したと判断すると（ステップＳＴ２２）、いずれのモーター１０Ａ等にも不具合はないと判断する（ステップＳＴ２３）。これに対して、空中停止の制御を行っても空中停止していないと判断すると（ステップＳＴ２２）、さらに、モーター１０Ａ等の出力に異常があるか否かを判断する（ステップＳＴ２５）。無人機１は、モーター１０Ａ等の出力に異常があるという条件を満たさない場合には、不具合なしと判断し（ステップＳＴ２３）、その条件を満たす場合には、不具合ありと判断し、不具合のあるモーターを特定する（ステップＳＴ２６）。ここで、モーター１０Ａ等の出力は、例えば、モーター１０Ａ等の回転数である。各モーター１０Ａ等には、自律飛行装置によって、所定の回転数が指示されており、その回転数と異なる場合、例えば、回転が停止している場合には、対応するモーター１０Ａ等の出力に異常があると判断する。
【００８５】
＜第二の変形例＞
第一の実施形態について、第二の変形例を説明する。第二の変形例は、不具合判断プログラムの処理が、第一の実施形態とは異なる。
【００８６】
第二の変形例においては、無人機１は、不具合判断プログラムによって、すべてのモーター１０Ａ等が正常に動作する前提において、空中停止（ホバリング）するように制御し、無人機１が水平に対して傾きを有し、旋回しており、かつ、いずれかのモーター１０Ａ等の回転数が所定の回転数ではない場合に、所定の回転数で回転していないモーター１０Ａ等に不具合が生じていると判断するように構成されている。以下、図１６を使用して、この処理（図１２のステップＳＴ２）について説明する。
【００８７】
図１６に示すように、無人機１は、モーター１０Ａ等に対して、すべてのモーター１０Ａ等が正常に動作する前提において、空中停止の制御を行い（ステップＳＴ２１）、空中停止したと判断すると（ステップＳＴ２２）、いずれのモーター１０Ａ等にも不具合はないと判断する（ステップＳＴ２３）。これに対して、空中停止の制御を行っても空中停止していないと判断すると（ステップＳＴ２２）、さらに、無人機１が水平に対して傾き、かつ、旋回しているか否かを判断し（ステップＳＴ２４）、さらに、モーター１０Ａ等の出力に異常があるか否かを判断する（ステップＳＴ２５）。無人機１は、水平に対して傾き、かつ、旋回しているという条件を満たさない場合、あるいは、モーター１０Ａ等の出力に異常があるという条件を満たさない場合には、不具合なしと判断し（ステップＳＴ２３）、双方の条件を満たす場合には、不具合ありと判断し、不具合のあるモーターを特定する（ステップＳＴ２６）。
【００８８】
＜第二の実施形態＞
図１７乃至図２２を参照して、第二の実施形態について説明する。第一の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第一の実施形態と異なる事項を中心に説明する。
【００８９】
まず、図１７を参照して、本実施形態の無人機１の動作の概略を説明する。図１７（ａ）は、無人機１が正常にベクトルＶ１に示す方向及び速度で飛行している状態を示す。例えば、モーター１０Ａに不具合が生じ、その駆動が停止した場合には、図１２（ｂ）に示すように、無人機１は、ベクトルＶ１とは異なる方向及び速度（例えば、ベクトルＶ２に示す方向及び速度）で飛行する。この場合、無人機１は、図１７（ｃ）に示すように、他のプロペラ１２Ｂ乃至１２Ｆを制御して、無人機１を所定の姿勢である空中停止に制御する。本実施形態においては、プロペラ１２Ａの回転を停止し、他のプロペラ１２Ｂ等を駆動して、姿勢を制御する。空中停止の状態で所定時間安定した場合には、無人機１は、図１７（ｄ）に示すように、所定の方向（矢印Ｚ１に示す方向）に向かって下降し、着陸する。
【００９０】
第二の実施形態においては、無人機１は、不具合判断プログラムによって、無人機１の移動方向が水平方向の成分を有する場合（例えば、ベクトルＶ１に示す移動方向）において、移動方向を変更する制御をしていないにも関わらず、移動方向が所定の移動方向から乖離した場合（例えば、ベクトルＶ２に示す移動方向）に、移動方向の水平方向の成分（ベクトルＶ２の水平方向の成分）を消滅させるようにモーター１０Ａ等を制御し、その後、すべてのモーター１０Ａ等が正常に駆動している前提において、無人機１を空中停止（ホバリング）制御するようにモーター１０Ａ等を制御するように構成されている。
【００９１】
例えば、ベクトルＶ２方向のモーターがモーター１０Ｃであれば、モーター１０Ｃの回転数を増加することで、ベクトルＶ２方向の水平方向の成分を消滅させることができる。水平方向の成分の大きさは、慣性計測装置からの出力に示される。移動方向に位置するモーター１０の回転数を上げるという操作を複数回繰り返し、慣性計測装置からの出力によって、水平方向の成分が消滅したことを確認すると、すべてのモーター１０Ａ等が正常に駆動している前提において、無人機１を空中停止させるように制御する。この後の処理は、第一の実施形態と同様であり、すべてのモーター１０Ａ等の動作が正常である前提において、空中停止させる制御にも関わらず、空中停止しない場合には、空中停止を妨げているモーター１０Ａ等を不具合が生じているモーターであるとして特定する。
【００９２】
第二の実施形態においては、無人機１は、姿勢制御プログラムによって、不具合が生じていると判断したモーター１０Ａの駆動を停止し、残りのモーター１０Ｂ等の駆動によって姿勢を制御するように構成されている。すなわち、無人機１は、奇数台制御を行う。例えば、図１８に示すように、モーター１０Ａに不具合を生じ、停止している場合には、他のモーター１０Ｂ等を駆動して、姿勢を制御する。モーター１０Ａのペアのモーター１０Ｄも駆動させる。そうすると、空中停止（ホバリング）は可能であるが、旋回が生じる。すなわち、複数のモーター１０Ｂ等の回転による反力の相殺が不十分になり、無人機１は、矢印Ｃ１方向に旋回する。この点、無人機１は、矢印Ｃ１方向の旋回を最小限度にするために、ペアのモーター１０Ｄの回転数は、他のいずれのモーター１０Ｂ等よりも小さくする。これにより、無人機１は旋回するが、ペアのモーター１０Ｄの推力も利用できるから、各モーター１０Ｂ等の負担は小さくなる。
【００９３】
また、図１９に示すように、無人機１が目的位置Ｐ１０に向かう飛行経路は、矢印Ｘ６に示すように曲線的な経路となる。このため、無人機１は、着陸プログラムによって、現在位置と目的位置を結ぶ線分に対して、旋回による曲線的な経路を想定したうえで、モーター１０Ｂ等を制御して、目的位置Ｐ１０へ向かう。
【００９４】
なお、本実施形態とは異なり、ペアのモーター１０Ｄは、適宜、駆動と停止を行い、直線経路と曲線経路を組み合わせるように構成してもよい、例えば、図２０に示すように、直線経路Ｘ７及びＸ９と、曲線経路Ｘ８及びＸ１０を組み合わせて目的位置Ｐ１０へ向かうことで、全体として曲線経路を飛行するよりも飛行距離が短くなる。
【００９５】
次に、図２１を参照して、無人機１がモーター１０Ａ等の不具合を判断するステップＳＴ２（図１２）について説明する。無人機１は、モーター１０Ａ等がすべて正常に動作している前提において、等速直線移動をする制御を行い（ステップＳＴ１２１）、速度及び方向が維持されていれば（ステップＳＴ１２２）、不具合はないと判断する（ステップＳＴ１２３）。これに対して、速度または方向が維持されていないと判断すると（ステップＳＴ１２２）、水平方向への移動を停止し（ステップＳＴ１２４）、モーター１０Ａ等がすべて正常に動作している前提において、空中停止するための制御を行う（ステップＳＴ１２５）。そして、無人機１が水平に対して傾き、かつ、旋回したか否かを判断し（ステップＳＴ１２６）、水平に対して傾き、かつ、旋回したという条件を満たさない場合には、不具合なしと判断し（ステップＳＴ１２３）、その条件を満たす場合には、さらに、モーター１０Ａ等の出力に異常があるか否かを判断する（ステップＳＴ１２７）。無人機１は、モーター１０Ａ等の出力に異常があると判断すると、不具合ありと判断し、不具合のあるモーターを特定する（ステップＳＴ１２８）。
【００９６】
次に、図２２を参照して、無人機１が飛行モードを変更するステップＳＴ７（図１２）について説明する。例えば、モーター１０Ａに不具合が生じていると判断した場合、無人機１は、不具合を生じたモーター１０Ａの駆動を停止し（図２２のステップＳＴ１７１）、５つのモーター１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ及び１０Ｆを駆動して、空中停止（ホバリング）し、所定の姿勢である水平状態で停止する（ステップＳＴ１７２）。
【００９７】
＜第三の実施形態＞
図２３を参照して、第三の実施形態について説明する。第二の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第二の実施形態と異なる事項を中心に説明する。
【００９８】
無人機１は、記憶部５２（図４参照）に、異常判断プログラムを格納している。ＣＰＵ５０と異常判断プログラムは、異常判断手段の一例である。無人機１は、異常判断プログラムによって、モーター１０の温度、モーター１０の回転数、及び、モーター１０の振動のうち、少なくとも一つに基づいて、モーター１０Ａ等の異常を判断するように構成されている。例えば、いずれかのモーター１０Ａ等の温度が所定の温度以上になった場合に、そのモーターに異常が生じていると判断する。あるいは、モーター１０Ａ等を所定の回転速度に制御しているにも関わらず、実際の回転速度が所定範囲を超えて速い、または、遅いという不一致が生じている場合には、その不一致を生じているモーターに異常が生じていると判断する。あるいは、いずれかのモーター１０Ａ等の振動数及び／または振動強度が所定範囲を超えた場合に、所定範囲を超えたモーターに異常が生じていると判断する。モーター１０Ａ等に異常があれば、将来、駆動の停止など、不具合を生じる可能性がある。本明細書において、「異常」の意義は、不具合の前兆である。
【００９９】
また、無人機１は、モーター１０Ａ等に異常が生じていると判断した場合には、姿勢制御プログラムによって、異常が生じていると判断した対象のモーター１０Ａ等の駆動を停止し、無人機１を所定の姿勢に制御するように構成されている。
【０１００】
以下、図２３のフローチャートを参照して、無人機１の動作を説明する。無人機１は、プロポ７０からの指示によって発信すると、所定の経路の飛行などの任務を開始し（図２３のステップＳＴ１）、例えば、所定時間ごとにモーター１０Ａ等の異常を判断する（ステップＳＴ２Ａ）。いずれのモーター１０Ａ等にも異常がなければ、不具合を生じる可能性がないと判断し（ステップＳＴ３Ａ）、任務を継続し（ステップＳＴ４）、任務が完了したと判断すると（ステップＳＴ５）、所定の位置に帰還する（ステップＳＴ６）。これに対して、いずれかのモーター１０Ａ等に異常がある場合には、将来不具合を生じる可能性があると判断し（ステップＳＴ３Ａ）、飛行モードを変更し（ステップＳＴ７）、所定の姿勢に制御し、さらに、電子コンパスのキャリブレーションを行って（ステップＳＴ８）、所定時間経過後に着陸する（ステップＳＴ９）。
【０１０１】
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。また、各実施形態及び変形例は、矛盾が生じない限り、適宜、組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  無人飛行体
２  筐体
４  上部カバー
６  アーム根本部
８  アーム
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  モーター
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ  プロペラ
１４  脚部
１６  アンテナ
１８  電子コンパス
５０  ＣＰＵ
５２  記憶部
７０  プロポ
【図１】
2020111181.tif 000003
【図２】
2020111181.tif 000004
【図３】
2020111181.tif 000005
【図４】
2020111181.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020111181.tif 000008
【図７】
2020111181.tif 000009
【図８】
2020111181.tif 000010
【図９】
2020111181.tif 000011
【図１０】
2020111181.tif 000012
【図１１】
2020111181.tif 000013
【図１２】
2020111181.tif 000014
【図１３】
2020111181.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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