(57)【要約】【課題】  簡単な構造で低コストの装置で以って、簡単な運転制御で飛翔体を水平移動あるいは鉛直移動可能にした姿勢制御装置付き飛翔体を提供する。【解決手段】  互いに逆回転する第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転力により飛翔可能に構成された飛翔体において、ケース部材に固定された筒状体と、該筒状体内に該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入された磁性体と、該磁性体に磁力を付与して筒状体内を移動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を所定方向に移動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備えたことを特徴とする。【選択図】    図１
2006069361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に連結された第１のプロペラと該第１のプロペラに対して逆回転する第２のプロペラとを同一軸心上に配置し、互いに逆回転する前記第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転力により飛翔可能に構成された動力伝達装置により駆動される飛翔体において、前記動力伝達装置を支持するケース部材に固定された筒状体と、該筒状体内に該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入された磁性体と、前記筒状体に近接して設置され該磁性体に磁力を付与して前記筒状体内を移動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を所定方向に移動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備え、該姿勢制御装置によって前記飛翔体を傾斜させることにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の水平方向分力を発生させ、該水平方向分力と前記揚力との共働により鉛直方向及び水平方向に飛翔可能に構成したことを特徴とする姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項２】
前記筒状体は円筒体で形成され、前記磁性体は球体で形成され前記電磁石の通電、遮断に連動して前記円筒体の軸線方向に転動可能に前記円筒体内に挿入されてなることを特徴とする請求項１記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項３】
前記電磁石を前記筒状体の軸線方向に沿って複数個配設し、前記各電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を前記筒状体の軸線方向に沿って移動せしめるように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項４】
前記筒状体の両端部に前記電磁石をそれぞれ配設し、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を前記筒状体の両端部間を往復動せしめることを特徴とする請求項１記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項５】
入力軸に連結された第１のプロペラと該第１のプロペラに対して逆回転する第２のプロペラとを同一軸心上に配置し、互いに逆回転する前記第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転力により飛翔可能に構成された動力伝達装置により駆動される飛翔体において、前記動力伝達装置を支持するケース部材に固定された筒状体と、該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入された磁石と、前記筒状体に近接して設置され通電、遮断により前記磁石との
間に吸引力あるいは反撥力を生起して前記磁石を移動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁石を所定方向に移動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備え、該姿勢制御装置によって前記飛翔体を傾斜させることにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の水平方向分力を発生させ、該水平方向分力と前記揚力との共働により鉛直方向及び水平方向に飛翔可能に構成したことを特徴とする姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項６】
前記電磁石を前記筒状体の軸線方向に沿って複数個配設し、前記各電磁石に通電、遮断することにより前記磁石を前記筒状体の軸線方向に沿って移動せしめるように構成されてなることを特徴とする請求項５記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項７】
前記筒状体の両端部に前記電磁石をそれぞれ配設し、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁石を前記筒状体の両端部間を往復動せしめることを特徴とする請求項５記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項８】
入力軸に連結された第１のプロペラと該第１のプロペラに対して逆回転する第２のプロペラとを同一軸心上に配置し、互いに逆回転する前記第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転力により飛翔可能に構成された動力伝達装置により駆動される飛翔体において、前記動力伝達装置を支持するケース部材に固定された筒状体と、該筒状体内に封入された磁性流体と、前記筒状体に近接して設置され該磁性流体に磁力を付与して該磁性流体を前記筒状体内において端部方向に流動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性流体を所定方向に流動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備え、該姿勢制御装置によって前記飛翔体を傾斜させることにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の水平方向分力を発生させ、該水平方向分力と前記揚力との共働により鉛直方向及び水平方向に飛翔可能に構成したことを特徴とする姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項９】
前記筒状体を互いに直交するＸＹ方向に２個設置し、前記直交する２個の筒状体のそれぞれに前記磁性体または前記磁石または前記磁性流体のいずれか一方を該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入し、前記電磁石を前記２個の筒状体のそれぞれに近接して設置して、該電磁石への通電、遮断により前記２個の筒状体内の前記磁性体または前記磁石または前記磁性流体を移動せしめるように構成したことを特徴とする請求項１または５または８のいずれかの項に記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【請求項１０】
前記飛翔体の現在位置を検出する現在位置検出手段を備え、前記電磁石コントローラは、該現在位置検出手段で検出された現在位置検出値と予め設定された飛翔体の到達目標位置との偏差を算出し、該偏差に基づき前記飛翔体が前記到達目標位置に到達するように前記電磁石を通電、遮断して前記磁性体または前記磁石または前記磁性流体のいずれかを移動せしめるように構成されてなることを特徴とする請求項１または５または８のいずれかの項に記載の姿勢制御装置付き飛翔体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視用飛翔ロボット等に適用され、入力軸に連結された第１のプロペラと該第１のプロペラに対して逆回転する第２のプロペラとを同一軸心上に配置し、互いに逆回転する前記第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転力により飛翔可能に構成された動力伝達装置により駆動される飛翔体を、水平方向移動及び鉛直方向移動せしめる姿勢制御装置を備えた飛翔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所、各種プラント等の運転状態の監視や、地域の防災状態の監視等の公共用として、小型の飛翔体を飛行させて、前記発電所、各種プラント、地域の防災システム等からの現地発信信号を該飛翔体に搭載された通信機器で受信し、地上の監視基地に送信する小型飛翔体を用いた通信システムが、近年採用されつつある。
空中を飛行して、地上の状況を調査、測定等を行うための飛翔体の１つに、特許文献１（特開平５−３２１９６号公報）にて提案された技術がある。
かかる技術においては、圧電素子を備えた振動体を用いて回転翼を有するロータを回転駆動することにより小型簡単な構造で浮揚力が得られ、レールに沿って移動可能に設けられた錘要素と該錘要素を変位させる変位手段を設けることにより飛翔体の姿勢を制御して容易かつ確実に任意に位置に飛行できるように飛翔体を構成している。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１（特開平５−３２１９６号公報）にて提案されている小型飛翔体は、圧電素子を備えた振動体を用いて回転翼を有するロータを回転駆動することにより浮揚力を得るようにするとともに、振動体を内臓した錘要素をレールに沿って移動可能に設けて、振動型アクチュエータのＸ軸方向移動手段と振り子型アクチュエータのＹ軸方向移動手段とを組み合わせて構成されているため、構造が複雑で高コストとなるとともに、飛翔体を水平移動あるいは鉛直移動させる制御も煩雑で取扱い性に課題がある。
【０００５】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、簡単な構造で低コストの装置で以って、簡単な運転制御で飛翔体を水平移動あるいは鉛直移動可能にした姿勢制御装置付き飛翔体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】
本発明はかかる目的を達成するもので、入力軸に連結された第１のプロペラと該第１のプロペラに対して逆回転する第２のプロペラとを同一軸心上に配置し、互いに逆回転する前記第１のプロペラ及び第２のプロペラの回転力により飛翔可能に構成された動力伝達装置により駆動される飛翔体において、前記動力伝達装置を支持するケース部材に固定された筒状体と、該筒状体内に該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入された磁性体と、前記筒状体に近接して設置され該磁性体に磁力を付与して前記筒状体内を移動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を所定方向に移動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備え、該姿勢制御装置によって前記飛翔体を傾斜させることにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の水平方向分力を発生させ、該水平方向分力と前記揚力との共働により鉛直方向及び水平方向に飛翔可能に構成したことを特徴とする。
かかる発明において好ましくは、前記筒状体は円筒体で形成され、前記磁性体は球体で形成され前記電磁石の通電、遮断に連動して前記円筒体の軸線方向に転動可能に前記円筒体内に挿入されてなる。
【０００７】
かかる発明によれば、電磁石に通電して筒状体内に挿入された磁性体を吸引し、該筒状体の軸線方向に移動させると、該磁性体の重量によって飛翔体の重心に対する重量バランスが変化して該磁性体が位置している側が下方になるように該飛翔体が傾斜し、これにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の作用線が傾斜して該揚力の水平方向分力が発生する。
そして該飛翔体は、前記揚力の水平方向分力と垂直方向（鉛直方向）分力との共働により鉛直方向及び水平方向に自在に飛翔可能となる。該飛翔体の移動量は、前記電磁石によって前記磁性体の位置を制御し、前記電磁石によって前記磁性体を飛翔体の重心から離れる位置に移動させ整定させると飛翔体の鉛直線に対する傾斜角が大きくなって該飛翔体の水平方向分力が増加し、該飛翔体の水平方向移動量を大きくすることができる。
【０００８】
従ってかかる発明によれば、電磁石に通電、遮断することにより筒状体内に挿入された磁性体を移動させて飛翔体の重量バランスを変化させることにより、前記飛翔体を傾斜させて飛翔体の揚力の水平方向移動力を発生させるという、きわめて簡単な構造で低コストの装置で以って、該水平方向移動力と揚力とのバランスによって飛翔体を水平方向、垂直方向（鉛直方向）において自在に飛行させることができる。
また、電磁石の磁力を変化させて筒状体内で磁性体を移動させる制御方式であるので、前記特許文献のような従来技術に比べて運転制御が容易となる。
【０００９】
かかる発明において好ましくは、前記姿勢制御装置を次のように構成する。
（１）前記電磁石を前記筒状体の軸線方向に沿って複数個配設し、前記各電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を前記筒状体の軸線方向に沿って移動せしめる。
このように構成すれば、筒状体の軸線方向に沿って複数個配設した電磁石に、個々に通電、遮断を行うことにより前記磁性体の位置制御を行うことが可能となって、飛翔体の傾斜角をきめ細かく調整して該飛翔体の水平方向及び垂直方向飛行の自在性が向上する。
【００１０】
（２）前記筒状体の両端部に前記電磁石をそれぞれ配設し、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性体を前記筒状体の両端部間を往復動せしめる。
このように構成すれば、磁性体が挿入された筒状体の両端部に電磁石を設けるのみでよいので、小型で構造が簡単かつ低コストの装置で姿勢制御装置を構成できる。また、筒状体の両端部に設けた電磁石をＯＮ−ＯＦＦするのみという、簡単な操作で飛翔体の２位置制御を行うことができる。
【００１１】
また本発明は、前記飛翔体において、前記動力伝達装置を支持するケース部材に固定された筒状体と、該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入された磁石と、前記筒状体に近接して設置され通電、遮断により前記磁石との間に吸引力あるいは反撥力を生起して前記磁石を移動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁石を所定方向に移動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備え、該姿勢制御装置によって前記飛翔体を傾斜させることにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の水平方向分力を発生させ、該水平方向分力と前記揚力との共働により鉛直方向及び水平方向に飛翔可能に構成したことを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、電磁石に通電、遮断することにより筒状体内に挿入された磁石を移動させて飛翔体の重量バランスを変化させることにより、前記飛翔体を傾斜させて飛翔体の揚力の水平方向移動力を発生させるという、きわめて簡単な構造で低コストの装置で以って、該水平方向移動力と揚力とのバランスによって飛翔体を水平方向、垂直方向（鉛直方向）において自在に飛行させることができる。
加えて、電磁石による通電、遮断と筒状体内に移動可能に挿入された磁石との間の吸引力および反撥力の双方を組み合わせた制御手段であるので、高速制御が可能となる。
また、電磁石の磁力を変化させて筒状体内で磁石を移動させる制御方式であるので、前記特許文献のような従来技術に比べて高速運転制御が容易となる。
【００１３】
かかる発明において好ましくは、前記姿勢制御装置を次のように構成する。
（１）前記電磁石を前記筒状体の軸線方向に沿って複数個配設し、前記各電磁石に通電
、遮断することにより前記磁石を前記筒状体の軸線方向に沿って移動せしめるように構成される。
このように構成すれば、筒状体の軸線方向に沿って複数個配設した電磁石に、個々に通電、遮断を行うことにより前記磁石の位置制御を行うことが可能となって、飛翔体の傾斜角を高速でかつきめ細かく調整して、該飛翔体の水平方向及び垂直方向飛行の自在性が向上する。
【００１４】
（２）前記筒状体の両端部に前記電磁石をそれぞれ配設し、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁石を前記筒状体の両端部間を往復動せしめる。
このように構成すれば、磁石が挿入された筒状体の両端部に電磁石を設けるのみでよいので、小型で構造が簡単かつ低コストの装置で姿勢制御装置を構成できる。また、筒状体の両端部に設けた電磁石をＯＮ−ＯＦＦするのみという、簡単な操作で飛翔体の２位置制御を高速で行うことができる。
【００１５】
また本発明は、前記飛翔体において、前記動力伝達装置を支持するケース部材に固定された筒状体と、該筒状体内に封入された磁性流体と、前記筒状体に近接して設置され該磁性流体に磁力を付与して該磁性流体を前記筒状体内において端部方向に流動せしめる電磁石と、該電磁石に通電、遮断することにより前記磁性流体を所定方向に流動させて前記飛翔体の重量バランスを変化させ、該重量バランスの変化により前記飛翔体の傾斜度を変化せしめる電磁石コントローラとよりなる姿勢制御装置を備え、該姿勢制御装置によって前記飛翔体を傾斜させることにより前記第１、第２のプロペラの回転による揚力の水平方向分力を発生させ、該水平方向分力と前記揚力との共働により鉛直方向及び水平方向に飛翔可能に構成したことを特徴とする。
【００１６】
かかる発明によれば、前記磁性体、磁石等の固体に代えて水銀等の磁性流体を筒状体内に封入し、前記電磁石に通電、遮断することにより前記磁性流体を所定方向に流動させて飛翔体の重量バランスを変化させるように構成したので、電磁石に通電、遮断することにより筒状体内に挿入された磁性流体を流動させて飛翔体の重量バランスを変化させることにより、前記飛翔体を傾斜させて飛翔体の揚力の水平方向移動力を発生させるという、きわめて簡単な構造で低コストの装置で以って、該水平方向移動力と揚力とのバランスによって飛翔体を水平方向、垂直方向（鉛直方向）において自在に飛行させることができる。
また、電磁石の磁力を変化させて筒状体内で磁性流体を流動させる制御方式であるので、きめ細かい運転制御が可能となる。
【００１７】
また前記各発明において好ましくは、前記筒状体を互いに直交するＸＹ方向に２個設置し、前記直交する２個の筒状体のそれぞれに前記磁性体または前記磁石または前記磁性流体のいずれか一方を該筒状体の軸線方向に移動可能に挿入し、前記電磁石を前記２個の筒状体のそれぞれに近接して設置して、該電磁石への通電、遮断により前記２個の筒状体内の前記磁性体または前記磁石または前記磁性流体を移動せしめるように構成する。
【００１８】
このように構成すれば、互いに直交するＸＹ方向に筒状体をそれぞれ設置し、各筒状体に磁性体あるいは磁石あるいは磁性流体を移動可能に挿入し、電磁石を前記２個の筒状体のそれぞれに近接して設置して、ＸＹ２方向において飛翔体の重量バランスを変化させることができ、該飛翔体を互いに直交するＸＹ方向において水平方向及び垂直方向にそれぞれ自在に飛行させることができ、飛翔体の飛行精度が向上する。
【００１９】
また前記各発明において好ましくは、前記飛翔体の現在位置を検出する現在位置検出手段を備え、前記電磁石コントローラは、該現在位置検出手段で検出された現在位置検出値と予め設定された飛翔体の到達目標位置との偏差を算出し、該偏差に基づき前記飛翔体が前記到達目標位置に到達するように前記電磁石を通電、遮断して前記磁性体または前記磁石または前記磁性流体のいずれかを移動せしめるように構成されてなる。
このように構成すれば、飛翔体の現在位置を検出し、この検出値に基づき到達目標位置までの飛翔体の飛行プロセスを算出して、該飛翔体を該飛行プロセスに従い飛行せしめることができ、これにより、飛翔体を精度良く到達目標位置に到達せしめることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電磁石に通電、遮断することにより筒状体内に挿入された磁性体を移動させて飛翔体の重量バランスを変化させるので、前記筒状体、磁性体及び電磁石を用いた重量バランスにより飛翔体を傾斜させて、該飛翔体の揚力の水平方向移動力を発生させるという、きわめて簡単な構造で低コストの装置で以って、該水平方向移動力と揚力とのバランスによって飛翔体を水平方向、垂直方向（鉛直方向）において自在に飛行させることができる。
また、電磁石の磁力を変化させて筒状体内で磁性体を移動させる制御方式であるので、従来技術に比べて運転制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】
図３（Ａ）は本発明の実施例に係る飛翔体の全体構成を示す外観斜視図である。
図３（Ａ）において、５は外殻体（ケース部材）で筐体に形成され、内部に後述する動力伝達装置１０１等の機器類が収納されている。０１は前記動力伝達装置１０１の軸部（１００は軸部０１の軸心）で、前記外殻体５を上下に貫通して設けられている。６は前記軸部０１の上端側に装着されＮ１方向に正転する正転プロペラ、７は軸部０１の下端側に装着されＮ２方向に反転する反転プロペラである。
６３ａは上側支持台、６３ｂは下側支持台で、該上側支持台６３ａと下側支持台６３ｂとは４本（４本以上であればよい）の支持脚６３ｃで連結され、両端部を前記外殻体５の内面に固定されている。
【００２３】
９は駆動モータで、前記動力伝達装置１０１を介して前記正転プロペラ６及び反転プロペラ７を互いに逆方向に回転せしめる。６１は前記上側支持台６３ａに固定されたバッテリー、６２は前記上側支持台６３ａに固定された増幅器である。
２００は本発明の要旨である姿勢制御装置で、前記下側支持台６３ｂの上面に固定されている。該姿勢制御装置２００の詳細は後述する。
【００２４】
図９は本発明の実施例に係る飛翔体における動力伝達装置１０１の要部縦断面図、図１０は図９におけるＡ−Ａ線断面図である。
図９〜図１０において、５は筐体に形成された外殻体、１は該外殻体５内に上下方向に貫設された入力軸（１００は軸心）である。前記入力軸１の上端部は前記外殻体５から上方に突出され、該突出部には正転プロペラ（第１のプロペラ）６が固定されている。１０２はアンギュラーコンタクト型の上部軸受で、予圧Ｆを付与されて前記入力軸１の上端部を前記外殻体５の上部５ｂに回転自在に支持している。
７は反転プロペラ（第２のプロペラ）で、後述する外輪３の外周に固定されている。
【００２５】
２は前記入力軸１の下端部外周に固定された円環状の内輪、３は前記反転プロペラ７の内周に固定された円環状の外輪である。５ｃは前記外殻体５の下部から下方に突設されたキャリアで、前記内輪２の外周と外輪３の内周との間に配設されている。４は該キャリア５ｃに円周方向に沿って複数個（この例では、図１０に示されるように円周方向等間隔に８個）転動自在に支持されたボールからなる転動体である。
前記各転動体４は、図１０に示されるように、前記内輪２の外周及び外輪３の内周に転接されて自在に回転（自転）可能となっている。
以上に示す遊星式動力伝達機構においては、前記入力軸１及び内輪２がＮ１方向に正転し、各転動体４が入力軸１及び内輪２と逆方向に回転し、外輪３がＮ２方向に逆回転し、これにより該外輪３に固定された反転プロペラ７が前記正転プロペラ６と逆方向に回転する。
【００２６】
前記遊星式動力伝達機構の入力軸１及び内輪２を、前記転動体４に予圧Ｆを付与し該転動体４及びキャリア５ｃを介して前記外殻体５に回転自在に支持するようにした軸受機構を構成する。
１０はスラスト軸受で、前記外輪３の下面と前記キャリア５ｃの先端に固定されたカラー５ａとの間に介装されて、前記遊星式動力伝達機構に作用するスラスト荷重を支持している。
９は前記外殻体５に取り付けられた駆動モータ、１１は前記入力軸１の中央部に固定された入力ローラで、該駆動モータ９のモータ軸８をベルト７を介して前記入力ローラ１１に連結している。
【００２７】
かかる動力伝達装置１０１を備えた飛翔体の運転時において、駆動モータ９からの回転力はベルト７及び入力ローラ１１を介して入力軸１に伝達され、該入力軸１に直結された正転プロペラ６が図９及び図３のＮ１方向に正転せしめられる。
一方、図１０のように、前記入力軸１及びこれに固定されている内輪２のＮ１方向の回転により、キャリア５ｃに円周方向に沿って複数個転動可能に支持された各転動体４が入力軸１及び内輪２と逆方向に回転し、かかる各転動体４の回転により外輪３がＮ２方向につまり前記入力軸１とは逆方向に回転する。これにより該外輪３に固定された反転プロペラ７が前記正転プロペラ６と逆方向に前記入力軸１及び正転プロペラ６の回転数よりも減速されて回転する。
【００２８】
そして、前記のような、正転プロペラ６と反転プロペラ７との互いに逆方向の回転により発生する揚力によってトルクバランスを保持しながら前記飛翔体を昇降し、前記駆動モータ９の回転数を変化させて正転プロペラ６及び反転プロペラ７の回転数を変化させ、後述する姿勢制御装置２００によって該飛翔体を傾斜させ、水平移動せしめる。
【実施例１】
【００２９】
本発明は、前記飛翔体を傾斜させて水平移動及び垂直移動せしめる姿勢制御装置２００に関するものである。
図１は本発明の第１実施例に係る姿勢制御装置２００の一部断面を示す斜視図である。図１において、５０は円筒体からなるＸ軸方向の筒状体、５１は円筒体からなり前記Ｘ軸方向の筒状体に直交して設けられたＹ軸方向の筒状体である。
５２ａは前記Ｘ軸方向の筒状体５０の内面５０ａを転動自在に挿入された磁性体、５２ｂは前記Ｙ軸方向の筒状体５１の内面５１ａを転動自在に挿入された磁性体である。５３は前記Ｘ軸方向の筒状体５０の下面に接して設けられた電磁石である。該電磁石５３は、前記Ｘ軸方向の筒状体５０の軸線方向に複数個、Ｙ軸方向の筒状体５１の軸線方向に複数個それぞれ設置され、該電磁石５３に通電、遮断することにより前記磁性体５２ａあるいは５２ｂを前記筒状体５０あるいは５１の軸線方向に移動させ、後述する手段で前記飛翔体の重量バランスを変化させるようになっている。
【００３０】
５６は前記電磁石５３の通電、遮断を制御する電磁石コントローラ、０５５は飛翔体の現在位置を検出する現在位置検出手段で、該現在位置検出手段０５５により検出された飛翔体の現在位置の検出信号は前記電磁石コントローラ５６に入力され、該電磁石コントローラ５６により複数の前記電磁石５３に個々に通電、遮断をなさしめることにより、前記飛翔体の傾斜角を制御するようになっている。
【００３１】
図４は前記筒状体５０の軸線方向に複数個設けられた電磁石Ａ５３ａ、電磁石B５３ｂ、電磁石C５３ｃ、電磁石D５３ｄ、電磁石E５３ｅ、電磁石Ｆ５３ｆの通電、遮断と磁性体５２（５２ａ、５２ｂ）の位置との関係を示しており、前記磁性体５２（５２ａ、５２ｂ）は前記電磁石コントローラ５６により通電された電磁石B５３ｂに吸引され、他の電磁石５３は通電が遮断されているので、前記通電された電磁石B５３ｂの位置で整定する。
従って前記電磁石５３を、電磁石Ａ５３ａ→電磁石B５３ｂ→電磁石C５３ｃ→電磁石D５３ｄ→電磁石E５３ｅ→電磁石Ｆ５３ｆのように順次通電させて行けば、前記磁性体５２（５２ａ、５２ｂ）はＳ矢印のように図４の右動するようになる。
【００３２】
そして、前記磁性体５２（５２ａ、５２ｂ）が一方向（例えば図４のＳ矢印方向）に移動して、飛翔体の重心に対して前記磁性体５２（５２ａ、５２ｂ）が置かれた側の重量が増加して、図３（Ｂ）のように該飛翔体の回転軸心１００、つまり前記正転プロペラ６と反転プロペラ７との回転によって発生する揚力Ｆ１の作用線が鉛直線１０２に対して傾斜角αだけ傾斜すると、該揚力Ｆ１により水平方向分力Ｆ２が発生する。
従って、前記飛翔体は前記水平方向分力Ｆ２により水平方向に移動し、鉛直方向分力Ｆ３により鉛直方向に移動することとなり、前記電磁石５３を通電、遮断して前記磁性体５２（５２ａ、５２ｂ）の位置を変化させることにより前記傾斜角αを変化させ、前記水平方向分力Ｆ２と鉛直方向分力Ｆ３との割合を調整することにより飛翔体の水平移動及び垂直移動（鉛直移動）を自在に行うことができる。
【００３３】
従ってかかる実施例によれば、電磁石５３に通電、遮断することにより筒状体５０、５１内に挿入された磁性体５２ａ、５２ｂを移動させて飛翔体の重量バランスを変化させることにより、該飛翔体を傾斜させて飛翔体の揚力Ｆ１の水平方向移動力Ｆ２を発生させるという、きわめて簡単な構造で低コストの装置で以って、該水平方向移動力Ｆ２と揚力Ｆ１とのバランスによって飛翔体を水平方向、垂直方向（鉛直方向）において自在に飛行させることができる。
【００３４】
また、かかる実施例においては、前記筒状体５０、５１を互いに直交するＸＹ方向に２個設置し、前記直交する２個の筒状体５０、５１のそれぞれに前記磁性体５２ａ、５２ｂを該筒状体５０、５１の軸線方向に移動可能に挿入し、前記複数の電磁石５３を前記２個の筒状体５０、５１のそれぞれに近接して設置して、該複数の電磁石５３への通電、遮断により前記２個の筒状体５０、５１内の前記磁性体５２ａ、５２ｂを互いに直角方向に移動させることにより、ＸＹ２方向において飛翔体の重量バランスを変化させることができ、該飛翔体を互いに直交するＸＹ方向において水平方向及び垂直方向にそれぞれ自在に飛行させることが可能となって、飛翔体の飛行精度が向上する。
【００３５】
図２は前記飛翔体の位置制御のブロック図である。
図２において、０５５は飛翔体の現在位置を検出する現在位置検出手段で、該現在位置検出手段０５５によって検出された飛翔体の現在位置検出値は前記電磁石コントローラ５６の位置偏差算出部５６１に入力される。
５６２は目標位置設定部で、飛翔体の飛行後の到達目標位置が設定されている。前記位置偏差算出部５６１においては、前記現在位置検出手段からの飛翔体の現在位置検出値と前記目標位置設定部５６２に設定された到達目標位置との位置偏差を算出し、該位置偏差に基づき飛翔体が前記到達目標位置に到達するような水平方向移動量及び垂直方向移動量を算出して電磁石制御部５６３に入力する。
【００３６】
該電磁石制御部５６３においては、前記水平方向移動量及び垂直方向移動量に相当する電磁石Ａ５３ａ、電磁石Ｂ５３ｂ、電磁石Ｃ５３ｃ、電磁石Ｄ５３ｄ・・・の通電、遮断タイミングを算出して各電磁石Ａ５３ａ、電磁石Ｂ５３ｂ、電磁石Ｃ５３ｃ、電磁石Ｄ５３ｄ・・・をかかるタイミングで通電、遮断して前記磁性体５２を移動せしめる。
従って、このように構成すれば、飛翔体の現在位置を検出し、この検出値に基づき到達目標位置までの飛翔体の飛行プロセスを算出して、該飛翔体を該飛行プロセスに従い飛行せしめることができ、これにより、飛翔体を精度良く到達目標位置に到達せしめることができる。
【実施例２】
【００３７】
図５ないし図８は前記姿勢制御装置２００の他の実施例を示す構成図である。
図５の第２実施例においては、前記筒状体５０の両端部に前記電磁石５３ｇ、５３ｈをそれぞれ配設し、該電磁石５３ｇ、５３ｈに通電、遮断することにより１個の磁性体５２を前記筒状体５０の両端部間を往復動せしめるように構成している。
かかる第２実施例によれば、磁性体５２が挿入された筒状体５０の両端部に電磁石５３ｇ、５３ｈを設けるのみでよいので、小型で構造が簡単かつ低コストの装置で姿勢制御装置２００を構成できる。また、筒状体の両端部に設けた電磁石５３ｇ、５３ｈをＯＮ−ＯＦＦするのみという、簡単な操作で飛翔体の２位置制御を行うことができる。
【実施例３】
【００３８】
図６に示す第３実施例においては、筒状体５０内に水銀等の磁性流体５０ａを封入し、両端部に設けた電磁石５３ｇ、５３ｈにより該磁性流体５０ａに磁力を付与して該磁性流体５０ａを前記筒状体５０内において端部方向（矢印方向）に流動せしめることにより、飛翔体の重量バランスを変化させるように構成している。
かかる第３実施例によれば、電磁石５３ｇ、５３ｈの磁力を変化させて筒状体５０内で磁性流体５０ａを流動させる制御方式であるので、きめ細かい運転制御が可能となる。
【実施例４】
【００３９】
図７に示す第４実施例においては、図４に示される第１実施例の磁性体５２に代えて、磁石５５を筒状体５０内に移動可能に挿入している。
かかる第４実施例において、前記筒状体５０の軸線方向に複数個設けられた電磁石Ａ５３ａ、電磁石Ｂ５３ｂ、電磁石Ｃ５３ｃ、電磁石Ｄ５３ｄ、電磁石Ｅ５３ｅ、電磁石Ｆ５３ｆを通電、遮断して、該電磁石５３の極（例えばＮ極）と磁石５５の極（例えばＳ極）とが異極で対応したとき電磁石５３が磁石５５を吸引し、該電磁石５３の極（例えばＮ極）と磁石５５の極（例えばＮ極）とが同極で対応したとき電磁石５３が磁石５５を反発するようにして、該磁石５５を筒状体５０内において移動させるように構成している。
かかる第４実施例によれば、電磁石５３による通電、遮断と筒状体５０内に移動可能に挿入された磁石５５との間の吸引力および反撥力の双方を組み合わせた制御手段であるので、高速運転制御が可能となる。
【実施例５】
【００４０】
図８に示す第５実施例においては、図５に示される第２実施例の磁性体５２に代えて、磁石５５を筒状体５０内に移動可能に挿入しており、筒状体５０の両端部に前記電磁石５３ｇ、５３ｈをそれぞれ配設し、該電磁石５３ｇ、５３ｈに通電、遮断することにより１個の磁石５５を前記筒状体５０の両端部間を往復動せしめるように構成している。
かかる第５実施例によれば、筒状体５０の両端部に設けた電磁石５３ｇ、５３をＯＮ−ＯＦＦして磁石５５を移動させるのみという、簡単な操作で飛翔体の２位置制御を高速で行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、簡単な構造で低コストの装置で以って、簡単な運転制御で飛翔体を水平移動あるいは鉛直移動可能にした姿勢制御装置付き飛翔体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施例に係る姿勢制御装置の一部断面を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例における飛翔体の位置制御のブロック図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施例に係る飛翔体の全体構成を示す外観斜視図、（Ｂ）は作用力線図である。
【図４】前記第１実施例における姿勢制御装置の構成図である。
【図５】第２実施例を示す図４対応図である。
【図６】第３実施例を示す図４対応図である。
【図７】第４実施例を示す図４対応図である。
【図８】第５実施例を示す図４対応図である。
【図９】本発明の実施例に係る飛翔体における動力伝達装置１０１の要部縦断面図である。
【図１０】図９におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２００    姿勢制御装置
１    入力軸
６    正転プロペラ
７    反転プロペラ
９    駆動モータ
５０、５１    筒状体
５２ａ、５２ｂ    磁性体
５３    電磁石
５４    磁性流体
５５    磁石
０５５    現在位置検出手段
５６    電磁石コントローラ
【図１】
2006069361.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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