(57)【要約】【課題】離着陸中に無人航空機が損傷しやすいという問題を解決する。【解決手段】無人航空機の離着陸制御システムは、無人航空機（１）側に設けられた磁石アセンブリと、駐機場（４）側に設けられた磁界アセンブリとを含み、前記磁界アセンブリに通電コイル（２）が設けられており、前記通電コイル（２）に電流を通電させると、前記磁界アセンブリが、前記駐機場（４）側で支持磁界を発生させ、無人航空機（１）に作用する推力を形成し、前記推力が、前記無人航空機（１）の離着陸中における揚力又は抵抗力とともに合力を形成して、前記揚力又は抵抗力を補う。【選択図】図１
2019500272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機側に設けられた磁石アセンブリと、駐機場側に設けられた磁界アセンブリとを含み、前記磁界アセンブリに通電コイルが設けられており、
前記通電コイルに電流を通電させると、前記磁界アセンブリが、前記駐機場側で支持磁界を形成して、無人航空機に作用する推力を形成し、前記推力が、前記無人航空機の離着陸中における無人航空機の揚力又は無人航空機に作用する抵抗力とともに合力を形成して、前記揚力又は抵抗力を補う、
ことを特徴とする無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項２】
回転速度測定装置と、距離測定装置と、コントローラとをさらに含み、前記回転速度測定装置が、前記無人航空機の翼の回転速度を測定し、前記距離測定装置が、前記無人航空機と所定の駐機位置との距離を測定し、前記コントローラが、前記回転速度測定装置によって測定された回転速度及び／又は前記距離測定装置によって測定された距離に応じて、前記通電コイルに通電される電流の方向及び大きさを変化させる、ことを特徴とする請求項１に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項３】
前記無人航空機が、離陸指令を受信して、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、前記支持磁界が、前記無人航空機に作用する上向きの推力を発生させ、前記無人航空機に作用する支持磁界の推力が前記無人航空機の重力と等しくなると、前記通電コイルに通電される順電流が最大となり、前記無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項４】
前記無人航空機と前記駐機場との間にエアギャップが形成された後、前記無人航空機の翼が回転し始め、前記通電コイルに通電される順電流が、前記無人航空機の翼の回転速度の増加に伴って減少し、前記無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、前記通電コイルに通電される電流がゼロに低下する、ことを特徴とする請求項３に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項５】
前記コントローラが、着陸指令を受信して、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、前記無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって前記無人航空機と前記駐機場との距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項６】
前記コントローラが、着陸指令を受信して、前記距離測定装置が、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるかどうかを検出し、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であれば、前記無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持し、前記通電コイルに逆電流を通電させて、前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せる、ことを特徴とする請求項５に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項７】
前記無人航空機に設けられたエネルギー蓄積装置と、前記無人航空機のアンダーキャリッジに設けられ、前記エネルギー蓄積装置と電気的に接続される充電コイルとをさらに含み、前記無人航空機が飛行状態にあるときは、前記エネルギー蓄積装置と前記充電コイルとが切断され、前記無人航空機が前記駐機場に駐機しているときは、前記通電コイルに充電電流を通電させ、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を前記駐機場側で発生させ、前記エネルギー蓄積装置と前記充電コイルとが、前記エネルギー蓄積装置に充電するように接続される、ことを特徴とする請求項６に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項８】
前記距離測定装置が、前記無人航空機に設けられた赤外線距離測定装置と、前記駐機場側に設けられた赤外線受信装置とを含み、前記赤外線受信装置の幅が、前記赤外線距離測定装置の幅よりも大きい、ことを特徴とする請求項７に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項９】
前記磁石アセンブリが永久磁石を含み、前記永久磁石が、前記無人航空機のアンダーキャリッジと前記駐機場との対応する接触面に設けられており、前記磁界アセンブリが、前記駐機場に設けられた鉄心を含み、前記通電コイルが前記鉄心の外部に巻かれている、ことを特徴とする請求項８に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の無人航空機の離着陸制御システムを用いて無人航空機の離着陸を制御する制御方法であって、
コントローラが、離陸指令を受信して、通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御し、前記無人航空機に作用する支持磁界の推力が前記無人航空機の重力と等しくなると、前記通電コイルに通電される順電流が最大となり、前記無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成されるステップＳ１と、
前記無人航空機と前記駐機場との間にエアギャップが形成された後、前記コントローラが、前記通電コイルに通電される最大の順電流をそのまま維持するように制御し、前記無人航空機の翼が回転し始め、前記コントローラの一つの入力端に、回転速度検出装置からフィードバックされた回転速度検出信号が入力され、入力された前記回転速度測定信号に応じて、前記通電コイルに通電される順電流が前記無人航空機の翼の回転速度の増加に従って減少するように制御する制御信号を出力し、前記無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、前記コントローラが、前記通電コイルに通電される電流をゼロに低減するように制御するステップＳ２と、
前記コントローラが、着陸指令を受信して、距離測定装置が、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるか否かを検出するステップＳ３と、
前記無人航空機と前記駐機場との距離が着陸可能範囲内であれば、前記コントローラが、前記無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持するように制御信号を入力するとともに、前記通電コイルに逆電流を通電させて、前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御するステップＳ４と、
前記コントローラが、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに前記順電流を持続的に増加させ、前記無人航空機に作用する推力を形成して、前記無人航空機の翼の回転速度の低下による抵抗の損失を補い、前記無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって前記無人航空機と前記駐機場との間の距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御信号を入力するステップＳ５と、
前記無人航空機が作動しているとき、エネルギー蓄積装置と充電コイルとが切断され、前記無人航空機が前記駐機場に駐機しているとき、前記コントローラが、制御信号を出力して、前記通電コイルに充電電流を通電させ、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を駐機場側で発生させ、前記エネルギー蓄積装置と前記充電コイルとが、前記エネルギー蓄積装置に充電するように接続されるステップＳ６と、
を含むことを特徴とする無人航空機の離着陸制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人航空機の技術分野に関し、特に、無人航空機の離着陸制御システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人航空機は、偵察／監視、通信中継、電子対策、防災、緊急検索などの応用分野において幅広いニーズを持っている。従来技術では、無人航空機を自動車に適用して自動車の可動な「目」とする概念設計も提案されている。この無人航空機は、作動していない時には、車の屋根の上に設けられた駐機場に駐機し、同時に、無線で充電することができる。作動中には、人々は、前方の道路区間の交通状況を偵察するために無人航空機を制御する。同時に、車のバックソナーのカメラとして機能させることもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、作動環境、空気流または高い操作難易度のために、上記設計概念は、まだ達成できていない。その最も重要な問題は、無人航空機が離陸又は着陸中に衝突や傾斜に起因して墜落し易いことであり、無人航空機の寿命が短く、実用性が低いことである。さらに、無人航空機が離陸するとき、翼が駐機場を離れるためには大量の電気エネルギーを消費しなければならず、電力消費が大きくて、持続的な使用に不利であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、離着陸中に無人航空機が損傷しやすいという問題を解決することを目的とする無人航空機の離着陸制御システム及び制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による無人航空機の離着陸制御システムは、無人航空機側に設けられた磁石アセンブリと、駐機場側に設けられた磁界アセンブリとを含み、前記磁界アセンブリに通電コイルが設けられており、前記通電コイルに電流を通電させると、前記磁界アセンブリが、駐機場側で支持磁界を形成して、無人航空機に作用する推力を形成し、前記推力が、無人航空機の離着陸中における無人航空機の揚力又は無人航空機に作用する抵抗力とともに合力を形成して、前記揚力又は抵抗力を補う。
【０００６】
好ましくは、回転速度測定装置と、距離測定装置と、コントローラとをさらに含み、前記回転速度測定装置が、無人航空機の翼の回転速度を測定し、前記距離測定装置が、無人航空機と所定の駐機位置との距離を測定し、前記コントローラが、回転速度測定装置によって測定された回転速度及び／又は距離測定装置によって測定された距離に応じて、前記通電コイルに通電される電流の方向及び大きさを変化させる。
【０００７】
より好ましくは、コントローラが、離陸指令を受信して、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御し、前記支持磁界が、無人航空機に作用する上向きの推力を発生させ、無人航空機に作用する支持磁界の推力が無人航空機の重力と等しくなると、前記通電コイルに通電される順電流が最大となり、無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成される。
【０００８】
好ましくは、無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成された後、無人航空機の翼が回転し始め、前記通電コイルに通電される順電流が、無人航空機の翼の回転速度の増加に伴って減少し、無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、前記通電コイルに通電される電流がゼロに低下する。
【０００９】
より好ましくは、前記コントローラが、着陸指令を受信して、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって無人航空機と駐機場との距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御する。
【００１０】
好ましくは、前記コントローラが、着陸指令を受信して、距離測定装置が、無人航空機と駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるかどうかを検出し、無人航空機と駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であれば、無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持し、コントローラが、前記通電コイルに逆電流を通電させて、無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御する。
【００１１】
好ましくは、無人航空機に設けられたエネルギー蓄積装置と、前記無人航空機のアンダーキャリッジに設けられ、エネルギー蓄積装置と電気的に接続される充電コイルとをさらに含み、無人航空機が飛行状態にあるときは、エネルギー蓄積装置と充電コイルとが切断され、無人航空機が駐機場に駐機しているときは、コントローラが、前記通電コイルに充電電流を通電させるように制御し、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を駐機場側で発生させ、エネルギー蓄積装置と充電コイルとが、エネルギー蓄積装置に充電するように接続される。
【００１２】
好ましくは、前記距離測定装置が、無人航空機に設けられた赤外線距離測定装置と、駐機場側に設けられた赤外線受信装置とを含み、前記赤外線受信装置の幅が、赤外線距離測定装置の幅よりも大きい。
【００１３】
好ましくは、前記磁石アセンブリが永久磁石を含み、前記永久磁石が、無人航空機のアンダーキャリッジと駐機場との対応する接触面に設けられており、前記磁界アセンブリが、駐機場に設けられた鉄心を含み、前記通電コイルが前記鉄心の外部に巻かれている。
【００１４】
本発明による無人航空機の離着陸制御方法は、具体的に、コントローラが、離陸指令を受信して、通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御し、無人航空機に作用する支持磁界の推力が無人航空機の重力と等しくなると、前記通電コイルに通電される順電流が最大となり、無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成されるステップＳ１と、無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成された後、コントローラが、前記通電コイルに通電される最大の順電流をそのまま維持するように制御し、無人航空機の翼が回転し始め、コントローラの一つの入力端に、回転速度測定装置からフィードバックされた回転速度検出信号が入力され、入力された回転速度検出信号に応じて、前記通電コイルに通電される順電流が無人航空機の翼の回転速度の増加に従って減少するように制御する制御信号を出力し、無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、コントローラが、前記通電コイルに通電される電流をゼロに低減するように制御するステップＳ２と、コントローラが、着陸指令を受信して、距離測定装置が、無人航空機と駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるか否かを検出するステップＳ３と、無人航空機と駐機場との距離が着陸可能範囲内であれば、コントローラが、無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持するように制御信号を入力するとともに、通電コイルに逆電流を通電させて、無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御するステップＳ４と、コントローラが、通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、無人航空機に作用する推力を形成して、無人航空機の翼の回転速度の低下による抵抗の損失を補い、無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって無人航空機と駐機場との間の距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御信号を入力するステップＳ５と、無人航空機が作動しているとき、エネルギー蓄積装置と充電コイルとが切断され、無人航空機が駐機場に駐機しているとき、コントローラが制御信号を出力して、前記通電コイルに充電電流を通電させるように制御し、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を駐機場側で発生させ、エネルギー蓄積装置と充電コイルとが、エネルギー蓄積装置に充電するように接続されるステップＳ６とを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による無人航空機の離着陸制御システムでは、無人航空機の離着陸中に、通電コイルの電流を変化させることによって、均一な磁界が形成され、無人航空機に作用する推力が発生し、無人航空機の離着陸中に受けた力のバランスがとれ、無人航空機の安全性能が向上し、無人航空機のエネルギー消費量が低下し、無人航空機の耐用年数が延びる。
【００１６】
本発明による無人航空機の離着陸制御方法は、離着陸中における無人航空機のエネルギー消費量を低減し、無人航空機の安全性能を向上させており、操作性に優れているという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による無人航空機の離着陸制御システムの一実施例の構造を示す模式図である。
【図２】本発明による無人航空機の離着陸制御システムの一実施例を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明による無人航空機の離着陸制御方法の一実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜図２を参照すると、本発明によって開示された離着陸制御システムは、無人航空機１側に設けられた磁石アセンブリと、駐機場４側に設けられた磁界アセンブリとを含む。具体的に、磁石アセンブリは、無人航空機１のアンダーキャリッジと駐機場４との接触面に設けられた永久磁石５である。永久磁石５は、軽量で安定した磁性を有する。磁界アセンブリは、駐機場４に設けられた鉄心と、鉄心の外部に巻かれた通電コイル２とを含む。車の屋根などの特別な環境に設けられた磁界アセンブリについて、通電コイル２は、底部の磁気漏れによる他の物品への影響を回避するために、ワッシャ内に設けられている。通電コイル２に通電されると、無人航空機１側に磁界が形成される。駐機場４側の磁界強度は、永久磁石５によって形成された磁界の磁界強度よりも遥かに大きいから、無人航空機１に対して、磁界アセンブリによって生成された磁界は均一なものであり、無人航空機１の転倒や墜落という現象の原因にはならない。
【００１９】
通電コイル２に順電流が通電されると、磁界アセンブリが、駐機場４側で支持磁界を形成して、無人航空機１に作用する推力を発生させる。離陸中には、支持磁界によって発生した推力が、航空機の離陸の揚力とともに合力を形成して、翼の回転によって発生した揚力を補うことにより、無人航空機１の離陸中におけるエネルギー消費量が低減される。また、着陸中には、無人航空機１自体の重量が小さいため、飛行速度が速い場合に垂直に着陸すると、揚力が急激に低下する。着陸時の墜落を回避するために、無人航空機１に作用する支持磁界の推力と抵抗力とが合力を形成して、無人航空機１に均一な力が加えられるようになる。
【００２０】
本実施例に記載の無人航空機１の離着陸制御システムにおいては、無人航空機１側に回転速度測定装置６と赤外線距離測定装置７とが設けられており、駐機場４側に信号送受信モジュール１０とコントローラ９とが設けられている。回転速度測定装置６で生成された回転速度検出信号と赤外線距離測定装置７で生成された距離信号は、コントローラ９の２つの独立した制御パラメータとして、信号送受信モジュール１０を介してコントローラ９に出力される。
【００２１】
具体的に、無人航空機１が離陸指令を受信して離陸信号を出力し、信号送受信モジュール１０が離陸信号を受信してコントローラ９に出力する。コントローラ９が、通電コイル２に順電流を通電させるように制御する。この時点で、無人航空機１の翼は回転しない。順電流によって形成された支持磁界は、無人航空機１に作用する上向きの推力を発生させる。コントローラ９が、通電コイル２に通電される順電流を持続的に増加させるように制御する。上向きの推力が無人航空機１の重力と等しくなると、通電コイル２に通電される順電流が最大となり、無人航空機１と駐機場４との間にエアギャップが形成され、無人航空機１が磁気浮上状態になる。無人航空機１と駐機場４との間にエアギャップが形成された後、赤外線距離測定装置７は、無人航空機１と所定の駐機位置との間の距離の距離検出値を生成して、信号送受信モジュール１０を介してコントローラ９の入力端にフィードバックする。
【００２２】
無人航空機１と駐機場４との間にエアギャップが形成された後、無人航空機１の翼が回転し始め、回転速度測定装置６が、回転速度検出値を生成して、信号送受信モジュール１０を介してコントローラ９の入力端にフィードバックする。また、赤外線距離測定装置７によって無人航空機１と所定の駐機位置との間の距離の距離検出値がある特定の値になったことが検出されると、無人航空機１の翼が回転し始めるように制御してもよい。安全性を向上させるために、その値は、０．５ｍであるのが好ましい。無人航空機１の翼が回転し始めると、コントローラ９が、無人航空機１の翼の回転速度の増加に伴って、通電コイル２に通電される順電流を減少させるように制御する。無人航空機１の翼の回転速度が設定回転速度と等しくなると、コントローラ９が、通電コイル２に通電される電流をゼロに低減するように制御する。このとき、駐機場４側で発生した支持磁界が消滅し、無人航空機１が本来の制御モードで動作するようになる。
【００２３】
無人航空機１が着陸を準備しているとき、リモコンが着陸指令を発信する。無人航空機１が着陸指令を受信して着陸信号を出力し、信号送受信モジュール１０が着陸信号を受信してコントローラ９に出力する。コントローラ９が、赤外線距離測定装置７で生成された無人航空機１と駐機場４との間の距離の距離検出値によって、無人航空機１が着陸可能範囲内であるか否かを判定する。着陸可能範囲とは、駐機場４において、所定の駐機位置を円心とし、特定の距離を半径として規定された特定の領域をいう。コントローラ９によって無人航空機１が着陸可能範囲内であると判定された場合に、制御信号を出力して、無人航空機１の翼の回転速度をそのまま維持し、通電コイル２に逆電流を通電させて吸引磁界を形成し、無人航空機１を所定位置の真上に引き寄せる。無人航空機１が所定位置の真上に位置すると、赤外線距離測定手段７から発された赤外線信号が赤外線受信装置８によって受信される。これにより、無人航空機１が所定の駐機位置の真上にあり、着陸可能であることが示され、無人航空機１の具体的な位置が見えないユーザも、操作しやすくなる。赤外線受信装置８の幅は、赤外線距離測定手段７の幅よりもやや大きくしてあり、ある程度の駐機誤差が許容される。
【００２４】
そして、コントローラ９が、順電流を通電コイル２に通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御する。同時に、回転速度測定装置６が、無人航空機１の翼の回転速度検出信号をコントローラ９にフィードバックし続ける。順電流が、時間の経過につれて対数的に増加するものであるため、対数関数の特性により、支持磁界の強度の増加速度が最も速く、無人航空機１に作用する推力が迅速に増加する。これにより、着陸中における揚力の損失のバランスをとり、また、支持磁界の強度の増加速度が経時的に減少することで、所定の駐機位置に接近したときに受けた推力を最大に且つ安定にする。無人航空機１の翼の回転速度がゼロになり、かつ、赤外線距離測定装置７によって無人航空機１と駐機場４との間の距離がゼロになったことが検出されると、コントローラ９が、通電コイル２への給電を停止するように制御し、支持磁界が消滅し、無人航空機１が安定して着陸する。
【００２５】
制御システムは、無人航空機１に設けられたエネルギー蓄積装置１１と、無人航空機１のアンダーキャリッジに設けられた充電コイル３とをさらに含む。無人航空機１が飛行状態にあるときは、エネルギー蓄積装置１１と充電コイル３とが切断される。無人航空機１が駐機場４に駐機しているときは、エネルギー蓄積装置１１と充電コイル３とが電気的に接続され、コントローラ９が、通電コイル２に充電電流を通電させるように制御し、磁界アセンブリが、変化する充電磁界を駐機場４側で発生させる。変化する磁界によって、充電コイル３で誘導電流が発生し、無人航空機１の電源仕様を満たす起電力が得られ、無人航空機１への無線充電が実現される。
【００２６】
本発明の上記実施例によって開示された無人航空機１の離着陸制御システムでは、無人航空機１の離着陸中に、通電コイル２の電流を変化させることによって、均一な磁界が形成され、無人航空機１に作用する推力が発生し、離着陸過程における揚力や抵抗力が補われ、無人航空機１の安全性能が向上し、無人航空機１のエネルギー消費量が低下し、無人航空機１の耐用年数が延びる。
【００２７】
一方、本発明は、上記実施例によって開示された無人航空機１の離着陸制御システムを用いて無人航空機１の離着陸を制御する制御方法をさらに提供している。具体的に、図３に示すように、以下のステップＳ１〜Ｓ６を含む。
【００２８】
ステップＳ１としては、コントローラ９が、離陸指令を受信して、通電コイル２に順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御する。無人航空機１に作用する支持磁界の推力が無人航空機１の重力と等しくなると、前記通電コイル２に通電される順電流が最大となり、無人航空機１と駐機場４との間にエアギャップが形成される。
【００２９】
ステップＳ２としては、無人航空機１と駐機場４との間にエアギャップが形成された後、コントローラ９が、前記通電コイル２に通電される最大の順電流をそのまま維持するように制御する。この状態で、無人航空機１の翼が回転し始め、コントローラ９の一つの入力端に、回転速度測定装置からフィードバックされた回転速度検出信号が入力され、入力された回転速度検出信号に応じて、前記通電コイル２に通電される順電流が無人航空機１の翼の回転速度の増加に従って減少するように制御する制御信号を出力し、無人航空機１の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、コントローラ９が、前記通電コイル２に通電される電流をゼロに低減するように制御する。
【００３０】
ステップＳ３としては、コントローラ９が、着陸指令を受信して、赤外線距離測定装置７が、無人航空機１と駐機場４との間の距離が着陸可能範囲内であるか否かを検出する。
【００３１】
ステップＳ４としては、無人航空機１と駐機場４との距離が着陸可能範囲内であれば、コントローラ９が、無人航空機１の翼の回転速度をそのまま維持するように制御信号を入力するとともに、通電コイル２に逆電流を通電させて、無人航空機１を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御する。
【００３２】
ステップＳ５としては、コントローラ９が、通電コイル２に順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、無人航空機１に作用する推力を形成して、無人航空機１の翼の回転速度の低下による抵抗の損失を補い、無人航空機１の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記赤外線距離測定装置７によって無人航空機１と駐機場４との間の距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラ９が、前記通電コイル２への給電を停止するように制御信号を入力する。
【００３３】
ステップＳ６としては、無人航空機１が作動しているとき、エネルギー蓄積装置１１と充電コイル３とが切断され、無人航空機１が駐機場４に駐機しているとき、コントローラ９が、制御信号を出力して、前記通電コイル２に充電電流を通電させるように制御し、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を駐機場４側で発生させ、エネルギー蓄積装置１１と充電コイル３とが、エネルギー蓄積装置１１に充電するように接続される。
【００３４】
本発明によって開示された制御方法は、離着陸中における無人航空機１のエネルギー消費量を低減し、無人航空機１の安全性能を向上させており、操作性が優れたという利点を有する。
【００３５】
なお、上記実施例は、単に本発明の技術案を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。上記実施例を参照しながら本発明を詳しく説明したとしても、依然として上記の各実施例に記載の技術案を修正し、または、その一部の特徴を均等に置き換えることができ、これらの修正または置き換えによって、対応する技術案の本質が、技術案の各実施例の精神及び範囲から逸脱したものになるのではないことを、当業者にとって理解すべきである。
【図１】
2019500272.tif 000003
【図２】
2019500272.tif 000004
【図３】
2019500272.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月10日(2018.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機側に設けられた磁石アセンブリと、駐機場側に設けられた磁界アセンブリとを含み、前記磁界アセンブリに通電コイルが設けられており、
前記通電コイルに電流を通電させると、前記磁界アセンブリが、前記駐機場側で支持磁界を形成して、無人航空機に作用する推力を形成し、前記推力が、前記無人航空機の離着陸中における無人航空機の揚力又は無人航空機に作用する抵抗力とともに合力を形成して、前記揚力又は抵抗力を補い、
前記無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成された後、前記無人航空機の翼が回転し始め、前記通電コイルに通電される順電流が、前記無人航空機の翼の回転速度の増加に伴って減少し、前記無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、前記通電コイルに通電される電流がゼロに低下する、
ことを特徴とする無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項２】
回転速度測定装置と、距離測定装置と、コントローラとをさらに含み、前記回転速度測定装置が、前記無人航空機の翼の回転速度を測定し、前記距離測定装置が、前記無人航空機と所定の駐機位置との距離を測定し、前記コントローラが、前記回転速度測定装置によって測定された回転速度及び／又は前記距離測定装置によって測定された距離に応じて、前記通電コイルに通電される電流の方向及び大きさを変化させる、ことを特徴とする請求項１に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項３】
前記コントローラが、離陸指令を受信して、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御し、前記支持磁界が、前記無人航空機に作用する上向きの推力を発生させ、前記無人航空機に作用する支持磁界の推力が前記無人航空機の重力と等しくなると、前記通電コイルに通電される順電流が最大となり、前記無人航空機と前記駐機場との間にエアギャップが形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項４】
前記コントローラが、着陸指令を受信して、前記距離測定装置が、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるかどうかを検出し、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であれば、前記無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持し、前記コントローラが、前記通電コイルに逆電流を通電させて、前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項５】
前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せると、前記コントローラが、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、前記無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって前記無人航空機と前記駐機場との距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項６】
前記無人航空機に設けられたエネルギー蓄積装置と、前記無人航空機のアンダーキャリッジに設けられ、前記エネルギー蓄積装置と電気的に接続される充電コイルとをさらに含み、前記無人航空機が飛行状態にあるときは、前記エネルギー蓄積装置と前記充電コイルとが切断され、前記無人航空機が前記駐機場に駐機しているときは、前記コントローラが、前記通電コイルに充電電流を通電させ、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を前記駐機場側で発生させ、前記エネルギー蓄積装置と前記充電コイルとが、前記エネルギー蓄積装置に充電するように接続される、ことを特徴とする請求項５に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項７】
前記距離測定装置が、前記無人航空機に設けられた赤外線距離測定装置と、前記駐機場側に設けられた赤外線受信装置とを含み、前記赤外線受信装置の幅が、前記赤外線距離測定装置の幅よりも大きい、ことを特徴とする請求項６に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項８】
前記磁石アセンブリが永久磁石を含み、前記永久磁石が、前記無人航空機のアンダーキャリッジと前記駐機場との対応する接触面に設けられており、前記磁界アセンブリが、前記駐機場に設けられた鉄心を含み、前記通電コイルが前記鉄心の外部に巻かれている、ことを特徴とする請求項７に記載の無人航空機の離着陸制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載の無人航空機の離着陸制御システムを用いて無人航空機の離着陸を制御する制御方法であって、
コントローラが、離陸指令を受信して、通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させるように制御し、前記無人航空機に作用する支持磁界の推力が前記無人航空機の重力と等しくなると、前記通電コイルに通電される順電流が最大となり、前記無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成されるステップＳ１と、
前記無人航空機と前記駐機場との間でエアギャップが形成された後、前記コントローラが、前記通電コイルに通電される最大の順電流をそのまま維持するように制御し、前記無人航空機の翼が回転し始め、前記コントローラの一つの入力端に、回転速度速度装置からフィードバックされた回転速度検出信号が入力され、入力された前記回転速度検出信号に応じて、前記通電コイルに通電される順電流が前記無人航空機の翼の回転速度の増加に従って減少するように制御する制御信号を出力し、前記無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、前記コントローラが、前記通電コイルに通電される電流をゼロに低減するように制御するステップＳ２と、
前記コントローラが、着陸指令を受信して、距離測定装置が、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるか否かを検出するステップＳ３と、
前記無人航空機と前記駐機場との距離が着陸可能範囲内であれば、前記コントローラが、前記無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持するように制御信号を入力するとともに、前記通電コイルに逆電流を通電させて、前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御するステップＳ４と、
前記コントローラが、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに前記順電流を持続的に増加させ、前記無人航空機に作用する推力を形成して、前記無人航空機の翼の回転速度の低下による抵抗の損失を補い、前記無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって前記無人航空機と前記駐機場との間の距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御信号を入力するステップＳ５と、
前記無人航空機が作動しているとき、エネルギー蓄積装置と充電コイルとが切断され、前記無人航空機が前記駐機場に駐機しているとき、前記コントローラが、制御信号を出力して、前記通電コイルに充電電流を通電させ、前記磁界アセンブリが、変化する充電磁界を駐機場側で発生させ、前記エネルギー蓄積装置と前記充電コイルとが、前記エネルギー蓄積装置に充電するように接続されるステップＳ６と、
を含むことを特徴とする無人航空機の離着陸制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明による無人航空機の離着陸制御システムは、無人航空機側に設けられた磁石アセンブリと、駐機場側に設けられた磁界アセンブリとを含み、前記磁界アセンブリに通電コイルが設けられており、前記通電コイルに電流を通電させると、前記磁界アセンブリが、駐機場側で支持磁界を形成して、無人航空機に作用する推力を形成し、前記推力が、無人航空機の離着陸中における無人航空機の揚力又は無人航空機に作用する抵抗力とともに合力を形成して、前記揚力又は抵抗力を補い、前記無人航空機と駐機場との間にエアギャップが形成された後、前記無人航空機の翼が回転し始め、前記通電コイルに通電される順電流が、前記無人航空機の翼の回転速度の増加に伴って減少し、前記無人航空機の翼の回転速度が設定回転速度に等しくなると、前記通電コイルに通電される電流がゼロに低下する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
好ましくは、前記コントローラが、着陸指令を受信して、前記距離測定装置が、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であるかどうかを検出し、前記無人航空機と前記駐機場との間の距離が着陸可能範囲内であれば、前記無人航空機の翼の回転速度をそのまま維持し、前記コントローラが、前記通電コイルに逆電流を通電させて、前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せるように制御する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
より好ましくは、前記無人航空機を所定の駐機位置の真上に引き寄せると、前記コントローラが、前記通電コイルに順電流を通電させるとともに順電流を持続的に増加させ、無人航空機の翼の回転速度がゼロになり、かつ、前記距離測定装置によって無人航空機と駐機場との距離がゼロになったことが検出されると、前記コントローラが、前記通電コイルへの給電を停止するように制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2019500272.tif 000006
【国際調査報告】
2019500272.tif 000007
2019500272.tif 000008
2019500272.tif 000009
2019500272.tif 000010
2019500272.tif 000011
2019500272.tif 000012