(57)【要約】      （修正有）【課題】片手でも操作可能であり、操作が簡単であり、しかもマルチコプターを直感的に操作できるような操作性を有し、訓練時間を短縮することのできるマルチコプター送信機を提供する。【解決手段】マルチコプター送信機用操作デバイス１０は、操作部１、操作部１を下方から弾性支持する支持構造２、操作部１の裏面１Ｂに対向設置された基準面３Ａに設けられている複数の光学式距離センサ４、光学式距離センサ４に対応して裏面１Ｂに複数設けられている反射部材５を備えており、操作部１の局所に対する押圧による揺動、操作部１の面上の回転、および、操作部１全体の押圧や上方への引っ張りによる上下動の各入力操作が可能に形成されている構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（Ｒ）記載の揺動型入力デバイスに、後記操作部全体の上下動による入力操作を可能とする構成が付加されていることを特徴とする、マルチコプター送信機用操作デバイス。
〔Ｒ〕操作部の揺動（傾倒）により入力操作を行う入力デバイスであって、
該操作部は弾性支持されており、
該操作部の裏面に対向して基準面が設けられ、該基準面には複数の光学式距離センサが設けられ、該裏面には該光学式距離センサからの投光を反射できる反射部材が対応して複数設けられており、
押圧による揺動以外に該操作部の回転による入力操作も可能であり、
位置入力または指示入力デバイスとして機能する揺動型入力デバイス。
【請求項２】
前記操作部は円板状または円環状であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチコプター送信機用操作デバイス。
【請求項３】
前記操作部に対する操作により下記（Ｈ１）〜（Ｈ４）の制御が可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のマルチコプター送信機用操作デバイス。
（Ｈ１）揺動によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御
（Ｈ２）回転によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御
（Ｈ３）全体の上下動によりマルチコプターを昇降させる制御
（Ｈ４）（Ｈ１）〜（Ｈ３）のうちの二以上を複合させた制御
【請求項４】
前記操作部に対する入力量に応じた移動量が得られるよう形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のマルチコプター送信機用操作デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のマルチコプター送信機用操作デバイスと、該デバイスへの入力から制御信号を生成する信号生成部と、該信号生成部で生成された制御信号をマルチコプターに送信する送信部とを備えてなることを特徴とする、マルチコプター送信機。
【請求項６】
前記信号生成部は、前記マルチコプター送信機用操作デバイスにおける入力により下記（Ｓ１）〜（Ｓ４）の信号を生成することを特徴とする、請求項５に記載のマルチコプター送信機。
（Ｓ１）揺動入力によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御信号
（Ｓ２）回転入力によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御信号
（Ｓ３）全体の上下動入力によりマルチコプターを昇降させる制御信号
（Ｓ４）（Ｓ１）〜（Ｓ３）のうちの二以上を複合させた制御信号
【請求項７】
請求項５または６に記載のマルチコプター送信機を用い、その操作部に対する入力により下記（Ｃ１）〜（Ｃ４）の制御を行うことを特徴とする、マルチコプター制御方法。
（Ｃ１）揺動によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御
（Ｃ２）回転によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御
（Ｃ３）全体の上下動によりマルチコプターを昇降させる制御
（Ｃ４）（Ｃ１）〜（Ｃ３）のうちの二以上を複合させた制御
【請求項８】
請求項５または６に記載のマルチコプター送信機と、これにより制御されるマルチコプターとからなることを特徴とする、マルチコプターシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチコプター送信機、マルチコプター送信機用操作デバイス、マルチコプターシステム、およびマルチコプター制御方法に係り、特に、操作性に優れたマルチコプター送信機等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無人マルチコプター送信機における操作デバイスは十字方向に傾倒可能な操作デバイスを２個使用することにより、無人マルチコプターの昇降、水平移動、旋回を行っている。操作は片手に１個ずつの操作デバイスを持ち、両手で行う。そして、それぞれの操作が各デバイスに分かれている。たとえば、左手用のデバイスでは＜前進・後退、左・右旋回＞操作を、右手用のデバイスでは＜上昇・下降、左・右移動＞操作を、等のようにである。
【０００３】
マルチコプターの操作デバイスについては従来、技術的な提案もなされている。たとえば後掲特許文献１には、マルチコプターの操縦の複雑さを軽減しつつ、操るという醍醐味を得られるコントローラとして、本体筐体、回転操作されるホイール部、指で進退操作されるトリガー部、往復スイッチ部、送信部とを備えた構成が開示されている。送信部は、ホイール部の操作に応じてマルチコプターのヨーまたはロールのいずれかを制御する第１制御信号、トリガー部の操作に応じてピッチを制御する第２制御信号、および高さを制御するための第３制御信号を送信する、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−５５９１１号公報「マルチコプター用コントローラおよびマルチコプターの制御方法」
【特許文献２】特開２０１５−９５０４６号公報「揺動型入力デバイスおよび入力デバイス付き装置」（特願２０１３−２３３４４１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の通り従来のマルチコプターの操作デバイスは、操作デバイスを２個使用するため、これらの操作は片手に１個ずつの操作デバイスを持ち、両手で行う必要がある。また、各デバイスで異なる操作を分担するため、操作に慣れが必要となり、訓練時間を要する。上記文献開示技術も、操作の醍醐味を提供するものだけあって、その操作は決して簡単ではない。片手でも可能な簡単な操作で、しかもマルチコプターを直感的に操作できるような操作性を有し、訓練時間を短縮できる技術があれば便利である。
【０００６】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を踏まえ、片手でも操作可能であり、操作が簡単であり、しかもマルチコプターを直感的に操作できるような操作性を有し、訓練時間を短縮することのできる、マルチコプター送信機、マルチコプター送信機用操作デバイス、マルチコプターシステム、およびマルチコプター制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
出願人は先に、「揺動型入力デバイスおよび入力デバイス付き装置」発明の特許出願を行った（特許文献２）。ここでは、位置検出構造をより簡素化でき、コスト低減することのできる入力デバイスとして、ジョイスティックのように操作部の揺動（傾倒）により入力操作を行う入力デバイスであって、操作部は支持構造に弾性支持された板状構造であり、板状構造の操作部の裏面に対向して基準面が設けられ、基準面には光学式距離センサが設けられ、裏面には光学式距離センサからの投光を反射できる反射部材が設けられ、光学式距離センサおよび反射部材はいずれも複数設けられた構成を提案した。
【０００８】
そして上記課題については、この揺動型入力デバイスを用い、さらに上下動による入力操作が可能な構成とすることによって解決できることに想到し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【０００９】
〔１〕  下記（Ｒ）記載の揺動型入力デバイスに、後記操作部全体の上下動による入力操作を可能とする構成が付加されていることを特徴とする、マルチコプター送信機用操作デバイス。
〔Ｒ〕操作部の揺動（傾倒）により入力操作を行う入力デバイスであって、
該操作部は弾性支持されており、
該操作部の裏面に対向して基準面が設けられ、該基準面には複数の光学式距離センサが設けられ、該裏面には該光学式距離センサからの投光を反射できる反射部材が対応して複数設けられており、
押圧による揺動以外に該操作部の回転による入力操作も可能であり、
位置入力または指示入力デバイスとして機能する揺動型入力デバイス。
〔２〕  前記操作部は円板状または円環状であることを特徴とする、〔１〕に記載のマルチコプター送信機用操作デバイス。
〔３〕  前記操作部に対する操作により下記（Ｈ１）〜（Ｈ４）の制御が可能であることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載のマルチコプター送信機用操作デバイス。
（Ｈ１）揺動によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御
（Ｈ２）回転によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御
（Ｈ３）全体の上下動によりマルチコプターを昇降させる制御
（Ｈ４）（Ｈ１）〜（Ｈ３）のうちの二以上を複合させた制御
【００１０】
〔４〕  前記操作部に対する入力量に応じた移動量が得られるよう形成されていることを特徴とする、〔３〕に記載のマルチコプター送信機用操作デバイス。
〔５〕  〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載のマルチコプター送信機用操作デバイスと、該デバイスへの入力から制御信号を生成する信号生成部と、該信号生成部で生成された制御信号をマルチコプターに送信する送信部とを備えてなることを特徴とする、マルチコプター送信機。
〔６〕  前記信号生成部は、前記マルチコプター送信機用操作デバイスにおける入力により下記（Ｓ１）〜（Ｓ４）の信号を生成することを特徴とする、〔５〕に記載のマルチコプター送信機。
（Ｓ１）揺動入力によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御信号
（Ｓ２）回転入力によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御信号
（Ｓ３）全体の上下動入力によりマルチコプターを昇降させる制御信号
（Ｓ４）（Ｓ１）〜（Ｓ３）のうちの二以上を複合させた制御信号
【００１１】
〔７〕  〔５〕または〔６〕に記載のマルチコプター送信機を用い、その操作部に対する入力により下記（Ｃ１）〜（Ｃ４）の制御を行うことを特徴とする、マルチコプター制御方法。
（Ｃ１）揺動によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御
（Ｃ２）回転によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御
（Ｃ３）全体の上下動によりマルチコプターを昇降させる制御
（Ｃ４）（Ｃ１）〜（Ｃ３）のうちの二以上を複合させた制御
〔８〕  〔５〕または〔６〕に記載のマルチコプター送信機と、これにより制御されるマルチコプターとからなることを特徴とする、マルチコプターシステム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマルチコプター送信機、マルチコプター送信機用操作デバイス、マルチコプターシステム、およびマルチコプター制御方法は上述のように構成されるため、これらによれば、操作デバイスは片手でも操作可能であってしかも操作が簡単であり、さらにマルチコプターを直感的に操作することができ、それにより操作訓練時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
無人マルチコプターの遠隔操作を行うための送信機における従来の操作デバイスは操作に慣れるための訓練に時間を要するが、本発明の操作デバイスを用いることにより、無人マルチコプターの昇降、水平移動、旋回を片手のみで行うことができ、なおかつマルチコプターその物を直接手で掴んで操作するかのように直感的に操作できるため、訓練時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のマルチコプター送信機用操作デバイスの基本構成を概念的に示す説明図である。
【図１−２】本発明のマルチコプター送信機用操作デバイスの基本構成を概念的に示す説明図である。
【図２】本発明のマルチコプターシステムの基本構成を示す概念図である。
【図３】本発明のマルチコプター送信機用操作デバイスの実施例を示す斜視図である。
【図４】図３に示す実施例の作用例を示す説明図である。
【図５】図３に示す実施例の作用例を示す説明図である。
【図６】図３に示す実施例の作用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１、１−２はいずれも、本発明のマルチコプター送信機用操作デバイスの基本構成を概念的に示す説明図である。前者には（ａ）基本姿勢、（ｂ）操作部の左への揺動（傾倒）状態、（ｃ）操作部の回転状態を、後者には（ａ）基本姿勢、（ｄ）操作部の持ち上げ状態を、それぞれ示す。これらに示すように本マルチコプター送信機用操作デバイス１０は、操作部１と、操作部１を下方から弾性支持する支持構造２と、操作部１の裏面１Ｂに対向設置された基準面３Ａに設けられている複数の光学式距離センサ４と、光学式距離センサ４に対応して裏面１Ｂに複数設けられている反射部材５とを備えており、操作部１の局所に対する押圧による揺動（傾倒）、操作部１の回転、および、操作部１全体の押圧や上方への引っ張りによる上下動の各入力操作が可能に形成されていることを、主たる構成とする。
【００１６】
かかる構成による、本発明マルチコプター送信機用操作デバイス１０の作用を説明する。各図中の（ａ）は、マルチコプター送信機用操作デバイス１０に対して何らの入力操作もなされていない状態を示す。（ｂ）は、操作部１の向かって左側の箇所に対し押圧Ｔによる入力操作を行った状態を示す。支持構造２によって弾性支持されている操作部１は、かかる押圧Ｔにより、その押圧の強さ(程度）に対応して左方へと揺動（傾倒）する。この、操作者による揺動（傾倒）操作が、その揺動量（程度）も含めて、マルチコプターの動作に対する指示入力となる。なお、押圧Ｔによる入力操作が操作部１の向かって右側の箇所に対してなされた場合は同様に、右方への揺動（傾倒）が生じ、それに対応する指示入力となる。揺動（傾倒）操作によって、光学式距離センサ４と反射部材５との軸方向（操作部１が支持構造２によって指示される方向）距離に変動が生じる。
【００１７】
図中（ｃ）は、操作部１に対して回転Ｒによる入力操作を行った状態を示す。操作部１は、かかる回転Ｒにより、その方向および回転量に対応して回転する。この、操作者による回転操作が、回転方向および回転量も含めて、マルチコプターの動作に対する指示入力となる。図では回転Ｒは右回りだが、左回りが可能であることは言うまでもない。なお回転Ｒは、図示するように操作部１が含まれる平面上における回転（ローテーション）である。回転操作によって、光学式距離センサ４と反射部材５との水平方向（軸方向の直交面内の方向）距離に変動が生じる。
【００１８】
なお、このように、本マルチコプター送信機用操作デバイス１０にて行われる入力操作には、回転操作が含まれる。したがって、直感的な操作が可能であることを特徴とする本デバイス１０は、図３等に後述するように、操作部１の形状が円板状または円環状であることがより望ましい。
【００１９】
図中（ｄ）は、操作部１全体に対して上方への引っ張りＬによる入力操作を行った状態を示す。支持構造２によって弾性支持されている操作部１は、かかる上方への引っ張りＬにより、その引っ張りの強さ(程度）に対応して上方へと引上げられる。この、操作者による引上げ操作が、その引上げ量（程度）も含めて、マルチコプターの動作に対する指示入力となる。なお、図示しないが、操作部１全体に対する下方への押圧操作を行った場合には、その押圧の強さ（程度）に対応して下方へと押下げられる。この、操作者による押下げ操作が、その押下げ量（程度）も含めて、マルチコプターの動作に対する指示入力となる。引っ張り操作、押下げ操作によって、光学式距離センサ４と反射部材５との軸方向（操作部１が支持構造２によって指示される方向）距離に変動が生じる。
【００２０】
このように本マルチコプター送信機用操作デバイス１０では、操作部１の局所に対する押圧Ｔ（図中（ｂ））による入力操作、操作部１の回転Ｒ（図中（ｃ））、による入力操作、操作部１全体の上方への引っ張りＬ（図中（ｄ））や押下げによる入力操作、これらの入力操作が、その入力量を含めて、マルチコプターの動作に対する指示入力となる。追って図３〜６により改めて説明するが、これらの入力操作は、たとえば左への揺動（傾倒）によってマルチコプターの左への移動、上方への引っ張りによってマルチコプターの上昇、右への回転によってマルチコプターの右旋回、という各動作の指示入力となり、しかも操作入力量が各動作の程度に反映される。したがって操作者は、操作部１を、あたかもマルチコプター自体であるかの如く取扱うことができる。そして、このような直感的な操作が可能であることが、操作訓練時間の大幅な短縮化を可能とする。
【００２１】
図２は、本発明のマルチコプターシステムの基本構成を示す概念図である。図示するように本マルチコプターシステム５０は、マルチコプター送信機２０と、これにより制御されるマルチコプター３０とから構成される。マルチコプター送信機２０は、先に説明したマルチコプター送信機用操作デバイス１０と、デバイス１０への入力から制御信号を生成する信号生成部１５と、信号生成部１５で生成された制御信号をマルチコプターに送信する送信部１８とを備えて構成される。
【００２２】
かかる構成により本発明マルチコプターシステム５０では、マルチコプター送信機２０のマルチコプター送信機用操作デバイス１０において入力操作がなされると、その入力から信号生成部１５において制御信号が生成され、制御信号は送信部１８によりマルチコプター３０へと送信される。マルチコプター３０では、送信された制御信号が受信部３８において受信され、これに基づき駆動部３５によってマルチコプター３０本体が駆動される。マルチコプター送信機用操作デバイス１０においてなされる操作入力は、直感性の高いマルチコプター３０の制御を実現する。
【００２３】
なお、マルチコプター送信機２０の信号生成部は、マルチコプター送信機用操作デバイス１０における入力により、下記（Ｓ１）〜（Ｓ４）の信号を生成する構成とすることができる。
（Ｓ１）操作部１の揺動入力（全体ではなく局所。具体的には左・右・前・後）によりマルチコプター３０を押圧方向（横方向）へ移動させる制御信号。つまり、左方、右方へ移動させる制御信号。
（Ｓ２）操作部１の回転入力によりマルチコプター３０を回転方向へ旋回させる制御信号。つまり、右旋回、左旋回させる制御信号。
（Ｓ３）操作部１全体の上下動入力によりマルチコプター３０を昇降させる制御信号。つまり、上昇や下降をさせる制御信号。
【００２４】
（Ｓ４）（Ｓ１）〜（Ｓ３）のうちの二以上を複合させた制御信号。たとえば、（Ｓ２）と（Ｓ３）により、上昇しつつ右旋回させる信号など。かかる制御信号は、操作デバイス１０における複合的な入力操作により実現する。
なお、操作デバイス１０における入力量を、これら制御信号の信号生成に反映させ得ることは、上述の通りである。
【００２５】
図３は、本発明のマルチコプター送信機用操作デバイスの実施例を示す斜視図である。マルチコプター送信機用操作デバイス３１０の操作部３１は円形状に形成されており、これに対して操作者は、左右の揺動（傾倒）操作Ｔｉ、前後の揺動（傾倒）操作Ｆｂ、左右回転操作Ｒｔ、引上げ・押下げ操作Ｌｓを行い、マルチコプターの動作を制御する。
【００２６】
図４〜６は、図３に示す実施例の作用例を示す説明図である。図４には、操作部全体の上下動によりマルチコプターを昇降させる制御を示す。図では、操作部の上方への引上げＬ操作により、マルチコプター３３０の上昇ｍＬ制御がなされることを示している。図５には、回転によりマルチコプターを回転方向へ旋回させる制御を示す。図では、操作部の右への回転Ｒ操作により、マルチコプター３３０の右への旋回ｍＲ制御がなされることを示している。図６には、揺動によりマルチコプターを押圧方向へ移動させる制御を示す。図では、操作部１の左側における押圧Ｔ操作により、マルチコプター３３０の左方への横方向移動ｍＴ制御がなされることを示している。なお、これらの二以上を複合させる制御も可能であることは上述の通りである。
【００２７】
なおまた、本発明マルチコプター送信機３２０を用い、その操作部３１に対する入力により下記（Ｃ１）〜（Ｃ４）の制御を行う、マルチコプター３３０制御方法もまた、本発明の範囲内である。
（Ｃ１）揺動によりマルチコプター３３０を押圧方向へ移動させる制御
（Ｃ２）回転によりマルチコプター３３０を回転方向へ旋回させる制御
（Ｃ３）全体の上下動によりマルチコプター３３０を昇降させる制御
（Ｃ４）（Ｃ１）〜（Ｃ３）のうちの二以上を複合させた制御
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のマルチコプター送信機、マルチコプター送信機用操作デバイス、マルチコプターシステム、およびマルチコプター制御方法によれば、操作デバイスは片手でも操作可能であってしかも操作が簡単であり、さらにマルチコプターを直感的に操作することができ、操作訓練時間を大幅に短縮することができる。したがって、航空分野、可動模型分野、およびこれらに関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００２９】
１、３１…操作部
１Ｂ…操作部の裏面
２…支持構造
３Ａ…基準面
４…光学式距離センサ
５…反射部材
１０、３１０…マルチコプター送信機用操作デバイス
１５…信号生成部
１８…送信部
２０、３２０…マルチコプター送信機
３０、３３０…マルチコプター
３５…駆動部
３８…受信部
５０…マルチコプターシステム
３０９…筐体
Ｆｂ…前後の揺動（傾倒）操作
Ｌ…上方への引っ張り
Ｌｓ…引上げ・押下げ操作
ｍＬ…マルチコプターの上昇
ｍＲ…マルチコプターの旋回
ｍＴ…マルチコプターの横方向移動
Ｒ…回転
Ｒｔ…左右回転操作
Ｔ…押圧
Ｔ’…押圧Ｔによる反対側の動き
Ｔｉ…左右の揺動（傾倒）操作
【図１】
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【図１−２】
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【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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