JP2019051755A

JP2019051755A - Maneuvering system of flight device

Info

Publication number: JP2019051755A
Application number: JP2017175690A
Authority: JP
Inventors: 覚吉川; Satoru Yoshikawa; 真司安藤; Shinji Ando; 斎藤　公孝; Kimitaka Saito; 公孝斎藤; 雅尊平井; Masataka Hirai
Original assignee: Denso Corp; Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-04-04

Abstract

To provide a maneuvering system of a flight device, which has high safety and reliability by reducing an attitude change in changing from an automatic control mode to a manual control mode.SOLUTION: A flight device 11 having thrusters 14 for generating thrusts is inputted with flight instructions from a maneuver input device 12. A maneuvering system 10 comprises a state detection part 34, a flight control part 35, operation sticks 21, 22, and a position change part 56. The state detection part 34 detects a flight state of the flight device 11. The flight control part 35 controls the flight device 11 in any one of an automatic control mode and a manual control mode. The operation sticks 21, 22 are provided on the maneuver input device 12 and input a change in the flight state of the flight device 11. The position change part 56 changes the positions of the operation sticks 21, 22 on the basis of a command value which the flight control part 35 outputs to the thrusters 14, when the flight control part 35 controls the flight device 11 in the automatic control mode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、飛行装置の操縦システムに関する。 The present invention relates to a flight system for a flying device.

近年、いわゆるドローンと称される飛行装置の普及が進んでいる。このような飛行装置は、一般に無線による遠隔操作によって操縦される。また、飛行装置は、遠隔の操縦入力装置を用いて操作者が飛行を制御する手動制御モードと、予め設定された飛行計画に沿って各種のセンサで検出した飛行姿勢などに基づいて自立的に飛行を制御する自動制御モードとが併用されている。そのため、飛行装置は、必要に応じて自動制御モードから手動制御モード、または手動制御モードから自動制御モードへ切り替えられる。ところで、自動制御モードから手動制御モードへ切り替わるとき、自動制御モードにおける指令値と、例えば入力スティックの位置のように操縦入力装置における入力値とが異なっていると、制御が切り替えられた瞬間に制御の指示が大きく変化する。その結果、飛行装置の場合、大きな姿勢の変化を招くことになる。そこで、従来のヘリコプターなどのような搭乗者による操作が前提となっている飛行装置の場合、特許文献１のようにスロットルスティックの位置を把握可能となっている。これにより、自動制御モードから手動制御モードへの切り替え時に、自動制御モードの指令値と手動制御モードの入力値とが大きく異ならないように手当てされている。 In recent years, so-called drones have been widely used. Such a flight device is generally operated by wireless remote control. In addition, the flying device is autonomous based on a manual control mode in which an operator controls the flight using a remote control input device, and a flight posture detected by various sensors in accordance with a preset flight plan. An automatic control mode for controlling flight is also used. Therefore, the flying device is switched from the automatic control mode to the manual control mode or from the manual control mode to the automatic control mode as necessary. By the way, when switching from the automatic control mode to the manual control mode, if the command value in the automatic control mode is different from the input value in the steering input device such as the position of the input stick, the control is performed at the moment when the control is switched. The instructions change greatly. As a result, in the case of a flying device, a large change in posture is caused. Therefore, in the case of a flying device such as a conventional helicopter that is assumed to be operated by a passenger, the position of the throttle stick can be grasped as in Patent Document 1. Thus, care is taken so that the command value in the automatic control mode and the input value in the manual control mode do not differ greatly when switching from the automatic control mode to the manual control mode.

しかしながら、遠隔操作による無人の飛行が前提となっているドローンのようなマルチコプターの場合、操縦入力装置側でスティックや飛行装置の姿勢を把握することは困難である。そのため、自動制御モードの指令値と手動制御モードの入力値との間に差が生じると、急激な姿勢の変化が生じるという問題がある。 However, in the case of a multicopter such as a drone that is premised on unmanned flight by remote control, it is difficult to grasp the posture of the stick or the flying device on the control input device side. For this reason, if a difference occurs between the command value in the automatic control mode and the input value in the manual control mode, there is a problem that an abrupt posture change occurs.

特開平５−２８６４９７号公報JP-A-5-286497

そこで、本発明の目的は、自動制御モードから手動制御モードへの切り替え時における姿勢の変化を低減し、安全性および信頼性の高い飛行装置の操縦システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flight system maneuvering system that reduces the change in attitude when switching from the automatic control mode to the manual control mode, and has high safety and reliability.

請求項１記載の発明では、飛行制御部は、自動制御モードまたは手動制御モードのいずれか一方により飛行装置の飛行状態を制御する。位置変更部は、飛行装置と遠隔に設けられている操縦入力装置の操作スティックの位置を変更する。すなわち、位置変更部は、飛行制御部が自動制御モードで飛行装置の飛行状態を制御しているとき、飛行制御部がスラスタに出力する指令値に基づいて操作スティックの位置を変更する。これにより、飛行装置と遠隔に設けられている操縦入力装置の操作スティックは、自動制御モードのとき、飛行制御部からスラスタに出力される指令値に応じた位置に移動する。そのため、操作スティックの位置は、飛行制御部からスラスタに出力される指令値に対応する位置となる。その結果、自動制御モードから手動制御モードへ切り替えられるとき、操作スティックの位置は飛行制御部からスラスタに出力される指令値に対応する位置にあり、モードの切り替え時において操作スティックの連続的な操作が可能となる。つまり、操作スティックの位置は、自動制御モードのとき、指令値に対応する最新の位置に移動している。したがって、自動制御モードから手動制御モードへの切り替え時における姿勢の変化を低減することができ、安全性および信頼性を高めることができる。 In the first aspect of the invention, the flight control unit controls the flight state of the flying device in either the automatic control mode or the manual control mode. The position changing unit changes the position of the operation stick of the control input device provided remotely from the flying device. That is, the position changing unit changes the position of the operation stick based on the command value output from the flight control unit to the thruster when the flight control unit controls the flight state of the flying device in the automatic control mode. As a result, the operation stick of the control input device provided remotely from the flying device moves to a position corresponding to the command value output from the flight control unit to the thruster in the automatic control mode. Therefore, the position of the operation stick is a position corresponding to the command value output from the flight control unit to the thruster. As a result, when the automatic control mode is switched to the manual control mode, the position of the operation stick is in a position corresponding to the command value output from the flight control unit to the thruster, and the operation stick is continuously operated when the mode is switched. Is possible. That is, the position of the operation stick has moved to the latest position corresponding to the command value in the automatic control mode. Therefore, it is possible to reduce the change in posture at the time of switching from the automatic control mode to the manual control mode, and it is possible to improve safety and reliability.

第１実施形態による飛行装置の操縦システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the control system of the flight apparatus by 1st Embodiment. 第１実施形態による飛行装置の操縦システムの構成を示す模式図The schematic diagram which shows the structure of the control system of the flight apparatus by 1st Embodiment. 第１実施形態による飛行装置の操縦システムにおける操縦入力装置を示す模式図The schematic diagram which shows the control input apparatus in the control system of the flight apparatus by 1st Embodiment 第２実施形態による飛行装置の操縦システムにおける制御の一例を示す概略図Schematic which shows an example of control in the control system of the flight apparatus by 2nd Embodiment 第３実施形態による飛行装置の操縦システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the control system of the flying apparatus by 3rd Embodiment. 第４実施形態による飛行装置の操縦システムにおける操縦入力装置の概略的な構成を示す模式図The schematic diagram which shows schematic structure of the control input apparatus in the control system of the flight apparatus by 4th Embodiment 第４実施形態による飛行装置の操縦システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the control system of the flight apparatus by 4th Embodiment. 第５実施形態による飛行装置の操縦システムにおける操縦入力装置の概略的な構成を示す模式図The schematic diagram which shows schematic structure of the control input apparatus in the control system of the flight apparatus by 5th Embodiment 第５実施形態による飛行装置の操縦システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the control system of the flight apparatus by 5th Embodiment

以下、飛行装置の操縦システムの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図２に示す第１実施形態による操縦システム１０は、飛行装置１１と、操縦入力装置１２とを備えている。飛行装置１１は、基体１３およびスラスタ１４を有している。スラスタ１４は、この基体１３に設けられている。基体１３は、本体１５、および本体１５から放射状に延びる腕部１６を有している。スラスタ１４は、この腕部１６に先端に設けられている。なお、基体１３は、円環状に形成してもよい。この場合、スラスタ１４は、円環状の基体１３の周方向へ設けられている。このように、飛行装置１１は、複数のスラスタ１４を備えている。スラスタ１４の数は、任意に設定することができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments of a flight system of a flying device will be described based on the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
A maneuvering system 10 according to the first embodiment shown in FIG. 2 includes a flying device 11 and a maneuvering input device 12. The flying device 11 has a base 13 and a thruster 14. The thruster 14 is provided on the base 13. The base 13 has a main body 15 and arm portions 16 that extend radially from the main body 15. The thruster 14 is provided at the tip of the arm portion 16. The base 13 may be formed in an annular shape. In this case, the thruster 14 is provided in the circumferential direction of the annular base 13. As described above, the flying device 11 includes a plurality of thrusters 14. The number of thrusters 14 can be set arbitrarily.

スラスタ１４は、いずれもモータ１７、プロペラ１８およびサーボモータ１９を有している。モータ１７は、プロペラ１８を駆動する駆動源であり、例えば基体１３に収容されているバッテリ２０などを電源とする。プロペラ１８は、モータ１７によって回転駆動される。サーボモータ１９は、図示しないピッチ変更機構部を通してプロペラ１８のピッチを変更する。プロペラ１８は、サーボモータ１９によってピッチが変更されることにより、回転を維持したまま推進力の大きさおよび方向が変更される。スラスタ１４は、モータ１７でプロペラが回転駆動されるとともに、サーボモータ１９でプロペラ１８のピッチが変更されることにより推進力を発生する。飛行装置１１は、スラスタ１４で発生する推進力によって飛行する。 Each of the thrusters 14 includes a motor 17, a propeller 18, and a servo motor 19. The motor 17 is a drive source that drives the propeller 18 and uses, for example, a battery 20 accommodated in the base 13 as a power source. The propeller 18 is rotationally driven by the motor 17. The servo motor 19 changes the pitch of the propeller 18 through a pitch changing mechanism unit (not shown). By changing the pitch of the propeller 18 by the servo motor 19, the magnitude and direction of the propulsive force is changed while maintaining the rotation. The thruster 14 generates propulsive force when the propeller is rotated by a motor 17 and the pitch of the propeller 18 is changed by a servo motor 19. The flying device 11 flies by the thrust generated by the thruster 14.

操縦入力装置１２は、いわゆるプロポと称され、飛行装置１１と別体に設けられている。操縦入力装置１２は、操縦者の操作によって入力された指示を無線または有線によって飛行装置１１へ送信する。図２に示す例の場合、操縦入力装置１２は無線によって指示を飛行装置１１へ送信する。操縦入力装置１２は、操作スティック２１および操作スティック２２を有している。操作スティック２１および操作スティック２２は、いずれも図２に示すように上下および左右に動かすことができる。 The control input device 12 is referred to as a so-called propo, and is provided separately from the flying device 11. The maneuvering input device 12 transmits an instruction input by a pilot's operation to the flying device 11 wirelessly or by wire. In the case of the example shown in FIG. 2, the control input device 12 transmits an instruction to the flying device 11 by radio. The steering input device 12 includes an operation stick 21 and an operation stick 22. The operation stick 21 and the operation stick 22 can be moved up and down and left and right as shown in FIG.

操作スティック２１および操作スティック２１には、飛行装置１１を操縦するための操作が割り当てられている。第１実施形態の場合、操作スティック２１は、ラダーおよびエレベータの操作が割り当てられている。そして、操作スティック２２は、エルロンおよびスロットルの操作が割り当てられている。すなわち、ラダーを操作する操作スティック２１の図２の左右方向の移動は、飛行装置１１のヨー軸を中心とする回転姿勢の変更の指示に割り当てられている。そして、エレベータを操作する操作スティック２１の図２の上下方向の移動は、飛行装置１１のピッチ軸を中心とする回転姿勢の変更の指示に割り当てられている。また、エルロンを操作する操作スティック２２の図２の左右方向の移動は、飛行装置１１のロール軸を中心とする回転姿勢の変更の指示に割り当てられている。そして、操作スティック２２の図２の上下方向の移動は、飛行装置１１のスロットル、つまり上昇、下降および速度の変更の指示に割り当てられている。操縦者は、これら操作スティック２１および操作スティック２２を操作することにより、飛行装置１１の飛行状態を制御する。ここで、本明細書において、飛行状態とは、飛行装置１１の飛行姿勢、飛行高度および飛行速度を含んでいる。すなわち、飛行状態の変化とは、飛行装置１１の飛行姿勢、飛行高度および飛行速度のいずれか一つが変化、または二つ以上が複合的に変化することを意味する。なお、操作スティック２１および操作スティック２２への操作の割り当ては、任意に変更することができる。 An operation for operating the flying device 11 is assigned to the operation stick 21 and the operation stick 21. In the case of the first embodiment, the operation stick 21 is assigned to the operation of the ladder and the elevator. The operation stick 22 is assigned aileron and throttle operations. That is, the movement of the operation stick 21 for operating the ladder in the left-right direction in FIG. The vertical movement of the operation stick 21 for operating the elevator in FIG. 2 is assigned to an instruction to change the rotational attitude about the pitch axis of the flying device 11. 2 is assigned to an instruction to change the rotational attitude about the roll axis of the flying device 11. The movement of the operation stick 22 in the vertical direction in FIG. 2 is assigned to the throttle of the flying device 11, that is, the instruction to change the ascending / descending and the speed. The operator controls the flight state of the flying device 11 by operating the operation stick 21 and the operation stick 22. Here, in this specification, the flight state includes the flight attitude, flight altitude, and flight speed of the flying device 11. That is, the change in the flight state means that any one of the flight attitude, the flight altitude, and the flight speed of the flying device 11 changes, or two or more change in combination. The assignment of operations to the operation stick 21 and the operation stick 22 can be arbitrarily changed.

操作スティック２１は、図３に示すように左右方向へ延びる軸部材２３を中心に回転することにより、図２および図３の上下方向へ移動する。同様に、操作スティック２１は、図３の左右方向へ延びる軸部材２４を中心に回転することにより、図２および図３の上下方向へ移動する。また、操作スティック２２は、図３の左右方向へ延びる軸部材２５を中心に回転することにより、図２および図３の上下方向へ移動する。同様に、操作スティック２１は、図３の上下方向へ延びる軸部材２６を中心に回転することにより、図２および図３の左右方向へ移動する。このように、第１実施形態の場合、操作スティック２１および操作スティック２２は、軸部材２３、２４、２５、２６を中心とする回転によって移動する。なお、上述の操作スティック２１および操作スティック２２の移動は、一例である。したがって、操作スティック２１および操作スティック２２は、例えば図示しないガイドに沿った上下および左右への移動など、移動のための構成を任意に設定することができる。 The operation stick 21 moves in the vertical direction of FIGS. 2 and 3 by rotating around a shaft member 23 extending in the horizontal direction as shown in FIG. Similarly, the operation stick 21 moves in the vertical direction in FIGS. 2 and 3 by rotating around the shaft member 24 extending in the horizontal direction in FIG. 3. Further, the operation stick 22 moves in the vertical direction in FIGS. 2 and 3 by rotating around the shaft member 25 extending in the horizontal direction in FIG. 3. Similarly, the operation stick 21 moves in the left-right direction in FIGS. 2 and 3 by rotating around the shaft member 26 extending in the up-down direction in FIG. As described above, in the case of the first embodiment, the operation stick 21 and the operation stick 22 move by rotation around the shaft members 23, 24, 25, and 26. The movement of the operation stick 21 and the operation stick 22 described above is an example. Therefore, the operation stick 21 and the operation stick 22 can arbitrarily set a configuration for movement, for example, movement up and down and left and right along a guide (not shown).

次に、上記の飛行装置１１と操縦入力装置１２とを備える操縦システム１０について詳細に説明する。
図１に示すように操縦システム１０は、飛行装置１１と操縦入力装置１２とに機能が分散されている。飛行装置１１は、基体１３に収容されている制御ユニット３０によって制御される。飛行装置１１は、制御ユニット３０として、制御演算部３１、通信部３２、記憶部３３、状態検出部３４、飛行制御部３５および指令値取得部３６を備えている。 Next, the maneuvering system 10 including the flying device 11 and the maneuvering input device 12 will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the steering system 10 has functions distributed to a flying device 11 and a steering input device 12. The flying device 11 is controlled by a control unit 30 accommodated in the base 13. The flying device 11 includes a control calculation unit 31, a communication unit 32, a storage unit 33, a state detection unit 34, a flight control unit 35, and a command value acquisition unit 36 as a control unit 30.

飛行装置１１の制御演算部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。制御演算部３１は、バッテリ２０、ならびに各スラスタ１４のモータ１７およびサーボモータ１９に接続している。制御演算部３１は、ＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、状態検出部３４、飛行制御部３５および指令値取得部３６をソフトウェア的に実現している。なお、これら状態検出部３４、飛行制御部３５および指令値取得部３６は、ハードウェア的に実現してもよく。ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現してもよい。通信部３２は、図２に示すようにアンテナ３７を有しており、操縦入力装置１２との間を有線または無線で通信する。図１に示す記憶部３３は、制御演算部３１と接続しており、例えば不揮発性のメモリなどを有している。記憶部３３は、制御演算部３１のＲＯＭおよびＲＡＭと共用してもよい。記憶部３３は、予め設定された飛行計画をデータとして記憶している。飛行計画は、飛行装置１１が飛行する飛行ルートや飛行高度が含まれている。 The control calculation unit 31 of the flying device 11 is constituted by a microcomputer having a CPU, a ROM, and a RAM. The control calculation unit 31 is connected to the battery 20 and the motor 17 and servo motor 19 of each thruster 14. The control calculation unit 31 implements the state detection unit 34, the flight control unit 35, and the command value acquisition unit 36 by software by executing a computer program stored in the ROM. Note that the state detection unit 34, the flight control unit 35, and the command value acquisition unit 36 may be realized in hardware. You may implement | achieve by cooperation with hardware and software. As shown in FIG. 2, the communication unit 32 has an antenna 37 and communicates with the steering input device 12 in a wired or wireless manner. The storage unit 33 illustrated in FIG. 1 is connected to the control calculation unit 31 and includes, for example, a nonvolatile memory. The storage unit 33 may be shared with the ROM and RAM of the control calculation unit 31. The storage unit 33 stores a preset flight plan as data. The flight plan includes a flight route and a flight altitude for the flight device 11 to fly.

状態検出部３４は、飛行装置１１の飛行状態を検出する。具体的には、状態検出部３４は、加速度センサ４１、角速度センサ４２、地磁気センサ４３、ＧＰＳセンサ４４および高度センサ４５に接続している。加速度センサ４１は、飛行装置１１のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の３次元の３つの軸方向において飛行装置１１に加わる加速度を検出する。角速度センサ４２は、３次元の３つの軸方向において飛行装置１１に加わる角速度を検出する。地磁気センサ４３は、３次元の３つの軸方向における地磁気を検出する。ＧＰＳセンサ４４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からＧＰＳ信号を受信する。高度センサ４５は、気圧や地面からの距離などを検出する。状態検出部３４は、加速度センサ４１で検出した加速度、角速度センサ４２で検出した角速度、および地磁気センサ４３で検出した地磁気から飛行装置１１の飛行姿勢および飛行速度などを検出する。また、状態検出部３４は、ＧＰＳセンサ４４で検出したＧＰＳ信号から飛行装置１１の飛行位置を検出する。状態検出部３４は、加速度センサ４１、角速度センサ４２および地磁気センサ４３の出力値と、ＧＰＳセンサ４４の出力値とを用いて飛行装置１１の飛行位置を特定する。さらに、状態検出部３４は、高度センサ４５で検出した気圧や地面からの距離などに基づいて飛行装置１１の飛行高度を検出する。このように、状態検出部３４は、飛行装置１１の飛行姿勢、飛行速度、飛行位置および飛行高度を含む飛行装置１１の飛行状態を検出する。 The state detection unit 34 detects the flight state of the flying device 11. Specifically, the state detection unit 34 is connected to the acceleration sensor 41, the angular velocity sensor 42, the geomagnetic sensor 43, the GPS sensor 44, and the altitude sensor 45. The acceleration sensor 41 detects acceleration applied to the flying device 11 in the three-dimensional three-axis directions of the flying device 11 such as the x axis, the y axis, and the z axis. The angular velocity sensor 42 detects the angular velocity applied to the flying device 11 in the three-dimensional three axial directions. The geomagnetic sensor 43 detects the geomagnetism in the three-dimensional three axial directions. The GPS sensor 44 receives a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite. The altitude sensor 45 detects the atmospheric pressure, the distance from the ground, and the like. The state detection unit 34 detects the flight attitude and flight speed of the flying device 11 from the acceleration detected by the acceleration sensor 41, the angular velocity detected by the angular velocity sensor 42, and the geomagnetism detected by the geomagnetic sensor 43. Further, the state detection unit 34 detects the flight position of the flying device 11 from the GPS signal detected by the GPS sensor 44. The state detection unit 34 specifies the flight position of the flying device 11 using the output values of the acceleration sensor 41, the angular velocity sensor 42, the geomagnetic sensor 43, and the output value of the GPS sensor 44. Furthermore, the state detection unit 34 detects the flight altitude of the flying device 11 based on the atmospheric pressure detected by the altitude sensor 45, the distance from the ground, and the like. As described above, the state detection unit 34 detects the flight state of the flying device 11 including the flight attitude, the flight speed, the flight position, and the flight altitude of the flight device 11.

また、状態検出部３４は、カメラ４６およびＬＩＤＡＲ（Light Detection And Ranging）４７に接続している。カメラ４６およびＬＩＤＡＲ４７は、飛行装置１１の周囲における障害物を画像または距離の測定によって検出する。状態検出部３４は、カメラ４６およびＬＩＤＡＲ４７を用いて、飛行する飛行装置１１の周囲に存在する構造物や天然物など、飛行の障害となるおそれのある物体を検出する。 The state detection unit 34 is connected to a camera 46 and a LIDAR (Light Detection And Ranging) 47. The camera 46 and the LIDAR 47 detect an obstacle around the flying device 11 by measuring an image or a distance. The state detection unit 34 uses the camera 46 and the LIDAR 47 to detect an object that may interfere with the flight, such as a structure or a natural product present around the flying device 11 that is flying.

飛行制御部３５は、飛行装置１１の飛行状態を自動制御モードまたは手動制御モードのいずれか一方により制御する。具体的には、自動制御モードは、操作者の操作によらず飛行装置１１を自立的に飛行させる飛行モードである。自動制御モードのとき、飛行制御部３５は、記憶部３３に記憶されている飛行計画に沿って、飛行装置１１の飛行を自動的に制御する。すなわち、飛行制御部３５は、この自動制御モードのとき、状態検出部３４で検出した飛行装置１１の飛行状態、ならびにカメラ４６およびＬＩＤＡＲ４７で検出した障害物の有無に基づいて、スラスタ１４の推進力を制御する。これにより、飛行制御部３５は、操作者の操作によらず、飛行装置１１を飛行計画に沿って自動的に飛行させる。一方、手動制御モードは、操作者による操縦入力装置１２の操作によって飛行装置１１を飛行させる飛行モードである。手動制御モードのとき、飛行制御部３５は、操縦入力装置１２から入力された飛行指示に基づいて飛行装置１１の飛行を制御する。すなわち、飛行制御部３５は、この手動制御モードのとき、操縦入力装置１２から入力された操作者の指示に基づいて、スラスタ１４の推進力を制御する。これにより、飛行制御部３５は、操作者による操作スティック２１および操作スティック２２の操作量に基づく指令値に応じて飛行装置１１を飛行させる。 The flight control unit 35 controls the flight state of the flying device 11 in either the automatic control mode or the manual control mode. Specifically, the automatic control mode is a flight mode in which the flying device 11 flies autonomously regardless of the operation of the operator. In the automatic control mode, the flight control unit 35 automatically controls the flight of the flying device 11 in accordance with the flight plan stored in the storage unit 33. That is, in this automatic control mode, the flight control unit 35 determines the propulsive force of the thruster 14 based on the flight state of the flying device 11 detected by the state detection unit 34 and the presence or absence of obstacles detected by the camera 46 and the LIDAR 47. To control. Thereby, the flight control unit 35 causes the flying device 11 to automatically fly along the flight plan regardless of the operation of the operator. On the other hand, the manual control mode is a flight mode in which the flying device 11 is caused to fly by operating the control input device 12 by the operator. In the manual control mode, the flight control unit 35 controls the flight of the flying device 11 based on the flight instruction input from the control input device 12. That is, the flight control unit 35 controls the thrust of the thruster 14 based on the operator's instruction input from the control input device 12 in this manual control mode. Thereby, the flight control unit 35 causes the flying device 11 to fly according to the command value based on the operation amount of the operation stick 21 and the operation stick 22 by the operator.

指令値取得部３６は、飛行装置１１の飛行が自動制御モードで制御されているとき、飛行制御部３５から出力される指令値を取得する。飛行制御部３５は、自動制御モードのとき、上述のように状態検出部３４で検出した飛行装置１１の飛行状態に基づいて、飛行装置１１の飛行を自立的に制御している。このとき、飛行制御部３５は、各スラスタ１４に対して、発生する推進力を規定するための指令値を出力している。この指令値には、飛行装置１１の姿勢つまりピッチ、ヨーおよびロールに対応する姿勢指令値と、飛行装置１１の高度および速度に対応するスロットル指令値とが含まれている。指令値取得部３６は、これら姿勢指令値およびスロットル指令値を飛行制御部３５から取得する。そして、指令値取得部３６は、取得した姿勢指令値およびスロットル指令値から、ラダーの指令値Ｍ１、エレベータの指令値Ｍ２、エルロンの指令値Ｍ３、およびスロットルの指令値Ｍ４を算出する。このラダーの指令値Ｍ１は、操作スティック２１の左右方向の位置に相当する。また、エレベータの指令値Ｍ２は、操作スティック２１の上下方向の位置に相当する。エルロンの指令値Ｍ３は、操作スティック２２の左右方向の位置に相当する。スロットルの指令値Ｍ４は、操作スティック２２の上下方向の位置に相当する。指令値取得部３６は、取得した各指令値を、通信部３２を通して操縦入力装置１２へ送信する。 The command value acquisition unit 36 acquires a command value output from the flight control unit 35 when the flight of the flying device 11 is controlled in the automatic control mode. In the automatic control mode, the flight control unit 35 autonomously controls the flight of the flying device 11 based on the flight state of the flying device 11 detected by the state detection unit 34 as described above. At this time, the flight control unit 35 outputs a command value for defining the propulsive force generated to each thruster 14. This command value includes the attitude command value corresponding to the attitude of the flying device 11, that is, pitch, yaw and roll, and the throttle command value corresponding to the altitude and speed of the flying device 11. The command value acquisition unit 36 acquires the attitude command value and the throttle command value from the flight control unit 35. Then, the command value acquisition unit 36 calculates a ladder command value M1, an elevator command value M2, an aileron command value M3, and a throttle command value M4 from the acquired attitude command value and throttle command value. The ladder command value M1 corresponds to the position of the operation stick 21 in the left-right direction. The elevator command value M <b> 2 corresponds to the vertical position of the operation stick 21. The aileron command value M3 corresponds to the position of the operation stick 22 in the left-right direction. The throttle command value M4 corresponds to the vertical position of the operation stick 22. The command value acquisition unit 36 transmits each acquired command value to the steering input device 12 through the communication unit 32.

操縦入力装置１２は、制御演算部５１、通信部５２、操作量検出部５３、操作値作成部５４、変更制御部５５、位置変更部５６およびモード切替部５７を備えている。操縦入力装置１２の制御演算部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。制御演算部５１は、ＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、操作量検出部５３、操作値作成部５４、変更制御部５５、位置変更部５６およびモード切替部５７をソフトウェア的に実現している。なお、操作量検出部５３、操作値作成部５４、変更制御部５５、位置変更部５６およびモード切替部５７は、ハードウェア的に実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現してもよい。操縦入力装置１２の通信部５２は、図２に示すようにアンテナ５８を有しており、飛行装置１１との間で有線または無線で通信する。 The steering input device 12 includes a control calculation unit 51, a communication unit 52, an operation amount detection unit 53, an operation value creation unit 54, a change control unit 55, a position change unit 56, and a mode switching unit 57. The control calculation unit 51 of the control input device 12 is configured by a microcomputer having a CPU, a ROM, and a RAM. The control calculation unit 51 implements the operation amount detection unit 53, the operation value creation unit 54, the change control unit 55, the position change unit 56, and the mode switching unit 57 by software by executing a computer program stored in the ROM. doing. Note that the operation amount detection unit 53, the operation value creation unit 54, the change control unit 55, the position change unit 56, and the mode switching unit 57 may be realized by hardware, or by cooperation of hardware and software. May be. The communication unit 52 of the control input device 12 has an antenna 58 as shown in FIG. 2 and communicates with the flying device 11 by wire or wirelessly.

図１に示す操作量検出部５３は、操作スティック２１および操作スティック２２の操作量を検出する。手動制御モードのとき、飛行装置１１は操作者による操縦入力装置１２の操作スティック２１および操作スティック２２の操作にしたがって飛行する。操作量検出部５３は、この操作スティック２１および操作スティック２２の操作量を検出する。操作量検出部５３は、操作スティック２１の左右方向の操作量をラダーの操作量Ｓ１として検出する。同様に、操作量検出部５３は、操作スティック２１の上下方向の操作量をエレベータの操作量Ｓ２として検出する。さらに、操作量検出部５３は、操作スティック２２の左右方向の操作量をエルロンの操作量Ｓ３として検出し、操作スティック２２の上下方向の操作量をスロットルの操作量Ｓ４として検出する。 The operation amount detection unit 53 illustrated in FIG. 1 detects the operation amounts of the operation stick 21 and the operation stick 22. In the manual control mode, the flying device 11 flies according to the operation of the operation stick 21 and the operation stick 22 of the operation input device 12 by the operator. The operation amount detection unit 53 detects the operation amounts of the operation stick 21 and the operation stick 22. The operation amount detector 53 detects the operation amount in the left-right direction of the operation stick 21 as the operation amount S1 of the ladder. Similarly, the operation amount detection unit 53 detects the operation amount in the vertical direction of the operation stick 21 as the operation amount S2 of the elevator. Further, the operation amount detection unit 53 detects the operation amount in the left-right direction of the operation stick 22 as an aileron operation amount S3, and detects the operation amount in the vertical direction of the operation stick 22 as a throttle operation amount S4.

操作値作成部５４は、操作量検出部５３で検出した操作スティック２１および操作スティック２２の操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４に基づいて、操作値を作成する。操作値は、操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４に基づいて作成される信号である。操作値作成部５４は、作成した操作値を、通信部５２を通して飛行装置１１へ送信する。飛行装置１１は、操縦入力装置１２から送信された操作値を通信部３２で受信する。飛行装置１１の飛行制御部３５は、受信した操作値に基づいてスラスタ１４を制御する。これにより、飛行装置１１は、手動制御モードとして、操縦入力装置１２の操作スティック２１および操作スティック２２の操作に基づいて飛行が制御される。 The operation value creation unit 54 creates an operation value based on the operation amounts S1 to S4 of the operation stick 21 and the operation stick 22 detected by the operation amount detection unit 53. The operation value is a signal created based on the operation amount S1 to the operation amount S4. The operation value creation unit 54 transmits the created operation value to the flying device 11 through the communication unit 52. The flying device 11 receives the operation value transmitted from the control input device 12 by the communication unit 32. The flight control unit 35 of the flying device 11 controls the thruster 14 based on the received operation value. Thereby, the flying device 11 is controlled to fly based on the operation of the operation stick 21 and the operation stick 22 of the control input device 12 as the manual control mode.

変更制御部５５は、位置変更部５６と接続している。変更制御部５５は、通信部５２を通して飛行装置１１から上述の指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４を取得する。変更制御部５５は、取得した指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づいて位置変更部５６を駆動し、操作スティック２１および操作スティック２２の位置を変更する。位置変更部５６は、図１および図３に示すように操作スティック２１を左右方向へ駆動するアクチュエータ６１、操作スティック２１を上下方向へ駆動するアクチュエータ６２、操作スティック２２を左右方向へ駆動するアクチュエータ６３、および操作スティック２２を上下方向へ駆動するアクチュエータ６４を有している。変更制御部５５は、位置変更部５６のアクチュエータ６１〜アクチュエータ６４を駆動することにより、操作スティック２１および操作スティック２２の位置の変更を制御する。これにより、操作スティック２１は、アクチュエータ６１により軸部材２４を中心に左右へ駆動されるとともに、アクチュエータ６２により軸部材２３を中心に上下へ駆動される。同様に、操作スティック２２は、アクチュエータ６３により軸部材２６を中心に左右へ駆動されるとともに、アクチュエータ６４により軸部材２５を中心に上下へ駆動される。 The change control unit 55 is connected to the position change unit 56. The change control unit 55 acquires the above-described command values M1 to M4 from the flying device 11 through the communication unit 52. The change control unit 55 drives the position changing unit 56 based on the acquired command values M1 to M4, and changes the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22. As shown in FIGS. 1 and 3, the position changing unit 56 includes an actuator 61 that drives the operation stick 21 in the left-right direction, an actuator 62 that drives the operation stick 21 in the up-down direction, and an actuator 63 that drives the operation stick 22 in the left-right direction. And an actuator 64 for driving the operation stick 22 in the vertical direction. The change control unit 55 controls the change in the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 by driving the actuators 61 to 64 of the position change unit 56. Accordingly, the operation stick 21 is driven left and right around the shaft member 24 by the actuator 61 and is driven up and down around the shaft member 23 by the actuator 62. Similarly, the operation stick 22 is driven left and right around the shaft member 26 by the actuator 63 and is driven up and down around the shaft member 25 by the actuator 64.

具体的には、位置変更部５６は、飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、飛行装置１１の指令値取得部３６で取得したラダーの指令値Ｍ１に基づいてアクチュエータ６１を駆動する。これにより、操作スティック２１の左右方向の位置は、指令値Ｍ１に基づく位置に変更される。同様に、位置変更部５６は、飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、エレベータの指令値Ｍ２に基づいてアクチュエータ６２を駆動する。これにより、操作スティック２１の上下方向の位置は、指令値Ｍ２に基づく位置に変更される。位置変更部５６は、飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、エルロンの指令値Ｍ３に基づいてアクチュエータ６３を駆動する。これにより、操作スティック２２の左右方向の位置は、指令値Ｍ３に基づく位置に変更される。さらに、位置変更部５６は、飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、スロットルの指令値Ｍ４に基づいてアクチュエータ６４を駆動する。これにより、操作スティック２２の上下方向の位置は、指令値Ｍ４に基づく位置に変更される。このように、位置変更部５６は、飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、アクチュエータ６１〜アクチュエータ６４を通して、操作スティック２１および操作スティック２２の位置を、指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づく位置に変更する。 Specifically, the position change unit 56 drives the actuator 61 based on the ladder command value M1 acquired by the command value acquisition unit 36 of the flying device 11 when the flying device 11 is flying in the automatic control mode. . Thereby, the position of the operation stick 21 in the left-right direction is changed to a position based on the command value M1. Similarly, when the flying device 11 is flying in the automatic control mode, the position change unit 56 drives the actuator 62 based on the elevator command value M2. As a result, the vertical position of the operation stick 21 is changed to a position based on the command value M2. The position changing unit 56 drives the actuator 63 based on the aileron command value M3 when the flying device 11 is flying in the automatic control mode. Thereby, the position of the operation stick 22 in the left-right direction is changed to a position based on the command value M3. Further, the position changing unit 56 drives the actuator 64 based on the throttle command value M4 when the flying device 11 is flying in the automatic control mode. As a result, the vertical position of the operation stick 22 is changed to a position based on the command value M4. Thus, when the flying device 11 is flying in the automatic control mode, the position changing unit 56 changes the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 to the command value M1 to the command value M4 through the actuators 61 to 64. Change to a position based on.

モード切替部５７は、飛行装置１１の飛行の制御を、自動制御モードと手動制御モードとの間で相互に切り替える。すなわち、モード切替部５７は、飛行装置１１の飛行の制御を、手動制御モードから自動制御モードへ切り替えたり、自動制御モードから手動制御モードへ切り替えたりする。飛行の制御の切り替えは、操作者の意思、または予め設定された条件に基づいて切り替えられる。 The mode switching unit 57 switches the flight control of the flying device 11 between the automatic control mode and the manual control mode. That is, the mode switching unit 57 switches the flight control of the flying device 11 from the manual control mode to the automatic control mode or from the automatic control mode to the manual control mode. The flight control is switched based on the intention of the operator or a preset condition.

次に、上記の構成による操縦システム１０による処理を説明する。
飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、飛行装置１１の指令値取得部３６は、最新の飛行状態に基づいて指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４を取得する。この場合、指令値取得部３６は、例えば数ミリ秒から数十ミリ秒など、予め設定された周期で指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４を取得する。指令値取得部３６は、取得した指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４を、通信部３２を通して飛行装置１１から操縦入力装置１２へ送信する。 Next, processing by the steering system 10 having the above configuration will be described.
When the flying device 11 is flying in the automatic control mode, the command value acquisition unit 36 of the flying device 11 acquires the command value M1 to the command value M4 based on the latest flight state. In this case, the command value acquisition unit 36 acquires the command value M1 to the command value M4 at a preset period such as several milliseconds to several tens of milliseconds. The command value acquisition unit 36 transmits the acquired command values M <b> 1 to M <b> 4 from the flying device 11 to the control input device 12 through the communication unit 32.

操縦入力装置１２の通信部５２は、飛行装置１１から送信された指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４を受信する。変更制御部５５は、受信した指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づいて位置変更部５６を駆動する。すなわち、変更制御部５５は、受信した指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づいて、位置変更部５６のアクチュエータ６１、アクチュエータ６２、アクチュエータ６３およびアクチュエータ６４を駆動する。これにより、操作スティック２１および操作スティック２２は、指令値取得部３６で取得された指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づく位置に移動する。 The communication unit 52 of the control input device 12 receives the command value M1 to the command value M4 transmitted from the flying device 11. The change control unit 55 drives the position change unit 56 based on the received command values M1 to M4. That is, the change control unit 55 drives the actuator 61, the actuator 62, the actuator 63, and the actuator 64 of the position change unit 56 based on the received command values M1 to M4. Thereby, the operation stick 21 and the operation stick 22 move to positions based on the command values M1 to M4 acquired by the command value acquisition unit 36.

このように、飛行装置１１が自動制御モードで飛行しているとき、操縦入力装置１２の操作スティック２１および操作スティック２２は、最新の飛行状態に対応する指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づく位置へ移動する。すなわち、操作スティック２１は、アクチュエータ６１によってラダーの指令値Ｍ１に対応する位置、およびアクチュエータ６２によってエレベータの指令値Ｍ２に対応する位置に移動する。また、操作スティック２２は、アクチュエータ６３によってエルロンの指令値Ｍ３に対応する位置、およびアクチュエータ６４によってスロットルの指令値Ｍ４に対応する位置に移動する。 As described above, when the flying device 11 is flying in the automatic control mode, the operation stick 21 and the operation stick 22 of the control input device 12 are moved to positions based on the command values M1 to M4 corresponding to the latest flight state. Moving. That is, the operation stick 21 is moved to a position corresponding to the ladder command value M1 by the actuator 61 and to a position corresponding to the elevator command value M2 by the actuator 62. The operation stick 22 is moved to a position corresponding to the aileron command value M3 by the actuator 63 and to a position corresponding to the throttle command value M4 by the actuator 64.

以上説明した第１実施形態では、飛行制御部３５は、自動制御モードまたは手動制御モードのいずれか一方により飛行装置の飛行状態を制御する。位置変更部５６は、飛行装置１１と遠隔に設けられている操縦入力装置１２の操作スティック２１および操作スティック２２の位置を変更する。すなわち、位置変更部５６は、飛行制御部３５が自動制御モードで飛行装置１１の飛行状態を制御しているとき、飛行制御部３５がスラスタ１４に出力する指令値に基づいて操作スティック２１および操作スティック２２の位置を変更する。これにより、飛行装置１１と遠隔に設けられている操縦入力装置１２の操作スティック２１および操作スティック２２は、自動制御モードのとき、飛行制御部３５からスラスタ１４に出力される指令値に応じた位置に移動する。そのため、操作スティック２１および操作スティック２２の位置は、飛行制御部３５からスラスタ１４に出力される指令値に対応する位置となる。その結果、自動制御モードから手動制御モードへ切り替えられるとき、操作スティック２１および操作スティック２２の位置は飛行制御部３５からスラスタ１４に出力される指令値に対応する位置にあり、制御モードの切り替え時において操作スティック２１および操作スティック２２の連続的な操作が可能となる。つまり、操作スティック２１および操作スティック２２の位置は、自動制御モードのとき、指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に対応する最新の位置に移動している。したがって、自動制御モードから手動制御モードへの切り替え時における姿勢の変化を低減することができ、安全性および信頼性を高めることができる。 In the first embodiment described above, the flight control unit 35 controls the flight state of the flying device in either the automatic control mode or the manual control mode. The position changing unit 56 changes the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 of the control input device 12 provided remotely from the flying device 11. That is, the position changing unit 56 controls the operation stick 21 and the operation based on the command value that the flight control unit 35 outputs to the thruster 14 when the flight control unit 35 controls the flight state of the flying device 11 in the automatic control mode. The position of the stick 22 is changed. Thereby, the operation stick 21 and the operation stick 22 of the control input device 12 provided remotely from the flying device 11 are positioned according to the command value output from the flight control unit 35 to the thruster 14 in the automatic control mode. Move to. Therefore, the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 are positions corresponding to the command values output from the flight control unit 35 to the thruster 14. As a result, when the automatic control mode is switched to the manual control mode, the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 are at positions corresponding to the command values output from the flight control unit 35 to the thruster 14, and when the control mode is switched. Thus, the operation stick 21 and the operation stick 22 can be continuously operated. That is, the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 have moved to the latest positions corresponding to the command values M1 to M4 in the automatic control mode. Therefore, it is possible to reduce the change in posture at the time of switching from the automatic control mode to the manual control mode, and it is possible to improve safety and reliability.

（第２実施形態）
第２実施形態による飛行装置１１の操縦システム１０について説明する。
第２実施形態による飛行装置１１の操縦システム１０は、物理的な構成が第１実施形態と実質的に同一であり、制御が第１実施形態と異なっている。
第２実施形態では、モード切替部５７は、操作者が操作する操作スティック２１および操作スティック２２の位置と、自動制御モードにおける指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づく操作スティック２１および操作スティック２２の位置との差を差分Ａとして算出する。そして、モード切替部５７は、この差分Ａが予め設定された閾値Ｓよりも大きくなると、飛行装置１１の制御モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り替える。 (Second Embodiment)
A control system 10 for a flying device 11 according to a second embodiment will be described.
The steering system 10 of the flying device 11 according to the second embodiment is substantially the same in physical configuration as the first embodiment, and is different in control from the first embodiment.
In the second embodiment, the mode switching unit 57 includes the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 operated by the operator, and the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 based on the command values M1 to M4 in the automatic control mode. Is calculated as a difference A. Then, when the difference A becomes larger than the preset threshold value S, the mode switching unit 57 switches the control mode of the flying device 11 from the automatic control mode to the manual control mode.

操作者は、飛行装置１１が自動制御モードで制御されているとき、操作スティック２１および操作スティック２２を操作することができる。この操作者によって操作される操作スティック２１および操作スティック２２の位置は、現在位置Ｐｎとなる。一方、自動制御モードのとき、操作スティック２１および操作スティック２２の位置は、第１実施形態で説明したように指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づいて目標位置Ｐｔに変更されている。モード切替部５７は、この現在位置Ｐｎと目標位置Ｐｔとの差分Ａが閾値Ｓより大きくなると、飛行装置１１の制御モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り替える。 The operator can operate the operation stick 21 and the operation stick 22 when the flying device 11 is controlled in the automatic control mode. The positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 operated by the operator are the current position Pn. On the other hand, in the automatic control mode, the positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 are changed to the target position Pt based on the command values M1 to M4 as described in the first embodiment. When the difference A between the current position Pn and the target position Pt becomes larger than the threshold value S, the mode switching unit 57 switches the control mode of the flying device 11 from the automatic control mode to the manual control mode.

具体的には、図４に示すようにモード切替部５７は、現在位置Ｐｎおよび目標位置Ｐｔを取得する。すなわち、モード切替部５７は、操作量検出部５３から操作スティック２１および操作スティック２２の現在位置Ｐｎを取得する。また、モード切替部５７は、指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づいて、操作スティック２１および操作スティック２２の目標位置Ｐｔを設定する。モード切替部５７は、これら現在位置Ｐｎと目標位置Ｐｔとの差を差分Ａとして算出する。そして、モード切替部５７は、算出した差分Ａと閾値Ｓとを比較し、差分Ａが閾値Ｓより大きくなると、飛行装置１１の制御モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り替える。これにより、飛行制御部３５は、飛行装置１１の制御モードを自動制御モードから手動制御モードへ移行し、飛行装置１１のスラスタ１４を操作スティック２１および操作スティック２２への操作に基づいて制御する。 Specifically, as shown in FIG. 4, the mode switching unit 57 acquires the current position Pn and the target position Pt. That is, the mode switching unit 57 acquires the current position Pn of the operation stick 21 and the operation stick 22 from the operation amount detection unit 53. Further, the mode switching unit 57 sets the target position Pt of the operation stick 21 and the operation stick 22 based on the command value M1 to the command value M4. The mode switching unit 57 calculates a difference A between the current position Pn and the target position Pt. Then, the mode switching unit 57 compares the calculated difference A with the threshold S, and when the difference A becomes larger than the threshold S, the mode switching unit 57 switches the control mode of the flying device 11 from the automatic control mode to the manual control mode. Thereby, the flight control unit 35 shifts the control mode of the flying device 11 from the automatic control mode to the manual control mode, and controls the thruster 14 of the flying device 11 based on the operation of the operation stick 21 and the operation stick 22.

また、モード切替部５７は、算出した差分Ａに基づいて、不感領域および微感領域を設定してもよい。すなわち、モード切替部５７は、算出した差分Ａと閾値Ｓとの差が予め設定した設定値Ｘよりも小さいとき、不感領域とする。モード切替部５７は、この不感領域のとき、差分Ａと閾値Ｓとの間に設定値Ｘよりも小さな差があっても、飛行装置１１の制御モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り替える。一方、モード切替部５７は、算出した差分Ａと閾値Ｓとの差が設定値Ｘよりも大きいとき、微感領域とする。モード切替部５７は、この微感領域のとき、差分Ａと閾値Ｓとの間に設定値Ｘよりも大きな差があることから、操作スティック２１および操作スティック２２の目標位置Ｐｔを現在位置Ｐｎに徐々に近似させる。このように、不感領域および微感領域を設定することにより、自動制御モードから手動制御モードへの切り替えを、短時間かつなめらかに移行させることができる。 Further, the mode switching unit 57 may set the insensitive area and the insensitive area based on the calculated difference A. That is, when the difference between the calculated difference A and the threshold value S is smaller than the preset setting value X, the mode switching unit 57 sets the insensitive area. The mode switching unit 57 switches the control mode of the flying device 11 from the automatic control mode to the manual control mode even if there is a difference smaller than the set value X between the difference A and the threshold value S in this insensitive area. On the other hand, when the difference between the calculated difference A and the threshold value S is larger than the set value X, the mode switching unit 57 sets the sensitive area. Since the mode switching unit 57 has a larger difference than the set value X between the difference A and the threshold value S in this sensitive area, the target position Pt of the operation stick 21 and the operation stick 22 is set to the current position Pn. Approximate gradually. In this way, by setting the insensitive area and the insensitive area, the switching from the automatic control mode to the manual control mode can be made smoothly in a short time.

第２実施形態では、モード切替部５７は、操作者が操作する操作スティック２１および操作スティック２２の現在位置Ｐｎと、指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づく操作スティック２１および操作スティック２２の目標位置との差分Ａを算出する。そして、モード切替部５７は、この差分Ａが予め設定された閾値Ｓよりも大きくなると、飛行装置１１の制御モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り替える。これにより、例えば自動制御モードにおける指令値Ｍ１〜指令値Ｍ４に基づく操作スティック２１および操作スティック２２の目標位置Ｐｔの制御に個体差などのずれがある場合でも、操作者による操作スティック２１および操作スティック２２の操作が優先される。したがって、自動制御モードから手動制御モードへの切り替え時における姿勢の変化を低減することができ、安全性および信頼性を高めることができる。 In the second embodiment, the mode switching unit 57 includes the current positions Pn of the operation stick 21 and the operation stick 22 operated by the operator, and the target positions of the operation stick 21 and the operation stick 22 based on the command values M1 to M4. The difference A is calculated. Then, when the difference A becomes larger than the preset threshold value S, the mode switching unit 57 switches the control mode of the flying device 11 from the automatic control mode to the manual control mode. Thereby, for example, even when there is a difference such as individual difference in the control of the target position Pt of the operation stick 21 and the operation stick 22 based on the command value M1 to the command value M4 in the automatic control mode, the operation stick 21 and the operation stick by the operator The operation 22 is prioritized. Therefore, it is possible to reduce the change in posture at the time of switching from the automatic control mode to the manual control mode, and it is possible to improve safety and reliability.

（第３実施形態）
第３実施形態による飛行装置１１の操縦システム１０について説明する。
第３実施形態では、図５に示すように操縦システム１０は、外力検出部７１を備えている。第３実施形態の場合、外力検出部７１は、操縦入力装置１２に設けられており、制御演算部５１でコンピュータプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に実現されている。なお、外力検出部７１は、ハードウェア的、またはソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現してもよい。外力検出部７１は、主に手動制御モードのときに機能する。 (Third embodiment)
A control system 10 for a flying device 11 according to a third embodiment will be described.
In the third embodiment, as shown in FIG. 5, the steering system 10 includes an external force detection unit 71. In the case of the third embodiment, the external force detection unit 71 is provided in the control input device 12 and is realized by software by executing a computer program in the control calculation unit 51. The external force detection unit 71 may be realized by hardware or by cooperation between software and hardware. The external force detector 71 functions mainly in the manual control mode.

外力検出部７１は、操作量検出部５３から操作スティック２１および操作スティック２２の操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４を取得する。また、外力検出部７１は、飛行装置１１の状態検出部３４から飛行装置１１の飛行状態を取得する。外力検出部７１は、取得した操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４と、飛行状態とから飛行装置１１に加わる外力を検出する。例えば屋内などのように飛行装置１１が気流の影響を受けない空間を飛行するとき、飛行装置１１の飛行状態は、操作者が操作する操作スティック２１および操作スティック２２の操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４を反映する。すなわち、飛行装置１１の飛行状態は、操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４をほぼ正確に反映する。一方、風の影響を受ける屋外では、飛行装置１１の飛行状態は、操作者が操作する操作スティック２１および操作スティック２２の操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４を正確に反映しない。例えば飛行装置１１の進行方向と逆向きの風があるとき、つまり逆風のとき、スロットル操作量Ｓ４が増加しても、飛行装置１１の飛行速度はスロットル操作量Ｓ４を反映したものとならない。このように、飛行装置１１が外乱など外力の影響を受けるとき、操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４と飛行状態とは相関しない。そこで、外力検出部７１は、取得した操作量Ｓ１〜操作量Ｓ４と、飛行装置１１に加わる加速度や進行方向とを対比することにより、飛行装置１１が飛行する空間の風速および風向を外力として検出する。 The external force detection unit 71 acquires the operation amounts S1 to S4 of the operation stick 21 and the operation stick 22 from the operation amount detection unit 53. Further, the external force detector 71 acquires the flight state of the flying device 11 from the state detector 34 of the flying device 11. The external force detector 71 detects an external force applied to the flying device 11 from the acquired operation amount S1 to operation amount S4 and the flight state. For example, when the flying device 11 flies in a space that is not affected by the air current, such as indoors, the flying state of the flying device 11 is the operation amount S1 to the operation amount S4 of the operation stick 21 and the operation stick 22 operated by the operator. Reflect. That is, the flight state of the flying device 11 almost accurately reflects the operation amount S1 to the operation amount S4. On the other hand, in the outdoors affected by the wind, the flight state of the flying device 11 does not accurately reflect the operation amounts S1 to S4 of the operation stick 21 and the operation stick 22 operated by the operator. For example, when there is a wind in the direction opposite to the traveling direction of the flying device 11, that is, when the wind is reversed, even if the throttle operation amount S4 increases, the flight speed of the flying device 11 does not reflect the throttle operation amount S4. Thus, when the flying device 11 is affected by an external force such as a disturbance, the operation amount S1 to the operation amount S4 do not correlate with the flight state. Therefore, the external force detector 71 detects the wind speed and direction of the space in which the flying device 11 flies as an external force by comparing the acquired operation amount S1 to the operation amount S4 with the acceleration and the traveling direction applied to the flying device 11. To do.

第３実施形態では、位置変更部５６は、この外力検出部７１で検出した飛行装置１１に加わる外力に応じて、操作スティック２１および操作スティック２２に加える力を変更する。すなわち、位置変更部５６は、アクチュエータ６１〜アクチュエータ６４を駆動して、操作スティック２１および操作スティック２２に加える力を変更する。例えば飛行装置１１が外力すなわち風を受けるとき、位置変更部５６は、この風の風速に応じた力を操作スティック２１および操作スティック２２に加える。 In the third embodiment, the position changing unit 56 changes the force applied to the operation stick 21 and the operation stick 22 according to the external force applied to the flying device 11 detected by the external force detection unit 71. That is, the position changing unit 56 drives the actuators 61 to 64 to change the force applied to the operation stick 21 and the operation stick 22. For example, when the flying device 11 receives an external force, that is, wind, the position changing unit 56 applies a force corresponding to the wind speed of the wind to the operation stick 21 and the operation stick 22.

一例として、飛行装置１１は、進行方向において右前方からの風を受けているとする。このとき、飛行装置１１は、風上である右前方へ移動するとき抵抗力を受け、風下である左後方へ移動するとき推進力を受ける。そこで、位置変更部５６は、操作スティック２１のラダーまたは操作スティック２２のエルロンを右側へ操作、操作スティック２２のスロットルを前方へ操作するとき、操作スティック２１および操作スティック２２に対し風速に応じて操作を妨げる力を加える。反対に、位置変更部５６は、操作スティック２１のラダーまたは操作スティック２２のエルロンを左側へ操作、操作スティック２２のスロットルを後方へ操作するとき、操作スティック２１および操作スティック２２に対し風速に応じて操作を補助する力を加える。 As an example, it is assumed that the flying device 11 receives wind from the right front in the traveling direction. At this time, the flying device 11 receives a resistance force when moving to the right front which is the windward, and receives a propulsive force when moving to the left rear which is the leeward. Therefore, the position changing unit 56 operates the operation stick 21 and the operation stick 22 according to the wind speed when operating the ladder of the operation stick 21 or the aileron of the operation stick 22 to the right and operating the throttle of the operation stick 22 forward. Applying power to hinder. On the contrary, the position changing unit 56 operates the ladder of the operation stick 21 or the aileron of the operation stick 22 to the left side and operates the throttle of the operation stick 22 rearward according to the wind speed with respect to the operation stick 21 and the operation stick 22. Apply power to assist the operation.

このように、位置変更部５６は、外力検出部７１で検出した飛行装置１１に加わる外力に応じて、操作スティック２１および操作スティック２２に力を加える。これにより、操作スティック２１および操作スティック２２を操作する操作者は、位置変更部５６から操作スティック２１および操作スティック２２に加わる力に基づいて、飛行装置１１に加わる外力を体感する。その結果、操作者は、外力の影響を考慮してより精密な操作を行なうことができる。したがって、手動制御モードにおける飛行装置１１の制御精度が向上し、より精密な飛行の制御を行なうことができる。 Thus, the position changing unit 56 applies force to the operation stick 21 and the operation stick 22 in accordance with the external force applied to the flying device 11 detected by the external force detection unit 71. Thereby, the operator who operates the operation stick 21 and the operation stick 22 feels the external force applied to the flying device 11 based on the force applied to the operation stick 21 and the operation stick 22 from the position changing unit 56. As a result, the operator can perform a more precise operation in consideration of the influence of external force. Therefore, the control accuracy of the flying device 11 in the manual control mode is improved, and more precise flight control can be performed.

（第４、第５実施形態）
第４実施形態による飛行装置１１の操縦システム１０について説明する。
第４実施形態では、操縦入力装置１２の構成が上記の実施形態と相違している。
第４実施形態では、図６に示すように操縦入力装置１２の操作スティック２１および操作スティック２２は、それぞれ可動式の雲台７２、雲台７３に設けられている。操作スティック２１が設けられている雲台７２および操作スティック２２が設けられている雲台７３は、いずれも装置姿勢変更部７４によって駆動される。この場合、雲台７２には、操作スティック２１だけでなく、操作スティック２１の位置を変更するアクチュエータ６１およびアクチュエータ６２を設けてもよい。また、雲台７３には、操作スティック２２だけでなく、操作スティック２２の位置を変更するアクチュエータ６３およびアクチュエータ６４を設けてもよい。 (Fourth and fifth embodiments)
A control system 10 for a flying device 11 according to a fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, the configuration of the steering input device 12 is different from the above-described embodiment.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, the operation stick 21 and the operation stick 22 of the control input device 12 are provided on a movable pan head 72 and a pan head 73, respectively. Both the pan head 72 provided with the operation stick 21 and the pan head 73 provided with the operation stick 22 are driven by the apparatus attitude changing unit 74. In this case, the pan head 72 may be provided with not only the operation stick 21 but also an actuator 61 and an actuator 62 that change the position of the operation stick 21. The pan head 73 may be provided with not only the operation stick 22 but also an actuator 63 and an actuator 64 that change the position of the operation stick 22.

図７に示すように装置姿勢変更部７４は、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの協働によって実現されており、アクチュエータ７５およびアクチュエータ７６を有している。装置姿勢変更部７４は、状態検出部３４で検出した飛行装置１１の飛行状態、特に飛行姿勢に応じてアクチュエータ７５およびアクチュエータ７６を駆動する。これにより、操作スティック２１および操作スティック２２は、飛行装置１１の飛行姿勢に対応して姿勢が変化する。例えば飛行装置１１が右に傾斜しているとき、この飛行装置１１の姿勢に応じて雲台７２および雲台７３も右に傾斜する。その結果、操縦入力装置１２を操作する操作者は、飛行装置１１の姿勢を体感しつつ操作スティック２１および操作スティック２２を操作可能となる。 As shown in FIG. 7, the apparatus attitude changing unit 74 is realized by software, hardware, or a combination thereof, and includes an actuator 75 and an actuator 76. The device posture changing unit 74 drives the actuator 75 and the actuator 76 in accordance with the flight state of the flying device 11 detected by the state detection unit 34, particularly the flight posture. Thereby, the attitudes of the operation stick 21 and the operation stick 22 change in accordance with the flight attitude of the flying device 11. For example, when the flying device 11 is tilted to the right, the pan head 72 and the pan head 73 are tilted to the right according to the attitude of the flying device 11. As a result, an operator who operates the control input device 12 can operate the operation stick 21 and the operation stick 22 while experiencing the attitude of the flying device 11.

また、第５実施形態では、操縦入力装置１２は、図８に示すようにそれ自体が可動式の雲台８１に設けられている。この操縦入力装置１２が設けられている雲台８１は、装置姿勢変更部によって駆動される。図９に示すように装置姿勢変更部８２は、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの協働によって実現されており、アクチュエータ８３を有している。装置姿勢変更部８２は、状態検出部３４で検出した飛行装置１１の飛行状態、特に飛行姿勢に応じてアクチュエータ８３を駆動する。これにより、操作スティック２１および操作スティック２２が設けられている操縦入力装置１２は、その全体の姿勢が飛行装置１１の飛行姿勢に対応して変化する。例えば飛行装置１１が右に傾斜しているとき、この飛行装置１１の傾斜に応じて雲台８１も右に傾斜する。その結果、操縦入力装置１２を操作する操作者は、飛行装置１１の姿勢を体感しつつ操作スティック２１および操作スティック２２を操作可能となる。 In the fifth embodiment, the steering input device 12 is provided on a movable pan head 81 as shown in FIG. The pan head 81 provided with the control input device 12 is driven by the device posture changing unit. As shown in FIG. 9, the apparatus posture changing unit 82 is realized by software, hardware, or a combination thereof, and has an actuator 83. The device posture changing unit 82 drives the actuator 83 according to the flight state of the flying device 11 detected by the state detection unit 34, particularly the flight posture. As a result, the maneuvering input device 12 provided with the operation stick 21 and the operation stick 22 changes in its overall posture in accordance with the flight posture of the flying device 11. For example, when the flying device 11 is tilted to the right, the pan head 81 is tilted to the right according to the tilt of the flying device 11. As a result, an operator who operates the control input device 12 can operate the operation stick 21 and the operation stick 22 while experiencing the attitude of the flying device 11.

第４実施形態および第５実施形態では、操作スティック２１および操作スティック２２、またはこれらが設けられている操縦入力装置１２は、飛行装置１１の飛行姿勢に応じて姿勢が変化する。これにより、操作者は、飛行装置１１の飛行姿勢、すなわち飛行装置１１の傾斜を体感しつつ操縦入力装置１２の操作を行なうことができる。したがって、飛行装置１１の姿勢を理解しながら操作することができ、特に手動制御モードにおいて、より精密な飛行の制御を行なうことができる。 In the fourth embodiment and the fifth embodiment, the operation stick 21 and the operation stick 22, or the steering input device 12 provided with these, change in posture according to the flying posture of the flying device 11. Thus, the operator can operate the control input device 12 while experiencing the flying posture of the flying device 11, that is, the inclination of the flying device 11. Therefore, it can be operated while understanding the attitude of the flying device 11, and more precise flight control can be performed particularly in the manual control mode.

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば、上記の複数の実施形態では、モード切替部５７および外力検出部７１を操縦入力装置１２に設ける例について説明した。しかし、モード切替部５７および外力検出部７１は、いずれか一方または両方を飛行装置１１に設ける構成としてもよい。また、飛行装置１１または操縦入力装置１２のいずれか一方に設けられている構成も、可能であれば他方または双方に設けてもよい。いずれにしても、本実施形態における各構成は、飛行装置１１としての機能を維持できる範囲で飛行装置１１または操縦入力装置１２に選択的に設けることができ、飛行装置１１と操縦入力装置１２とで機能を分担してもよい。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
For example, in the above embodiments, the example in which the mode switching unit 57 and the external force detection unit 71 are provided in the steering input device 12 has been described. However, the mode switching unit 57 and the external force detection unit 71 may be configured so that one or both of them are provided in the flying device 11. Moreover, you may provide the structure provided in any one of the flight apparatus 11 or the piloting input apparatus 12 in the other or both if possible. In any case, each configuration in the present embodiment can be selectively provided in the flying device 11 or the control input device 12 as long as the function as the flying device 11 can be maintained. You may share the functions with.

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiments and structures. The present disclosure includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more or less, are within the scope and spirit of the present disclosure.

図面中、１０は操縦システム、１１は飛行装置、１２は操縦入力装置、１４はスラスタ、２１、２２は操作スティック、３４は状態検出部、３５は飛行制御部、５６は位置変更部、７１は外力検出部、７４、８２は装置姿勢変更部を示す。 In the drawing, 10 is a steering system, 11 is a flying device, 12 is a steering input device, 14 is a thruster, 21 and 22 are operation sticks, 34 is a state detection unit, 35 is a flight control unit, 56 is a position changing unit, and 71 is External force detection units 74 and 82 indicate apparatus posture changing units.

Claims

A flying device (11) having a plurality of thrusters (14) for generating a propulsive force, and a flight instruction provided separately from the flying device (11) for operating the flying device (11) remotely are input. A flight input device (12) comprising: a flight input device (12);
A state detector (34) for detecting a flight state of the flying device (11);
Automatic that automatically controls the flight state of the flying device (11) by controlling the thrust of the thruster (14) based on the flight state of the flying device (11) detected by the state detection unit (34). Either a control mode or a manual control mode in which the thrust of the thruster (14) is controlled based on the flight instruction input from the control input device (12) to control the flight state of the flight device (11) On the one hand, a flight control unit (35) for controlling the flight state of the flight device (11),
An operation stick (21, 22) provided on the control input device (12) for inputting a change in a flight state of the flight device (11);
When the flight control unit (35) is provided in the control input device (12) and the flight control unit (35) controls the flight state of the flight device (11) in the automatic control mode, the flight control unit (35) A position changing unit (56) for changing the position of the operation stick (21, 22) based on the command value output to (14);
Flight system control system comprising:

The flight control unit (35)
In the automatic control mode, the difference between the target position set as the position of the operation stick (21, 22) based on the command value and the current position, which is the actual position of the operation stick (21, 22), When the set value is larger than a preset value, the automatic control mode is terminated, the manual control mode is entered, and the thruster (14) is controlled based on the current position of the operation stick (21, 22). The flying device control system according to claim 1.

An external force detector (71) for detecting an external force applied to the flying device (11);
The position changing unit (56) changes a force applied to the operation stick (21, 22) according to an external force applied to the flying device (11) detected by the external force detection unit (71). The flight system of flight apparatus according to 2.

The apparatus posture changing unit (74, 82) for changing the posture of the control input device (12) according to the flight state of the flying device (11) detected by the state detection unit (34). 4. The flying device control system according to claim 1.

The flying device maneuvering system according to claim 4, wherein the device posture changing unit (74) changes the posture of the operation stick (21, 22).