JP6999290B2 - Flight equipment, flight methods and flight programs - Google Patents
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Description
本発明は、飛行装置、飛行方法及び飛行プログラムに関する。 The present invention relates to flight devices, flight methods and flight programs.
従来、小型無人飛行体(「ドローン」とも呼ばれる)の利用が提案されている。このようなドローンを利用して、映像情報を収取する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, the use of small unmanned aerial vehicles (also called "drones") has been proposed. A technique for collecting video information using such a drone has been proposed (for example, Patent Document 1).
ところで、ドローンを駆動させるモーターが、故障等の理由で不調であると、墜落する危険がある。また、モーター自体に不具合がなくても、モーターに接続したプロペラが破損していたり、ドローンの重心がずれていると、やはり、墜落の危険がある。そして、モーターが停止したり、プロペラが完全に破損してしまったり、重心が大きくずれてしまうと、墜落の可能性が高くなるから、モーターの不調やプロペラの破損や重心のずれなどの不具合は早期に検知する必要がある。 By the way, if the motor that drives the drone is out of order due to a failure or the like, there is a danger of it crashing. Even if the motor itself is not defective, if the propeller connected to the motor is damaged or the center of gravity of the drone is off, there is still a danger of a crash. If the motor stops, the propeller is completely damaged, or the center of gravity shifts significantly, the possibility of a crash increases. It needs to be detected early.
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、モーターの状況を監視することによって、早期に不具合を検知できる飛行装置、飛行方法及び飛行プログラムを提供することを目的とする。 The present invention is an attempt to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a flight device, a flight method, and a flight program capable of detecting a defect at an early stage by monitoring the condition of a motor.
第一の発明は、自律飛行が可能な飛行装置であって、推力を得るためのプロペラに接続された複数のモーターを有し、前記モーターは、ベクトル制御によって制御されるブラシレスDCモーター(brushless direct current motor)であり、前記ベクトル制御のプロセスにおいて取得される各前記モーターの回転子の角速度と、各前記モーターへ供給する電圧とを含むモーター情報を取得するモーター情報取得手段と、前記モーター情報に基づいて、各前記モーターの状態を判断するモーター状態判断手段と、を有する飛行装置である。 The first invention is a flight device capable of autonomous flight, which has a plurality of motors connected to a propeller for obtaining thrust, and the motors are brushless DC motors (brushless direct) controlled by vector control. A motor information acquisition means for acquiring motor information including the angular speed of the rotor of each motor acquired in the vector control process and the voltage supplied to each motor, and the motor information. Based on this, it is a flight device having a motor state determining means for determining the state of each of the motors.
第一の発明の構成によれば、飛行装置は、モーター状態判断手段によって、各モーターの状態を判断することができる。そして、モーター状態判断手段は、回転子の角速度に基づいてモーターの状態を判断するから、モーターが故障して停止するなど、致命的な状態になる前の段階で、モーターの異常を判断することができる。すなわち、モーターの状況を監視することによって、早期に不具合を検知できる。 According to the configuration of the first invention, the flight apparatus can determine the state of each motor by the motor state determination means. Then, since the motor state determination means determines the state of the motor based on the angular velocity of the rotor, it is necessary to determine the abnormality of the motor at a stage before a fatal state such as a motor failure and stop. Can be done. That is, by monitoring the condition of the motor, it is possible to detect a defect at an early stage.
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記モーター状態判断手段は、前記電圧に対する前記角速度が許容範囲内ではない場合に、前記モーターに不具合が生じていると判断するように構成されている、飛行装置である。 According to the second aspect of the present invention, in the configuration of the first invention, the motor state determining means is configured to determine that a malfunction has occurred in the motor when the angular velocity with respect to the voltage is not within the allowable range. It is a flight device.
第三の発明は、第一の発明または第二の発明の構成において、前記モーター状態判断手段によって、前記モーターに不具合が生じていないと判断した場合に、各前記モーターによって発生する推力が許容範囲内か否かを判断する推力判断手段を有する、飛行装置である。 In the third invention, in the configuration of the first invention or the second invention, when it is determined by the motor state determining means that the motor is not defective, the thrust generated by each motor is within the permissible range. It is a flight device having a thrust determination means for determining whether or not it is inside.
第四の発明は、ベクトル制御によって制御されるブラシレスDCモーター(brushless direct current motor)によって推力を得、自律飛行が可能な飛行装置が実施する飛行方法であって、前記ベクトル制御のプロセスにおいて取得される各前記モーターの回転子の角速度と、前記各モーターへ供給する電圧とを含むモーター情報を取得するモーター情報取得ステップと、前記モーター情報に基づいて、各前記モーターの状態を判断するモーター状態判断ステップと、を含む飛行方法である。 The fourth invention is a flight method carried out by a flight device capable of autonomous flight by obtaining thrust by a brushless direct rotor motor controlled by vector control, and is acquired in the process of vector control. Motor information acquisition step for acquiring motor information including the angular speed of the rotor of each motor and the voltage supplied to each motor, and motor state determination for determining the state of each motor based on the motor information. A flight method that includes steps.
第五の発明は、ベクトル制御によって制御されるブラシレスDCモーター(brushless direct current motor)によって推力を得、自律飛行が可能な飛行装置を制御するコンピュータを、前記ベクトル制御のプロセスにおいて取得される各前記モーターの回転子の角速度と、前記各モーターへ供給する電圧とを含むモーター情報を取得するモーター情報取得手段、及び、前記モーター情報に基づいて、各前記モーターの状態を判断するモーター状態判断手段、として機能させるための飛行プログラムである。 A fifth aspect of the invention is to obtain a computer for controlling a flight device capable of autonomous flight by obtaining thrust by a brushless direct rotor motor controlled by vector control, each of which is acquired in the process of vector control. Motor information acquisition means for acquiring motor information including the angular speed of the rotor of the motor and the voltage supplied to each motor, and motor state determination means for determining the state of each motor based on the motor information. It is a flight program to function as.
本発明によれば、モーターの状況を監視することによって、早期に不具合を検知できる。 According to the present invention, by monitoring the condition of the motor, it is possible to detect a defect at an early stage.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail. In the following description, the same reference numerals are given to similar configurations, and the description thereof will be omitted or abbreviated. The configuration that can be appropriately implemented by those skilled in the art will be omitted, and only the basic configuration of the present invention will be described.
図1に示すように、本実施形態の飛行システムは、飛行装置1(以下、「無人機1」という。)と、無人機1と通信可能な基地局100を有する。基地局100は、パーソナルコンピュータであり、無人機1の充電装置(図示せず)も備えている。
As shown in FIG. 1, the flight system of the present embodiment includes a flight device 1 (hereinafter referred to as "unmanned aerial vehicle 1") and a
無人機1は、基地局100からの指示で飛行を開始し、また、基地局100において充電等を行うようになっている。
The unmanned aerial vehicle 1 starts flying according to an instruction from the
無人機1は、筐体2を有する。筐体2には、無人機1の各部を制御するコンピュータ、自律飛行装置、無線通信装置、GPS(Global Positioning System)を利用した測位装置、慣性センサー、気圧センサー、バッテリー等が配置されている。また、筐体2には、固定装置12を介して、カメラ14が配置されている。カメラ14は、可視光カメラ、または、近赤外線カメラであるが、切り替え可能なハイブリッドカメラであってもよい。固定装置12は、カメラ14による撮影画像のぶれを最小化し、かつ、カメラ14の光軸を任意の方向に制御することができる3軸の固定装置(いわゆる、ジンバル)である。
The unmanned aerial vehicle 1 has a
筐体2には、丸棒状のアーム4が接続されている。各アーム4にはモーター6が接続されており、各モーター6にはプロペラ8が接続されている。モーター6は、アウターローター型のブラシレスDCモーター(無整流子電動機、brushless direct current motor)である。無人機1のブラシレスDCモーターは、ローター(回転子)に永久磁石が配置され、ステーター(固定子)に巻線(コイル)が配置される構成である。
A round bar-
無人機1は、ステーターの巻線へ供給する電流の向きを制御する(「転流」と呼ばれる。)ことで、磁束の向きを順次切り替える。磁束の向きを順次切り替えることによって、回転磁界を形成する。これにより、ローターに配置された永久磁石とステーターとが吸引及び反発を繰り返し、ローターが回転するように構成されている。転流を行うタイミングは、ベクトル制御によって制御される。ベクトル制御については、後述する。 The unmanned aerial vehicle 1 sequentially switches the direction of the magnetic flux by controlling the direction of the current supplied to the winding of the stator (referred to as "commutation"). A rotating magnetic field is formed by sequentially switching the direction of the magnetic flux. As a result, the permanent magnets arranged on the rotor and the stator are repeatedly attracted and repelled, and the rotor is configured to rotate. The timing of commutation is controlled by vector control. Vector control will be described later.
アーム4には保護枠10が接続され、プロペラ8が外部の物体に直接接触することを防止している。アーム4及び保護枠10は、例えば、炭素繊維強化プラスチックで形成されており、強度を保ちつつ、軽量に構成されている。
A
図2は、無人機1の機能構成を示す図である。無人機1は、CPU(Central Processing Unit)50、記憶部52、無線通信部54、GPS(Global Positioning System)部56、慣性センサー部58、モーター制御部60、画像処理部64、及び、電源部70を有する。
FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the unmanned aerial vehicle 1. The unmanned machine 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 50, a
無人機1は、無線通信部54によって、基地局100と通信可能になっている。無人機1は、無線通信部54によって、基地局100から、発進等の指示を受信する。
The unmanned aerial vehicle 1 can communicate with the
無人機1は、GPS部56と慣性センサー部58によって、無人機1自体の位置を測定することができる。GPS部56は、基本的に、3つ以上のGPS衛星からの電波を受信して無人機1の位置を計測する。慣性センサー部58は、例えば、加速度センサー及びジャイロセンサーによって、出発点からの無人機1の移動を積算して、無人機1の位置を計測する。
The unmanned aerial vehicle 1 can measure the position of the unmanned aerial vehicle 1 itself by the
モーター制御部60によって、無人機1は各プロペラ8に接続された各モーター6の回転を制御する。
The unmanned aerial vehicle 1 controls the rotation of each
画像処理部64によって、無人機1はカメラ14を作動させて外部の画像を取得することができる。
The
電源部70は、例えば、交換可能な可充電電池であり、無人機1の各部に電力を供給するようになっている。
The
図3及び図4は、各モーター6の構成を示す図である。モーター6は、モーター制御部60とモーター本体部62で構成される。モーター本体部62は、多相の電力が供給される複数のステーター(固定子)と、これらステーターから磁気的な作用を受けて回転するローター(回転子)とを備える。モーター制御部60には、例えば、モーター本体部62の起動及び停止に関する情報やモーター本体部62の回転数に関する情報が入力されている。モーター制御部60は、CPU(図示せず)の制御の下にスイッチングするトランジスタ群から構成され、モーター本体部62のステーターに通電して、モーター本体部62を駆動する。
3 and 4 are diagrams showing the configuration of each
図4(b)は、ベクトル制御を説明するための概念図である。図4(b)において、3つのステーターU,V及びWが120度の等間隔で配置されている。3つのステーターの中心には、NSの2極の永久磁石が配置されている。永久磁石の磁束方向をd軸とし、それに垂直な方向をq軸とする。ベクトル制御において、d軸電流とq軸方向を個別に制御する。実際の制御では、3相の電流値から直接d軸電流及びq軸電流を求めるのではなく、まず、U相と同一のα軸とそれに垂直なβ軸に相変換し、その後、d軸電流及びq軸電流を算出する。なお、本実施形態のモーター6は、図4(b)の概念図とは異なり、アウターローター型であり、突極数(ステーターの数)は、例えば、12であり、三相(つまり、4つの突極で1つの相を構成する)である。
FIG. 4B is a conceptual diagram for explaining vector control. In FIG. 4B, the three stators U, V and W are arranged at equal intervals of 120 degrees. At the center of the three stators, NS two-pole permanent magnets are arranged. The magnetic flux direction of the permanent magnet is the d-axis, and the direction perpendicular to it is the q-axis. In vector control, the d-axis current and the q-axis direction are controlled individually. In actual control, the d-axis current and q-axis current are not obtained directly from the three-phase current values, but first phase conversion is performed to the α-axis that is the same as the U-phase and the β-axis that is perpendicular to it, and then the d-axis current. And the q-axis current is calculated. The
図4(a)を参照して、ベクトル制御の基本フローの概略を説明する。まず、ADコンバータにより、シャント抵抗の電圧を測定し、3相の電流値(Iu,Iv,Iw)に変換する。次に、3相の電流値を2相の電流値、すなわち、d軸電流値(Id)、q軸電流値(Iq)に変換する。次に、d軸誘起電圧Edを使用して、ローターの角速度ωとローターの電気角θを算出する。次に、目標速度ωrefと実速度ωからPI制御(Proportional-Integral-Differential)によって、電流指令値(Idref,Iqref)を算出する。次に、電流指令値(Idref,Iqref)と実電流値(Id,Iq)から、PI制御によって、出力電圧(Vd,Vq)を算出する。そして、出力電圧(Vd,Vq)を3相(U,V,W)電圧(PWMパルス幅)に変換する。この3相電圧によって、ローターの角速度ωが制御される。ここで、負荷トルクTが一定であれば、ローターの角速度ωは、出力電圧(及び3相電圧)に比例する。ただし、ローターにプロペラが接続されている場合、プロペラの回転数が増加すると、負荷トルクTは増加する。 The outline of the basic flow of vector control will be described with reference to FIG. 4A. First, the voltage of the shunt resistor is measured by an AD converter and converted into a three-phase current value (Iu, Iv, Iw). Next, the three-phase current value is converted into a two-phase current value, that is, a d-axis current value (Id) and a q-axis current value (Iq). Next, the d-axis induced voltage Ed is used to calculate the angular velocity ω of the rotor and the electric angle θ of the rotor. Next, the current command value (Idref, Iqref) is calculated from the target velocity ωref and the actual velocity ω by PI control (Proportional-Integral-Differential). Next, the output voltage (Vd, Vq) is calculated from the current command values (Idref, Iqref) and the actual current values (Id, Iq) by PI control. Then, the output voltage (Vd, Vq) is converted into a three-phase (U, V, W) voltage (PWM pulse width). The angular velocity ω of the rotor is controlled by this three-phase voltage. Here, if the load torque T is constant, the angular velocity ω of the rotor is proportional to the output voltage (and the three-phase voltage). However, when the propeller is connected to the rotor, the load torque T increases as the rotation speed of the propeller increases.
上述の基本フローにおいて、d軸誘起電圧Edは、式1:Ed=Vd-R×Id+ωest×Lq×Iqによって算出する(Ed:d軸誘起電圧、Vd:d軸印加電圧、R:ロータ・コイル抵抗、Id:d軸電流、Iq:q軸電流、ωest:推定速度、Lq:q軸ロータ・コイル・インダクタンス)。式1により、前回測定したωest0と現在のVd、Id、Iqから、Edを算出する。算出したEdと目標値(Ed=0)の偏差を使って、PI制御より、ωの操作量(R_Ed_Pi)を求める。ωの操作量(R_Ed_Pi)から、新しい推定速度は式2:ωest=ωcom+(R_Ed_Pi)、新しい推定位置は式3:θn=θn-1+Ts×ωest、によって算出する(ωest:推定速度、ωcom:目標速度、R_Ed_Pi:ωの操作量、Ts:制御周期、θ:ローターの電気角)。 In the above basic flow, the d-axis induced voltage Ed is calculated by Equation 1: Ed = Vd-R × Id + ωest × Lq × Iq (Ed: d-axis induced voltage, Vd: d-axis applied voltage, R: rotor coil). Resistance, Id: d-axis current, Iq: q-axis current, ωest: estimated speed, Lq: q-axis rotor coil inductance). Ed is calculated from the previously measured ωest0 and the current Vd, Id, and Iq by Equation 1. Using the deviation between the calculated Ed and the target value (Ed = 0), the manipulated variable of ω (R_Ed_Pi) is obtained from PI control. From the manipulated variable of ω (R_Ed_Pi), the new estimated speed is calculated by Equation 2: ωest = ωcom + (R_Ed_Pi), and the new estimated position is calculated by Equation 3: θ n = θ n-1 + Ts × ωest (ωest: estimated speed, ωcom: target speed, R_Ed_Pi: ω operation amount, Ts: control cycle, θ: rotor electric angle).
本実施形態において、上述のベクトル制御の過程で算出したローターの角速度ωに基づいて、まず、モーター6自体の状態を判断し、続いて、プロペラ8の破損の可能性等を含む環境の異常の有無を判断するようになっている。
In the present embodiment, the state of the
図2に戻り、無人機1の記憶部52には、出発点から目的位置まで自律移動するための移動計画を示すデータ等の自律移動に必要な各種データ及びプログラム、作業予定領域の地形、形状や構造物の位置を示す情報のほか、以下の各プログラムが格納されている。
Returning to FIG. 2, in the
記憶部52には、飛行制御プログラム、駆動制御プログラム、モーター情報取得プログラム、モーター状態判断プログラム、推力判断プログラム、及び、対応プログラムが格納されている。CPU50と飛行制御プログラムは、飛行制御手段の一例である。CPU50と駆動制御プログラムは、駆動制御手段の一例である。CPU50とモーター情報取得プログラムは、モーター情報取得手段の一例である。CPU50とモーター状態判断プログラムは、モーター状態判断手段の一例である。CPU50と推力判断プログラムは、推力判断手段の一例である。CPU50と対応プログラムは、対応手段の一例である。
The
無人機1は、飛行制御プログラムによって、無人機1の自律飛行を制御する。具体的には、無人機1は、予定した飛行経路を外れたり、飛行姿勢が乱れた場合には、各モーター6の出力を調整し、予め規定された飛行経路及び高度を維持するようになっている。飛行経路は、基地局100から受信する。無人機1は、飛行制御プログラムによって、モーター6の駆動の制御も行う。
The unmanned aerial vehicle 1 controls the autonomous flight of the unmanned aerial vehicle 1 by a flight control program. Specifically, when the unmanned aerial vehicle 1 deviates from the planned flight path or the flight attitude is disturbed, the output of each
無人機1は、モーター情報取得プログラムによって、各モーター6から、出力電圧(Vd,Vq)及びローターの角速度ωを取得する。なお、出力電圧(Vd,Vq)に代えて、3相電圧を取得するようにして、以下の処理に使用してもよい。出力電圧(Vd,Vq)及び3相電圧は、モーターへ供給する電圧の一例である。
The unmanned aerial vehicle 1 acquires the output voltage (Vd, Vq) and the angular velocity ω of the rotor from each
無人機1は、モーター状態判断プログラムによって、各モーター6の状態、すなわち、各モーター6が正常に作動しているか否かを判断する。具体的には、無人機1は、出力電圧に対する角速度ωが許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲内ではない場合に、該当するモーター6に不具合が生じていると判断する。モーター6にはプロペラ8が接続されているから、角速度ωは、出力電圧と、プロペラ8の回転数によって変動する負荷トルクTによって規定される。そして、プロペラ8の回転数は、角速度ωによって規定されるから、変数は、角速度ωと出力電圧である。
The unmanned aerial vehicle 1 determines the state of each
無人機1の記憶部52には、モーター6が正常に作動している場合における角速度ωと出力電圧の関係を示すデータが格納されている。許容範囲(誤差範囲)を±5%とすれば、出力電圧に対して決まっている角速度ω1に対して、モーター情報に示される角速度ωが±5%以上乖離している場合に、無人機1は、モーター6に不具合が生じていると判断する。本明細書において、許容範囲内のモーター6の角速度を「正常速度」(不具合が生じていない状態)、許容範囲外のモーター6の角速度を「異常速度」(不具合が生じている状態)と呼ぶ。無人機1は、各モーター6について、正常速度か異常速度かを判断する。
The
無人機1は、いずれのモーター6の状態も正常速度である場合、モーター6自体には不具合は生じていないと判断するが、モーター6以外の部分に不具合が生じている場合もある。例えば、プロペラ8が破損している場合や無人機1の重心位置が当初の設定からずれているなど、モーター6以外の部分において、不具合がある状態(以下、「環境に異常がある状態」ともいう。)である。環境に異常がある状態においては、モーター6自体に不具合が生じていなくても、推力が不足する。無人機1は、環境に異常がある状態を埋め合わせるために、飛行制御プログラムによって、対象となるモーター6の回転数を上げる。
The unmanned aerial vehicle 1 determines that no problem has occurred in the
無人機1は、いずれのモーター6の状態も正常速度であると判断した場合に、推力に異常があるか否かを判断する。具体的には、無人機1は、推力判断プログラムによって、各モーター6の回転数(角速度)が、他のモーター6の回転数(角速度)に対して、許容範囲内か否かを判断する。上述のように、環境に異常がある状態においては、モーター6の本来の推力が発揮されないという関係があるから、推力に異常があるか否かを判断することは、環境に異常がある状態であるか否かを判断することと同義である。
When it is determined that the state of any of the
上述のように、各モーター6が、正常速度の状態であっても、環境に異常があった場合には、本来の推力は発生しないから、無人機1は、飛行制御プログラムによって、所望の推力を得るために、回転数を多くする(角速度を早くする)。言い換えると、環境の異常の影響を受けているモーター6の回転数(角速度)を環境の異常の影響を受けていないモーター6と同一の回転数(角速度)にすると、推力が不足するため、無人機1は回転数(角速度)を上げるようになっている。
As described above, even if each
そして、無人機1は、推力判断プログラムによって、各モーター6の回転数(角速度)と他のモーター6の回転数(角速度)とを対比して、相違が許容範囲内か否かを判断する。
Then, the unmanned machine 1 compares the rotation speed (angular velocity) of each
以下、推力判断プログラムによる判断の例を示す。無人機1が前進するときには、前方の2つのモーター6の推力よりも後方の2つのモーター6の推力の方が大きい。そして、前方の2つのモーター6の推力は等しく、後方の2つのモーター6の推力は等しい。前方(あるいは、後方)の2つのモーター6のうち、例えば、一方のモーター6に接続されたプロペラ8が破損していて、他方のモーター6に接続されたプロペラ8が破損していない場合、無人機1は、飛行制御プログラムによって、破損したプロペラ8に接続されたモーター6の回転数を、他方のモーター6の回転数よりも多くすることによって、前方(あるいは、後方)の2つのモーター6の推力を等しくする。そして、無人機1は、推力判断プログラムによって、前方(あるいは、後方)の2つのモーター6の回転数(角速度)を対比し、その相違が許容範囲内(誤差範囲内)か否かを判断する。許容範囲内の回転数(角速度)は、例えば、5%以内である。無人機1は、一方のモーター6の回転数(角速度)が他方のモーター6の回転数(角速度)よりも5%以上多い場合に、推力が異常であると判断する。
The following is an example of judgment by the thrust judgment program. When the drone 1 moves forward, the thrusts of the two
また、無人機1が空中停止(ホバリング)しているときには、無人機1の中心に重心がある場合、4つのモーター6の推力は等しい。ただし、例えば、一つのモーター6に接続したプロペラ8が破損している場合、そのモーター6の本来の推力は発生しないから、他のモーター6と同一の推力を得るために、無人機1は、飛行制御プログラムによって、回転数(角速度)を上げる。そして、無人機1は、推力判断プログラムによって、1つのモーター6の回転数(角速度)と、他の1つのモーター6の回転数(角速度)を対比し、その相違が許容範囲内か否かを判断する。許容範囲内の回転数(角速度)は、例えば、5%未満である。無人機1は、1つのモーター6の回転数(角速度)が他の1つのモーター6の回転数(角速度)の平均値よりも5%以上多い場合に、推力が異常であると判断する。あるいは、無人機1は、1つのモーター6の回転数(角速度)と、他の3つのモーター6の回転数(角速度)を対比し、その相違が許容範囲内か否かを判断するようにしてもよい。この場合でも、許容範囲内の回転数(角速度)は、例えば、5%以内である。無人機1は、1つのモーター6の回転数(角速度)が他の3つのモーター6の回転数(角速度)の平均値よりも5%以上多い場合に、推力が異常であると判断する。
Further, when the unmanned aerial vehicle 1 is stopped in the air (hovering), if the center of gravity of the unmanned aerial vehicle 1 is at the center, the thrusts of the four
無人機1は、対応プログラムによって、いずれかのモーター6に不具合が生じている場合、あるいは、いずれかのモーター6によって発生する推力が許容範囲内ではない場合に、所定の対応を実施する。所定の対応は、例えば、基地局100への帰還である。
The unmanned aerial vehicle 1 implements a predetermined response when a malfunction occurs in any of the
以下、無人機1の動作を、図5のフローチャートを参照して説明する。無人機1は、基地局100から発進指示を受信すると飛行を開始し(ステップST1)、継続的に各モーター6へ供給する電圧を示す出力電圧情報及び角速度情報を取得し(ステップST2)、各モーター6について、角速度が許容範囲内か否かを判断する(ステップST3)。ステップST2はモーター情報取得ステップの一例であり、ステップST3はモーター状態判断ステップの一例である。角速度が許容範囲内ではない場合には、対応するモーター6に不具合が生じていると判断し(ステップST4)、基地局へ帰還する(ステップST5)。
Hereinafter, the operation of the unmanned aerial vehicle 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. When the unmanned aircraft 1 receives a start instruction from the
ステップST3において、角速度が許容範囲内であると判断すると、無人機1は、推力が許容範囲内か否かを判断し(ステップST6)、推力が許容範囲内ではない場合には、プロペラ8等に問題が生じているなど、環境に異常が生じていると判断し(ステップST7)、基地局へ帰還する(ステップST5)。ステップST6は推力判断ステップの一例であり、ステップST5は対応ステップの一例である。
If it is determined in step ST3 that the angular velocity is within the permissible range, the unmanned aerial vehicle 1 determines whether or not the thrust is within the permissible range (step ST6), and if the thrust is not within the permissible range, the
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 The present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like to the extent that the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
1 飛行装置
2 筐体
6 モーター
8 プロペラ
1
Claims (4)
推力を得るためのプロペラに接続された複数のモーターを有し、
前記モーターは、ベクトル制御によって制御されるブラシレスDCモーター(brushless direct current motor)であり、
前記ベクトル制御のプロセスにおいて取得される各前記モーターの回転子の角速度と、各前記モーターへ供給する電圧とを含むモーター情報を取得するモーター情報取得手段と、
前記モーター情報に基づいて、各前記モーターが正常に作動しているか否かを判断するモーター状態判断手段と、を有し、さらに、
飛行制御プログラムによって、前記自律飛行が制御され、前記飛行装置が、予定した飛行経路を外れたり、飛行姿勢が乱れた場合に、各前記モーターの出力を調整し、予め規定された飛行経路及び高度を維持するようになっている状態において、前記モーター状態判断手段によって、前記モーターに不具合が生じていないと判断した場合に、各前記モーターの回転数(角速度)が、他の前記モーターの回転数(角速度)に対して、許容範囲内か否かを判断することによって、各前記モーターによって発生する推力が許容範囲内か否かを判断する推力判断手段を有する、
飛行装置。 It is a flight device capable of autonomous flight,
Has multiple motors connected to the propeller for thrust,
The motor is a brushless direct current motor controlled by vector control.
A motor information acquisition means for acquiring motor information including the angular velocity of the rotor of each motor acquired in the vector control process and the voltage supplied to each motor.
It has a motor state determining means for determining whether or not each of the motors is operating normally based on the motor information, and further.
The flight control program controls the autonomous flight and adjusts the output of each motor when the flight device deviates from the planned flight path or the flight attitude is disturbed, and the flight path and altitude specified in advance. When it is determined by the motor state determining means that the motor is not defective, the rotation speed (angular speed) of each of the motors is the rotation speed of the other motors. It has a thrust determining means for determining whether or not the thrust generated by each of the motors is within the allowable range by determining whether or not the (angular speed) is within the allowable range.
Flight equipment.
請求項1に記載の飛行装置。 The motor state determining means is configured to determine that a malfunction has occurred in the motor when the angular velocity with respect to the voltage is not within the allowable range.
The flight device according to claim 1.
前記ベクトル制御のプロセスにおいて取得される各前記モーターの回転子の角速度と、各前記モーターへ供給する電圧とを含むモーター情報を取得するモーター情報取得ステップと、
前記モーター情報に基づいて、各前記モーターが正常に作動しているか否かを判断するモーター状態判断ステップと、
飛行制御プログラムによって、前記自律飛行が制御され、前記飛行装置が、予定した飛行経路を外れたり、飛行姿勢が乱れた場合に、各前記モーターの出力を調整し、予め規定された飛行経路及び高度を維持するようになっている状態において、前記モーター状態判断ステップにおいて、前記モーターに不具合が生じていないと判断した場合に、各前記モーターの回転数(角速度)が、他の前記モーターの回転数(角速度)に対して、許容範囲内か否かを判断することによって、各前記モーターによって発生する推力が許容範囲内か否かを判断する推力判断ステップと、
を含む飛行方法。 It is a flight method carried out by a flight device capable of autonomous flight by obtaining thrust by multiple brushless direct current motors controlled by vector control.
A motor information acquisition step for acquiring motor information including the angular velocity of the rotor of each motor acquired in the vector control process and the voltage supplied to each motor.
Based on the motor information, a motor state determination step for determining whether or not each motor is operating normally, and a motor state determination step.
The flight control program controls the autonomous flight and adjusts the output of each motor when the flight device deviates from the planned flight path or the flight attitude is disturbed, and the flight path and altitude specified in advance. When it is determined in the motor state determination step that there is no problem with the motor, the rotation speed (angular speed) of each of the motors is the rotation speed of the other motors. A thrust determination step for determining whether or not the thrust generated by each of the motors is within the allowable range by determining whether or not the (angular speed) is within the allowable range.
Flight methods including.
前記ベクトル制御のプロセスにおいて取得される各前記モーターの回転子の角速度と、各前記モーターへ供給する電圧とを含むモーター情報を取得するモーター情報取得手段、
前記モーター情報に基づいて、各前記モーターが正常に作動しているか否かを判断するモーター状態判断手段、
及び、飛行制御プログラムによって、前記自律飛行が制御され、前記飛行装置が、予定した飛行経路を外れたり、飛行姿勢が乱れた場合に、各前記モーターの出力を調整し、予め規定された飛行経路及び高度を維持するようになっている状態において、前記モーター状態判断手段によって、前記モーターに不具合が生じていないと判断した場合に、各前記モーターの回転数(角速度)が、他の前記モーターの回転数(角速度)に対して、許容範囲内か否かを判断することによって、各前記モーターによって発生する推力が許容範囲内か否かを判断する推力判断手段、
として機能させるための飛行プログラム。
A computer that controls a flight device capable of autonomous flight by obtaining thrust by multiple brushless direct current motors controlled by vector control.
A motor information acquisition means for acquiring motor information including the angular velocity of the rotor of each motor acquired in the vector control process and the voltage supplied to each motor.
Motor state determination means for determining whether or not each motor is operating normally based on the motor information,
In addition, the flight control program controls the autonomous flight, and when the flight device deviates from the planned flight path or the flight attitude is disturbed, the output of each of the motors is adjusted to adjust the output of the predetermined flight path. And, in a state where the altitude is maintained, when the motor state determination means determines that the motor has no problem, the rotation speed (angle speed) of each of the motors is the same as that of the other motors. A thrust determination means for determining whether or not the thrust generated by each of the motors is within the allowable range by determining whether or not the rotation speed (angle speed) is within the allowable range.
A flight program to function as.
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