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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022126563
(43)【公開日】2022-08-30
(54)【発明の名称】ドローン
(51)【国際特許分類】
G05D 1/10 20060101AFI20220823BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20220823BHJP
B64D 27/24 20060101ALI20220823BHJP
B64C 13/18 20060101ALI20220823BHJP
B64C 27/08 20060101ALI20220823BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20220823BHJP
【ＦＩ】
G05D1/10
B64C39/02
B64D27/24
B64C13/18 D
B64C27/08
G05D1/02 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021024724
(22)【出願日】2021-02-18
(71)【出願人】
【識別番号】502211582
【氏名又は名称】株式会社先端力学シミュレーション研究所
(71)【出願人】
【識別番号】800000068
【氏名又は名称】学校法人東京電機大学
(74)【代理人】
【識別番号】100127328
【弁理士】
【氏名又は名称】八木澤 史彦
(72)【発明者】
【氏名】清水 康夫
【テーマコード（参考）】
5H301
【Ｆターム（参考）】
5H301AA06
5H301CC04
5H301CC07
5H301CC09
5H301CC10
5H301DD06
5H301GG08
5H301MM04
5H301MM05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】制御装置が故障しても継続的に飛行可能なドローンを提供すること。
【解決手段】ドローン１は、第一の通信装置と第一の制御駆動装置と第一の動力発生装置を含む第一の制御装置と、第二の通信装置と第二の制御駆動装置と第二の動力発生装置を含む第二の制御装置と、を有し、第一の故障診断装置が第一の制御装置の故障を検出したときには、第一の制御装置を停止し、第二の制御装置によって飛行する制御を行い、第二の故障診断装置が第二の制御装置の故障を検出したときには、第二の制御装置を停止して第一の制御装置によって飛行する制御を行う。
【選択図】図１
【解決手段】ドローン１は、第一の通信装置と第一の制御駆動装置と第一の動力発生装置を含む第一の制御装置と、第二の通信装置と第二の制御駆動装置と第二の動力発生装置を含む第二の制御装置と、を有し、第一の故障診断装置が第一の制御装置の故障を検出したときには、第一の制御装置を停止し、第二の制御装置によって飛行する制御を行い、第二の故障診断装置が第二の制御装置の故障を検出したときには、第二の制御装置を停止して第一の制御装置によって飛行する制御を行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部の操縦装置からの命令信号を受信して飛行可能なドローンであって、
第一の通信装置と第一の制御駆動装置と第一の動力発生装置を含む第一の制御装置と、
前記第一の制御装置の故障を診断する第一の故障診断装置と、
第二の通信装置と第二の制御駆動装置と第二の動力発生装置を含む第二の制御装置と、
前記第二の制御装置の故障を診断する第二の故障診断装置と、
前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したときには、前記第一の制御装置を停止し、前記第二の制御装置によって飛行する制御を行い、
前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したときには、前記第二の制御装置を停止して第一の制御装置によって飛行する制御を行う、ドローン。
第一の通信装置と第一の制御駆動装置と第一の動力発生装置を含む第一の制御装置と、
前記第一の制御装置の故障を診断する第一の故障診断装置と、
第二の通信装置と第二の制御駆動装置と第二の動力発生装置を含む第二の制御装置と、
前記第二の制御装置の故障を診断する第二の故障診断装置と、
前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したときには、前記第一の制御装置を停止し、前記第二の制御装置によって飛行する制御を行い、
前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したときには、前記第二の制御装置を停止して第一の制御装置によって飛行する制御を行う、ドローン。
【請求項2】
前記第一の制御駆動装置は、第一バッテリと第一モータ駆動装置（ＥＳＣ）と第一リレー装置を備え、
前記第一の制御駆動装置は、少なくとも前記第一モータ駆動装置に前記第一リレー装置を介して電力を供給し、前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したときに前記第一リレー装置を介して少なくとも前記第一モータ駆動装置への電力供給を停止し、
前記第二の制御駆動装置は、第二バッテリと第二モータ駆動装置（ＥＳＣ）と第二リレー装置を備え、
前記第二の制御駆動装置は、
少なくとも前記第二モータ駆動装置に前記第二リレー装置を介して電力を供給し、前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したときに前記第二リレー装置を介して少なくとも前記第二モータ駆動装置への電力供給を停止する、
請求項１に記載のドローン。
前記第一の制御駆動装置は、少なくとも前記第一モータ駆動装置に前記第一リレー装置を介して電力を供給し、前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したときに前記第一リレー装置を介して少なくとも前記第一モータ駆動装置への電力供給を停止し、
前記第二の制御駆動装置は、第二バッテリと第二モータ駆動装置（ＥＳＣ）と第二リレー装置を備え、
前記第二の制御駆動装置は、
少なくとも前記第二モータ駆動装置に前記第二リレー装置を介して電力を供給し、前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したときに前記第二リレー装置を介して少なくとも前記第二モータ駆動装置への電力供給を停止する、
請求項１に記載のドローン。
【請求項3】
前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したとき、または、前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したとき、前記操縦装置に故障を通知する通知手段を有する、請求項１に記載のドローン。
【請求項4】
前記操縦装置からの指令に基づいて、上昇・下降・ホバリング、前進・後退、右横移動・左横移動、上下軸（Ｚ軸）回りに右回転・左回転させるための運動制御手段と、
目標運動をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で定義する目標運動設定手段と、
現在の運動状態をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で検出する現在状態検出手段と、を有し、
前記目標運動設定手段によって定義された前記目標運動と前記現在状態検出手段によって検出された前記現在の運動状態との偏差を求め、前記偏差を小さくするように補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段を有する、請求項１に記載のドローン。
目標運動をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で定義する目標運動設定手段と、
現在の運動状態をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で検出する現在状態検出手段と、を有し、
前記目標運動設定手段によって定義された前記目標運動と前記現在状態検出手段によって検出された前記現在の運動状態との偏差を求め、前記偏差を小さくするように補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段を有する、請求項１に記載のドローン。
【請求項5】
前記第一の動力発生装置及び前記第二の動力発生装置は、少なくとも４つのモータを備え、
前記４つのモータは、平面視において、前記４つのモータの回転軸を結ぶと長方形または正方形である矩形を構成するように配置され、
前記矩形の対角線上に配置されたそれぞれの前記モータをＦＲ（前方右側のモータ）、ＦＬ（前方左側のモータ）、ＲＲ（後方右側のモータ）、ＲＬ（後方左側のモータ）とし、それぞれの回転速度をｎＦＲ，ｎＦＬ，ｎＲＲ，ｎＲＬとするとき、前記操縦装置から前記命令信号に基づいて、上昇時には、それぞれの前記モータの回転速度をｎＦＲ＝ｎＦＬ＝ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係を維持しながらより大きくするように駆動制御し、下降時には、前記操縦装置からの前記命令信号に基づいて、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＝ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係を維持しながら回転速度をより小さくするように駆動制御し、前進時にはｎＦＲ＝ｎＦＬ＜ｎＲＲ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＲとｎＦＬをより小さくして前進速度を大きくするように駆動制御し、後退時には、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＞ｎＲＲ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＲ＝ｎＦＬをより大きくして後進速度を大きくするように駆動制御し、右横移動時には、ｎＦＲ＝ｎＲＲ＜ｎＦＬ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＬをより大きく小さくして右横移動速度を大きくするように駆動制御し、左横移動時には、ｎＦＲ＝ｎＲＲ＞ｎＦＬ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＬをより小さくして左横移動速度を大きくするように駆動制御し、上下方向の軸（Ｚ軸）回りを右回転させるときには、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＜ｎＦＬ＝ｎＲＲとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＲをより大きくして右回転速度を大きくするように駆動制御し、左回転させるときには、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＞ｎＦＬ＝ｎＲＲとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＲをより小さくして左回転速度を大きくするように駆動制御する運動制御手段と、
前記操縦装置からの前記指令信号に基づいて目標ピッチ角と目標ロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの目標角速度を求める目標運動設定手段と、
前記制御駆動装置内に配置された位置センサ（６軸センサ、又は６軸センサとＧＮＳＳ、又はＧＮＳＳ）と、
前記位置センサからの出力値から求めた現在のピッチ角とロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの角速度を求める現在状態検出手段と、
前記目標運動設定手段と前記現在状態検出手段とのそれぞれのデータを比較して、それぞれの偏差を求め、これらの偏差を小さくするように、ピッチ角はｎＦＲとｎＦＬを、ロール角は、ｎＦＬとｎＲＬで、回転角速度は、ｎＦＬとｎＲＲを、それぞれ補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段と、
を有する、請求項１に記載のドローン。
前記４つのモータは、平面視において、前記４つのモータの回転軸を結ぶと長方形または正方形である矩形を構成するように配置され、
前記矩形の対角線上に配置されたそれぞれの前記モータをＦＲ（前方右側のモータ）、ＦＬ（前方左側のモータ）、ＲＲ（後方右側のモータ）、ＲＬ（後方左側のモータ）とし、それぞれの回転速度をｎＦＲ，ｎＦＬ，ｎＲＲ，ｎＲＬとするとき、前記操縦装置から前記命令信号に基づいて、上昇時には、それぞれの前記モータの回転速度をｎＦＲ＝ｎＦＬ＝ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係を維持しながらより大きくするように駆動制御し、下降時には、前記操縦装置からの前記命令信号に基づいて、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＝ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係を維持しながら回転速度をより小さくするように駆動制御し、前進時にはｎＦＲ＝ｎＦＬ＜ｎＲＲ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＲとｎＦＬをより小さくして前進速度を大きくするように駆動制御し、後退時には、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＞ｎＲＲ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＲ＝ｎＦＬをより大きくして後進速度を大きくするように駆動制御し、右横移動時には、ｎＦＲ＝ｎＲＲ＜ｎＦＬ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＬをより大きく小さくして右横移動速度を大きくするように駆動制御し、左横移動時には、ｎＦＲ＝ｎＲＲ＞ｎＦＬ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＬをより小さくして左横移動速度を大きくするように駆動制御し、上下方向の軸（Ｚ軸）回りを右回転させるときには、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＜ｎＦＬ＝ｎＲＲとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＲをより大きくして右回転速度を大きくするように駆動制御し、左回転させるときには、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＞ｎＦＬ＝ｎＲＲとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＲをより小さくして左回転速度を大きくするように駆動制御する運動制御手段と、
前記操縦装置からの前記指令信号に基づいて目標ピッチ角と目標ロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの目標角速度を求める目標運動設定手段と、
前記制御駆動装置内に配置された位置センサ（６軸センサ、又は６軸センサとＧＮＳＳ、又はＧＮＳＳ）と、
前記位置センサからの出力値から求めた現在のピッチ角とロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの角速度を求める現在状態検出手段と、
前記目標運動設定手段と前記現在状態検出手段とのそれぞれのデータを比較して、それぞれの偏差を求め、これらの偏差を小さくするように、ピッチ角はｎＦＲとｎＦＬを、ロール角は、ｎＦＬとｎＲＬで、回転角速度は、ｎＦＬとｎＲＲを、それぞれ補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段と、
を有する、請求項１に記載のドローン。
【請求項6】
前記第一の動力発生装置及び前記第二の動力発生装置は、それぞれ、回転軸を同一線上に配置する２つのモータを１組とする少なくとも４組の前記モータを備え、
前記４組は、平面視において、前記４組のモータの回転軸を結ぶと長方形、正方形またはひし形である矩形を構成するように配置され、
前記１組における２つの前記モータは互いに逆方向に同一の回転速度で回転するように構成され、
前記第一の制御駆動装置及び前記第二の制御駆動装置は、前記ドローンを前記矩形の対角線方向に前進・後退、横移動させるように構成されている、
請求項１に記載のドローン。
前記４組は、平面視において、前記４組のモータの回転軸を結ぶと長方形、正方形またはひし形である矩形を構成するように配置され、
前記１組における２つの前記モータは互いに逆方向に同一の回転速度で回転するように構成され、
前記第一の制御駆動装置及び前記第二の制御駆動装置は、前記ドローンを前記矩形の対角線方向に前進・後退、横移動させるように構成されている、
請求項１に記載のドローン。
【請求項7】
前記４組をＦ、Ｒ、ｒ、ｓＬとし、前記Ｆ及び前記Ｒを前記矩形の一方の対角線上に配置し、前記ｒとｓＬを前記矩形の他方の対角線上に配置し、それぞれの回転数をｎＦ，ｎＲ，ｎｒ，ｎｓＬとすると、前記制御駆動装置は、前記操縦装置からの前記命令信号に基づき、前進時には、ｎＦ＜ｎＲ、後退時には、ｎＦ＞ｎＲ、右移動時には、ｎｓＬ＞ｎｒ、左移動時には、ｎｓＬ＜ｎｒの関係となるように駆動制御するように構成されている、請求項６に記載のドローン。
【請求項8】
前記操縦装置からの前記指令信号に基づいて目標ピッチ角と目標ロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの目標角速度を求める目標運動設定手段と、
前記制御駆動装置内に配置される位置センサ（６軸センサ、又は６軸センサとＧＮＳＳ、又はＧＮＳＳ）と、
前記位置センサの出力値から求めた現在のピッチ角とロール角を求める現在状態検出手段と、
前記目標運動設定手段と前記現在状態検出手段とのそれぞれのデータを比較して、それぞれの偏差を求め、これらの偏差を小さくするように、ピッチ角はｎＦを、ロール角はｎｓＬを、それぞれ補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段と、
を有する請求項７に記載のドローン。
前記制御駆動装置内に配置される位置センサ（６軸センサ、又は６軸センサとＧＮＳＳ、又はＧＮＳＳ）と、
前記位置センサの出力値から求めた現在のピッチ角とロール角を求める現在状態検出手段と、
前記目標運動設定手段と前記現在状態検出手段とのそれぞれのデータを比較して、それぞれの偏差を求め、これらの偏差を小さくするように、ピッチ角はｎＦを、ロール角はｎｓＬを、それぞれ補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段と、
を有する請求項７に記載のドローン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに接続されたプロペラの回転によって揚力を得て飛行するドローンに関する。
【背景技術】
【0002】
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（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－２４４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ドローンは、複数のモータの回転軸にそれぞれ接続されたプロペラの回転を制御することによって、安定した飛行を実現している。ドローンは、隣り合うプロペラの回転方向を反対方向にすることによって、プロペラの回転による反力を相殺している。このため、複数のモータのうち、１台のモータにでも不具合が生じると、安定した飛行が困難になる。そこで、ドローンを構成する装置の内、１つの装置が故障したときに故障部位を特定して、その部位を使わずに制御の自由度を下げる制御則へ切り替えて飛行させることで墜落を防ぐ場合がある。この制御側を実施するためには、まず、故障をいち早く検知することが必要であり、次に故障部位を特定する必要がある。故障の検知及び故障部位の特定に長時間を要すると、例えば４つのモータのうちの１つのモータ、あるいは１つのＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が故障してモータがフル回転、又は急激に回転速度を低下させると、故障した時間から姿勢が大きく傾き、その結果、失速して墜落することになる。また、４つのモータの回転速度を制御することによって姿勢を安定化させているので、回転速度を指標としてモータの故障を特定することは難しい。一方、例えば、ドローンの自律制御装置に含まれる６軸センサのようなセンサの故障検出は、６軸センサを２個設け双方のセンサの出力を比較することで故障を診断する場合があるが、故障検出時には、どちらの信号が正しいのか分からない場合があり、信頼に値しないので制御に使えない。そこで、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号を主に使う制御則への切り替えなどを実施して飛行させる場合があるが、現在位置の測位精度が低く、４つのモータを使っての精密な姿勢制御は難しい。また、６軸センサは、積分による累積演算の誤差が大きいので、ＧＮＳＳの信号を用いて適宜補正するのであるが、比較するためには、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの変位が必要になる。前後方向の変位はＸ軸方向の加速度を複数回（例えば、２回）積分して、左右方向の変位はＹ軸方向の加速度を複数回（例えば、２回）積分して、上下方向の変位はＺ軸方向の加速度を複数回（例えば、２回）積分して求めるので、その処理に時間を要する。そこで、故障しても継続的に制御可能なドローンが望まれている。
【0005】
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、ドローンの制御装置に故障が生じても継続的に飛行可能なドローンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第一の発明は、外部の操縦装置からの命令信号を受信して飛行可能なドローンであって、第一の通信装置と第一の制御駆動装置と第一の動力発生装置を含む第一の制御装置と、前記第一の制御装置の故障を診断する第一の故障診断装置と、第二の通信装置と第二の制御駆動装置と第二の動力発生装置を含む第二の制御装置と、前記第二の制御装置の故障を診断する第二の故障診断装置と、前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したときには、前記第一の制御装置を停止し、前記第二の制御装置によって飛行する制御を行い、前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したときには、前記第二の制御装置を停止して第一の制御装置によって飛行する制御を行う、ドローンである。
【0007】
第一の発明の構成によれば、１つの制御装置が故障しても継続的に飛行可能なドローンを提供することができる。
【0008】
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記第一の制御駆動装置は、第一バッテリと第一モータ駆動装置（ＥＳＣ）と第一リレー装置を備え、前記第一の制御駆動装置は、少なくとも前記第一モータ駆動装置に前記第一リレー装置を介して電力を供給し、前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したときに前記第一リレー装置を介して少なくとも前記第一モータ駆動装置への電力供給を停止し、前記第二の制御駆動装置は、第二バッテリと第二モータ駆動装置（ＥＳＣ）と第二リレー装置を備え、前記第二の制御駆動装置は、少なくとも前記第二モータ駆動装置に前記第二リレー装置を介して電力を供給し、前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したときに前記第二リレー装置を介して少なくとも前記第二モータ駆動装置への電力供給を停止する、ドローンである。
【0009】
第二の発明の構成によれば、ドローンの１つの制御装置が故障したときに確実にモータの駆動を停止できる。例えば、第一の制御装置が故障したときに制御を停止しても、モータ駆動用のトランジスタが作動しつつ故障しているとモータがフル回転状態になり、第二の制御装置による飛行を妨害することになる。この点、第二の発明の構成によれば、リレー装置により確実に故障した第一の制御装置または第二の制御装置への電力供給を確実に遮断することができる。
【0010】
第三の発明は、第一の発明の構成において、前記第一の故障診断装置が前記第一の制御装置の故障を検出したとき、または、前記第二の故障診断装置が前記第二の制御装置の故障を検出したとき、前記操縦装置に故障を通知する通知手段を有する、ドローンである。
【0011】
第三の発明の構成によれば、ドローンの故障を操縦者に知らせることができる。本発明のドローンは、例えば、第一の制御装置が故障しても継続的に飛行が可能なので、操縦者が故障に気づかない場合がある。このときには、第二の制御装置で飛行することになるが、このときは従来のドローンと同じ飛行状態になる。この状態において、第一制御装置の故障を操縦者に認知させる効果がある。
【0012】
第四の発明は、第一の発明の構成において、前記操縦装置からの指令に基づいて、上昇・下降・ホバリング、前進・後退、右横移動・左横移動、上下軸（Ｚ軸）回りに右回転・左回転させるための運動制御手段と、目標運動をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で定義する目標運動設定手段と、現在の運動状態をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で検出する現在状態検出手段と、を有し、前記目標運動設定手段によって定義された前記目標運動と前記現在状態検出手段によって検出された前記現在の運動状態との偏差を求め、前記偏差を小さくするように補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段を有する、ドローンである。
【0013】
第四の発明の構成によれば、基本的な飛行は、センサを使わないで手動で制御し、修正を必要とする外乱に対しては、目標値をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度の３つの変数で定義して、現在状態との偏差を求めてこの偏差を小さくする方向に制御信号を修正しているので、６軸センサの信号から計算で求める際に、従来は複数回の積分を要したが、１回の積分だけで済むので計算時間が短く、検出精度も高いので、制御の遅れが少なく安定した飛行が可能である。
【0014】
第五の発明は、第一の発明の構成において、前記第一の動力発生装置及び前記第二の動力発生装置は、少なくとも４つのモータを備え、前記４つのモータは、平面視において、前記４つのモータの回転軸を結ぶと長方形または正方形である矩形を構成するように配置され、前記矩形の対角線上に配置されたそれぞれの前記モータをＦＲ（前方右側のモータ）、ＦＬ（前方左側のモータ）、ＲＲ（後方右側のモータ）、ＲＬ（後方左側のモータ）とし、それぞれの回転速度をｎＦＲ，ｎＦＬ，ｎＲＲ，ｎＲＬとするとき、前記操縦装置から前記命令信号に基づいて、上昇時には、それぞれの前記モータの回転速度をｎＦＲ＝ｎＦＬ＝ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係を維持しながらより大きくするように駆動制御し、下降時には、前記操縦装置からの前記命令信号に基づいて、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＝ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係を維持しながら回転速度をより小さくするように駆動制御し、前進時にはｎＦＲ＝ｎＦＬ＜ｎＲＲ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＲとｎＦＬをより小さくして前進速度を大きくするように駆動制御し、後退時には、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＞ｎＲＲ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＲ＝ｎＦＬをより大きくして後進速度を大きくするように駆動制御し、右横移動時には、ｎＦＲ＝ｎＲＲ＜ｎＦＬ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＬをより大きく小さくして右横移動速度を大きくするように駆動制御し、左横移動時には、ｎＦＲ＝ｎＲＲ＞ｎＦＬ＝ｎＲＬとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＬをより小さくして左横移動速度を大きくするように駆動制御し、上下方向の軸（Ｚ軸）回りを右回転させるときには、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＜ｎＦＬ＝ｎＲＲとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＲをより大きくして右回転速度を大きくするように駆動制御し、左回転させるときには、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＞ｎＦＬ＝ｎＲＲとなる関係を維持しながらｎＦＬとｎＲＲをより小さくして左回転速度を大きくするように駆動制御する運動制御手段と、前記操縦装置からの前記指令信号に基づいて目標ピッチ角と目標ロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの目標角速度を求める目標運動設定手段と、前記制御駆動装置内に配置された位置センサ（６軸センサ、又は６軸センサとＧＮＳＳ、又はＧＮＳＳ）と、前記位置センサからの出力値から求めた現在のピッチ角とロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの角速度を求める現在状態検出手段と、前記目標運動設定手段と前記現在状態検出手段とのそれぞれのデータを比較して、それぞれの偏差を求め、これらの偏差を小さくするように、ピッチ角はｎＦＲとｎＦＬを、ロール角は、ｎＦＬとｎＲＬで、回転角速度は、ｎＦＬとｎＲＲを、それぞれ補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段と、を有する、ドローンである。
【0015】
第五の発明の構成によれば、前進・後退時には２つのモータのｎＦＲとｎＦＬを調整、右・左横移動時には２つのモータのｎＦＬとｎＲＬを調整、上下方向の軸（Ｚ軸）回りを右回転・左回転させるときには２のモータのｎＦＬとｎＲＲを調整するのみで、常に残りの２つのモータは手動で制御されているので、４つのモータを自動制御しているドローンと対比して、位置センサの異常や検出遅れがあっても安定した飛行が可能である。
【0016】
第六の発明は、第一の発明の構成において、前記第一の動力発生装置及び前記第二の動力発生装置は、それぞれ、回転軸を同一線上に配置する２つのモータを１組とする少なくとも４組の前記モータを備え、前記４組は、平面視において、前記４組のモータの回転軸を結ぶと長方形、正方形またはひし形である矩形を構成するように配置され、前記１組における２つの前記モータは互いに逆方向に同一の回転速度で回転するように構成され、前記第一の制御駆動装置及び前記第二の制御駆動装置は、前記ドローンを前記矩形の対角線方向に前進・後退、横移動させるように構成されている、ドローンである。
【0017】
第六の発明の構成によれば、２つのモータの対角線方向に前進・後退、左右の横移動を実施するから、従来の辺方向に移動するより、進行方向に対してモータ間の距離を長く確保でき、水平方向に自分で復帰するためのモーメントを大きくでき、安定性を向上させることができる。
【0018】
第七の発明は、第六の発明の構成において、前記４組をＦ、Ｒ、ｒ、ｓＬとし、前記Ｆ及び前記Ｒを前記矩形の一方の対角線上に配置し、前記ｒとｓＬを前記矩形の他方の対角線上に配置し、それぞれの回転数をｎＦ，ｎＲ，ｎｒ，ｎｓＬとすると、前記制御駆動装置は、前記操縦装置からの前記命令信号に基づき、前進時には、ｎＦ＜ｎＲ、後退時には、ｎＦ＞ｎＲ、右移動時には、ｎｓＬ＞ｎｒ、左移動時には、ｎｓＬ＜ｎｒの関係となるように駆動制御するように構成されている、ドローンである。
【0019】
第七の発明の構成によれば、１組のモータの回転速度を変えることによって、前進・後退、左右の横移動が可能となるので、複雑な計算が不要になり、簡単な制御で飛行可能なドローンを提供することできる。
【0020】
第八の発明は、第七の発明の構成において、前記操縦装置からの前記指令信号に基づいて目標ピッチ角と目標ロール角と上下方向（Ｚ）軸回りの目標角速度を求める目標運動設定手段と、前記制御駆動装置内に配置される位置センサ（６軸センサ、又は６軸センサとＧＮＳＳ、又はＧＮＳＳ）と、前記位置センサの出力値から求めた現在のピッチ角とロール角を求める現在状態検出手段と、前記目標運動設定手段と前記現在状態検出手段とのそれぞれのデータを比較して、それぞれの偏差を求め、これらの偏差を小さくするように、ピッチ角はｎＦを、ロール角はｎｓＬを、それぞれ補正した信号を加減して修正制御する修正制御手段と、を有する請求項７に記載のドローンである。
【0021】
第八の発明の構成によれば、突風などの外乱にもモータ駆動信号を自動的に修正して対応できる。しかも、１組のモータの回転速度を変えて修正できるので、応答性の良い安定な飛行が可能になる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、１つの制御装置が故障しても継続的に飛行可能なドローンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第一の実施形態に係るドローンを示す概略斜視図である。
【図2】モータ及びプロペラを示す概略側面図である。
【図3】ドローンを上方から見た概略平面図である。
【図4】ドローンの機能ブロック（第一の制御装置）を示す概念図である。
【図5】ドローンの機能ブロック（第二の制御装置）を示す概念図である。
【図6】ドローンの動作を示す概略フローチャートである。
【図7】ドローンの信頼性を説明するための概念図である。
【図8】ドローンの制御を示す図である。
【図9】本発明の第二の実施形態に係るドローンを示す概略斜視図である。
【図10】本発明の第二の実施形態に係るドローンを上方から見た概略平面図である。
【図11】ドローンの制御を示す図である。
【図12】修正制御の理論的根拠を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
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。
【0025】
＜第一の実施形態＞
図１乃至図８を参照して、第一の実施形態に係る示すドローン１を説明する。ドローン１は、外部の操縦装置（「プロポ」とも呼ばれる。）からの命令信号を受信して飛行可能なドローンである。操縦装置は、図示を省略する。
図１乃至図８を参照して、第一の実施形態に係る示すドローン１を説明する。ドローン１は、外部の操縦装置（「プロポ」とも呼ばれる。）からの命令信号を受信して飛行可能なドローンである。操縦装置は、図示を省略する。
【0026】
＜＜ドローン１の構成＞＞
図１に示すように、ドローン１は、筐体１０を有し、筐体１０に４本のアーム１２、及び、４本の着陸用の脚４０が接続されている。各アーム１２の筐体１０と反対側の端部には、それぞれ、モータ組２０、２２、２４及び２６が接続されている。アーム１２は、内側が空間となっているチューブ状の部材であって、その内側の空間にモータ組２０等を構成する各モータへの電力供給や制御を行うためのケーブルが配置される。
図１に示すように、ドローン１は、筐体１０を有し、筐体１０に４本のアーム１２、及び、４本の着陸用の脚４０が接続されている。各アーム１２の筐体１０と反対側の端部には、それぞれ、モータ組２０、２２、２４及び２６が接続されている。アーム１２は、内側が空間となっているチューブ状の部材であって、その内側の空間にモータ組２０等を構成する各モータへの電力供給や制御を行うためのケーブルが配置される。
【0027】
モータ組２０は、一組のモータ２０ａ及び２０ｂ、プロペラ２０ａｐ及びプロペラ２０ｂｐで構成される。図２に示すように、モータ２０ａの回転軸とモータ２０ｂの回転軸は同一直線上に配置されている。モータ２０ａの回転軸は上方に突出し、その回転軸の上端部にプロペラ２０ａｐが接続される。モータ２０ｂの回転軸は下方に突出し、回転軸の下端部にプロペラ２０ｂｐが接続される。本実施形態において、モータ２０ａを上方のモータとも呼び、モータ２０ｂを下方のモータとも呼ぶ。モータ２０ａ及び２０ｂは、アウターローター式のブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）モータである。モータ組２２、２４及び２６の構成は、モータ組２０と同様である。
【0028】
図１に示すように、モータ組２０において、モータ２０ａ及び２０ｂは、同一回転速度ｎＦＲ（図３参照）において、時計回りの方向Ｃ１に回転する。モータ組２２、２４及び２６においても、上方のモータと下方のモータは、同一の回転速度、かつ、同一方向に回転する。上方のモータ群、すなわち、モータ２０ａ，２２ａ，２４ａ及び２６ａが第一の動力発生装置１０６Ａを構成する（図４参照）。下方のモータ群、すなわち、モータ２０ｂ，２２ｂ，２４ｂ及び２６ｂが第二の動力発生装置１０６Ｂを構成する（図５参照）。
【0029】
第一の動力発生装置１０６Ａを構成する上方のモータ２０ａ，２２ａ，２４ａ及び２６ａに着目すると、隣り合うモータは反対方向に回転する。具体的には、図１に示すように、モータ２０ａは時計回りの方向Ｃ１に回転し、モータ２２ａは反時計回りの方向Ｃ２に回転し、モータ２４ａは方向Ｃ２に回転し、モータ２６ａは方向Ｃ１に回転する。このため、モータ２０ａ，２２ａ，２４ａ及び２６ａにおいて、隣接するモータ同士の反力は相殺される。例えば、モータ２０ａ等が同一の回転速度で回転する場合には、モータ２０ａ，２２ａ，２４ａ及び２６ａが全体として回転による反力は相殺され、ドローン１がＺ軸を中心に回転する力は作用しない。このことは、第二の動力発生装置１０６Ｂを構成する下方のモータ２０ｂ，２２ｂ，２４ｂ及び２６ｂについても同様である。
【0030】
また、図１に示すように、筐体１０には、外部の操縦装置と通信するための通信アンテナ３０Ａ及び３０Ｂ、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を構成する測位用衛星からの測位用電波を受信する測位用アンテナ３２Ａ及び３２Ｂ、及び、外部の障害物を赤外線の反射によって検出するための赤外線検知装置３４Ａ及び３４Ｂが接続されている。ドローン１は、通信アンテナ３０Ａ及び３０Ｂによって、操縦装置からの命令信号を受信する。図４及び５に示すように、通信アンテナ３０Ａ及び３０Ｂ，測位用アンテナ３２Ａ及び３２Ｂ、赤外線検知装置３４Ａ及び３４Ｂから出力された信号は、それぞれ、信号処理装置１１０Ａ及び１１０Ｂによって処理される。
【0031】
図４に示すように、通信アンテナ３０Ａ、測位アンテナ３２Ａ，赤外線検知装置３４Ａ及び信号処理装置１１０Ａによって、第一の通信装置１０２Ａを構成する。同様に、図５に示すように、通信アンテナ３０Ｂ、測位アンテナ３２Ｂ，赤外線検知装置３４Ｂ及び信号処理装置１１０Ｂによって、第二の通信装置１０２Ｂを構成する。
【0032】
また、図４に示すように、筐体１０には、コンピュータ１１２Ａ、６軸センサ１１４Ａ、第一バッテリとしてのバッテリ１１８Ａ、第一モータ駆動装置としてのＥＳＣ１２０ａ，１２２ａ，１２４ａ及び１２６ａ、及び、第一リレー装置としてのリレー装置１１６Ａが格納され、第一の制御駆動装置１０４Ａを構成する。なお、図１においては、第一の制御駆動装置１０４Ａのうち、バッテリ１１８Ａのみを示し、他の構成は省略している。同様に、図５に示すように、筐体１０には、コンピュータ１１２Ｂ、６軸センサ１１４Ｂ、第二バッテリとしてのバッテリ１１８Ｂ、第二モータ駆動装置としてのＥＳＣ１２０ｂ，１２２ｂ，１２４ｂ及び１２６ｂ、及び、第二リレー装置としてのリレー装置１１６Ｂが格納され、第二の制御駆動装置１０４Ｂを構成する。なお、図１においては、第二の制御駆動装置１０４Ｂのうち、バッテリ１１８Ｂのみを示し、他の構成は省略している。
【0033】
図４に示すように、第一の通信装置１０２Ａ、第一の制御駆動装置１０４Ａ及び第一の動力発生装置１０６Ａによって、第一の制御装置１００Ａが構成される。同様に、図５に示すように、第二の通信装置１０２Ｂ、第二の制御駆動装置１０４Ｂ及び第二の動力発生装置１０６Ｂによって、第二の制御装置１００Ｂが構成される。このように、ドローン１は、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂの２系統の制御装置を有する。
【0034】
第一の制御駆動装置１０４Ａに含まれる６軸センサ１１４Ａ、及び、第二の制御駆動装置１０４Ｂに含まれる６軸センサ１１４Ｂは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向（図３参照）のそれぞれの加速度とＸ、Ｙ、Ｚ軸回りの角速度を検出する。
【0035】
コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂは、入力信号を演算して出力する。また、コンピュータ１１２Ａは、第一の制御装置１００Ａの故障を診断するためのプログラムとＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｎｉｔ）の故障を検出するウォッチドッグタイマー回路を含み、第一の故障診断装置として機能する。同様に、コンピュータ１１２Ｂは、第二の制御装置１００Ｂの故障を診断するためのプログラムとＣＰＵの故障を検出するウォッチドッグタイマー回路を含み、第二の故障診断装置として機能する。
【0036】
バッテリ１１８Ａは第一の制御装置１００Ａに電力を供給し、バッテリ１１８Ｂは第二の制御装置１００Ｂに電力を供給する。
【0037】
リレー装置１１６Ａは、第一の制御駆動装置１０４Ａを構成するコンピュータ１１２Ａからの指令信号によって、バッテリ１１８Ａからの電力供給を実施、または、電力供給を遮断する。具体的には、コンピュータ１１２Ａは、電力供給装置を有し、上述のウォッチドッグタイマー回路、または故障診断プログラムによって故障を検出した場合には、リレー装置１１６Ａによって、少なくともＥＳＣ１２０ａ等への電力供給を遮断する。また、コンピュータ１１２Ａは、上述のウォッチドッグタイマー回路、または故障診断によって故障を検出しない場合には、リレー装置１１６Ａを介して、少なくともＥＳＣ１２０ａ等への電力供給を継続する。
【0038】
リレー装置１１６Ｂは、第二の制御駆動装置１０４Ｂを構成するコンピュータ１１２Ｂからの指令信号によって、バッテリ１１８Ｂからの電力供給を実施、または、電力供給を遮断する。具体的には、コンピュータ１１２Ｂは、電力供給装置を有し、上述のウォッチドッグタイマー回路、または故障診断プログラムによって故障を検出した場合には、リレー装置１１６Ｂによって、少なくともＥＳＣ１２０ｂ等への電力供給を遮断する。また、コンピュータ１１２Ｂは、上述のウォッチドッグタイマー回路、または故障診断プログラムによって故障を検出しない場合には、リレー装置１１６Ｂを介して、少なくともＥＳＣ１２０ｂ等への電力供給を継続する。
【0039】
＜＜ドローン１の動作＞＞
次に、図６等を参照して、ドローン１の動作を説明する。図６は、コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂの動作を示すフローチャートである。コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂの動作は同様なのでコンピュータ１１２Ａの動作を説明し、コンピュータ１１２Ｂの動作の説明は省略する。
次に、図６等を参照して、ドローン１の動作を説明する。図６は、コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂの動作を示すフローチャートである。コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂの動作は同様なのでコンピュータ１１２Ａの動作を説明し、コンピュータ１１２Ｂの動作の説明は省略する。
【0040】
ドローン１の電源スイッチをＯＮに切り替えると、ＯＮ信号により開始ステップＳＴ１のスタート処理がなされる。ステップＳＴ１ではイニシャルデータの読み込みなどのコンピュータ初期設定が行われる。次にステップＳＴ２では、第一の通信装置１０２Ａからの入力、つまり操縦装置からの操作信号や、ＧＮＳＳを利用して算出されたドローン１の現在位置など基本情報が入力される。ステップＳＴ３では、第１の制御駆動装置１０４Ａ内の６軸センサ１１４Ａからの６つの出力、つまりドローン１のＸ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度、Ｚ軸方向の加速度、およびＸ軸回りの角速度、Ｙ軸回りの角速度、Ｚ軸回りの角速度が入力される。
【0041】
ステップＳＴ４では、第１の制御装置１００Ａのコンピュータ１１２Ａが故障診断装置として機能し、故障診断を実施する。第一の通信装置１０２Ａへの入力信号の遮断や異常、６軸センサ１１４Ａからの入力信号の異常や故障、コンピュータ１１２Ａの停止や暴走、ＥＳＣ１２０ａ，１２２ａ，１２４ａ及び１２６ａのＯＮ故障あるいはＯＦＦ故障、あるいは、モータ２０ａ，２２ａ，２４ａ，または２６ａのロック故障や巻線の断線、あるいは、レアショートなどの故障を診断する。コンピュータ１１２Ａが、故障が存在すると診断した場合には、リレー装置１１６ＡをＯＦＦにして電力供給を遮断する。これによりコンピュータ１１２Ａの暴走やＥＳＣ１２０ａ等のＯＮ故障による１つのモータ２０ａ等のフル回転を防止する。なお、故障診断後の制御については後述する。
【0042】
コンピュータ１１２Ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｎｉｔ）の故障を検出して異常であれば、リレー装置１１６ＡにＯＦＦ信号を出力するウォッチドッグタイマー回路を備えている。ウォッチドッグタイマー回路からＯＦＦ信号が出力される、または、コンピュータ１１２ＡのＣＰＵが故障と診断してＯＦＦ信号が出力されると、リレー装置１１６Ａはバッテリ１１８Ａからの電力を遮断して４つのモータ２０ａ等を全て停止させるが、第２の制御装置１００Ｂは作動しているので飛行可能である。
【0043】
ただし、ドローン１が第二の制御装置１００Ｂのみによって飛行を継続する場合、第二の制御装置１００Ｂが故障すると墜落する危険性がある。この点、コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂは、それぞれ、通知プログラムを含み、故障を検出した場合には、故障を示す故障信号を操縦装置に送信するように構成されている。すなわち、コンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂは、通知手段として機能する。第一の制御装置１００Ａへの電力が遮断された場合には、第二の制御装置１００Ｂが当該遮断を検知し、第二の通信装置１０２Ｂを構成する信号処理装置１１０Ｂ及び通信アンテナ３０Ｂを介して、故障信号を操縦装置に送信し、故障を通知する。同様に、第二の制御装置１００Ｂへの電力が遮断された場合には、第一の制御装置１００Ａが当該遮断を検知し、第一の通信装置１０２Ａを構成する信号処理装置１１０Ａ及び通信アンテナ３０Ａを介して、故障信号を操縦装置に送信し、故障を通知する。操縦装置は、故障信号を受信すると、例えば、赤色ランプの点灯、もしくはオレンジ色ランプの点滅によって、操縦者がドローン１の故障を認識可能な状態とする。
【0044】
図７は、本実施形態によるドローン１と従来のドローンの信頼度の比較を示す。通信装置と制御駆動装置と動力発生装置の信頼度をそれぞれ０．９９９としたときに、従来のドローン全体の信頼度は、０．９９７である。一方、本実施形態による構成によれば、全体の信頼度は、０．９９９９９であり、理論的にも大幅に向上できていることが確認できた。
【0045】
ドローン１は、ステップＳＴ４において、故障が存在しないと判断した場合、ステップＳＴ５において、主制御の信号を生成する。そして、ステップＳＴ６で、補正制御の信号を生成（演算）し，ステップＳＴ５で生成した主信号に加算した信号を生成する。そして、この加算した信号をステップＳＴ７でＥＳＣ１２０ａ等へ出力する。ＥＳＣ１２０ａ等は、この主制御信号と補正制御信号に基づいてモータ２０ａ等を駆動して回転速度を制御する。
【0046】
主制御は、操縦装置からの指令信号に基づいてモータ２０ａ、２２ａ、２４ａ、２６ａへの信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊を生成する。信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊は、モータ２０ａ等の回転速度を制御するための信号であり、「目標回転速度信号」とも呼ぶ。補正制御は、主制御信号を補正して制御するための補正信号を生成し主制御信号に加算する制御である。補正信号は、操縦装置からの指令信号により生成した目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊から目標姿勢角度と目標角速度を求め、６軸センサ１１４Ａからの信号によりドローン１の機体の現在の姿勢角度と角速度を計算により求め、両データの差を小さくするための信号を生成する。目標姿勢角度は２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）回りの姿勢角度（ロール角、ピッチ角）であり、目標角速度はＺ軸回りのヨー角速度である。
【0047】
【0048】
コンピュータ１１２Ａは、運動制御プログラム、目標運動設定プログラム、現在状態検出プログラム、及び、修正制御プログラムを含み、運動制御手段、目標運動設定手段、現在状態検出手段、及び、修正制御手段として機能する。
【0049】
運動制御プログラムは、操縦装置からの指令に基づいて、ドローン１を上昇・下降・ホバリング、前進・後退、右横移動・左横移動、上下軸（Ｚ軸）回りに右回転・左回転させるためのプログラムである。目標運動設定プログラムは、目標運動をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で定義するためのプログラムである。現在状態検出プログラムは、現在の運動状態をピッチ角とロール角と上下軸（Ｚ軸）回りの角速度で検出するためのプログラムである。修正制御プログラムは、目標運動設定プログラムによって定義された目標運動と現在状態検出プログラムによって検出された現在の運動状態との偏差を求め、その偏差を小さくするように補正した信号を加減して修正制御するためのプログラムである。ドローン１は、これらのプログラムによって、以下の主制御及び補正制御を実施する。
【0050】
ドローン１は、操縦装置から、上昇指令を受信すると、第１の動力発生装置１０６Ａを構成するモータ２０ａ等について、目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊をｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊の関係を保って全体の目標回転速度を大きくする。これによりドローン１の機体は上昇する。
【0051】
上昇指令のときの目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊から計算した目標ピッチ角、目標ロール角、Ｚ軸回りの目標角速度は全て０あり、位置センサＳ１（６軸センサ１１４ＡとＧＮＳＳによる測位）からの情報をＳ２で演算処理し、その演算処理によって求めた現在のピッチ角、現在のロール角、現在のＺ軸回りの角速度は、全て０である場合には、第１の動力発生装置１０６Ａを構成するモータ２０ａ等の目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊は，そのまま、ＥＳＣ１２０ａ等に入力される。これらの入力信号は、それぞれのＥＳＣ１２０ａ等内部の加え合せ点Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６に入力される。モータ２０ａ等は、３相ブラシレスモータであり、それぞれのモータに角度センサ（ホール素子又はレゾルバ）が設けられ実際の回転角θが検出される。
【0052】
この回転角θはベクトル制御装置に入力され、回転角に応じて３相の巻線を順次通電しモータを回転制御する。また回転角θは、微分回路にて微分（ｄθ／ｄｔ）され求めた回転速度信号が、加え合せ点Ｓ３乃至Ｓ６にフィードバックされ、その偏差に基づいてモータはＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）駆動される。その結果、目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊と実際のモータ回転速度ｎＦＲ、ｎＦＬ、ｎＲＲ、ｎＲＬは等しくなるように制御される。このようにして、操縦装置からの指令に基づいて、コンピュータ１１２Ａで生成された目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊でモータが駆動制御される。なお、本実施形態では、目標信号にモータ回転速度を用いているが、モータ電流を用いてもよい。その場合には、加え合せ点Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６へのフィードバック信号は、ベクトル制御で用いられるモータ電流信号になる。
【0053】
操縦者の意図する高さになって、ドローン１が上昇中止の指令信号を受信すると、目標回転速度信号は、ｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊の状態を維持する。これがホバリングである。
【0054】
ドローン１は、操縦装置から下降の指令信号を受信すると、ｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊として全体の値を小さくする。これにより、揚力が小さくなり機体が下降する。
【0055】
ドローン１は、所定の高さでホバリングしているときに、所定の制御によって、Ｚ軸（上下方向軸）を中心に左回転する。これは、ｎＦＲ＊＝ｎＲＬ＊＞ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊という関係で目標回転速度信号を生成することにより達成される。これらの目標回転速度信号によりモータの回転速度は、ｎＦＲ＝ｎＲＬ＞ｎＦＬ＝ｎＲＲという関係で駆動制御される。このときに、ｎＦＲ、ｎＲＬで回転するモータ２０ａ及び２６ａには、それぞれ、ＦＲＬ、ＲＬＬという左回転させる方向の反力が作用し、ｎＦＬ、ｎＲＲで回転するモータ２２ａ、２４ａには、それぞれ、ＦＬＲ、ＲＲＲという右回転させる方向の反力が作用する。それぞれ、ＦＲＬ＋ＲＬＬ＞ＦＬＲ＋ＲＲＲの関係が成り立つときに左回転のモーメントＭＺが発生して回転する。結局、ｎＦＲ＋ｎＲＬ＞ｎＦＬ＋ｎＲＲの関係が成り立てばよい。
【0056】
ドローン１が左回転中に、操縦装置から回転中止の指令信号を受信すると、目標回転速度信号をｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊のように生成し、ホバリング状態を維持するようにそれぞれのモータは駆動制御される。
【0057】
操縦装置から、Ｚ軸（上下方向軸）を中心に右回転する指令信号を受信すると、ｎＦＲ＊＝ｎＲＬ＊＜ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊という関係で目標回転速度信号を生成して、それぞれのモータ２０ａ等を駆動制御する。
【0058】
ドローン１が所定の高さでホバリングしているときに、操縦装置から前進の指令信号を受信すると、ｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＜ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊という関係の目標回転速度信号を生成する。これらの目標回転速度信号によりモータの回転速度は、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＜ｎＲＲ＝ｎＲＬという関係でそれぞれのモータが駆動制御される。このときにドローン１の機体は、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＜ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係より、揚力差が機体の前後で発生し前傾姿勢になる、つまりＹ軸回りの反時計方向にピッチ角が発生する。このピッチ角が揚力に前進方向の分力を発生させることにより前進する。
【0059】
ドローン１が、操縦装置から前進中止の指令信号を受信すると、目標回転速度信号をｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＝ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊のように生成し、ホバリング状態を維持するようにそれぞれのモータは駆動制御される。
【0060】
ドローン１が、操縦装置から後退の指令信号を受信すると、ｎＦＲ＊＝ｎＦＬ＊＞ｎＲＲ＊＝ｎＲＬ＊という関係で目標回転速度信号を生成する。これらの目標回転速度信号によりモータの回転速度は、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＞ｎＲＲ＝ｎＲＬという関係でそれぞれのモータが駆動制御される。このときにドローン１の機体は、ｎＦＲ＝ｎＦＬ＞ｎＲＲ＝ｎＲＬの関係より、揚力差が機体の前後で発生し後傾姿勢になる、つまりＹ軸回りの時計方向にピッチ角が発生する。このピッチ角が揚力に後進方向の分力を発生させることにより後進する。
【0061】
ドローン１が所定の高さでホバリングしているときに、操縦装置から左横移動の命令信号を受信すると、ｎＦＬ＊＝ｎＲＬ＊＜ｎＦＲ＊＝ｎＲＲ＊という関係の目標回転速度信号を生成する。これらの目標回転速度信号によりモータの回転速度は、ｎＦＬ＝ｎＲＬ＜ｎＦＲ＝ｎＲＲという関係でそれぞれのモータが駆動制御される。ドローン１の機体は、ｎＦＬ＝ｎＲＬ＜ｎＦＲ＝ｎＲＲの関係より、揚力差が機体の左右で発生し左下がりの傾斜姿勢になる、つまりＸ軸回りの時計方向にロール角が発生する。このロール角が揚力に左横移動方向の分力を発生させることにより左横移動する。
【0062】
これに対して、ドローン１が操縦装置から右横移動の命令信号を受信すると、ｎＦＬ＊＝ｎＲＬ＊＞ｎＦＲ＊＝ｎＲＲ＊という関係の目標回転速度信号を生成する。これらの目標回転速度信号によりモータの回転速度は、ｎＦＬ＝ｎＲＬ＞ｎＦＲ＝ｎＲＲという関係でそれぞれのモータが駆動制御される。ドローン１の機体は、ｎＦＬ＝ｎＲＬ＞ｎＦＲ＝ｎＲＲの関係より、揚力差が機体の左右で発生し右下がりの傾斜姿勢になる、つまりＸ軸回りの反時計方向にロール角が発生する。このロール角が揚力に右横移動方向の分力を発生させることにより右横移動する。
【0063】
上述のように、ドローン１は、操縦装置からの命令指令に基づいて、基本運動は主制御により、機体を上昇・下降・ホバリング、前進・後退、右横移動・左横移動させることができる。このときの目標回転速度信号は、操縦装置から受信するから、ドローン１において、時間のかかる複雑な計算や誤差の大きい積分演算を実施する必要が無い。このため、ドローン１は、応答性良く操縦者の意図に反応して飛行することができる。
【0064】
【0065】
操縦装置から受信する命令信号だけでは、ドローン１の制御が難しいような場面、例えば、飛行中に予期せぬ突風や不測の事態に陥ったときには、図８の点線で示される補正制御が行われる。
【0066】
ドローン１が進行方向に対して正面から突風を受けて、ピッチ角が突然大きくなると、目標ピッチ角と現在のピッチ角との間に差、つまり偏差が生じる。Ｓ９（図８参照）では、目標回転速度信号ｎＦＲ＊とｎＲＬ＊から目標ピッチ角を求める。そして加え合せ点Ｓ１０で、この目標ピッチ角と、位置センサＳ１から出力されるＹ軸回りのピッチ角速度信号を演算処理Ｓ２で積分計算して求めた現在のピッチ角との偏差を計算し、この偏差をもとにＰＩＤ制御器Ｓ１１でピッチ角補正信号を生成する。このピッチ角補正信号は、加え合せ点Ｓ１２及びＳ１３に入力される。これにより、ピッチ角が突然大きく、姿勢が大きく前傾すると、目標ピッチ角より現在のピッチ角が大きくなるので、偏差を小さくする方向の修正信号を生成し目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＲＬ＊に加算して、つまりｎＦＲ＊、ｎＲＬ＊の目標値を大きく（小さく）なるように修正してピッチ角を目標に近づける。
【0067】
ドローン１が、横方向から突風を受けて、ロール角が突然大きくなると、目標ロール角と現在のロール角との間に偏差が生じる。Ｓ１４では、目標回転速度信号ｎＲＲ＊とｎＲＬ＊から目標ロール角を求める。そして加え合せ点Ｓ１５で、この目標ロール角と、位置センサＳ１から出力されるＸ軸回りのロール角速度信号を演算処理Ｓ２で積分計算して求めた現在のロール角との偏差を計算し、この偏差をもとにＰＩＤ制御器Ｓ１６でロール角補正信号が生成される。このロール角補正信号は、加え合せ点Ｓ１３及びＳ１７に入力される。これにより、ロール角が突然大きく、左右の姿勢が大きく傾くと、目標ロール角より現在のロール角が大きくなるので、これにより発生する偏差を小さくするように、目標回転速度信号ｎＦＬ＊、ｎＲＬ＊のそれぞれに修目標正信号を加算して、つまり、ｎＦＬ＊、ｎＲＬ＊の目標値を大きく（又は小さく）なるように修正してロール角を目標に近づける。
【0068】
ドローン１が、正面、あるいは横方向から突風を受けて、機体にＺ軸回りの反時計方向の角速度が発生すると、目標角速度と現在の角速度との間に偏差が生じる。Ｓ１８では、目標回転速度信号ｎＦＬ＊とｎＲＲ＊からＺ軸回りの目標角速度を求める。そして加え合せ点Ｓ１９で、この目標角速度と、位置センサＳ１から出力されるＺ軸回りの角速度信号を演算処理Ｓ２で波形整形した現在の角速度との偏差を計算し、この偏差をもとにＰＩＤ制御器Ｓ２０で角速度補正信号が生成される。この角速度補正信号は、加え合せ点Ｓ１３及びＳ２１に入力される。これにより、Ｚ軸回りの角速度が発生しても、目標角速度より現在の角速度が大きくなるので、これにより発生する偏差を小さくするように、目標回転速度信なるように号ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊を修正してそれぞれに軸回りの角速度を目標に修正信号を加算して、つまり、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊の目標値を大きく（又は小さく）なるように修正してＺ軸回りの角速度を目標に近づける。
【0069】
ステップＳＴ７では、ステップＳＴ６で計算して求めたモータ回転速度信号をＥＳＣ２２ａ等に出力する。これにより、モータ２０ａ等は、目標回転速度になるように駆動制御される。
【0070】
ステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ２乃至ＳＴ７を、スイッチＯＦＦの操作が入力されるまで繰り返す。本実施形態の制御によれば、操縦装置からの指令信号によりモータの駆動信号を生成してドローン１を飛行させることを基本制御（主制御）にしているので制御の遅れが少なく安定した操縦が可能になる。また障害物などの回避操作に対しても遅れなく適切に回避させることができる。
【0071】
また突風のような外乱に対しては、ピッチ角、ロール角、Ｚ軸回りの角速度の３つの変数で制御が可能になるので、従来のような６軸の変数を必要としない。特に高い応答性が要求される外乱制御に対して必要な位置センサの変数を１／２にできるので、機体の自動修正能力を大幅に向上させることができる。
【0072】
次に、ステップＳＴ４の故障診断ステップにおける本実施形態のドローン１の動作について、説明する。ドローン１は、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂの故障診断が実施され、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂのいずれにも故障がないと判断した場合には、上述のステップＳＴ５（図６参照）に基づく制御を実施する。これに対して、ドローン１は、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂのいずれかに故障があると判断した場合には、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂの双方に故障があるか否かを判断する。
【0073】
ドローン１は、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂのいずれか一方に故障があると判断した場合には、故障がある第一の制御装置１００Ａまたは第二の制御装置１００Ｂへの電力供給を遮断することにより、故障がない第一の制御装置１００Ａまたは第二の制御装置１００Ｂの単独制御に切り替える。その後、ドローン１は、その場でホバリング状態を維持、または、帰還、あるいは、着陸する。帰還または着陸は、故障信号を受信した操縦装置からの指示によって行ってもよいし、自動的に帰還または着陸を実施するプログラムを実施するようにしてもよい。
【0074】
ドローン１は、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂのどちらか、または双方に故障があると判断した場合には、第一の制御装置１００Ａと第二の制御装置１００Ｂのどちらか、または双方の故障原因と深刻度を調査する。深刻度の基準は、故障診断プログラムに組み込んでおく。例えば、深刻度が小さい場合には深刻度０，最大の場合には深刻度１０とし、故障原因ごとに深刻度を割り当てる。例えば、コンピュータ１１２Ａまたは１１２Ｂにおいてモータ２０a等のフル回転故障がある場合には、深刻度を１０とし、いずれかの６軸センサ１１４の故障またはモータ２０a等の回転数の低下は深刻度を３とするなどである。また、このときの故障原因とその故障原因の部位はコード化されコンピュータに記憶される。このコードは適宜外部テスタなどを接続することにより表示させることができる。
【0075】
例えば、深刻度が所定基準よりも小さく、例えば、深刻度３以下であれば、その原因である部位のみを使わない制御に切り替える。つまり故障した部位が、例えば６軸センサであれば上述の修正制御を行わないで制御する。これにより単独制御に切り替えず、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂにおいて、故障のない部位、及び、深刻度が所定基準よりも小さい部位を使用して、飛行を続行することができる。
【0076】
上述のように、ドローン１は、第一の制御装置１００Ａと第二の制御装置１００Ｂのいずれか一方に故障がある場合には、故障のない他方の制御装置による単独制御を行うことができる。また、ドローン１は、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂの双方に故障がある場合でも、例えば深刻度が３以下であれば単独制御に切り替えずに制御を続行することができる。
【0077】
【0078】
図９は、第二の実施形態のドローン１Ａを示す概略斜視図である。図１０は、ドローン１Ａを上方から視た概略平面図である。ドローン１Ａは、モータ組２０をＦ：前方配置，２２をｓＬ：左方配置，２４をｒ：右方配置及び２６をＲ：後方配置によって形成される四角形の対角線上を前進（Ｘ１）・後退（Ｘ２）、右横移動（Ｙ１）・左横移動（Ｙ２）するように駆動制御される。このような移動を四角形の辺方向の移動に対して、「対角線移動」と呼ぶ。モータ組２０，２２，２４及び２６は、それらの回転軸を結ぶと、正方形になるように配置されている。なお、本実施形態とは異なり、回転軸を結ぶと、長方形またはひし形である矩形を構成するようにしてもよい。
【0079】
図９及び図１０に示すように、モータ組２０において、モータ２０ａは時計回りの方向Ｃ１に回転し、モータ２０ｂは反時計回りの方向Ｃ２に回転する。モータ２０ａとモータ２０ｂの回転速度ｎＦ（図１０参照）は同一である。このため、モータ組２０において、モータ２０ａの回転による反力とモータ２０ｂの回転による反力は相殺される。モータ組２２、２４及び２６においても、上方のモータと下方のモータは、同一の回転速度、かつ、反対方向に回転する。
【0080】
次に、図１１を参照して、ドローン１Ａの動作を説明する。図１１中の実線は主制御、点線は補正制御である。なお、第一の動力発生装置１０６Ａ（図４参照）を構成するモータ２０ａ等と、第二の動力発生装置１０６Ｂ（図４参照）を構成するモータ２０ｂ等の制御は、モータの回転方向は反対方向である以外は、基本的に同一である。したがって、以下、第一の動力発生装置１０６Ａ（図４参照）を構成するモータ２０ａ等について説明し、第二の動力発生装置１０６Ｂを構成するモータ２０ｂ等についての説明を省略し、必要な部分についてのみ、第二の動力発生装置１０６Ｂについても説明する。
【0081】
まず、実線の主制御について説明する。ドローン１Ａは、操縦装置から上昇の命令信号を受信すると、各モータ組２０、２２，２４及び２６（図９参照）のモータ２０ａ，２２ａ、２４ａ及び２６ａの目標の回転速度信号ｎＦ＊、ｎＲ＊、ｎｒ＊、ｎｓＬ＊をｎＦ＊＝ｎＲ＊＝ｎｒ＊＝ｎｓＬ＊の関係を保って全体の目標回転速度を大きくする。これによりモータ２０ａ等の回転速度はｎＦ＝ｎＲ＝ｎｒ＝ｎｓＬを保って回転しドローン１Ａを上昇させる。
【0082】
ドローン１Ａが上昇指令を受信したときの目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊から計算した目標ピッチ角、目標ロール角、Ｚ軸回りの目標角速度は全て０あり、位置センサＳ１からの情報をＳ２で演算処理し求めた現在のピッチ角、現在のロール角、現在のＺ軸回りの角速度が全て０である場合には、第１の動力発生装置１０６Ａ（図４参照）を構成するモータ２０ａ等の目標回転速度信号ｎＦ＊、ｎＲ＊、ｎｒ＊、ｎｓＬ＊は，そのまま、ＥＳＣ１２０ａ等に入力される。同様に、これらのＥＳＣ１２０ａ等は、モータ２０ａ等の回転速度ｎＦＲ、ｎＦＬ、ｎＲＲ、ｎＲＬを目標回転速度信号ｎＦＲ＊、ｎＦＬ＊、ｎＲＲ＊、ｎＲＬ＊と等しくなるように制御する。
【0083】
ドローン１Ａは、飛行高度が操縦者の意図する高さになり、操縦装置から上昇停止の指令信号を受信すると、目標回転速度、ｎＦ＊＝ｎＲ＊＝ｎｒ＊＝ｎｓＬ＊の状態を維持することによりホバリングする。
【0084】
ドローン１Ａは、下降の命令信号を受信すると、ｎＦ＊＝ｎＲ＊＝ｎｒ＊＝ｎｓＬ＊を維持して全体の値を小さくする。これにより揚力が小さくなり機体が下降する。
【0085】
ドローン１Ａは、所定の高さでホバリングしているときに、操縦装置から前進の命令信号を受信すると、ｎＦ＊＜ｎＲ＊、ｎｒ＊＝ｎｓＬ＊という関係の目標回転速度信号を生成する。このとき、ドローン１Ａの機体は、ｎＦ＜ｎＲ、ｎｒ＝ｎｓＬの関係より、揚力差が機体の前後で発生し前傾姿勢になる、つまりＹ軸回りの反時計方向にピッチ角が発生する。このピッチ角が揚力に前進方向の分力を発生させることにより前進する。
【0086】
ドローン１Ａは、操縦装置から後退の命令信号を受信すると、ｎＦ＊＞ｎＲ＊、ｎｒ＊＝ｎｓＬ＊という関係で目標回転速度信号を生成する。これらの目標回転速度信号によりモータの回転速度は、ｎＦ＞ｎＲ、ｎｒ＝ｎｓＬという関係でそれぞれのモータが駆動制御される。このとき、ドローン１Ａの機体の前後で揚力差が発生し後傾姿勢になる、つまりＹ軸回りの時計方向にピッチ角が発生する。このピッチ角が揚力に後進方向の分力を発生させることにより後進する。
【0087】
ドローン１Ａは、所定の高さでホバリングしているときに、左横移動の命令信号を受信すると、ｎｒ＊＞ｎｓＬ＊、ｎＦ＊＝ｎＲ＊という関係の目標回転速度信号を生成する。このとき、ドローン１Ａの機体の左右で発生し揚力差により左さがりの傾斜姿勢になる、つまりＸ軸回りの時計方向にロール角が発生する。このロール角が揚力に左横移動方向の分力を発生させることにより左横移動する。
【0088】
逆に、ドローン１Ａが、右横移動の命令信号を受信すると、ｎｒ＊＜ｎｓＬ＊、ｎＦ＊＝ｎＲ＊という関係の目標回転速度信号を生成する。このとき、ドローン１Ａの機体の左右で発生した揚力により右下がりの傾斜姿勢になる、つまりＸ軸回りの反時計方向にロール角が発生する。このロール角が揚力に右横移動方向の分力を発生させることにより右横移動する。
【0089】
上述のように、ドローン１Ａは、操縦装置からの指令に基づいて、基本の運動は、主制御により機体を上昇・下降・ホバリング、前進・後退、右横移動・左横移動させることができる。このときの目標回転速度信号の生成は、操縦装置から受信するので、ドローン１Ａにおいて、時間のかかる複雑な計算や誤差の大きい積分演算を実施する必要が無いので、応答性良く操縦者の意図通りに飛行することができる。しかも、前進・後退、右横移動・左横移動を1組のモータの回転速度を変えるのみで変更できるので、応答性の良い安定な飛行が可能となる。
【0090】
次に、図１１の点線で示される補正制御について説明する。操縦装置からの命令信号に基づく飛行が難しいような場面、例えば、飛行中に予期せぬ突風や不測の事態に陥ったときには、図１１の点線で示される補正制御が行われる。
【0091】
ドローン１Ａが、正面から突風を受けて、ピッチ角が突然大きくなると、目標ピッチ角と現在のピッチ角との間に差、つまり偏差が生じる。Ｓ９では、目標回転速度信号ｎＦ＊とｎＲ＊から目標ピッチ角を求める。そして加え合せ点Ｓ１０で、この目標ピッチ角と、位置センサＳ１から出力されるＹ軸回りのピッチ角速度信号を演算処理Ｓ２で積分計算して求めた現在のピッチ角との偏差を計算し、この偏差をもとにＰＩＤ制御器Ｓ１１でピッチ角補正信号が生成される。このピッチ角補正信号は、加え合せ点Ｓ１２に入力される。これにより、ピッチ角が突然大きく、姿勢が大きく前傾すると、目標ピッチ角より現在のピッチ角が大きくなるので、偏差を小さくする方向の修正信号を生成し目標回転速度信号ｎＦ＊に加算して、つまりｎＦ＊の目標値を大きく（小さく）なるように修正してピッチ角を目標に近づける。
【0092】
ドローン１Ａが横方向から突風を受けて、ロール角が突然大きくなると、目標ロール角と現在のロール角との間に偏差が生じる。Ｓ１４では、目標回転速度信号ｎｒ＊とｎｓＬ＊から目標ロール角を求める。そして加え合せ点Ｓ１５で、この目標ロール角と位置センサＳ１から出力されるＸ軸回りのロール角速度信号を演算処理Ｓ２で積分計算して求めた現在のロール角との偏差を計算し、この偏差をもとにＰＩＤ制御器Ｓ１６でロール角補正信号が生成される。このロール角補正信号は、加え合せ点Ｓ１７に入力される。これにより、ロール角が突然大きく、左右の姿勢が大きく傾くと、目標ロール角より現在のロール角が大きくなるので、これにより発生する偏差を小さくするように、目標回転速度信号ｎｓＬ＊に修正信号を加算して、つまりｎｓＬ＊の目標値を大きく（又は小さく）なるように修正してロール角を目標に近づける。
【0093】
本実施形態の制御によれば、操縦装置からの命令信号によりモータの駆動信号を生成して飛行させることを基本制御（主制御）にしているので制御の遅れが少なく安定した操縦が可能になる。また障害物などの回避操作に対しても遅れなく適切に回避させることができる。ドローン１Ａは、対角線方向に前進・後退、左右の横移動を実施するから、従来の辺方向に移動するより、モータ間の距離を長く確保でき、水平方向に自分で復帰するためのモーメントを大きくできる効果を有する。例えば、図１２に示すように、突然横風力Ｐが作用してモーメントＭＰが発生してもＬが十分長ければ揚力差Ｆ１－Ｆ２を発生させる制御をしなくても姿勢を安定化できる、つまり、突風などの外乱にも構造的にタフネスを向上でき、しかも、１組のモータの回転速度を変えるのみで修正できるので、応答性の良い安定な飛行が可能になる。
【0094】
ドローン１Ａの故障判断プログラムは、第一の実施形態のドローン１の故障判断プログラムと基本的には同一であるが、第一の制御装置１００Ａまたは第二の制御装置１００Ｂのいずれか一方の単独制御に切り替えたときに、対角線移動を停止し、第一の実施形態のドローン１と同様の辺方向への移動に切り替えるように構成されている点が異なる。このため、ドローン１Ａは、対角線移動のためのプログラムと、辺方向への移動のためのプログラムの双方をコンピュータ１１２Ａ及び１１２Ｂに記憶している。
【0095】
ドローン１Ａは、第一の制御装置１００Ａまたは第二の制御装置１００Ｂのいずれかに故障がある場合、故障した第一の制御装置１００Ａまたは第二の制御装置１００Ｂによる制御が停止され、故障していない第一の制御装置１００Ａまたは第二の制御装置１００Ｂの単独制御に変更する。ドローン１Ａは、第一の制御装置１００Ａ及び第二の制御装置１００Ｂの双方に故障がある場合には、故障の深刻度が双方において、例えば３以下であれば、双方による制御で飛行を可能にし、どちらかが３を超えれば、相対的に小さい制御装置による単独制御に切り替える。そして、単独制御においては、対角線移動を停止し、辺方向への移動へ切り替える。
【0096】
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。また、各実施形態及び変形例は、矛盾が生じない限り、適宜、組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0097】
１，１Ａ ドローン
１００Ａ 第一の制御装置
１００Ｂ 第二の制御装置
１０２Ａ 第一の通信装置
１０２Ｂ 第二の通信装置
１０４Ａ 第一の制御駆動装置
１０４Ｂ 第二の制御駆動装置
１０６Ａ 第一の動力発生装置
１０６Ｂ 第二の動力発生装置
１００Ａ 第一の制御装置
１００Ｂ 第二の制御装置
１０２Ａ 第一の通信装置
１０２Ｂ 第二の通信装置
１０４Ａ 第一の制御駆動装置
１０４Ｂ 第二の制御駆動装置
１０６Ａ 第一の動力発生装置
１０６Ｂ 第二の動力発生装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
