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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】P2023040693
(43)【公開日】2023-03-23
(54)【発明の名称】ドローン及びドローンの制御装置
(51)【国際特許分類】
B64C 27/08 20230101AFI20230315BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20230315BHJP
B64C 11/12 20060101ALI20230315BHJP
【ＦＩ】
B64C27/08
B64C39/02
B64C11/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021147818
(22)【出願日】2021-09-10
(71)【出願人】
【識別番号】304024430
【氏名又は名称】国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100173462
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 一浩
(74)【代理人】
【識別番号】100202957
【弁理士】
【氏名又は名称】金森 毅
(72)【発明者】
【氏名】ホ アンヴァン
(72)【発明者】
【氏名】ルウ ハンクアン
(72)【発明者】
【氏名】グエン クアング ディン
(72)【発明者】
【氏名】レ ディン ミーン ニャート
(57)【要約】
【課題】衝突した後に姿勢を元に戻すことができるドローン及びドローンの制御装置を提供する。
【解決手段】ドローン１は、中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、第１の屈曲部に埋め込まれ、歪みを検知する第１の歪みゲージ２６と、を含むプロペラ２と、プロペラ２を回転させるモータ２７と、第１の歪みゲージ２６が歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算する状態演算部３１２と、状態演算部３１２が計算した機体の落下速度と落下距離に基づいて、落下距離だけ機体の高度を戻す信号をモータ２７に出力する制御信号出力部３１３と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】ドローン１は、中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、第１の屈曲部に埋め込まれ、歪みを検知する第１の歪みゲージ２６と、を含むプロペラ２と、プロペラ２を回転させるモータ２７と、第１の歪みゲージ２６が歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算する状態演算部３１２と、状態演算部３１２が計算した機体の落下速度と落下距離に基づいて、落下距離だけ機体の高度を戻す信号をモータ２７に出力する制御信号出力部３１３と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、当該第１の屈曲部に埋め込まれ、当該第１の屈曲部の歪みを検知する第１の歪みゲージと、を含むプロペラと、
前記プロペラを回転させるモータと、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算する状態演算部と、
前記状態演算部が計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力する制御信号出力部と、を備える、
ドローン。
前記プロペラを回転させるモータと、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算する状態演算部と、
前記状態演算部が計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力する制御信号出力部と、を備える、
ドローン。
【請求項2】
前記機体の本体部と前記モータを接続するアームの間に配置された第２の屈曲部と、当該第２の屈曲部に埋め込まれ、当該第２の屈曲部の歪みを検知する第２の歪みゲージと、を含み、
前記状態演算部は、前記第２の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、前記歪みを引き起こした物体の速度を含む衝突モデルを計算し、
前記制御信号出力部は、前記衝突モデルに基づいて、前記物体に衝突しない位置に前記機体を移動させる信号を前記モータに出力する、
請求項１に記載のドローン。
前記状態演算部は、前記第２の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、前記歪みを引き起こした物体の速度を含む衝突モデルを計算し、
前記制御信号出力部は、前記衝突モデルに基づいて、前記物体に衝突しない位置に前記機体を移動させる信号を前記モータに出力する、
請求項１に記載のドローン。
【請求項3】
前記状態演算部は、前記歪みの大きさが閾値を超えるときに、前記歪みを検知したものと判別する、
請求項１又は２に記載のドローン。
請求項１又は２に記載のドローン。
【請求項4】
中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、当該第１の屈曲部に埋め込まれ、歪みを検知する第１の歪みゲージと、を含むプロペラと、
前記プロペラを回転させるモータと、
を備えるドローンに、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算させ、
前記計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力させる、
ドローンの制御装置。
前記プロペラを回転させるモータと、
を備えるドローンに、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算させ、
前記計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力させる、
ドローンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ドローン及びドローンの制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ドローンは、羽根を回転させて空中を飛行する移動体の一種である。荷物の運搬、農薬の散布、上空からの画像の撮影などのため、用途に応じた大きさ、飛行性能を有するドローンが用いられる。ドローンは、リモートコントローラを操作する操作者によって、又はドローンの制御部が実行するプログラムによって、その位置、速度、姿勢などを制御される。
【0003】
通常、ドローンは、他の物体と衝突しない制御を実施されるが、ドローンが置かれた状況によっては、他の物体との衝突が起こる場合がある。衝突した場合であっても、ドローンは、損害が最小となる制御を実施される。
【0004】
例えば、特許文献１には、衝突を防止する衝突防止手段が、人工知能を用いて画像から物体を認識し、衝突を防止する制御を行うドローンが記載されている。
【0005】
また、特許文献２には、回転中に変形しても元の形状に戻りやすいプロペラが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１９－２００７５８号公報
【特許文献2】国際公開第２０２１／０８５５８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に記載されたドローンでは、物体を認識するために蓄積しておく情報の質又は量によっては、衝突した後のドローンの急速な落下に対応できず、姿勢を元に戻すことが困難であるという問題がある。
【0008】
特許文献２に記載されたプロペラによっても、衝突による衝撃を考慮した制御を行わないドローンでは、衝突した後に姿勢を元に戻すことが困難であるという問題がある。
【0009】
本発明は、上記の問題点に鑑み、衝突した後に姿勢を元に戻すことができるドローン及びドローンの制御装置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】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明の１つの観点に係るドローンは、
中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、当該第１の屈曲部に埋め込まれ、当該第１の屈曲部の歪みを検知する第１の歪みゲージと、を含むプロペラと、
前記プロペラを回転させるモータと、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算する状態演算部と、
前記状態演算部が計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力する制御信号出力部と、を備える。
中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、当該第１の屈曲部に埋め込まれ、当該第１の屈曲部の歪みを検知する第１の歪みゲージと、を含むプロペラと、
前記プロペラを回転させるモータと、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算する状態演算部と、
前記状態演算部が計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力する制御信号出力部と、を備える。
【0011】
本発明に係るドローンは、前記機体の本体部と前記モータを接続するアームの間に配置された第２の屈曲部と、当該第２の屈曲部に埋め込まれ、当該第２の屈曲部の歪みを検知する第２の歪みゲージと、を含み、
前記状態演算部は、前記第２の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、前記歪みを引き起こした物体の速度を含む衝突モデルを計算し、
前記制御信号出力部は、前記衝突モデルに基づいて、前記物体に衝突しない位置に前記機体を移動させる信号を前記モータに出力してもよい。
前記状態演算部は、前記第２の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、前記歪みを引き起こした物体の速度を含む衝突モデルを計算し、
前記制御信号出力部は、前記衝突モデルに基づいて、前記物体に衝突しない位置に前記機体を移動させる信号を前記モータに出力してもよい。
【0012】
本発明に係るドローンの前記状態演算部は、前記歪みの大きさが閾値を超えるときに、前記歪みを検知したものと判別してもよい。
【0013】
本発明の別の観点に係るドローンの制御装置は、
中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、当該第１の屈曲部に埋め込まれ、歪みを検知する第１の歪みゲージと、を含むプロペラと、
前記プロペラを回転させるモータと、
を備えるドローンに、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算させ、
前記計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力させる。
中心部と先端部の間に配置された第１の屈曲部と、当該第１の屈曲部に埋め込まれ、歪みを検知する第１の歪みゲージと、を含むプロペラと、
前記プロペラを回転させるモータと、
を備えるドローンに、
前記第１の歪みゲージが前記歪みを検知したときに、機体の落下速度と落下距離を計算させ、
前記計算した前記機体の落下速度と落下距離に基づいて、前記落下距離だけ前記機体の高度を戻す信号を前記モータに出力させる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、衝突した後に姿勢を元に戻すことができるドローン及びドローンの制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
（実施の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の１つの実施の形態に係るドローン１を説明する。
以下、図面を参照しながら、本発明の１つの実施の形態に係るドローン１を説明する。
【0017】
（ドローン１の全体的な構成）
図１に示すように、ドローン１は、４つのプロペラ２と、各プロペラ２を回転させる速度を制御する制御部３１、制御部３１に電力を供給する電池３２等を格納する本体部３と、本体部３から同一平面内を９０度ずつ異なる４つの方向に外側に伸びて、本体部３と各プロペラ２を接続する４本のアーム４と、を備える。ドローン１は、プロペラ２の周囲を覆うケージを備えない。
ドローン１は、機体の一例である。
図１に示すように、ドローン１は、４つのプロペラ２と、各プロペラ２を回転させる速度を制御する制御部３１、制御部３１に電力を供給する電池３２等を格納する本体部３と、本体部３から同一平面内を９０度ずつ異なる４つの方向に外側に伸びて、本体部３と各プロペラ２を接続する４本のアーム４と、を備える。ドローン１は、プロペラ２の周囲を覆うケージを備えない。
ドローン１は、機体の一例である。
【0018】
プロペラ２は、より詳細には、ドローン１を上昇させるときに、例えば反時計回りに回転するプロペラ２Ａと、プロペラ２Ａとは反対の方向、例えば時計回りに回転するプロペラ２Ｂと、に分けられる。プロペラ２Ａとプロペラ２Ｂは対称な構造を有しており、同一の素材によって形成されている。そのため、以下では、プロペラ２としてプロペラ２Ａについて説明するものとし、プロペラ２Ｂについての説明を省略する。
【0019】
（プロペラ２）
図２（Ａ）に示すように、プロペラ２は、回転することのできる中心部であるハブ２１と、ハブ２１から互いに外側に延びる一対の羽根を含む翼部２２と、ハブ２１と翼部２２とを屈曲可能に接続する屈曲部２３と、翼部２２の縁に設けられた変形可能エッジ２４と、屈曲部２３に埋設されてハブ２１と翼部２２とを接続する繊維状の複数の腱２５と、屈曲部２３に埋設されて屈曲部２３の歪みを検知する歪みゲージ２６と、を備える。
図２（Ａ）に示すように、プロペラ２は、回転することのできる中心部であるハブ２１と、ハブ２１から互いに外側に延びる一対の羽根を含む翼部２２と、ハブ２１と翼部２２とを屈曲可能に接続する屈曲部２３と、翼部２２の縁に設けられた変形可能エッジ２４と、屈曲部２３に埋設されてハブ２１と翼部２２とを接続する繊維状の複数の腱２５と、屈曲部２３に埋設されて屈曲部２３の歪みを検知する歪みゲージ２６と、を備える。
【0020】
ハブ２１は、プロペラ２の中心に配置されている。ハブ２１は、プロペラ２の回転軸をプロペラ２の他の部材と結合する中心部である。ハブ２１の中央において、図示しないモータＭの回転軸との接続のための孔ＨがＺ方向にねじ切りされている。ハブ２１は、円環Ｒとその円環Ｒから連続的に滑らかに径方向外側に向けて突出するように形成された移行部Ｔとを含む。移行部Ｔの一端において、ハブ２１は屈曲部２３と接続されている。ハブ２１は、剛性の高い硬質プラスチックの素材、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＬＡ（ポリ乳酸、polylactic acid）樹脂を含む。
【0021】
翼部２２は、ハブ２１と同様に、剛性の高い硬質プラスチックの素材を含む。
翼部２２は、後述する変形可能エッジ２４と一体としてプロペラ２の回転翼（ブレード）として機能する形状に形成されている。
なお、プロペラ２の具体的な形状は、理論的に又はシミュレーションにより計算されてもよく、図２（Ａ）に示した形状に限定されるものではない。
翼部２２は、後述する変形可能エッジ２４と一体としてプロペラ２の回転翼（ブレード）として機能する形状に形成されている。
なお、プロペラ２の具体的な形状は、理論的に又はシミュレーションにより計算されてもよく、図２（Ａ）に示した形状に限定されるものではない。
【0022】
屈曲部２３は、ハブ２１及び翼部２２に比べて可撓性の高い素材、例えば、シリコーンゴムを含む。また、屈曲部２３の剛性は、ハブ２１及び翼部２２の剛性よりも低い。屈曲部２３は、ハブ２１と翼部２２との間に配置されており、ハブ２１の外側に位置する移行部Ｔと翼部２２の内側とを滑らかに接続する連続的に変化する形状に形成されている。屈曲部２３が撓むことで、翼部２２は、上下方向及び回転方向に変位することができる。
屈曲部２３は、第１の屈曲部の一例である。
屈曲部２３は、第１の屈曲部の一例である。
【0023】
変形可能エッジ２４は、翼部２２の回転方向Ｄの縁に設けられている前縁部の一例である。回転方向Ｄは、プロペラ２においては反時計回りである。
変形可能エッジ２４は、屈曲部２３と同様に、ハブ２１及び翼部２２に比べて可撓性の高い素材、例えば、シリコーンゴムを含む。変形可能エッジ２４の剛性は、ハブ２１及び翼部２２の剛性よりも低い。
変形可能エッジ２４は、屈曲部２３と同様に、ハブ２１及び翼部２２に比べて可撓性の高い素材、例えば、シリコーンゴムを含む。変形可能エッジ２４の剛性は、ハブ２１及び翼部２２の剛性よりも低い。
【0024】
腱２５は、柔軟かつ強度の高い繊維素材、例えば、ナイロン繊維を含む糸状の部材である。腱２５は、破線で示したように、ハブ２１と翼部２２との間に複数張られており、それらの周囲が屈曲部２３に覆われている。腱２５の剛性は、屈曲部２３の剛性よりも低く、腱２５の可撓性は、屈曲部２３の可撓性よりも高い。
【0025】
歪みゲージ２６は、長方形の平板状に形成され、屈曲部２３に埋め込まれたセンサである。屈曲部２３が歪むと、歪みゲージ２６も歪むため、その抵抗値が変化する。後述する制御部３１は、プラスとマイナスのリード線２６Ｐ、２６Ｎを介して歪みゲージ２６と接続されている。このため、制御部３１は、歪みゲージ２６の抵抗値の変化を計測して、プロペラ２の歪みの有無及びその程度を検知する。
歪みゲージ２６は、第１の歪みゲージの一例である。
歪みゲージ２６は、第１の歪みゲージの一例である。
【0026】
図２（Ｂ）に示すプロペラ２は、ギア、チェーンなどを介することなく、直接、モータ２７のシャフトに取り付けられている。このため、モータ２７の回転速度を調節することにより、プロペラ２の回転速度を調節することができる。
【0027】
図２（Ｂ）の右下は、障害物と衝突して屈曲部２３に歪みが生じているプロペラ２とモータ２７との接続部分の拡大図である。この拡大図は、理解を容易にするため、プロペラ２をモータ２７に固定しない、シャフトに差し込む途中のプロペラ２を横から見たものである。
モータ２７の上部には、滑らかな形状に形成されている銅の突起であるコンタクター４１が設けられている。コンタクター４１は、モータ２７の上部に２つ配置されており、片方がリード線２６Ｐと、他方がリード線２６Ｎと、それぞれ電気的に接続されている。
ハブ２１のモータ２７側には、２つの銅リング４２が貼り付けられている。これらの銅リング４２は、中心を同じくするが、一方の銅リング４２の直径は、他方の銅リング４２の直径よりも大きい。外側の銅リング４２は、リード線２６Ｐと電気的に接続されており、内側の銅リング４２は、リード線２６Ｎと電気的に接続されている。
モータ２７の上部には、滑らかな形状に形成されている銅の突起であるコンタクター４１が設けられている。コンタクター４１は、モータ２７の上部に２つ配置されており、片方がリード線２６Ｐと、他方がリード線２６Ｎと、それぞれ電気的に接続されている。
ハブ２１のモータ２７側には、２つの銅リング４２が貼り付けられている。これらの銅リング４２は、中心を同じくするが、一方の銅リング４２の直径は、他方の銅リング４２の直径よりも大きい。外側の銅リング４２は、リード線２６Ｐと電気的に接続されており、内側の銅リング４２は、リード線２６Ｎと電気的に接続されている。
【0028】
コンタクター４１は、銅リング４２と接する位置に配置されている。このため、プロペラ２が回転しても、コンタクター４１は、銅リング４２と電気的な接続を保ち続ける。
従って、プロペラ２が回転しても、リード線２６Ｐは、コンタクター４１及び銅リング４２を介して、リード線４６Ｐと電気的に接続を保ち、リード線２６Ｎも、別のコンタクター４１及び別の銅リング４２を介して、リード線４６Ｎと電気的に接続を保つ。
従って、プロペラ２が回転しても、リード線２６Ｐは、コンタクター４１及び銅リング４２を介して、リード線４６Ｐと電気的に接続を保ち、リード線２６Ｎも、別のコンタクター４１及び別の銅リング４２を介して、リード線４６Ｎと電気的に接続を保つ。
【0029】
（本体部３）
図１に戻って、本体部３は、飛行を制御する制御部３１と、制御部３１、プロペラ２のモータ２７等に電力を供給する電池３２を備える。
図１に戻って、本体部３は、飛行を制御する制御部３１と、制御部３１、プロペラ２のモータ２７等に電力を供給する電池３２を備える。
【0030】
（アーム４）
ドローン１は、４本のアーム４を備える。
図２（Ｃ）に示す通り、アーム４は、本体部３側からプロペラ２に向かって順に、基端部４３、屈曲部４４及び先端部４５を備える。屈曲部４４には、３つの歪みゲージ４６が埋め込まれている。
ドローン１は、４本のアーム４を備える。
図２（Ｃ）に示す通り、アーム４は、本体部３側からプロペラ２に向かって順に、基端部４３、屈曲部４４及び先端部４５を備える。屈曲部４４には、３つの歪みゲージ４６が埋め込まれている。
【0031】
屈曲部４４は、基端部４３及び先端部４５と比べて可撓性の高い素材、例えば、シリコーンゴムを含む。屈曲部４４は、ドローン１の構造を保つ程度の硬さを有する。
先端部４５には、モータ２７が固定されている。アーム４の表面には、リード線２６Ｐ、２６Ｎ、４６Ｐ、４６Ｎの他、モータ２７に電力を供給するケーブル等が配置されている。
屈曲部４４は、第２の屈曲部の一例である。
先端部４５には、モータ２７が固定されている。アーム４の表面には、リード線２６Ｐ、２６Ｎ、４６Ｐ、４６Ｎの他、モータ２７に電力を供給するケーブル等が配置されている。
屈曲部４４は、第２の屈曲部の一例である。
【0032】
各歪みゲージ４６は、前述した歪みゲージ２６と同等のものであり、プラスとマイナスのリード線４６Ｐ、４６Ｎが接続されている。
これらの３つの歪みゲージ４６は、リード線４６Ｐ、４６Ｎを介して制御部３１に接続されている。制御部３１は、屈曲部４４の歪みを、互いに垂直な３方向に独立して検知する位置に配置されている。このため、制御部３１は、屈曲部４４が歪んでいるか否か、歪みの方向及びその程度を検知することができる。
歪みゲージ４６は、第２の歪みゲージの一例である。
これらの３つの歪みゲージ４６は、リード線４６Ｐ、４６Ｎを介して制御部３１に接続されている。制御部３１は、屈曲部４４の歪みを、互いに垂直な３方向に独立して検知する位置に配置されている。このため、制御部３１は、屈曲部４４が歪んでいるか否か、歪みの方向及びその程度を検知することができる。
歪みゲージ４６は、第２の歪みゲージの一例である。
【0033】
（制御部３１）
制御部３１は、例えば、ドローン１の飛行を制御する演算を実行するフライトコントローラを含む。制御部３１は、さらに、リモコンの操作を受信してフライトコントローラに伝達する受信機及びフライトコントローラによる演算結果を電池３２から供給された電力を利用して増幅してモータ２７に出力する増幅器３４と、を含む。
制御部３１は、例えば、ドローン１の飛行を制御する演算を実行するフライトコントローラを含む。制御部３１は、さらに、リモコンの操作を受信してフライトコントローラに伝達する受信機及びフライトコントローラによる演算結果を電池３２から供給された電力を利用して増幅してモータ２７に出力する増幅器３４と、を含む。
【0034】
図３に示す本体部３の制御部３１は、歪みゲージ２６及びセンサ３５と接続されたセンサインタフェース３３を介して歪みゲージ２６の歪み、ドローン１の位置、加速度、時刻等の情報を含むセンサ情報を取得するセンサ情報取得部３１１と、ドローン１の姿勢、速度等の状態を計算する状態演算部３１２と、状態演算部３１２によって演算されたドローン１の状態に基づいて増幅器３４を介してモータ２７に制御信号を出力する制御信号出力部３１３と、を備える。
【0035】
センサインタフェース３３は、例えば、電池３２から供給を受けた電圧を各歪みゲージ２６のリード線２６Ｐ、２６Ｎの間に印加し、流れる電流を計測する回路を備える。センサ情報取得部３１１は、例えば、印加した電圧と流れた電流の比から歪みゲージ２６の抵抗値を求めて、歪みゲージ２６に生じている歪みの有無及びその程度を計算する。
センサインタフェース３３には、ジャイロスコープ、加速度計、気圧計、ＧＰＳ受信機、赤外線センサなどを含むセンサ３５が接続されている。
センサインタフェース３３には、ジャイロスコープ、加速度計、気圧計、ＧＰＳ受信機、赤外線センサなどを含むセンサ３５が接続されている。
【0036】
増幅器３４は、例えば、電池３２から電力の供給を受けて、制御信号出力部３１３から出力された制御信号を増幅したものを各モータ２７に供給し、各プロペラ２を回転させる。
【0037】
（制御の概要）
図４を参照して、ドローン１の飛行中に、物体と衝突した場合に、飛行を継続する制御について説明する。ドローン１が飛行する環境は様々であるため、物体がいつ、どこに衝突するかによって、飛行を安定して継続するために適した制御は異なる。このため、以下、場合を分けながら制御の内容を説明する。
図４を参照して、ドローン１の飛行中に、物体と衝突した場合に、飛行を継続する制御について説明する。ドローン１が飛行する環境は様々であるため、物体がいつ、どこに衝突するかによって、飛行を安定して継続するために適した制御は異なる。このため、以下、場合を分けながら制御の内容を説明する。
【0038】
まず、状態演算部３１２は、センサ情報取得部３１１を介して取得したセンサ情報に基づいて、物体のドローン１に対する衝突を検知する（Ｓ１１）。
【0039】
状態演算部３１２は、物体がプロペラに衝突したと検知した場合には（Ｓ１１；Ｙｅｓ：Ｐ１）、ドローン１の落下速度と落下距離を計算する（Ｓ１２）。
【0040】
続いて、状態演算部３１２は、ステップＳ１２において計算した落下速度と落下距離に基づき、ドローン１の飛行を安定化させる（Ｓ１３）。
【0041】
これに対し、状態演算部３１２は、物体がアームに衝突したと検知した場合には（Ｓ１１；Ｙｅｓ：Ｐ２）、衝突モデルを計算する（Ｓ１４）。
【0042】
次に、状態演算部３１２は、ステップＳ１４において計算した衝突モデルに基づいて、衝突に反応する（Ｓ１５）。具体的には、状態演算部３１２は、例えば、計算した衝突モデルに含まれる物体の位置を求めて、その位置からドローン１を遠ざけるなどの制御を行う。
【0043】
続いて、状態演算部３１２は、物体に衝突せずに目的地に到達するための飛行経路を再計画する（Ｓ１６）。具体的には、状態演算部３１２は、例えば、飛行経路を、衝突モデルから想定される物体の位置を通らないものに計画し直す。
【0044】
ステップＳ１３又はＳ１６を実行したならば、状態演算部３１２は、さらに衝突を検知する（Ｓ１７）。
【0045】
なお、物体との衝突を検知しない場合には（Ｓ１１；Ｎｏ）、状態演算部３１２は、ステップＳ１１を繰り返す。
【0046】
状態演算部３１２は、衝突を検知した場合には（Ｓ１７；Ｙｅｓ）、衝突マップを計算する（Ｓ１８）。具体的には、例えば、状態演算部３１２は、衝突を検知して、順次衝突が発生したものと判断し、物体と衝突した座標、時刻、速度、姿勢等のデータを計算する。
【0047】
衝突マップを計算した後、状態演算部３１２は、プロペラに衝突したことを検知した場合には（Ｐ１）、ステップＳ１２に、アームに衝突したことを検知した場合には（Ｐ２）、ステップＳ１４に、それぞれ進む。
【0048】
なお、ステップＳ１７において、衝突を検知しない場合には（Ｓ１７；Ｎｏ）、状態演算部３１２は、例えば、衝突モデルに基づいて、物体に衝突しない位置にドローン１を移動させることを含む回復飛行を行う（Ｓ１９）。
【0049】
飛行を終了する場合には（Ｓ２０；Ｙｅｓ）、状態演算部３１２は、リターンし、飛行を終了しない場合には（Ｓ２０；Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻って判別以降のステップを続行する。例えば、状態演算部３１２が、ドローン１が目的地へ到着したこと、電池３２の残量が飛行を継続するための閾値を下回ったこと等を検出することにより、飛行の終了が判断される。
【0050】
以上説明したステップＳ１１～Ｓ２０を繰り返すことにより、たとえ衝突が起きても、ドローン１によれば、安定した飛行を継続することができる。
【0051】
（衝突の有無を判別するステップ）
上述したステップＳ１１において、図３に示した状態演算部３１２は、センサ情報取得部３１１が取得した歪みゲージ２６、センサ３５等のセンサ情報から、衝突の有無及び対象を判別する。
上述したステップＳ１１において、図３に示した状態演算部３１２は、センサ情報取得部３１１が取得した歪みゲージ２６、センサ３５等のセンサ情報から、衝突の有無及び対象を判別する。
【0052】
図５に示すセンサ情報の具体例を参照して、ステップＳ１１の詳細を説明する。
センサ情報は、例えば、歪みゲージ２６を一意に識別する符号であるＩＤ（Identifier）に、その歪みゲージ２６がプロペラ２に取り付けられたものかアーム４に取り付けられたものかを表すグループと、ドローン１の重心を原点として定義した歪みゲージ２６の位置を示すｘ、ｙ、ｚの各座標と歪みの数値とが対応付けられたものである。また、アーム４に取り付けられている歪みゲージ２６は、一つのアーム当たり３つであり、それぞれｘ、ｙ、ｚ方向の異なる方向の歪みを検知するものであるため、これらの方向を識別する値もＩＤに対応付けられている。
センサ情報は、例えば、歪みゲージ２６を一意に識別する符号であるＩＤ（Identifier）に、その歪みゲージ２６がプロペラ２に取り付けられたものかアーム４に取り付けられたものかを表すグループと、ドローン１の重心を原点として定義した歪みゲージ２６の位置を示すｘ、ｙ、ｚの各座標と歪みの数値とが対応付けられたものである。また、アーム４に取り付けられている歪みゲージ２６は、一つのアーム当たり３つであり、それぞれｘ、ｙ、ｚ方向の異なる方向の歪みを検知するものであるため、これらの方向を識別する値もＩＤに対応付けられている。
【0053】
グループが「プロペラ」だけで、「アーム」を含まない場合には、状態演算部３１２は、プロペラ２に物体が衝突したものと判別する。グループが「アーム」だけで、「プロペラ」を含まない場合には、状態演算部３１２は、アーム４に物体が衝突したものと判別する。
【0054】
なお、グループが「プロペラ」と「アーム」の両方を含む場合には、状態演算部３１２は、物体がプロペラ２とアーム４の両方に衝突したものと判別する。
状態演算部３１２は、物体がプロペラ２と衝突した場合と同じ処理を行ってもよい。
状態演算部３１２は、物体がプロペラ２と衝突した場合と同じ処理を行ってもよい。
【0055】
全ての歪みゲージ２６のうち歪みが閾値を超えるものがない場合には、状態演算部３１２は、衝突を検出しない。
状態演算部３１２は、各歪みゲージ２６について、歪み値が閾値を超える場合に、衝突を検知するものとし、そうでない場合には衝突を検出しない判別を行う。
状態演算部３１２は、各歪みゲージ２６について、歪み値が閾値を超える場合に、衝突を検知するものとし、そうでない場合には衝突を検出しない判別を行う。
【0056】
衝突の検出には、センサ情報取得部３１１が歪みゲージ２６から取得した生の歪み値ＤＶｒではなく、次に述べるオフセット値ＤＶｏを考慮したスケーリング後の歪み値ＤＶｓを用いる。
ＤＶｓ＝ＡＢＳ（ＤＶｒ－ＤＶｏ）
ＤＶｓ＝ＡＢＳ（ＤＶｒ－ＤＶｏ）
【0057】
ここで、ＡＢＳは絶対値を表す。スケーリング後の歪み値ＤＶｓは、生の歪み値ＤＶｒから歪み値についてのオフセット値ＤＶｏを引いた値の絶対値である。
【0058】
オフセット値ＤＶｏは、例えば、プロペラ２の回転による歪みを考慮するための値である。オフセット値ＤＶｏは、例えば、プロペラ２の回転速度を一定に維持して、ドローン１のプロペラ２及びアーム４が物体と衝突していない場合に、センサ情報取得部３１１が歪みゲージ２６から取得する歪み値として計算される。
【0059】
オフセット値ＤＶｏは、定数であってもよく、例えば、プロペラ２の回転速度が比較的小さい場合には回転速度に比例する値とし、プロペラ２の回転速度が回転速度の閾値を超える程度に大きい場合には定数としてもよい。また、オフセット値ＤＶｏは、プロペラ２の回転速度を様々に変えて、実際にセンサ情報取得部３１１が歪みゲージ２６から取得した値であってもよい。
【0060】
理解を容易にするため、以下で説明する歪み値は、スケーリング後の歪み値ＤＶｓであるものとする。
一例として、閾値が５％であるとすると、歪み値が５％を超える歪みゲージ２６はＩＤが「２」であるものだけであるため、ステップＳ１１において、状態演算部３１２は、物体がプロペラ２と衝突したことを判別する。
一例として、閾値が５％であるとすると、歪み値が５％を超える歪みゲージ２６はＩＤが「２」であるものだけであるため、ステップＳ１１において、状態演算部３１２は、物体がプロペラ２と衝突したことを判別する。
【0061】
衝突の検知に用いるプロペラの閾値とアームの閾値は互いに異なっていてもよい。別の例として、プロペラの閾値が５％であり、アームの閾値が２％であるとすると、プロペラの閾値を超える歪みゲージ２６はなく、ＩＤが「５」であるアームに取り付けられた歪みゲージ２６だけがアームの閾値を超えるため、ステップＳ１１において、状態演算部３１２は、物体がアームに衝突したことを判別する。また、状態演算部３１２は、ＩＤが「５」である歪みゲージ２６が「ｘ」方向の歪みを検知するものであるため、ｘ方向に移動する物体がアームに衝突したことを判別する。
【0062】
（落下速度と落下距離の計算のステップ）
図４に示したステップＳ１２において、状態演算部３１２は、ＧＰＳセンサ、加速度センサ等からセンサ情報取得部３１１によって取得された情報に基づいて、ドローン１の落下速度Ｖｆａｌｌと落下距離Ｌｆａｌｌを計算する。
具体的には、状態演算部３１２は、センサ情報取得部３１１からドローン１の速度を取得して、例えば、ｚ方向の速度を落下速度Ｖｆａｌｌとして求める。また、状態演算部３１２は、落下速度Ｖｆａｌｌに時間をかけることによって、落下距離Ｌｆａｌｌを求める。
図４に示したステップＳ１２において、状態演算部３１２は、ＧＰＳセンサ、加速度センサ等からセンサ情報取得部３１１によって取得された情報に基づいて、ドローン１の落下速度Ｖｆａｌｌと落下距離Ｌｆａｌｌを計算する。
具体的には、状態演算部３１２は、センサ情報取得部３１１からドローン１の速度を取得して、例えば、ｚ方向の速度を落下速度Ｖｆａｌｌとして求める。また、状態演算部３１２は、落下速度Ｖｆａｌｌに時間をかけることによって、落下距離Ｌｆａｌｌを求める。
【0063】
（衝突モデルの計算のステップ）
図４に示したステップＳ１４において、状態演算部３１２は、ドローン１の衝突モデルを計算する。
衝突モデルは、衝突して歪みゲージ２６の歪みを引き起こした物体の速度を含むデータである。例えば、状態演算部３１２は、物体と衝突した時刻と、歪みゲージ２６のうち歪みが閾値を超えたものの座標及び衝突を検知する方向とから、衝突した物体の速度を計算する。
図４に示したステップＳ１４において、状態演算部３１２は、ドローン１の衝突モデルを計算する。
衝突モデルは、衝突して歪みゲージ２６の歪みを引き起こした物体の速度を含むデータである。例えば、状態演算部３１２は、物体と衝突した時刻と、歪みゲージ２６のうち歪みが閾値を超えたものの座標及び衝突を検知する方向とから、衝突した物体の速度を計算する。
【0064】
（衝突マップの計算のステップ）
図４に示したステップＳ１８において、状態演算部３１２は、ドローン１の衝突マップを計算する。
衝突マップは、衝突の履歴を含むデータである。
図６に示す衝突マップは、歪みゲージ２６のＩＤと、衝突を検知した時刻と、その時刻における座標と、速度と、を対応付けたデータである。
図４に示したステップＳ１８において、状態演算部３１２は、ドローン１の衝突マップを計算する。
衝突マップは、衝突の履歴を含むデータである。
図６に示す衝突マップは、歪みゲージ２６のＩＤと、衝突を検知した時刻と、その時刻における座標と、速度と、を対応付けたデータである。
【0065】
衝突マップは、時刻、位置及び速度のデータを含むため、状態演算部３１２は、衝突した物体の位置及び移動経路を計算することができる。
例えば、状態演算部３１２は、衝突した物体が一定の速度ｖ＝（ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ）を保つと仮定して、現在時刻からＴ秒後の物体のｘ座標を、下記の式から計算する。
ｘ０＋ｖｘＴ
例えば、状態演算部３１２は、衝突した物体が一定の速度ｖ＝（ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ）を保つと仮定して、現在時刻からＴ秒後の物体のｘ座標を、下記の式から計算する。
ｘ０＋ｖｘＴ
【0066】
状態演算部３１２は、ｙ座標、ｚ座標についても、ｘ座標と同様に、それぞれ、
ｙ０＋ｖｙＴ
ｚ０＋ｖｚＴ
という計算式によって計算する。
なお、ｘ０、ｙ０、ｚ０は、衝突が検知された時刻におけるｘ、ｙ、ｚ座標を表す。
ｙ０＋ｖｙＴ
ｚ０＋ｖｚＴ
という計算式によって計算する。
なお、ｘ０、ｙ０、ｚ０は、衝突が検知された時刻におけるｘ、ｙ、ｚ座標を表す。
【0067】
（回復飛行のステップ）
図４に示したステップＳ１３又はＳ１６を実行した場合には、制御信号出力部３１３は、ステップＳ１９において、落下距離から、もとの高度に戻るための仮想的な引力（ＶＡＦ、Virtual Attractive Force）を計算して、計算した引力から、各プロペラ２のモータ２７を制御する信号を出力する。
図４に示したステップＳ１３又はＳ１６を実行した場合には、制御信号出力部３１３は、ステップＳ１９において、落下距離から、もとの高度に戻るための仮想的な引力（ＶＡＦ、Virtual Attractive Force）を計算して、計算した引力から、各プロペラ２のモータ２７を制御する信号を出力する。
【0068】
図４に示したステップＳ１５を実行した場合には、制御信号出力部３１３は、ステップＳ１７において、障害物である物体を避ける制御を行う信号を出力する。
具体的には、衝突しない座標に移動する。なお、対象が一定の速度Ｖで移動する別の飛行体である場合には、高度を上げるか下げるかの制御を行う。
具体的には、衝突しない座標に移動する。なお、対象が一定の速度Ｖで移動する別の飛行体である場合には、高度を上げるか下げるかの制御を行う。
【0069】
図４に示したステップＳ１６を実行した場合には、制御信号出力部３１３は、ステップＳ１７において、飛行を維持しつつ、障害物である物体を避ける制御を行う信号を出力する。
図６に示した衝突マップにおいて、現在時刻が０４：５５である場合には、制御信号出力部３１３は、例えば、時刻「０４：５４：０５９」、「０５：５３：３４１」及び「０４：５３：２１８」の座標及び速度の情報から、Ｘ方向に障害物があるとして、Ｙ方向又はＺ方向に迂回する信号を制御する。
図６に示した衝突マップにおいて、現在時刻が０４：５５である場合には、制御信号出力部３１３は、例えば、時刻「０４：５４：０５９」、「０５：５３：３４１」及び「０４：５３：２１８」の座標及び速度の情報から、Ｘ方向に障害物があるとして、Ｙ方向又はＺ方向に迂回する信号を制御する。
【0070】
（ハードウェア構成）
制御部３１は、図７に例示するハードウェア構成を備える情報演算装置８００によって実現することができる。
情報演算装置８００は、様々な演算処理を行うプロセッサ１０１と、入力装置１２０、出力装置１３０等の他の装置と通信する入出力インタフェース１０２と、情報を一時的に記憶するＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置１０３と、情報を永続的に記憶するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、不揮発性メモリ等の補助記憶装置１０４と、プロセッサ１０１、入出力インタフェース１０２、主記憶装置１０３又は補助記憶装置１０４の間で交換される情報の経路であるバス１０５と、を備える。
制御部３１は、図７に例示するハードウェア構成を備える情報演算装置８００によって実現することができる。
情報演算装置８００は、様々な演算処理を行うプロセッサ１０１と、入力装置１２０、出力装置１３０等の他の装置と通信する入出力インタフェース１０２と、情報を一時的に記憶するＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置１０３と、情報を永続的に記憶するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、不揮発性メモリ等の補助記憶装置１０４と、プロセッサ１０１、入出力インタフェース１０２、主記憶装置１０３又は補助記憶装置１０４の間で交換される情報の経路であるバス１０５と、を備える。
【0071】
入力装置１２０は、外部からのデータの入力を受け付ける装置である。入力装置１２０は、例えば、歪みゲージ２６である。
なお、入力装置１２０は、他装置が送信した信号を検知する装置である、パラレルバス、シリアルバス等の受信インタフェースであってもよい。
出力装置１３０は、外部にデータを出力する装置である。
なお、入力装置１２０は、他装置が送信した信号を検知する装置である、パラレルバス、シリアルバス等の受信インタフェースであってもよい。
出力装置１３０は、外部にデータを出力する装置である。
【0072】
（第１の実験）
以上説明したドローン１を飛行させ、物体と衝突させた実験について述べる。
第１の実験は、ドローン１に、計算した落下速度と落下距離に基づいて回復飛行をさせる制御を行った場合と行わなかった場合とで衝突後の挙動の違いを調べたものである。具体的には、ドローン１を屋内において床から２ｍ程度の高さでホバリングさせたまま、直径約５ｃｍ、高さ約１０ｃｍの円柱状のポリウレタン樹脂に衝突させて、その後の数秒間にわたってドローン１の挙動を調べた。
以上説明したドローン１を飛行させ、物体と衝突させた実験について述べる。
第１の実験は、ドローン１に、計算した落下速度と落下距離に基づいて回復飛行をさせる制御を行った場合と行わなかった場合とで衝突後の挙動の違いを調べたものである。具体的には、ドローン１を屋内において床から２ｍ程度の高さでホバリングさせたまま、直径約５ｃｍ、高さ約１０ｃｍの円柱状のポリウレタン樹脂に衝突させて、その後の数秒間にわたってドローン１の挙動を調べた。
【0073】
【0074】
【0075】
図８（Ａ）に示した通り、回復飛行をさせる制御を行わなかった場合には、ドローン１は傾斜し、衝突から数百ミリ秒を経過しても姿勢を回復することなく、落下し続けた。
【0076】
これに対し、図８（Ｂ）に示した通り、回復飛行をさせる制御を行った場合には、ドローン１は衝突から７００ミリ秒程度は傾斜したまま高度を下げたものの、床に落下することはなかった。また、衝突から７００ミリ秒程度で高度を戻し始め、２３００ミリ秒程度を経過すると、ほぼ衝突前の高度でホバリングを再開した。
【0077】
（第２の実験）
第２の実験は、回復飛行をさせる制御を行った場合のドローン１のピッチ（前傾角度）と高度の経時的な変化を計測したものである。
図９は、同じ時刻におけるドローン１のｙ方向の位置と高度とピッチのグラフを揃えて示したものである。上段のグラフはｙ方向の位置の変化を示し、中段のグラフは高度の変化を示し、下段のグラフはピッチの変化を示す。この図においては、横軸の単位は分であり、例えば「１：０５」は１分０５秒を表す。ｙ方向の位置、ピッチ及び高度はいずれもセンサから取得した情報から計算して推定したものであるため、推定値として示した。
図９に示した座標の値は、図１０に示すドローン１を含む環境において設定された座標系における値であり、例えば、鉛直方向上向きは－ｚ方向として設定されている。
第２の実験は、回復飛行をさせる制御を行った場合のドローン１のピッチ（前傾角度）と高度の経時的な変化を計測したものである。
図９は、同じ時刻におけるドローン１のｙ方向の位置と高度とピッチのグラフを揃えて示したものである。上段のグラフはｙ方向の位置の変化を示し、中段のグラフは高度の変化を示し、下段のグラフはピッチの変化を示す。この図においては、横軸の単位は分であり、例えば「１：０５」は１分０５秒を表す。ｙ方向の位置、ピッチ及び高度はいずれもセンサから取得した情報から計算して推定したものであるため、推定値として示した。
図９に示した座標の値は、図１０に示すドローン１を含む環境において設定された座標系における値であり、例えば、鉛直方向上向きは－ｚ方向として設定されている。
【0078】
まず、図９の中段のグラフの推定値に示した通り、ドローン１は、１分２７秒の時点で、比較的大きく、具体的には０．３ｍ程度、高度を下げている。また、図９の下段のグラフの推定値に示した通り、ドローン１は、同じ１分２７秒の時点で、比較的激しく、具体的には設定値を中心として上下にそれぞれ約５度、ピッチをふらつかせている。これは、１分２７秒の時点で、ドローン１が障害物と衝突したことを表している。
なお、１分２７秒より前の期間、具体的には、１分２４秒から１分２７秒までの期間においても、図９の上段と下段のグラフの推定値に示した通り、ドローン１のｙ方向の位置及びピッチが比較的大きく変動している。これは、固定されている障害物にドローン１を衝突させるため、ｙ方向に移動させる制御を行ったことによるものであり、衝突の結果を示す現象ではない。
なお、１分２７秒より前の期間、具体的には、１分２４秒から１分２７秒までの期間においても、図９の上段と下段のグラフの推定値に示した通り、ドローン１のｙ方向の位置及びピッチが比較的大きく変動している。これは、固定されている障害物にドローン１を衝突させるため、ｙ方向に移動させる制御を行ったことによるものであり、衝突の結果を示す現象ではない。
【0079】
次に、図９の中段のグラフの推定値に示した通り、１分２７秒の衝突の瞬間に－１．９ｍであったドローン１の高度は、その後の約２秒間の不安定フェーズにおいて－１．６ｍまで下がったことが理解される。これは、障害物との衝突により、ドローン１が約０．３ｍ落下したことを意味する。
その後、１分２９秒から１分３２秒までの回復の段階を経て、ドローン１の高度は、設定値である－２．０ｍ程度まで戻った。
その後、１分２９秒から１分３２秒までの回復の段階を経て、ドローン１の高度は、設定値である－２．０ｍ程度まで戻った。
【0080】
図９の下段のグラフの推定値に示した通り、衝突後に、ドローン１のピッチは、設定値である－１度に対して、プラスに最大４度、マイナスに最大６度ずれた。その後の回復の段階においては、ピッチのずれは、設定値から最大約４度に収まった。
【0081】
図９を参照して説明した通り、ドローン１の高度とピッチは、いずれも、衝突の瞬間から約１～２秒を経過するまでの不安定フェーズにおいては、設定値とずれている。これは、状態演算部３１２が、ドローン１の落下速度と落下距離を計算している途中であり、制御信号出力部３１３が回復飛行の制御信号を出力していないためであると考えられる。
不安定フェーズに続く、衝突の瞬間から約２秒を経過した後の回復フェーズにおいては、ドローン１の高度とピッチは、いずれも設定値に急速に近づく。これは、状態演算部３１２が、ドローン１の落下速度と落下距離を計算し終えて、制御信号出力部３１３が回復飛行の制御信号を出力しているためであると考えられる。
不安定フェーズに続く、衝突の瞬間から約２秒を経過した後の回復フェーズにおいては、ドローン１の高度とピッチは、いずれも設定値に急速に近づく。これは、状態演算部３１２が、ドローン１の落下速度と落下距離を計算し終えて、制御信号出力部３１３が回復飛行の制御信号を出力しているためであると考えられる。
【0082】
第１、第２の実験の結果から、ドローン１によれば、プロペラ２が障害物と衝突しても、安定した飛行を継続することができることが理解される。
【0083】
【0084】
ドローン１０のプロペラ１２は、屈曲部５３の内部に埋め込まれた磁石５４を有する。
プロペラ１２とモータ２７との間には、ホールセンサ５５が配置されている。具体的には、固定部１３上であり、かつ、シャフトを中心とする円の外側の位置に、２つのホールセンサ５５が配置されている。固定部１３は、アーム１４の先端に配置されたモータ２７の上に、プロペラ１２に対向して設けられている。
プロペラ１２とモータ２７との間には、ホールセンサ５５が配置されている。具体的には、固定部１３上であり、かつ、シャフトを中心とする円の外側の位置に、２つのホールセンサ５５が配置されている。固定部１３は、アーム１４の先端に配置されたモータ２７の上に、プロペラ１２に対向して設けられている。
【0085】
磁石５４は、磁場を生成するため、ホールセンサ５５は、磁石５４によって生成された磁場を検知する。また、プロペラ１２が回転すると、磁石５４が移動し、磁場が変化するため、ホールセンサ５５は、磁場の変化を検知する。そして、屈曲部５３に歪みが生じると、歪みがない場合に比べて磁場が変化する。そこで、例えば、状態演算部３１２は、ホールセンサ５５が検知した磁場の大きさの最大値から、屈曲部５３に加わっている力の大きさを演算する。
【0086】
物体がプロペラ１２と衝突して屈曲部５３が歪むと、磁石５４の位置にずれが生じる。そこで、状態演算部３１２は、ホールセンサ５５によって検出される磁場のずれから、屈曲部５３の歪みを計算する。
【0087】
なお、歪みゲージ２６の代わりにホールセンサ５５を備えるドローン１０は、図４に示したものと同様の流れで飛行の制御を行う。
【0088】
ホールセンサ５５を使用することにより、歪みゲージ２６を用いる場合に比べてより精密に屈曲部５３の歪みを検出することができる。
【0089】
なお、上記実施の形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどの記憶媒体に書き込んで各種装置に適用することが可能である。本開示を実現するコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行するものである。
また、本発明は、上述した実施の態様の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施できるものである。
また、本発明は、上述した実施の態様の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施できるものである。
【0090】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【0091】
１、１０ ドローン
２、２Ａ、２Ｂ、１２ プロペラ
３ 本体部
４、１４ アーム
１３ 固定部
２１ ハブ
２２ 翼部
２３、４４、５３ 屈曲部
２４ 変形可能エッジ
２５ 腱
２６、４６ 歪みゲージ
２６Ｐ、２６Ｎ、４６Ｐ、４６Ｎ リード線
２７ モータ
３１ 制御部
３２ 電池
３３ センサインタフェース
３４ 増幅器
３５ センサ
４１ コンタクター
４２ 銅リング
４３ 基端部
４５ 先端部
５４ 磁石
５５ ホールセンサ
１０１ プロセッサ
１０２ 入出力インタフェース
１０３ 主記憶装置
１０４ 補助記憶装置
１０５ バス
１２０ 入力装置
１３０ 出力装置
３１１ センサ情報取得部
３１２ 状態演算部
３１３ 制御信号出力部
８００ 情報演算装置
２、２Ａ、２Ｂ、１２ プロペラ
３ 本体部
４、１４ アーム
１３ 固定部
２１ ハブ
２２ 翼部
２３、４４、５３ 屈曲部
２４ 変形可能エッジ
２５ 腱
２６、４６ 歪みゲージ
２６Ｐ、２６Ｎ、４６Ｐ、４６Ｎ リード線
２７ モータ
３１ 制御部
３２ 電池
３３ センサインタフェース
３４ 増幅器
３５ センサ
４１ コンタクター
４２ 銅リング
４３ 基端部
４５ 先端部
５４ 磁石
５５ ホールセンサ
１０１ プロセッサ
１０２ 入出力インタフェース
１０３ 主記憶装置
１０４ 補助記憶装置
１０５ バス
１２０ 入力装置
１３０ 出力装置
３１１ センサ情報取得部
３１２ 状態演算部
３１３ 制御信号出力部
８００ 情報演算装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】