WO2014196461A1 - 飛翔体操縦訓練装置 - Google Patents

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康郁 秋山
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AKIYAMA Yasufumi
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    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/46—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer the aircraft being a helicopter

Definitions

  • the present invention relates to a flight training apparatus for flying objects that are lifted by rotating blades.
  • RC helicopters are equipped with fuel tanks and some are equipped with lithium ion polymer batteries as batteries.
  • these fuel tanks and lithium ion polymer batteries are affected by the impact of collision with objects. There was also a risk of damage and explosion.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flying object maneuvering training apparatus that can appropriately perform a flying object maneuvering training while preventing a collision of a flying object with an object. There is to do.
  • the flying object maneuvering training apparatus includes a flying object that is lifted by a rotating wing, a holding member that rotatably holds the flying object in an arbitrary direction, and a holding member that subtracts the weight of the holding member. And a support member that can move following the movement of the flying object. And this support member has the collision prevention means which prevents the collision to the object of a flying body by controlling the movement.
  • FIG. 1 is an overall view of a flying object handling training apparatus. It is operation
  • the configuration of the flying object maneuvering training apparatus 1 (hereinafter referred to as the maneuvering training apparatus 1) of the embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the flight training apparatus 1 performs flight training of the flying object 2.
  • the flying object 2 is a normal RC helicopter that can be stationary, rotated, and the like in the air using, for example, a 4-channel controller (hereinafter referred to as “the helicopter”).
  • the flying object is called RC helicopter 2.
  • the RC helicopter 2 is held by a holding member 3 so as to be rotatable in an arbitrary direction.
  • the holding member 3 is supported by a support member 4 described in detail below.
  • the support member 4 includes a wire 5, a stopper 6, and a balance weight 7.
  • the wire 5 is hooked on two hooks 8 fixed to the ceiling or the like, and a holding member 3 that holds the RC helicopter 2 is connected to one end, and a balance weight 7 is connected to the other end.
  • the mass of the balance weight 7 is It is equal to the mass of the holding member 3. For this reason, the weight of the holding member 3 is subtracted, and the RC helicopter 2 moves while feeling the weight of only the RC helicopter 2 when rising and lowering.
  • the supporting member 4 is The RC helicopter 2 can move following the movement such as raising and lowering.
  • the stopper 6 is a specific example of a collision preventing unit that restricts the movement of the support member 4 and prevents the RC helicopter 2 from colliding with the floor (hereinafter referred to as the floor O) that is the object O.
  • the operation will be described with reference to FIG.
  • the stopper 6 is made of a light and strong material such as carbon fiber and is fixed in the middle of the wire 5.
  • the wire 5 penetrates the lid 11a of the cylindrical body 11 with a lid fixed to a wall or the like and enters the cylindrical body 11 with the lid.
  • the lid 11a includes a slit 11b through which the wire 5 is inserted, and is urged toward the closing direction so gently that the lid 11a is opened by a slight pressing force toward the opening direction.
  • the stopper 6 is disposed on the closing direction side of the cylindrical body 11 with a lid.
  • the support member 4 moves following the movement of the flying object 2 as shown in FIG. 2B, and the stopper 6 opens the lid 11a against the urging force. Press in the direction.
  • the support member 4 further moves following the movement of the RC helicopter 2 as shown in FIG. 2C, and the lid 11a is disengaged from the stopper 6. Closes in the closing direction by the biasing force.
  • the stopper 6 is formed larger than the slit 11b. Thereby, even if the RC helicopter 2 falls to the floor O side, the stopper 6 cannot pass through the slit 11b and restricts further movement of the support member 4 by contacting the lid 11a.
  • the holding member 3 includes a first frame 3a, a second frame 3b, and a third frame 3c described below. These three frames are arranged around the RC helicopter 2 so as to surround the RC helicopter 2. It is arranged. An RC helicopter 2 is fixed to the first frame 3a, and the second frame is centered on a diametrical first rotation axis (hereinafter referred to as the X axis) of the annular second frame 3b. It is pivotally supported by 3b.
  • a diametrical first rotation axis hereinafter referred to as the X axis
  • the second frame 3b is the diameter direction of the semicircular third frame 3c, and the third frame is centered on a second rotation axis (hereinafter referred to as the Y axis) orthogonal to the X axis.
  • the body 3c is pivotally supported.
  • the third frame 3c is rotatably supported by the wire 5 with a third rotation axis (hereinafter referred to as Z axis) orthogonal to the X axis and the Y axis at the center in the circumferential direction. ing.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis have the center of gravity G of the RC helicopter 2 on each axis.
  • the RC helicopter 2 is supported while holding the RC helicopter 2 so that the RC helicopter 2 can freely rotate in an arbitrary direction, and the holding member 3 so as to subtract the weight of the holding member 3. And a support member 4 that can move following the movement of 2.
  • the presence of the stopper 6 included in the support member 4 makes it possible to prevent the RC helicopter 2 from colliding with the floor O by the stopper 6 coming into contact with the lid 11a and restricting the movement of the support member 4.
  • the first frame 3a, the second frame 3b, and the third frame 3c constituting the holding member 3 surround the RC helicopter 2 so as to protect the RC helicopter 2.
  • the impact of the collision with the floor O of the RC helicopter 2 can be reduced even during the fall.
  • the symmetry is improved and the design of the holding member 3 is facilitated.
  • the motion of the RC helicopter 2 is divided into a translational motion of the center of gravity G and a rotational motion around the center of gravity G.
  • the first frame, the second frame, and the third frame are preferably made of a light and strong material such as carbon fiber so as to reduce the inertial mass so as not to impair the operation feeling.
  • the holding member 3 is configured to hold the RC helicopter 2 by three frames 3a, 3b, and 3c so that the RC helicopter 2 can freely rotate in an arbitrary direction. 2 may be provided. Further, according to the embodiment, the holding member 3 realizes the three rotation axes orthogonal to each other by the three frames, but as shown in FIG. 4, the two frames 3a and 3b You may implement
  • the bearing 15 supports the annular second frame 3b so as to be rotatable in the circumferential direction, and also supports the second frame 3b so as to be rotatable about the wire 5 as a rotation center.
  • the two hooks 8 in the embodiment are both fixed to the ceiling or the like, but at least one of the hooks 8 may be provided so as to be movable in the horizontal direction.
  • the first frame body 3a, the second frame body 3b, and the third frame body 3c may be provided by cutting out a part thereof.
  • the second frame 3b is provided in an annular shape, but may be provided in a semi-annular shape.
  • the floor O is an object
  • the collision preventing means 6 may be provided so as to prevent collision with an object other than the floor O, for example, a wall.
  • the support member 4 has a sensor, and by sequentially grasping the position of the object O existing around the RC helicopter 2, the collision preventing means for restricting the movement of the RC helicopter 2 and preventing the collision with the object O is provided. 6 may be provided.
  • the pilot training apparatus 1 used RC helicopter 2
  • the holding member 3 is supported by one wire 5, but a plurality of wires 5 may be used as shown in FIG.
  • the wire 5 may be formed of a closed annular body.
  • this annular body may be one or plural.
  • Flight training device (flying vehicle flight training device) 2 RC helicopter (flying vehicle) 3 Holding member 4 Supporting member 6 Stopper (collision prevention means) O Floor (object)

Abstract

【課題】飛翔体（２）の物体（Ｏ）への衝突を防ぎつつ、適切に飛翔体（２）の操縦訓練を行える飛翔体操縦訓練装置（１）を提供する。 【解決手段】飛翔体操縦訓練装置（１）は、回転翼により上昇する飛翔体（２）と、この飛翔体（２）を任意の方向に回動自在に保持する保持部材（３）と、この保持部材（３）を支持しつつ、飛翔体（２）の動きに追随して移動可能な支持部材（４）を備える。そして、この支持部材（４）は、その移動を規制することにより飛翔体（２）の物体（Ｏ）への衝突を防ぐ衝突防止手段（６）を有している。これにより、飛翔体（２）の操作感覚を損なわず操縦訓練が適切に行える。また、衝突防止手段（６）の存在によって飛翔体（２）の物体への衝突を防ぐことができる。 このため、飛翔体（２）の物体（Ｏ）への衝突を防ぎつつ、適切に飛翔体（２）の操縦訓練を行える飛翔体操縦訓練装置（１）を提供することができる。

Description

飛翔体操縦訓練装置
本発明は、回転翼により上昇する飛翔体の操縦訓練装置に関する。
従来より、回転翼により上昇する飛翔体、例えば、ラジコンのヘリコプター（以下、ＲＣヘリコプター
と呼ぶ。）の操縦は複雑であり、相応時間の訓練を積まないと自在に操縦できるようにならなかっ
た。このため、操縦の訓練を始めて間もない頃は、ＲＣヘリコプターが意図しない動作をして物体
に衝突し、物体との衝突の衝撃により部品が破損してしまうことがあった。そして、修理期間中は
ＲＣヘリコプターの操縦訓練が行えないため自在に操縦できるまで時間がかかってしまうという問
題があった。
また、ＲＣヘリコプターには、燃料タンクを搭載しているものや、リチウムイオンポリマー電池をバッ
テリーとして搭載しているものが存在するが、物体との衝突の衝撃によりこれら燃料タンクやリチ
ウムイオンポリマー電池が破損し、爆発炎上してしまう虞もあった。
このため、ＲＣヘリコプターの周囲をＲＣヘリコプターを保護する保護枠体で囲み、物体への衝突
の衝撃から保護する構成が公知となっている（例えば、引用文献１参照。）。しかし、この構成では
保護枠体分の質量がＲＣヘリコプターに加わるため回転翼のモータ等が不可避的に大きくなり、
保護枠体による衝突の衝撃緩衝効果を相殺してしまい、完全に部品の破損等を防ぐことができず
上記問題を解決することはできなかった。
また、保護枠体の質量分の重量増加および、それに伴う回転翼のモータ等の肥大化のため、保
護枠体がない場合の重量バランスと大きく異なってしまうとともに、慣性質量も大きくなり、保護枠
体のない場合と操作感覚が大きく異なるため、操縦訓練を適切に行えないという問題もあった。こ
の問題は、特に離陸時の操作に影響が大きく、保護枠体のある状態での操作感覚のまま離陸を
してしまうと急激にＲＣヘリコプターが上昇してしまい、天井等へ衝突して部品が破損してしまうこ
ともあった。
京商株式会社、「京商製品情報」、[online]、[平成２５年５月１６日検索]、インターネット〈URL:http://www.kyosho.com/jpn/products/rc/detail.html?product_id=109262〉
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、飛翔体の物体への
衝突を防ぎつつ、適切に飛翔体の操縦訓練を行える飛翔体操縦訓練装置を提供することにあ
る。
本願発明によれば、飛翔体操縦訓練装置は、回転翼により上昇する飛翔体と、この飛翔体を任
意の方向に回動自在に保持する保持部材と、この保持部材の重量を差し引いて保持部材を支持
しつつ、飛翔体の動きに追随して移動可能な支持部材とを備える。そして、この支持部材は、その
移動を規制することにより飛翔体の物体への衝突を防ぐ衝突防止手段を有している。
これにより、飛翔体の重量のみを感じて操作をすることができるため、操作感覚を損なわず飛翔体の操縦訓練を行うことができる。また、衝突防止手段の存在によって飛翔体の物体への衝突を防ぐことができる。
このため、飛翔体の物体への衝突を防ぎつつ、適切に飛翔体の操縦訓練を行える飛翔体操縦訓練装置を提供することができる。
飛翔体操縦訓練装置の全体図である。 衝突防止手段の動作説明図である。 飛翔体操縦訓練装置の保持部材の拡大図である。 飛翔体操縦訓練装置の保持部材の拡大図である（変形例）。 飛翔体操縦訓練装置の全体図である（変形例）。 飛翔体操縦訓練装置の全体図である（変形例）。
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
〔実施例の構成〕
実施例の飛翔体操縦訓練装置１（以下、操縦訓練装置１と呼ぶ。）の構成を、図面を用いて説明
する。
操縦訓練装置１は、飛翔体２の操縦訓練を行うものである。ここで、飛翔体２は、例えば４チ
ャンネルコントローラを用い空中での静止、回転等が行える通常のＲＣヘリコプターである（以下、
飛翔体をＲＣヘリコプター２と呼ぶ。）。
ＲＣヘリコプター２は、保持部材３により任意の方向に回動自在に保持されている。そして、保持部
材３は、以下に詳説する支持部材４により支持されている。
支持部材４は、ワイヤ５、ストッパ６およびバランスウェイト７を有する。
ワイヤ５は、天井等に固定された２か所のフック８に引掛けられ一端にＲＣヘリコプター２を保持す
る保持部材３を、他端にバランスウェイト７を接続している。ここで、バランスウェイト７の質量は、
保持部材３の質量と等しくなっている。このため、保持部材３の重量分が差し引かれ、ＲＣヘリコプ
ター２は、上昇下降に際し、ＲＣヘリコプター２だけの重量を感じ移動する。そして、支持部材４は、
ＲＣヘリコプター２の上昇下降等の動きに追随して移動可能となっている。
ここで、ストッパ６は、支持部材４の移動を規制し、物体Ｏである床（以下、床Ｏと呼ぶ。）へＲＣヘリコプター２が衝突することを防ぐ衝突防止手段の一具体例であるが、図２を用いてその動作を説明する。
ストッパ６は、カーボンファイバー等の軽くて丈夫な材料から形成されており、ワイヤ５の途中に固定されている。
ワイヤ５は、壁等に固定された蓋付円筒体１１の蓋１１ａを貫き蓋付円筒体１１の内部に侵入している。
蓋１１ａは、ワイヤ５の挿通するスリット１１ｂを備え、開方向側へのわずかな押圧力で蓋１１ａが開く程度に緩く閉方向側に付勢されている。
先ず、ＲＣヘリコプター２の離陸時には、図２（ａ）に示すようにストッパ６は、蓋付円筒体１１の閉方向側に配されている。そして、ＲＣヘリコプター２が上昇した場合は、図２（ｂ）に示すように支持部材４は、飛翔体２の動きに追随して移動し、ストッパ６は蓋１１ａを付勢力に抗して開方向側に押圧する。そして、更にＲＣヘリコプター２が上昇した場合は、図２（ｃ）に示すように支持部材４は、ＲＣヘリコプター２の動きに追随して更に移動し、蓋１１ａはストッパ６との係合が解けて付勢力により閉方向側に閉じる。
ここで、ストッパ６は、スリット１１ｂより大きく形成されている。これにより、ＲＣヘリコプター２が床Ｏ側に落下したとしても、ストッパ６は、スリット１１ｂを通り抜けることができず、蓋１１ａに接触することにより、それ以上の支持部材４の移動を規制する。 
次いで、保持部材３について、図３を用いて説明する。保持部材３は、以下に説明する第一枠体３ａ、第二枠体３ｂおよび第三枠体３ｃを有し、これら３つの枠体は、ＲＣヘリコプター２を囲むようにＲＣヘリコプター２の周囲に配されている。
第一枠体３ａは、ＲＣヘリコプター２が固定され、円環状の第二枠体３ｂの直径方向の第一回動軸（以下、Ｘ軸と呼ぶ。）を回動中心として、第二枠体３ｂに回動自在に軸支されている。
第二枠体３ｂは、半円環状の第三枠体３ｃの直径方向であり、Ｘ軸と直交する第二回動軸（以下、Ｙ軸と呼ぶ。）を回動中心として、第三枠体３ｃに回動自在に軸支されている。
第三枠体３ｃは、周方向の中央部にＸ軸およびＹ軸と直交する第三回動軸（以下、Ｚ軸と呼ぶ。）を回動中心として、ワイヤ５に回動自在に支持されている。
なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれの軸線上にＲＣヘリコプター２の重心Ｇがある。
〔実施例の効果〕
実施例の操縦訓練装置１によれば、ＲＣヘリコプター２を任意の方向に回動自在に保持する保持部材３と、この保持部材３の重量を差し引くように保持部材３を支持しつつ、ＲＣヘリコプター２の動きに追随して移動可能な支持部材４とを備える。これにより、ＲＣヘリコプター２の重量のみを感じて操作をすることができるため、操作感覚を損なわずＲＣヘリコプター２の操縦訓練を行うことができる。また、支持部材４が有するストッパ６の存在によって、ストッパ６が蓋１１ａに接触し、支持部材４の移動を規制することによりＲＣヘリコプター２の床Ｏへの衝突を防ぐことができる。
このため、ＲＣヘリコプター２の床Ｏへの衝突を防ぎつつ、適切にＲＣヘリコプター２の操縦訓練を行える操縦訓練装置１を提供することができる。
なお、保持部材３を構成する第一枠体３ａ、第二枠体３ｂおよび第三枠体３ｃはＲＣヘリコプター２を保護するように囲んでいるため、保護枠体１３としても機能し、万一の落下の際においてもＲＣヘリコプター２の床Ｏとの衝突の衝撃を和らげることができる。
なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸がそれぞれ直交している場合、対称性が良くなるため保持部材３の設計が容易となる。
なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸線上にＲＣヘリコプター２の重心Ｇがある場合、ＲＣヘリコプター２の運動を、重心Ｇの並進運動と、重心Ｇの周りの回動運動に分けて考えることができる。換言すると、重心Ｇの並進運動を支持部材４に、重心Ｇの周りの回動運動を保持部材３に分けて担当させるよう設計することができるので、操縦訓練装置１の設計が容易となる。
また、第一枠体、第二枠体および第三枠体は、慣性質量を低減させて操作感覚を損なわないようにするため、カーボンファイバー等の軽くて丈夫な材質を用いることが望ましい。
［変形例］
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例によれば、保持部材３は、３つの枠体３ａ、３ｂ、および３ｃによりＲＣヘリコプター２を任意の方向に回動自在に保持するものであったが、ボールジョイントを介しＲＣヘリコプター２を保持するように設けても良い。
また、実施例によれば、保持部材３は、３つの枠体により、互いに直交する３つの回動軸を実現していたが、図４に示すように２つの枠体３ａおよび３ｂにより、互いに直交する３つの回動軸を実現してもよい。ここで、軸受１５は、円環状の第二枠体３ｂを周方向に回動自在に支持するとともに、ワイヤ５を回動中心として第二枠体３ｂを回動自在に支持するものである。
また、実施例の２つのフック８は、ともに天井等に固定されるものであったが、少なくともいずれか片方のフック８を水平方向に移動できるように設けてもよい。
また、第一枠体３ａ、第二枠体３ｂおよび第三枠体３ｃは、その一部を切り欠いて設けてもよい。具体的には、例えば、第二枠体３ｂは円環状に設けられるものであったが、半円環状に設けてもよい。
また、実施例によれば、床Ｏが物体であったが、床Ｏ以外の物体、例えば壁、との衝突を防止するように衝突防止手段６を設けてもよい。
また、支持部材４は、センサを有し、ＲＣヘリコプター２の周辺に存する物体Ｏの位置を逐次把握することで、ＲＣヘリコプター２の移動を規制し、物体Ｏへの衝突を防止する衝突防止手段６を備えるものであってもよい。
また、実施例によれば、操縦訓練装置１は、ＲＣヘリコプター２を用いるものであったが、操縦者が搭乗できる通常のヘリコプターを用いてもよい。
また、実施例によれば、保持部材３は一本のワイヤ５で支持されていたが、図５に示すようにワイヤ５を複数用いてもよい。
さらに、図６に示すようにワイヤ５は閉じた環状体から構成されるものであってもよい。なお、この環状体は一つであっても、複数であってもよい。
１ 操縦訓練装置（飛翔体操縦訓練装置） ２ ＲＣヘリコプター（飛翔体）
３ 保持部材 ４ 支持部材 ６ストッパ（衝突防止手段） Ｏ 床（物体）

Claims (4)

  1. 回転翼により上昇する飛翔体（２）と、
    この飛翔体（２）を任意の方向に回動自在に保持する保持部材（３）と、
    この保持部材（３）の重量を差し引いて前記保持部材（３）を支持しつつ、前記飛翔体（２）の動きに追随して移動可能なものであって、その移動を規制することにより前記飛翔体（２）の物体（Ｏ）への衝突を防ぐ衝突防止手段（６）を有する支持部材（４）とを備える飛翔体操縦訓練装置（１）。
  2. 請求項１に記載した飛翔体操縦訓練装置（１）において、
    前記飛翔体（２）は、前記飛翔体（２）を保護する保護枠体（１３）により囲まれていることを特徴とする飛翔体操縦訓練装置（１）。
  3. 請求項１または請求項２に記載した何れか１つの飛翔体操縦訓練装置（１）において、
    前記保持部材（３）は、前記飛翔体（２）を、互いに直交する３つの軸の周りに回動自在に保持していることを特徴とする飛翔体操縦訓練装置（１）。
     
  4. 請求項３に記載した飛翔体操縦訓練装置（１）において、
    前記３つの軸は、それぞれの軸線上に前記飛翔体（２）の重心（Ｇ）が存することを特徴とする飛翔体操縦訓練装置（１）。
     
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