飛船系統的製作方法

2023-04-28 02:21:26

專利名稱：飛船系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及飛船系統，特別是涉及飛船和基站之間的航行控制技術。
背景技術：
迄今，已知一種用輕氣體產生浮力，設計適宜的航行裝置進行航行的飛船。作為飛船有能載人的大型飛船和無人飛船，但特別是在無人飛船的情況下，已知一種在地面上備有無線移動站，通過在該無線移動站中待機的操作員的操作，來操縱飛船這樣構成的飛船系統。在此情況下，操作員用無線電將飛船的航行指令發送給飛船，使設置在飛船上的航行裝置工作，控制其航線。
一方面，在特開平6-247393號公報中記載了一種根據計算機中預先輸入的航行方法程序，控制飛船這樣構成的飛船系統。該飛船系統這樣構成將包括CPU等控制裝置安裝在飛船上，該控制裝置根據上述航行方法程序，控制飛船的航線，同時在由安裝在飛船的上下、前後、左右的傳感器檢測到障礙物的情況下，進行對該障礙物的迴避動作。
可是，在將上述現有的由操作員進行的操作作為前提的飛船系統中，由於操作員有必要經常操縱飛船，所以如果沒有操作技術好的操作員，則有發生事故的危險性，另外，存在不適合長時間航行的問題。
另一方面，在上述公報中記載的方法中，雖然不需要操作員，同時能長時間航行，但由於飛船本身安裝了複雜的控制裝置和許多傳感器之類的裝置，所以安裝重量和功耗大，為了獲得足夠的浮力，需要將飛船作得大。因此，特別是存在作為控制小型的飛船的系統不能用的問題。
因此本發明就是要解決上述問題，其課題在於提供一種能不需要操作員的飛船，同時能降低飛船的安裝重量及功耗的飛船系統。

發明內容
為了解決上述課題，本發明的飛船系統的特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站，設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令。
如果採用本發明，則由於根據來自基站的指令控制飛船，所以降低了飛船本身設有複雜的控制系統的必要，其結果，能謀求飛船的輕量化和低功耗化。
在本發明中，上述位置測定裝置最好測定上述飛船和多個測定點之間的位置關係。通過測定飛船和多個測定點之間的位置關係，能容易而且準確地測定飛船的位置。
這裡，上述位置測定裝置最好包括測定上述飛船和上述測定點之間的距離的距離測定裝置。由於包括測定多個測定點和飛船的距離的距離測定裝置，所以能由簡易的測定裝置迅速且容易地特定飛船的位置。特別是由於在三個位置以上設有上述測定點，所以能測定飛船和三個位置的測定點之間的距離，從而能用至少將測定點的位置作為基準的坐標系完全特定飛船的空間坐標(三維位置坐標)。
在本發明中，上述位置測定裝置最好通過用上述距離測定裝置測定上述飛船和三個位置的上述測定點之間的距離，特定上述飛船的位置。因此，由於只用距離測定裝置測定飛船和三個位置的測定點之間的距離，就能特定飛船的位置，所以能極其簡單地實施飛船的位置測定。
另外，上述距離測定裝置最好備有配置在上述飛船或上述測定點上的發生波動的波動生成器；以及配置在上述測定點或上述飛船上的檢測從上述波動生成器發出的波動的波動檢測器，根據從上述波動生成器中發生上述波動開始至到達上述波動檢測器為止的時間，算出上述飛船和上述測定點之間的距離。這裡，作為波動，能舉出超聲波等聲波或光等的電磁波。另外，在將波動檢測器設置在測定點的情況下，波動檢測器的相互位置能自由變動，或者波動檢測器也可以配置成既定的位置關係。作為本發明的更具體的形態，包括波動生成器配置在飛船上，波動檢測器配置在測定點上的情況；以及波動生成器配置在測定點上，波動檢測器配置在飛船上的情況。
另外，最好有特定多個上述測定點之間的位置關係的測定位置關係特定裝置。通過設置測定位置關係特定裝置，即使將多個測定點設置在任意的場所，通過特定多個測定點相互的位置關係，也能進行以測定點為基準的飛船的位置測定。
這裡，上述測定位置關係特定裝置最好測定多個上述測定點之間的距離。由此，能完全特定多個測定點的相對的位置坐標、即以測定點的位置為基準的坐標系中的位置坐標。
在此情況下，最好這樣構成上述測定位置關係特定裝置備有配置在三個上述測定點中的至少兩個測定點上的波動生成器；以及檢測從上述波動生成器發出的波動的波動檢測器，根據從上述波動生成器中發出的波動到達配置在另一個上述測定點的上述波動檢測器的時間，算出上述相互之間的距離。
在本發明中，在追加了上述測定點的情況下，最好有特定對原有的上述測定點追加的上述測定點的位置關係的追加測定位置特定裝置。因此，根據需要追加新的測定點，通過特定該新的測定點對原有的測定點的位置關係，能用該新的測定點測定飛船的位置。這樣通過增加測定點的個數，能縮短測定飛船的位置用的測定點的距離，所以能降低測定飛船的位置用的波動生成等所需要的能量，能節約能量，同時能擴大飛船的位置測定可能區域。另外，根據需要，增加測定點的個數，對飛船的使用目的、系統的功能、使用場所等能容易地應付，所以既能將製造成本保持在最小限度，又能構築能適應各種情況的系統。
在此情況下，上述追加測定點位置特定裝置最好測定多個原有的上述測定點和追加的上述測定點之間的距離。通過追加測定位置特定裝置測定多個原有的測定點和追加的測定點的距離，能簡單地特定追加的新的測定點的位置。這裡，為了完全特定追加的新的測定點的三維位置坐標，在測定點配置在任意的位置的情況下，有必要求出三個原有的測定點和新的測定點的距離，在測定點全部配置在同一平面上的情況下，有必要測定兩個原有的測定點和新的測定點的距離。
在本發明中，最好有在不能由上述位置測定裝置測定上述飛船的位置時，使上述飛船逆行或下降的航線變更裝置。利用該航線變更裝置能防止降低對飛船的位置控制精度。特別是通過使飛船逆行，能使飛船繼續保持在位置測定可能區域內。
另外，最好有在超出由上述位置測定裝置可能進行的上述飛船的位置測定的位置測定可能區域之前，修正上述飛船的航線的航線修正裝置。如果採用該航線修正裝置，則通過修正飛船的航線，能控制飛船留在位置測定可能區域內。
另外，上述飛船備有檢測上述飛船的航線上的障礙物的障礙檢測裝置，最好還有障礙迴避裝置，在由上述障礙檢測裝置檢測到了上述障礙物時，控制上述航行裝置，以便變更上述飛船的航線，迴避上述障礙物。
這裡，有時上述障礙迴避裝置設置在上述飛船上。在此情況下，由於飛船本身能迴避障礙，所以將檢測到了障礙的旨意的信息發送給基站，也可以不進行接收與其對應的指令的通信，能迅速地迴避障礙。
另一方面，上述障礙迴避裝置最好設置在上述基站中，在由上述障礙檢測裝置檢測到了上述障礙物時，上述障礙檢測裝置將障礙檢測信號發送給上述基站，上述障礙迴避裝置根據上述障礙檢測信號，在上述指令形成裝置中形成變更上述飛船的航線、迴避上述障礙物用的上述航行指令。如果這樣做，則由於不需要將障礙迴避裝置設置在飛船上，所以能減少飛船的重量，能謀求飛船的小型化。
另外，最好有將電力供給上述飛船的充電基地。
這裡，最好這樣構成上述飛船在電力不足時，將返回請求信號發送給上述基站，上述控制裝置一旦接收到上述返回請求信號，便形成返回指令，發送給上述飛船，上述飛船利用上述航行裝置返回上述充電基地。
另外，最好在上述飛船上有補充輕氣體的氣體補充基地。
這裡，最好這樣構成上述飛船在輕氣體不足時，將返回請求信號發送給上述基站，上述控制裝置一旦接收到上述返回請求信號，便形成返回指令，發送給上述飛船，上述飛船利用上述航行裝置返回上述氣體補充基地。
另外，上述充電基地和氣體補充基地最好是同一基地，另外，這些基地最好與上述基站構成一體。
在本發明中，上述飛船最好有能通過放出氣體來減輕重量的載重調整裝置。如果採用該載重調整裝置，則能由於放出氣體而減少載重，所以與放出液體或固體的情況相比較，不會發生汙染環境、或者液體或固體與人體接觸的不當情況，所以由於難以影響環境的原因，而容易在各種情況下採用。另外，也可以通過將上述放出的氣體的反作用力作為推進力用，能進行移動或變更姿態。
這裡，上述載重調整裝置最好放出上述氣體，以便至少部分地補償上述飛船的輕氣體隨時間的推移而喪失的部分。因此，能減少由於飛船的輕氣體隨時間的推移而喪失引起的高度的下降，所以能延長在空中滯留的時間。作為氣體，採用的是空氣、氧、氮、其他惰性氣體等，由於對人體無害，所以是好的。
另外，上述載重調整裝置最好有儲存壓縮氣體的儲存容器；以及能控制上述氣體從該儲存容器放出的控制閥。如果這樣做，則由於能用控制閥控制存儲容器的氣體放出量，所以能根據情況調整載重。特別是作為控制閥，雖然可以通過開閉動作就能控制氣體的放出量，但最好能控制氣體放出時的流量。
另外，上述載重調整裝置最好有儲存液體的儲存容器；以及控制該儲存容器內的上述液體進行蒸發的控制閥。如果這樣做，則由於用液體進行載重的調整，與保持壓縮氣體的情況相比較，能收容得緊湊，所以能確保增大載重的調整量，能使飛船長時間滯留在空中。這裡，作為控制閥，雖然能採用進行開閉動作的閥，但最好有能控制開口面積的結構。這裡，作為上述液體，最好是容易蒸發的液體，另外，最好即使蒸發也對人體實際上無害。例如，作為上述液體能舉出水或乙醇等。
另外，上述載重調整裝置最好有儲存固體的儲存容器；以及控制該儲存容器內的上述固體進行升華的控制閥。如果這樣做，則由於用固體進行載重的調整，與保持壓縮氣體的情況相比較，能收容得緊湊，所以能確保增大載重的調整量，能使飛船長時間滯留在空中。這裡，作為控制閥，雖然能採用進行開閉動作的閥，但最好有能控制開口面積的結構。這裡，作為上述固體，最好是容易升華的固體，另外，最好即使升華也對人體實際上無害。例如，能舉出萘、對二氯苯、薄荷、樟腦等。
在本發明中，上述飛船最好有壓縮空氣的壓縮機；儲存由上述壓縮機壓縮的上述空氣的儲存容器；以及控制上述空氣從上述儲存容器放出的控制閥。如果這樣構成，則由於利用壓縮機壓縮空氣，導入存儲容器中，能增加載重，通過控制閥從存儲容器中放出空氣，能減少載重，所以能自由地增減飛船的載重。這裡，作為控制閥，雖然可以使用與壓縮機分開的閥，但包括將壓縮機的構成部分作為控制閥兼用的情況。作為該情況的例，能舉出從存儲容器中放出空氣時使壓縮機逆運轉、放出空氣的情況。
這裡，最好上述壓縮機及上述控制閥進行工作，以便至少部分地補償上述飛船的浮力的變化。在此情況下，根據飛船的浮力的變化，控制壓縮機及控制閥，能調整飛船的載重。因此，能使飛船滯留在一定高度的範圍內或使飛船上升或下降。
另外，上述飛船最好利用放出的上述空氣進行推進或姿勢變更。通過將放出的空氣的反作用力作為推進力用，能進行移動或變更姿勢。
在上述各裝置中，最好使上述飛船按照既定的航行程序航行。這裡所說的按照航行程序航行，並不意味著只按照一定的航行模式航行的情況，也廣泛地包括飛船按照預先決定的邏輯程序航行的情況。例如，包括飛船按照電腦程式航行的情況。
另外，最好在一個或多個上述測定點設有與上述基站通信用的通信裝置，通過設置在一個或多個上述測定點的上述通信裝置，進行上述飛船和上述基站之間的通信。將測定點作為中繼點，進行飛船和基站的通信，即使飛船遠離基站，或者在飛船和基站之間存在妨礙通信的障礙物，也能進行通信，所以能提高系統的適應性和靈活性。
其次，本發明的導向系統的特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，包括使上述飛船按照既定的導向航線移動的裝置。
另外，本發明的監視系統的特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，監視裝置安裝在上述飛船上，設有使上述飛船按照既定的監視航線移動的裝置。
另外，本發明的另一監視系統的特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，監視裝置安裝在上述飛船上，設有使上述飛船跟蹤規定的監視對象的裝置。
這裡，最好有通知由上述監視裝置獲得的監視狀態的通知裝置。作為通知裝置，能舉出利用圖像進行通知的圖像顯示裝置、利用聲音進行通知的聲音輸出裝置等。
另外，本發明的宣傳系統的特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，發音裝置或顯示裝置安裝在上述飛船上，設有使上述飛船按照既定的宣傳航線移動的裝置。
另外，本發明的機器人玩具系統的特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，檢測裝置及輸出裝置安裝在上述飛船上，設有根據由上述檢測裝置能檢測的對象的移動或工作，使上述輸出裝置工作的裝置。
在上述的導向系統、監視系統、宣傳系統、玩具系統等中，上述位置測定裝置最好測定上述飛船和多個測定點之間的位置關係。另外，最好在一個或多個上述測定點設有與上述基站通信用的通信裝置，通過設置在一個或多個上述測定點的上述通信裝置，進行上述飛船和上述基站之間的通信。


圖1是表示本發明的飛船系統的實施形態的總體結構的簡略斜視圖。
圖2是表示該實施形態的飛船的位置測定方法的說明圖。
圖3是表示該實施形態的飛船的位置測定方法的原理的說明圖。
圖4是該實施形態的飛船的位置測定過程的時序圖。
圖5是表示該實施形態的測定位置檢測過程的說明圖。
圖6是表示不同的基站的結構的斜視圖。
圖7是表示另一個不同的基站的結構的斜視圖。
圖8是表示基站的簡略結構的框圖。
圖9是表示基站的簡略的內部結構的框圖。
圖10是表示基站的工作程序的處理順序的簡略流程圖。
圖11是表示測定位置檢測過程的順序的簡略流程圖。
圖12是表示飛船位置測定過程的順序的簡略流程圖。
圖13是表示返回程序的順序的簡略流程圖。
圖14是模式地表示另一飛船系統的結構的簡略斜視圖。
圖15是表示飛船系統的飛船的位置測定可能區域的說明圖。
圖16是模式地表示飛船系統中追加了新的測定點單元的狀態的簡略斜視圖。
圖17是表示追加了新的測定點單元時飛船的位置測定可能區域的說明圖。
圖18是表示追加了新的測定點單元時另一飛船的位置測定可能區域的說明圖。
圖19是表示追加了新的測定點單元時又一飛船的位置測定可能區域的說明圖。
圖20是表示追加了新的測定點單元時進行的追加測定位置檢測的順序的簡略流程圖。
圖21是模式地表示將飛船系統應用於有壁或支柱的空間時的狀況的說明圖。
圖22是模式地表示飛船移動到飛船系統的位置測定可能區域的外側時的動作的說明圖。
圖23是模式地表示飛船接近飛船系統的位置測定可能區域的外緣時的動作的說明圖。
圖24是模式地表示另一飛船的結構例的簡略結構圖。
圖25是模式地表示又一飛船的結構例的簡略結構圖。
圖26是模式地表示另一不同的飛船的結構例的簡略結構圖。
圖27是表示飛船的有效負載和時間的關係的曲線圖。
圖28是表示飛船的高度控制方法的簡略流程圖。
圖29是模式地表示備有安裝在飛船上的存儲容器的裝置的結構的縱剖面圖。
圖30是圖29所示的裝置的平面圖。
圖31是表示構成飛船系統作為各種系統時的優選結構的簡略斜視圖。
圖32是表示飛船系統的另一結構例的簡略斜視圖。
圖33是表示導向系統的處理順序的簡略結構的簡略流程圖。
圖34是表示監視系統的處理順序的簡略結構的簡略流程圖。
圖35是表示玩具系統的處理順序的簡略結構的簡略流程圖。
實施發明用的優選形態其次，參照附圖詳細說明本發明的飛船系統的實施形態。
圖1是表示本實施形態的飛船系統100的外觀的簡略結構圖。該飛船系統100有飛船110、以及基站120。如後面所述，本實施形態是表示如果將基站120設置在室內，則構成了能使飛船110以浮動狀態在室內自動航行的能作為室內裝飾物或人工寵物等用的小型飛船系統的例。
飛船110中備有填充了氦等輕氣體的船本體(氣球)111；安裝在船本體111的下部位置等處的控制管理單元112；安裝在控制管理單元112的左右兩側的航行螺旋槳113、114；保護控制管理單元112及航行螺旋槳113、114、同時著陸時支撐飛船110的一對護杆115；以及配置在本體111的前側的障礙檢測傳感器116。障礙檢測傳感器116能用例如有發光元件和受光元件的光傳感器或備有超聲波發生器和超聲波檢測器的傳感器等構成。上述航行螺旋槳113、114例如是在圓筒體的內部配置了由靜電電動機等小型電動機旋轉驅動的螺旋槳的航行螺旋槳。在次情況下，通過使圓筒體的方向可變、或只使一側的螺旋槳旋轉、或使兩個螺旋槳的轉速不同、或使兩個螺旋槳的轉向相反等，能改變行進方向。但是，作為改變行進方向的方法，還能採用安裝在船本體111上的能改變姿勢的翼構件。
如圖2所示，控制管理單元112內部安裝著與基站120之間進行無線通信用的通信機T/R；驅動作為航行裝置的航行螺旋槳113、114的驅動電路(圖中未示出)；控制這些通信機和驅動電路的控制電路(圖中未示出)；以及將電力供給進行與船本體111內連通的氣體供給路徑的開閉的閥結構和上述各電路的蓄電單元(圖中都未示出)等。
如圖1所示，基站120備有基地本體121、以及設置在該基地本體121上的基座122。在基地本體121內與後面所述的設置了控制電路的電路基板、充電系統和氣體供給系統一起收容著測定點單元S1。另外，如後面所述，在基座122的上表面上設置著與飛船110連接的充電單元122a及供氣口122b。另外，在基地本體121上突出地形成天線123。從基地本體121引出布線124、125，這些布線124、125連接在傳感容器126、127上。測定點單元S2、S3被收容在傳感容器126、127內。
如圖8所示，基站120的基地本體121內安裝著包括CPU(中央處理單元)、總線、存儲器、各種接口等的MPU(微處理單元)120A；連接在該MPU120A上的通信機120B(T/R)；連接在MPU120A上的供電控制單元128a；以及連接在MPU120A上的包括供氣閥等的供氣控制單元129a。MPU120A通過輸入輸出電路連接在上述測定點單元S1、S2、S3上。另外，通信機120B連接在上述天線123上。
如圖9所示，除了上述電路系統以外，蓄電器128和氣泵129也收容在基站120的基地本體121內。蓄電器128經過上述供氣控制單元128a連接在基座122的充電單元122a上。另外，氣泵129通過上述供氣控制單元129a連接在上述供氣口122b上。
如圖2所示，在上述飛船110的控制管理單元112中安裝著發生超聲波的波發生器S0，從該波發生器S0發出的超聲波由分別設置在上述測定點單元S1、S2、S3內的波檢測器SD分別進行檢測。由這些測定點單元S1、S2、S3獲得的檢測信號被發送給基地本體121內，根據這些檢測信號算出飛船110的位置。
如圖3所示，測定點單元S1、S2、S3被配置在互不相同的測定點上，如果知道這三個測定點單元的彼此之間的距離L12、L23、L13，則通過測定從飛船的位置0到各測定點單元S1、S2、S3的距離L01、L02、L03，就能以包括上述三個測定點的平面為基準確定飛船110的相對位置(三維位置坐標)。然後，如果測定點單元S1、S2、S3被固定，則如果飛船110從地點0移動到地點0』，那麼由於上述距離L01、L02、L03也變化，所以能知道以上述平面為基準的飛船110的移動方向及移動距離。
圖4是表示如上所述在基站120中檢測飛船110的位置的飛船位置測定過程的時序圖。另外，圖12是表示該飛船位置測定過程中的MPU120A的處理順序的簡略流程圖。最初，在地點B的基站120內的MPU120A中形成的波發生指令b1由通信機120B用無線電發送給地點0的飛船110。於是，飛船110的控制電路從接收到指令的時刻開始經過了既定的時間to後，從波發生器S0發生超聲波。由上述的各測定點單元S1、S2、S3檢測該超聲波，該波檢測信號c1、c2、c3被發送給基站120。在基站120中，在MPU120A中根據表示收到了上述檢測信號c1、c2、c3的時刻的時間信息，求出超聲波從飛船110到各測定點單元S1、S2、S3傳播所需要的時間to1、to2、to3(由無線電進行的通信時間幾乎可以忽視)，根據這些時間和上述超聲波的傳播速度，算出圖3所示的距離L01、L02、L03。這些距離暫時被保存在MPU120A內的存儲器中，根據這些距離算出飛船110的相對的坐標(以包括上述三個測定點的平面為基準的位置坐標)。這些距離數據或坐標數據與此後測定的距離數據或坐標數據進行比較，求出飛船的移動方向或移動速度。
可是，如圖1所示，在本實施形態中，內部裝有測定點單元S1的基站120的基地本體121、以及通過布線124、125連接基地本體的收容測定點單元S2、S3的傳感容器126、127以適當的位置關係放置在例如房間的地面上，或者掛在牆壁上。因此，在使該飛船系統工作之前，有必要預先將上述基站120和傳感容器126、127固定在規定場所，測定上述的彼此之間距離，檢測三個測定點的位置。
圖5是說明如上所述應在測定飛船110的位置之前進行的、求測定點單元S1、S2、S3彼此之間的距離L12、L23、L13的測定位置檢測過程用的說明圖。另外，圖11是表示上述測定位置檢測過程中的MPU120A的處理順序的簡略流程圖。
如圖5所示，各測定點單元S1、S2、S3在其內部分別備有能接收超聲波的波檢測器SD、以及發生超聲波的波發生器ST。另外，也可以只在上述三個傳感器中的兩個(在圖中所示的例中為測定點單元S1、S2)中設置波發生器ST。
在本實施形態中，如圖11所示，最初來自MPU120A的波生成指令被發送給測定點單元S1，如圖5所示，由測定點單元S1內的波發生器ST發送超聲波。然後，一旦由測定點單元S2、S3內各自的波檢測器SD檢測到該超聲波，則接收到了該波檢測信號的MPU120A根據從上述超聲波發送時開始到接收時為止的時間，求出彼此之間的距離L12、L13。
其次，與上述相同，來自MPU120A的波生成指令被發送給測定點單元S2，如圖5所示，由測定點單元S2內的波發生器ST發送超聲波。然後，一旦由測定點單元S1、S3內各自的波檢測器SD檢測到該超聲波，則與上述相同，MPU120A求出彼此之間的距離L23、L21。這樣，就能求出三個測定點單元S1、S2、S3彼此之間的距離L12、L23、L13。
另外，在以上的說明中，由於彼此之間的距離L12的計算和L21的計算重複求出測定點單元S1和S2之間的距離，所以只計算任意一者即可，例如，如圖11所示，在兩者的計算結束後的時刻，確認L12和L21的一致性，在其不一致的情況下，斷定在測定過程中傳感器移動了，也可以重新進行上述的彼此之間的距離的測定。
圖10是表示使飛船系統100工作用的MPU120A的處理順序的簡略流程圖。首先，通過手動操作設置在基站120中的圖中未示出的啟動按鈕等，存儲在MPU120A內的存儲器等中的工作程序被啟動，並被執行。在該工作程序中，最初進行參照上述的圖5及圖11說明的測定位置檢測過程(測定點單元彼此之間的距離的計算)。另外，該測定位置檢測過程如圖所示，可以只在航行開始時進行，也可以定期地進行。在後一種情況下，在飛船110航行過程中測定點移動了的情況下，求其移動量，在移動後的船位置測定過程中，能進行飛船的位置信息的修正。
其次，進行參照上述的圖2、圖3、圖4及圖12說明的船位置測定過程。然後，根據在該船位置測定過程中獲得的飛船110的位置，作成使飛船110向預定的航行程序規定的位置移動用的航行指令，將其發送給飛船110。
此後，MPU120A確認是否從飛船110發送來了異常信號或返回請求信號，如果接收到異常信號，則執行異常程序，另外，如果接收到返回請求信號，則執行返回程序。
這裡，所謂異常程序，是這樣一種程序由於某鍾原因，飛船110的控制電路或驅動電路、航行螺旋槳113、114等航行裝置等出現故障，或者由於喪失浮力等，飛船110不能按照航行指令動作時，強制地進行切斷控制管理單元112的電力供給等的處理。
另外，在異常程序中，也可以這樣構成在飛船110不能按照航行指令動作、或能進行某種程度的航行的情況下，與後面所述的返回程序相同，強制地使飛船110返回基站120的基座上。
另外，在該異常程序中，也可以這樣構成由設置在飛船110上的障礙檢測傳感器116檢測到飛船110的前方(即行進方向)有障礙物時，MPU120A臨時形成控制行進路線以便離開預定的航線的航行指令，使飛船110迴避障礙物。一旦檢測不到障礙物，MPU120A發送航行指令，使飛船110返回原來的航線上，飛船110按照最初的預定航線探索著前進。
另外，在本實施形態中，如上所述，由於根據來自基站的指令進行迴避障礙物的動作，所以能更簡單地構成飛船110的控制電路等。但是，在用障礙檢測傳感器116檢測到了障礙物的情況下，通過飛船110本身的判斷，自動地進行迴避動作也沒關係。在此情況下，在檢測不到障礙物之前，暫時變更航線飛行，一旦檢測不到障礙物，便返回遵照來自基站的航行指令的航行狀態即可。
另外，所謂返回程序，是在接收到了來自飛船110的返回請求信號的情況下，MPU120A根據圖13所示的簡略流程工作，使飛船110返回基站120的基座122上的程序。在該返回程序中，如圖13所示，根據按照與上述同樣的船位置測定過程測定的飛船110的現在位置，將返回指令發送給飛船110，將飛船110引導到基座122上。飛船110一旦落到基座122上，便從安裝在基座122內的傳感器輸出返回結束信號，MPU120A接收該返回結束信號，控制充電控制單元128a，通過充電單元122a，開始進行對飛船110的控制管理單元112的充電作業。另外，控制供氣控制單元129a，同樣開始進行對飛船110的供氣作業。這些充電作業及供氣作業也可以如圖13所示並行地進行，或者也可以依次進行。如果從飛船110的控制管理單元112發送了供電結束信號，則MPU120A將控制信號發送給充電控制單元128a，結束充電作業。同樣，如果從控制管理單元112發送了供氣結束信號，則MPU120A將控制信號發送給供氣控制單元129a，結束供氣作業。
如果上述的供電作業及供氣作業結束，則MPU120A根據圖10所示的工作程序，使飛船110再次起飛，按照規定的航行程序航行。
在以上說明的航行狀態下，除了構成上述測定點的測定點單元S1～S3以外，追加了新的測定點單元時，發生測定點追加信號。一旦發生了該測定點追加信號，便進行追加測定位置檢測。該追加測定位置檢測是特定新的測定點單元的位置用的處理。更具體地說，決定新追加的測定點單元相對於其他測定點單元S1～S3的相對的位置關係。例如通過分別求出測定點單元S1～S3和新的測定點單元的距離，就能確定該位置關係。另外，比該追加測定位置檢測更詳細的說明將在後面所述的另一飛船系統中進行。如果未發生該測定點追加信號，則繼續保持原來的航行狀態，如圖10所示，該航行狀態一直繼續到進行停止按鈕等的結束操作為止。
如上所述，在本實施形態中，飛船110按照航行程序自動地航行，在途中發生了電力不足或輕氣體(氦等)不足的情況下，自動地返回基座122上，還自動地進行充電及補充氣體，然後，再繼續航行。
在本實施形態中，由於飛船110根據基站120的指令(上述波發生指令、航行指令、返回指令等)自動地控制，所以沒有必要在飛船110中設置高性能、功耗大的MPU等複雜的控制電路，另外，作為傳感器類，由於只備有檢測行進航線上的障礙物的障礙檢測傳感器116，所以與以往相比，能使控制管理單元112的重量和功耗特別小。
如本實施形態所示，上述這樣的結構對於能在室內航行的小型飛船來說極其重要。其原因在於在注入了輕氣體的氣球呈球形的情況下，直徑和浮力之間有三維函數的正相關關係，如果氣球的直徑變小，則浮力急劇減小。例如，在氣球的直徑為30cm的球體中使用氦作為輕氣體的情況下，對應於浮力的重量為15g左右，但若考慮氣球重量等，能上升的最大載重為8g左右，採用以往的結構上升非常困難。可是，在室內等場所使用時，如果氣球的直徑為30～50cm左右、即使增大到1m左右，也極其困難。
另外，在上述實施形態中，雖然個別地構成基站120和收容兩個測定點單元S2、S3的傳感容器126、127，用布線124、125連接，但不限定這樣的結構。
例如，在圖6所示的基站220中，有內部安裝了測定點單元S1的基地本體221、基座222及天線223，這一點與上述實施形態相同，但測定點單元S2、S3利用摺疊式的連接臂224、225連接。如圖中的箭頭所示，這些連接臂224、225通過在兩個地方摺疊，能緊湊地收容在基地本體的側面上。
另外，在圖7所示的基站320中，雖然備有基地本體321、基座322及天線323，但全部測定點單元S1、S2、S3都被收容在基地本體321內。
另外，作為上述以外的結構例，能舉出全部三個測定點單元S1、S2、S3配置在基地本體的外側的例、以及用無線電等無線通信裝置進行基地本體和各測定點單元之間的存取的例等。
另外，也能構成圖14所示的飛船系統400。在該飛船系統400中，基本上與上述實施形態的飛船系統100相同，有備有船本體411及控制管理單元412的飛船410；備有基地本體421及天線423的基站420；以及構成測定點的多個測定點單元S1～S3。但是，在該飛船系統400中，在構成測定點的測定點單元S1～S3中，內部裝有發生超聲波的波發生器S0，在控制管理單元412內裝有檢測超聲波的波檢測器SD。另外，在該飛船系統400中，為了進行上述的測定點位置檢測，與上述實施形態相同，最好在三個測定點單元S1～S3中分別裝有波檢測器。
在該飛船系統400中，從安裝在測定點單元S1～S3內的波發生器S0發出超聲波，由安裝在飛船410中的波檢測器SD檢測該超聲波，能測定各測定點單元S1～S3和飛船410之間的距離。例如，從測定點單元S1的波發生器S0發出超聲波，由控制管理單元412的波檢測器SD檢測超聲波，從測定點單元S2的波發生器S0發出超聲波，由控制管理單元412的波檢測器SD檢測超聲波，從測定點單元S3的波發生器S0發出超聲波，由控制管理單元412的波檢測器SD檢測超聲波，如此從多個測定點單元的波發生器S0依次發生超聲波，用控制管理單元412的波檢測器SD逐次檢測各自的超聲波。
如上所述，如果由波檢測器SD檢測到來自各測定點單元S1～S3的超聲波，則這時控制管理單元412的通信機T/R將信號發送給基站420。在基站420中，用天線423接收上述信號，用安裝在基地本體421內的通信機T/R(與上述通信機120B對應的通信機)進行解調。基地本體421根據從發送了從各測定點單元S1～S3的波發生器S0發生超聲波用的控制信號的時刻開始，到由基地本體421的通信機T/R收到了來自控制管理單元412的通信機T/R的信號的時刻為止的時間，求出測定點單元S1～S3和飛船410之間的距離L01～L03。這些距離L01～L03是與從測定點單元S1～S3的波發生器S0發出超聲波開始到由飛船410的控制管理單元412內的波檢測器SD檢測到超聲波為止的時間對應的距離。
其次，參照圖15至圖23，說明飛船系統500。該飛船系統500備有基本上與上述飛船系統100或飛船系統400大致相同的硬體結構，所以與飛船系統100或400同樣的結構要素，採用同一名稱。另外，該飛船系統500的說明是為了公開在測定點單元S1～S3中追加了新的測定點單元的情況下的詳細工作而進行的說明。
首先，在該飛船系統500中，如圖15所示，由測定點單元S1～S3能控制飛船510的位置測定可能區域(圖中所示的斜線部分)Q是能分別測定飛船510和測定點單元S1～S3之間的距離的三個範圍P1～P3互相重疊的區域。這是因為如果飛船510即使不能測定測定點單元S1～S3中的一個相互距離，就不能特定飛船510的位置。
其次，如圖16所示，在飛船系統500中追加新的測定點單元S4。這時，測定點單元S4與其他測定點單元相同，連接在基站520的基地本體521上。該新的測定點單元S4與其他測定點單元S1～S3的相對位置一旦被特定，該飛船系統500即使利用該測定點單元S4，也能測定飛船500的位置。
圖17中示出了也使用新的測定點單元S4時能控制飛船510的位置測定可能區域(圖中所示的斜線部分)Q。這裡，假設能測定測定點單元S4和飛船510之間的距離的範圍為P4。於是，上述位置測定可能區域Q如圖17中的斜線部分所示，範圍P1～P4中的任意一個成為三個範圍重疊的區域，所以成為比圖15所示的位置測定可能區域大的區域。
其次，參照圖16至圖20，說明追加了新的測定點單元S4時的追加測定位置檢測的處理過程。如圖16所示，在新的測定點單元被連接在基地本體521上的情況下，發生測定點追加信號，根據該測定點追加信號，進行圖20所示的追加測定位置檢測。
在該追加測定位置檢測中，首先，波生成指令被發送給測定點單元S1，從測定點單元S1內的波發生器發出超聲波。然後，在用測定點單元S4內的波檢測器能檢測到該超聲波的情況下，算出測定點單元S 1和S4的距離L14。在用測定點單元S4內的波檢測器不能檢測的情況下，不進行距離L14的計算而往下進行。其次，波生成指令被發送給測定點單元S2，從測定點單元S2內的波發生器發出超聲波。然後，在用測定點單元S4內的波檢測器能檢測到該超聲波的情況下，算出測定點單元S2和S4的距離L24。在用測定點單元S4內的波檢測器不能檢測的情況下，不進行距離L24的計算而往下進行。接著，波生成指令被發送給測定點單元S3，從測定點單元S3內的波發生器發出超聲波。然後，在用測定點單元S4內的波檢測器能檢測到該超聲波的情況下，算出測定點單元S3和S4的距離L34。在用測定點單元S4內的波檢測器不能檢測的情況下，不進行距離L34的計算而往下進行。
進行了上述的處理後，在算出了上述距離L14、L24、L34三個距離的情況下，保存這些距離L14、L24、L34，結束處理。這樣，如圖17所示，新的測定點單元S4和原有的測定點單元S1～S3之間的三個距離全部被測定，這是原有的測定點單元S1～S3都配置在新的測定點單元S4範圍P4內的情況。
可是，新的測定點單元S4和原有的測定點單元S1～S3之間的距離不限於一定能測定。例如，在圖18所示的情況下，能測定與測定點單元S4之間的距離的只有測定點單元S2和S3，測定點單元S1配置在測定點單元S4的範圍P4的外側，所以不能測定相互之間的距離。因此，在該圖18所示的情況下，在上述處理中只能算出上述三個距離中的兩個。在此情況下，假定新的測定點單元S4配置在原有的測定點單元S1～S3配置的平面上，則雖然能特定測定點單元S4的位置，但如果不進行這樣的假定，就不能特定測定點單元S4的位置。
因此，在此情況下，如圖20所示，對於新的測定點單元S4來說，由於位於圈外的測定點被發現，所以此後，進行實際上表示尋求希望怎樣的處理的旨意的顯示A。例如，尋求移動新的測定點單元S4，或者尋求新的測定點單元S4是否與原有的測定點單元S1～S3位於同一平面上。這時，選擇移動新的測定點單元S4，在移動測定點單元S4後進行了操作S的情況下，再反覆進行上述處理，求出上述距離。
另一方面，測定點單元S4和原有的測定點單元S1～S3存在於同一平面上(例如，全部測定點單元S1～S4被配置在地面上等)，在進行了與此對應的操作T的情況下，建立表示全部測定點單元S1～S4位於同一平面上的旨意的標誌，同時只保存能算出的兩個距離後結束。在此情況下，由於測定點單元S1～S4配置在同一平面上，所以如果判明了兩個距離，就能特定測定點單元S4的位置。
另外，作為追加了新的測定點單元S4時的狀況，如圖19所示，有這樣的情況能與測定點單元S4之間測定距離的原有的測定點單元只有一個S3，另外，雖然圖中未示出，但也可以考慮不存在能與測定點單元S4之間測定距離的原有的測定點單元的情況。由於在任何一種情況下都不能特定新的測定點單元S的位置，所以在這些情況下，提示請求移動追加的測定點單元S4的顯示B。根據該顯示B，在進行了測定點單元S4的移動後進行了規定的操作S的情況下，再次進行與上述同樣的距離的測定處理。
如上處理後，在該飛船系統500中，對原有的測定點單元S1～S3追加測定點單元S4，通過特定該測定點單元S4的位置，能用測定點單元S1～S4測定飛船510的位置。因此，能擴大飛船510的位置測定可能區域Q。與上述同樣進行，能依次追加多個新的測定點單元，所以例如，如圖21所示，利用多個測定點單元能在大範圍內控制飛船510。
如上所述在使用超過3個測定點單元特定飛船510的位置的情況下，能選擇使用距離最短的3個測定點單元。例如，與上述飛船系統100同樣從飛船510發出超聲波，在測定點單元中檢測超聲波的情況下，按照超聲波的檢測時序早的順序，只用3個測定點單元的檢測時序，測定飛船510的位置。如果這樣做，如圖21所示，能防止在壁W或支柱B等的表面上反射的超聲波R的檢測引起的飛船510的位置坐標的錯誤。另外，從前一次位置測定中獲得的飛船510的位置坐標中選擇最近的3個測定點單元，從這些測定點單元依次發生超聲波，能進行飛船510的位置測定。
另一方面，與上述飛船系統400同樣從測定點單元依次發出超聲波，在飛船510中檢測超聲波的情況下，根據前一次測定的飛船510的位置坐標，選擇最接近飛船510的位置配置的3個測定點單元，通過只從這些測定點單元發出超聲波，就能準確地特定飛船510的位置。
在上述的任意一種情況下，在連接測定點單元和飛船的直線上存在障礙物(例如圖21所示的支柱B等)時，雖然該測定點單元配置在距離飛船510近的位置，但將其從選擇對象中除去即可。另外，通過只用最先檢測到的超聲波的檢測時序進行計算，就能防止在壁W或支柱B等的表面上反射的超聲波造成的障礙。
在該飛船系統500中，在飛船510的位置測定可能區域Q內，能測定飛船510的位置，根據該位置能控制飛船510，但在飛船510離開了上述位置測定可能區域Q、或由於出現障礙物等而不能測定飛船510的位置的情況下，不能準確地控制飛船510。
可是，在飛船系統500中，在不能測定飛船510的位置的時刻，能使飛船510自動地逆行。即與飛船510的航行的同時經常進行飛船510的位置測定，而在不能進行飛船510的位置測定的時刻，控制飛船510沿著與此前行進的方向相反的方向返回。在此情況下，從飛船510發出超聲波，在測定點單元S1～S3中檢測超聲波，在這樣構成的情況下，在不能測定飛船510的位置的時刻，通過基站520的控制，或者通過從基站520將離開位置測定可能區域Q的旨意的信號發送給飛船510，利用開始的飛船510的控制管理單元512的控制，使飛船510逆行。
另外，在從測定點單元發出超聲波、在飛船510中檢測超聲波這樣構成的情況下，在飛船510中不能檢測超聲波的時刻也可以自己逆行。當然，即使在此情況下，也可以這樣控制根據從飛船510向基站520通知進行檢測的旨意的通信內容，由基站520控制飛船510逆行。
如上所述，在飛船510離開了位置測定可能區域Q的情況下，由於飛船510逆行，飛船510再次返回位置測定可能區域Q的內部。另外，如上所述飛船510脫離了位置測定可能區域Q、或飛船510的位置不可能測定時，也可以使飛船510降落。
在飛船系統500中，如上所述在離開了位置測定可能區域Q的情況下，最初也可以不變更航線，不將飛船510控制在位置測定可能區域Q內。例如，如圖23所示，預想地設定位置測定可能區域Q，通過位置測定獲得的飛船510的位置坐標如果離開了設定的位置測定可能區域Q的空間坐標範圍，則事先修正飛船510的航線，使飛船510不致脫離位置測定可能區域Q。
其次，參照圖24，說明能適用於上述各飛船系統的作為飛船的結構例的飛船610。該飛船610與上述各實施形態的飛船相同的地方在於控制管理單元612連接在收容了輕氣體的船本體611上。在該飛船610中設有能將氣體壓縮後存儲起來的存儲容器613；以及能將空氣壓縮後存儲在該存儲容器613中的壓縮機614。
壓縮機614在控制管理單元612的控制下，正常工作時將外部空氣壓縮後導入存儲容器613中，同時逆運轉工作時，能將被壓縮的空氣從存儲容器613排放到外部。存儲容器613雖然不必是剛體，但最好這樣構成其內壓即使增大，也不會變成某一定以上的容積。
在該飛船610中，通過使壓縮機614正常工作，將外部空氣呈壓縮的狀態下導入存儲容器613中，能增大飛船610的重量(載量)，另外，通過使壓縮機614逆運轉工作，將被壓縮的空氣從存儲容器613放出，能減少飛船610的重量(載量)。因此，通過壓縮機614的工作，能使飛船610上下移動。
另外，雖然圖中未示出，但在該飛船610中設有與上述實施形態相同的航行螺旋槳等航行裝置。另外，也可以採用下述方法來代替該航行裝置，即，使壓縮機614逆轉工作，將被壓縮的空氣從存儲容器613放出，利用放出的空氣的反作用力進行移動、或變更姿勢。
圖25中示出了飛船710的簡略結構。該飛船710備有與上述同樣的船本體711、控制管理單元712、存儲容器713、壓縮機714。在該結構例中，控制閥715連接在存儲容器713上。該控制閥715能將被壓縮的空氣從存儲容器713排放到外部，或者使空氣停止從存儲容器713流出。而且通過使用該控制閥715，能由控制管理單元712控制排放到外部的空氣量。
另外，雖然圖中未示出，在該飛船710中設有與上述實施形態相同的航行螺旋槳等航行裝置。另外，也可以採用下述方法來代替該航行裝置，即，通過控制閥715，將被壓縮的空氣從存儲容器713放出，利用放出的空氣的反作用力進行移動、或變更姿勢。在此情況下，最好能使控制閥715控制空氣放出時的流速及流向。
圖26中示出了飛船810的簡略結構。該飛船810備有與上述飛船710同樣的船本體811、控制管理單元812、存儲容器813、壓縮機814、控制閥815。在飛船810中還備有連接在上述控制閥815上的渦輪816、以及連接在該渦輪816的輸出軸上的航行螺旋槳817。該航行螺旋槳817能旋轉自如地由安裝在船本體811等上的支撐構件818支撐著。
在該飛船810中，如果通過控制閥815將蓄積在存儲容器813中的壓縮空氣放出，則能使渦輪816旋轉，並旋轉驅動航行螺旋槳817，所以能推進飛船810。這裡，通過相對於渦輪816活動自如的聯軸節819連結航行螺旋槳816，同時能利用支撐構件818變更航行螺旋槳817的方向，通過變更航行螺旋槳817的方向，能變更飛船810的行進方向。
其次，說明上述各飛船610、710、810的浮力的控制方法。圖27中示出了飛船的有效負載(最大載重)或浮力與時間的關係。如該曲線所示，飛船的有效負載隨著時間的推移而變化，但作為其變化分量，存在與時間推移的同時有效負載逐漸減少的時效變化分量、以及伴隨環境的變化而變化的環境變化分量。時效變化分量是起因於輕氣體隨著時間的推移而喪失所產生的，在圖27所示的實驗中，1000h時為1～2g左右。另一方面，環境變化分量是隨著周圍的溫度、溼度、氣壓等的變化而變化的分量。
作為控制飛船的浮力的方法，可以考慮慢慢放出存儲容器內的壓縮空氣，以便補償用圖27中的虛線表示的有效負載的時效變化(自然減少)。這時，通過使上述控制閥進行的空氣的放出量對應於上述有效負載的自然減少的量，雖然會使飛船的高度隨著環境的變化，多少有些上下移動，但能保持在大致一定的範圍內。在此情況下，作為放出的氣體，即使是空氣以外的氣體也沒關係。例如也可以將填充了壓縮氮氣等各種氣體的存儲容器安裝在飛船上，從該存儲容器慢慢地放出氣體。
另外，根據飛船的浮力的變化，也可以積極地控制飛船的重量。圖28是表示這樣的控制方法的順序的簡略流程圖。與上述實施形態相同，如果進行飛船的位置測定，則由於能知道飛船的高度，所以位置測定時根據測定數據取得飛船的高度，計算高度相對於規定的目標值的偏差量。然後，如果該偏差量比一定的設定值大，則用上述壓縮機和控制閥等，控制飛船的載重，修正高度，如果偏差量比設定值小，則照樣進行控制。另外，控制飛船的載重時，也可以把偏差量的微分值或積分值考慮進去。該高度控制的上述目標值隨著飛船的位置控制的目標值的變化而變化。在航行過程中經常進行這樣的高度控制，飛船停止時停止控制。
如果採用上述各飛船，則由於用相對於船本體(氣球)完全獨立的裝置控制飛船的載重，所以不需要雙重結構的氣球等這樣的複雜結構，能降低製造成本。
圖29及圖30是表示補償圖27所示的有效負載的自然減少用的裝載在上述各飛船上的裝置。該裝置備有包括存儲容器913、電動機914、皮帶輪915及傳輸齒輪916等的驅動機構。在內容器構件913A的上部設有開口部分913a，該開口部分913a利用上述驅動機構使蓋構件913B旋轉，能進行開閉。更具體地說，如果設置在蓋構件913B上的開口部分913b與上述內容器913A的開口部分913a重合，則存儲容器913呈開口狀態，能利用該重合狀態來增減開口面積。另外，在開口部分913a和開口部分913b完全不重合的狀態下，存儲容器913呈閉鎖狀態。
收容在存儲容器913內的內容物C由液體或固體構成。作為液體能使用容易蒸發的液體、例如水或乙醇等。另外，作為固體能使用容易升華的固體、例如萘、對二氯苯、薄荷、樟腦等。而且，通過如上調整存儲容器913的開口面積，能控制這些內容物的蒸發量或升華量。
通過將上述裝置裝載在飛船上，能補償有效負載的自然變化(即時效變化)。在此情況下，通過控制上述驅動機構，調整存儲容器913的開口面積，能控制載重的下降率。另外，也可以不用上述的驅動機構，而用手動調整存儲容器913的開口面積。
如上所述，能調整開口面積構成的存儲容器913能安裝在圖24至圖26所示的各飛船上。在此情況下，能降低上述壓縮機的負擔，所以壓縮機的小型化和輕量化成為可能。
圖31是表示作為各種系統構成上述飛船系統時的基本的結構形態的簡略結構斜視圖。在該結構例中，雖然有與上述飛船系統100同樣的飛船110、以及基站120，但還備有連接在基站120上的計算裝置130。在此情況下，用上述的技術，通過將多個測定點單元S1～S9分散配置在使飛船航行的範圍內，能減少各個距離測定時的超聲波輸出，同時能防止超聲波的通信混亂。
圖32是表示在基站120和各測定點單元S1～S9之間通過無線通信進行數據的存取的結構例的圖。即使在此情況下，也能進行與上述的有線通信進行的數據存取完全同樣的處理。即，能實施在飛船110和基站120之間進行通信，同時在飛船110和測定點單元S1～S9中的三個測定點單元之間測定距離。
但是，在該結構例中，除了上述的結構例以外，還能附加經由一個或多個測定點單元(即將測定點單元作為中繼點)進行飛船110和基站120之間的通信的功能。例如，由於飛船110離開基站120，或者由於飛船110和基站120之間存在障礙物，在飛船110和基站120之間不能直接通信的情況下，如圖中的點劃線所示，能經由配置在飛船110和基站120之間的一個或兩個以上測定點單元(在圖中所示的例中，為測定點單元S4及S6)進行通信。這樣，能使飛船110相對於基站120航行得遠，同時由於不管是否有障礙物都能航行，所以能在各種環境下使用。另外，即使在電波環境惡劣的場所，也能對飛船110進行穩定的控制。通過設置探索能通信的路徑的處理裝置，能根據情況確定將這樣的一個或多個測定點單元作為中繼點的飛船110和基站120之間的通信路徑。例如，在進行數據的收發的正式通信前，通過進行預試驗通信，反覆進行試行錯誤，能探索出能通信的路徑。
另外，不管是無線還是有線、是電波還是聲波、是紅外線還是電波，也不管其他通信規定如何，能用任意的方式進行如上所述將測定點單元作為中繼點的飛船110和基站120之間的通信。例如，能通過無線通信進行飛船110和測定點單元之間的通信，也能通過有線通信進行測定點單元和基站120之間的通信。
另外，作為系統結構，也可以設置多個基站120，另外，不管是一個還是多個基站120，都能控制多個飛船110。特別是通過設置上述的計算裝置130，能具有有機的關聯性控制多個基站120或多個飛船110，能統一系統總體。
(導向系統)該計算裝置130有控制飛船110的補充基站120的功能的功能。例如，通過操作計算機130，能從多個航線模式中選擇飛船110的飛行航線。因此，由使用者尋找目的地，通過將對應於該目的地的操作輸入計算機130，能構成能將飛船110作為導向系使用的導向系統。
在該導向系統中，例如，如圖33所示，在計算裝置130中，根據來自適當的輸入裝置(鍵盤、操作開關、攝象機及其他各種傳感器等)的輸入，選擇目的地。另外，在對該目的地設想了多個路徑的情況下，從這些路徑中選擇一個路徑。
其次，進行利用視覺信息(例如連接在計算裝置130上的監視器等的表面顯示或安裝在飛船110上的LED等的閃爍等)，或者利用聲音(來自安裝在飛船上的揚聲器等聲音導向等)，將能利用的飛船110是否存在的確認、開始導向的事實通知用戶等的準備處理。
其次，使飛船110移動，開始用戶的導向，向目的地移動。這時，與上述準備處理相同，最好將正在導向過程中的旨意通知用戶。然後，將用上述的方法測定的飛船110的位置坐標和目的地的位置坐標(預先存儲)進行比較，確認飛船110是否到達目的地，在未到達目的地的情況下，使飛船110繼續移動，在到達了目的地的情況下，使飛船110在目的地靜止(到達處理)。另外，為了將已到達目的地的事實通知用戶，也可以在目的地周圍或附近進行盤旋動作等特殊動作。另外，也可以利用光(圖像)或聲音，將已到達目的地的事實通知用戶。
然後，為了使飛船110返回基站120，進行使飛船110按照規定的航線航行的返回處理。
這樣的導向系統能在展覽會場、旅館、主題公園、會場等處有效地利用。在構成這樣的導向系統的情況下，沿該導向路徑110R排列測定點單元S1～S9。另外，在存在多個能供選擇的導向路徑的情況下，有必要沿全部導向路徑排列測定點單元。
(監視系統)另外，將攝象機或傳聲器安裝在飛船110上，通過巡迴規定的監視路徑110R，能構成使用飛船的監視系統。在該監視系統中，能利用上述計算裝置130記錄由攝象機或傳聲器檢測到的圖像或聲音信息。另外，還能將根據上述圖像或聲音進行報警或通報用的監視程序安裝在上述計算裝置130等中。作為該監視程序，包括使飛船110沿規定的監視路徑航行的航線圖形。另外，在作為監視幼兒或兒童等活動對象的監視系統使用的情況下，也可以設有報警或通報功能(例如監視對象移動到一定範圍以外時，進行報警或通報的功能)或跟蹤監視對象的功能。
圖3 4中示出了上述的監視系統的處理順序的簡略結構。在該監視系統中，經常進行巡迴一定的航線運行的基本動作，在該巡迴運行時，安裝在飛船110上的攝象機等視覺信息輸入裝置或傳聲器等聲音信息輸入裝置通過通信，經常或定期地將這些信息發送給基站120或計算裝置130。這裡，為了減少發送數據量和減少伴隨發送的功耗，最好間歇地進行數據的收集和發送。
另外，在該監視系統中，在由上述視覺信息輸入裝置或聲音信息輸入裝置檢測到了異常的情況下，進行中斷處理。例如，作為由視覺信息輸入裝置檢測到的視覺信息的異常，能舉出在圖像中發現了活動的某個物體的情況、發現了有一定以上的光度或亮度的物體的情況等。另外，也可以是與預先設想存儲的圖像數據之間有所不同的情況等。另外，作為由聲音信息輸入裝置檢測到的聲音信息的異常，能舉出有一定以上的音量的聲音、玻璃破裂的特定模式的聲音、預先設想存儲的模式以外的聲音等。最好由計算裝置130進行這些異常的分析。
在上述的巡迴運行狀態中，在發現了上述的異常的情況下，發生按照不同的異常形態預先設定的中斷信號(觸發脈衝)。該中斷分析根據中斷信號的種類，選擇中斷處理。這裡，在只用中斷信號不能確定異常狀態的種類的情況下，也可以例如根據上述視覺信息輸入裝置檢測的視覺信息或由聲音信息輸入裝置檢測的聲音信息，再分析發生了什麼樣的異常事態。
其次，進行由上述中斷分析確定的中斷處理。在該中斷處理中包括在監視器的畫面上顯示發生了異常事態、或通過網絡向用戶發出警報、或發生警報聲的通知處理。另外，在間歇地進行來自飛船110的數據發送的情況下，切換到連續發送。還進行從飛船110發送的數據中附帶標誌、作為長期保存數據等的處理。這裡，通常的從飛船110發送的數據(無標誌)經過一定的時間後自動的消除。
另外，在上述中斷處理中，這樣進行控制在發現了異常的時刻，飛船110進行靜止、盤旋等某種預先設定的動作。這裡，也可以這樣控制在圖像中發現了活動物體的情況下或發生了異常聲音的情況下，進行使飛船110向該活動物體或異常聲音發生的場所移動、在該物體或場所附近巡迴、使傳感器類朝向該物體或場所靜止等動作。另外，在發現了活動對象物的情況下，也可以根據其動作控制飛船110跟蹤對象物。由於跟蹤對象物需要進行高度處理(圖像處理或聲音處理)，所以最好在計算裝置130中進行處理。
此後，通過用戶對計算裝置130進行適當的操作，或經過一定時間，上述中斷狀態被解除，作為解除處理，是解除對飛船110的上述中斷處理的控制狀態，使飛船110返回通常的巡迴運行狀態。以後，進行來自外部的結束操作，或者飛船110維持巡迴運行狀態，直至巡迴運行程序結束的時刻為止。
另外，通過設定宣傳路徑來代替上述的目的地或導向路徑，或者將顯示體或揚聲器等輸出裝置安裝在飛船110上來代替作為上述監視裝置的攝象機或傳聲器等傳感器類，上述圖33所示的導向系統或圖34所示的監視系統能作為宣傳媒體的一種使用。在此情況下，作為安裝在計算裝置130中的工作程序，能附加使飛船沿規定的宣傳路徑110R航行的功能、以及自動地朝向人多的場所或停留的功能。
(玩具系統)上述的飛船系統能作為對人呈現反應的機器人玩具，構成使用飛船的玩具系統。例如，能附加通過分析傳聲器拾取的聲音，進行聲音識別，根據人的命令以外的語言進行移動的功能、或對人的語言進行回答的功能。另外，還能附加通過分析由攝象機拍攝的圖像，進行圖像識別，對人的活動進行反應而移動或發出聲音的功能。
圖35表示玩具系統的結構例的處理順序的簡略結構。該玩具系統是一旦將聲音傳給飛船110，飛船110便接近用戶，與用戶進行對話、或追隨用戶或逃離用戶的系統。另外，還能這樣構成在用戶中區別預先登錄者和未登錄者，呈現出分別相應的反應。
首先，飛船110進行存儲從後面所述的中斷處理恢復時用的現在的狀況、飛船110的位置信息等的初始處理。其次，作為等待動作，轉移到沿規定的航線進行巡迴或盤旋等的運行狀態、或靜止狀態。在該狀態下，如果由安裝在飛船110上的攝象機或傳聲器發現了用戶，則通過圖像識別或聲音識別來判斷該用戶是否是登錄者。例如，通過圖像識別對照用戶的臉、對照用戶的聲音的聲譜。這裡，在用戶發出了預先設定的語言(例如飛船110的名字)時，識別用戶，也可以根據該語言的內容，判斷用戶是否是登錄者。
其次，在用戶是登錄者的情況下，進行處理①，在不是登錄者的情況下，進行處理②。作為處理①，例如能這樣控制輸出以前教育輸入的登錄者的名字、對登錄者特有的問候等，採取由登錄者決定的特有的行動。另一方面，作為處理②，例如能這樣控制能輸出對用戶的一般的稱呼、一般的問候等，採取預先設定的一般的行動。另外，作為飛船110的對應的動作，除了即使不是登錄者也能使用的一般功能以外，還可以設有依據登錄者權限能使用的特殊功能。特殊功能也可以這樣構成有對應於登錄者的類別的多個階段的功能。例如，作為一般功能，能舉出問候的對答、打聽時刻並對此進行響應等的簡單功能。另外，作為特殊功能，能舉出通過用聲音對飛船110進行指示，能打電話的功能(通過計算裝置130及與其連接的網絡，與外部通信的功能)；通過用聲音對飛船110進行指示，能進行各種機器的遙控操作的功能等。
此後，從用戶接受解除操作(例如對設置在飛船110上的開關的操作等)，或在檢測到了預先對應於解除的語言(例如「結束」等)的情況下、或者在經過了一定時間時或在沒有由規定時間的聲音進行的指示等情況下，進行解除處理，根據初始處理時存儲的數據，返回作為等待動作的運行·靜止狀態。在進行了來自外部的結束操作、或動作程序結束的時刻之前，繼續進行以上的動作。
另外，在構成了上述的導向系統、監視系統、宣傳系統、玩具系統等各種系統的情況下，在計算機130中進行圖像識別和聲音識別等高度複雜的處理，飛船110和基站120最好作為連接在計算裝置130上的終端機使用。因此，特別能降低飛船110的功耗，謀求減輕重量。但是，在本發明中，上述的各種處理的總體或其一部分，也可以不是計算裝置130，而是在飛船110或基站120任意一者中進行，這樣構成也沒關係。
以上說明的上述實施形態不是對本發明的結構做任何限定，不管是上述實施形態中記載的還是未記載的，都能採用以下的結構。
在飛船中，除了上述的障礙檢測傳感器以外，還能安裝相當於感覺光或圖像的眼睛的攝像裝置、能拾取聲音的傳聲器等錄音裝置、感覺氣味的嗅覺傳感器等各種傳感器。通過安裝這些傳感器，例如將光、聲音、氣味等供給飛船110，能進行規定的動作。
另外，在飛船中能使用上述航行螺旋槳以外的各種航行裝置，例如推進器、離子引擎、氣泵、泵等。這裡，為了能控制航線，為了改變上述航行螺旋槳等航行裝置的作用方向，能設置改變航行裝置本身的方向的驅動機構或改變氣流的方向的氣流控制板等。另外，在沿上下方向移動的情況下，除了利用上述氣體的壓縮·釋放裝置或蒸發·升華等方法以外，還能採用平穩器、小型的氣泵等。
另外，對上述的障礙物的迴避動作可以從接觸到障礙物時開始動作，也可以檢測到撞擊或加速度時開始動作。
另外，也可以將發生光、聲音等的發光元件、揚聲器等安裝在上述飛船上。例如，能這樣構成照亮特定部位或對應於航行位置的場所、或人一旦接觸就會點亮、或問候。
而且，也可以這樣構成將不同的傳感器安裝在上述飛船上，利用遙控器等遙控操作裝置供給指令，操作飛船的航行。在此情況下，也可以這樣構成將飛船接收到的操作信號暫時傳輸給基站，從基站將改變航行的指令等各種指令發送給飛船。
工業上的利用領域如上所述，如果採用本發明，則由於能謀求飛船的輕量化或低功耗化，所以例如使飛船小型化，能在室內航行。因此，能構成實用的各種系統。
權利要求
1.一種飛船系統，其特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令。
2.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於上述位置測定裝置測定上述飛船和多個測定點之間的位置關係。
3.根據權利要求2所述的飛船系統，其特徵在於上述位置測定裝置包括測定上述飛船和上述測定點之間的距離的距離測定裝置。
4.根據權利要求3所述的飛船系統，其特徵在於上述測定點被設在三個位置以上。
5.根據權利要求4所述的飛船系統，其特徵在於上述位置測定裝置通過用上述距離測定裝置測定上述飛船和三個位置的上述測定點之間的距離，特定上述飛船的位置。
6.根據權利要求3所述的飛船系統，其特徵在於上述距離測定裝置備有配置在上述飛船或上述測定點上的發生波動的波動生成器；以及配置在上述測定點或上述飛船上的檢測從上述波動生成器發出的波動的波動檢測器，根據從上述波動生成器中發生上述波動開始至到達上述波動檢測器為止的時間，算出上述飛船和上述測定點之間的距離。
7.根據權利要求2所述的飛船系統，其特徵在於有特定多個上述測定點之間的位置關係的測定位置關係特定裝置。
8.根據權利要求7所述的飛船系統，其特徵在於上述測定位置關係特定裝置測定多個上述測定點之間的距離。
9.根據權利要求8所述的飛船系統，其特徵在於上述測定位置關係特定裝置備有配置在三個上述測定點中的至少兩個測定點上的波動生成器；以及檢測從上述波動生成器發出的波動的波動檢測器，根據從上述波動生成器中發出的波動到達配置在另一個上述測定點的上述波動檢測器的時間，算出上述相互之間的距離。
10.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於在追加了上述測定點的情況下，有特定對原有的上述測定點追加的上述測定點的位置關係的追加測定位置特定裝置。
11.根據權利要求10所述的飛船系統，其特徵在於上述追加測定點位置特定裝置測定多個原有的上述測定點和追加的上述測定點之間的距離。
12.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於有在不能由上述位置測定裝置測定上述飛船的位置時，使上述飛船逆行或下降的航線變更裝置。
13.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於有在超出由上述位置測定裝置可能進行的上述飛船的位置測定的位置測定可能區域之前，修正上述飛船的航線的航線修正裝置。
14.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船備有檢測上述飛船的航線上的障礙物的障礙檢測裝置有障礙迴避裝置，在由上述障礙檢測裝置檢測到了上述障礙物時，控制上述航行裝置，以便變更上述飛船的航線，迴避上述障礙物。
15.根據權利要求14所述的飛船系統，其特徵在於上述障礙迴避裝置設置在上述飛船上。
16.根據權利要求14所述的飛船系統，其特徵在於上述障礙迴避裝置設置在上述基站中，在由上述障礙檢測裝置檢測到了上述障礙物時，上述障礙檢測裝置將障礙檢測信號發送給上述基站，上述障礙迴避裝置根據上述障礙檢測信號，在上述指令形成裝置中形成變更上述飛船的航線、迴避上述障礙物用的上述航行指令。
17.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於有將電力供給上述飛船的充電基地。
18.根據權利要求17所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船在電力不足時，將返回請求信號發送給上述基站，上述控制裝置一旦接收到上述返回請求信號，便形成返回指令，發送給上述飛船，上述飛船利用上述航行裝置返回上述充電基地。
19.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於在上述飛船上有補充輕氣體的氣體補充基地。
20.根據權利要求19所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船在輕氣體不足時，將返回請求信號發送給上述基站，上述控制裝置一旦接收到上述返回請求信號，便形成返回指令，發送給上述飛船，上述飛船利用上述航行裝置返回上述氣體補充基地。
21.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船有能通過放出氣體來減輕重量的載重調整裝置。
22.根據權利要求21所述的飛船系統，其特徵在於上述載重調整裝置放出上述氣體，以便至少部分地補償上述飛船的輕氣體隨時間的推移而喪失的部分。
23.根據權利要求21所述的飛船系統，其特徵在於上述載重調整裝置有儲存壓縮氣體的儲存容器；以及能控制上述氣體從該儲存容器放出的控制閥。
24.根據權利要求21所述的飛船系統，其特徵在於上述載重調整裝置有儲存液體的儲存容器；以及控制該儲存容器內的上述液體進行蒸發的控制閥。
25.根據權利要求21所述的飛船系統，其特徵在於上述載重調整裝置有儲存固體的儲存容器；以及控制該儲存容器內的上述固體進行升華的控制閥。
26.根據權利要求1所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船有壓縮空氣的壓縮機；儲存由上述壓縮機壓縮的上述空氣的儲存容器；以及控制上述空氣從上述儲存容器放出的控制閥。
27.根據權利要求26所述的飛船系統，其特徵在於上述壓縮機及上述控制閥進行工作，以便至少部分地補償上述飛船的浮力的變化。
28.根據權利要求26所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船利用放出的上述空氣進行推進或姿勢變更。
29.根據權利要求1至28中的任意一項所述的飛船系統，其特徵在於上述飛船按照既定的航行程序航行。
30.根據權利要求2所述的飛船系統，其特徵在於在一個或多個上述測定點設有與上述基站通信用的通信裝置，通過設置在一個或多個上述測定點的上述通信裝置，進行上述飛船和上述基站之間的通信。
31.一種導向系統，其特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，包括使上述飛船按照既定的導向航線移動的裝置。
32.一種監視系統，其特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，監視裝置安裝在上述飛船上，設有使上述飛船按照既定的監視航線移動的裝置。
33.一種監視系統，其特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，監視裝置安裝在上述飛船上，設有使上述飛船跟蹤規定的監視對象的裝置。
34.根據權利要求32或33所述的監視系統，其特徵在於有通知由上述監視裝置獲得的監視狀態的通知裝置。
35.一種宣傳系統，其特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，發音裝置或顯示裝置安裝在上述飛船上，設有使上述飛船按照既定的宣傳航線移動的裝置。
36.一種機器人玩具系統，其特徵在於有備有根據供給的指令而工作的航行裝置及通信裝置的飛船；以及備有能與上述飛船通信的通信裝置及控制裝置的基站；設有測定上述飛船的位置的位置測定裝置，上述控制裝置備有指令形成裝置，該指令形成裝置根據由上述位置測定裝置測定的上述飛船的位置，形成包括控制上述飛船的航線用航行指令的上述指令，由上述通信裝置對上述飛船發送上述指令，檢測裝置及輸出裝置安裝在上述飛船上，設有根據由上述檢測裝置能檢測的對象的移動或工作，使上述輸出裝置工作的裝置。
37.根據權利要求31至權利要求36中的任意一項所述的飛船系統，其特徵在於上述位置測定裝置測定上述飛船和多個測定點之間的位置關係。
38.根據權利要求37所述的飛船系統，其特徵在於在一個或多個上述測定點設有與上述基站通信用的通信裝置，通過設置在一個或多個上述測定點的上述通信裝置，進行上述飛船和上述基站之間的通信。
全文摘要
本發明的飛船系統有飛船(110)、基站120、至少3個測定點。接收到來自基站(120)的指令的飛船(110)一旦發出超聲波，便通過在測定點單元(S1～S3)接收超聲波，測定至這3個測定點的距離，安裝在基站(120)內的MPU算出飛船的位置。基站(120)根據該位置，將航行指令發送給飛船(110)，控制飛船(110)的航線。因此，能提供一種能不需要操作員的操作，同時能降低飛船的載重及功耗的飛船系統。
文檔編號B64C39/02GK1464856SQ02802310
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月17日 優先權日2001年7月6日
發明者赤堀豐 申請人:精工愛普生株式會社