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公開番号2020192834
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201203
出願番号2019098008
出願日20190524
発明の名称飛翔体
出願人株式会社日立製作所
代理人特許業務法人サンネクスト国際特許事務所
主分類B64C 25/32 20060101AFI20201106BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】懸下されているときであっても姿勢が安定する飛翔体を提供する。
【解決手段】長尺物で懸下可能な飛翔体であって、飛翔体が懸下されているときは、飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動する駆動部と、飛翔体の姿勢を制御するために駆動部を制御する制御部と、を設けるようにした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
長尺物で懸下可能な飛翔体であって、
前記飛翔体が懸下されているときは、前記飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動する駆動部と、
前記飛翔体の姿勢を制御するために前記駆動部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする飛翔体。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記長尺物の一端部には、磁石が設けられ、
前記磁石により強磁性体の構造物に固定され、
前記構造物から前記長尺物により懸下される、
ことを特徴とする請求項1に記載の飛翔体。
【請求項3】
前記磁石は、複数であり、
前記複数の磁石は、台座に設けられ、
前記複数の磁石の各々は、前記台座から独立に可動可能に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載の飛翔体。
【請求項4】
前記複数の磁石は、交換可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項5】
前記複数の磁石の磁力を透過可能であり、前記複数の磁石を覆うためのカバーを備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項6】
カメラを備え、
前記制御部は、前記カメラの向きを制御する、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項7】
前記飛翔体の重心は、前記飛翔体の中心より下部に設けられている、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項8】
前記制御部は、前記飛翔体が飛翔しているときは、前記飛翔体の姿勢が傾いた方向とは逆の方向に前記プロペラを傾ける制御を行い、前記飛翔体が懸下されているときは、前記飛翔体の姿勢が傾いた方向と同じ方向に前記プロペラを傾ける制御を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項9】
バッテリーの残量を設定する設定部を備え、
前記制御部は、前記バッテリーの残量が設定された値に達したとき懸下を中止する制御を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項10】
前記制御部は、バッテリーの残量がなくなる前に懸下を中止する制御を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。
【請求項11】
前記プロペラは、上側のプロペラと下側のプロペラとから構成され、
前記飛翔体が飛翔しているときは、前記上側のプロペラの回転により生じる反トルクと、前記下側のプロペラの回転により生じる反トルクとの偏差トルクを利用して旋回する、
ことを特徴とする請求項3に記載の飛翔体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、長尺物で懸下可能な飛翔体に適用して好適なものである。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
損壊した構造物での計器の調査、足場を組む必要のある高所の点検等においては、通常の車輪型の調査装置では適用が難しい状況がある。そのような状況では、足場を必要としない飛行型の遠隔ロボットによる調査が有効である。しかしながら、飛行型の遠隔ロボットは、一般的に、電動モータにてプロペラを駆動して飛行を行うため、自重をプロペラの推力で賄うために大電力を必要とし、調査時間が短くなってしまうという問題がある。
【0003】
この点、調査時間を延長するため、吸着対象に吸着および脱着可能な吸着装置と、ワイヤの巻取りおよび繰り出しが可能な巻取り装置と、飛行体部と、を備える飛行装置が開示されている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2015−101168号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載された飛行装置は、ワイヤにより吊り下がった状態(懸下されている状態)のときに、ヨー方向の首振りが発生したり、ピッチおよび/またはロール方向の振動(振子運動)が発生したりする。その結果、カメラ等での撮影を行う際に対象物を捉え続けることができないおそれがある。
【0006】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、懸下されているときであっても姿勢が安定する飛翔体を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
かかる課題を解決するため本発明においては、長尺物で懸下可能な飛翔体であって、前記飛翔体が懸下されているときは、前記飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動する駆動部と、前記飛翔体の姿勢を制御するために前記駆動部を制御する制御部と、を設けるようにした。
【0008】
上記構成では、飛翔体が懸下されている状態においても、飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動し、プロペラを所定の回転数で駆動して推力方向を制御して制振させることにより、懸下されている状態においても飛翔体の姿勢が安定する。このように、飛翔体を懸下しつつ姿勢を安定させることで、例えば、長時間の運用が可能であり、かつ、カメラ等での調査を適切に行うことができるようになる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、飛翔体が懸下されているときであっても飛翔体の姿勢を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
第1の実施の形態による調査システムに係る構成の一例を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体の概略構成を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体の構成および端末装置の構成の一例を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体の懸下部の一部を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体の上部を拡大した図である。
第1の実施の形態による磁石が台座に取り付けられている態様の一例を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体の制御に係るフローチャートの一例を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体の制御の様子を示す図である。
第1の実施の形態による飛翔体による調査の様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。本実施の形態は、建物内の探査、撮影等を行うための技術であって、安定して長時間の調査が可能な技術に関するものである。例えば、本実施の形態に示す調査システムは、周囲の状況を調査するカメラ等の調査装置を搭載し、飛翔機能により飛翔する飛翔体を含んで構成される。かかる飛翔体は、飛翔体の上部を構造物に固定可能な磁石等の固定離脱部を備え、ワイヤ等の長尺物により降下することにより、調査対象に接近して調査可能である。また、飛翔体は、飛翔している状態(飛翔状態)と長尺物により懸下されている状態(懸下状態)とでの姿勢制御を切り替えることにより、安定な調査を提供可能である。なお、飛翔体は、長尺物で懸下可能であり、懸下状態における姿勢を制御するための1以上のプロペラを備える飛翔体であるならば、ドローンであってもよいし、飛行船であってもよいし、その他の飛翔体であってもよい。以下、詳細について説明する。
【0012】
なお、以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、枝番を含む参照符号のうちの共通部分(枝番を除く部分)を使用し、同種の要素を区別して説明する場合は、枝番を含む参照符号を使用することがある。例えば、プロペラを特に区別しないで説明する場合には、「プロペラ203」と記載し、個々のプロペラを区別して説明する場合には、「上プロペラ203−1」、「下プロペラ203−2」のように記載することがある。
【0013】
(1)第1の実施の形態
図1において、100は全体として第1の実施の形態による調査システムを示す。
【0014】
図1は、調査システム100に係る構成の一例を示す図である。調査システム100は、飛翔体110と端末装置120とを含んで構成される。飛翔体110と端末装置120とは、互いに通信可能に構成されている。
【0015】
飛翔体110は、電力供給部111と、駆動部112と、懸下部113と、調査部114と、調査結果送信部115と、制御部116と、動作指示受信部117と、設定部118とを備える。
【0016】
電力供給部111は、飛翔体110の各部に電力を供給する。駆動部112は、電力供給部111を電源として飛翔体110を駆動する。懸下部113は、飛翔体110を懸下する。より具体的には、懸下部113は、固定離脱部113Aと、降下上昇部113Bとを備える。
【0017】
固定離脱部113Aは、駆動部112により飛翔体110が飛翔した後、任意の構造物の所定の箇所(固定対象)に固定したり、固定対象から離脱したりする。固定離脱部113Aは、例えば、後述の磁石209を備える。この場合、固定離脱部113Aは、例えば、鉄製の梁、天井、天井クレーン、重機等の強磁性体の構造物に磁石209を固定し、例えば、ピン等を強磁性体の構造物に押し付けて磁石209を引き離して離脱を行う。なお、固定離脱部113Aは、飛翔体110の重量に耐えられる程度の粘着材を備え、粘着剤の粘着面で固定対象に固定するものであってもよい。例えば、両面テープ、接着剤等を用いてもよい。ただし、再利用可能な部材、固定対象に粘着物が残らない部材等であることが望ましい。
【0018】
降下上昇部113Bは、固定離脱部113Aにより固定対象に固定された後、長尺物を繰り出したり繰り入れたりして、降下および上昇を行う。なお、長尺物は、一端が固定離脱部113Aに接続され、他端が降下上昇部113Bに接続されている。
【0019】
調査部114は、飛翔体110の周囲の状況を調査する。調査部114は、カメラ、マイク、超音波センサ等、調査に必要となるデータを取得可能な機器である。
【0020】
調査結果送信部115は、調査部114によって得られた調査結果の全部または一部を端末装置120に送信する。調査結果送信部115が調査結果を端末装置120に送信するタイミングは、特に限定されない。調査結果送信部115は、調査部114によって得られた調査結果を、リアルタイムに送信してもよいし、所定の周期で送信してもよいし、調査が終わってから送信してもよいし、その他のタイミングでもよい。
【0021】
制御部116は、駆動部112、固定離脱部113A、降下上昇部113B、調査部114、調査結果送信部115等を制御する。制御部116の機能は、例えば、図示は省略するCPU(Central Processing Unit)が図示は省略するROM(Read Only Memory)に格納されたプログラムを図示は省略するRAM(Random Access Memory)に読み出して実行すること(ソフトウェア)により実現されてもよいし、専用の回路等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが組み合わされて実現されてもよい。また、制御部116の機能の一部は、制御部116と通信可能な他のコンピュータにより実現されてもよい。
【0022】
動作指示受信部117は、端末装置120からの動作指示を受信する。動作指示受信部117は、受信した動作指示を制御部116に送信する。
【0023】
設定部118は、電力供給部111が蓄えている電力の残量(例えば、後述のバッテリー207の残量)の設定を行う。例えば、動作指示受信部117は、端末装置120を介して、バッテリー207の残量を指定する旨の動作指示(設定指示)を受信すると、設定指示を制御部116に送信する。制御部116は、設定指示を受信すると、バッテリー207の残量が指定された残量になったことを知らせるように指示を設定部118に送信する。
【0024】
設定部118は、バッテリー207の残量が指定された残量になった場合、その旨を制御部116に送信する。制御部116は、例えば、飛翔体110の懸下を中止し、端末装置120まで戻る制御を行う。また、例えば、制御部116は、指定された残量になった旨を端末装置120に送信する。かかる構成によれば、ユーザは、調査対象の環境に応じて、飛翔体110が手元に戻ってくるまでに必要なバッテリー207の残量を設定できるので、調査の途中でバッテリー207の残量がなくなってしまい、飛翔体110が戻ってこられない事態を回避できるようになる。
【0025】
なお、設定部118は、設けられていなくてもよい。この場合、制御部116は、バッテリー207の残量を監視し、バッテリー207の残量がなくなる前に懸下を中止する制御を行うことが好適である。かかる構成では、バッテリー207の残量がなくなる前に懸下が中止されるので、例えば、固定対象から切り離されることにより、飛翔体110が懸下されたままの状態になってしまい、次の調査が行えない事態を回避できるようになる。
【0026】
また、飛翔体110は、動作指示受信部117の代わりに外界認識部119を備え、端末装置120からの動作指示を受けることなく、自律的に調査を行うものであってもよい。付言するならば、飛翔体110は、動作指示受信部117と外界認識部119との両方を備えてもよい。
【0027】
このように、調査システム100では、固定離脱部113Aによって固定対象に固定し、調査部114によって調査を実行することにより、駆動部112を停止または出力を大幅に落として運転ができるので、飛翔体110によるエネルギーの消費を低減することができ、低減した分、調査の時間を引き延ばすことが可能になる。
【0028】
また、固定離脱部113Aによって固定対象に固定した後、降下上昇部113Bにより、調査部114の調査対象に接近して調査を行うことも可能である。飛翔体110が固定された真下等に調査対象がある場合、特に有効であり、単に固定対象に固定された場合よりも調査対象に接近して調査を行うことができる。
【0029】
端末装置120は、動作指示入力部121と、動作指示送信部122と、調査結果受信部123とを備える。
【0030】
動作指示入力部121は、ユーザにより飛翔体110に対する動作指示の入力を受け付ける。動作指示としては、飛翔体110の操縦に係る指示、調査部114の操作に係る指示、設定部118で監視するバッテリー207の残量を指定する指示等が挙げられる。動作指示送信部122は、動作指示入力部121で受け付けた動作指示を飛翔体110に送信する。調査結果受信部123は、飛翔体110から調査結果を受信する。
(【0031】以降は省略されています)

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