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公開番号2024179068
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023097580
出願日2023-06-14
発明の名称無人飛行体および無人飛行体の飛行制御方法
出願人三菱電機株式会社,国立大学法人徳島大学
代理人個人,個人
主分類B64C 37/00 20060101AFI20241219BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】対象要素への接近状態時においても、安定した飛行を行うことができる無人飛行体を提供する。
【解決手段】本開示に係る無人飛行体は、複数の回転翼と、複数の回転翼を制御する制御装置を少なくとも有した本体部と、複数の回転翼を搭載し、複数の回転翼を前記本体部に対して傾斜させる複数の傾斜機構と、を備え、複数の傾斜機構は、本体部を間に挟んで互いに反対側に位置する第1の傾斜機構および第2の傾斜機構を有し、複数の回転翼は、第1の傾斜機構および第2の傾斜機構にそれぞれ搭載される第1の回転翼および第2の回転翼を有し、制御装置は、距離測定センサによって無人飛行の周辺の対象要素までの距離を測定し、対象要素との距離に応じて、第1の回転翼の空気の排出方向が対象要素に向くように、第1の傾斜機構を制御すると共に、第2の回転翼の空気の排出方向が対象要素とは反対方向に向くように、第2の傾斜機構を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の回転翼を備えた無人飛行体であって、
前記無人飛行体は、
前記複数の回転翼を制御する制御装置を少なくとも有した本体部と、
前記複数の回転翼を搭載し、前記複数の回転翼を前記本体部に対して傾斜させる複数の傾斜機構と、を備え、
前記複数の傾斜機構は、
前記本体部を間に挟んで互いに反対側に位置する第１の傾斜機構および第２の傾斜機構を有し、
前記複数の回転翼は、
前記第１の傾斜機構および前記第２の傾斜機構にそれぞれ搭載される第１の回転翼および第２の回転翼を有し、
前記制御装置は、
距離測定センサによって前記無人飛行体の周辺の対象要素までの距離を測定し、前記対象要素との距離に応じて、前記第１の回転翼の空気の排出方向が前記対象要素に向くように、前記第１の傾斜機構を制御すると共に、前記第２の回転翼の空気の排出方向が前記対象要素とは反対方向に向くように、前記第２の傾斜機構を制御する、無人飛行体。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１の回転翼が前記対象要素に最も近い位置となり、
前記第２の回転翼が前記本体部を間に挟んで前記対象要素とは反対側に位置する場合に、前記第１の回転翼の空気の排出方向が前記対象要素に向き、前記第２の回転翼の空気の排出方向が前記対象要素とは前記反対方向に向くように前記第１および第２の傾斜機構を制御する、請求項１記載の無人飛行体。
【請求項３】
前記第１および第２の回転翼は、
前記本体部に対して傾斜するように、前記第１および第２の傾斜機構に取り付けられる、請求項１または請求項２記載の無人飛行体。
【請求項４】
前記第１および第２の傾斜機構は、円柱状の傾斜機構であって、
前記第１の回転翼は、
前記第１の傾斜機構の中心軸周りに回動するように取り付けられ、
前記第２の回転翼は、
前記第２の傾斜機構の中心軸周りに回動するように取り付けられる、請求項３記載の無人飛行体。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記対象要素との前記距離および前記対象要素と相対的な方向に基づいて、
前記第１の回転翼の空気の排出方向を前記対象要素に向ける場合の第１の傾斜角、
および前記第２の回転翼の空気の排出方向を前記対象要素とは反対方向に向ける場合の第２の傾斜角を設定する、請求項１または請求項２記載の無人飛行体。
【請求項６】
複数の回転翼を備えた無人飛行体であって、
前記無人飛行体は、
前記複数の回転翼を制御する制御装置を少なくとも有した本体部と、
前記複数の回転翼を搭載する複数の支柱と、を備え、
前記複数の支柱は、
前記本体部を間に挟んで互いに反対側に位置する第１の支柱および第２の支柱を有し、
前記複数の回転翼は、
前記第１の支柱および前記第２の支柱にそれぞれ搭載され、前記無人飛行体の位置姿勢の制御をする第１の回転翼および第２の回転翼と、
前記第１の支柱および前記第２の支柱の前記第１および第２の回転翼の搭載面とは異なる面にそれぞれ搭載され前記無人飛行体の位置を安定化させる第３の回転翼および第４の回転翼と、を有し、
前記制御装置は、
距離測定センサによって前記無人飛行体の周辺の対象要素までの距離を測定し、前記対象要素との距離に応じて、前記第３の回転翼または前記第４の回転翼の回転数を制御し、前記無人飛行体の位置を安定化させる、無人飛行体。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記無人飛行体の姿勢を前記対象要素に対して傾けるように、前記第１の回転翼の回転数および前記第２の回転翼の回転数を制御する、請求項６記載の無人飛行体。
【請求項８】
前記第１および第２の回転翼と、
前記第３および第４の回転翼とは独立して制御される、請求項６記載の無人飛行体。
【請求項９】
複数の回転翼を備えた無人飛行体の飛行制御方法であって、
前記無人飛行体は、
前記複数の回転翼を制御する制御装置を少なくとも有した本体部と、
前記複数の回転翼を搭載し、前記複数の回転翼を前記本体部に対して傾斜させる複数の傾斜機構と、を備え、
前記複数の傾斜機構は、
前記本体部を間に挟んで互いに反対側に位置する第１の傾斜機構および第２の傾斜機構を有し、
前記複数の回転翼は、
前記第１の傾斜機構および前記第２の傾斜機構にそれぞれ搭載される第１の回転翼および第２の回転翼を有し、
前記制御装置は、
距離測定センサによって前記無人飛行体の周辺の対象要素までの距離を測定し、前記対象要素との距離に応じて、水平方向の合力が釣り合うように前記第１および第２の傾斜機構を制御して、前記本体部に対して傾斜するように前記第１および第２の回転翼を傾ける、無人飛行体の飛行制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は無人飛行体に関し、特に、無人飛行体の周辺の対象要素との接触を回避できる無人飛行体に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、複数のプロペラの回転速度を制御することにより飛行を制御する無人飛行体は、トンネル、橋梁等のインフラ構造物の点検に広く利用されている。無人飛行体が点検のために構造物に接近すると、気流の変化により接触し、場合によっては墜落する可能性がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、無人飛行体の回転翼による負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、複数の駆動源を有する回転体を駆動させることにより、構造物の面上で安定した走行を可能にした無人航空機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１７／１８３２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された無人航空機では、構造物の面に回転体を物理的に接触させ、当該回転体を駆動させることにより、構造物の面上において安定した走行を可能にしている。従って、無人航空機は、構造物の接触面を傷つけてしまう可能性があり、構造物の面が接触を許さない面である場合には使用することができない。
【０００６】
このように、従来の無人飛行体は、構造物等の対象要素への接近状態時において、安定した飛行が行えないという問題点があった。
【０００７】
本開示は上記のような問題を解決するためになされたものであり、対象要素への接近状態時においても、安定した飛行を行うことができる無人飛行体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】
【０００８】
本開示に係る無人飛行体は、複数の回転翼を備えた無人飛行体であって、前記複数の回転翼を制御する制御装置を少なくとも有した本体部と、前記複数の回転翼を搭載し、前記複数の回転翼を前記本体部に対して傾斜させる複数の傾斜機構と、を備え、前記複数の傾斜機構は、前記本体部を間に挟んで互いに反対側に位置する第１の傾斜機構および第２の傾斜機構を有し、前記複数の回転翼は、前記第１の傾斜機構および前記第２の傾斜機構にそれぞれ搭載される第１の回転翼および第２の回転翼を有し、前記制御装置は、距離測定センサによって前記無人飛行体の周辺の対象要素までの距離を測定し、前記対象要素との距離に応じて、前記第１の回転翼の空気の排出方向が前記対象要素に向くように、前記第１の傾斜機構を制御すると共に、前記第２の回転翼の空気の排出方向が前記対象要素とは反対方向に向くように、前記第２の傾斜機構を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る無人飛行体によれば、対象要素との距離に応じて、第１の回転翼の空気の排出方向が対象要素に向くように、第１の傾斜機構を制御すると共に、第２の回転翼の空気の排出方向が対象要素とは反対方向に向くように、第２の傾斜機構を制御するので、無人飛行体の水平方向位置のずれに対して、無人飛行体と対象要素との間に正剛性のばねを設けたように受動的に元の位置に戻そうとする動作をすることになり、対象要素に接近した場合でも安定した飛行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る無人飛行体を上方から見た外観図である。
実施の形態１に係る無人飛行体を側方から見た外観図である。
実施の形態１に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の力の関係を説明する図である。
実施の形態１に係る無人飛行体の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係る無人飛行の回転翼の傾斜角の制御例を示す図である。
実施の形態１に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
実施の形態１に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
実施の形態１に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
実施の形態１に係る無人飛行体の側方の対象要素への接近中の飛行制御の一例を示すフローチャートである。
実施の形態１の変形例１に係る無人飛行体の構成を示す斜視図である。
実施の形態１の変形例１に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の傾斜機構の動作の一例を示す図である。
実施の形態１の変形例１に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の傾斜機構の動作の他の例を示す図である。
実施の形態１の変形例２に係る無人飛行体を上方から見た外観図である。
実施の形態１の変形例２に係る無人飛行体の構成を示すブロック図である。
実施の形態１の変形例２に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の傾斜機構の動作の一例を示す図である。
実施の形態２に係る無人飛行体を上方から見た外観図である。
実施の形態２に係る無人飛行体の側方の対象要素への接近中の飛行制御の一例を示すフローチャートである。
実施の形態３に係る無人飛行体を上方から見た外観図である。
実施の形態３に係る無人飛行体の構成を示すブロック図である。
実施の形態３に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
実施の形態３に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
実施の形態３に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
実施の形態３に係る無人飛行体が側方の対象要素に接近した場合の水平方向の力の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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