JP2018070079A - Unmanned aircraft - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an unmanned aircraft that can use a laser scanner to effectively survey a wide topography including planimetric features existing upward from a flight position of an airframe.SOLUTION: An unmanned aircraft includes: a plurality of rotor blades; and a laser scanner capable of scanning a predetermined angular range. The unmanned aircraft has a fuselage provided with a constricted part where a fuselage width is formed narrower than other parts. The constricted part avoids or reduces contact between irradiation light from the laser scanner and the fuselage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無人航空機を用いた測量技術に関する。   The present invention relates to a surveying technique using an unmanned aerial vehicle.

下記特許文献1には、レーザスキャナで地表形状を測量する航空機が開示されている。   Patent Document 1 below discloses an aircraft that surveys the surface shape with a laser scanner.

特開2007-64811号公報JP 2007-64811 A

小型の無人航空機にレーザスキャナを搭載し、空中から地形を測量する試みが進められている。このような方法により例えば都心部や渓谷、峡谷などを測量する場合、無人航空機の仕様や法令上の制約より、無人航空機の飛行可能高度が、機体の周囲に存在する地物よりも低くなることがある。このような条件下で機体周囲の完全な地形を測量するためには、無人航空機の飛行位置よりも上方へレーザ光を照射する必要がある。   Attempts to survey terrain from the air by mounting a laser scanner on a small unmanned aerial vehicle are underway. For example, when surveying urban areas, canyons, canyons, etc., due to the unmanned aircraft specifications and legal restrictions, the unmanned aircraft can fly at a lower altitude than the features around the aircraft. There is. In order to survey the complete topography around the aircraft under such conditions, it is necessary to irradiate the laser beam above the flight position of the unmanned aircraft.

例えばレーザスキャナが機体の下部に配置されている場合、レーザスキャナから上方または斜め上方に照射されたレーザ光が無人航空機の機体に遮られ、レーザスキャナにより走査可能な角度範囲が制限されるという問題がある。一方、レーザスキャナを機体の上部に配置した場合には、機体下方の走査範囲が制限される。無人航空機の機体の上下にレーザスキャナをそれぞれ配置することで機体の全周を走査することが可能となるが、この場合、機体のコストや重量の問題が生じる。その他、レーザスキャナを機体の下部に配置して測量を行い、その後機体の上部に配置し直して再度測量を行う方法では、作業時間や工数の問題が生じることとなる。   For example, when the laser scanner is placed at the bottom of the aircraft, the laser beam irradiated upward or obliquely upward from the laser scanner is blocked by the aircraft of the unmanned aircraft, and the angle range that can be scanned by the laser scanner is limited. There is. On the other hand, when the laser scanner is arranged on the upper part of the machine, the scanning range below the machine is limited. Although it is possible to scan the entire circumference of the airframe by arranging laser scanners above and below the airframe of the unmanned aerial vehicle, in this case, there are problems with the cost and weight of the airframe. In addition, in a method in which the laser scanner is arranged at the lower part of the machine body and surveying is performed, and then the surveying is performed again by placing the laser scanner on the upper part of the machine body, problems of working time and man-hours arise.

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、機体の飛行位置よりも上方に存在する地物を含む広範な地形を、レーザスキャナを用いて効率的に測量可能な無人航空機を提供することにある。   In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle capable of efficiently surveying a wide range of terrain including features existing above the flight position of the aircraft using a laser scanner. There is.

上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、複数の回転翼と、所定の角度範囲を走査可能なレーザスキャナと、を備える無人航空機であって、前記無人航空機の胴体には、該胴体の幅が他の部分よりも細く形成されたくびれ部が設けられており、前記くびれ部により、前記レーザスキャナの照射光と前記胴体との接触が回避または低減されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an unmanned aerial vehicle of the present invention is an unmanned aerial vehicle including a plurality of rotor blades and a laser scanner capable of scanning a predetermined angular range, and the fuselage of the unmanned aircraft includes the fuselage. A constricted portion is formed with a narrower width than that of the other portions, and the constricted portion prevents or reduces contact between the irradiation light of the laser scanner and the body.

無人航空機の胴体にくびれ部を設けることにより、レーザスキャナは、くびれ部により確保された隙間を通してレーザ光を照射することができる。これにより、一台のレーザスキャナで機体の斜め上方を含む広範な地形を走査することが可能となる。   By providing the constricted portion on the fuselage of the unmanned aircraft, the laser scanner can irradiate the laser beam through the gap secured by the constricted portion. As a result, it is possible to scan a wide range of terrain including a diagonally upper part of the machine body with a single laser scanner.

また、前記レーザスキャナは、前記無人航空機の側方にある地物を上下または斜めに走査可能な向きに配置されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the laser scanner is arranged in a direction in which features on the side of the unmanned aircraft can be scanned vertically or obliquely.

無人航空機の胴体によりレーザ光が遮られる問題は、レーザスキャナの走査方向が鉛直であるとき、より正確には、レーザスキャナの走査方向が水平ではないときに生じる。すなわち、レーザスキャナが、無人航空機の側方にある地物を上下または斜めに走査可能な向きに配置されているときに、本発明のくびれ部はその効果を特に発揮することができる。   The problem that the laser beam is blocked by the fuselage of the unmanned aircraft occurs when the scanning direction of the laser scanner is vertical, more precisely, when the scanning direction of the laser scanner is not horizontal. That is, when the laser scanner is arranged in a direction in which features on the side of the unmanned aircraft can be scanned vertically or obliquely, the constricted portion of the present invention can exert its effect particularly.

また、前記レーザスキャナは180度を超える角度範囲を走査可能であることが好ましい。   The laser scanner is preferably capable of scanning an angle range exceeding 180 degrees.

レーザスキャナが180度を超える角度範囲を走査可能であり、また、無人航空機の側方にある地物を上下または斜めに走査可能な向きに配置されている場合。レーザスキャナの走査範囲には、必然的に無人航空機の飛行位置よりも上方の空間が含まれるため、レーザ光が無人航空機の胴体に遮られる可能性が高くなる。本発明の無人航空機によれば、くびれ部により確保された隙間を通してレーザ光を照射可能であることから、180度を超える角度範囲を走査する場合でもレーザ光と機体の接触を回避または低減することができる。   When the laser scanner is capable of scanning an angular range exceeding 180 degrees and is arranged in an orientation in which features on the side of the unmanned aircraft can be scanned vertically or obliquely. Since the scanning range of the laser scanner necessarily includes a space above the flight position of the unmanned aircraft, there is a high possibility that the laser light is blocked by the fuselage of the unmanned aircraft. According to the unmanned aircraft of the present invention, the laser beam can be irradiated through the gap secured by the constricted portion, so that contact between the laser beam and the fuselage can be avoided or reduced even when scanning an angular range exceeding 180 degrees. Can do.

また、前記くびれ部には、略角筒形状に構成され、該くびれ部と一体化された補強部が設けられており、前記補強部は、その筒軸方向が水平となる向きに配置され、前記胴体の幅方向と直交する方向に延びていることが好ましい。   Further, the constricted portion is configured in a substantially rectangular tube shape, and a reinforcing portion integrated with the constricted portion is provided, and the reinforcing portion is arranged in a direction in which the cylindrical axis direction is horizontal, It is preferable to extend in a direction perpendicular to the width direction of the body.

くびれ部の胴体の幅は他の部分よりも細く形成されている。そのため、くびれ部が機体の強度上のボトルネットとなるおそれがある。略角筒形状に形成された補強部によりくびれ部の曲げ剛性を高めることにより、レーザスキャナの走査可能範囲の拡張と機体強度との両立を図ることが可能となる。   The width | variety of the trunk | drum of the constriction part is formed narrower than the other part. Therefore, the constricted portion may become a bottle net on the strength of the aircraft. By increasing the bending rigidity of the constricted portion by the reinforcing portion formed in a substantially rectangular tube shape, it is possible to achieve both the expansion of the scanable range of the laser scanner and the body strength.

また、前記補強部の筒内には、該補強部の内面を支持し、該補強部の変形を抑制する補強板が配置されていることが好ましい。このとき、前記補強板は、前記補強部の筒軸方向に沿って複数枚配置されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a reinforcing plate that supports the inner surface of the reinforcing portion and suppresses deformation of the reinforcing portion is disposed in the cylinder of the reinforcing portion. At this time, it is preferable that a plurality of the reinforcing plates are arranged along the cylinder axis direction of the reinforcing portion.

補強部の形状を維持するための補強板が補強部の筒内に配置されていることにより、補強部自体の変形を抑制することができる。   Since the reinforcing plate for maintaining the shape of the reinforcing portion is disposed in the cylinder of the reinforcing portion, deformation of the reinforcing portion itself can be suppressed.

また、前記補強板には、該補強板の厚み方向に貫通された穴部が形成されており、前記穴部には、円柱形状または円筒形状の補強軸が挿通されており、前記補強軸および前記補強板は一体化されていることが好ましい。   The reinforcing plate is formed with a hole penetrating in the thickness direction of the reinforcing plate, and a cylindrical or cylindrical reinforcing shaft is inserted into the hole portion, and the reinforcing shaft and The reinforcing plate is preferably integrated.

補強板に設けられた穴部に補強軸が挿通され、これら補強板および補強軸が一体化されていることにより、くびれ部のねじり剛性が高められ、くびれ部の変形をより安定的に抑制することが可能となる。   The reinforcing shaft is inserted into the hole provided in the reinforcing plate, and the reinforcing plate and the reinforcing shaft are integrated, so that the torsional rigidity of the constricted portion is increased and the deformation of the constricted portion is more stably suppressed. It becomes possible.

また、本発明の無人航空機は、前記各回転翼を支持する複数のアームを備え、前記各アームは、その基端部を中心として水平方向に回動可能である構成としてもよい。   The unmanned aerial vehicle according to the present invention may include a plurality of arms that support the rotor blades, and the arms may be configured to be rotatable in a horizontal direction around a base end portion thereof.

一般に、複数の回転翼を備える無人航空機は、胴体から複数のアームが放射状に延びており、その各先端に回転翼が配置されている。そして、無人航空機を用いて測量を行う場合には、その機体を測量地に運び込む必要がある。例えばその測量地に車両で乗り入れることが可能であるときは、無人航空機の運搬上の問題は特に生じないものと思われる。しかし、それが例えば渓谷や峡谷など、舗装が施されていない場所であるときは、測量地には最終的に徒歩で向かうことになる。このときに無人航空機のアームが固定されていると、アームや回転翼がかさばり、作業員が機体を持ち運ぶときの妨げとなりうる。本構成のように、これらアームを折り畳み可能とすることにより、作業員が運搬しやすい形に機体を変形させることが可能となる。   Generally, in an unmanned aerial vehicle including a plurality of rotor blades, a plurality of arms extend radially from the fuselage, and the rotor blades are disposed at the respective tips. And when surveying using an unmanned aerial vehicle, it is necessary to bring the aircraft into the surveying area. For example, when it is possible to get into the surveying area with a vehicle, it is considered that there will be no particular problems in the transportation of unmanned aircraft. However, if it is a place that is not paved, such as a canyon or a canyon, it will eventually head to the survey area on foot. If the arm of the unmanned aerial vehicle is fixed at this time, the arm and the rotor wing are bulky, which may hinder workers from carrying the aircraft. By making these arms foldable as in this configuration, the airframe can be deformed into a form that is easy for an operator to carry.

また、本発明の無人航空機は、前記各回転翼を支持する複数のアームを備え、前記各アームは、前記胴体から取り外し可能である構成としてもよい。   The unmanned aerial vehicle of the present invention may include a plurality of arms that support the rotor blades, and the arms may be detachable from the fuselage.

上で述べたように、無人航空機のアームが固定されていると、作業員が無人航空機を徒歩で持ち運ぶときの妨げとなりうる。本構成のように、これらアームを胴体から取り外し可能とすることにより、機体をさらにコンパクトにまとめて運搬することが可能となる。   As mentioned above, if the arm of the unmanned aerial vehicle is fixed, it may be an obstacle for workers to carry the unmanned aircraft on foot. By making these arms removable from the fuselage as in this configuration, the aircraft can be transported more compactly.

以上のように、本発明の無人航空機によれば、機体の飛行位置よりも上方に存在する地物を含む広範な地形を、レーザスキャナを用いて効率的に測量することができる。   As described above, according to the unmanned aerial vehicle of the present invention, it is possible to efficiently survey a wide range of terrain including features existing above the flight position of the aircraft using a laser scanner.

マルチコプターの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a multicopter. マルチコプターの平面図である。It is a top view of a multicopter. 図2のA−A方向断面図である。It is AA direction sectional drawing of FIG. くびれ部の補強構造を示す透過斜視図である。It is a permeation | transmission perspective view which shows the reinforcement structure of a constriction part. マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of a multicopter. マルチコプターのアームを折り畳んだ状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which folded the arm of the multicopter.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下に説明する実施形態は、複数の回転翼を備える無人航空機の一種であるマルチコプターにレーザスキャナを搭載した例である。なお、以下の説明における「上」および「下」とは図1における上下方向をいい、図1に示される座標軸表示のZ軸方向に平行な方向をいう。また、「水平」とは、同座標軸表示で示されるXY平面方向をいう。「前」および「後ろ」とは、同座標軸表示のX軸方向に平行な方向をいい、X側を「前」、X側を「後ろ」とする。また、マルチコプターの機体について「幅」とは、同座標軸表示のY軸方向における機体の長さをいう。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is an example in which a laser scanner is mounted on a multicopter which is a kind of unmanned aerial vehicle including a plurality of rotor blades. In the following description, “upper” and “lower” refer to the vertical direction in FIG. 1 and are parallel to the Z-axis direction of the coordinate axis display shown in FIG. Further, “horizontal” refers to the XY plane direction indicated by the same coordinate axis display. The "front" and "rear" refers to a direction parallel to the X-axis direction in the coordinate axis display, the X 1 side "front", the X 2 side and "rear". In addition, the “width” of the multicopter airframe refers to the length of the airframe in the Y-axis direction of the same coordinate axis display.

〔全体構成〕
図1はマルチコプター100の外観を示す斜視図である。図2はマルチコプター100の平面図である。マルチコプター100の機体は、本体部である胴体101、胴体101から放射状に延びた4本のアーム102、および各アーム102の先端に配置されたロータRにより構成されている。本実施形態の胴体101はCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)製の板材により組み立てられており、各アーム102にもCFRP製のパイプ材が用いられている。これによりマルチコプター100の軽量化と機体強度の確保との両立が図られている。
〔overall structure〕
FIG. 1 is a perspective view showing the external appearance of the multicopter 100. FIG. 2 is a plan view of the multicopter 100. The body of the multicopter 100 includes a body 101 that is a main body, four arms 102 that extend radially from the body 101, and a rotor R that is disposed at the tip of each arm 102. The body 101 of the present embodiment is assembled from a CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) plate material, and each arm 102 is also made of a CFRP pipe material. Thereby, the coexistence of weight reduction of the multicopter 100 and ensuring of the body strength is achieved.

マルチコプター100の胴体101の下部にはレーザスキャナ300が取り付けられている。レーザスキャナ300は測量用の一般的なレーザスキャナであり、照射したレーザ光の反射波から地物との距離を測定し、地形の三次元点群データを取得する。本実施形態のレーザスキャナ300は、360度の角度範囲を走査可能な照射部310を備えており、マルチコプター100の側方にある地物を鉛直方向に走査可能な向きに配置されている。   A laser scanner 300 is attached to the lower part of the body 101 of the multicopter 100. The laser scanner 300 is a general laser scanner for surveying, and measures the distance from the feature from the reflected wave of the irradiated laser light, and acquires the three-dimensional point cloud data of the terrain. The laser scanner 300 of this embodiment includes an irradiation unit 310 that can scan an angle range of 360 degrees, and is arranged in a direction in which features on the side of the multicopter 100 can be scanned in the vertical direction.

〔くびれ部〕
マルチコプター100の胴体101には、胴体101の幅が他の部分よりも細く形成されたくびれ部101cが設けられている。本実施形態のくびれ部101cは、胴体101における各アーム102との連結部から、胴体101の前後方向中心に向かって胴体101の幅が次第に細くなるように形成されている。レーザスキャナ300の照射部310は、くびれ部101cのうち、胴体101の幅が最も細く形成された部分の下方に配置されている。これによりレーザスキャナ300の走査可能範囲が最大化されている。
[Constriction]
The body 101 of the multicopter 100 is provided with a constricted portion 101c in which the width of the body 101 is narrower than other portions. The constricted portion 101 c of the present embodiment is formed such that the width of the body 101 gradually becomes narrower from the connecting portion of the body 101 to each arm 102 toward the center of the body 101 in the front-rear direction. The irradiation unit 310 of the laser scanner 300 is disposed below a portion of the constricted portion 101c where the body 101 is formed with the smallest width. Thereby, the scanable range of the laser scanner 300 is maximized.

図3は、図2のA−A方向断面図である。以下、図3を参照して、くびれ部101cによるレーザスキャナ300の走査可能範囲の拡張効果について説明する。図3(a)は、くびれ部101cが設けられていないと仮定した場合のマルチコプター100であるマルチコプター100′の走査可能範囲を示す断面模式図である。図3(b)は、くびれ部101cを有する本実施形態のマルチコプター100の走査可能範囲を示す断面模式図である。   3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. Hereinafter, the effect of extending the scannable range of the laser scanner 300 by the constricted portion 101c will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing a scannable range of a multicopter 100 ′ that is the multicopter 100 when it is assumed that the constricted portion 101c is not provided. FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing a scannable range of the multicopter 100 of the present embodiment having the constricted portion 101c.

上で述べたように、本実施形態のレーザスキャナ300は、その走査方向が鉛直となる向きに配置されており、さらにレーザスキャナ300の照射部310は360度の視野角(FOV:Field Of View)を有している。そのため、レーザスキャナ300の走査可能範囲の一部は、必然的にマルチコプター100の胴体101により遮られることとなる。なお、同様の問題は照射部310の走査方向が鉛直の場合だけでなく、少なくともその走査方向が水平ではない場合に生じうる。   As described above, the laser scanner 300 of the present embodiment is arranged in a direction in which the scanning direction is vertical, and the irradiation unit 310 of the laser scanner 300 has a 360 ° field of view (FOV: Field Of View). )have. Therefore, a part of the scannable range of the laser scanner 300 is inevitably blocked by the body 101 of the multicopter 100. Similar problems may occur not only when the scanning direction of the irradiation unit 310 is vertical but also when at least the scanning direction is not horizontal.

図3(a)のマルチコプター100′のように、胴体101にくびれ部101cが設けられていない場合、機体の飛行位置よりも上方に照射されたレーザ光が胴体101により広い角度範囲にわたって遮られ、レーザスキャナ300の走査可能範囲はVに制限される。例えば都心部や渓谷、峡谷などの地形を測量する場合、マルチコプター100の仕様や法令上の制約より、マルチコプター100の飛行可能高度が、マルチコプター100の周囲に存在する地物よりも低くなることがある。このような条件下でマルチコプター100′により周囲の完全な地形を走査するためには、地物の頂部までレーザ光が届くように、マルチコプター100′とその側方に存在する地物との間に十分な距離を空ける必要がある。そのため、測量地の環境条件によっては測量が困難となることも考えられる。 When the constricted portion 101c is not provided in the fuselage 101 as in the multicopter 100 ′ of FIG. 3A, the laser light irradiated above the flight position of the fuselage is blocked by the fuselage 101 over a wide angle range. , the scanning range of the laser scanner 300 is limited to V 1. For example, when surveying terrain such as a city center, a valley, and a gorge, the flightable altitude of the multicopter 100 is lower than the features existing around the multicopter 100 due to the specifications of the multicopter 100 and legal restrictions. Sometimes. In order to scan a complete terrain by the multicopter 100 ′ under such conditions, the multicopter 100 ′ and the features existing on the sides of the copter 100 ′ are located so that the laser beam reaches the top of the feature. It is necessary to leave a sufficient distance between them. Therefore, surveying may be difficult depending on the environmental conditions of the surveying location.

一方、図3(b)に示すように、本実施形態のマルチコプター100では、くびれ部101cにより確保された隙間を通してレーザスキャナ300のレーザ光を斜め上方へ広く照射することが可能とされている。これにより、レーザ光と胴体101との接触が抑えられ、広範な角度範囲の地形を走査することが可能とされている。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the multicopter 100 of the present embodiment, the laser beam of the laser scanner 300 can be widely irradiated obliquely upward through the gap secured by the constricted portion 101c. . Thereby, the contact between the laser beam and the body 101 is suppressed, and it is possible to scan the terrain in a wide angular range.

なお、本実施形態のレーザスキャナ300の照射部310は360度の視野角を有しているが、照射部310の視野角がそれ以下であっても、機体の飛行位置よりも上方を走査する場合には、くびれ部101cにより走査可能範囲の拡張効果を得ることができる。例えば図3(c)に示すように、機体の一方の側方と下方のみを走査するような場合でも、くびれ部101cにより斜め上方の走査範囲を確保することができる。また、照射部310の視野角が360度以下であっても、これが180度を超えている場合には、レーザスキャナ300の走査範囲には必然的にマルチコプター100の飛行位置よりも上方の空間が含まれることになるため、レーザ光が胴体101に遮られる可能性が高くなる。本実施形態のマルチコプター100によれば、くびれ部101cにより確保された隙間を通してレーザ光を照射可能であることから、180度を超える角度範囲を走査する場合でもレーザ光と機体の接触を回避または低減することが可能である。   The irradiation unit 310 of the laser scanner 300 according to the present embodiment has a viewing angle of 360 degrees. However, even if the viewing angle of the irradiation unit 310 is less than that, it scans above the flight position of the aircraft. In this case, an effect of extending the scannable range can be obtained by the constricted portion 101c. For example, as shown in FIG. 3C, even in the case where only one side and the lower side of the airframe are scanned, the constricted portion 101c can ensure a scan range obliquely above. In addition, even if the viewing angle of the irradiation unit 310 is 360 degrees or less, if the viewing angle exceeds 180 degrees, the scanning range of the laser scanner 300 inevitably has a space above the flight position of the multicopter 100. Therefore, the possibility that the laser beam is blocked by the body 101 increases. According to the multicopter 100 of the present embodiment, the laser beam can be irradiated through the gap secured by the constricted portion 101c, so that contact between the laser beam and the fuselage is avoided even when scanning an angular range exceeding 180 degrees. It is possible to reduce.

〔くびれ部の補強構造〕
図4は、くびれ部101cの補強構造を示す透過斜視図である。くびれ部101cには略角筒形状に構成された補強部200が設けられている。補強部200は、その筒軸方向の軸線Bがマルチコプター100の前後方向に沿って水平に延びる向きに配置されている。本実施形態の補強部200は、肉抜きが施され、平行に配置された側壁200a,200bと、その上下を覆う胴体101の上板101aおよび下板101bにより構成されている。くびれ部101cが略角筒形状の補強部200で支持されていることにより、くびれ部101cの曲げ剛性が高められている。なお、本実施形態の補強部200は、胴体101の上板101aおよび下板101bをその一部として利用することで部品点数を削減しているが、予め角筒形状に構成された補強部をねじや接着剤で胴体101に接合してもよい。
[Reinforcement structure of constriction part]
FIG. 4 is a transparent perspective view showing the reinforcing structure of the constricted portion 101c. The constricted portion 101c is provided with a reinforcing portion 200 configured in a substantially rectangular tube shape. The reinforcing portion 200 is arranged in a direction in which the axis B in the cylinder axis direction extends horizontally along the front-rear direction of the multicopter 100. The reinforcing portion 200 of the present embodiment is constituted by side walls 200a and 200b that are thinned and arranged in parallel, and an upper plate 101a and a lower plate 101b of the body 101 that cover the upper and lower sides thereof. Since the constricted part 101c is supported by the substantially rectangular tube-shaped reinforcing part 200, the bending rigidity of the constricted part 101c is enhanced. In addition, although the reinforcement part 200 of this embodiment has reduced the number of parts by using the upper board 101a and the lower board 101b as a part of the fuselage | body 101, the reinforcement part comprised by the rectangular tube shape beforehand is used. You may join to the body 101 with a screw | thread or an adhesive agent.

また、補強部200の筒内には、矩形の平板部材である補強板210が配置されている。本実施形態の補強板210は、補強部200の筒軸方向に沿って三枚配置されている。補強部200が補強板210に内側から支えられることで、補強部200自体の変形が抑制されている。   A reinforcing plate 210 that is a rectangular flat plate member is disposed in the cylinder of the reinforcing portion 200. Three reinforcing plates 210 of the present embodiment are arranged along the cylinder axis direction of the reinforcing portion 200. Since the reinforcing part 200 is supported by the reinforcing plate 210 from the inside, the deformation of the reinforcing part 200 itself is suppressed.

さらに、各補強板210には、これら補強板210の厚み方向に貫通された穴部210aが形成されている。穴部210aには、円筒形状のパイプ材である補強軸290が挿通されている。補強軸290の先端部は、胴体101に固定された板材である固定板220に支持されている。なお、本実施形態の補強部200を構成する上板101a、下板101b、側壁200a,200b、補強板210、および補強軸290は、接着剤で互いに接合され、一体化されている。各補強板210が円筒形状の補強軸290に固定され、これら補強板210により補強部200が内側から支えられることで、くびれ部101cのねじり剛性が高められている。また、補強部200を構成する各部材の接合に接着剤が用いられていることにより、ねじの重量が軽減されるとともに、機体構造の簡略化が図られている。   Further, each reinforcing plate 210 is formed with a hole 210 a penetrating in the thickness direction of the reinforcing plate 210. A reinforcing shaft 290 that is a cylindrical pipe member is inserted through the hole 210a. The distal end portion of the reinforcing shaft 290 is supported by a fixed plate 220 that is a plate material fixed to the body 101. Note that the upper plate 101a, the lower plate 101b, the side walls 200a and 200b, the reinforcing plate 210, and the reinforcing shaft 290 constituting the reinforcing portion 200 of the present embodiment are joined and integrated with each other with an adhesive. Each reinforcing plate 210 is fixed to a cylindrical reinforcing shaft 290, and the reinforcing portion 200 is supported from the inside by these reinforcing plates 210, whereby the torsional rigidity of the constricted portion 101c is enhanced. Further, since the adhesive is used for joining the members constituting the reinforcing portion 200, the weight of the screw is reduced and the structure of the airframe is simplified.

くびれ部101cにおける胴体101の幅は他の部分よりも細く形成されている。そのため、くびれ部101cは機体の強度上のボトルネットとなるおそれがある。上述のように、本実施形態のマルチコプター100では、補強部200によりくびれ部101cの曲げ剛性およびねじり剛性が高められていることにより、レーザスキャナ300の走査可能範囲の拡張と機体強度との両立が図られている。   The width | variety of the trunk | drum 101 in the constriction part 101c is formed narrower than the other part. For this reason, the constricted portion 101c may become a bottle net on the strength of the fuselage. As described above, in the multicopter 100 of this embodiment, the bending portion and the torsional rigidity of the constricted portion 101c are enhanced by the reinforcing portion 200, so that both the expansion of the scanable range of the laser scanner 300 and the body strength are compatible. Is planned.

なお、補強部200は本発明の必須構成ではなく、胴体101に金属材料が用いられている場合や、マルチコプター100の重量が極めて小さい場合など、くびれ部101cに起因して胴体101が変形するおそれがないときにはこれを省略することもできる。また、補強板210の形状も、本実施形態のような平板部材には限られず、補強部200の内面を支持する筋交を設けてもよい。   The reinforcing portion 200 is not an essential component of the present invention, and the body 101 is deformed due to the constricted portion 101c when a metal material is used for the body 101 or when the weight of the multicopter 100 is extremely small. This can be omitted when there is no fear. Further, the shape of the reinforcing plate 210 is not limited to the flat plate member as in the present embodiment, and a bracing that supports the inner surface of the reinforcing portion 200 may be provided.

〔マルチコプターの機能構成〕
図5はマルチコプター100の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター100の機能は、主に、フライトコントローラFC、4基のロータR、これらロータRの回転を制御するESC141(Electric Speed Controller)、レーザスキャナ300、および、これらに電力を供給するバッテリー190により構成されている。
[Function configuration of multi-copter]
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the multicopter 100. The functions of the multicopter 100 are mainly performed by a flight controller FC, four rotors R, an ESC 141 (Electric Speed Controller) that controls the rotation of the rotors R, a laser scanner 300, and a battery 190 that supplies power to them. It is configured.

各ロータRは、モータ142と、その出力軸に連結されたブレード143とにより構成されている。ESC141は、ロータRのモータ142に接続されており、フライトコントローラFCから指示された速度でモータ142を回転させる。   Each rotor R is composed of a motor 142 and a blade 143 connected to its output shaft. The ESC 141 is connected to the motor 142 of the rotor R, and rotates the motor 142 at a speed instructed from the flight controller FC.

フライトコントローラFCは、マイクロコントローラである制御装置120を備えている。制御装置120は、中央処理装置であるCPU121、ROMやRAMなどの記憶装置であるメモリ122、および、ESC141を介して各モータ142の回転数を制御するPWM(Pulse Width Modulation)コントローラ123を有している。   The flight controller FC includes a control device 120 that is a microcontroller. The control device 120 includes a CPU 121 that is a central processing unit, a memory 122 that is a storage device such as a ROM and a RAM, and a PWM (Pulse Width Modulation) controller 123 that controls the rotation speed of each motor 142 via the ESC 141. ing.

フライトコントローラFCはさらに、飛行制御センサ群132およびGPS受信器133(以下、これらを総称して「センサ等」ともいう。)を備えており、これらは制御装置120に接続されている。本実施形態におけるマルチコプター100の飛行制御センサ群132には、3軸加速度センサ、3軸角速度センサ、気圧センサ(高度センサ)、地磁気センサ(方位センサ)などが含まれている。制御装置120は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得可能とされている。   The flight controller FC further includes a flight control sensor group 132 and a GPS receiver 133 (hereinafter collectively referred to as “sensors or the like”), which are connected to the control device 120. The flight control sensor group 132 of the multicopter 100 in this embodiment includes a triaxial acceleration sensor, a triaxial angular velocity sensor, an atmospheric pressure sensor (altitude sensor), a geomagnetic sensor (orientation sensor), and the like. The control device 120 can acquire position information of the own aircraft including the latitude and longitude of the aircraft, the altitude, and the azimuth angle of the nose, in addition to the tilt and rotation of the aircraft, using these sensors and the like.

制御装置120のメモリ122には、マルチコプター100の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである飛行制御プログラムFCPが記憶されている。飛行制御プログラムFCPは、オペレータ(送信器110)からの指示に従い、センサ等から取得した情報を基に、個々のロータRの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター100を飛行させる。   The memory 122 of the control device 120 stores a flight control program FCP that is a program for controlling the attitude and basic flight operation of the multicopter 100 during flight. The flight control program FCP adjusts the rotational speed of each rotor R based on the information obtained from the sensor or the like according to an instruction from the operator (transmitter 110), and corrects the attitude and position disturbance of the aircraft. Fly the copter 100.

マルチコプター100の操縦は、オペレータが送信器110を用いて手動で行うほか、マルチコプター100の飛行経路や速度、高度などのパラメータである飛行計画FPを自律飛行プログラムAPPに予め登録しておき、マルチコプター100を目的地へ自律的に飛行させることも可能である(以下、このような自律飛行のことを「オートパイロット」という。)。   The operation of the multicopter 100 is manually performed by the operator using the transmitter 110, and the flight plan FP, which is a parameter such as the flight path, speed, and altitude of the multicopter 100, is registered in the autonomous flight program APP in advance. It is also possible to fly the multicopter 100 autonomously to the destination (hereinafter, such autonomous flight is referred to as “autopilot”).

このように、本実施形態におけるマルチコプター100は高度な飛行制御機能を備えている。ただし、本発明における無人航空機は、複数のロータRを備え、これら各ロータRの回転数を調節することにより機体の姿勢および飛行動作を制御する機体であればよく、例えばセンサ等から一部のセンサが省略された機体や、オートパイロット機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体であってもよい。   As described above, the multicopter 100 in the present embodiment has an advanced flight control function. However, the unmanned aerial vehicle according to the present invention may be any aircraft that includes a plurality of rotors R and controls the attitude and flight operation of the aircraft by adjusting the rotational speed of each of the rotors R. It may be an airframe in which sensors are omitted, or an airframe that does not have an autopilot function and can fly only by manual operation.

〔持ち運び構成〕
本実施形態におけるマルチコプター100は、胴体101から4本のアーム102が放射状に延びており、その各先端にロータRが配置されている。そして、マルチコプター100を用いて測量を行う場合には、マルチコプター100を測量地に運び込む必要がある。例えばその測量地に車両で乗り入れることが可能であれば、マルチコプター100の運搬上の問題は特に生じないものと思われる。しかし、それが例えば渓谷や峡谷など、舗装が施されていない場所であるときは、測量地には最終的に徒歩で向かうことになる。このときにマルチコプター100のアーム102が固定されていると、アーム102やロータRがかさばり、作業員が機体を持ち運ぶときの妨げとなりうる。
[Portable configuration]
In the multicopter 100 according to the present embodiment, four arms 102 extend radially from a body 101, and a rotor R is disposed at each tip. And when surveying using the multicopter 100, it is necessary to carry the multicopter 100 to the surveying place. For example, if it is possible to enter the surveying area with a vehicle, it is considered that the problem of transporting the multicopter 100 does not occur. However, if it is a place that is not paved, such as a canyon or a canyon, it will eventually head to the survey area on foot. At this time, if the arm 102 of the multicopter 100 is fixed, the arm 102 and the rotor R are bulky, which may hinder the worker from carrying the aircraft.

図6は、マルチコプター100のアーム102を折り畳んだ状態を示す平面図である。本実施形態におけるマルチコプター100は、各アーム102がその基端部102aから水平方向に回動可能に構成されている。このように、アーム102が折り畳み可能とされていることにより、作業員が運搬しやすい形に機体を変形させることが可能とされている。なお、各アーム102の先端部に連結されたスキッド103(図1参照)もアーム102の基端側に折り畳むことができる。また、各アーム102aをその基端部102aから取り外してさらにコンパクトにまとめることも可能である。   FIG. 6 is a plan view showing a state in which the arm 102 of the multicopter 100 is folded. The multicopter 100 according to the present embodiment is configured such that each arm 102 is rotatable in the horizontal direction from the base end portion 102a. As described above, since the arm 102 is foldable, the airframe can be deformed to be easily transported by an operator. Note that the skid 103 (see FIG. 1) connected to the distal end portion of each arm 102 can also be folded to the proximal end side of the arm 102. It is also possible to detach each arm 102a from its base end 102a and to make it more compact.

100 マルチコプター(無人航空機)
101 胴体
101a 上板
101b 下板
102 アーム
102a 基端部
R ロータ(回転翼)
200 補強部
200a,b 側板
210 補強板
210a 穴部
290 補強軸
300 レーザスキャナ
310 照射部
100 Multicopter (Unmanned aerial vehicle)
101 Body 101a Upper plate 101b Lower plate 102 Arm 102a Base end R Rotor (rotary blade)
200 Reinforcement part 200a, b Side plate 210 Reinforcement plate 210a Hole part 290 Reinforcement shaft 300 Laser scanner 310 Irradiation part

Claims (9)

複数の回転翼と、
所定の角度範囲を走査可能なレーザスキャナと、を備える無人航空機であって、
前記無人航空機の胴体には、該胴体の幅が他の部分よりも細く形成されたくびれ部が設けられており、
前記くびれ部により、前記レーザスキャナの照射光と前記胴体との接触が回避または低減されていることを特徴とする無人航空機。
A plurality of rotor blades,
An unmanned aerial vehicle comprising a laser scanner capable of scanning a predetermined angular range,
The fuselage of the unmanned aircraft is provided with a constricted portion in which the width of the fuselage is narrower than other parts,
The unmanned aerial vehicle characterized in that contact between the irradiation light of the laser scanner and the fuselage is avoided or reduced by the constricted portion.
前記レーザスキャナは、前記無人航空機の側方にある地物を略上下方向に走査可能な向きに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。   The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the laser scanner is arranged in a direction in which features on a side of the unmanned aircraft can be scanned in a substantially vertical direction. 前記レーザスキャナは180度を超える角度範囲を走査可能であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無人航空機。   The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the laser scanner is capable of scanning an angle range exceeding 180 degrees. 前記くびれ部には、略角筒形状に構成され、該くびれ部と一体化された補強部が設けられており、
前記補強部は、その筒軸方向が水平となる向きに配置され、前記胴体の幅方向と直交する方向に延びていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の無人航空機。
The constricted portion is configured in a substantially rectangular tube shape, and is provided with a reinforcing portion integrated with the constricted portion,
The said reinforcement part is arrange | positioned in the direction in which the cylinder-axis direction becomes horizontal, and is extended in the direction orthogonal to the width direction of the said fuselage, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Unmanned aircraft.
前記補強部の筒内には、該補強部の内面を支持し、該補強部の変形を抑制する補強板が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の無人航空機。   The unmanned aerial vehicle according to claim 4, wherein a reinforcing plate that supports an inner surface of the reinforcing portion and suppresses deformation of the reinforcing portion is disposed in the cylinder of the reinforcing portion. 前記補強板は、前記補強部の筒軸方向に沿って複数枚配置されていることを特徴とする請求項5に記載の無人航空機。   The unmanned aerial vehicle according to claim 5, wherein a plurality of the reinforcing plates are arranged along a cylindrical axis direction of the reinforcing portion. 前記補強板には、該補強板の厚み方向に貫通された穴部が形成されており、
前記穴部には、円柱形状または円筒形状の補強軸が挿通されており、
前記補強軸および前記補強板は一体化されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の無人航空機。
The reinforcing plate is formed with a hole penetrating in the thickness direction of the reinforcing plate,
A columnar or cylindrical reinforcing shaft is inserted through the hole,
The unmanned aerial vehicle according to claim 5 or 6, wherein the reinforcing shaft and the reinforcing plate are integrated.
前記各回転翼を支持する複数のアームを備え、
前記各アームは、その基端部を中心として水平方向に回動可能であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の無人航空機。
A plurality of arms for supporting the rotor blades;
The unmanned aerial vehicle according to any one of claims 1 to 7, wherein each of the arms is rotatable in a horizontal direction around a base end portion thereof.
前記各回転翼を支持する複数のアームを備え、
前記各アームは、前記胴体から取り外し可能であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の無人航空機。
A plurality of arms for supporting the rotor blades;
The unmanned aircraft according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the arms is removable from the fuselage.
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