JP2018095394A

JP2018095394A - Work system

Info

Publication number: JP2018095394A
Application number: JP2016240686A
Authority: JP
Inventors: 達也五百部; Tatsuya IYOBE; 英統松本; Hidemune Matsumoto; 賢司黒岩; Kenji Kuroiwa
Original assignee: ACSL Ltd
Current assignee: ACSL Ltd
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: JP6803213B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize movement of a horizontal direction of a suspending unmanned machine easily in a system for performing work by an unmanned machine in a structure.SOLUTION: A mural work system 1 comprises an unmanned machine 10 which performs prescribed work in a wall surface W1 of a building B and at the same time is capable of generating at least thrust in a horizontal direction and a crane 20 which is disposed in upward direction of the building B and suspends the unmanned machine 10 by a wire 22. The crane 20 comprises a taking-up device 26 which performs taking-up and running-out of the wire 22. The taking-up device 26 is configured so as to perform the taking-up and running-out of the wire 22 by following generation of the thrust in the horizontal direction by the unmanned machine 10 so that a height of the unmanned machine 10 is constant.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、構造物において所定の作業を行うための作業システムに関するものである。 The present invention relates to a work system for performing a predetermined work on a structure.

従来、ビル等の構造物の壁面等において作業を行うためのシステムが提案されている。例えば、下記特許文献１は、推進装置を備えた検査装置をワイヤによって検査箇所まで吊り下げて、推進装置による推進力によって検査装置を検査面に押しつけながら当該検査面の検査を行うシステムを開示している。こうしたシステムは、人が容易に近づけない箇所の検査を可能とする。 Conventionally, a system for performing work on a wall surface of a structure such as a building has been proposed. For example, Patent Document 1 below discloses a system in which an inspection device provided with a propulsion device is suspended to an inspection point by a wire, and the inspection surface is inspected while pressing the inspection device against the inspection surface by the propulsion force of the propulsion device. ing. Such a system makes it possible to inspect areas that are not easily accessible by humans.

特開２０１６−１０９５５７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-109557

しかしながら、上述したシステムは、検査装置の垂直方向の移動は、ワイヤの巻き取り及び繰り出しによって容易に実現されるものの、水平方向の移動については十分に考慮されていない。このため、例えば、水平方向に並ぶ複数の検査箇所の検査を、水平方向に移動しながら効率的に行うことが難しい。このように、従来のシステムは、吊り下げられた装置の水平方向の移動に関して改善の余地がある。 However, in the above-described system, although the vertical movement of the inspection apparatus can be easily realized by winding and unwinding the wire, the horizontal movement is not sufficiently considered. For this reason, for example, it is difficult to efficiently inspect a plurality of inspection points arranged in the horizontal direction while moving in the horizontal direction. Thus, the conventional system has room for improvement with respect to the horizontal movement of the suspended device.

本発明の実施形態は、構造物において無人機による作業を行うためのシステムにおいて、吊り下げられた無人機の水平方向の移動を容易に実現することを目的の一つとする。本発明の実施形態の他の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。 An object of an embodiment of the present invention is to easily realize horizontal movement of a suspended drone in a system for performing an operation by a drone in a structure. Other objects of the embodiments of the present invention will become apparent by referring to the entire specification.

本発明の一実施形態に係る作業システムは、構造物において所定の作業を行うための作業システムであって、前記所定の作業を行うと共に少なくとも水平方向の推進力を発生可能な無人機と、前記構造物の上方に設置され、前記無人機をワイヤで吊り下げるクレーンと、前記ワイヤの巻き取り及び繰り出しを行う巻取装置と、を備え、前記巻取装置が、前記無人機による水平方向の推進力の発生に伴って、前記無人機の高度が一定となるように、前記ワイヤの巻き取り又は繰り出しを行うように構成されている。こうした構成は、ワイヤの長さの調整によって、吊り下げられた無人機の水平方向の移動を容易に実現する。なお、巻取装置は、クレーンに設けることができ、又は、無人機に設けることもできる。 A work system according to an embodiment of the present invention is a work system for performing a predetermined work on a structure, and is capable of performing the predetermined work and generating at least a horizontal driving force, A crane installed above a structure and suspending the drone with a wire; and a winding device that winds and unwinds the wire; and the winding device is horizontally driven by the drone As the force is generated, the wire is wound or fed so that the altitude of the drone becomes constant. Such a configuration easily realizes horizontal movement of the suspended drone by adjusting the length of the wire. In addition, a winding device can be provided in a crane or can also be provided in a drone.

上述した作業システムは、前記無人機の水平方向の移動量を計測する移動量計測部を有し、前記巻取装置が、前記移動量計測部によって計測される前記無人機の水平方向の移動量に少なくとも基づいて、前記無人機の高度が一定となるように、前記ワイヤの巻き取り又は繰り出しを行う、ように構成され得る。 The work system described above has a movement amount measurement unit that measures the movement amount of the drone in the horizontal direction, and the winding device measures the movement amount of the drone in the horizontal direction measured by the movement amount measurement unit. Based on at least, the wire may be wound or fed out so that the altitude of the drone is constant.

また、上述した作業システムは、前記ワイヤの振れ角度を計測する振れ角度計測部を有し、前記巻取装置が、前記振れ角度計測部によって計測される前記ワイヤの振れ角度に少なくとも基づいて、前記無人機の高度が一定となるように、前記ワイヤの巻き取り又は繰り出しを行う、ように構成され得る。 Further, the work system described above includes a deflection angle measurement unit that measures a deflection angle of the wire, and the winding device is based on at least the deflection angle of the wire measured by the deflection angle measurement unit, The wire can be wound or fed so that the altitude of the drone is constant.

また、上述した作業システムは、前記無人機の高度を計測する高度計側部を有し、前記巻取装置が、前記高度計測部によって計測される前記無人機の高度に少なくとも基づいて、前記無人機の高度が一定となるように、前記ワイヤの巻き取り又は繰り出しを行う、ように構成され得る。 Further, the work system described above has an altimeter side portion that measures the altitude of the drone, and the winding device is based on at least the altitude of the drone measured by the altitude measurement unit. The wire may be wound or unwound so that the altitude of the wire is constant.

また、上述した作業システムは、前記ワイヤの振れを検出する振れ検出部を有し、前記無人機が、前記振れ検出部によって検出された振れを打ち消すように推進力を発生させる振れ止め制御を行う、ように構成され得る。こうした構成は、無人機を用いたワイヤの振れ止め制御を可能とする。 In addition, the above-described work system has a shake detection unit that detects the shake of the wire, and the unmanned aircraft performs steadying control that generates a propulsive force so as to cancel the shake detected by the shake detection unit. Can be configured. Such a configuration enables the steadying control of the wire using the drone.

また、上述した作業システムは、前記クレーンが、伸縮及び旋回可能なブームを有する、ように構成され得る。こうした構成は、吊り下げられた無人機の比較的長い距離の水平方向の移動を実現する。 Moreover, the work system mentioned above may be comprised so that the said crane may have a boom which can be expanded-contracted and rotated. Such a configuration achieves a relatively long distance horizontal movement of the suspended drone.

また、上述した作業システムは、前記クレーンが、前記構造物の側面に沿った水平方向に移動可能なブームを有する、ように構成され得る。こうした構成は、吊り下げられた無人機の比較的長い距離の水平方向の移動を実現する。 Moreover, the work system mentioned above may be comprised so that the said crane may have the boom which can move to the horizontal direction along the side surface of the said structure. Such a configuration achieves a relatively long distance horizontal movement of the suspended drone.

また、上述した作業システムは、前記ワイヤを介して前記無人機に電力を供給する電源部を有する、ように構成され得る。こうした構成は、ワイヤを介した無人機への電力の供給を可能とする。 In addition, the above-described work system may be configured to include a power supply unit that supplies power to the unmanned aircraft via the wire. Such a configuration allows power to be supplied to the drone via a wire.

また、上述した作業システムは、前記ワイヤを介した前記無人機との間の有線通信を行う通信部を有する、ように構成され得る。こうした構成は、ワイヤを介した無人機との有線通信を可能とする。 In addition, the above-described work system can be configured to include a communication unit that performs wired communication with the unmanned aircraft via the wire. Such a configuration enables wired communication with the drone via a wire.

また、上述した作業システムは、前記無人機が、前記構造物の側面を撮影するための側面用撮影部を有する、ように構成され得る。当該側面用撮影部は、例えば、無人機の制御とは独立して、撮影方向等の制御が可能となるように構成される。 In addition, the above-described work system can be configured such that the drone has a side surface photographing unit for photographing a side surface of the structure. For example, the side photographing unit is configured to be able to control the photographing direction and the like independently of the control of the drone.

本発明の様々な実施形態は、構造物において無人機による作業を行うためのシステムにおいて、吊り下げられた無人機の水平方向の移動を容易に実現する。 Various embodiments of the present invention facilitate the horizontal movement of a suspended drone in a system for performing work with the drone in a structure.

本発明の一実施形態に係る壁面作業システム１の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the wall surface work system 1 which concerns on one Embodiment of this invention. 壁面作業システム１の構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of the wall surface work system 1 typically. 無人機１０の構成を概略的に示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the drone 10. 巻取装置２６の構成を概略的に示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a winding device 26. 無人機１０が壁面Ｗ１に沿って水平方向に移動する様子を説明するための図。The figure for demonstrating a mode that the drone 10 moves to a horizontal direction along the wall surface W1. 無人機１０の水平方向の移動量ｄとワイヤ長ｌ_ｗとの関係を説明するための図。The figure for _{demonstrating} the relationship between the moving amount | distance d of the horizontal direction of the drone and the wire length lw. 無人機１０が壁面Ｗ１に沿って比較的長い距離を水平方向に移動する様子を説明するための図。The figure for demonstrating a mode that the drone moves to a horizontal direction comparatively long distance along the wall surface W1. 無人機１０が壁面Ｗ１に沿って比較的長い距離を水平方向に移動する様子を説明するための図。The figure for demonstrating a mode that the drone moves to a horizontal direction comparatively long distance along the wall surface W1.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る壁面作業システム１の構成を模式的に示す図である。壁面作業システム１は、構造物の壁面において所定の作業を行うためのシステムである。図１は、構造物の一例であるビルＢの作業面である壁面Ｗ１が左側を向くように、ビルＢを壁面Ｗ２側から見た図であり、図２は、ビルＢを壁面Ｗ１側から見た図である。なお、本実施形態において、構造物の高さは特に限定されず、低層〜高層の様々な構造物（例えば、低層〜高層ビル）が、本実施形態における構造物に含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows typically the structure of the wall surface work system 1 which concerns on one Embodiment of this invention. The wall surface work system 1 is a system for performing a predetermined work on the wall surface of a structure. FIG. 1 is a view of the building B viewed from the wall surface W2 side so that the wall surface W1 that is the work surface of the building B that is an example of the structure faces the left side, and FIG. FIG. In addition, in this embodiment, the height of a structure is not specifically limited, Various structures (for example, a low-rise building-a high-rise building) of a low layer-a high layer are contained in the structure in this embodiment.

壁面作業システム１は、図１及び図２に示すように、作業を行う無人機１０と、ビルＢの屋上Ｒに設置され、無人機１０を壁面Ｗ１（作業面）に対向するようにワイヤ２２で吊り下げるクレーン２０とを備える。クレーン２０は、無人機１０を吊り下げることが可能な位置であれば、屋上Ｒ以外の位置に設置することも可能である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the wall surface work system 1 is installed on the rooftop R of the building B with the unmanned aircraft 10 that performs the work, and the wires 22 so that the drone 10 faces the wall surface W1 (work surface). And a crane 20 to be hung. The crane 20 can be installed at a position other than the rooftop R as long as it can hang the drone 10.

無人機１０は、図１及び図２に示すように、本体部１２と、当該本体部１２を囲むように前後左右に設けられた４つのプロペラ１４とを備える。本体部１２は、その上側において、クレーン２０のワイヤ２２の先端が取り付けられている。本実施形態において、プロペラ１４は、その回転面が鉛直となるように設けられており、回転駆動されることにより、前後左右方向（４つのプロペラ１４それぞれの回転面に垂直な方向）の推進力を発生させる。なお、プロペラ１４は、一般的なマルチコプターと同様に、その回転面が水平となるように設けることもできる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the drone 10 includes a main body 12 and four propellers 14 provided on the front, rear, left, and right so as to surround the main body 12. The tip of the wire 22 of the crane 20 is attached to the upper side of the main body 12. In the present embodiment, the propeller 14 is provided so that its rotation surface is vertical, and is driven to rotate, thereby propelling force in the front-rear and left-right directions (directions perpendicular to the rotation surfaces of the four propellers 14). Is generated. In addition, the propeller 14 can also be provided so that the rotation surface may become horizontal similarly to a general multicopter.

図３は、無人機１０の構成を概略的に示すブロック図である。無人機１０は、図示するように、制御部１００と、無線通信を行う通信部１０２と、各種センサ１０４と、撮影部１０６と、情報を記憶する記憶部１０８と、無人機１０の各部に電力を供給する電源１１０とを有する。これらの各部の少なくとも一部は、本体部１２の内部に収容され得る。 FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the drone 10. As shown in the figure, the drone 10 includes a control unit 100, a communication unit 102 that performs wireless communication, various sensors 104, a photographing unit 106, a storage unit 108 that stores information, and power to each unit of the drone 10. And a power supply 110 for supplying power. At least some of these parts can be accommodated in the main body 12.

制御部１００は、例えば、小型のコンピュータとして構成され、プロペラ１４（モータ）を含む無人機１０の各部を制御する。 The control unit 100 is configured as, for example, a small computer, and controls each unit of the drone 10 including the propeller 14 (motor).

各種センサ１０４は、無人機１０の各種の制御に必要な様々なセンサを含む。例えば、各種センサ１０４には、高度センサ（気圧センサ）、方位センサ（電子コンパス）、測距センサ、ＧＰＳセンサ、加速度センサ、及び、ジャイロセンサ（角速度センサ）等が含まれる。 Various sensors 104 include various sensors necessary for various controls of the drone 10. For example, the various sensors 104 include an altitude sensor (barometric pressure sensor), a direction sensor (electronic compass), a distance measuring sensor, a GPS sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor (angular velocity sensor), and the like.

撮影部１０６は、静止画像及び動画像を撮影可能な一般的なデジタルカメラとして構成されている。撮影部１０６を介して撮影された画像は、記憶部１０８に記録され得る。本実施形態において、撮影部１０６は、壁面Ｗ１を撮影するためのものであり、無人機１０の姿勢の制御等とは独立して、その撮影方向等の制御が可能となるように構成される。 The photographing unit 106 is configured as a general digital camera capable of photographing still images and moving images. An image photographed via the photographing unit 106 can be recorded in the storage unit 108. In the present embodiment, the photographing unit 106 is for photographing the wall surface W1, and is configured to be able to control the photographing direction and the like independently of the control of the attitude of the drone 10 and the like. .

本実施形態において、無人機１０は、ユーザが操作する遠隔操作装置（プロポ、又は、汎用コンピュータ等）から受信する操作指令に基づいて動作するように構成されている。例えば、無人機１０の制御部１００は、遠隔操作装置から通信部１０２を介して受信する操作指令に従って、プロペラ１４を回転駆動し、又は、撮影部１０６による撮影を実行する。 In the present embodiment, the drone 10 is configured to operate based on an operation command received from a remote operation device (such as a radio or general-purpose computer) operated by a user. For example, the control unit 100 of the drone 10 rotationally drives the propeller 14 or performs photographing by the photographing unit 106 in accordance with an operation command received from the remote operation device via the communication unit 102.

本実施形態において、無人機１０は、ビルＢの壁面Ｗ１の目視検査のために、当該壁面Ｗ１の撮影作業を行う。しかしながら、本発明の実施形態において、無人機１０が行う作業は撮影作業に限定されず、清掃作業、及び、打検（音波を利用した非破壊検査）作業等の、構造物の壁面において行われ得る様々な作業が含まれる。無人機１０は、行う作業に応じた機器、装置、設備等が実装され得る。 In the present embodiment, the drone 10 performs a photographing operation of the wall surface W1 for visual inspection of the wall surface W1 of the building B. However, in the embodiment of the present invention, the work performed by the drone 10 is not limited to the photographing work, but is performed on the wall surface of the structure, such as a cleaning work and a tapping (nondestructive inspection using sound waves) work. Includes various operations to get. The drone 10 can be equipped with devices, apparatuses, facilities, and the like according to the work to be performed.

クレーン２０は、一般的な小型のクレーンとしての構成を有し、図１及び図２に示すように、ブーム２４と、ブーム２４を支持するブームベース２５と、ワイヤ２２の巻き取り及び繰り出しを行う巻取装置２６とを備える。巻取装置２６は、ワイヤ２２が巻回されるワイヤリール２７を内部に備える。巻取装置２６から繰り出されるワイヤ２２は、屋上Ｒから空中に突き出したブーム２４の先端において下方に垂れ下がり、上述したように、その先端部が無人機１０の本体部１２の上側に取り付けられている。このようにして、クレーン２０は、無人機１０を壁面Ｗ１に対向するように吊り下げる。 The crane 20 has a configuration as a general small crane, and as shown in FIGS. 1 and 2, the boom 24, the boom base 25 that supports the boom 24, and the winding and feeding of the wire 22 are performed. A winding device 26. The winding device 26 includes a wire reel 27 around which the wire 22 is wound. The wire 22 fed out from the winding device 26 hangs downward at the tip of the boom 24 protruding from the roof R into the air, and the tip is attached to the upper side of the main body 12 of the drone 10 as described above. . In this way, the crane 20 suspends the drone 10 so as to face the wall surface W1.

図４は、巻取装置２６の構成を概略的に示すブロック図である。巻取装置２６は、図示するように、制御部２６０と、無線通信を行う通信部２６２とを有する。制御部２６０は、例えば、小型のコンピュータとして構成され、通信部２６２及びワイヤリール２７を制御する。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the winding device 26. As illustrated, the winding device 26 includes a control unit 260 and a communication unit 262 that performs wireless communication. The control unit 260 is configured as a small computer, for example, and controls the communication unit 262 and the wire reel 27.

ここで、本実施形態における無人機１０が、壁面Ｗ１に沿って水平方向に移動する場合の動作について説明する。遠隔操作装置から水平方向への移動に対応する操作指令を受信すると、無人機１０の制御部１００は、対応するプロペラ１４を回転駆動し、対応するプロペラ１４の回転駆動に伴って、対応する方向の推進力が発生する。推進力の発生に応じて無人機１０が水平方向に移動すると、ワイヤ２２のワイヤ長（ブーム２４の先端部からの伸び量）が一定であれば、無人機１０の高度が変化する。例えば、ワイヤ２２が鉛直下方に垂れ下がっている状態において、無人機１０が水平方向に移動すると、無人機１０の高度は高くなる。本実施形態における壁面作業システム１は、こうした無人機１０の水平方向への移動に伴って、クレーン２０の巻取装置２６が、無人機１０の高度が一定となるように（水平方向への移動後の高度が移動前の高度となるように）、ワイヤ２２の巻き取り又は繰り出しを行うように構成されている Here, the operation when the drone 10 in the present embodiment moves in the horizontal direction along the wall surface W1 will be described. When the operation command corresponding to the movement in the horizontal direction is received from the remote operation device, the control unit 100 of the drone 10 rotates the corresponding propeller 14, and the corresponding direction in accordance with the rotation drive of the corresponding propeller 14. The driving force is generated. When the drone 10 moves in the horizontal direction according to the generation of the propulsive force, the altitude of the drone 10 changes if the wire length of the wire 22 (the amount of extension from the tip of the boom 24) is constant. For example, when the drone 10 moves in the horizontal direction in a state where the wire 22 hangs vertically downward, the altitude of the drone 10 increases. In the wall surface working system 1 according to the present embodiment, as the drone 10 is moved in the horizontal direction, the winding device 26 of the crane 20 is set so that the altitude of the drone 10 becomes constant (moving in the horizontal direction). It is configured to wind or unwind the wire 22 so that the later altitude is the altitude before movement).

図５は、無人機１０が壁面Ｗ１に沿って水平方向に移動する様子を説明するための図である。ここで、図示するように、壁面Ｗ１の左下隅を原点０、水平方向をＸ軸、鉛直方向（高さ方向）をＺ軸とする座標系を定義する。また、当該座標系におけるクレーン２０のブーム２４の位置をＰ（Ｘ_ｂ，Ｚ_ｂ）、無人機１０の位置をＰ（Ｘ_ｃ，Ｚ_ｃ）とする。ここで、ワイヤ２２が鉛直下方に垂下している状態でのワイヤ長をｌ_ｗ０とすれば、この時の無人機１０の位置Ｐ（Ｘ_ｃ０，Ｚ_ｃ０）は、Ｐ（Ｘ_ｂ，Ｚ_ｂ−ｌ_ｗ０）となる。 FIG. 5 is a diagram for explaining how the drone 10 moves in the horizontal direction along the wall surface W1. Here, as shown in the figure, a coordinate system is defined in which the lower left corner of the wall surface W1 is the origin 0, the horizontal direction is the X axis, and the vertical direction (height direction) is the Z axis. Further, the position _P of the boom 24 of the crane _{20 (X b, Z b)} , the position of the drone _{_{10 P (X c, Z c}} ) and of the coordinate system. Here, if the wire length in the state where the wire 22 hangs vertically downward is l _w0 , the position P (X _c0 , Z _c0 ) of the drone 10 at this time is P (X _b , Z _b). -L _w0 ).

また、図６に示すように、無人機１０が、ワイヤ２２が鉛直下方に垂下している状態から左方向に距離ｄだけ移動すると、ワイヤ長がｌ_ｗ０から変化しない場合には、移動後におけるワイヤ２２の鉛直方向を基準とした角度（時計回り方向を正とする）をφとすると、ｌ_ｗ０・ｓｉｎφ＝ｄという式が成立し、また、無人機１０の移動後の位置は、移動前の位置と比較して、ｌ_ｗ０（１−ｃｏｓφ）だけ上方となる。つまり、無人機１０の移動後の位置Ｐ（Ｘ_ｃ，Ｚ_ｃ）は、Ｐ（Ｘ_ｂ−ｄ，Ｚ_ｂ−ｌ_ｗ０・ｃｏｓφ）により与えられことになる。また、ｌ_ｗ０・ｓｉｎφ＝ｄであるから、無人機１０の位置Ｐ（Ｘ_ｃ，Ｚ_ｃ）は、以下の式（１）により与えられる。

Ｐ（Ｘ_ｃ，Ｚ_ｃ）＝Ｐ（Ｘ_ｂ−ｄ，√（ｌ_ｗ０ ^２−ｄ^２））・・・（１）
In addition, as shown in FIG. 6, when the drone 10 moves to the left by a distance d from the state where the wire 22 hangs vertically downward, if the wire length does not change from _lw0 , If the angle with respect to the vertical direction of the wire 22 (clockwise direction is positive) is φ, the formula l _w0 · sin φ = d is established, and the position of the drone 10 after moving is Compared with the position of (1), it is higher by l _w0 (1-cosφ). That is, the position P (X _c , Z _c ) after the movement of the drone 10 is given by P (X _b −d, Z _b −l _w0 · cos φ). Further, since l _w0 · sin φ = d, the position P (X _c , Z _c ) of the drone 10 is given by the following equation (1).

P (X _c , Z _c ) = P (X _b −d, √ (l _w0 ² −d ² )) (1)

ここで、図６に示すように、無人機１０が水平方向にｄ移動した場合に、高さＺ_ｃが一定となるようなワイヤ長ｌ_ｗｃは、以下の式（２）により与えられる。

ｌ_ｗｃ＝√（ｌ_ｗ０ ^２＋ｄ^２）・・・（２）

従って、式（２）を満たすワイヤ長ｌ_ｗｃとなるようにワイヤ長を制御すれば、無人機１０の高度は一定に保たれる。 Here, as shown in FIG. 6, the wire length l _wc that makes the height Z _c constant when the drone 10 moves d in the horizontal direction is given by the following equation (2).

l _wc = √ (l _w0 ² + d ² ) (2)

Therefore, if the wire length is controlled so as to satisfy the wire length l _wc satisfying the expression (2), the altitude of the drone 10 is kept constant.

そして、この場合、無人機１０の水平方向の移動量（水平位置の変化量）ｄとワイヤ２２のワイヤ長の変化量Δｌ_ｗとの関係は、以下の式（３）により与えられる。なお、このときのワイヤ２２の振れ角度θは、θ＝ｔａｎ^−１（ｄ／ｌ_ｗ０）となる。

Δｌ_ｗ＝ｌ_ｗｃ−ｌ_ｗ０＝√（ｌ_ｗ０ ^２＋ｄ^２）−ｌ_ｗ０・・・（３）
In this case, the relationship between the wire length variation .DELTA.l _w in the horizontal direction of the movement amount (horizontal position change amount) d and the wire 22 of the drone 10 is given by the following equation (3). At this time, the deflection angle θ of the wire 22 is θ = tan ⁻¹ (d / l _w0 ).

Δl _w = l _wc −l _w0 = √ (l _w0 ² + d ² ) −l _w0 (3)

本実施形態における壁面作業システム１は、無人機１０の水平方向の移動量ｄを計測することにより、無人機１０の高さＺ_ｃが一定となるようなワイヤ２２のワイヤ長の変化量Δｌ_ｗを求め、当該変換量Δｌ_ｗに従って、ワイヤ２２の巻き取り又は繰り出しを行う。 The wall surface working system 1 according to the present embodiment measures the amount of movement d in the horizontal direction of the drone 10 to measure the amount of change Δl _w of the wire 22 such that the height Z _c of the drone 10 becomes constant. the calculated, in accordance with the conversion amount .DELTA.l _w, it is capable of winding or unwinding of the wire 22.

無人機１０の水平方向の移動量ｄは、例えば、無人機１０側で計測して巻取装置２６に送信される。例えば、無人機１０は、ＩＭＵ（慣性計測装置）を有するように構成され、当該ＩＭＵを用いて水平方向の移動量ｄを計測することができる。また、例えば、無人機１０は、ＧＰＳセンサによる位置情報（移動前後それぞれの位置の差分）に基づいて水平方向の移動量ｄを計測することができる。また、例えば、無人機１０は、クレーン２０のブーム２４の先端部等に設けられたマーク（標的）の相対的な位置の変化を視覚センサ（画像センサ）によって計測することにより、水平方向の移動量ｄを計測することができる。 The horizontal movement amount d of the drone 10 is measured on the drone 10 side and transmitted to the winding device 26, for example. For example, the drone 10 is configured to have an IMU (Inertial Measurement Device), and can measure the movement amount d in the horizontal direction using the IMU. For example, the drone 10 can measure the horizontal movement amount d based on position information (difference between positions before and after movement) by a GPS sensor. Further, for example, the drone 10 moves in the horizontal direction by measuring a change in the relative position of a mark (target) provided at the tip of the boom 24 of the crane 20 by a visual sensor (image sensor). The quantity d can be measured.

また、無人機１０の水平方向の移動量ｄは、クレーン２０側で計測することもできる。例えば、無人機１０の本体部１２の上面等に設けられたマーク（標的）の相対的な位置の変化を視覚センサ（画像センサ）によって計測することにより、無人機１０の水平方向の移動量ｄを計測することができる。 Further, the horizontal movement amount d of the drone 10 can also be measured on the crane 20 side. For example, the horizontal movement amount d of the drone 10 is measured by measuring a change in the relative position of a mark (target) provided on the upper surface of the main body 12 of the drone 10 with a visual sensor (image sensor). Can be measured.

こうして無人機１０の水平方向の移動量ｄが得られると、巻取装置２６（制御部２６０）が、上記式（３）を用いてワイヤ２２のワイヤ長の変化量Δｌ_ｗを求め、当該変換量Δｌ_ｗに従って、ワイヤ２２の巻き取り又は繰り出しを行う。なお、ワイヤ２２のワイヤ長の変化量Δｌ_ｗは、無人機１０側で求めることもできる。 Thus the movement amount d of the horizontal direction of the drone 10 is obtained, the winding device 26 (control unit 260) obtains the wire length variation .DELTA.l _w of the wire 22 by using equation (3), the conversion according to the amount .DELTA.l _w, it is capable of winding or unwinding of the wire 22. Incidentally, the wire length variation .DELTA.l _w of the wire 22 can also be determined by the drone 10 side.

また、本実施形態において、ワイヤ２２の振れ角度θを計測することにより、無人機１０の高さＺ_ｃが一定となるようなワイヤ２２のワイヤ長の変化量Δｌ_ｗを求めるようにしても良い。ワイヤ２２の振れ角度θは、例えば、ブーム２４に公知のワイヤ傾斜角度センサ等を設置して計測することができる。そして、水平方向の移動量ｄは、ｄ＝ｌ_ｗ０・ｔａｎθにより求めることができる。 Further, in the present embodiment, by measuring the deflection angle θ of the wire 22, the change amount Δl _w of the wire length of the wire 22 that makes the height Z _c of the drone 10 constant may be obtained. . The deflection angle θ of the wire 22 can be measured, for example, by installing a known wire inclination angle sensor or the like on the boom 24. The horizontal movement amount d can be obtained by d = l _w0 · tan θ.

また、本実施形態において、無人機１０の高度自体を高度センサによって計測し、移動後の高度が移動前の高度となるように、ワイヤ長をフィードバック制御するようにしても良い。 In the present embodiment, the altitude of the drone 10 itself may be measured by an altitude sensor, and the wire length may be feedback controlled so that the altitude after movement becomes the altitude before movement.

なお、以上、無人機１０が壁面Ｗ１に沿って水平方向に移動する場合について説明したが、無人機１０が壁面Ｗ１に直交する（壁面Ｗ１に近づく又は壁面Ｗ１から遠ざかる）水平方向に移動する場合についても同様である。なお、無人機１０が、壁面との接触時における衝撃を緩和するための機構（緩衝機構）を有するようにしても良い。 Although the case where the drone 10 moves in the horizontal direction along the wall surface W1 has been described above, the case where the drone 10 moves in the horizontal direction orthogonal to the wall surface W1 (approaching the wall surface W1 or moving away from the wall surface W1). The same applies to. The drone 10 may have a mechanism (buffer mechanism) for mitigating an impact when contacting the wall surface.

ここで、本実施形態における無人機１０は、ワイヤ２２の振れ止め制御を行うように構成されている。具体的には、無人機１０は、ワイヤ２２の振れの検出に応じて、プロペラ１４を回転駆動してワイヤ２２の振れを打ち消す推進力を発生させる。ワイヤ２２の振れは、例えば、ブーム２４に設置された公知のワイヤ傾斜角度センサ等を介した振れ角度として検出される。なお、振れ角度に代えて、負荷トルクオブザーバ等で推定演算した振れ角度を用いることも可能である。 Here, the drone 10 in the present embodiment is configured to perform steadying control of the wire 22. Specifically, the drone 10 generates propulsive force that rotates the propeller 14 and cancels the shake of the wire 22 in response to detection of the shake of the wire 22. The swing of the wire 22 is detected as a swing angle via a known wire tilt angle sensor or the like installed on the boom 24, for example. Instead of the swing angle, it is also possible to use a swing angle estimated and calculated by a load torque observer or the like.

ここで、本実施形態において、ワイヤ２２を介して無人機１０に電力を供給するように構成しても良い。例えば、巻取装置２６又はその他の装置が有する電源部を、ワイヤ２２を介して無人機１０に電力を供給可能となるように構成することができる。こうすれば、無人機１０側の電源１１０を不要とし、又は、巻取装置２６等のクレーン２０側の装置の電源部を電源１１０のバックアップ電源として使用することができる。 Here, in the present embodiment, power may be supplied to the drone 10 via the wire 22. For example, the power supply unit included in the winding device 26 or other device can be configured to be able to supply power to the drone 10 via the wire 22. In this way, the power supply 110 on the drone 10 side is not required, or the power supply unit of the crane 20 side device such as the winding device 26 can be used as a backup power supply for the power supply 110.

また、本実施形態において、ワイヤ２２を介した無人機１０との間の有線通信を行うように構成しても良い。例えば、巻取装置２６の通信部２６２又はその他の装置が有する通信部を、ワイヤ２２を介した無人機１０との間の有線通信が可能となるように構成することができる。こうした有線通信は、例えば、上述した様々な装置が無人機１０との間で行う通信に適用することができ、例えば、遠隔操作装置と無人機１０との間の通信、及び、巻取装置２６と無人機１０との間の通信に適用することができる。また、無人機１０の撮影部１０６を介して撮影された画像を、ワイヤ２２を介した有線通信によって、巻取装置２６又はその他の装置に伝送するように構成することもできる。 Moreover, in this embodiment, you may comprise so that wired communication between the drone 10 via the wire 22 may be performed. For example, the communication unit 262 of the winding device 26 or a communication unit included in another device can be configured to enable wired communication with the drone 10 via the wire 22. Such wired communication can be applied, for example, to communication performed by the various devices described above between the drone 10 and, for example, communication between the remote control device and the drone 10, and the winding device 26. Can be applied to communication between the mobile phone 10 and the drone 10. Further, an image captured through the imaging unit 106 of the drone 10 can be configured to be transmitted to the winding device 26 or other devices by wired communication via the wire 22.

以上説明した本実施形態の壁面作業システム１は、巻取装置２６が、無人機１０による壁面Ｗ１に沿った水平方向の推進力の発生に伴って、当該無人機１０の高度が一定となるように、ワイヤ２２の巻き取り又は繰り出しを行うから、吊り下げられた無人機１０の水平方向の移動が容易に実現される。 In the wall surface working system 1 of the present embodiment described above, the altitude of the drone 10 becomes constant as the winding device 26 generates the horizontal propulsion force along the wall surface W1 by the drone 10. In addition, since the wire 22 is wound or unwound, the suspended drone 10 can be easily moved in the horizontal direction.

本実施形態の壁面作業システム１は、巻取装置２６がクレーン２０に設けられているが、当該巻取装置２６を無人機１０側に設けることも可能である。 In the wall surface working system 1 of the present embodiment, the winding device 26 is provided on the crane 20, but the winding device 26 can also be provided on the unmanned aircraft 10 side.

次に、本発明の他の実施形態に係る壁面作業システム１Ａについて説明する。壁面作業システム１Ａは、上述した壁面作業システム１のクレーン２０に代えて、クレーン２０Ａを備える。当該クレーン２０Ａは、伸縮及び旋回が可能なブーム２４Ａと、ブーム２４Ａの動作を制御するブーム制御装置２４１Ａと、クレーン２０と同様のブームベース２５と、クレーン２０と同様の巻取装置２６とを備える。 Next, a wall surface working system 1A according to another embodiment of the present invention will be described. The wall surface working system 1A includes a crane 20A instead of the crane 20 of the wall surface working system 1 described above. The crane 20A includes a boom 24A that can be expanded and contracted, a boom control device 241A that controls the operation of the boom 24A, a boom base 25 similar to the crane 20, and a winding device 26 similar to the crane 20. .

この実施形態における壁面作業システム１Ａは、上述した壁面作業システム１と同様に、巻取装置２６が、水平方向に移動する無人機１０の高度が一定となるように、ワイヤ２２の巻き取り又は繰り出しを行う。しかしながら、こうしたワイヤ長の制御のみでは、ワイヤ２２の振れ角度θが大きくなるに従って、その動作が不安定になる恐れがある。 In the wall surface working system 1A according to this embodiment, similarly to the wall surface working system 1 described above, the winding device 26 winds or feeds the wire 22 so that the altitude of the drone 10 moving in the horizontal direction is constant. I do. However, only by controlling the wire length, the operation may become unstable as the deflection angle θ of the wire 22 increases.

そこで、壁面作業システム１Ａにおいては、クレーン２０Ａのブーム２４Ａの伸縮及び旋回によって、無人機１０の比較的長い距離の水平方向の移動を実現する。図７は、この実施形態における無人機１０が壁面Ｗ１に沿って、比較的長い距離を水平方向に移動する様子を説明するための図である。図示するように、無人機１０を左方向にｄだけ移動させる場合、ブーム２４Ａの初期状態からの回転角度（時計回り方向を正とする）αは、ｔａｎ^−１（ｄ／Ｌ_Ｙ０）となり（Ｌ_Ｙ０は初期状態のブーム２４Ａのブーム長）、また、ブーム２４Ａのブーム長Ｌ_Ｙｃは、以下の式（４）によって与えられる。こうした回転角度及びブーム長となるように、ブーム２４Ａの伸縮及び旋回が制御される。

Ｌ_Ｙｃ＝√（Ｌ_Ｙ０ ^２＋ｄ^２）・・・（４）
Therefore, in the wall surface working system 1A, the unmanned aircraft 10 can be moved in the horizontal direction over a relatively long distance by expansion and contraction and turning of the boom 24A of the crane 20A. FIG. 7 is a diagram for explaining how the drone 10 in this embodiment moves in a horizontal direction over a relatively long distance along the wall surface W1. As shown in the figure, when the drone 10 is moved to the left by d, the rotation angle α of the boom 24A from the initial state (the clockwise direction is positive) α is tan ⁻¹ (d / L _Y0 ) ( L _Y0 is the boom length of the boom 24A in the initial state), and the boom length L _Yc of the boom 24A is given by the following equation (4). The expansion and contraction and turning of the boom 24A are controlled so that the rotation angle and the boom length are obtained.

L _Yc = √ (L _Y0 ² + d ² ) ... (4)

また、壁面作業システム１Ａにおいて、クレーン２０Ａ自体を、壁面Ｗ１に沿った水平方向に移動可能としても良い。例えば、図８に示すように、壁面Ｗ１に沿った水平方向に延びるように、屋上Ｒの壁面Ｗ１側端部にレール２８Ａを設け、クレーン２０Ａのブームベース２５Ａを、当該レール２８Ａに沿って移動可能となるように構成する。こうすれば、無人機１０のより一層長い距離の水平方向の移動が実現される。また、複数の壁面作業システム１又は１Ａを、壁面Ｗ１に沿って配置することも可能である。 In the wall surface working system 1A, the crane 20A itself may be movable in the horizontal direction along the wall surface W1. For example, as shown in FIG. 8, a rail 28A is provided at the wall W1 side end of the roof R so as to extend in the horizontal direction along the wall W1, and the boom base 25A of the crane 20A is moved along the rail 28A. Configure to be possible. In this way, the horizontal movement of the drone 10 for a longer distance is realized. It is also possible to arrange a plurality of wall surface work systems 1 or 1A along the wall surface W1.

本発明の実施形態において、所定の作業を行う場所は、ビルの壁面に限定されない。例えば、橋梁の上方に設置されたクレーンで吊り下げられた無人機が、橋脚及び道路の裏側の点検作業を行うように構成されたシステムなど、本発明の実施形態における作業システムは、様々な構造物における様々な作業を行うためのシステムとして構成され得る。 In the embodiment of the present invention, the place where the predetermined work is performed is not limited to the wall surface of the building. For example, the work system in the embodiment of the present invention has various structures such as a system in which a drone suspended by a crane installed above a bridge performs an inspection work on a pier and a back side of a road. It can be configured as a system for performing various operations on objects.

本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変更が可能である。例えば、上述した実施形態における各部材の形状、数、又は配置等は適宜変更される。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the shape, number, arrangement, or the like of each member in the above-described embodiment is appropriately changed.

１、１Ａ壁面作業システム
１０無人機
２０クレーン
２２ワイヤ
２４、２４Ａブーム
２５、２５Ａブームベース
２６巻取装置
２８Ａレール

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Wall surface working system 10 Unmanned aircraft 20 Crane 22 Wire 24, 24A Boom 25, 25A Boom base 26 Winding device 28A Rail

Claims

A work system for performing a predetermined work on a structure,
An unmanned aerial vehicle capable of performing the predetermined work and generating at least a horizontal driving force;
A crane installed above the structure and suspending the drone with a wire;
A winding device for winding and unwinding the wire,
The winding device is configured to wind or unwind the wire so that the altitude of the unmanned aircraft is constant with the generation of horizontal thrust by the unmanned aircraft.
Work system.

The work system of claim 1,
A movement amount measuring unit for measuring a movement amount of the drone in a horizontal direction;
The winding device winds or unwinds the wire so that the altitude of the drone is constant based on at least the horizontal movement amount of the drone measured by the movement amount measurement unit. ,
Work system.

The work system according to claim 1 or 2,
A deflection angle measuring unit for measuring a deflection angle of the wire;
The winding device winds or feeds the wire so that the altitude of the drone is constant based at least on the swing angle of the wire measured by the swing angle measuring unit.
Work system.

The work system according to any one of claims 1 to 3,
It has an altimeter side that measures the altitude of the drone,
The winding device winds or feeds the wire so that the altitude of the drone is constant based on at least the altitude of the drone measured by the altitude measuring unit.
Work system.

A work system according to any one of claims 1 to 4,
A shake detection unit for detecting the shake of the wire;
The drone performs a steadying control for generating a propulsive force so as to cancel a shake detected by the shake detection unit.
Work system.

The work system according to claim 1, wherein the crane has a boom that can be extended and retracted and turned.

The work system according to claim 1, wherein the crane includes a boom that is movable in a horizontal direction along a side surface of the structure.

The work system according to claim 1, further comprising a power supply unit that supplies power to the drone through the wire.

The work system according to claim 1, further comprising a communication unit that performs wired communication with the drone via the wire.

The work system according to claim 1, wherein the drone includes a side photographing unit for photographing a side of the structure.