JP7086144B2 - Mobiles, exploration surveyors and exploration survey methods - Google Patents

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Description

本発明は、空中飛行および水上航行が可能な移動体、この移動体を含む探査測量装置、およびこの移動体を利用する探査測量方法に関する。 The present invention relates to a moving body capable of flying in the air and navigating on the water, an exploration surveying device including the moving body, and an exploration surveying method using the moving body.

従来、空中飛行および水上航行が可能な移動体として、水上で離着陸できる水上機などがある。また、無人飛行体である、いわゆるドローンにおいても、空中飛行、水上移動、陸上走行などが可能なものも知られている。 Conventionally, as a mobile body capable of flying in the air and navigating on the water, there is a seaplane capable of taking off and landing on the water. In addition, even so-called drones, which are unmanned aerial vehicles, are known to be capable of flying in the air, moving on the water, and traveling on land.

ここで、湖沼、溜池、河川、海上、港湾などの深浅測量などの探査測量は、ボートを用いた人による作業や、潜水士による水中作業などによっていた。なお、通常は、水質調査のためのサンプリングや、水量調査なども行っている。 Here, exploration surveys such as shallow surveys of lakes, ponds, rivers, seas, and harbors were carried out by humans using boats and underwater work by divers. Normally, sampling for water quality surveys and water volume surveys are also conducted.

しかし、このような探査測量、調査は、多大な労力と、時間を要する。また、地形によっては、ボートの搬入などが困難な場合もある。 However, such exploration surveys and surveys require a great deal of labor and time. In addition, depending on the terrain, it may be difficult to bring in a boat.

特許文献1には、無線によって操作される無人航空機から水文調査装置を搭載したフロート(浮力体)を吊り下げ、これを水上に浮遊させて、探査測量を行うことが記載されている。また、特許文献1には、無人航空機からケーブルを伸ばし、水深を計測することについても記載されている。 Patent Document 1 describes that a float (buoyant body) equipped with a hydrological survey device is suspended from an unmanned aerial vehicle operated by radio and suspended on water for exploratory surveying. Further, Patent Document 1 also describes extending a cable from an unmanned aerial vehicle and measuring the water depth.

特許文献2には、無人航空機を利用した試料のサンプリングについて記載されている。また、特許文献3には、空中飛行し、水上航行できる水空両用無人機が示されている。 Patent Document 2 describes sampling of a sample using an unmanned aerial vehicle. Further, Patent Document 3 discloses an amphibious unmanned aerial vehicle capable of flying in the air and sailing on the water.

特開2019-77293号公報JP-A-2019-77293 特開2019-82417号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-82417 特開2018-24431号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-24431

しかし、特許文献1では、無線操作によって無人航空機を操作するため、水域の探査測量の作業には手間が掛かる。また、特許文献3に示される無人機は、水底の探査測量などの比較的長い水上航行には適さない。 However, in Patent Document 1, since the unmanned aerial vehicle is operated by wireless operation, the work of exploration and surveying of the water area is troublesome. Further, the unmanned aerial vehicle shown in Patent Document 3 is not suitable for relatively long water navigation such as exploration and surveying of the bottom of the water.

本発明は、空中および水上において容易に移動可能であり、陸域(水際)および水域探査測量を行うのに適した移動体、この移動体を用いて探査測量装置および探査測量方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a moving body that can be easily moved in the air and on the water and is suitable for land (waterside) and water area exploration surveys, and an exploration surveying device and an exploration survey method using this moving body. With the goal.

本発明は、空中飛行および水上航行が可能な移動体であって、本体と、前記本体の下方に取り付けられ、水上に浮遊するためのフロートと、前記本体の周辺に取り付けられ、空中飛行および水上航行のための推力を発生する推力源と、を含み、前記推力源は、前記本体の前後方向の一方側に配置される一方側回転翼を含み、前記一方側回転翼は、前記本体から上方に伸びる左右幅方向に対向する一対の起立部と、この一対の起立部に支持され左右幅方向に伸びる軸と、前記軸に前後方向面内で回動自在に支持される首部と、前記首部の一方側に設けられ、先端に取り付けられた回転翼を回転する駆動モータと、前記首部の他方側に設けられたカウンターウェイトと、を含み、前記駆動モータは、左右幅方向に伸びる前記軸を中心に回動し、その回転翼が上下方向を向く横方向と、前後方向を向く縦方向に設定可能である。 The present invention is a moving body capable of aerial flight and surface navigation, which is attached to a main body, a float attached below the main body and for floating on water, and a float attached to the periphery of the main body, and is attached to the vicinity of the main body to perform aerial flight and water navigation. The thrust source includes a thrust source that generates thrust for navigation, the thrust source includes a one-sided rotary wing arranged on one side in the front-rear direction of the main body, and the one- sided rotary wing is above the main body. A pair of standing portions facing each other in the left-right width direction extending in the left-right width direction, a shaft supported by the pair of standing portions and extending in the left-right width direction, a neck portion rotatably supported by the shaft in the front-rear direction plane, and the neck portion. The drive motor includes a drive motor provided on one side to rotate a rotary blade attached to the tip thereof and a counter weight provided on the other side of the neck portion, and the drive motor includes the shaft extending in the left-right width direction. It rotates to the center and can be set in the horizontal direction in which the rotary blade faces in the vertical direction and in the vertical direction in which the rotary blade faces in the front- rear direction.

前記カウンターウェイトに設けられ、前記駆動モータを、前記首部を起点として左右幅方向の面内で回動させる回動モータをさらに含み、前記回動モータを用いて、前記一方側回転翼の回転翼を横方向に設定した場合に前記一方側回転翼の回転翼を前記本体の前後方向に伸びる軸を中心に回動可能であり、前記一方側回転翼の回転翼を縦方向に設定した場合に前記一方側回転翼の回転翼を前記本体の上下方向に伸びる軸を中心に回動可能であり、空中飛行時において、前記一方側回転翼を横方向に設定し、前記回動モータにより前記一方側回転翼を前記本体の前後方向に伸びる軸を中心に回動させることで、ヨーイングモーメントを発生し、水上航行時において、前記一方側回転翼を垂直方向に設定した状態で、前記回動モータにより前記一方側回転翼を前記本体の上下方向に伸びる軸を中心に回動させることで、ヨーイングモーメントを発生するとよい。 A rotary motor provided on the counter weight to rotate the drive motor in a plane in the left-right width direction with the neck portion as a starting point is further included, and the rotary blade of the one-side rotary blade is used by using the rotary motor . When is set in the horizontal direction, the rotary blade of the one-side rotary blade can be rotated around an axis extending in the front-rear direction of the main body, and when the rotary blade of the one-side rotary blade is set in the vertical direction . The rotary blade of the one-side rotary blade can be rotated around an axis extending in the vertical direction of the main body, and the one-side rotary blade is set laterally during aerial flight, and the rotary motor is used to set the rotary blade laterally. A yawing moment is generated by rotating the one-side rotary wing around an axis extending in the front-rear direction of the main body, and the rotation is performed with the one-side rotary wing set in the vertical direction during water navigation. A yawing moment may be generated by rotating the one-sided rotary blade around an axis extending in the vertical direction of the main body by a motor .

さらに、自位置を検出する位置検出器と、方位を検出する方位検出器と、前記推力源を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記位置検出器および前記方位検出器の検出結果に基づき前記推力源を制御するとよい。 Further, it includes a position detector that detects its own position, an orientation detector that detects an orientation, and a control unit that controls the thrust source, and the control unit detects the position detector and the orientation detector. The thrust source may be controlled based on the result.

また、本発明は、空中飛行および水上航行が可能な移動体であって、本体と、前記本体の下方に取り付けられ、水上に浮遊するためのフロートと、前記本体の周辺に取り付けられ、空中飛行および水上航行のための推力を発生する推力源と、自位置を検出する位置検出器と、方位を検出する方位検出器と、前記推力源を制御する制御部と、を含み、前記推力源は、前記本体の前後方向の一方側に配置される一方側回転翼を含み、前記一方側回転翼は、前記本体の左右幅方向に伸びる軸を中心に回動し、その回転翼が上下方向を向く横方向と、前後方向を向く縦方向に設定可能であり、前記制御部は、前記位置検出器および前記方位検出器の検出結果に基づき前記推力源を制御するとともに、前記方位検出器は、前記本体に3次元移動可能に取り付けられたジャイロを含み、前記ジャイロを予め定められた3次元軌跡に従って移動させ、3次元移動したときの出力によりジャイロを自動的に校正する。 Further, the present invention is a moving body capable of flying in the air and navigating on the water, and is attached to the main body, a float attached to the lower part of the main body to float on the water, and attached to the periphery of the main body to fly in the air. The thrust source includes a thrust source that generates a thrust for water navigation, a position detector that detects its own position, a direction detector that detects a direction, and a control unit that controls the thrust source. The one-sided rotary wing includes a one-sided rotary wing arranged on one side in the front-rear direction of the main body, and the one-sided rotary wing rotates about an axis extending in the left-right width direction of the main body, and the rotary wing rotates in the vertical direction. It can be set in the horizontal direction facing and the vertical direction facing the front-back direction, and the control unit controls the thrust source based on the detection results of the position detector and the directional detector, and the directional detector controls the thrust source . The gyro is included in the main body so as to be movable in three dimensions, the gyro is moved according to a predetermined three-dimensional trajectory, and the gyro is automatically calibrated by the output when the gyro is moved in three dimensions.

さらに、空中ルートおよび水上ルートを含む予め定められている移動ルートを記憶する記憶部を含み、前記制御部は、前記位置検出器により検出される自位置と前記方位検出器により検出される方位を参照して、前記記憶部に記憶されている空中ルートを自律的に飛行するとともに、前記記憶部に記憶されている水上ルートを自律的に航行するように、前記推力源を制御するとよい。 Further, the control unit includes a storage unit that stores a predetermined movement route including an aerial route and a water route, and the control unit determines its own position detected by the position detector and the direction detected by the direction detector. With reference to this, the thrust source may be controlled so as to autonomously fly the aerial route stored in the storage unit and autonomously navigate the water route stored in the storage unit.

また、本発明は、空中飛行および水上航行が可能な探査測量装置であって、本体と、前記本体の下方に取り付けられ、水上に浮遊するためのフロートであって、平面視では中央部の幅が大きく前方および後方に向けて先細り状であり、正面視では上面が直線で前端は下方に向けて後方に退避し、後端は下方に向けて前方に退避している、フロートと、前記本体の周辺に取り付けられ、空中飛行および水上航行のための推力を発生する推力源と、前記水上航行時に、水底位置を検出する水底検出器と、を含み、前記推力源は、前記本体の前後方向の一方側に配置される一方側回転翼を含み、前記一方側回転翼は、前記本体の左右幅方向に伸びる軸を中心に回動し、その回転翼が上下方向を向く横方向と、前後方向を向く縦方向に設定可能であり、前記水底検出器は、前記フロートを貫通するように配置され、上下動自在であり、水底探査の際に水中に突出し、探査測量結果を得る。 Further, the present invention is an exploration and surveying device capable of flying in the air and navigating on the water, and is a float attached to the main body and below the main body to float on the water, and has a width of a central portion in a plan view. The float and the main body are large and tapered toward the front and rear, and the upper surface is straight in front view, the front end is retracted backward toward the bottom, and the rear end is retracted forward toward the bottom. Includes a thrust source mounted around the The one-sided rotary wing includes a one-sided rotary wing arranged on one side, and the one-sided rotary wing rotates about an axis extending in the left-right width direction of the main body, and the rotary wing rotates in the horizontal direction in which the rotary wing faces in the vertical direction and in the front-rear direction. It can be set in the vertical direction to face the direction, and the water bottom detector is arranged so as to penetrate the float and can move up and down, and protrudes into the water during the water bottom exploration to obtain the exploration survey result.

前記水底検出器は、基準スケールを含み、この基準スケールを用いて前記水底検出器を随時校正するとよい。 The water bottom detector includes a reference scale, and the water bottom detector may be calibrated at any time using the reference scale.

さらに、前記空中ルートの飛行時に、地表位置および所定水深までの浅い水底位置を検出する地表検出器を含み、前記地表検出器により、探査測量結果を得るとよい。 Further, it is preferable to include a ground surface detector that detects a ground surface position and a shallow water bottom position up to a predetermined water depth when flying on the aerial route, and obtain an exploration survey result by the ground surface detector.

上述した探査測量装置を使用する探査測量方法であって、探査測量の対象領域についての地図情報に基づいて、前記移動ルートを決定し、前記探査測量装置を決定された前記移動ルートに沿って移動させ、その際の前記水底検出器および前記地表検出器で検出した検出結果を記憶し、前記記憶された検出結果に基づき、水底および地表の形状を、前記探査測量結果として得る。 In the exploration survey method using the above-mentioned exploration survey device, the movement route is determined based on the map information about the target area of the exploration survey, and the exploration survey device is moved along the determined movement route. Then, the detection results detected by the water bottom detector and the ground surface detector at that time are stored, and the shapes of the water bottom and the ground surface are obtained as the exploration survey results based on the stored detection results.

上述した探査測量装置を複数用い、複数の探査測量装置から同一時点での探査測量結果を得る。 Using a plurality of the above-mentioned exploration surveying devices, the exploration survey results at the same time point can be obtained from the plurality of exploration surveying devices.

上述した移動体であって、前記フロートは、平面視では中央部の幅が大きく前方および後方に向けて先細り状であり、正面視では上面が直線で前端は下方に向けて後方に退避し、後端は下方に向けて前方に退避しているとよい。 In the above-mentioned moving body, the float has a large central portion in a plan view and is tapered forward and backward, and in a front view, the upper surface is straight and the front end is retracted backward. The rear end should be retracted forward toward the bottom.

本発明によれば、移動体が空中および水上において移動可能であり、水域及びその周辺の陸地についての探査測量を効果的に行うことができる。 According to the present invention, the moving body can move in the air and on the water, and can effectively perform exploratory surveying on the land in and around the water area.

実施形態に係る移動体を用いた探査測量の全体動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole operation of the exploration survey using the moving body which concerns on embodiment. 移動体の一例である探査測量装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the exploration surveying apparatus which is an example of a moving body. 探査測量装置の外観を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows the appearance of the exploration surveying apparatus schematically. 探査測量装置の外観を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows the appearance of the exploration surveying apparatus schematically. 探査測量装置の外観を模式的に示す右側面図である。It is a right side view which shows the appearance of the exploration surveying apparatus schematically. 後方回転翼の幅方向傾き調整について示す図である。It is a figure which shows about the width direction inclination adjustment of a rear rotary blade. 後方回転翼の向きの変更について示す図である。It is a figure which shows the change of the direction of the rear rotor. 探査測量装置と管理端末12の接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of the exploration surveying apparatus and a management terminal 12. 探査測量についての手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure about the exploration survey. 水底探査測量に用いる測定器の一例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an example of the measuring instrument used for the bottom exploration survey. 探査測量装置が航行する水上ルートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the water route which the exploration surveying apparatus navigates. 探査測量装置が航行する水上ルート(一部飛行)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the surface route (partial flight) that the exploration surveying apparatus navigates. ジャイロの校正のための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for the calibration of a gyro. 後方回転翼の左右幅方向軸回りの回動の他の構成例について示す図であり、(a)は後方回転翼が上下方向を向いている空中の状態、(b)は後方回転翼40bが前後方向を向いている水上の状態を示す図である。It is a figure which shows the other configuration example of rotation around the axis in the left-right width direction of a rear rotary wing, (a) is a state in the air which a rear rotary wing is facing up and down, (b) is a rear rotary wing 40b. It is a figure which shows the state on the water which faces the front-rear direction. 起立部の斜視図であり、(a)は斜め前方、(b)はほぼ前方から見た図である。It is a perspective view of an upright portion, (a) is a view seen diagonally forward, and (b) is a view seen from almost front. 起立部を示す図であり、(a)は前方、(b)は側方、(c)下方から見た図である。It is a figure which shows the standing part, (a) is the front view, (b) is a side view, and (c) is a view seen from the bottom.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。なお、以下においては、実施形態に係る、空中飛行および水上航行が可能な移動体を、陸域(水際)および水底等の探査測量を行う探査測量装置10として用いた例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described here. In the following, an example will be described in which a moving body capable of flying in the air and navigating on the water according to the embodiment is used as an exploration surveying device 10 for exploring and surveying land areas (waterfront) and the bottom of the water.

「全体動作」
図1は、実施形態に係る移動体を用いた探査測量の全体動作を示す模式図である。図1における左側は平地となっているが、右に行くにしたがって急に高くなり、その後崖のようにして下り、その右側が湖沼のような水域になっており、水域に接近することが容易でない。本実施形態では、空中ルートの飛行および水上ルートの航行が可能な移動体を用いて、水域およびその周辺の陸地についての探査測量を行う。すなわち、陸上の地表の3次元位置(陸上の地形)および水域の地表(水底)の3次元位置(水底の形状)を連続的、シームレスに計測するとともに、水のサンプリング、水量測定などを行う。
"Overall operation"
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall operation of an exploration survey using a moving body according to an embodiment. The left side in Fig. 1 is flat, but it rises sharply toward the right, then descends like a cliff, and the right side is a lake-like water area, making it easy to approach the water area. Not. In the present embodiment, an exploration survey is performed on the land in and around the water area by using a moving body capable of flying an aerial route and navigating a water route. That is, the three-dimensional position of the ground surface on land (topography on land) and the three-dimensional position of the ground surface (water bottom) of the water area (shape of the water bottom) are continuously and seamlessly measured, and water sampling and water volume measurement are performed.

まず、現地に到着した場合には、基地を設けここに移動体としての探査測量装置10を配置する。この基地の位置は、予め決定した位置とするのがよいが、現地にて決定してもよい。現地で決定した場合には、探査測量装置10に基地位置を登録する。 First, when arriving at the site, a base is set up and an exploration surveying device 10 as a mobile body is placed here. The position of this base may be a predetermined position, but may be determined locally. If it is decided on site, the base position is registered in the exploration surveying apparatus 10.

探査測量装置10は、空中ルート及び水上ルートを含む移動ルートを予め記憶している。そこで、探査測量装置10に探査測量の開始を指示することで、自動的に空中ルートを飛行して、水域の着水点に着水し、その後、自動的に水上ルートを航行し、離水点から空中に飛び上がり、基地に戻ってくる。このような移動は探査測量装置10において自律的に行われる。 The exploration surveying apparatus 10 stores in advance a movement route including an aerial route and a water route. Therefore, by instructing the exploration surveying device 10 to start exploration and surveying, it automatically flies an aerial route, lands on the water landing point, and then automatically navigates the water route and takes off. Jumps into the air and returns to the base. Such movement is autonomously performed in the exploration surveying apparatus 10.

また、空中ルート及び水上ルートの移動時に、探査測量装置10に搭載している各種の測定器を用いて、陸上の地表の3次元位置及び水域の水底の3次元位置の計測が行われるとともに、水のサンプリングや水量、流向、流速等の測定が適宜行われる。また、放射性物質や、魚群の計測なども行うことができる。 In addition, when moving between the aerial route and the water route, the three-dimensional position of the ground surface on land and the three-dimensional position of the bottom of the water area are measured using various measuring instruments mounted on the exploration survey device 10. Water sampling and measurement of water volume, flow direction, flow velocity, etc. are performed as appropriate. It is also possible to measure radioactive substances and school of fish.

このようにして、移動を終わって探査測量装置10が基地に帰って来た時点でデータおよびサンプルの収集は終了する。 In this way, the collection of data and samples ends when the exploration surveying instrument 10 returns to the base after the movement is completed.

「探査測量装置の機能構成」
図2は、実施形態に係る移動体の一例である探査測量装置10の構成を示すブロック図である。通信装置20は、基地に設けられた管理端末と無線通信して、各種情報を送受信する。通信装置20には、制御装置22が接続されており、通信装置20において送受信する情報は、制御装置22によって処理される。制御装置22は、探査測量装置10の全体動作を制御する。
"Functional configuration of exploration surveying equipment"
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an exploration surveying apparatus 10 which is an example of a moving body according to an embodiment. The communication device 20 wirelessly communicates with a management terminal provided at the base to transmit and receive various information. A control device 22 is connected to the communication device 20, and information transmitted / received by the communication device 20 is processed by the control device 22. The control device 22 controls the overall operation of the exploration survey device 10.

制御装置22には、GNSS装置24、ジャイロ26、カメラ28が接続されている。GNSS装置24及びジャイロ26は、探査測量装置10の自位置を検出する位置検出器として機能するものである。制御装置22は、GNSS装置24により検出した3次元位置、ジャイロ26において得た方位などを含む自位置を用いて、探査測量装置10の移動を制御する。また、制御装置22は、カメラ28において得た映像から自位置を修正することもできる。また、カメラ28で得た映像は地表位置の検出にも利用される。なお、この例では、1つのカメラ28により画像を得たが、カメラを複数台設けてもよいし、レーザ光を用いて地表を検出してもよい。カメラを複数台設けた場合には、画角の異なる映像を利用しての測量を行うことが好適である。 A GNSS device 24, a gyro 26, and a camera 28 are connected to the control device 22. The GNSS device 24 and the gyro 26 function as a position detector for detecting the own position of the exploration surveying device 10. The control device 22 controls the movement of the exploration surveying device 10 by using the three-dimensional position detected by the GNSS device 24, the own position including the direction obtained by the gyro 26, and the like. Further, the control device 22 can also correct its own position from the image obtained by the camera 28. The image obtained by the camera 28 is also used for detecting the position on the ground surface. In this example, the image is obtained by one camera 28, but a plurality of cameras may be provided or the ground surface may be detected by using a laser beam. When a plurality of cameras are provided, it is preferable to perform a survey using images having different angles of view.

また、探査測量装置10による探査測量は、人や鳥が少ない、夜間に行うことが好ましい。この場合、カメラ28などに赤外線カメラを利用するとよい。 Further, it is preferable that the exploration survey by the exploration surveying apparatus 10 is performed at night when there are few people and birds. In this case, an infrared camera may be used as the camera 28 or the like.

さらに、制御装置22には、入力装置30が接続されている。この入力装置30は、各種の設定時などにおいて、データ、指令を入力するものでタッチパネルや、スイッチで構成される。入力装置30として通信ラインとのコネクタを設け、外部のコンピュータをここに接続して各種の入力を行うとよい。また、通信ラインは、無線でもよい。 Further, an input device 30 is connected to the control device 22. The input device 30 inputs data and commands at various settings, and is composed of a touch panel and a switch. It is preferable to provide a connector with a communication line as the input device 30 and connect an external computer here to perform various inputs. Further, the communication line may be wireless.

また、制御装置22には、ライト、スピーカ、ディスプレイなどを含む出力装置32が接続されており、必要な出力を行う。なお出力装置32として通信ラインとのコネクタを設け、外部のコンピュータをここに接続して各種の出力を行うとよい。 Further, an output device 32 including a light, a speaker, a display and the like is connected to the control device 22 to perform necessary output. It is preferable to provide a connector with a communication line as the output device 32 and connect an external computer here to perform various outputs.

また、探査測量装置10には、バッテリ34が搭載されており、探査測量装置10の各種部材に電力を供給する。また、バッテリ34には、駆動モータ36(36a,36b)、姿勢制御部38が接続されており、これらがバッテリ34の電力によって駆動される。駆動モータ36には、回転翼40(40a,40b)が接続されており、回転翼40が駆動モータ36によって回転される。駆動モータ36および回転翼40が推力を発生する推力源として機能する。後述するように、回転翼40は3つ設けられており、別々の駆動モータ36によって独立して駆動される。駆動モータ36による回転数などの駆動は制御装置22によって制御される。また、姿勢制御部38もモータで構成され、回転翼40の向きが調整される。3つの回転翼40について、それぞれ独立してその向きを調整してもよい。姿勢制御部38の駆動は制御装置22によって制御される。 Further, the exploration surveying apparatus 10 is equipped with a battery 34, which supplies electric power to various members of the exploration surveying apparatus 10. Further, a drive motor 36 (36a, 36b) and an attitude control unit 38 are connected to the battery 34, and these are driven by the electric power of the battery 34. Rotor blades 40 (40a, 40b) are connected to the drive motor 36, and the rotary blade 40 is rotated by the drive motor 36. The drive motor 36 and the rotary blade 40 function as a thrust source for generating thrust. As will be described later, three rotor blades 40 are provided and are independently driven by separate drive motors 36. The drive such as the rotation speed by the drive motor 36 is controlled by the control device 22. Further, the attitude control unit 38 is also composed of a motor, and the direction of the rotary blade 40 is adjusted. The orientation of each of the three rotors 40 may be adjusted independently. The drive of the attitude control unit 38 is controlled by the control device 22.

制御装置22には、測定器42が接続されており、各種測定を行う。測定器42は、水域の水底位置を検出する水底検出器を含む。水底検出器の構成については後述する。また、測定器42は、水質(濁度、pHなど)、水量、流向、流速などを計測する検出器を含んでいてもよい。測定器42による測定結果は制御装置22内の記憶部22aに記憶される。なお、空中ルート及び水上ルート等も記憶部22aに記憶される。また、測定結果を通信装置20から外部(例えば、基地に設けられた管理端末)に送信してもよい。また、サンプリング部44を有しており、このサンプリング部44による試料(サンプル)のサンプリングも制御装置22によって制御される。サンプリング部44については、水域内の水をサンプリングする採水器、水底の底質をサンプリングする底質採取器等が挙げられる。なお、底質採取器については、特許文献2の構成などが採用できる。採取したサンプルについては、探査項目に挙げられている水質の分析などに利用される。 A measuring instrument 42 is connected to the control device 22 to perform various measurements. The measuring instrument 42 includes a water bottom detector that detects the position of the bottom of the water area. The configuration of the water bottom detector will be described later. Further, the measuring instrument 42 may include a detector for measuring water quality (turbidity, pH, etc.), water quantity, flow direction, flow velocity, and the like. The measurement result by the measuring device 42 is stored in the storage unit 22a in the control device 22. The aerial route, the water route, and the like are also stored in the storage unit 22a. Further, the measurement result may be transmitted from the communication device 20 to the outside (for example, a management terminal provided at the base). Further, it has a sampling unit 44, and sampling of a sample (sample) by the sampling unit 44 is also controlled by the control device 22. Examples of the sampling unit 44 include a water sampler for sampling water in a water area, a sediment sampler for sampling bottom sediment, and the like. As for the bottom sediment collector, the configuration of Patent Document 2 or the like can be adopted. The collected samples will be used for water quality analysis, etc., which are listed in the exploration items.

「探査測量装置の外観構成」
図3~図5は、探査測量装置10についての、3つの回転翼をもつ一例の外観を模式的に示す図であり、図3は正面図、図4は平面図、図5は右側面図である。
"Appearance configuration of exploration surveying equipment"
3 to 5 are views schematically showing the appearance of an example of the exploration surveying apparatus 10 having three rotor blades, FIG. 3 is a front view, FIG. 4 is a plan view, and FIG. 5 is a right side view. Is.

図示の例において、本体50は直方体状であり、内部に制御装置22などの各種部材が収容されている。本体50の形状は円筒型などでもよく、複数に分離されていてもよい。本体50の前方にはカメラ28が設けられており、前方および下方の映像を撮影する。なお、後方や上方の映像も取得してもよい。なお、探査測量装置10は、全方位に向けて移動可能であり、任意の方向を前方と定義してもよいが、この例ではフロート58の長手方向を前後方向とする。また、この例では、カメラ28の向いている方向を前方、後方回転翼40bが位置する方向を後方としているが、カメラ28は全方位を撮影できるようにしてもよく、後方回転翼40bが位置する方向を前進方向と定義してもよい。従って、後方回転翼40bを一方側回転翼とも呼ぶ。 In the illustrated example, the main body 50 has a rectangular parallelepiped shape, and various members such as a control device 22 are housed therein. The shape of the main body 50 may be a cylindrical shape or the like, or may be separated into a plurality of shapes. A camera 28 is provided in front of the main body 50 to capture front and lower images. It should be noted that the rear and upper images may also be acquired. The exploration surveying apparatus 10 can move in all directions, and an arbitrary direction may be defined as forward, but in this example, the longitudinal direction of the float 58 is the front-back direction. Further, in this example, the direction in which the camera 28 is facing is the front, and the direction in which the rear rotor 40b is located is the rear. However, the camera 28 may be capable of photographing in all directions, and the rear rotor 40b is positioned. The direction of movement may be defined as the forward direction. Therefore, the rear rotary blade 40b is also referred to as a one-side rotary blade.

また、本体50の下方には、幅方向に伸びる台座56が設けられ、この下方に3つのフロート58が取り付けられている。なお、この3つのフロート58のうち、中央のフロート58は、他のフロート58と比べて前後方向に長い。この3つのフロート58の浮力によって、探査測量装置10が全体として水上に浮遊する。 Further, a pedestal 56 extending in the width direction is provided below the main body 50, and three floats 58 are attached below the pedestal 56. Of these three floats 58, the central float 58 is longer in the front-rear direction than the other floats 58. Due to the buoyancy of these three floats 58, the exploration surveying instrument 10 floats on the water as a whole.

フロート58は、平面視では中央部の幅が大きく前方および後方に向けて先細り状(テーパ状)の前後方向で対称の疑似流線形であり、正面視では上面が直線で前端は下方に向けて後方に退避し、後端は下方に向けて前方に退避している疑似台形状である。言い換えれば、前方側と後方側が対称なボートのような形状をしており、従って水上において前方、後方のいずれにも同様の移動が可能となっている。 The float 58 has a wide central portion in a plan view and is a pseudo-streamline that is tapered in the front-rear direction and is symmetrical in the front-rear direction. It is a pseudo trapezoidal shape that retracts backward and retracts forward toward the rear end. In other words, the front and rear sides are symmetrically shaped like a boat, so that similar movement is possible both forward and backward on the water.

また、フロート58には撥水加工が施されていることが望ましい。通常の塗装だけでなく、別途撥水処理することが好ましい。また、探査測量を行う前に撥水剤を所要部分にスプレーしたり、塗布することも好適である。さらに、フロート58だけでなく、回転翼40についても撥水処理するとよい。これにより、探査測量装置10の水上航行性能が向上する。また、着水及び離水時等に、フロート58、回転翼40などに水滴が付着し難くなるため、飛行時に探査測量装置が受ける抵抗が低減される。また、これらにより、バッテリ34の長寿命化が図られる。 Further, it is desirable that the float 58 is water-repellent. It is preferable to perform not only normal painting but also water repellent treatment separately. It is also preferable to spray or apply a water repellent to the required portion before conducting the exploration survey. Further, not only the float 58 but also the rotary blade 40 may be water-repellent. As a result, the water navigation performance of the exploration surveying apparatus 10 is improved. Further, since water droplets are less likely to adhere to the float 58, the rotor blade 40, etc. at the time of landing and separation, the resistance received by the exploration surveying apparatus during flight is reduced. Further, by these, the life of the battery 34 can be extended.

本体50の幅方向の左右両側には、腕52が伸びており、この腕52の先端部の上側には、それぞれ駆動モータ36aを介して、左右の前方回転翼40aが取り付けられている。また、本体50には、本体50の後方に伸びる腕54が設けられ、この腕54の先端部の上側には、駆動モータ36bを介して、後方回転翼40bが一方側回転翼として設けられている。ここで、2つの前方回転翼40aは、その回転軸が本体50の上下方向を向く横方向にある状態(前方回転翼40aの回転面が本体の横断面の方向(水平方向)に向いている状態)で、本体50の上方向(または下方向)への推力を出力する。また、後方回転翼40bは、その回転軸が、本体50の上下方向を向く横方向に設定された状態(後方回転翼40bの回転面が水平方向にある状態(回転翼が上下方向に向いている状態))で、上方向(または下方向)の推力を出力する。 Arms 52 extend on both left and right sides in the width direction of the main body 50, and left and right front rotors 40a are attached to the upper side of the tip of the arm 52 via a drive motor 36a, respectively. Further, the main body 50 is provided with an arm 54 extending rearward of the main body 50, and a rear rotary blade 40b is provided as a one-side rotary blade on the upper side of the tip portion of the arm 54 via a drive motor 36b. There is. Here, the two front rotary blades 40a are in a state in which their rotation axes are in the lateral direction facing the vertical direction of the main body 50 (the rotation surface of the front rotary blades 40a is oriented in the direction of the cross section of the main body (horizontal direction). In the state), the thrust force of the main body 50 in the upward direction (or downward direction) is output. Further, the rear rotary blade 40b is in a state in which the rotation axis is set in the horizontal direction facing the vertical direction of the main body 50 (a state in which the rotation surface of the rear rotary blade 40b is in the horizontal direction (the rotary blade faces in the vertical direction). (In the state of being)), the upward (or downward) thrust is output.

例えば、本体50の上下方向を向く横方向に設定された状態の前方および後方回転翼40a,40bを回転させれば、探査測量装置10は、水平状態で上昇・ホバリングすることができる。また、前方回転翼40aと、後方回転翼40bの推力差により図5に黒丸で示すピッチ軸回りに、探査測量装置10が傾斜し、その状態での前後方向の推力によって前後方向に飛行する。なお、回転翼40の数は3つに限られず、4つ以上でもよい。また、回転翼40の大きさを個別に変更してもよい。図3~図5の例では、後方回転翼40bを前方回転翼40aに比べて径の小さなものを採用している。後述するように、後方回転翼40bについてはその向きを変更するための回動機構が設けられる。後方回転翼40bを比較的小型にすることによって、向き変更のための機構を小型化することできる。 For example, if the front and rear rotary blades 40a and 40b set in the horizontal direction facing the vertical direction of the main body 50 are rotated, the exploration surveying apparatus 10 can ascend and hover in the horizontal state. Further, the exploration survey device 10 is tilted around the pitch axis shown by the black circle in FIG. 5 due to the thrust difference between the front rotor 40a and the rear rotor 40b, and flies in the front-rear direction by the thrust in the front-rear direction in that state. The number of rotary blades 40 is not limited to three, and may be four or more. Further, the size of the rotary blade 40 may be changed individually. In the examples of FIGS. 3 to 5, the rear rotor 40b has a smaller diameter than the front rotor 40a. As will be described later, the rear rotor 40b is provided with a rotation mechanism for changing the direction thereof. By making the rear rotor 40b relatively small, the mechanism for changing the orientation can be made small.

「探査測量装置の傾き調整」
ここで、図3~図5には、黒丸で探査測量装置10の重心を示してある。そして、図3における重心を通る前後方向の軸が装置のローリングについてのロール軸、図4における重心を通る上下方向の軸が装置のヨーイングについてのヨー軸、図5における重心を通る左右幅方向の軸が装置のピッチングについてのピッチ軸となる。3つの回転翼40の発生する推力の各軸回りの推力差に応じて各軸回りの回転力を発生して探査測量装置10のピッチング、ローリング、ヨーイングを制御して、探査測量装置10の姿勢を制御することができる。また、飛行の際の姿勢制御と同じ機構を用いて、水上航行の際に後方回転翼40bの向きを360度変更することができ、これによって進行方向を制御することができる。
"Inclination adjustment of exploration surveying equipment"
Here, in FIGS. 3 to 5, the center of gravity of the exploration surveying apparatus 10 is shown by a black circle. The anteroposterior axis passing through the center of gravity in FIG. 3 is the roll axis for rolling of the device, the vertical axis passing through the center of gravity in FIG. 4 is the yaw axis for yawing of the device, and the left-right width direction passing through the center of gravity in FIG. The axis becomes the pitch axis for pitching the device. The posture of the exploration survey device 10 is controlled by controlling the pitching, rolling, and yawing of the exploration survey device 10 by generating the rotational force around each axis according to the thrust difference of the thrust generated by the three rotors 40. Can be controlled. Further, using the same mechanism as the attitude control during flight, the direction of the rear rotor 40b can be changed by 360 degrees during water navigation, whereby the traveling direction can be controlled.

図6には、後方回転翼40bについての幅方向の向きを変更する機構について示してある。このように、駆動モータ36bの下に、本体50の前後方向の軸38aが姿勢制御部38として設けられている。そして、駆動モータ36bを、前後方向の軸38aを中心に揺動させることで、後方回転翼40bは、本体50の左右幅方向(横方向)に対する傾きを調整することができる。後方回転翼40bの向きを変更することで、図4に示すヨー軸回りの推力が発生する。従って、後方回転翼40bの前後方向軸38a回りの回動によって、ヨー軸回りのモーメントが発生し、ヨーイングを制御することができる。なお、図6には、姿勢制御部38として回動可能な軸38aのみを示したが、軸38aを、ギアなどを介しモータで回動させることで、任意の傾きに制御することができる。なお、前方回転翼40aについても同様に横方向の傾きを変更できるようにしてもよい。 FIG. 6 shows a mechanism for changing the orientation of the rear rotor 40b in the width direction. As described above, a shaft 38a in the front-rear direction of the main body 50 is provided as an attitude control unit 38 under the drive motor 36b. Then, by swinging the drive motor 36b around the shaft 38a in the front-rear direction, the rear rotary blade 40b can adjust the inclination of the main body 50 with respect to the left-right width direction (lateral direction). By changing the direction of the rear rotor 40b, the thrust around the yaw axis shown in FIG. 4 is generated. Therefore, a moment around the yaw axis is generated by the rotation of the rear rotary blade 40b around the front-rear axis 38a, and yawing can be controlled. Although only the rotatable shaft 38a is shown in FIG. 6, the shaft 38a can be controlled to an arbitrary inclination by rotating the shaft 38a with a motor via a gear or the like. The lateral inclination of the forward rotary blade 40a may be changed in the same manner.

図7には、後方回転翼40bの左右幅方向軸回りの回動について示してある。図7に示すように、後方回転翼40bについては、腕54の中間部分に本体50の左右幅方向の軸38bが設けられている。そして、この軸38bを中心に、腕54の後方側を回動させることで、後方回転翼40bは、後方位置から前上方位置にまで旋回できる。これにより、後方回転翼40b(回転軸)が、本体50の上下方向を向く横方向と、本体50の前後方向を向く縦方向の両方に設定することができる。なお、図7においては、後方回転翼40bが、後方位置において横方向、前上方位置において縦方向となるようにしたが、前上方位置において横方向、後方位置において縦方向としてもよい。 FIG. 7 shows the rotation of the rear rotor 40b around the axis in the left-right width direction. As shown in FIG. 7, for the rear rotor 40b, a shaft 38b in the left-right width direction of the main body 50 is provided in the middle portion of the arm 54. Then, by rotating the rear side of the arm 54 around the shaft 38b, the rear rotary blade 40b can rotate from the rear position to the front upper position. Thereby, the rear rotary blade 40b (rotation axis) can be set in both the horizontal direction facing the vertical direction of the main body 50 and the vertical direction facing the front-rear direction of the main body 50. In FIG. 7, the rear rotor 40b is set to be horizontal in the rear position and vertical in the front upper position, but may be horizontal in the front upper position and vertical in the rear position.

ここで、探査測量装置10の空中における姿勢は、各回転翼40による探査測量装置10の重心に対するモーメントの和によって決定される。すなわち、3つの回転翼40の推力の和によるピッチ軸、ロール軸、ヨー軸回りのモーメントの和により探査測量装置10の姿勢が決定される。そして、この時の探査測量装置10における水平方向の並進推力の和、および鉛直方向の並進推力の和によって探査測量装置10の進行方向、速度が決定される。なお、実際には、空気の流れ(風)、雨などの気象条件の影響を受け、計算通りの姿勢、進行方向、速度が得られる訳ではない。このため、探査測量装置10の移動状態からフィードバック制御して、予定の経路の飛行を達成する。また、衝突回避なども自律的に行われる。 Here, the attitude of the exploration survey device 10 in the air is determined by the sum of the moments of the exploration survey device 10 with respect to the center of gravity of each rotor 40. That is, the posture of the exploration survey device 10 is determined by the sum of the moments around the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis by the sum of the thrusts of the three rotors 40. Then, the traveling direction and speed of the exploration surveying apparatus 10 are determined by the sum of the translational thrusts in the horizontal direction and the sum of the translational thrusts in the vertical direction in the exploration surveying apparatus 10 at this time. In reality, the attitude, direction of travel, and speed as calculated cannot be obtained due to the influence of weather conditions such as air flow (wind) and rain. Therefore, feedback control is performed from the moving state of the exploration surveying device 10 to achieve the flight of the planned route. In addition, collision avoidance is also performed autonomously.

また、探査測量装置10が水上を航行する際には、後方回転翼40bにより任意の方向に航行可能である。すなわち、探査測量装置10は、その重力と、フロート58の浮力が釣り合った位置に保持され、前方回転翼40aは、基本的に上方への推力を得るものであり、水上航行において推力を発生する必要はない。そこで、探査測量装置10が水上を航行する際には、軸38bにより、後方回転翼40bをその回転軸が本体50の前後方向を向く縦方向(回転翼が前後方向を向き前後方向の推力を出力する方向)に設定し、後方回転翼40bを回転させることで、探査測量装置10を前後方向に進行させることができる。また、軸38aによって後方回転翼40bの傾きを調整することで、探査測量装置10を前後方向に進行しながら、進行方位を制御することができる。このように、本実施形態では、後方回転翼40b(回転軸)が前後方向を向くように設定した状態(縦方向)で、軸38a回りに回動させることによって、進行方向を制御することができる。すなわち、空中を飛行する際にヨーイングを制御するために用いる後方回転翼40bの軸38a回りの回動機構と同一の機構を用いて、水上航行における進行方向(ヨーイング)を制御することができる。 Further, when the exploration surveying apparatus 10 navigates on the water, it can navigate in any direction by the rear rotor 40b. That is, the exploration surveying apparatus 10 is held at a position where the gravity and the buoyancy of the float 58 are balanced, and the forward rotor 40a basically obtains an upward thrust, and generates a thrust in water navigation. No need. Therefore, when the exploration survey device 10 navigates on the water, the shaft 38b causes the rear rotary blade 40b to rotate in the vertical direction (the rotary blade faces the front-rear direction and the front-rear direction). By setting the output direction) and rotating the rear rotary blade 40b, the exploration survey device 10 can be advanced in the front-rear direction. Further, by adjusting the inclination of the rear rotor 40b by the shaft 38a, the traveling direction can be controlled while the exploration surveying apparatus 10 travels in the front-rear direction. As described above, in the present embodiment, the traveling direction can be controlled by rotating the rear rotary blade 40b (rotating shaft) around the shaft 38a in a state (vertical direction) set so as to face the front-rear direction. can. That is, the traveling direction (yaw) in water navigation can be controlled by using the same mechanism as the rotation mechanism around the axis 38a of the rear rotor 40b used for controlling yawing when flying in the air.

なお、縦方向において、後方回転翼40bを水面に垂直ではなく、若干傾斜させることで、探査測量装置10を前傾させたり、後傾させたりすることができる。また、前方回転翼40aにより上向きの推力を得ることで、全体を浮かせて、航行抵抗を減少したり、左右の前方回転翼40aの推力を調整することで、探査測量装置10の左右方向の傾きを調整することもできる。 By tilting the rear rotor 40b not perpendicular to the water surface but slightly tilting it in the vertical direction, the exploration surveying apparatus 10 can be tilted forward or backward. Further, by obtaining an upward thrust from the front rotor 40a, the whole is floated to reduce the navigation resistance, and by adjusting the thrust of the left and right front rotors 40a, the exploration survey device 10 is tilted in the left-right direction. Can also be adjusted.

なお、探査測量装置10が水上を航行する際には、2つの前方回転翼40aを駆動する必要はない。しかし、前方回転翼40aにより、下方向の推力を付与すれば、探査測量装置は水上を移動しにくくなり、一方、上方向の推力を付与すれば、探査測量装置は水上を移動しやすくなる。従って、適宜前方回転翼40aを駆動するとよい。 When the exploration surveying device 10 navigates on the water, it is not necessary to drive the two forward rotors 40a. However, if a downward thrust is applied by the forward rotor 40a, the exploration surveying apparatus becomes difficult to move on the water, while if an upward thrust is applied, the exploration surveying apparatus becomes easy to move on the water. Therefore, it is advisable to drive the forward rotary blade 40a as appropriate.

「測定器」
図10は、水底探査測量に用いる水底検出器としての測定器42の一例の構成を示す図である。測定器42の下端は、水中に位置するようにフロート58に対し位置決めされる。ここで、測定器42の水底位置の検出は、例えば超音波式や、レーザ式が採用できる。超音波式では、水中に配置した発振器からの超音波を下方に向けて送信し、水底からの反射波を受信することで水深(水底位置)を計測することができる。また、レーザ式では、水中の発光部からレーザを水底に向けて照射して水底による反射波を受信することで水深を計測することができる。超音波式の方が比較的水深が深い場合に適しており、探査範囲が広い。一方、レーザ式では探査範囲が比較的狭いが、水深が浅くても精度の良い測定が行える。また、放射線量の測定器を設けることも好適である。さらに、放射線式の測定器なども適宜採用することができる。
"Measuring instrument"
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an example of a measuring instrument 42 as a water bottom detector used for a water bottom exploration survey. The lower end of the measuring instrument 42 is positioned with respect to the float 58 so as to be located in the water. Here, for the detection of the water bottom position of the measuring instrument 42, for example, an ultrasonic method or a laser method can be adopted. In the ultrasonic method, the water depth (bottom position) can be measured by transmitting ultrasonic waves from an oscillator placed in water downward and receiving reflected waves from the bottom of the water. Further, in the laser type, the water depth can be measured by irradiating the laser from the light emitting portion in the water toward the water bottom and receiving the reflected wave by the water bottom. The ultrasonic method is more suitable when the water depth is relatively deep, and the exploration range is wide. On the other hand, the laser type has a relatively narrow exploration range, but accurate measurement can be performed even if the water depth is shallow. It is also preferable to provide a radiation dose measuring device. Further, a radiation type measuring instrument or the like can be appropriately adopted.

そして、探査範囲内には、基準スケール60が配置される。すなわち、測定器42、フロート58に対し、所定位置に配置された基準スケール60の水深は予めわかっており、従ってこの基準スケール60の測定結果を用いて、測定器42により測定された水深をリアルタイムまたは随時校正することが可能となる。河川等の水域の探査測量では、水の濁り具合や、流速等によって、測定器42によって測定される水深が異なる。基準スケール60を設け、リアルタイムまたは任意の時に誤差を補正することによって、常に正しい測量を行うことが可能となる。なお、基準スケール60の測定結果による校正だけでなく、レーザ光や、超音波などの出力を変更してもよい。 A reference scale 60 is arranged within the exploration range. That is, the water depth of the reference scale 60 arranged at a predetermined position with respect to the measuring instrument 42 and the float 58 is known in advance. Therefore, the water depth measured by the measuring instrument 42 is measured in real time using the measurement result of the reference scale 60. Alternatively, it can be calibrated at any time. In exploration and surveying of water areas such as rivers, the water depth measured by the measuring instrument 42 differs depending on the degree of turbidity of the water, the flow velocity, and the like. By providing the reference scale 60 and correcting the error in real time or at any time, it is possible to always perform a correct survey. In addition to the calibration based on the measurement result of the reference scale 60, the output of the laser beam, ultrasonic waves, or the like may be changed.

なお、この例においては、基準スケール60は、フロート58に取り付けられて、上方位置と、探査範囲内の位置に移動自在となっている。基準スケール60は、校正のときのみに下方位置とし、航行に邪魔にならない上方位置に退避するとよい。 In this example, the reference scale 60 is attached to the float 58 and is movable to an upper position and a position within the exploration range. The reference scale 60 should be set to the lower position only during calibration and should be retracted to the upper position so as not to interfere with navigation.

また、測定器42は、中央のフロート58を貫通するように配置し、上下動自在にするとよい。飛行中は測定器42をフロート58の底面と同一または底面より上方に位置させ、水底探査の際に水中に突出させるとよい。 Further, the measuring instrument 42 may be arranged so as to penetrate the float 58 in the center so as to be vertically movable. During flight, the measuring instrument 42 may be positioned at the same level as the bottom surface of the float 58 or above the bottom surface, and may be projected into the water during bottom exploration.

また、測定器42は、着脱式として、探査測量目的に応じて、適宜取り換えたり、保守点検の際に取り外したりしてもよい。 Further, the measuring instrument 42 may be detachable and may be replaced as appropriate according to the purpose of exploration and surveying, or may be removed at the time of maintenance and inspection.

「全体制御」
図8に示すように、探査測量装置10は、管理端末12に接続可能である。管理端末12には、地図情報や、調査についての詳細情報などが入力され、管理端末12が探査計画を策定する。そして、探査計画に基づく、探査測量装置10の移動、測量についての動作計画を策定し、これを探査測量装置10に供給する。このように、探査計画については、その大枠は、現地に行く前に決定される。従って、現地においての作業が大幅に低減される。
"Overall control"
As shown in FIG. 8, the exploration surveying apparatus 10 can be connected to the management terminal 12. Map information, detailed information about the survey, and the like are input to the management terminal 12, and the management terminal 12 formulates an exploration plan. Then, an operation plan for the movement and survey of the exploration surveying device 10 based on the exploration plan is formulated, and this is supplied to the exploration surveying device 10. Thus, the outline of the exploration plan is decided before going to the site. Therefore, the work in the field is greatly reduced.

探査測量装置10は、供給された計画を記憶し、これに基づいて自律的に飛行及び航行しながら測量を行う。この際、GNSS装置24などの自位置検出器の出力を用いて、飛行及び航行を制御するとともに、映像などの情報を逐次送信する。なお、GNSS装置24としては、GPS装置などが利用できる。管理端末12は無線でも探査測量装置10と接続されており、随時供給される情報を受信し、必要であれば計画を変更し、これを探査測量装置10に送信し、探査測量装置10における計画を変更することもできる。なお、管理端末12は、1つでなく、各所に配置される複数であってもよい。 The exploration surveying device 10 stores the supplied plan, and based on this, performs a survey while flying and navigating autonomously. At this time, the output of the self-position detector such as the GNSS device 24 is used to control flight and navigation, and information such as images is sequentially transmitted. As the GNSS device 24, a GPS device or the like can be used. The management terminal 12 is also wirelessly connected to the exploration survey device 10, receives information supplied at any time, changes the plan if necessary, transmits this to the exploration survey device 10, and plans in the exploration survey device 10. Can also be changed. In addition, the management terminal 12 may be a plurality of management terminals 12 arranged in various places instead of one.

図9は、探査測量についての手順を示すフローチャートである。まず、探査計画を策定する(S11)。これは、管理端末12において、入力されてくる探査測量計画、地図情報に基づき、どのような探査を実行するかを決定する。空中の飛行経路(空中ルート)、水上における航行経路(水上ルート)などを決定するとともに、カメラ28による映像取得、測定器42による測定、サンプリング部44によるサンプリングなどについても計画に含まれる。 FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for exploration surveying. First, an exploration plan is formulated (S11). This determines what kind of exploration is to be executed in the management terminal 12 based on the input exploration survey plan and map information. In addition to determining the flight route in the air (air route) and the navigation route on the water (water route), the plan also includes image acquisition by the camera 28, measurement by the measuring instrument 42, sampling by the sampling unit 44, and the like.

次に、飛行航行可能な探査測量装置10および管理端末12を持参して探索の現場に赴き、基地を設定する(S12)。基地には、探査測量装置10の離発着場所を設置するとともに、管理端末12を探査測量装置10と接続し各種の設定、確認を行う。そして、探査測量装置10を離発着場所に設置して、スタートの指令を発することで探査測量装置10の移動が開始される(S13)。 Next, bring the exploration surveying device 10 and the management terminal 12 capable of flight and navigability to the search site and set up a base (S12). At the base, a takeoff and landing place for the exploration surveying device 10 will be installed, and the management terminal 12 will be connected to the exploration surveying device 10 for various settings and confirmations. Then, the exploration surveying apparatus 10 is installed at the takeoff and landing place, and the movement of the exploration surveying apparatus 10 is started by issuing a start command (S13).

探査測量装置10は、GNSS装置24などの自位置検出器により検出される自位置を参照しながら、記憶している空中ルートを自律的に飛行し、その空中ルートの飛行の際に、カメラ28によって地上の画像を撮影することで空中からの探査測量を行う(S14)。すなわち、この例では、カメラ28が地表検出器として機能する。撮影した映像は、内部において記憶するとともに、通信機能を利用して管理端末12に送信する。また、必要に応じて、レーザなどの測定機によって、地表の位置を測定することもできる。また、カメラ28やレーザにより、所定水深までの水底位置の測定もできるため、このような水底の位置測定も行う。 The exploration surveying device 10 autonomously flies on the memorized aerial route while referring to the own position detected by the own position detector such as the GNSS device 24, and when the aerial route flies, the camera 28 The exploration survey from the air is performed by taking an image on the ground (S14). That is, in this example, the camera 28 functions as a ground surface detector. The captured video is stored internally and transmitted to the management terminal 12 using the communication function. Further, if necessary, the position of the ground surface can be measured by a measuring device such as a laser. Further, since the water bottom position can be measured up to a predetermined water depth by the camera 28 or the laser, such water bottom position measurement is also performed.

そして、探査測量装置10は、記憶している空中ルートの飛行を終えて着水する(S15)。図11に、探査測量装置10が航行する水上ルートの一例を示す。着水した探査測量装置10は、GNSS装置24などにより検出される自位置を参照し、着水地点から予め記憶している探査開始位置に水上を移動する(S16)。探査測量装置10は、探査開始位置に至ったかを判定し(S17)、探査開始位置に至った場合には、GNSS装置24などの自位置検出器により検出される自位置を参照しながら、記憶している水上ルートを自律的に航行し、水上からの探査測量を開始する(S18)。例えば、探査測量装置10を水上で移動しながら、自位置を参照して、測定器42によって所定水深より深い水底位置を検出、記憶する。また、自位置、水底位置などの検出結果を逐次管理端末12に送信してもよい。 Then, the exploration surveying apparatus 10 finishes the flight of the memorized aerial route and lands on the water (S15). FIG. 11 shows an example of a water route navigated by the exploration surveying apparatus 10. The exploration surveying device 10 that has landed refers to its own position detected by the GNSS device 24 or the like, and moves on the water from the landing point to the exploration start position stored in advance (S16). The exploration surveying apparatus 10 determines whether or not the exploration start position has been reached (S17), and when the exploration start position is reached, the exploration surveying apparatus 10 stores the information while referring to the own position detected by the own position detector such as the GNSS device 24. It navigates the surface route autonomously and starts exploration survey from the surface (S18). For example, while moving the exploration surveying apparatus 10 on the water, the measuring instrument 42 detects and stores the bottom position deeper than the predetermined water depth by referring to the own position. Further, the detection results such as the own position and the water bottom position may be sequentially transmitted to the management terminal 12.

探査測量装置10は、予め定められた探査終了位置に至ったかを判定し(S19)、探査終了位置に至った場合には、離水し、空中を飛行して基地に帰還する(S20)。図11では、探査終了位置と離水地点は同一であるが、異なっていてもよい。なお、帰還の際に、空中からの探査測量を行ってもよい。 The exploration surveying apparatus 10 determines whether or not it has reached a predetermined exploration end position (S19), and when it reaches the exploration end position, it separates from water, flies in the air, and returns to the base (S20). In FIG. 11, the exploration end position and the water separation point are the same, but may be different. At the time of return, exploration survey from the air may be performed.

ここで、図11に示すように、探査は、基本的に水流に対し直角な方向に移動することによって行うとよい。なお、図においては、水流に対し直角な方向に移動するように記載したが、水底のデータがとれない領域が生じない範囲で水流に従って、斜めに走行してもよい。また、ジグザグの経路にしてもよい。 Here, as shown in FIG. 11, the exploration may basically be performed by moving in a direction perpendicular to the water flow. In the figure, it is described that the data moves in a direction perpendicular to the water flow, but the vehicle may travel diagonally according to the water flow as long as there is no region where data on the bottom of the water cannot be obtained. It may also be a zigzag route.

探査測量装置10は、自位置を検出し、航行ルートと比較してフィードバック制御して航行ルート通りの航行を行う。しかし、河川などは水流もあり、また風や雨などの影響もある。このため、必ずしも計画通りの航行が行えない場合もある。その場合、例えば、ある範囲について、試験航行を行い、自律航行における位置誤差におけるフィードバックゲインを方位に応じて変更するなどの調整を行い、その後探査測量の航行を行うことができる。 The exploration surveying device 10 detects its own position, compares it with the navigation route, and performs feedback control to perform navigation according to the navigation route. However, rivers have water currents and are also affected by wind and rain. Therefore, it may not always be possible to navigate as planned. In that case, for example, it is possible to perform a test navigation in a certain range, make adjustments such as changing the feedback gain in the position error in the autonomous navigation according to the direction, and then perform the exploration survey navigation.

また、水の流れに応じて、一方向の航行は必要な推力が小さく、反対方向の航行は必要な推力が大きい場合もある。このような場合には、図12に示すように、一部飛行してもよい。すなわち、下流に向かって航行し、折り返し点に来た場合は、ここから上流に飛行し、上流側に着水し、前回の開始点から幅方向に所定距離離れた開始点から下流に向かって航行する。これを繰り返すことによって、下流側の航行のみにより、所定領域の探査測量を行うことができる。 Also, depending on the flow of water, navigation in one direction may require less thrust and navigation in the opposite direction may require more thrust. In such a case, as shown in FIG. 12, a partial flight may be carried out. That is, when sailing downstream and reaching the turning point, it flies upstream from here, lands on the upstream side, and heads downstream from the starting point that is a predetermined distance in the width direction from the previous starting point. Navigating. By repeating this, it is possible to carry out exploration and surveying in a predetermined area only by navigation on the downstream side.

このようにして、探査測量を終了した場合には、得られたデータを管理端末12に供給し、管理端末12によって各種処理を行うことで、測定対象となった場所(対象領域)の3次元の地形データ(すなわち、陸上の地形及び水底の形状のデータ)が得られ、その表示などの出力も可能となる。このように、リアルタイムで解析を行うことで、探査測量を適宜適切なものに変更ができ、また追加の探査測量などを行うこともできる。なお、データ処理は、必ずしも現場で行う必要はなく、別のコンピュータで行ってもよい。 When the exploration survey is completed in this way, the obtained data is supplied to the management terminal 12, and various processes are performed by the management terminal 12, so that the measurement target location (target area) is three-dimensional. (That is, data on the terrain on land and the shape of the bottom of the water) can be obtained, and output such as its display is also possible. In this way, by performing the analysis in real time, the exploration survey can be changed to an appropriate one as appropriate, and additional exploration survey can be performed. The data processing does not necessarily have to be performed on-site, and may be performed by another computer.

このように、本実施形態に係る探査測量装置10は、空中の飛行および水上の航行が行え、また、空中からの探査測量と水上からの探査測量の両方を行うことができる。したがって、測定対象となった水域及びその周辺の陸地についての探査測量を効果的に行うことができ、従来では困難であった水際などの地形も容易に得ることができる。また、探査測量装置10は、予め記憶している空中ルートおよび水上ルートの移動ルートに従って、自律的に移動することができる。すなわち、自位置を確認しながら、予め決定された経路に沿った移動ができる。従って、無線操縦などに比べ、確実な移動が行える。なお、無線操縦機能も備え、適宜無線操縦を行ってもよい。水域及びその周辺の陸地についての探査測量を効果的に行うことができる。 As described above, the exploration surveying apparatus 10 according to the present embodiment can fly in the air and navigate on the water, and can perform both the exploration survey from the air and the exploration survey from the water. Therefore, it is possible to effectively carry out exploration surveys on the water area to be measured and the land around it, and it is possible to easily obtain topography such as the water's edge, which was difficult in the past. Further, the exploration surveying apparatus 10 can autonomously move according to the movement routes of the aerial route and the water route stored in advance. That is, it is possible to move along a predetermined route while confirming its own position. Therefore, it is possible to move more reliably than by radio control. In addition, it also has a radio-controlled function, and radio-controlled may be performed as appropriate. It is possible to effectively carry out exploration surveys on the land in and around the water area.

探査測量装置10は自律航行するので、夜間でも飛行、航行に問題はない。なお、カメラ28に赤外線カメラなどを用いることで、夜間の撮影も可能となる。また、漂流物との衝突回避なども自律的に行われる。 Since the exploration surveying device 10 navigates autonomously, there is no problem in flight and navigation even at night. By using an infrared camera or the like for the camera 28, it is possible to take a picture at night. In addition, collision avoidance with drifting objects is also performed autonomously.

このように、本実施形態に係る探査測量方法は、探査測量装置10を使用して行われる。 As described above, the exploration surveying method according to the present embodiment is performed using the exploration surveying apparatus 10.

<学習>
本実施形態に係る探査測量装置10は、予め定められた経路を記憶しており、検出した自位置に基づいて空中飛行および水上航行を自律的に行う。また、必要な場合には、試験飛行および航行を行い、そのデータに基づいて、探査測量の際の飛行および航行を制御する。また、探査測量装置10の航行の際に気象条件などを含む各種の状況と、航行制御の関係を示すデータを蓄積することができる。従って、蓄積されたデータを解析することによって、その後の飛行および航行をより精度の高いものにすることができる。これは、1回の飛行および航行の際のデータを解析しその後の航行に役立ててもよいし、1つの探査測定対象についての航行の際のデータをその探査測定対象の次の探査測量の際に利用してもよいし、さらに探査測定対象によらず蓄積データから解析した事項を次の航行の際に役立ててもよい。例えば、1回の飛行および航行の際の前半の航行の際には十分な航行制御が行えなかったが後半は前半のデータを利用して適切な飛行および航行が行える場合も考えられる。このような場合には、後半の飛行および航行のみをやり直すこともできる。
<Learning>
The exploration surveying apparatus 10 according to the present embodiment stores a predetermined route, and autonomously performs aerial flight and water navigation based on the detected own position. In addition, if necessary, test flights and navigation will be conducted, and based on the data, flight and navigation during exploration and surveying will be controlled. In addition, it is possible to accumulate data showing the relationship between various conditions including meteorological conditions and navigation control when the exploration surveying apparatus 10 is navigating. Therefore, by analyzing the accumulated data, subsequent flight and navigation can be made more accurate. This may analyze the data during one flight and navigation and use it for subsequent navigation, or the data during navigation for one exploration measurement target may be used for the next exploration survey of that exploration measurement target. In addition, the items analyzed from the accumulated data may be useful for the next navigation regardless of the exploration and measurement target. For example, it is conceivable that sufficient navigation control could not be performed during the first half of the flight and navigation, but appropriate flight and navigation could be performed by using the data of the first half in the second half. In such a case, only the latter half of the flight and navigation can be redone.

<ジャイロの校正>
図13には、ジャイロ26の設置例を示してある。この構成において、ジャイロ26は、3次元の移動が可能となる。すなわち、探査測量装置10の本体側の部材、例えば本体50には、第1モータM1が固定される。この第1モータM1の回転軸には、リンクL1が固定されており、第1モータM1の回転によって、ジャイロ26が上下方向の軸を中心に回転する。リンクL1には、リンクL2が固定されており、このリンクL2は第2モータM2によって、ジャイロ26の左右方向の軸を中心として回転する。リンクL2には、リンクL3が固定されている。このリンクL3は、ジャイロ26の前後方向の軸であり、この軸が第3モータM3によって、回転する。このように、この例によれば、ジャイロ26を互いに直交する3軸を中心に独立して回転でき、これによってジャイロ26に3次元の動きを付与できる。
<Gyro calibration>
FIG. 13 shows an installation example of the gyro 26. In this configuration, the gyro 26 is capable of three-dimensional movement. That is, the first motor M1 is fixed to a member on the main body side of the exploration surveying apparatus 10, for example, the main body 50. A link L1 is fixed to the rotation axis of the first motor M1, and the rotation of the first motor M1 causes the gyro 26 to rotate about an axis in the vertical direction. A link L2 is fixed to the link L1, and the link L2 is rotated about the axis in the left-right direction of the gyro 26 by the second motor M2. A link L3 is fixed to the link L2. The link L3 is an axis in the front-rear direction of the gyro 26, and this axis is rotated by the third motor M3. As described above, according to this example, the gyro 26 can be independently rotated about three axes orthogonal to each other, whereby the gyro 26 can be given a three-dimensional movement.

本実施形態では、探査測量の開始前に、ジャイロ26を予め定められた3次元軌跡に従って移動させ、その状態で得られた出力が制御装置22に供給される。制御装置22は、このデータに基づいて、ジャイロ26を校正して、正しい出力が得られるようにする。 In the present embodiment, before the start of the exploration survey, the gyro 26 is moved according to a predetermined three-dimensional trajectory, and the output obtained in that state is supplied to the control device 22. The control device 22 calibrates the gyro 26 based on this data so that the correct output can be obtained.

従来、ジャイロ26の校正は、ジャイロ26が取り付けられた装置全体を人が持って3次元移動することによって行われていた。本実施形態の探査測量装置10は、フロート58などを有し、比較的大型で重量も大きく、校正作業が大変な作業になる。本実施形態では、この校正作業を自動化できる。 Conventionally, the calibration of the gyro 26 has been performed by a person holding the entire device to which the gyro 26 is attached and moving it three-dimensionally. The exploration surveying apparatus 10 of the present embodiment has a float 58 and the like, is relatively large and heavy, and the calibration work becomes a difficult work. In this embodiment, this calibration work can be automated.

<編隊>
探査測量装置10を複数用意し、編隊を構成することも好適である。編隊飛行しながら、測量を行うことで、同一時点で得らえた複数の映像から地表の3次元位置をより容易にまた正確に計測することができる。また、編隊で水上を航行することで、同一時点での測量結果が得られ、水底の測量も正確になる。さらに、一部が空中、一部が水上に位置することで、複数の探査測量装置10の位置が正確に特定できる。例えば、空中に位置する探査測量装置10が水上の探査測量装置10の位置を特定して、水上の探査測量装置10の移動や探査を制御してもよい。探査測量装置10と同様に飛行はできるが、水上航行しないものを用意し、これを探査測量装置10の各種制御用とすることもできる。この場合、装備を省略することで、長時間の飛行が可能となるなどのメリットが得られる。
<Formation>
It is also preferable to prepare a plurality of exploration surveying devices 10 to form a formation. By conducting a survey while flying in formation, it is possible to more easily and accurately measure the three-dimensional position of the earth's surface from multiple images obtained at the same time point. In addition, by navigating on the water in formation, the survey results at the same time point can be obtained, and the survey of the bottom of the water becomes accurate. Further, since a part is located in the air and a part is located on the water, the positions of the plurality of exploration surveying devices 10 can be accurately specified. For example, the exploration surveying apparatus 10 located in the air may specify the position of the exploration surveying apparatus 10 on the water to control the movement and exploration of the exploration surveying apparatus 10 on the water. Although it can fly in the same manner as the exploration surveying device 10, it is also possible to prepare a device that does not sail on the water and use this for various controls of the exploration surveying device 10. In this case, by omitting the equipment, there are merits such as being able to fly for a long time.

「他の構成例」
<後方回転翼の構成>
図14は、後方回転翼40bの左右幅方向軸回りの回動の他の構成例について示してあり、(a)は後方回転翼40bが上下方向を向いている空中の状態を示し、(b)は後方回転翼40bが前後方向を向いている水上の状態を示す。この例では、図7の例に比べ、後方回転翼40bの回動の際の旋回半径が小さくなっている。すなわち、中央のフロート58の後部に上方に向けて起立する起立部70が設けられ、この起立部70内に後方回転翼40bを回転させる駆動モータ36bが回動可能に支持されている。
"Other configuration examples"
<Structure of rear rotor>
FIG. 14 shows another configuration example of rotation of the rear rotary blade 40b around the axis in the left-right width direction, and FIG. 14A shows a state in the air in which the rear rotary blade 40b faces in the vertical direction. ) Indicates a state on the water in which the rear rotor 40b is facing in the front-rear direction. In this example, the turning radius at the time of rotation of the rear rotary blade 40b is smaller than that in the example of FIG. That is, an upright portion 70 that stands up upward is provided at the rear portion of the central float 58, and a drive motor 36b that rotates the rear rotary blade 40b is rotatably supported in the upright portion 70.

図15は、起立部70の斜視図であり、(a)は斜め後方、(b)はほぼ後方から見た図である。また図16は起立部70を三方から見た図であり、(a)は前方、(b)は側方、(c)は上方(駆動モータ36bを便宜的に背面側に記載してある)から見た図である。なお、起立部70は、その下端がフロート58に取り付けられ、駆動モータ36bの軸は前方に突出しその先端に回転翼40bが取り付けられ、また図6に示すように回転翼40bは、上下方向を向いている際には前後方向軸回りに、前後方向に向いている際には上下方向軸回りに回動するが、これらの構成については図示を省略している。 15A and 15B are perspective views of the upright portion 70, where FIG. 15A is an oblique rear view and FIG. 15B is a view seen from substantially rearward. Further, FIG. 16 is a view of the upright portion 70 viewed from three sides, where (a) is the front, (b) is the side, and (c) is the upper side (the drive motor 36b is shown on the back side for convenience). It is a figure seen from. The lower end of the upright portion 70 is attached to the float 58, the shaft of the drive motor 36b projects forward, and the rotary wing 40b is attached to the tip thereof, and the rotary wing 40b is vertically oriented as shown in FIG. When facing, it rotates around the axis in the front-rear direction, and when facing in the front-back direction, it rotates around the axis in the vertical direction, but these configurations are not shown.

図15,16は、回転翼40bを前後方向と上下方向に回動するための機構を示してある。駆動モータ36bは円筒状であり、回転軸72が前方側に伸び、先端に回転翼40bが取り付けられる。図においては、回転軸72の基部のみ示してある。駆動モータ36bの中間部分は、下方から伸びる首部74によって支持されている。首部74は、左右方向に伸びる軸38bに回動自在に支持されており、首部74の駆動モータ36bと反対側にはカウンターウェイト76が設けられている。首部74、カウンターウェイト76の左右方向両側には一対の起立板部78が設けられる。この起立板部78の下端がフロート58に固定される。 FIGS. 15 and 16 show a mechanism for rotating the rotary blade 40b in the front-rear direction and the up-down direction. The drive motor 36b has a cylindrical shape, the rotary shaft 72 extends forward, and the rotary blade 40b is attached to the tip thereof. In the figure, only the base of the rotating shaft 72 is shown. The intermediate portion of the drive motor 36b is supported by a neck portion 74 extending from below. The neck portion 74 is rotatably supported by a shaft 38b extending in the left-right direction, and a counterweight 76 is provided on the opposite side of the neck portion 74 from the drive motor 36b. A pair of standing plate portions 78 are provided on both left and right sides of the neck portion 74 and the counterweight 76 in the left-right direction. The lower end of the upright plate portion 78 is fixed to the float 58.

一対の起立板部78のカウンターウェイト76の下方には、駆動モータ80が配置されている。駆動モータ80は上方に向けた回転軸を有し先端に歯付プーリー82が取り付けられている。歯付プーリー82には、歯付ベルトが掛け回され、この歯付ベルトが一対の起立板部78の外側に位置する一対の歯付プーリー84にかけ回されている。 A drive motor 80 is arranged below the counterweight 76 of the pair of standing plate portions 78. The drive motor 80 has an upward rotating shaft, and a toothed pulley 82 is attached to the tip thereof. A toothed belt is hung around the toothed pulley 82, and the toothed belt is hung around a pair of toothed pulleys 84 located outside the pair of upright plate portions 78.

一対の歯付プーリー84には上方に向けて伸びる一対の回転軸86がそれぞれ取り付けられており、この一対の回転軸86の上端に一対のウォームギア88がそれぞれ取り付けられている。ウォームギア88は、軸38bの両端に固定されたウォームホイール90が噛み合わされている。 A pair of rotating shafts 86 extending upward are attached to each of the pair of toothed pulleys 84, and a pair of worm gears 88 are attached to the upper ends of the pair of rotating shafts 86, respectively. The worm gear 88 is meshed with worm wheels 90 fixed to both ends of the shaft 38b.

従って、駆動モータ80を回転することで一対の歯付プーリー84と一対の回転軸86が回転し、一対のウォームギア88が回転してウォームホイール90が回転することで、軸38bが回動して、駆動モータ36b、回転翼40bが回動する。駆動モータ80には、産業用サーボモータを利用して回動量を制御する。また、ウォームギア88は一条であり、ウォームギア88の回転によりウォームホイール90が回転するが、ウォームホイール90の回転によりウォームギア88が回転することはない。従って、これが回転翼40aの回動についてのロック機構として機能する。また、ウォームギア88、ウォームホイール90を一対設けることでバックラッシュをなくして回転翼40bの回動、ロックについての遊びをなくすことができる。 Therefore, by rotating the drive motor 80, the pair of toothed pulleys 84 and the pair of rotating shafts 86 rotate, the pair of worm gears 88 rotate, and the worm wheel 90 rotates, so that the shaft 38b rotates. , The drive motor 36b and the rotary blade 40b rotate. The drive motor 80 uses an industrial servomotor to control the amount of rotation. Further, the worm gear 88 has only one line, and the worm wheel 90 is rotated by the rotation of the worm gear 88, but the worm gear 88 is not rotated by the rotation of the worm wheel 90. Therefore, this functions as a locking mechanism for the rotation of the rotary blade 40a. Further, by providing a pair of the worm gear 88 and the worm wheel 90, it is possible to eliminate backlash and eliminate play regarding rotation and locking of the rotary blade 40b.

このような後方回転翼40bを用いることで、後方回転翼40bの回動の際のモーメントを抑制することができる。 By using such a rear rotary blade 40b, it is possible to suppress the moment when the rear rotary blade 40b rotates.

なお、カウンターウェイト76の内部にモータを設けこのモータの回転軸を、首部74を貫通させて駆動モータ36bに接続し、首部74の上端で駆動モータ36bを回動自在としてもよい。これによって、駆動モータ36bを、首部74を起点として左右方向に回動させることができる。 A motor may be provided inside the counterweight 76, and the rotation shaft of the motor may be connected to the drive motor 36b through the neck portion 74 so that the drive motor 36b can be rotated at the upper end of the neck portion 74. As a result, the drive motor 36b can be rotated in the left-right direction starting from the neck portion 74.

<雪上などでの利用>
また、本出願において説明した移動体は、水上に代えて、雪上においても利用することができる。この場合、雪の状態などを測定してもよいが、測定はしなくてもよい。フロートを有するため、これによって雪上に確実に着陸することができ、また雪上の移動も可能となる。
<Use on snow>
In addition, the moving body described in the present application can be used on snow instead of on water. In this case, the snow condition or the like may be measured, but the measurement may not be performed. Since it has a float, it can reliably land on snow and can also move on snow.

さらに、移動体において、携帯電話回線を利用した通信機能、特に携帯電話回線における中継機能を備えていれば、遭難者などと警察などとの電話通信をサポートすることもできる。山中の沢など水域に着陸することもできるので、雪のない場合にも利用可能である。 Further, if the mobile body has a communication function using a mobile phone line, particularly a relay function on the mobile phone line, it is possible to support telephone communication between the victim and the police. It can also be used even when there is no snow, as it can land in water areas such as swamps in the mountains.

特に、着陸していれば、基本的に動力を使用しなくてよいため、電池の消耗を抑えることができる。また、必要に応じて上空へ浮揚すれば、電波の送受信を確実に行うことができる。 In particular, if you are landing, you basically do not need to use power, so you can reduce battery consumption. In addition, if it floats to the sky as needed, it is possible to reliably transmit and receive radio waves.

10 探査測量装置、12 管理端末、20 通信装置、22 制御装置、24 GNSS装置、26 ジャイロ、28 カメラ、30 入力装置、32 出力装置、34 バッテリ、36 駆動モータ、38 姿勢制御部、40 回転翼、42 測定器、44 サンプリング部、50 本体、52,54 腕、56 台座、58 フロート、60 基準スケール。
10 Exploration surveying device, 12 management terminal, 20 communication device, 22 control device, 24 GNSS device, 26 gyro, 28 camera, 30 input device, 32 output device, 34 battery, 36 drive motor, 38 attitude control unit, 40 rotary blades , 42 measuring instrument, 44 sampling unit, 50 main body, 52, 54 arms, 56 pedestals, 58 floats, 60 reference scales.

Claims (11)

空中飛行および水上航行が可能な移動体であって、
本体と、
前記本体の下方に取り付けられ、水上に浮遊するためのフロートと、
前記本体の周辺に取り付けられ、空中飛行および水上航行のための推力を発生する推力源と、
を含み、
前記推力源は、前記本体の前後方向の一方側に配置される一方側回転翼を含み、
前記一方側回転翼は、
前記本体から上方に伸びる左右幅方向に対向する一対の起立部と、
この一対の起立部に支持され左右幅方向に伸びる軸と、
前記軸に前後方向面内で回動自在に支持される首部と、
前記首部の一方側に設けられ、先端に取り付けられた回転翼を回転する駆動モータと、
前記首部の他方側に設けられたカウンターウェイトと、
を含み、
前記駆動モータは、左右幅方向に伸びる前記軸を中心に回動し、その回転翼が上下方向を向く横方向と、前後方向を向く縦方向に設定可能である、
移動体。
A mobile that can fly in the air and sail on the water.
With the main body
A float attached to the bottom of the main body to float on the water,
A thrust source that is attached around the body and generates thrust for air flight and surface navigation.
Including
The thrust source includes a one-sided rotor located on one side of the body in the anteroposterior direction.
The one-sided rotor is
A pair of standing portions extending upward from the main body and facing each other in the left-right width direction,
An axis that is supported by this pair of upright parts and extends in the left-right width direction,
A neck that is rotatably supported by the axis in the anteroposterior direction
A drive motor provided on one side of the neck portion and rotating a rotary blade attached to the tip thereof,
A counterweight provided on the other side of the neck and
Including
The drive motor rotates about the axis extending in the left -right width direction, and its rotary blades can be set in the horizontal direction facing up and down and in the vertical direction facing the front -back direction.
Mobile body.
請求項1に記載の移動体であって、
前記カウンターウェイトに設けられ、前記駆動モータを、前記首部を起点として左右幅方向の面内で回動させる回動モータをさらに含み、
前記回動モータを用いて、
前記一方側回転翼の回転翼を横方向に設定した場合に前記一方側回転翼の回転翼を前記本体の前後方向に伸びる軸を中心に回動可能であり、前記一方側回転翼の回転翼を縦方向に設定した場合に前記一方側回転翼の回転翼を前記本体の上下方向に伸びる軸を中心に回動可能であり、
空中飛行時において、前記一方側回転翼を横方向に設定し、前記回動モータにより前記一方側回転翼を前記本体の前後方向に伸びる軸を中心に回動させることで、ヨーイングモーメントを発生し、
水上航行時において、前記一方側回転翼を垂直方向に設定した状態で、前記回動モータにより前記一方側回転翼を前記本体の上下方向に伸びる軸を中心に回動させることで、ヨーイングモーメントを発生する、
移動体。
The moving body according to claim 1.
A rotation motor provided on the counterweight and rotating the drive motor in a plane in the left-right width direction with the neck portion as a starting point is further included.
Using the rotary motor,
When the rotary blade of the one-side rotary blade is set in the lateral direction, the rotary blade of the one-side rotary blade can be rotated around an axis extending in the front-rear direction of the main body, and the rotary blade of the one-side rotary blade can be rotated. Is set in the vertical direction, the rotary blade of the one-side rotary blade can be rotated around an axis extending in the vertical direction of the main body.
During aerial flight, the yawing moment is generated by setting the one-sided rotor in the lateral direction and rotating the one-sided rotor around an axis extending in the front-rear direction of the main body by the rotation motor . ,
During water navigation, with the one-sided rotor set in the vertical direction, the yawing moment is generated by rotating the one-sided rotor about the axis extending in the vertical direction of the main body by the rotation motor . Occur,
Mobile body.
請求項2に記載の移動体であって、
さらに、
自位置を検出する位置検出器と、
方位を検出する方位検出器と、
前記推力源を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記位置検出器および前記方位検出器の検出結果に基づき前記推力源を制御する、
移動体。
The moving body according to claim 2.
moreover,
A position detector that detects your position and
A directional detector that detects the azimuth and
A control unit that controls the thrust source,
Including
The control unit controls the thrust source based on the detection results of the position detector and the direction detector.
Mobile body.
空中飛行および水上航行が可能な移動体であって、
本体と、
前記本体の下方に取り付けられ、水上に浮遊するためのフロートと、
前記本体の周辺に取り付けられ、空中飛行および水上航行のための推力を発生する推力源と、
自位置を検出する位置検出器と、
方位を検出する方位検出器と、
前記推力源を制御する制御部と、
を含み、
前記推力源は、前記本体の前後方向の一方側に配置される一方側回転翼を含み、
前記一方側回転翼は、前記本体の左右幅方向に伸びる軸を中心に回動し、その回転翼が上下方向を向く横方向と、前後方向を向く縦方向に設定可能であり、
前記制御部は、前記位置検出器および前記方位検出器の検出結果に基づき前記推力源を制御するとともに、
前記方位検出器は、前記本体に3次元移動可能に取り付けられたジャイロを含み、
前記ジャイロを予め定められた3次元軌跡に従って移動させ、3次元移動したときの出力によりジャイロを自動的に校正する、
移動体。
A mobile that can fly in the air and sail on the water.
With the main body
A float attached to the bottom of the main body to float on the water,
A thrust source that is attached around the body and generates thrust for air flight and surface navigation.
A position detector that detects your position and
A directional detector that detects the azimuth and
A control unit that controls the thrust source,
Including
The thrust source includes a one-sided rotor located on one side of the body in the anteroposterior direction.
The one-sided rotary wing rotates about an axis extending in the left-right width direction of the main body, and the rotary wing can be set in a horizontal direction in which the rotary wing faces in the vertical direction and a vertical direction in which the rotary wing faces in the front-rear direction.
The control unit controls the thrust source based on the detection results of the position detector and the direction detector, and also controls the thrust source.
The orientation detector includes a gyro mounted three-dimensionally movable on the body.
The gyro is moved according to a predetermined three-dimensional locus, and the gyro is automatically calibrated by the output when the gyro is moved three-dimensionally.
Mobile body.
請求項3または4に記載の移動体であって、
さらに、
空中ルートおよび水上ルートを含む予め定められている移動ルートを記憶する記憶部を含み、
前記制御部は、
前記位置検出器により検出される自位置と前記方位検出器により検出される方位を参照して、前記記憶部に記憶されている空中ルートを自律的に飛行するとともに、前記記憶部に記憶されている水上ルートを自律的に航行するように、前記推力源を制御する、
移動体。
The mobile body according to claim 3 or 4.
moreover,
Includes a storage unit that stores predetermined travel routes, including aerial and water routes.
The control unit
With reference to the own position detected by the position detector and the direction detected by the direction detector, the aircraft autonomously flies the aerial route stored in the storage unit and is stored in the storage unit. Control the thrust source so that it navigates the existing water route autonomously.
Mobile body.
空中飛行および水上航行が可能な探査測量装置であって、
本体と、
前記本体の下方に取り付けられ、水上に浮遊するためのフロートであって、平面視では中央部の幅が大きく前方および後方に向けて先細り状であり、正面視では上面が直線で前端は下方に向けて後方に退避し、後端は下方に向けて前方に退避している、フロートと、
前記本体の周辺に取り付けられ、空中飛行および水上航行のための推力を発生する推力源と、
前記水上航行時に、水底位置を検出する水底検出器と、
を含み、
前記推力源は、前記本体の前後方向の一方側に配置される一方側回転翼を含み、
前記一方側回転翼は、前記本体の左右幅方向に伸びる軸を中心に回動し、その回転翼が上下方向を向く横方向と、前後方向を向く縦方向に設定可能であり、
前記水底検出器は、前記フロートを貫通するように配置され、上下動自在であり、水底探査の際に水中に突出し、探査測量結果を得る、
探査測量装置。
An exploration surveying device capable of flying in the air and navigating on the water.
With the main body
It is a float attached to the lower part of the main body and for floating on water. In a plan view, the width of the central part is large and it is tapered toward the front and the rear. Float, which is retracted backwards toward the rear and retracts forward toward the rear end toward the bottom,
A thrust source that is attached around the body and generates thrust for air flight and surface navigation.
A water bottom detector that detects the bottom position during water navigation,
Including
The thrust source includes a one-sided rotor located on one side of the body in the anteroposterior direction.
The one-sided rotary wing rotates about an axis extending in the left-right width direction of the main body, and the rotary wing can be set in a horizontal direction in which the rotary wing faces in the vertical direction and a vertical direction in which the rotary wing faces in the front-rear direction.
The water bottom detector is arranged so as to penetrate the float, is movable up and down, and protrudes into the water during a water bottom exploration to obtain an exploration survey result.
Exploration surveying instrument.
請求項6に記載の探査測量装置であって、
前記水底検出器は、基準スケールを含み、この基準スケールを用いて前記水底検出器を随時校正する、
探査測量装置。
The exploration surveying apparatus according to claim 6.
The bottom detector includes a reference scale, which is used to calibrate the bottom detector from time to time.
Exploration surveying instrument.
請求項6または7に記載の探査測量装置であって、
さらに、
前記空中飛行時に、地表位置および所定水深までの浅い水底位置を検出する地表検出器を含み、
前記地表検出器により、探査測量結果を得る、
探査測量装置。
The exploration surveying apparatus according to claim 6 or 7.
moreover,
Including a surface detector that detects a surface position and a shallow bottom position to a predetermined water depth during the aerial flight .
The surface detector is used to obtain exploration survey results.
Exploration surveying instrument.
請求項8に記載の探査測量装置を使用する探査測量方法であって、
探査測量の対象領域についての地図情報に基づいて、移動ルートを決定し、
前記探査測量装置を決定された前記移動ルートに沿って移動させ、その際の前記水底検出器および前記地表検出器で検出した検出結果を記憶し、
前記記憶された検出結果に基づき、水底および地表の形状を、前記探査測量結果として得る、探査測量方法。
A surveying method using the exploration surveying apparatus according to claim 8.
Determine the travel route based on the map information about the target area of the exploration survey,
The exploration surveying device is moved along the determined movement route, and the detection results detected by the water bottom detector and the ground surface detector at that time are stored.
An exploration survey method for obtaining the shapes of the bottom of the water and the surface of the earth as the exploration survey results based on the stored detection results.
請求項6~8のいずれか1つに記載の探査測量装置を複数用い、複数の探査測量装置から同一時点での探査測量結果を得る、
探査測量方法。
A plurality of exploration surveying devices according to any one of claims 6 to 8 are used, and exploration survey results at the same time point can be obtained from a plurality of exploration surveying devices.
Exploration survey method.
請求項1に記載の移動体であって、
前記フロートは、平面視では中央部の幅が大きく前方および後方に向けて先細り状であり、正面視では上面が直線で前端は下方に向けて後方に退避し、後端は下方に向けて前方に退避している、
移動体。
The moving body according to claim 1.
The float has a large central portion in a plan view and is tapered forward and backward, and in a front view, the upper surface is straight, the front end is retracted backward, and the rear end is downward forward. Evacuated to
Mobile body.
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