DE102014116821A1

DE102014116821A1 - Unbemanntes Rotorfluggerät und Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche

Info

Publication number: DE102014116821A1
Application number: DE102014116821.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-05-19

Abstract

Ein unbemanntes Rotorfluggerät (1) mit einer Anzahl von Rotoren (4) zur Erzeugung von Auftrieb und/oder Vortrieb weist einen Anschlussbereich für einen Schlauch (14) für eine außerhalb des Rotorfluggeräts (1) in einem Behälter (15) vorgehaltene pumpbare Nutzlast und ein Arbeitsgerät (6) zur Verarbeitung der Nutzlast durch Einbringen der Nutzlast in eine Umgebung des Rotorfluggeräts (1) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein unbemanntes Rotorfluggerät, auch als Drohne bezeichnet. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche, beispielsweise einer Gebäudewand.
Unbemannte Rotorfluggeräte sind beispielsweise aus der DE 10 2011 119 590 A1 bekannt und werden zunehmend mit Kameras ausgestattet für die visuelle Prüfung von Gebäuden, beispielsweise zur Dokumentation und Untersuchung von Gebäudeschäden, eingesetzt. Dabei weist ein derartiges Rotorfluggerät typischerweise einen Grundkörper und eine Anzahl von Rotoren auf, wobei jedem Rotor ein Motor zugeordnet ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Aufgabengebiet derartiger unbemannter Rotorfluggeräte um weitere sinnvolle Einsatzmöglichkeiten zu erweitern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein unbemanntes Rotorfluggerät mit einer Anzahl von Rotoren zur Erzeugung von Auftrieb und/oder Vortrieb angegeben, wobei das Rotorfluggerät einen Anschlussbereich für einen Schlauch für eine außerhalb des Rotorfluggeräts in einem Behälter vorgehaltene pumpbare Nutzlast sowie ein Arbeitsgerät zur Verarbeitung der Nutzlast durch Einbringen der Nutzlast in eine Umgebung des Rotorfluggeräts aufweist.
Dabei wird unter dem Einbringen der Nutzlast in eine Umgebung des Fluggeräts ein Vorgehen verstanden, bei dem die Nutzlast das Fluggerät auf eine durch die Ausgestaltung des Arbeitsgeräts und durch die Positionierung des Fluggeräts vorgegebene Weise verlässt. Beispielsweise kann die Nutzlast auf eine in der Umgebung des Fluggeräts befindliche Oberfläche aufgebracht oder von dem Fluggerät aus in die Luft versprüht werden.
Das Arbeitsgerät ist mit dem unbemannten Fluggerät verbunden und kann gegebenenfalls auch abgenommen oder ausgetauscht werden.
Das unbemannte Fluggerät hat den Vorteil, dass es nicht nur die Inspektion von unzugänglichen Oberflächen erlaubt, sondern auch deren Bearbeitung. Dadurch kann auf das Aufbauen eines Gerüstes oder die Verwendung eines Hebekrans verzichtet werden, beispielsweise für das Reinigen oder Anstreichen schwer zugänglicher beziehungsweise hoher Gebäudefassaden. Die Bearbeitung dieser Oberflächen ist somit schneller und mit erheblich erhöhter Sicherheit möglich, weil alle beteiligten Personen vom Boden aus arbeiten können. Der Bearbeitungszeit verringert sich erheblich, wenn auf den Aufbau von Gerüsten, der oftmals zeitaufwendiger ist als die Bearbeitung selbst, verzichtet werden kann.
In einer Ausführungsform ist das Arbeitsgerät als Pinsel oder Farbrolle zum Auftragen einer Farbe auf eine Oberfläche ausgebildet. In dieser Ausführungsform kann das Fluggerät zum Anstreichen von Gebäudefassaden eingesetzt werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Arbeitsgerät als Düse ausgebildet. Auch in dieser Ausführungsform kann das Fluggerät zum Aufbringen von Farbe auf Gebäudefassaden eingesetzt werden, wobei der Farbauftrag durch Aufsprühen erfolgt. Diese Ausführungsform eignet sich jedoch auch beispielsweise zum Aufbringen von Düngemittel, Saatgut oder Pestiziden auf Felder.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Arbeitsgerät als Sandstrahlgerät ausgebildet. Dabei wird unter Sandstrahlen hier und im Folgenden auch die abrasive oder nicht abrasive Reinigung von Oberflächen mit anderen Strahlmitteln als Sand verstanden, beispielsweise mit Kunststoff- oder Glasperlen, Korund, Trockeneis oder Schnee. Durch das Sandstrahlen von dem Fluggerät aus können auch schwer zugängliche Bereiche beispielsweise von Baudenkmälern mit geringem zeitlichen und technischen Aufwand gereinigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Arbeitsgerät als Fensterputzgerät ausgebildet. Dazu kann es beispielsweise einen mit einem Reinigungsmittel tränkbaren Schwamm oder Lappen und gegebenenfalls einen weiteren Lappen zum Nachwischen und/oder Rakel aufweisen.
In einer Ausführungsform weist das Rotorfluggerät ferner einen externen Stromanschluss zur kabelgebundenen Versorgung des Rotorfluggeräts und/oder des Arbeitsgeräts mit elektrischer Energie aufweist. Das hat den Vorteil, dass erheblich Gewicht eingespart werden kann, weil auf Energiespeicher wie Akkumulatoren verzichtet werden kann. Darüber hinaus ist die Arbeitszeit des Fluggeräts kaum begrenzt. Eine kabelgebundene Energieversorgung des Fluggeräts ist für den erfindungsgemäßen Einsatz nicht nachteilig, weil die pumpbare Nutzlast ohnehin einen Schlauch erfordert.
Die Rotoren können eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Rotoren vor Kollisionen mit Objekten in der Umgebung des Rotorfluggeräts aufweisen. Dies ist vorteilhaft, wenn das Fluggerät nah an Oberflächen wie Gebäudefassaden eingesetzt wird, gegen die es durch Wind oder Bedienungsfehler gedrückt werden könnte.
In einer Ausführungsform ist das Rotorfluggerät als Oktokopter ausgebildet und weist acht Arme auf, die jeweils einen Rotor tragen, wobei die Rotoren eine Rotationsachse im Wesentlichen senkrecht zur durch die Arme aufgespannten Fläche aufweisen.
Derzeit sind Multikopter verschiedener Bauweisen am Markt erhältlich. Insbesondere werden Quadrokopter mit vier Rotoren, Hexakopter mit sechs Rotoren und Oktokopter mit acht Rotoren eingesetzt. Oktokopter haben den Vorteil beim Transport von Lasten, dass sie bei gegebener Motorleistung aufgrund der größeren Anzahl von Motoren schwerere Lasten transportieren können.
In einer Ausführungsform weist der Oktokopter zumindest eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Rotoren vor Kollisionen mit Objekten in der Umgebung des Rotorfluggeräts auf, wobei die zumindest eine Schutzvorrichtung als die durch die Arme aufgespannte Fläche nach außen begrenzender Schild ausgebildet ist.
Dabei kann ein einziger Schild vorgesehen sein oder jeder einzelne Rotor kann mit einem Schild ausgestattet sein. Die Schilde schirmen die Rotoren ab und schützen sie bei Zusammenstößen.
In einer Ausführungsform weist das Fluggerät ein Landegestell auf, mit dem das Rotorfluggerät auf einem Untergrund aufsetzen kann, wobei das Landegestell in einer vertikalen Richtung derart dimensioniert ist, dass das Arbeitsgerät bei einer Landung nicht auf dem Untergrund aufsetzt, und in einer horizontalen Ausdehnung derart dimensioniert ist, dass das Rotorfluggerät nicht kippt.
Derartige Landegestelle sind aus dem Stand der Technik bekannt. Allerdings ergibt sich für das Fluggerät gemäß der vorliegenden Erfindung das besondere Problem, dass das man dem Fluggerät angeordnete Arbeitsgerät nach unten, nach oben oder seitlich eine Ausdehnung aufweist, die größer ist als die der Rotoren und gegebenenfalls eines Grundkörpers des Fluggeräts. Zudem ergibt sich durch die Anordnung des Arbeitsgeräts unter Umständen eine asymmetrische Vorrichtung. Für einen stabilen Stand auf dem Landegestell wird dieses daher so dimensioniert, dass das Schwerpunktslot des mit dem Arbeitsgerät ausgestatteten Fluggeräts auf eine Grundfläche des Landegestells trifft.
In einer Ausführungsform weist das Fluggerät zumindest eine Kamera zur visuellen Untersuchung seiner Umgebung auf. Das hat den Vorteil, dass bei der Bearbeitung von Oberflächen der Arbeitsfortschritt unmittelbar überwacht und gegebenenfalls vom Boden aus gesteuert werden kann.
Das Arbeitsgerät kann durch einen Bediener geführt werden. Dazu wird eine Fernsteuerung vorgesehen. Es kann aber auch automatisch arbeiten. Dazu kann das Fluggerät einen GPS-Empfänger aufweisen, der eine Positionsbestimmung erlaubt. Außerdem kann das Fluggerät, wenn es über eine Kamera verfügt, mit einer elektronischen Bildauswertung arbeiten, die eine automatische oder halbautomatische Analyse und Steuerung des Arbeitsvorgangs erlaubt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Ensemble aus dem beschriebenen unbemannten Rotorfluggerät und einem außerhalb des Rotorfluggeräts angeordneten Behälter mit einer Nutzlast angegeben, wobei das Rotorfluggerät mit dem Behälter über einen Schlauch verbunden ist.
Unter einem Schlauch wird hier und im Folgenden jede Art von Leitung verstanden, über die die Nutzlast pumpbar ist.
Das Ensemble hat den Vorteil, dass im oder am Fluggerät selber kein Behälter für die Nutzlast vorgehalten werden muss. Aufgrund der begrenzten Belastbarkeit gängiger Drohnen wäre das Fassungsvermögen eines derartigen Behälters sehr begrenzt. Die Anordnung eines Behälters außerdem des Fluggeräts und die Verbindung über einen Schlauch ermöglicht es, den Behälter entfernt von dem Fluggerät und insbesondere am Boden anzuordnen, so dass keine Energie für den Transport der Nutzlast aufgewendet werden muss. Erst diese Anordnung ermöglicht in der Praxis den ökonomischen Einsatz unbemannter Rotorfluggeräte beispielsweise zur Bearbeitung von Oberflächen.
In einer Ausführungsform ist im Bereich des Behälters zumindest eine Pumpe zum Pumpen der Nutzlast durch den Schlauch angeordnet. Die Pumpe könnte alternativ auch am Rotorfluggerät beziehungsweise am Arbeitsgerät angeordnet sein, allerdings hat die Anordnung am Behälter den Vorteil, dass das Fluggerät weder mit dem Gewicht noch mit der Stromversorgung der Pumpe belastet wird.
In einer Ausführungsform weist der Behälter eine Anzahl von Rädern zum Rollen auf einem Untergrund auf. Das hat den Vorteil, dass das Fluggerät den Behälter verhältnismäßig leicht hinter sich herziehen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche angegeben, wobei das Verfahren folgendes umfasst:

– Bereitstellen des Ensembles aus einem unbemannten Rotorfluggerät und einem Behälter mit einer Nutzlast;
– Verbringen des Rotorfluggeräts in eine Arbeitsposition;
– Pumpen der Nutzlast durch den Schlauch zum Arbeitsgerät;
– Verarbeitung der Nutzlast durch Einbringen der Nutzlast in eine Umgebung des Rotorfluggeräts.

Mit diesem Verfahren lassen sich auch schwer zugängliche Oberflächen mit verhältnismäßig geringem Aufwand bearbeiten.
Das Verfahren kann ferner eine visuelle Untersuchung der Umgebung nach und/oder während der Verarbeitung der Nutzlast mittels einer Kamera umfassen.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen
1 schematisch eine Draufsicht auf ein unbemanntes Rotorfluggerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
2 schematisch eine Seitenansicht eines Ensembles aus dem Rotorfluggerät gemäß 1 und einem Behälter.
1 zeigt schematisch eine Draufsicht von oben auf ein unbemanntes Rotorfluggerät 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fluggerät 1 ist als Oktokopter ausgebildet und weist einen Grundkörper 2 sowie acht Arme 3 auf, wobei jeder Arm 3 einen Rotor 4 mit einem zugeordneten Elektromotor 5 trägt. Der Grundkörper 2 weist ein Gehäuse mit nicht näher gezeigten Steuermodulen auf.
Der Grundkörper 2 trägt in dieser Ausführungsform das Arbeitsgerät 6. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Arbeitsgerät 6 als Düse 7 zum Auftragen einer Fassadenfarbe ausgebildet. Alternativ könnte auch eine Farbrolle 17 zum Streichen einer Fassade montiert werden. Die Düse 7 ist mit einem Schirm 8 als Spritzschutz versehen, der das Fluggerät 1 selbst und die Umgebung vor Farbe schützt.
Die Rotoren 4 weisen jeweils einen Schild 9 auf, der die vor Kollisionen mit Gegenständen, beispielsweise einer zu streichenden Fassade, schützt.
2 zeigt eine Seitenansicht des Rotorfluggeräts 1. In dieser Ansicht ist die zu bearbeitende Oberfläche 12 dargestellt. Ferner ist erkennbar, dass das Arbeitsgerät 6 eine Winkelverstellung 11 aufweist, mit der der Neigungswinkel des Arbeitsgerätes gegen die Senkrechte oder gegen die durch die Arme 3 aufgespannte Ebene verändert werden kann. In der dargestellten Situation beträgt der Neigungswinkel 82 Grad gegen die Senkrechte.
Das unbemannte Rotorfluggerät 1 wird über ein Kabel 13 mit Strom versorgt. Dabei wird das Kabel 13 am Boden an ein Stromnetz oder einen Energiespeicher angeschlossen.
Das Rotorfluggerät 1 ist über einen Schlauch 14 mit einem Behälter 15 auf Rädern 16 verbunden. Der Behälter 15 ist als Farbwagen ausgebildet und umfasst neben der zur verarbeitenden Farbe eine nicht gezeigte Pumpe, mittels derer die Farbe durch den Schlauch 14 zum Arbeitsgerät 6 gepumpt werden kann. Die Pumpe wird ebenfalls elektrisch betrieben und kann über ein nicht gezeigtes Kabel aus einem Stromnetz versorgt werden. Gegebenenfalls kann sowohl das Rotorfluggerät 1 als auch die Pumpe über einen Generator betrieben werden.
Die Räder 16 des Behälters 15 könne als luftgefüllte, kugelgelagerte Reifen ausgebildet sein, so dass sich der Behälter 15 leicht durch das Rotorfluggerät 1 mitziehen lässt.
Bezugszeichenliste

1: Rotorfluggerät
2: Grundkörper
3: Arm
4: Rotor
5: Elektromotor
6: Arbeitsgerät
7: Düse
8: Schirm
9: Schild
10: Landegestell
11: Winkelverstellung
12: Oberfläche
13: Kabel
14: Schlauch
15: Behälter
16: Rad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011119590 A1 [0002]

Claims

Unbemanntes Rotorfluggerät (1) mit einer Anzahl von Rotoren (4) zur Erzeugung von Auftrieb und/oder Vortrieb, wobei das Rotorfluggerät (1) folgendes aufweist: – einen Anschlussbereich für einen Schlauch (14) für eine außerhalb des Rotorfluggeräts (1) in einem Behälter (15) vorgehaltene pumpbare Nutzlast; – ein Arbeitsgerät (6) zur Verarbeitung der Nutzlast durch Einbringen der Nutzlast in eine Umgebung des Rotorfluggeräts (1).
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsgerät (6) als Pinsel oder Farbrolle (17) zum Auftragen einer Farbe auf eine Oberfläche (12) ausgebildet ist.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsgerät (6) als Düse (7) ausgebildet ist.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsgerät (6) als Sandstrahlgerät ausgebildet ist.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsgerät (6) als Fensterputzgerät ausgebildet ist.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Rotorfluggerät (1) ferner einen externen Stromanschluss zur kabelgebundenen Versorgung des Rotorfluggeräts (1) und/oder des Arbeitsgeräts (6) mit elektrischer Energie aufweist.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Rotoren (4) eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Rotoren (4) vor Kollisionen mit Objekten in der Umgebung des Rotorfluggeräts (1) aufweisen.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Rotorfluggerät (1) als Oktokopter ausgebildet ist und acht Arme (3) aufweist, die jeweils einen Rotor (4) tragen, wobei die Rotoren (4) eine Rotationsachse im Wesentlichen senkrecht zur durch die Arme (3) aufgespannten Fläche aufweisen.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach Anspruch 8, wobei zumindest eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Rotoren (4) vor Kollisionen mit Objekten in der Umgebung des Rotorfluggeräts (1) vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Schutzvorrichtung als die durch die Arme (3) aufgespannte Fläche nach außen begrenzender Schild (9) ausgebildet ist.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ein Landegestell (10) aufweist, mit dem das Rotorfluggerät (1) auf einem Untergrund aufsetzen kann, wobei das Landegestell (10) in einer vertikalen Richtung derart dimensioniert ist, dass das Arbeitsgerät (6) bei einer Landung nicht auf dem Untergrund aufsetzt, und in einer horizontalen Ausdehnung derart dimensioniert ist, dass das Rotorfluggerät (1) nicht kippt.
Unbemanntes Rotorfluggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner zumindest eine Kamera zur visuellen Untersuchung seiner Umgebung aufweist.
Ensemble aus einem unbemannten Rotorfluggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem außerhalb des Rotorfluggeräts (1) angeordneten Behälter (15) mit einer Nutzlast, wobei das Rotorfluggerät (1) mit dem Behälter (15) über einen Schlauch (14) verbunden ist.
Ensemble nach Anspruch 12, wobei im Bereich des Behälters (15) zumindest eine Pumpe zum Pumpen der Nutzlast durch den Schlauch (14) angeordnet ist.
Ensemble nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Behälter (15) eine Anzahl von Rädern (16) zum Rollen auf einem Untergrund aufweist.
Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche (12), wobei das Verfahren folgendes umfasst: – Bereitstellen eines Ensembles aus einem unbemannten Rotorfluggerät (1) und einem Behälter (15) mit einer Nutzlast nach einem der Ansprüche 12 bis 14; – Verbringen des Rotorfluggeräts (1) in eine Arbeitsposition; – Pumpen der Nutzlast durch den Schlauch (14) zum Arbeitsgerät (6); – Verarbeitung der Nutzlast durch Einbringen der Nutzlast in eine Umgebung des Rotorfluggeräts (1).
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner eine visuelle Untersuchung der Umgebung nach und/oder während der Verarbeitung der Nutzlast mittels einer Kamera umfasst.