JP2018039489A

JP2018039489A - 小型無人機検査装置

Info

Publication number: JP2018039489A
Application number: JP2016192200A
Authority: JP
Inventors: 明小石; Akira Koishi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-03-15

Abstract

【課題】従来の小型無人機運用環境においては、飛行状態での機体が有する機体特性を手軽に測定する検査装置は存在しなかった。このため、例えば新規に製作された機体や、墜落し修理を受けた機体、あるいは新しい装備品を搭載した場合などについて、操縦者は機体が不具合なく飛行できるかどうかを事前に確認できないまま、飛行させざるを得なかった。もし、機体に不具合があると、墜落し機体を破損、あるいは地上の建物や人に対し損害を与える危険性がある。【解決手段】１機体保持装置、２力計測装置、それらを接続する４ジョイント装置、３検査装置台、および解析ソフトウエアを搭載したデータ分析装置から構成される検査装置に機体を取り付け、所定のテストパターンで機体の姿勢変化を妨げずに小型無人機を飛行させ、推力を計測装置で計測し、姿勢を角度センサにて計測することで機体の状態を検査する。【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるドローンと呼ばれる小型無人機の機体検査装置に関する。

この種の小型無人機としては、複数のプロペラを配置した構造を有するものがある。この小型無人機は、右回転、左回転が対となった複数のプロペラにより推力を発生させる。推力を精密に制御することで、機体の姿勢を変化させ、水平方向及び垂直方向に自在に飛行可能であると共に、ホバリングを行うこともできる。

すなわち、全プロペラ推力を同様に増加させることで上昇、減少させることで下降を行う。

また、左側の推力を減少、あるいは右側の推力を増加させることで、左側に姿勢を傾斜させ、左進を行う。逆の操作により、右進を行う。

さらに、プロペラ回転方向について、右回転数と左回転数の比率を変化させることで、右旋回、左旋回が可能となっている。

従来の小型無人機においては、プロペラ部分のみを取りはずし、推力等を検査する検査装置は存在する。

しかしながら、機体を疑似的に飛行状態におき、推力や旋回力、加速度センサやジャイロセンサの状態等の機体特性を簡便に定量的かつ客観的に測定する検査装置は存在しなかった。

このため、例えば新規に製作された機体や、墜落し修理を受けた機体、あるいは新しい装備品を搭載した場合などについて、操縦者は機体が不具合なく飛行できるかどうかを事前に確認できないまま、飛行させざるを得なかった。

もし、機体に不具合がある状態で飛行させると、墜落し機体を破損、または地上の建物や人に対し損害を与える危険性がある。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、機体を実際に飛行させる前に、疑似的に飛行状況下に置き、機体が不具合なく飛行可能かどうかを検査し、墜落等の事故を未然に防ぐことを目的として考案されたものである。

また、データを定期的に測定・蓄積することで、機体性能の変化を可視化し、故障を予測する。

本発明は上記目的を達成するために、機体保持装置、力計測装置、検査装置台、それらを接続するジョイント装置、および解析ソフトウエアを搭載したデータ分析装置から構成される検査装置に機体を取り付け、所定のテストパターンで機体の姿勢変化を妨げずに小型無人機を飛行させ、推力を計測装置で計測し、姿勢を角度センサにて計測することで機体の状態を検査し、安全性を高めるものである。

本発明の小型無人機検査装置は、機体の姿勢変化を妨げることなく飛行状況を再現し、推力や傾斜角度等を測定し、機体性能を定量的かつ客観的に計測することができる。

このため、機体を実際に飛行させる前に、疑似的に飛行状況下に置き、機体が安全に飛行可能かを事前に確認することができる。

また、データを定期的に計測・蓄積・分析することで、機体状態の変化を可視化でき、墜落防止に役立つ。

本発明に係る小型無人機検査装置の一実施形態を説明する平面図及び断面図である。本発明に係る小型無人機検査装置の疑似飛行状態（上昇、右進状態）を説明する断面図である。本発明に係る小型無人機検査装置のジョイント装置断面図である。本発明に係る小型無人機検査装置の疑似飛行状態（上昇、右進状態）におけるジョイント装置断面図である。

本発明の小型無人機検査装置は、１機体保持装置、２力計測装置、３検査装置台、４ジョイント装置および解析ソフトウエアを搭載したデータ分析装置から構成される。

計測装置としては、ヨー、ロール、ピッチ各軸方向推力および各軸回りのモーメントを計測できる６分力計が挙げられる。

ジョイント装置は４ｂ上部ジョイントと４ｃリンク軸、４ｄ下部ジョイント、および各軸に設けられた４ｅ角度センサにて構成される。

下部ジョイントとジョイントガイドは４ｇ拘束部品の作用により、６ヨー、７ロール、８ピッチ各軸周りの回転運動を必要に応じて制限する機能をもつものとする。この機能により、各軸周りの旋回力を計測装置にて計測可能となる。

また、拘束を解除することにより、各軸周りの回転運動を制限しないこともできる。このことにより、機体の回転センサの検査を行うことも可能となる。

各軸にはそれぞれ４ｅ角度センサが取り付けられており、これらセンサにより、機体姿勢を計測することができる。

３機体保持装置、４ｂ上部ジョイント、４ｃリンク軸および４ｄ下部ジョイントは、４ｆ支持部品を介して２計測装置より支持される。

この支持部品をばねとした場合、ばねは機体重量と機体保持装置重量およびジョイント装置重量を合算した重量より弱く、機体保持装置とジョイント装置重量を合算した重量より強い反力を発生するものとする。

５機体を１機体保持装置に搭載すると、ジョイントは機体重量により沈み込み、１機体保持装置は４ａジョイントガイド上部に接触し、水平に支持される。

その際、機体重心が装置中心軸に対し、水平方向にどの程度変位しているかを、計測装置による計測値を用いてデータ分析装置にて計算し、表示する。

この値を参考にして、機体を移動させ、機体の重心と装置中心を鉛直方向に一致させることができる。

検査について説明する。機体を上昇させると、５機体の移動に追従して１機体保持装置、４ｂ上部ジョイント、４ｃリンク軸、４ｄ下部ジョイントは４ａジョイントガイドに沿って４ｆ支持装置で上方向に押し上げられる。このため、１機体重量は機体保持装置などの重量に影響されない。

機体が上昇すると、上部ジョイントは４ａジョイントガイドの上端に接触し、それ以上の上昇が制限される。すると、２力計測装置により上昇力を計測することができる。

４ｃリンク軸の軸中心と３機体保持装置の重心は一致するよう調整される。このため、機体保持装置は静的に中立の状態で支持され、機体の姿勢変化に対し、静的に影響を与えない。

機体の検査は、所定のテストパターンで小型無人機を飛行させ、推力を力計測装置で計測し、姿勢を角度センサにて計測することで行う。

すなわち、機体を前進させることで前進力、以下後進、右進、左進、右旋回、左旋回、と飛行させ、それぞれの運動に応じた推力を計測することができる。

同時に、機体の傾斜角度も計測できる。

計測装置出力をデータ分析装置で解析し、推力性能や異常の有無等をチェックし、報告書を作成する。

センサを追加するなどして検査内容を拡張することが可能である。以上をもって従来の課題を解決するための手段としている。

１機体保持装置
２力計測装置
３検査装置台
４ジョイント装置
４ａジョイントガイド
４ｂ上部ジョイント
４ｃリンク軸
４ｄ下部ジョイント
４ｅ角度センサ
４ｆ支持装置
４ｇ拘束装置
５小型無人機
６ヨー軸
７ロール軸
８ピッチ軸

Claims

小型無人機を疑似的に飛行状態に置き、推力や姿勢センサの状態を検査できる小型無人機検査装置。
請求項１の小型無人機検査装置において、小型無人機の疑似飛行データを定期的に測定・蓄積し、機体性能の変化を可視化することのできるデータ解析装置を備えることを特徴とするもの。
請求項１の小型無人機検査装置において、小型無人機の姿勢変化を妨げず機体を保持することができ、機体以外の重量を打ち消すことのできる手段を有するジョイント装置を備えることを特徴とするもの。
請求項１の小型無人機検査装置において、一定のテストパターンで疑似的に飛行させ、機体性能を検査することのできることを特徴とするもの。