JP2018100038A - グリッパ装置およびこれを備える飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行体を飛行させた先の対象物に引っ掛けて吊り下げる際に用いられるグリッパ装置であって、対象物に容易に引っ掛けることができるグリッパ装置の提供。
【解決手段】グリッパ装置２は、ドローンなどの飛行体１に適用されるものであって、飛行体１に前後方向へ揺動可能に設けられる第一爪６および第二爪７と、第一爪６の揺動手段８と、第二爪７の揺動手段８とを備える。第一爪６は、飛行体１の左側に配置され、対象物に前方から引っ掛けられる。一方、第二爪７は、第一爪６の揺動する平面と左右に平行に離隔して配置されると共に前記平面と対面して配置される面上を揺動可能とされ、第一爪６とは対象物を挟んで反対側である後方から対象物に引っ掛けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドローンなどの飛行体を木々の枝の高さまで浮揚させた際にその枝に飛行体を引っ掛けて吊り下げるためのグリッパ装置と、このグリッパ装置を備える飛行体に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、ワークを保持する二つの把持部材が互いに近接離反するように平行移動する構成の電動グリッパ装置が知られている。この電動グリッパ装置では、二つの把持部材は、同一平面上を互いに近接離反するように平行移動される。

特開２０１６−５５３８４号公報

しかしながら、従来の場合、二つの把持部材が同一平面上を移動する構成であるので、ワークを把持する際には、二つの把持部材の間に正確にワークを配置する必要がある。すなわち、ワークを把持する際のグリッパ装置の姿勢が制限され、容易に把持することができない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、飛行体を飛行させた先の対象物に引っ掛けて吊り下げる際に用いられるグリッパ装置であって、対象物に容易に引っ掛けることができるグリッパ装置と、このグリッパ装置を備える飛行体を実現することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るグリッパ装置は、飛行体を飛行させた先の対象物に引っ掛けて吊り下げるグリッパ装置であって、前記飛行体に揺動可能に設けられ、前記対象物に引っ掛けられる第一爪と、前記第一爪の揺動する平面と平行に離隔して配置されると共に前記平面と対面して配置される面上を揺動可能に前記飛行体に設けられ、前記第一爪とは前記対象物を挟んで反対側から引っ掛けられる第二爪と、前記第一爪および前記第二爪を揺動させる揺動手段とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係るグリッパ装置は、前記対象物を切断する切断手段をさらに備えることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る飛行体は、前記グリッパ装置と、前記グリッパ装置が設けられる本体と、前記本体を飛行させる飛行手段と、前記揺動手段、前記切断手段および前記飛行手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記飛行手段により前記対象物まで前記飛行体を飛行させ、前記揺動手段により前記第一爪および前記第二爪を前記対象物に引っ掛けさせた後、前記飛行手段を停止し、その停止後に、前記揺動手段により前記第一爪および／または前記第二爪をさらに引っ掛ける方向へ揺動させることで、前記切断手段が前記対象物に接触し、前記切断手段により前記対象物を切断することを特徴とする。

本発明に係るグリッパ装置によれば、第一爪と第二爪とは、第一爪の揺動する平面と第二爪の揺動する平面とが互いに離隔して配置されると共に対面して配置されるように、飛行体に設けられる。従って、飛行体を飛行させた状態でグリッパ装置により対象物に引っ掛ける際、飛行体の姿勢が安定していなくても、飛行体を容易に対象物に引っ掛けることができる。

さらに、本発明に係るグリッパ装置によれば、飛行体が対象物に吊り下げられた状態で、切断手段により対象物を切断することができる。特に、対象物が背の高い樹木の枝の場合、従来は作業者が樹木に登って剪定していたが、本発明によれば、グリッパ装置および飛行体を遠隔操作して剪定することができる。従って、背の高い樹木の剪定を容易にかつ安全に行うことができる。

本発明に係る飛行体によれば、飛行体が対象物に吊り下げられた状態では、対象物に切断手段が接触しておらず、第一爪や第二爪を揺動させることで対象物に切断手段を接触させることができ、切断手段により対象物を切断することができる。従って、飛行手段の制御により飛行体の姿勢を変化させることで対象物に切断手段を接触させる場合と比較して、容易に対象物に切断手段を接触させることができる。

本発明のグリッパ装置の一実施例が適用された飛行体の一例を示す概略斜視図である。 図１の飛行体の概略平面図である。 図１の飛行体の使用状態を示す概略側面図であり、対象物に吊り下げられた状態を示している。 図１のグリッパ装置の使用状態を示す概略側面図であり、切断手段により対象物を切断する状態を示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本発明のグリッパ装置は、遠隔操作や自動操縦で空中を飛行する飛行体に適用されるものであり、ここでは、無人機であるドローンに適用した例について説明する。

図１および図２は、本発明のグリッパ装置の一実施例を示す図であり、図１はグリッパ装置が適用された飛行体の一例を示す概略斜視図、図２は概略平面図である。また、図３および図４は、図１の飛行体の使用状態を示す図であり、図３は対象物に吊り下げられた状態を示す概略右側面図、図４はグリッパ装置を用いて対象物を切断する状態を示す概略右側面図である。本実施例の飛行体１は、本発明のグリッパ装置２と、グリッパ装置２が設けられる本体３と、本体３を飛行させる飛行手段４と、グリッパ装置２および飛行手段４を制御する制御手段（図示省略）を備える。

グリッパ装置２は、飛行体１を飛行させた先の対象物５に引っ掛けて吊り下げるものであって、飛行体１に前後方向へ揺動可能に設けられる第一爪６と、第一爪６と左右に離隔して略平行に配置されて飛行体１に前後方向へ揺動可能に設けられる第二爪７と、第一爪６および第二爪７を前後方向へ揺動させる揺動手段８と、対象物５を切断する切断手段９とを備える。なお、本実施例では、第一爪６と第二爪７とは、概ね同一の構成である。

各爪６，７は、対象物５に引っ掛けられるものであり、揺動手段８への取付部１０と、対象物５に引っ掛けられるアーム部１１とを有している。取付部１０は、基端側の大径部１２と、先端側の小径部１３とからなる段付き円柱状に形成されている。アーム部１１は、角棒状とされ、取付部１０の小径部１３の外周面から外方へ突出して形成されている。図示例では、アーム部１１は、取付部１０の小径部１３の外周面から上方へ行くに従って外方へ傾斜して延出した後、上方へ垂直に延出し、そして、上方へ行くに従って内方へ傾斜して延出した後、内方へ水平に延出し、さらに下方へ行くに従って内方へ傾斜して延出しており、側面視略Ｃ字形状に形成されている。なお、アーム部１１の形状は、これに限定されるものではなく、対象物５に引っ掛けられる形状であればよい。

本実施例では、各爪６，７は、個別の揺動手段８により駆動される。揺動手段８は、各爪６，７をその基端部まわりに前後方向へ揺動させる手段であり、本実施例ではモータとされる。両モータ８，８は、四角板状の基体１４の上面の後端部に、左右に離隔して設けられる。具体的には、基体１４の上面に前後に離隔して立設された支持体１５，１５にモータ８の前面を接触させた状態で、モータ８が両支持体１５，１５にネジなどで取り付けられる。その際、各モータ８の駆動軸１６は、軸方向が左右方向へ沿うと共に、先端部が基体１４の外側に位置している。図２に示されるように、本実施例では、各モータ８の駆動軸１６は、前後にずれた位置に配置される。

一方のモータ８の駆動軸１６には、第一爪６および第二爪７の一方が接続されると共に、他方のモータ８の駆動軸１６には、第一爪６および第二爪７の他方が接続される。本実施例では、左側に配置されるモータ８の駆動軸１６に第一爪６が接続されると共に、右側に配置されるモータ８の駆動軸１６に第二爪７が接続される。具体的には、第一爪６の取付部１０には、その中央部に軸方向へ沿って貫通穴が形成されており、この貫通穴にモータ８の駆動軸１６の先端部が差し込まれた状態で、駆動軸１６に第一爪６が一体回転可能に固定される。同様にして、第二爪７は、その取付部１０に形成された貫通穴にモータ８の駆動軸１６の先端部が差し込まれた状態で、駆動軸１６に一体回転可能に固定される。なお、ここでは、第一爪６と第二爪７とが個別の揺動手段８により駆動される構成とされたが、第一爪６と第二爪７とが共通の揺動手段８により駆動される構成であってもよい。

切断手段９は、対象物５を切断する手段であり、本実施例では、対象物５を切断する切断刃１７とこの切断刃１７の駆動手段１８とを有している。切断刃１７は、たとえば、丸鋸状に形成された刃とされる。駆動手段１８は、たとえばモータとされ、基体１４の前側左角部に固定される。その際、モータ１８の駆動軸１９は、軸方向が左右方向へ沿うと共に、先端部が第二爪７の駆動軸１６の先端部よりも外側に位置している。

モータ１８の駆動軸１９には、切断刃１７が接続される。具体的には、切断刃１７の中央部には、軸方向へ沿って貫通穴が形成されており、この貫通穴にモータ１８の駆動軸１９の先端部が差し込まれた状態で、駆動軸１９に切断刃１７が一体回転可能に固定される。従って、図２に示されるように、切断刃１７は、第二爪７よりも外側に配置される。

このような構成のグリッパ装置２が設けられる本体３は、飛行体１の機体である。図１に示されるように、本体３には、複数本（たとえば四本）の支柱２０が立設されており、各支柱２０を介してグリッパ装置２が保持される。典型的には、第一爪６と第二爪７とが左右に離隔するようにして、各支柱２０の上部にグリッパ装置２の基体１４がネジで着脱可能に設けられる。

グリッパ装置２が飛行体１に設けられることで、両爪６，７が飛行体１に対して揺動可能とされる。第一爪６は、飛行体１に前後方向へ揺動可能に設けられる。一方、第二爪７は、第一爪６の揺動する平面と左右に平行に離隔して配置されると共にその平面と対面して配置される面上を揺動可能に飛行体１に設けられる。

飛行手段４は、飛行体１を飛行させる手段であり、本実施例では、ロータ２１とこのロータ２１の駆動手段２２とを有している。図示例では、飛行体１は、複数（たとえば六つ）のロータ２１を有しており、各ロータ２１が個別の駆動手段２２であるモータにより駆動される。なお、飛行手段４は、飛行体１であるドローンが備える従来公知のものであればよい。

本実施例の飛行体１は、制御手段により制御される。そのため、制御手段は、揺動手段８、切断手段９および飛行手段４に接続される。より具体的には、制御手段は、各爪６，７を揺動させるモータ８、切断刃１７を回転させるモータ１８およびロータ２１を回転させるモータ２２などに接続されており、それらを制御する。本実施例では、各爪６，７を揺動させるモータ８と切断刃１７を回転させるモータ１８とは共通の制御手段で制御され、それらのモータ８，１８とロータ２１を回転させるモータ２２とは個別の制御手段で制御される。すなわち、本実施例の飛行体１は、モータ８およびモータ１８を制御する制御手段と、モータ２２を制御する制御手段とを有している。これらのモータ８，１８，２２を制御する構成は、これに限定されるものではなく、たとえば、モータ８、モータ１８およびモータ２２を共通の制御器で制御してもよいし、モータ８、モータ１８およびモータ２２を個別の制御器で制御してもよい。

次に、本実施例の飛行体１およびグリッパ装置２の使用について説明する。図３に示されるように、まず、飛行手段４により対象物５まで飛行体１を飛行させる。これは、遠隔操作によりロータ２１の回転数および回転方向が制御されて、飛行体１の飛行および姿勢が制御されることでなされる。なお、ここでは、飛行体１が引っ掛けられる対象物５を背の高い木の枝とする。

飛行体１が対象物５付近に到達すると、揺動手段８により第一爪６および第二爪７を対象物５に引っ掛けさせる。具体的には、第一爪６を揺動させるモータ８と第二爪７を揺動させるモータ８とを制御して、第一爪６を後方へ揺動させて対象物５に前方から引っ掛けると共に、第二爪７を前方へ揺動させて対象物５に後方から引っ掛ける。このようにして、本実施例のグリッパ装置２は、第一爪６が前方から対象物５に引っ掛けられると共に、第二爪７が対象物５を挟んで反対側である後方から対象物５に引っ掛けられることで、飛行体１を対象物５に吊り下げることができる。この際、第一爪６が枝５の根元側に配置されるようにして、飛行体１が枝５に引っ掛けられる。両爪６，７を対象物５に引っ掛けた後、飛行手段４を停止する。飛行手段４を停止するには、ロータ２１を回転させるモータ２２の駆動を停止させる。

飛行手段４の停止後、切断手段９を駆動する。本実施例では、切断刃１７を駆動するモータ１８を制御して、切断刃１７を回転させる。そして、揺動手段８により第一爪６および第二爪７をさらに対象物５に引っ掛ける方向へ揺動させる。具体的には、両爪６，７を対象物５に引っ掛けた状態から、第一爪６を揺動させるモータ８と第二爪７を揺動させるモータ８とを制御して、第一爪６をさらに後方へ揺動させると共に第二爪７をさらに前方へ揺動させ、両爪６，７の揺動の停止後、第一爪６のみをさらに後方へ揺動させる。これにより、切断手段９が対象物５に接触し、切断手段９により対象物５を切断することができる。

図４に示されるように、両爪６，７を対象物５に引っ掛けた状態から前述したようにさらに揺動させることで、飛行体１を持ち上げつつ傾斜させることができる。このようにして飛行体１が傾斜することで、切断手段９の切断刃１７が対象物５に近づきやがて接触し、そして対象物５を切断することができる。なお、切断手段９の駆動は、飛行手段４の停止後であって、両爪６，７の対象物５に引っ掛けた状態からのさらなる揺動前としたが、これに限定されるものではなく、切断手段９の対象物５への接触前であればよい。たとえば、両爪６，７の対象物５に引っ掛けた状態からのさらなる揺動中であってもよい。

本実施例の場合、第一爪６と第二爪７とは、左右に離隔して略平行に配置されると共に、それぞれ基端部まわりに前後方向へ揺動可能に飛行体１に保持され、対象物５に前後から引っ掛けられる。このようにしてねじりの位置に両爪６，７を配置することで爪６，７間の間隔が拡がり、これにより、飛行体１の姿勢が安定していなくても、飛行体１を容易に対象物５である木の枝に引っ掛けることができる。

また、本実施例の場合、飛行体１およびグリッパ装置２を操作することで、対象物５である木の枝を切断することができる。従って、作業者が木に直接登って剪定する場合と比較して、容易にかつ安全に剪定を行うことができる。

また、本実施例の場合、対象物５に飛行体１が吊り下げられた状態で、両爪６，７をさらに適宜に揺動させることで、飛行体１を持ち上げつつ傾斜させることができ、これにより、切断手段９の切断刃１７を対象物５に接触させて、対象物５を切断することができる。従って、飛行手段４を制御して切断手段９を対象物５に接触させる場合と比較して、容易に剪定することができる。なお、切断手段９の切断刃１７は、第二爪７の外側に配置されているので、剪定後においても飛行体１が対象物５に吊り下げられた状態を維持することができる。

さらに、本実施例の場合、グリッパ装置２は、各支柱２０を介して本体３に保持される。このような構成であるから、本実施例のグリッパ装置２は、既存の飛行体に容易に後付けすることができる。

本発明のグリッパ装置および飛行体は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、対象物５に飛行体１を吊り下げた状態で、両爪６，７をさらに揺動させた後に第一爪６のみをさらに揺動させて、飛行体１を持ち上げつつ傾斜させたが、これに限定されるものではない。たとえば、対象物５に飛行体１を吊り下げた状態で、両爪６，７をさらに揺動させた後に第二爪７のみをさらに揺動させてもよい。この場合、第一爪６のみをさらに揺動させた場合とは逆に、飛行体１の前端部が下方に配置される一方、飛行体１の後端部が上方に配置されるようにして、飛行体１が傾斜する。また、対象物５に飛行体１が吊り下げられた状態で、第一爪６または第二爪７のどちらか一方のみを対象物５に引っ掛ける方向へさらに揺動することで、飛行体１を持ち上げつつ傾斜させてもよい。

また、前記実施例では、対象物５に飛行体１を吊り下げた状態で、両爪６，７をさらに揺動させた後、両爪６，７の揺動を停止してから第一爪６をさらに揺動したが、両爪６，７をさらに揺動させている途中で第二爪７の揺動を停止してもよい。これにより、第一爪６の揺動は維持され、飛行体１が傾斜することになる。なお、第二爪７の揺動により飛行体１を傾斜させる場合も同様である。すなわち、対象物５に飛行体１を吊り下げた状態で、両爪６，７をさらに揺動させている途中で第一爪６の揺動を停止してもよい。これにより、第二爪７の揺動は維持され、飛行体１が傾斜する。

また、前記実施例では、両爪６，７とそれらの揺動手段８および切断手段９は、基体１４に設けられたが、本体３に直接設けてもよい。さらに、本実施例のグリッパ装置２が適用される飛行体１であるドローンは、従来公知のものであればよいことは言うまでもない。

本発明は、ドローンなどの飛行体を飛行させた先の対象物に引っ掛けて吊り下げるグリッパ装置と、これを備える飛行体に好適に適用されるものである。

１ 飛行体
２ グリッパ装置
３ 本体
４ 飛行手段
５ 枝（対象物）
６ 第一爪
７ 第二爪
８ モータ（揺動手段）
９ 切断手段

Claims (3)

1. 飛行体を飛行させた先の対象物に引っ掛けて吊り下げるグリッパ装置であって、
   前記飛行体に揺動可能に設けられ、前記対象物に引っ掛けられる第一爪と、
   前記第一爪の揺動する平面と平行に離隔して配置されると共に前記平面と対面して配置される面上を揺動可能に前記飛行体に設けられ、前記第一爪とは前記対象物を挟んで反対側から引っ掛けられる第二爪と、
   前記第一爪および前記第二爪を揺動させる揺動手段と
   を備えることを特徴とするグリッパ装置。
2. 前記対象物を切断する切断手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパ装置。
3. 請求項２に記載のグリッパ装置と、
   前記グリッパ装置が設けられる本体と、
   前記本体を飛行させる飛行手段と、
   前記揺動手段、前記切断手段および前記飛行手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記飛行手段により前記対象物まで前記飛行体を飛行させ、前記揺動手段により前記第一爪および前記第二爪を前記対象物に引っ掛けさせた後、前記飛行手段を停止し、その停止後に、前記揺動手段により前記第一爪および／または前記第二爪をさらに引っ掛ける方向へ揺動させることで、前記切断手段が前記対象物に接触し、前記切断手段により前記対象物を切断する
   ことを特徴とする飛行体。

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