JP2018144627A - Pilotless aircraft - Google Patents

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紀代一 菅木
Kiyokazu Sugaki
紀代一 菅木
和雄 市原
Kazuo Ichihara
和雄 市原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pilotless aircraft capable of safely making an airframe approach to a plane of a structure, and moving on the plane of the structure while keeping the positional relationship between the plane of the structure and the airframe constant.SOLUTION: The present invention provides a pilotless aircraft having a frame body for constituting an external shape of a casing, a driving wheel having a driving source and being a pair of wheels arranged in parallel, and a horizontal rotary wing arranged in the frame body. In the driving wheel, at least part of a wheel diameter of the driving wheel overhangs upward or sideways from the frame body, and the horizontal rotary wing can be inclined on a rotary surface with a predetermined angle range while keeping an attitude of the frame body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無人航空機技術に関する。   The present invention relates to unmanned aerial technology.

産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良、低価格化が進み、これにより無人航空機の操作性が飛躍的に向上した。特に小型のマルチコプターについては、ヘリコプターに比べてローター構造が簡単であり、設計およびメンテナンスが容易であることから、趣味目的だけでなく、広範な産業分野における種々のミッションへの応用が試行されている。   Small unmanned aerial vehicles represented by industrial unmanned helicopters are expensive and difficult to obtain, and they require skill to operate in order to fly stably. However, in recent years, the sensor and software used for attitude control and autonomous flight of unmanned aircraft have been improved and the price has been reduced, which has dramatically improved the operability of unmanned aircraft. Especially for small multicopters, the rotor structure is simpler than helicopters, and the design and maintenance is easy. Therefore, not only for hobby purposes but also for various missions in a wide range of industrial fields. Yes.

特開2011−123006号公報JP 2011-123006 A

マルチコプターなどの無人航空機は、空中を飛行するというその性質から、地上を走行する車両などと比べて位置を安定させることが難しいという課題がある。例えば、橋梁やビルなどの表面検査を行うにあたり、高所作業車のバケットやゴンドラに乗った作業員に代えてマルチコプターを採用する場合を考える。この場合、構造物の検査面と機体との間隔を一定に保ちながら、検査面に沿って無人航空機を一定の速度で飛行させる必要がある。このような操縦には極めて高度な操縦技能が要求される。特に、橋桁の下やビルの壁面近傍では乱流が生じやすく、これを操縦技能で克服することは現実的でない。   An unmanned aerial vehicle such as a multicopter has a problem that it is difficult to stabilize the position compared to a vehicle traveling on the ground due to its nature of flying in the air. For example, consider a case where a multicopter is employed instead of a worker on a bucket or gondola of an aerial work platform when performing surface inspection of a bridge or a building. In this case, it is necessary to fly the unmanned aircraft at a constant speed along the inspection surface while keeping the distance between the inspection surface of the structure and the airframe constant. Such maneuvering requires extremely high maneuvering skills. In particular, turbulent flow tends to occur under the bridge girder and in the vicinity of the wall surface of the building, and it is not realistic to overcome this with maneuvering skills.

上記課題に対しては、マルチコプターの機体よりも大きな直径の車輪を機体の両側に平行に取り付け、これら車輪を検査面に押しつけながら飛行することにより、検査面と機体との間隔を一定に保つ方法が検討されている。しかし、マルチコプターなどの無人航空機は、移動時や、風などの外乱を相殺するときには、機体(ロータの回転面)を傾斜させる必要がある。検査面への車輪の押しつけ、機体の移動、さらには外乱への対処を、機体の傾斜だけで同時にこなすことは容易ではない。   To solve the above-mentioned problems, the distance between the inspection plane and the aircraft is kept constant by attaching wheels with a diameter larger than that of the multicopter aircraft in parallel to both sides of the aircraft and flying while pressing these wheels against the inspection surface. A method is being considered. However, an unmanned aerial vehicle such as a multicopter needs to incline the fuselage (rotor surface of the rotor) when moving or canceling disturbances such as wind. It is not easy to push the wheel against the inspection surface, move the aircraft, and deal with disturbances simultaneously by tilting the aircraft.

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、構造物の面に対して機体を安全に接近させることができ、かつ、構造物の面と機体との位置関係を一定に保ったまま構造物の面上を移動可能な無人航空機を提供することにある。   In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is that the aircraft can be safely approached to the surface of the structure, and the positional relationship between the surface of the structure and the aircraft is kept constant. An object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle that can move on the surface of a structure.

上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、筐体の外形を構成する枠体と、駆動源を有し平行に配置された一対の車輪である駆動輪と、前記枠体内に配置された水平回転翼と、を備え、前記駆動輪は、該駆動輪の車輪径の少なくとも一部が、前記枠体よりも上方または側方に張り出しており、前記水平回転翼は、前記枠体の姿勢を保ったまま、所定の角度範囲内において回転面を傾斜可能であることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, an unmanned aerial vehicle according to the present invention is arranged in a frame that forms an outer shape of a housing, a drive wheel that is a pair of wheels that have a drive source and are arranged in parallel, and the frame. A horizontal rotor blade, wherein at least a part of a wheel diameter of the drive wheel protrudes upward or laterally from the frame body, and the horizontal rotor blade is formed of the frame body. The rotating surface can be tilted within a predetermined angle range while maintaining the posture.

本発明の無人航空機は、構造物の天井面や垂直面に水平回転翼の推力で駆動輪を押しつけ、その面上を駆動輪で走行(以下、無人航空機のこのような動作を「壁面走行」ともいう。)することにより、構造物の面と機体との位置関係を一定に保ったまま構造物の面上を移動することができる。また、本発明の水平回転翼は、筐体の外形を構成する枠体内に配置されているから、枠体がロータガードとして作用し、機外の構造物に水平回転翼が接触することが防止される。さらに、水平回転翼がその回転面を枠体内で傾斜可能であることにより、本発明の無人航空機は、枠体の姿勢を維持したまま構造物の垂直面に駆動輪を押しつけることが可能となるだけでなく、壁面走行中の枠体の姿勢を乱すことなく風などの外乱を相殺することが可能となる。   The unmanned aerial vehicle of the present invention presses the driving wheel against the ceiling surface or vertical surface of the structure with the thrust of the horizontal rotary wing, and travels on the surface with the driving wheel (hereinafter, this operation of the unmanned aircraft is referred to as “wall surface traveling”). By doing so, it is possible to move on the surface of the structure while keeping the positional relationship between the surface of the structure and the airframe constant. In addition, since the horizontal rotor of the present invention is arranged in the frame constituting the outer shape of the casing, the frame acts as a rotor guard and prevents the horizontal rotor from contacting the structure outside the machine. Is done. Furthermore, since the horizontal rotor can tilt its rotating surface within the frame, the unmanned aircraft of the present invention can press the driving wheel against the vertical surface of the structure while maintaining the posture of the frame. In addition, it is possible to cancel out disturbances such as wind without disturbing the posture of the frame body running on the wall surface.

また、前記駆動輪は、該駆動輪の車輪径の少なくとも一部が、前記枠体よりも上方および側方に張り出していることが好ましい。   Moreover, it is preferable that at least a part of the wheel diameter of the drive wheel protrudes upward and laterally from the frame body.

駆動輪が枠体よりも上方および側方に張り出していることにより、一対の駆動輪を構造物の天井面および垂直面の両方に用いることが可能となる。また、機体構造を効率化して部品点数を抑えることにより、機体の軽量化および生産コストの削減を図ることができる。   Since the drive wheels protrude above and to the side of the frame body, the pair of drive wheels can be used for both the ceiling surface and the vertical surface of the structure. Further, by reducing the number of parts by increasing the efficiency of the airframe structure, it is possible to reduce the weight of the airframe and reduce the production cost.

また、本発明の無人航空機は、進行方向を自在に変更可能なキャスターをさらに備え、前記キャスターは、前記枠体の上方または側方に張り出しており、前記駆動輪および前記キャスターで前記枠体を構造物の面に対して支持可能であることが好ましい。   The unmanned aerial vehicle of the present invention further includes a caster capable of freely changing a traveling direction, and the caster protrudes above or to the side of the frame, and the frame is supported by the drive wheel and the caster. It is preferable to be able to support the surface of the structure.

構造物の面上で機体を旋回させるときには、その面に接している駆動輪等の摩擦抵抗が問題となる。進行方向を自在に変更可能なキャスターを備え、構造物の面に対して駆動輪とキャスターとで機体を支持することにより、駆動輪が機械的なステアリング機構を備えていない場合でも、構造物の面上において機体をスムーズに旋回させることができる。   When the airframe is turned on the surface of the structure, the frictional resistance of the drive wheels in contact with the surface becomes a problem. Even if the drive wheels are not equipped with a mechanical steering mechanism, the casters that can freely change the direction of travel are supported by the drive wheels and casters on the surface of the structure. The aircraft can be smoothly turned on the surface.

また、本発明の無人航空機は、前記水平回転翼を支持する回転翼支持部をさらに備え、前記回転翼支持部は、平面視十字形に延びた軸部である支持軸を有しており、前記枠体は前記支持軸を保持する軸穴が形成された軸受部を有しており、前記支持軸は、前記軸穴内において上下に遊動可能であることが好ましい。   The unmanned aerial vehicle of the present invention further includes a rotary wing support portion that supports the horizontal rotary wing, and the rotary wing support portion includes a support shaft that is a shaft portion extending in a cross shape in plan view. It is preferable that the frame body has a bearing portion in which a shaft hole for holding the support shaft is formed, and the support shaft can be moved up and down in the shaft hole.

平面視十字形の支持軸が枠体の軸受部に保持され、それら軸受部の軸穴内で支持軸が上下に遊動可能であることにより、支持軸を介して回転翼支持部に支持された水平回転翼はそのピッチ角およびロール角を支持軸の遊動可能範囲内において変更することができる。つまり、水平回転翼は、壁面走行中の枠体の姿勢に影響を与えることなく、この範囲内において独立してエルロン動作およびエレベータ動作を行うことができる。   A support shaft having a cross shape in plan view is held by the bearing portions of the frame body, and the support shaft can be moved up and down in the shaft holes of the bearing portions, whereby the horizontal support supported by the rotor blade support portion via the support shaft is provided. The rotor blade can change its pitch angle and roll angle within the range in which the support shaft can be moved. That is, the horizontal rotary blade can independently perform the aileron operation and the elevator operation within this range without affecting the posture of the frame body running on the wall surface.

また、前記枠体の外形は、立方体形状または直方体形状に組まれた枠材により構成されており、前記枠体は、該枠体の上面の各辺を構成する前記枠材と、該枠体の下面の各辺を構成する前記枠材との間に、第三の水平面の各辺を構成する枠材である中枠を有しており、前記中枠は、前記枠体内におけるその固定位置を上下に変更可能であり、前記軸受部は前記中枠に設けられていることが好ましい。   Further, the outer shape of the frame body is configured by a frame material assembled in a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape, and the frame body includes the frame material constituting each side of the upper surface of the frame body and the frame body. A middle frame that is a frame material constituting each side of the third horizontal plane between the frame material constituting each side of the lower surface of the frame, and the middle frame is fixed in the frame body. It is preferable that the bearing portion is provided on the middle frame.

固定位置を上下に変更可能な中枠に軸受部が設けられることにより、水平回転翼のサイズや性質に応じて、枠体内における水平回転翼の配置をより柔軟に調節することが可能となる。   By providing the bearing portion in the middle frame whose vertical position can be changed, the arrangement of the horizontal rotary blades in the frame can be adjusted more flexibly according to the size and properties of the horizontal rotary blades.

また、前記枠体の外形は、立方体形状または直方体形状に組まれた枠材により構成されており、前記枠体は、平行に配置された2本の前記枠材にその長手方向の両端が固定された枠材である可動軸を有しており、前記可動軸は、前記2本の枠材の長手方向に沿ってその固定位置をスライド可能であることが好ましい。   Further, the outer shape of the frame body is configured by a frame material assembled in a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape, and the frame body is fixed at two ends in the longitudinal direction to the two frame materials arranged in parallel. The movable frame is preferably a movable shaft, and the movable shaft is preferably slidable at a fixed position along the longitudinal direction of the two frame members.

枠体が、その取り付け位置を変更可能な可動軸を有していることにより、カメラやセンサ類などの追加的な装置類、または蓄電池など機体の一部を構成する装置を、枠体内の所望の位置に配置することが可能となる。   Because the frame has a movable shaft whose mounting position can be changed, additional devices such as cameras and sensors, or devices that constitute a part of the machine body such as a storage battery are desired in the frame. It becomes possible to arrange | position in the position of.

また、前記可動軸は、前記枠体の上面の各辺を構成する前記枠材に固定された第1可動軸と、該枠体の下面の各辺を構成する前記枠材に固定された第2可動軸と、を有しており、前記第1可動軸には撮影用機器または計測用機器である点検用機器が取り付けられており、前記第2可動軸には動力源である蓄電池が取り付けられており、前記蓄電池は、前記第2可動軸の長手方向に沿ってその取り付け位置をスライド可能であることが好ましい。   The movable shaft includes a first movable shaft fixed to the frame member constituting each side of the upper surface of the frame body and a first movable shaft fixed to the frame member constituting each side of the lower surface of the frame body. An inspection device that is a photographing device or a measurement device is attached to the first movable shaft, and a storage battery that is a power source is attached to the second movable shaft. The storage battery is preferably slidable in its mounting position along the longitudinal direction of the second movable shaft.

構造物の点検のための機器を枠体内に配置した場合、その機器の重量により機体の重心位置が乱れ、飛行の妨げとなるおそれがある。枠体が第1可動軸および第2可動軸を有し、第1可動軸に点検用機器を取り付け、第2可動軸には蓄電池を取り付けることにより、枠体内における蓄電池の位置を調節することで機体の重心位置を補正することが可能となる。   When a device for checking a structure is placed in the frame, the weight of the device may disturb the center of gravity of the aircraft, which may hinder flight. The frame body has a first movable shaft and a second movable shaft, the inspection device is attached to the first movable shaft, and the storage battery is attached to the second movable shaft, thereby adjusting the position of the storage battery in the frame body. It becomes possible to correct the position of the center of gravity of the aircraft.

また、前記枠体の外形は、立方体形状または直方体形状に組まれた枠材により構成されており、前記キャスターは、前記枠体の下面の各辺を構成する前記枠材である下枠に取り付けられ、該下枠から側方に張り出しており、前記下枠は下方に突出した脚部を有している構成としてもよい。   The outer shape of the frame is configured by a frame material assembled in a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape, and the casters are attached to a lower frame that is the frame material constituting each side of the lower surface of the frame body. It is good also as a structure which has protruded to the side from this lower frame, and the said lower frame has the leg part protruded below.

キャスターが例えば旋回可能なフォークで車輪が支持された旋回キャスターなどであり、そのキャスターが枠体の下枠から側方に張り出すように取り付けられている場合、着陸時には、車輪の自重によりキャスターが下枠よりも下方に垂れ下がることとなる。下枠から下方に突出した脚部を枠体に設けることにより、キャスターが着陸の妨げとなることを防ぐことができる。   For example, if the caster is a swivel caster with wheels supported by a swivelable fork, and the caster is mounted so as to protrude sideways from the lower frame of the frame, the caster It hangs down below the lower frame. By providing the frame with leg portions that protrude downward from the lower frame, it is possible to prevent the casters from hindering landing.

このように、本発明の無人航空機によれば、構造物の面に対して機体を安全に接近させることができ、かつ、構造物の面と機体との位置関係を一定に保ったまま構造物の面上を移動することが可能となる。   Thus, according to the unmanned aerial vehicle of the present invention, the airframe can be safely approached to the surface of the structure, and the positional relationship between the surface of the structure and the airframe is kept constant. It is possible to move on the surface.

実施形態にかかる無人航空機であるマルチコプターの外観を示す斜視図である。It is a perspective view showing appearance of a multicopter which is an unmanned aerial vehicle according to an embodiment. マルチコプターの平面図である。It is a top view of a multicopter. 図1のマルチコプターをA方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the multicopter of Drawing 1 from the A direction. マルチコプターが構造物の天井面および垂直面の撮影を行う様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a multicopter image | photographs the ceiling surface and vertical surface of a structure. マルチコプターの可動軸の構成を示す透視図である。It is a perspective view which shows the structure of the movable shaft of a multicopter. マルチコプターの回転翼支持部およびロータを示す透視図である。It is a perspective view which shows the rotary blade support part and rotor of a multicopter. 支軸部および軸受部の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of a spindle part and a bearing part. 図7(b)に示される支持軸が上下に傾斜した様子を示す側面図である。It is a side view which shows a mode that the support shaft shown by FIG.7 (b) inclined up and down. マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of a multicopter.

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、橋梁やビルなどの構造物の表面検査に使用される本発明の無人航空機の例である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The following embodiments are examples of the unmanned aircraft of the present invention used for surface inspection of structures such as bridges and buildings.

(構成概要)
図1は本実施形態の無人航空機であるマルチコプター100の外観を示す斜視図である。図2は同マルチコプター100の平面図である。図3は、図1のマルチコプター100をA方向から見た側面図である。以下の説明における「上下」、「鉛直」、および「縦」とは、各図に描かれた座標軸表示のZ軸に平行な方向を意味している。同様に、「水平」とは、同座標軸表示に示されるXY平面に平行な面を意味している。また、マルチコプター100について「側方」とは、マルチコプター100から水平方向外側に向かう方向を意味している。また、以下の説明では、同座標軸表示のX軸に平行な方向のうち、X側をマルチコプター100の「前」、X側をマルチコプター100の「後ろ」とする。
(Configuration overview)
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a multicopter 100 that is an unmanned aerial vehicle of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the multicopter 100. FIG. 3 is a side view of the multicopter 100 of FIG. 1 viewed from the A direction. In the following description, “upper and lower”, “vertical”, and “vertical” mean directions parallel to the Z-axis of the coordinate axis display drawn in each figure. Similarly, “horizontal” means a plane parallel to the XY plane shown in the same coordinate axis display. In addition, “side” of the multicopter 100 means a direction from the multicopter 100 toward the outside in the horizontal direction. In the following description, among the direction parallel to the X axis of the coordinate axes the display, "front" of the multirotor 100 X 1 side, the X 2 side of the multirotor 100 and "backward".

図1から図3に示すように、マルチコプター100は直方体形状の枠体500を有しており、枠体500はマルチコプター100の筐体の外形を構成している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the multicopter 100 has a rectangular parallelepiped frame 500, and the frame 500 constitutes the outer shape of the housing of the multicopter 100.

枠体500の内部には水平回転翼である4基のロータRが配置されており、マルチコプター100は、これらロータRの回転数を制御することにより空中を自在に飛行する。なお、本発明でいう「水平回転翼」とは、回転軸の軸線方向が鉛直に延び、回転面の面方向が水平となる回転翼をいう。ロータRは、枠体500に半固定された回転翼支持部600に支持されており、これによりロータRは、枠体500の姿勢を維持したまま、所定の角度範囲内において回転面を傾斜させることができる。   Four rotors R, which are horizontal rotary blades, are arranged inside the frame body 500, and the multicopter 100 flies freely in the air by controlling the rotation speed of these rotors R. The “horizontal rotary blade” in the present invention refers to a rotary blade whose axial direction of the rotary shaft extends vertically and whose plane direction of the rotary surface is horizontal. The rotor R is supported by a rotor blade support portion 600 that is semi-fixed to the frame body 500, whereby the rotor R inclines the rotation surface within a predetermined angle range while maintaining the posture of the frame body 500. be able to.

また、枠体500には、駆動輪Dと2つのキャスター410,420が取り付けられている。駆動輪Dは、平行に配置された一対のタイヤ163を有しており、これらのタイヤ163はそれぞれ、駆動源であるサーボモータ162を備えている。キャスター410,420は、旋回可能なフォークで車輪が支持された旋回キャスターである。駆動輪Dおよびキャスター410,420は、枠体500よりも上方および前方に張り出しており、構造物の天井面や、マルチコプター100の前方の垂直面に枠体500よりも先に当接する。枠体500内には、構造物の天井面および垂直面を撮影可能なカメラ300が配置されている。   In addition, the driving wheel D and the two casters 410 and 420 are attached to the frame 500. The drive wheel D has a pair of tires 163 arranged in parallel, and each of these tires 163 includes a servo motor 162 as a drive source. The casters 410 and 420 are turning casters in which wheels are supported by a turning fork. The drive wheel D and the casters 410 and 420 protrude upward and forward from the frame body 500, and come into contact with the ceiling surface of the structure and the vertical surface in front of the multicopter 100 before the frame body 500. A camera 300 capable of photographing the ceiling surface and the vertical surface of the structure is disposed in the frame 500.

図4は、マルチコプター100が構造物の天井面および垂直面の撮影を行う様子を示す模式図である。図4に示すように、上記構成を備えるマルチコプター100は、構造物Cの天井面HSまたは垂直面VSに対してロータRの推力で駆動輪Dおよびキャスター410,420を押しつけ、その面上を駆動輪Dで走行する。これにより、構造物Cの面と機体との位置関係を一定に保ったまま構造物Cの面上を移動するができる(以下、マルチコプター100のこのような動作を「壁面走行」ともいう。)。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the multicopter 100 captures a ceiling surface and a vertical surface of a structure. As shown in FIG. 4, the multicopter 100 having the above configuration presses the driving wheel D and the casters 410 and 420 with the thrust of the rotor R against the ceiling surface HS or the vertical surface VS of the structure C, and on the surface thereof. Drive with drive wheels D. Thereby, it is possible to move on the surface of the structure C while keeping the positional relationship between the surface of the structure C and the airframe constant (hereinafter, such an operation of the multicopter 100 is also referred to as “wall surface traveling”). ).

また、本実施形態のロータRは、マルチコプター100筐体の外形を構成する枠体500内に配置されており、枠体500がロータガードとして作用することから、構造物Cの面にロータRが接触することが未然に防止されている。さらに、ロータRがその回転面を枠体500内で傾斜可能であることにより、マルチコプター100は、枠体500の姿勢を維持したまま構造物Cの垂直面VSに駆動輪Dを押しつけることが可能となるだけでなく、壁面走行中の枠体500の姿勢を乱すことなく風などの外乱を相殺することが可能とされている。   In addition, the rotor R of the present embodiment is disposed in a frame body 500 that forms the outer shape of the multicopter 100 housing, and the frame body 500 acts as a rotor guard. Is prevented from coming into contact. Further, since the rotor R can tilt its rotation surface within the frame body 500, the multicopter 100 can press the driving wheel D against the vertical surface VS of the structure C while maintaining the posture of the frame body 500. Not only is this possible, but it is also possible to cancel out disturbances such as wind without disturbing the posture of the frame 500 while running on the wall surface.

(枠体の構造)
本実施形態の枠体500には、その枠材としてCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)製のパイプ材が用いられている。枠体500の枠材には、本実施形態のパイプ材のほか、棒材や、細長い板材などを用いることもできる。枠材の材料もCFRPには限定されないが、軽量かつ高強度な材料を用いることが望ましい。
(Frame structure)
In the frame body 500 of this embodiment, a pipe material made of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) is used as the frame material. In addition to the pipe material of the present embodiment, a rod material, an elongated plate material, or the like can be used for the frame material of the frame body 500. The material of the frame material is not limited to CFRP, but it is desirable to use a light weight and high strength material.

枠体500は、枠体500の上面の各辺を構成する4本のパイプ材である上枠510と、枠体500の下面の各辺を構成する4本のパイプ材である下枠520とを有しており、これら上枠510および下枠520の間には、第三の水平面の各辺を構成する4本のパイプ材である中枠540が設けられている。そして、上枠510、下枠520、および中枠540の各頂点に相当する部分は、鉛直に配置された4本のパイプ材である縦枠530が配置されている。枠体500は、これら上枠510、下枠520、および中枠540が縦枠530に固定されることにより、全体として直方体形状の外形をなしている。また、中枠540は、その固定位置を枠体500内において上下に変更することができる。   The frame 500 includes an upper frame 510 that is four pipe members that constitute each side of the upper surface of the frame 500, and a lower frame 520 that is four pipe members that constitute each side of the lower surface of the frame 500. Between the upper frame 510 and the lower frame 520, an intermediate frame 540 that is four pipe members constituting each side of the third horizontal plane is provided. In addition, in a portion corresponding to each vertex of the upper frame 510, the lower frame 520, and the middle frame 540, vertical frames 530 that are four pipe members arranged vertically are arranged. The frame 500 has a rectangular parallelepiped outer shape as a whole by fixing the upper frame 510, the lower frame 520, and the middle frame 540 to the vertical frame 530. Further, the fixing position of the middle frame 540 can be changed up and down in the frame body 500.

枠体500はさらに、上枠510に固定された可動軸である第1可動軸571と、下枠520に固定された可動軸である第2可動軸572と、を有している。第1可動軸571にはカメラ300が取り付けられており、第2可動軸572には蓄電池であるバッテリー190が取り付けられている。バッテリー190はマルチコプター100の動力源である。   The frame 500 further has a first movable shaft 571 that is a movable shaft fixed to the upper frame 510 and a second movable shaft 572 that is a movable shaft fixed to the lower frame 520. A camera 300 is attached to the first movable shaft 571, and a battery 190, which is a storage battery, is attached to the second movable shaft 572. The battery 190 is a power source for the multicopter 100.

図5は、マルチコプター100の可動軸の構成を示す透視図である。図5に示すように、本実施形態の第1可動軸571は、上枠510を構成する4本のパイプ材のうち、座標軸表示のX軸に平行な2本のパイプ材に対して垂直に配置されており、これら2本のパイプ材にその長手方向の両端が固定されている。第1可動軸571は、これら2本のパイプ材の長手方向(X軸方向)に沿ってその固定位置をスライドさせることができる。   FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the movable shaft of the multicopter 100. As shown in FIG. 5, the first movable shaft 571 of the present embodiment is perpendicular to the two pipe members parallel to the X axis of the coordinate axis display among the four pipe members constituting the upper frame 510. It is arranged, and both ends in the longitudinal direction are fixed to these two pipe members. The first movable shaft 571 can slide its fixed position along the longitudinal direction (X-axis direction) of these two pipe members.

本実施形態の第2可動軸572は、下枠520を構成する4本のパイプ材のうち、座標軸表示のX軸に平行な2本のパイプ材に対して垂直に配置されており、これら2本のパイプ材にその長手方向の両端が固定されている。第2可動軸572も第1可動軸571と同様に、これら2本のパイプ材の長手方向(X軸方向)に沿ってその固定位置をスライドさせることができる。さらに、第2可動軸572に取り付けられたバッテリー190は、第2可動軸572の長手方向(Y軸方向)に沿ってその取り付け位置をスライドさせることができる。   The second movable shaft 572 of the present embodiment is disposed perpendicular to two pipe members parallel to the X axis of the coordinate axis display among the four pipe members constituting the lower frame 520. Both ends in the longitudinal direction are fixed to the pipe material. Similarly to the first movable shaft 571, the second movable shaft 572 can slide its fixed position along the longitudinal direction (X-axis direction) of these two pipe members. Further, the battery 190 attached to the second movable shaft 572 can slide its attachment position along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the second movable shaft 572.

このように本実施形態の枠体500は、固定位置を変更可能な可動軸である第1可動軸571および第2可動軸572を有していることにより、カメラ300のような撮影用機器やその他の計測用機器を含む構造物の点検用機器、さらには、バッテリー190などマルチコプター100の機体の一部を構成する装置を、枠体500内の所望の位置に配置することが可能とされている。   As described above, the frame 500 according to the present embodiment includes the first movable shaft 571 and the second movable shaft 572 which are movable shafts whose fixed positions can be changed. It is possible to dispose a device for inspecting a structure including other measuring devices, and further, a device that constitutes a part of the body of the multicopter 100 such as the battery 190 at a desired position in the frame 500. ing.

カメラ300などの点検用機器を枠体500内に配置した場合、その機器の重量によりマルチコプター100の重心位置が乱れ、飛行の妨げとなるおそれがある。本実施形態のマルチコプター100では、第1可動軸571にカメラ300が取り付けられており、第2可動軸572にはバッテリー190が取り付けられている。そのため、カメラ300を構造物Cの撮影に好適な位置に配置する一方で、枠体500内におけるバッテリー190の配置を調節することで、機体の重心位置を補正することができる。   When an inspection device such as the camera 300 is arranged in the frame 500, the position of the center of gravity of the multicopter 100 is disturbed by the weight of the device, which may hinder flight. In the multicopter 100 of this embodiment, the camera 300 is attached to the first movable shaft 571 and the battery 190 is attached to the second movable shaft 572. Therefore, while the camera 300 is arranged at a position suitable for photographing the structure C, the position of the center of gravity of the machine body can be corrected by adjusting the arrangement of the battery 190 in the frame body 500.

また、図1および図3に示すように、枠体500の下枠520には、下枠520の四隅から下方に突出した脚部521が設けられている。本実施形態のマルチコプター100では、下枠520にキャスター410が取り付けられており、キャスター410は下枠520から前方に張り出している。そのため、マルチコプター100の着陸時には、キャスター410の自重によりキャスター410が下枠520よりも下方に垂れ下がることとなる。この場合でも、下枠520が脚部521を備えていることにより、キャスター410が着陸の妨げとなることが防止される。   As shown in FIGS. 1 and 3, the lower frame 520 of the frame 500 is provided with leg portions 521 that protrude downward from the four corners of the lower frame 520. In the multicopter 100 of the present embodiment, a caster 410 is attached to the lower frame 520, and the caster 410 protrudes forward from the lower frame 520. Therefore, when the multicopter 100 is landed, the caster 410 hangs down below the lower frame 520 due to its own weight. Even in this case, since the lower frame 520 includes the leg portions 521, the caster 410 is prevented from being prevented from landing.

直方体形状(または立方体形状)に形成された枠体500は、重量バランスがよく姿勢を維持しやすいという利点と、内部に点検用機器を配置するスペースを確保しやすいという利点がある。特に本実施形態のマルチコプター100は構造物Cの点検用機器としてカメラ300を備えており、構造物Cの面とカメラ300との間隔を撮影に適した距離に調節することができる。一方、枠体500の形状は直方体形状や立方体形状には限られない。枠体500の形状は、ロータRが吸排気を行う流路を確保可能であり、構造物Cの面に対して枠体500を駆動輪D(およびキャスター410,420などの補助輪)で支持可能であり、また、ロータRを構造物Cの面から保護可能な形状であれば、他の形状を採用してもできる。   The frame 500 formed in a rectangular parallelepiped shape (or a cubic shape) has an advantage that the weight balance is good and it is easy to maintain the posture, and an advantage that it is easy to secure a space for arranging the inspection device inside. In particular, the multicopter 100 of the present embodiment includes a camera 300 as an inspection device for the structure C, and the distance between the surface of the structure C and the camera 300 can be adjusted to a distance suitable for photographing. On the other hand, the shape of the frame 500 is not limited to a rectangular parallelepiped shape or a cubic shape. The shape of the frame 500 can secure a flow path through which the rotor R performs intake and exhaust, and the frame 500 is supported by the driving wheels D (and auxiliary wheels such as casters 410 and 420) with respect to the surface of the structure C. Other shapes can be adopted as long as the shape can protect the rotor R from the surface of the structure C.

(駆動輪およびキャスター)
図3に表されるように、本実施形態の駆動輪Dは、その車輪径の全体が枠体500よりも上方および側方に張り出している。より具体的には、駆動輪Dを構成するタイヤ163は、上枠510のうち、枠体500の前面を構成するパイプ材に取り付けられており、枠体500の前方に向かって斜め上方に張り出している。そのため、マルチコプター100が構造物Cの天井面HSや、マルチコプター100の前方にある垂直面VSに接近したときに、タイヤ163は、枠体500よりも先にこれら天井面HSおよび垂直面VSに当接する。すなわち、一対の駆動輪Dを、構造物Cの天井面HSおよび垂直面VSにおける共通の駆動手段として用いることができる。これによりマルチコプター100の機体構造が効率化され、部品点数が抑えられることにより、機体の軽量化および生産コストの削減が図られている。なお、天井面HS用と垂直面VS用とで別々の駆動輪Dを備えることも当然可能である。
(Driving wheels and casters)
As shown in FIG. 3, the entire wheel diameter of the drive wheel D of the present embodiment protrudes upward and laterally from the frame body 500. More specifically, the tire 163 constituting the drive wheel D is attached to a pipe material constituting the front surface of the frame body 500 in the upper frame 510 and projects obliquely upward toward the front of the frame body 500. ing. Therefore, when the multicopter 100 approaches the ceiling surface HS of the structure C or the vertical surface VS in front of the multicopter 100, the tire 163 has the ceiling surface HS and the vertical surface VS before the frame body 500. Abut. In other words, the pair of drive wheels D can be used as a common drive means for the ceiling surface HS and the vertical surface VS of the structure C. As a result, the body structure of the multicopter 100 is made more efficient, and the number of parts is reduced, thereby reducing the weight of the body and reducing the production cost. Of course, it is also possible to provide separate drive wheels D for the ceiling surface HS and the vertical surface VS.

キャスター410,420は、上でも述べたように、旋回可能なフォークで車輪が支持された旋回キャスターである。そのため、キャスター410,420は、構造物Cの面上でその進行方向を自在に変更することができる。キャスター410は、下枠520を構成するパイプ材のうち、枠体500の前面を構成するパイプ材に取り付けられており、枠体500から前方に張り出している。キャスター420は、上枠510を構成するパイプ材のうち、枠体500の背面(後ろ側の面)を構成するパイプ材に取り付けられており、枠体500から上方に張り出している。   As described above, the casters 410 and 420 are turning casters in which wheels are supported by a turnable fork. Therefore, the casters 410 and 420 can freely change their traveling directions on the surface of the structure C. The caster 410 is attached to a pipe material constituting the front surface of the frame body 500 among the pipe materials constituting the lower frame 520 and projects forward from the frame body 500. The caster 420 is attached to a pipe material constituting the back surface (rear side surface) of the frame body 500 among the pipe materials constituting the upper frame 510 and projects upward from the frame body 500.

マルチコプター100は、構造物Cの天井面HSに対しては、駆動輪D、およびキャスター420の三点で枠体500を支持する。そして、マルチコプター100の前方の垂直面VSに対しては、駆動輪Dおよびキャスター410の三点で枠体500を支持する。本実施形態では、構造物Cの各面に対して枠体500を三点で支持することにより機体構造を効率化し、機体を軽量化している。一方、キャスター410およびキャスター420を2基ずつ設けて、各面に対して枠体500を四点で支持することも可能である。   The multicopter 100 supports the frame 500 at the three points of the driving wheel D and the caster 420 with respect to the ceiling surface HS of the structure C. The frame 500 is supported by the three points of the driving wheel D and the caster 410 with respect to the vertical plane VS in front of the multicopter 100. In the present embodiment, the frame body 500 is supported at three points with respect to each surface of the structure C, thereby improving the efficiency of the body structure and reducing the weight of the body. On the other hand, it is also possible to provide two casters 410 and two casters 420 to support the frame body 500 at four points on each surface.

本実施形態のタイヤ163およびキャスター410,420の周面はゴムなどの弾性素材により構成されている。これにより、これらタイヤ163等と構造物Cの面との摩擦抵抗が高められ、構造物Cの面上におけるスリップが抑えられるとともに駆動力が高められている。   The peripheral surfaces of the tire 163 and the casters 410 and 420 of this embodiment are made of an elastic material such as rubber. Thereby, the frictional resistance between the tires 163 and the like and the surface of the structure C is increased, slip on the surface of the structure C is suppressed, and driving force is increased.

一方、構造物Cの面上で機体を旋回させるときには、これらタイヤ163およびキャスター410,420の摩擦抵抗が問題となる。特に、本実施形態の駆動輪Dは機械的なステアリング機構を備えておらず、各タイヤ163の回転数や回転方向を調節することで機体を旋回させる。マルチコプター100は、このような駆動輪Dの補助輪としてキャスター410,420を採用しており、これにより、構造物Cの面上における機体のスムーズな旋回が可能とされている。   On the other hand, when the airframe is turned on the surface of the structure C, the frictional resistance of the tire 163 and the casters 410 and 420 becomes a problem. In particular, the drive wheel D of the present embodiment does not include a mechanical steering mechanism, and the body is turned by adjusting the rotation speed and rotation direction of each tire 163. The multicopter 100 employs casters 410 and 420 as auxiliary wheels of the driving wheel D, and thereby the aircraft can smoothly turn on the surface of the structure C.

なお、キャスター410,420は旋回キャスターには限られず、例えばボールキャスタを用いることによっても同様の効果を得ることができる。なお、構造物Cの面上における旋回性能が損なわれることに特に問題がなければ、キャスター410,420に代えて車輪の向きを変更不能な固定キャスターを用いることもできる。この場合、すべての車輪を駆動輪Dとしてもよく、別途ステアリング機構を設けてもよい。また、駆動輪Dやキャスター410,420はその全体が枠体500の外側に配置される必要はなく、その車輪径の少なくとも一部が枠体500の上方または側方に張り出していればよい。   The casters 410 and 420 are not limited to turning casters, and the same effect can be obtained by using, for example, a ball caster. If there is no particular problem that the turning performance on the surface of the structure C is impaired, a fixed caster in which the direction of the wheel cannot be changed can be used instead of the casters 410 and 420. In this case, all the wheels may be the drive wheels D, or a separate steering mechanism may be provided. Further, the drive wheels D and the casters 410 and 420 do not need to be entirely disposed outside the frame body 500, and at least a part of the wheel diameter only has to protrude above or to the side of the frame body 500.

(回転翼支持部)
図6は、マルチコプター100の回転翼支持部600およびロータRを示す透視図である。
(Rotating blade support)
FIG. 6 is a perspective view showing the rotor blade support portion 600 and the rotor R of the multicopter 100.

本実施形態の回転翼支持部600は、主に、中央ハブ610、アーム630、支持軸620、および保護カバー650により構成されている。ロータRは各アーム630の先端部に配置されている。   The rotor blade support portion 600 of this embodiment is mainly configured by a central hub 610, an arm 630, a support shaft 620, and a protective cover 650. The rotor R is disposed at the tip of each arm 630.

中央ハブ610は、ロータRを支持するアーム630の傾きを支持軸620に伝達する接続部である。中央ハブ610は、基部611、並びに、基部611に固定された複数のクランプ部612および軸受部613により構成されている。基部611は、板面を水平にして上下に並べられた平面視略矩形の二枚の平板部材である。クランプ部612および軸受部613はこれら二枚の平板部材の間に配置されている。クランプ部612は略円筒形状の締め具であり、筒内に挿入されたアーム630の基端部を締め付けて固定する。軸受部613は、基部611に対して垂直に配置された平板部材である。各軸受部613には、支持軸620の外径と直径を同じくする円形の貫通孔が形成されている。支持軸620は、その基端部が軸受部613の貫通孔に挿通され、軸受部613に接着固定される。アーム630と支持軸620とが中央ハブ610で一体化されていることにより、各ロータRの回転数が変化してアーム630が傾いたときには、支持軸620もこれに連動して傾くこととなる。   The central hub 610 is a connection portion that transmits the inclination of the arm 630 that supports the rotor R to the support shaft 620. The central hub 610 includes a base portion 611, a plurality of clamp portions 612 fixed to the base portion 611, and a bearing portion 613. The base 611 is two flat plate members that are substantially rectangular in plan view and are arranged vertically with the plate surface horizontal. The clamp part 612 and the bearing part 613 are arranged between these two flat plate members. The clamp part 612 is a substantially cylindrical fastener and fastens and fixes the base end part of the arm 630 inserted into the cylinder. The bearing portion 613 is a flat plate member disposed perpendicular to the base portion 611. Each bearing portion 613 is formed with a circular through hole having the same outer diameter as the support shaft 620. The base end portion of the support shaft 620 is inserted into the through hole of the bearing portion 613 and is fixedly bonded to the bearing portion 613. Since the arm 630 and the support shaft 620 are integrated by the central hub 610, when the rotation speed of each rotor R changes and the arm 630 tilts, the support shaft 620 also tilts in conjunction with this. .

支持軸620は、中央ハブ610から平面視十字形(図2参照)に延出した4本の軸体であり、その各先端部は中枠540に設けられた軸受部580に支持されている。軸受部580は、中枠540を構成する各パイプ材の略中心に設けられている。アーム630は、中央ハブ610から平面視X形(図2参照)に延出した4本の軸体である。これら支持軸620およびアーム630には、枠体500の枠材と同じパイプ材が用いられている。   The support shafts 620 are four shaft bodies that extend from the central hub 610 into a cross shape in plan view (see FIG. 2), and each tip portion thereof is supported by a bearing portion 580 provided in the middle frame 540. . The bearing portion 580 is provided at substantially the center of each pipe material constituting the middle frame 540. The arms 630 are four shaft bodies extending from the central hub 610 in a plan view X shape (see FIG. 2). The same pipe material as the frame material of the frame body 500 is used for the support shaft 620 and the arm 630.

保護カバー650は中央ハブ610の上面にかぶせられている。保護カバー650内には後述する制御装置120等が収容されている。   The protective cover 650 is placed on the upper surface of the central hub 610. In the protective cover 650, a control device 120 and the like to be described later are accommodated.

図7は支軸部620と軸受部580の部分拡大図である。図7(a)は、図1の破線Bで囲んだ部分をA方向から見た図である。図7(b)は、図7(a)の支軸部620および軸受部580の側面図である。図8は、図7(b)に示される支持軸620が上下に遊動する様子を示す側面図である。   FIG. 7 is a partially enlarged view of the support shaft portion 620 and the bearing portion 580. FIG. 7A is a view of a portion surrounded by a broken line B in FIG. FIG. 7B is a side view of the support shaft portion 620 and the bearing portion 580 shown in FIG. FIG. 8 is a side view showing how the support shaft 620 shown in FIG.

図7に示すように、軸受部580には、上下方向に長く形成された長孔である軸穴581が形成されており、支軸部620は軸穴581に挿通されている。支軸部620は、その先端部に設けられた拡径部であるフランジ621により長手方向への移動が係止される。   As shown in FIG. 7, the bearing portion 580 is formed with a shaft hole 581 that is a long hole that is long in the vertical direction, and the support shaft portion 620 is inserted into the shaft hole 581. The support shaft portion 620 is locked from moving in the longitudinal direction by a flange 621 that is a diameter-expanded portion provided at the tip portion thereof.

図7(a)に示すように、軸穴581の上下方向の長さLは、支軸部620の外径dよりも大きいため、支軸部620の上または下には必然的に隙間pが生じる。支持軸620は、隙間pの範囲内において軸穴581内で上下に遊動することができる。すなわち、支持軸620を介してアーム630に支持されたロータRは、支持軸620の遊動可能範囲内においてそのピッチ角およびロール角を変化させることができる。つまり、ロータRは、壁面走行中の枠体500の姿勢に影響を与えることなく、この範囲内において独立してエルロン動作およびエレベータ動作を行うことができる。これにより、マルチコプター100は、枠体500の姿勢を維持したまま構造物Cの垂直面VSに駆動輪Dを押しつけることが可能となるだけでなく、壁面走行中の枠体500の姿勢を乱すことなく風などの外乱を相殺することが可能とされている。その他、例えば、構造物Cの水平面HSが完全な水平面ではなく、多少傾いている場合であっても、ロータRの水平を維持することができるという効果もある。   As shown in FIG. 7A, since the vertical length L of the shaft hole 581 is larger than the outer diameter d of the support shaft portion 620, a gap p is necessarily formed above or below the support shaft portion 620. Occurs. The support shaft 620 can move up and down within the shaft hole 581 within the range of the gap p. That is, the rotor R supported by the arm 630 via the support shaft 620 can change the pitch angle and the roll angle within the range in which the support shaft 620 can move. That is, the rotor R can independently perform the aileron operation and the elevator operation within this range without affecting the posture of the frame body 500 during the wall running. Thereby, the multicopter 100 not only can press the driving wheel D against the vertical surface VS of the structure C while maintaining the posture of the frame 500, but also disturbs the posture of the frame 500 while traveling on the wall surface. It is possible to cancel out disturbances such as wind without any problems. In addition, for example, even when the horizontal plane HS of the structure C is not a complete horizontal plane and is slightly inclined, there is an effect that the level of the rotor R can be maintained.

また、本実施形態の軸受部580は、枠体500の中枠540に設けられている。固定位置を上下に変更可能な中枠540に軸受部580が設けられることにより、ロータRのサイズや性質に応じて、枠体500内におけるロータRの配置をより柔軟に調節することができる。   Further, the bearing portion 580 of the present embodiment is provided in the middle frame 540 of the frame body 500. By providing the bearing portion 580 in the middle frame 540 whose fixing position can be changed up and down, the arrangement of the rotor R in the frame 500 can be adjusted more flexibly according to the size and properties of the rotor R.

例えば、天井面HSと垂直面VSとの接続部は乱流が特に激しく、また、ロータRは、垂直面VSに阻まれることで前方からの吸気量が低下する。このときに、構造物Cの天井面HSとロータRとの距離を可能な限り大きくするよう中枠540の位置を調節することにより、天井面HSと垂直面VSとの接続部におけるロータRの吸気量の低下を軽減することができる。これにより、壁面走行時における天井面HSから垂直面VSへの移行、および垂直面VSから天井面HSへの移行をスムーズに行うことができる。なお、軸受部580が中枠540に設けられることは必須ではなく、例えば下枠520に軸受部580を設けてもよい。   For example, the connection between the ceiling surface HS and the vertical surface VS is particularly turbulent, and the rotor R is blocked by the vertical surface VS, so that the amount of intake air from the front decreases. At this time, by adjusting the position of the middle frame 540 so as to increase the distance between the ceiling surface HS of the structure C and the rotor R as much as possible, the rotor R at the connecting portion between the ceiling surface HS and the vertical surface VS is adjusted. A decrease in the intake air amount can be reduced. Thereby, the transition from the ceiling surface HS to the vertical surface VS and the transition from the vertical surface VS to the ceiling surface HS can be performed smoothly during wall surface travel. Note that it is not essential that the bearing portion 580 is provided in the middle frame 540. For example, the bearing portion 580 may be provided in the lower frame 520.

水平回転翼を構造物の面に可能な限り近づけ、水平回転翼の吸気側に生じる負圧で構造物の面に機体を吸着させる無人航空機の場合、構造物の面から水平回転翼を遠ざけるとその吸着力が著しく低下し、壁面走行の安定性が損なわれる。一方、本実施形態のマルチコプター100は、ロータRの負圧で機体を構造物Cに吸着させるというよりも、ロータRの推力で構造物Cに機体を押しつけるという思想に基づいている。そして、外乱に対しては、ロータRが枠体500から独立してその回転面を傾斜可能であることにより対処している。すなわち、ロータRを構造物Cの面から遠ざけても、壁面走行時の安定性を確保することができる。   In the case of an unmanned aerial vehicle in which the horizontal rotor is as close as possible to the surface of the structure and the aircraft is adsorbed to the surface of the structure by the negative pressure generated on the intake side of the horizontal rotor, the horizontal rotor is moved away from the surface of the structure. The attraction force is remarkably reduced, and the stability of the wall running is impaired. On the other hand, the multicopter 100 of the present embodiment is based on the idea that the airframe is pressed against the structure C by the thrust of the rotor R, rather than the airframe is adsorbed to the structure C by the negative pressure of the rotor R. And disturbance is dealt with by the rotor R being able to incline the rotation surface independently of the frame body 500. That is, even when the rotor R is moved away from the surface of the structure C, the stability during traveling on the wall surface can be ensured.

本実施形態のマルチコプター100は簡易な構造の回転翼支持部600でロータRの独立動作を許容しているが、本発明の回転翼支持部は回転翼支持部600の態様には限定されない。本発明の回転翼支持部は、枠体500の姿勢を保ったまま、所定の角度範囲内においてロータRを傾斜させることができればよく、例えば適度な硬度のゴム部材でロータRを枠体500に半固定したり、枠体500が2軸または3軸の電動ジンバルを備え、これにより中央ハブ610やアーム630を支持することでロータRの所定量の傾きを吸収したりする構成も考えられる。   Although the multicopter 100 of the present embodiment allows the rotor R to operate independently with the rotor blade support portion 600 having a simple structure, the rotor blade support portion of the present invention is not limited to the aspect of the rotor blade support portion 600. The rotor blade support portion of the present invention only needs to be able to incline the rotor R within a predetermined angle range while maintaining the posture of the frame body 500. For example, the rotor R is attached to the frame body 500 with a rubber member having an appropriate hardness. It is also conceivable that the frame 500 is provided with a biaxial or triaxial electric gimbal so as to absorb a predetermined amount of inclination of the rotor R by supporting the central hub 610 and the arm 630.

(カメラ)
本実施形態のマルチコプター100は、構造物Cの点検用機器としてカメラ300を備えている。マルチコプター100が備える点検用機器はカメラ300には限られず、その用途に応じて、他の計測用機器を備えてもよい。
(camera)
The multicopter 100 of this embodiment includes a camera 300 as an inspection device for the structure C. The inspection device included in the multicopter 100 is not limited to the camera 300, and may include other measurement devices depending on the application.

(飛行機能)
図9はマルチコプター100の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター100の飛行機能は、主に、フライトコントローラFC、受信器130、ロータR、ロータRごとに備えられたESC141(Electric Speed Controller)、およびこれらに電力を供給するバッテリー190により構成されている。以下、マルチコプター100の基本的な飛行機能について説明する。
(Flight function)
FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the multicopter 100. The flight function of the multicopter 100 is mainly configured by a flight controller FC, a receiver 130, a rotor R, an ESC 141 (Electric Speed Controller) provided for each rotor R, and a battery 190 that supplies electric power thereto. . Hereinafter, a basic flight function of the multicopter 100 will be described.

各ロータRは、モータ142と、その出力軸に装着されたブレード143とにより構成されている。ESC141は、ロータRのモータ142に接続されており、フライトコントローラFCから指示された速度でモータ142を回転させる。   Each rotor R is composed of a motor 142 and a blade 143 attached to its output shaft. The ESC 141 is connected to the motor 142 of the rotor R, and rotates the motor 142 at a speed instructed from the flight controller FC.

フライトコントローラFCは、操縦者(オペレータ端末200)からの操縦信号を受信する受信器130が接続されたマイクロコントローラである制御装置120を備えている。制御装置120は、中央処理装置であるCPU121、ROMやRAM、フラッシュメモリなどの記憶装置であるメモリ122、および、ESC141を介して各モータ142の回転数を制御するPWM(Pulse Width Modulation)コントローラ123を有している。   The flight controller FC includes a control device 120 that is a microcontroller to which a receiver 130 that receives a steering signal from a pilot (operator terminal 200) is connected. The control device 120 includes a CPU 121 that is a central processing unit, a memory 122 that is a storage device such as a ROM and RAM, a flash memory, and a PWM (Pulse Width Modulation) controller 123 that controls the rotation speed of each motor 142 via the ESC 141. have.

フライトコントローラFCはさらに、飛行制御センサ群132およびGPSアンテナ133(以下、これらを総称して「センサ等」ともいう。)を備えており、これらは制御装置120に接続されている。GPSアンテナ133は、正確には航法衛星システム(NSS)の受信器である。GPSアンテナ133は、全地球航法衛星システム(GNSS)または地域航法衛星システム(RNSS)から現在の経緯度値および時刻情報を取得する。本実施形態におけるマルチコプター100の飛行制御センサ群132には、3軸加速度センサおよび3軸角速度センサを有するIMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)、気圧センサ(高度センサ)、地磁気センサ(方位センサ)などが含まれている。制御装置120は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得することができる。   The flight controller FC further includes a flight control sensor group 132 and a GPS antenna 133 (hereinafter collectively referred to as “sensors”), which are connected to the control device 120. The GPS antenna 133 is precisely a navigation satellite system (NSS) receiver. The GPS antenna 133 acquires the current longitude and latitude values and time information from the global navigation satellite system (GNSS) or the regional navigation satellite system (RNSS). The flight control sensor group 132 of the multicopter 100 according to the present embodiment includes an IMU (Inertial Measurement Unit) having a triaxial acceleration sensor and a triaxial angular velocity sensor, an atmospheric pressure sensor (altitude sensor), a geomagnetic sensor (azimuth sensor). ) Etc. are included. The control device 120 can acquire the position information of the own device including the latitude and longitude, the altitude, and the azimuth angle of the nose in addition to the tilt and rotation of the aircraft by using these sensors.

制御装置120のメモリ122には、マルチコプター100の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するアルゴリズムが実装されたプログラムである飛行制御プログラムFCPが記憶されている。飛行制御プログラムFCPは、操縦者からの指示に従い、センサ等から取得した情報を基に、個々のロータRの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター100を飛行させる。   The memory 122 of the control device 120 stores a flight control program FCP, which is a program in which an algorithm for controlling the attitude and basic flight operation of the multicopter 100 during flight is installed. The flight control program FCP flies the multicopter 100 while adjusting the rotational speed of each rotor R based on information obtained from sensors, etc. according to instructions from the pilot, and correcting the disturbance of the attitude and position of the aircraft. Let

マルチコプター100の操縦は、操縦者がオペレータ端末200を用いて手動で行うほか、マルチコプター100の飛行経路や速度、高度などのパラメータである飛行計画FPを自律飛行プログラムAPPに予め登録しておき、マルチコプター100を目的地へ自律的に飛行させることも可能である(以下、このような自律飛行のことを「オートパイロット」という。)。   The pilot of the multicopter 100 is manually performed by the operator using the operator terminal 200, and the flight plan FP which is parameters such as the flight path, speed, altitude, etc. of the multicopter 100 is registered in the autonomous flight program APP in advance. It is also possible to fly the multicopter 100 autonomously to the destination (hereinafter, such autonomous flight is referred to as “autopilot”).

このように、本実施形態におけるマルチコプター100は高度な飛行制御機能を備えている。ただし、本発明における無人航空機はマルチコプター100の形態には限定されず、例えばセンサ等から一部のセンサが省略された機体や、オートパイロット機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体を用いることもできる。   As described above, the multicopter 100 in the present embodiment has an advanced flight control function. However, the unmanned aerial vehicle in the present invention is not limited to the form of the multicopter 100. For example, an aircraft in which some sensors are omitted from a sensor or the like, or an aircraft that does not have an autopilot function and can fly by only manual operation is used. You can also.

(壁面走行機能)
駆動輪Dは、サーボモータ162と、その出力軸に連結されたタイヤ163とにより構成されている。サーボモータ162は受信器130に接続されており、操縦者(オペレータ端末200)からの操縦指示に従ってタイヤ163を駆動する。サーボモータ162の駆動電力はバッテリー190から供給される。各サーボモータ162は制御装置を内蔵しており、操縦者に指示された回転方向・回転速度に追従するようその出力を自動補正する。マルチコプター100が駆動輪Dを備えることにより、操縦者は、マルチコプター100を構造物Cの面上において所望の速度で走行させ、また、旋回させることが可能とされている。
(Wall running function)
The drive wheel D is composed of a servo motor 162 and a tire 163 connected to the output shaft thereof. The servo motor 162 is connected to the receiver 130 and drives the tire 163 in accordance with an operation instruction from the operator (operator terminal 200). The drive power for the servo motor 162 is supplied from the battery 190. Each servo motor 162 has a built-in control device and automatically corrects its output so as to follow the rotational direction and rotational speed instructed by the operator. Since the multicopter 100 includes the drive wheels D, the operator can make the multicopter 100 travel on the surface of the structure C at a desired speed and turn.

本実施形態では、構造物Cの面上におけるマルチコプター100の移動は、基本的に操縦者が手動で行うことを想定しているが、構造物Cの面上におけるマルチコプター100の走行経路や速度などのパラメータを設定して、自動的または半自動的にマルチコプター100を壁面走行させる機能を実装してもよい。   In the present embodiment, it is assumed that the movement of the multicopter 100 on the surface of the structure C is basically performed manually by the operator, but the travel path of the multicopter 100 on the surface of the structure C A function of causing the multicopter 100 to run on the wall surface automatically or semi-automatically by setting parameters such as speed may be implemented.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本記実施形態のマルチコプター100は複数のロータRを備えているが、反トルクの相殺手段を別途備えることで水平回転翼が一基だけの機体とすることも可能である。また、本発明の「駆動輪」には、タイヤだけでなく、クローラや履帯などとよばれる無限軌道を用いることもできる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the multicopter 100 of the present embodiment includes a plurality of rotors R, it is also possible to provide a machine body having only one horizontal rotary blade by separately providing an anti-torque canceling means. In addition, the “drive wheel” of the present invention can use not only tires but also endless tracks called crawlers and crawler belts.

100 マルチコプター(無人航空機)
500 枠体
510 上枠(上面の各辺を構成する枠材)
520 下枠(下面の各辺を構成する枠材)
521 脚部
530 縦枠
540 中枠(第三の水平面を構成するパイプ材)
571 第1可動軸(可動軸)
572 第2可動軸(可動軸)
580 軸受部
581 軸穴
600 回転翼支持部
610 中央ハブ
620 支持軸
630 アーム
410 垂直面用キャスター(キャスター)
420 天井面用キャスター(キャスター)
200 オペレータ端末
FC フライトコントローラ
FCP 飛行制御プログラム
R ロータ(水平回転翼)
142 モータ
143 ブレード
190 バッテリー(蓄電池)
D 駆動輪
162 サーボモータ
163 タイヤ
300 カメラ(撮影用機器(点検用機器))
C 構造物
HS 天井面
VS 垂直面

100 Multicopter (Unmanned aerial vehicle)
500 Frame 510 Upper frame (frame material constituting each side of the upper surface)
520 Lower frame (frame material constituting each side of the lower surface)
521 Leg 530 Vertical frame 540 Middle frame (pipe material constituting the third horizontal plane)
571 First movable axis (movable axis)
572 Second movable axis (movable axis)
580 Bearing portion 581 Shaft hole 600 Rotor blade support portion 610 Central hub 620 Support shaft 630 Arm 410 Vertical surface caster (caster)
420 Caster for ceiling surface (caster)
200 Operator terminal FC Flight controller FCP Flight control program R Rotor (horizontal rotor)
142 motor 143 blade 190 battery (storage battery)
D drive wheel 162 servo motor 163 tire 300 camera (photographing equipment (inspection equipment))
C Structure HS Ceiling surface VS Vertical surface

Claims (8)

筐体の外形を構成する枠体と、
駆動源を有し平行に配置された一対の車輪である駆動輪と、
前記枠体内に配置された水平回転翼と、を備え、
前記駆動輪は、該駆動輪の車輪径の少なくとも一部が、前記枠体よりも上方または側方に張り出しており、
前記水平回転翼は、前記枠体の姿勢を保ったまま、所定の角度範囲内において回転面を傾斜可能であることを特徴とする無人航空機。
A frame constituting the outer shape of the housing;
A drive wheel which is a pair of wheels having a drive source and arranged in parallel;
A horizontal rotary blade disposed in the frame body,
In the drive wheel, at least a part of the wheel diameter of the drive wheel protrudes upward or laterally from the frame,
The unmanned aerial vehicle characterized in that the horizontal rotary wing can tilt a rotation surface within a predetermined angle range while maintaining the posture of the frame body.
前記駆動輪は、該駆動輪の車輪径の少なくとも一部が、前記枠体よりも上方および側方に張り出していることを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。   2. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein at least a part of a wheel diameter of the drive wheel protrudes upward and sideward from the frame body. 進行方向を自在に変更可能なキャスターをさらに備え、
前記キャスターは、前記枠体の上方または側方に張り出しており、
前記駆動輪および前記キャスターで前記枠体を構造物の面に対して支持可能であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無人航空機。
Further equipped with casters that can freely change the direction of travel,
The caster protrudes above or to the side of the frame,
The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the frame can be supported on a surface of a structure by the driving wheel and the caster.
前記水平回転翼を支持する回転翼支持部をさらに備え、
前記回転翼支持部は、平面視十字形に延びた軸部である支持軸を有しており、
前記枠体は前記支持軸を保持する軸穴が形成された軸受部を有しており、
前記支持軸は、前記軸穴内において上下に遊動可能であることを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。
A rotating blade support portion for supporting the horizontal rotating blade;
The rotary blade support portion has a support shaft that is a shaft portion extending in a cross shape in plan view,
The frame body has a bearing portion in which a shaft hole for holding the support shaft is formed;
The unmanned aircraft according to claim 1, wherein the support shaft is movable up and down in the shaft hole.
前記枠体の外形は、立方体形状または直方体形状に組まれた枠材により構成されており、
前記枠体は、該枠体の上面の各辺を構成する前記枠材と、該枠体の下面の各辺を構成する前記枠材との間に、第三の水平面の各辺を構成する枠材である中枠を有しており、
前記中枠は、前記枠体内におけるその固定位置を上下に変更可能であり、
前記軸受部は前記中枠に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の無人航空機。
The outer shape of the frame is composed of a frame material assembled in a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape,
The frame body constitutes each side of a third horizontal plane between the frame material constituting each side of the upper surface of the frame body and the frame material constituting each side of the lower surface of the frame body. It has a middle frame that is a frame material,
The middle frame can be changed up and down its fixed position in the frame body,
The unmanned aerial vehicle according to claim 4, wherein the bearing portion is provided on the inner frame.
前記枠体の外形は、立方体形状または直方体形状に組まれた枠材により構成されており、
前記枠体は、平行に配置された2本の前記枠材にその長手方向の両端が固定された枠材である可動軸を有しており、
前記可動軸は、前記2本の枠材の長手方向に沿ってその固定位置をスライド可能であることを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。
The outer shape of the frame is composed of a frame material assembled in a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape,
The frame body has a movable shaft which is a frame material in which both ends in the longitudinal direction are fixed to the two frame materials arranged in parallel,
The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the movable shaft is slidable at a fixed position along a longitudinal direction of the two frame members.
前記可動軸は、前記枠体の上面の各辺を構成する前記枠材に固定された第1可動軸と、該枠体の下面の各辺を構成する前記枠材に固定された第2可動軸と、を有しており、
前記第1可動軸には撮影用機器または計測用機器である点検用機器が取り付けられており、
前記第2可動軸には動力源である蓄電池が取り付けられており、
前記蓄電池は、前記第2可動軸の長手方向に沿ってその取り付け位置をスライド可能であることを特徴とする請求項1に記載の無地航空機。
The movable shaft includes a first movable shaft fixed to the frame member constituting each side of the upper surface of the frame body, and a second movable shaft fixed to the frame member constituting each side of the lower surface of the frame body. A shaft, and
An inspection device that is a photographing device or a measuring device is attached to the first movable shaft,
A storage battery as a power source is attached to the second movable shaft,
2. The plain aircraft according to claim 1, wherein the storage battery is slidable along a longitudinal direction of the second movable shaft.
前記枠体の外形は、立方体形状または直方体形状に組まれた枠材により構成されており、
前記キャスターは、前記枠体の下面の各辺を構成する前記枠材である下枠に取り付けられ、該下枠から側方に張り出しており、
前記下枠は下方に突出した脚部を有していることを特徴とする請求項3に記載の無人航空機。

The outer shape of the frame is composed of a frame material assembled in a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape,
The caster is attached to a lower frame that is the frame material constituting each side of the lower surface of the frame body, and protrudes laterally from the lower frame,
The unmanned aerial vehicle according to claim 3, wherein the lower frame has legs projecting downward.

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020066889A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社プロドローン Unmanned aerial vehicle
KR102150823B1 (en) * 2020-02-18 2020-09-01 주식회사 숨비 Testing apparatus for multicopter
JP2020147231A (en) * 2019-03-15 2020-09-17 株式会社Tkkワークス Unmanned helicopter and inspection appliance fitting device
KR102249308B1 (en) * 2020-06-22 2021-05-07 주식회사 숨비 Ground test apparatus for multicopter
JP2021127583A (en) * 2020-02-12 2021-09-02 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Multicopter for structure inspection
CN115158680A (en) * 2022-08-08 2022-10-11 烟台欣飞智能系统有限公司 Unmanned aerial vehicle detection device capable of effectively avoiding interference of air flyers

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020066889A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社プロドローン Unmanned aerial vehicle
JP2020049981A (en) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社プロドローン Unmanned aircraft
JP2020147231A (en) * 2019-03-15 2020-09-17 株式会社Tkkワークス Unmanned helicopter and inspection appliance fitting device
JP7157967B2 (en) 2019-03-15 2022-10-21 株式会社Tkkワークス Unmanned helicopter and inspection equipment attachment device
JP2021127583A (en) * 2020-02-12 2021-09-02 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Multicopter for structure inspection
JP7442174B2 (en) 2020-02-12 2024-03-04 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Multicopter for structural inspection
KR102150823B1 (en) * 2020-02-18 2020-09-01 주식회사 숨비 Testing apparatus for multicopter
KR102249308B1 (en) * 2020-06-22 2021-05-07 주식회사 숨비 Ground test apparatus for multicopter
CN115158680A (en) * 2022-08-08 2022-10-11 烟台欣飞智能系统有限公司 Unmanned aerial vehicle detection device capable of effectively avoiding interference of air flyers

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