JP2022070702A - 無人航空機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2に示すように、無人航空機1の中央部には、本体10が設けられている。本体10からは、水平方向に、四方にプロペラ用アーム41が伸びている。プロペラ用アーム41の各々の先端には、プロペラユニット20が設けられている。これらプロペラユニット20を、本体10に対するその位置に応じて、右前プロペラユニット20FR、左前プロペラユニット20FL、右後プロペラユニット20RR、及び左後プロペラユニット20RLと称することにする。
本実施形態に係る無人航空機1は、スラスタ制御モードと通常制御モードとの2種類の飛行制御モードを有する。スラスタ制御モードでは、無人航空機1は、プロペラユニット20を用いて機体を水平に維持したまま、スラスタユニット30を用いて水平方向に移動する飛行を行う。通常制御モードでは、無人航空機1は、プロペラユニット20を用いて機体を傾けて水平方向に移動する飛行を行う。何れの場合も、上下方向には、プロペラユニット20を用いて移動する。
スラスタ制御モードにおける動作について説明する。姿勢制御部61は、慣性計測装置72から無人航空機1の角度や角速度、加速度等に関する情報を取得し、無人航空機1の姿勢を水平に維持するようにプロペラユニット20のフィードバック制御を行う。すなわち、姿勢制御部61は、ESC27を介してメインモータ26を一定速度で回転させ、無人航空機1を水平に維持するための制御値を算出し、4つあるプロペラユニット20の各々のサーボモータ23の動作を制御し、プロペラ21のピッチ角を制御する。
スラスタユニット30を用いない通常制御モードについて説明する。通常制御モードにおいても、姿勢制御部61が、慣性計測装置72から無人航空機1の角度や角速度、加速度等に関する情報を取得し、無人航空機1の姿勢を水平に維持するようにフィードバック制御を行うことは、スラスタ制御モードと同様である。また、無人航空機1を上下に移動させる動作も、スラスタ制御モードと通常制御モードとで同様である。
本実施形態に係る無人航空機1は、機体を水平に維持したまま水平方向に移動することができるので、各種検査等に用いるのに好適である。例えば、橋、トンネル、高架などのコンクリートの打音検査機を無人航空機1に搭載し、これによって打音検査を行うことができる。図4及び図5は、橋、トンネル、高架などの天井のコンクリートの打音検査を行うための天井検査機110を無人航空機1に搭載した例を示す図である。天井検査機110は、コンクリート面の浮きなどといったコンクリートの劣化箇所を発見することができるように構成されている。
上述の応用例の変形例について説明する。上述の応用例では、天井検査機110の天井と接触する車輪112、及び、壁面検査機120の壁面と接触する車輪122は、受動的に回転するものであった。これに対して本変形例では、天井検査機110又は壁面検査機120の車輪の少なくとも何れかがモータで回転する駆動輪として構成されている。
10 本体
20 プロペラユニット
20FR 右前プロペラユニット
20FL 左前プロペラユニット
20RR 右後プロペラユニット
20RL 左後プロペラユニット
21 プロペラ
22 可変ピッチ機構
23 サーボモータ
25 動力ユニット
26 メインモータ
27 ESC
30 スラスタユニット
30F 前方スラスタユニット
30B 後方スラスタユニット
30R 右方スラスタユニット
30L 左方スラスタユニット
31 プロペラ
32 モータ
33 ESC
34 ダクト
41 プロペラ用アーム
42 スラスタ用アーム
60 フライトコントローラ
61 姿勢制御部
62 速度制御部
72 慣性計測装置
74 GNSSユニット
76 距離センサ
80 速度検出ユニット
81 画像センサ
82 画像分析部
90 通信機
92 操縦者端末
110 天井検査機
120 壁面検査機
140 クローラユニット
142 車輪
143 モータ
144 ESC
Claims (14)
- 本体と、
前記本体を浮揚及び上下移動させるための複数のプロペラユニットと、
前記本体を傾けることなく水平方向の各方向に移動させるための複数のスラスタユニットと
を備える無人航空機。 - 水平方向の配置について、各々の前記スラスタユニットは、一つの前記プロペラユニットと隣に配置された他の前記プロペラユニットとの間に配置されている、請求項1に記載の無人航空機。
- 前記プロペラユニットが有するプロペラのプロペラ円板を底面とする仮想の直円柱と、前記スラスタユニットが有するプロペラのプロペラ円板を底面とする仮想の直円柱とは重ならないように、前記プロペラユニットと前記スラスタユニットとは配置されている、請求項1又は2に記載の無人航空機。
- 前記スラスタユニットは、ダクト型ファンを含む、請求項1乃至3の何れかに記載の無人航空機。
- 前記本体の姿勢を検出する姿勢検出器と、
前記姿勢検出器が検出した姿勢を参照し、前記本体を水平に保つように前記プロペラユニットの動作を制御する姿勢制御部と、
指令値に応じて前記本体を水平方向の各方向に移動させるように前記スラスタユニットの動作を制御する速度制御部と
をさらに備え、
前記速度制御部は、前記スラスタユニットの制御に応じた姿勢角指令信号を前記姿勢制御部へ送信し、
前記姿勢制御部は、前記姿勢角指令信号の値も用いて前記本体を水平に保つように前記プロペラユニットの動作を制御する、
請求項1乃至4の何れかに記載の無人航空機。 - 前記姿勢角指令信号は、前記スラスタユニットを動作させたときに当該無人航空機に働く当該無人航空機を水平から傾ける力に関する信号であり、
前記姿勢制御部は、前記本体を水平に保つための制御における定常偏差を取り除くために前記姿勢角指令信号を用いる、
請求項5に記載の無人航空機。 - 前記本体の姿勢を検出する姿勢検出器と、
前記姿勢検出器が検出した姿勢を参照し、前記プロペラユニットの動作を制御する姿勢制御部と、
指令値に応じて前記本体を水平方向の各方向に移動させるように制御する速度制御部と
をさらに備え、
制御モードとして、スラスタ制御モードと通常制御モードとを有しており、
前記スラスタ制御モードでは、
前記速度制御部は、前記指令値に応じて前記本体を水平方向の各方向に移動させるように前記スラスタユニットの動作を制御し、前記スラスタユニットの制御に応じた姿勢角指令信号を前記姿勢制御部へ送信し、
前記姿勢制御部は、前記姿勢角指令信号の値も用いて前記本体を水平に保つように前記プロペラユニットの動作を制御し、
前記通常制御モードでは、
前記速度制御部は、前記スラスタユニットを動作させずに、前記指令値に応じて前記本体を水平方向の各方向に移動させるための前記本体の水平面からの傾きに関する値を算出し、当該値に応じた姿勢角指令信号を前記姿勢制御部へ送信し、
前記姿勢制御部は、前記本体の水平面からの傾きが前記姿勢角指令信号の値に応じたものとなるように、前記プロペラユニットの動作を制御する、
請求項1乃至4の何れかに記載の無人航空機。 - 当該無人航空機の周囲の画像を取得するように構成された画像センサと、前記画像センサが取得した画像を分析して当該無人航空機の位置又は速度を算出する画像分析部とを有する検出器をさらに備え、
前記速度制御部は、前記検出器が検出した前記位置又は速度を参照して前記スラスタユニットの動作を制御する、
請求項5乃至7の何れかに記載の無人航空機。 - 当該無人航空機の周囲の画像を取得するように構成された画像センサと、前記画像センサが取得した画像を分析して当該無人航空機の位置又は速度を算出する画像分析部とを有する検出器と、
前記検出器が検出した前記位置又は速度を参照して前記スラスタユニットの動作を制御する速度制御部と
をさらに備える、請求項1乃至4の何れかに記載の無人航空機。 - 前記本体に搭載された検査装置をさらに備え、
前記姿勢角指令信号は、前記検査装置に応じた信号となっている、
請求項5乃至8の何れかに記載の無人航空機。 - 前記本体に搭載された検査装置をさらに備え、
前記検査装置は、接触面に対して接触する駆動輪を有するクローラユニットを有し、
前記速度制御部は、前記スラスタユニットの動作と共に前記クローラユニットの動作を制御する、
請求項5乃至8の何れかに記載の無人航空機。 - 前記本体に搭載された検査装置をさらに備える、請求項1乃至9の何れかに記載の無人航空機。
- 前記検査装置は、水平面に対して所定の角度を有する面に対して所定の角度を成して接触する接触型検査装置、前記面に対して所定の角度を成して向き合う非接触型検査装置、又は、前記面に対して所定の角度を成して向き合うカメラを含む、請求項10乃至12の何れかに記載の無人航空機。
- 前記面は、鉛直な壁又は水平な天井であり、
前記接触型検査装置は前記面に対して垂直に接触する、前記非接触型検査装置は前記面に対して垂直に向き合う、又は、前記カメラは前記面に対して垂直に向き合う、
請求項13に記載の無人航空機。
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US20120152654A1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-06-21 | Robert Marcus | Uav-delivered deployable descent device |
JP2018165131A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 富士通株式会社 | 飛翔機及び飛翔機の使用方法 |
JP2020147231A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 株式会社Tkkワークス | 無人ヘリコプタ及び検査機器取り付け装置 |
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2020
- 2020-10-27 JP JP2020179913A patent/JP2022070702A/ja active Pending
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