JP2022114325A - 飛行体及び検査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明に係る一態様の飛行体は、本体にプロペラを備えた飛行体であって、検査対象物への接地面を有する走行装置と、少なくとも前記プロペラを制御する制御装置と、を備え、前記プロペラは、第1プロペラと、第2プロペラと、を有し、前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト力の向きと、前記第2プロペラのスラスト力の向きとが逆向きになるように制御する。
(2)上記(1)において、前記制御装置は、前記プロペラのスラスト力の向きを反転させるように制御してよい。
(3)上記(1)又は(2)において、前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト軸と、前記第2プロペラのスラスト軸とが平行になるように制御してよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記検査対象物に対して係脱自在な把持アームを備えてよい。
(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、アタッチメントを着脱自在なアタッチメント装着部を備えてよい。
(6)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記第2プロペラの回転面は、前記第1プロペラの回転面よりも前記接地面に近くてよい。
(7)上記(1)から(6)のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト軸の前記本体に対する傾斜角度を変更するように制御してよい。
(8)上記(1)から(7)のいずれかにおいて、カメラを備え、前記制御装置は、前記カメラで撮像した画像に基づいて、前記プロペラ又は前記走行装置を制御してよい。
(9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記走行装置が前記検査対象物に接地していることを検出する検出装置を備え、前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記プロペラを制御してよい。
(10)上記(1)から(9)のいずれかにおいて、前記本体に対して回動自在なスラスト軸を有する第3プロペラを備えてよい。
(11)上記(1)から(10)のいずれかにおいて、前記接地面に沿うスラスト軸を有する第4プロペラと、前記本体に対して回動自在に設けられる接地部材と、を備えてよい。
(12)本発明に係る一態様の検査方法は、本体に、第1プロペラ及び第2プロペラを有するプロペラと、検査対象物の表面に接地可能な接地面を有する走行装置と、を備えた飛行体を飛行させる飛行工程と、前記飛行体を検査対象物の表面に着陸させる着陸工程と、前記走行装置を前記検査対象物の表面に接地させた状態で、前記飛行体を前記検査対象物における検査位置まで前記検査対象物の表面に沿って走行させる走行工程と、前記検査位置にて、前記ブレードを検査する検査工程と、を含む。
(13)上記(12)において、前記飛行工程において、前記飛行体を、前記第1プロペラのスラスト力の向きと前記第2プロペラのスラスト力の向きとを、同じ向きにして飛行させてよい。
(14)上記(12)又は(13)において、前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト力の向きと前記第2プロペラのスラスト力の向きとを、逆向きにしてよい。
(15)上記(12)から(14)のいずれかにおいて、前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト軸を、前記検査対象物の表面の水平面に対する傾斜に応じて、前記本体に対して傾斜させてよい。
(飛行体)
図1及び図2に示すように、本実施形態の飛行体100は、本体10にプロペラ20を備えている。
本体10は、プロペラ20等による自重、反作用等を支持するための十分な剛性を有する。本体10は、例えば、格子状の構造である。本体10は、不図示の、電源(電池等)と、モータと、ギヤ等の動力伝達機構とを有している。本体10は、検査対象物Bへの接地面31を有する走行装置30と、少なくともプロペラ20を制御する制御装置40と、を備えている。本体10は、検査対象物Bに対して係脱自在な把持アーム50を備えていてよい。本体10は、レセプタ導通検査用、研磨用、塗装用、打音検査用等のアタッチメントを着脱自在なアタッチメント装着部60を備えていてよい。本体10は、飛行体100の周囲の画像を撮像可能なカメラ70を備えていてよい。なお、本体10は、カメラ70で撮像された画像等のデータを飛行体100から送信可能な送信部を有する通信装置(不図示)を備えてよい。なお、飛行体100に備わる通信装置は、例えば、地表にいるユーザが所持するリモートコントローラのような、飛行体100の通信装置とは異なる通信装置から送信された制御信号を受信可能な受信部を有していてよい。
なお、本体10を、第1プロペラ21が設けられた第1本体部11と、第2プロペラ22が設けられた第2本体部12とに分け、第1本体部11と第2本体部12とが成す角度を可変させることで、第1プロペラ21のスラスト軸の第2本体部12に対する傾斜角度を自在に変更できるようにしてもよい。そして、第1本体部11と第2本体部12とが成す角度、すなわち、第1プロペラ21のスラスト軸の第2本体部12に対する傾斜角度は、制御装置40により制御されてもよい。
走行装置30は、タイヤの車軸に取り付けられた、ばね、ダンパ等で構成されるサスペンションを介して本体10に支持される構造としてもよい。これにより、表面BSが湾曲していても、その湾曲に応じて各タイヤの軸を傾けることができるので、接地面31をその湾曲した表面BSに沿わせて接地させることができる。よって、飛行体100は、表面BSが湾曲したブレードの上であっても、安定して走行できる。
制御装置40は、飛行体100と検査対象物Bとの接近の度合いを検出できる仕様の不図示の近接センサからの情報に基づいて、飛行体100を自律的に飛行又は走行させてもよい。また、制御装置40は、飛行体100と検査対象物Bとの相対的な位置関係を検出できる仕様の位置センサからの情報に基づいて、飛行体100を自律的に飛行又は走行させてもよい。また、制御装置40は、飛行体100に搭載されたGPS発信機からの飛行体100の絶対的な位置情報に基づいて、飛行体100を自律的に飛行又は走行させてもよい。
次に、本実施形態の検査方法の手順を、主に図6を用いて時系列的に説明する。ここでは、検査対象物Bが風車発電機のブレードである例を示す。なお、検査対象物Bは、風車発電機のブレードに限らず、例えば、高層ビル、ダム、橋梁等の構造物であってもよい。その構造物の壁面を検査対象物Bの表面BSとしてよい。また、ここでは、ユーザが飛行体100を操作する場合を例に示す。なお、ユーザによる操作に換えて、飛行体100がカメラ70で撮像した画像に基づいて自律的に動作して検査対象物Bの検査をしてもよい。図6は飛行体100を用いた検査方法を平面視で示す説明図である。図6(A)は飛行工程における飛行体100を示す図である。図6(B)は着陸工程における飛行体100を示す図である。図6(C)は走行工程における飛行体100を示す図である。図6(D)は検査工程における飛行体100を示す図である。
詳細には、図3に示すように、本体10に、第1プロペラ21と、第2プロペラ22と、検査対象物Bの表面BSに接地可能な接地面31を有する走行装置30と、を有するプロペラ20を備えた飛行体100を飛行させる(飛行工程)。この際、第1プロペラ21のスラスト力の向き及び第2プロペラ22のスラスト力の向きは、いずれも、図3に示すように、上向きであってよい。すなわち、飛行工程において、飛行体100を、第1プロペラ21のスラスト力の向きと第2プロペラ22のスラスト力の向きとを、同じ向きにして飛行させる。
詳細には、図4に示すように、飛行体100の第2プロペラ22のスラスト力の向きを、上向きから下向きに反転させる。すなわち、着陸工程において、第1プロペラ21のスラスト力の向きと第2プロペラ22のスラスト力の向きとを、逆向きにする。なお、この際、第1プロペラ21による上向きのスラスト力より、飛行体100の自重による下向きの力と第2プロペラ22による下向きのスラスト力との合計が大きくなればよい。したがって、例えば、第1プロペラ21の上向きのスラスト力を弱めてもよい。すると、飛行体100は、表面BSに向けて移動する。そして、走行装置30の接地面31が表面BSに接する。
詳細には、図5に示すように、例えば、第1プロペラ21を停止し、第2プロペラ22により下向きのスラスト力を発生させることで、飛行体100に吸着力を作用させる。なお、第1プロペラ21により下向きのスラスト力を発生させることで、第1プロペラ21及び第2プロペラ22の両方による吸着力を得てもよい。なお、この状態で、把持アーム50を駆動して、ブレードを抱えて係止した状態にしてもよい。そして、この状態で、飛行体100の走行装置30を駆動する。走行装置30を駆動すると、飛行体100は、着陸地点からブレードの表面BSに沿って移動する。この際、走行装置30と表面BSとの摩擦力を維持するため、プロペラ20によりブレードの表面BSに向けたスラスト力(吸着力)を維持しておく。なお、この際、第1プロペラ21及び第2プロペラ22の両方のスラスト力(吸着力)の合力をブレードの表面BSに向けていれば、第1プロペラ21及び第2プロペラ22の両方のスラスト力の向きは互いに反対向きであってもよいが、第1プロペラ21及び第2プロペラ22の両方のスラスト力の向きをブレードの表面BSに向けていてもよい。
次に、第2実施形態について、図7を用いて説明する。図7は、第2実施形態に係る飛行体100の正面視を示す説明図である。図7(A)は飛行工程を示す説明図である。図7(B)は着陸工程を示す説明図である。以下、第1実施形態と共通する部分の説明は、省略される場合がある。以下、第1実施形態における部分と同様の機能を有する第2実施形態における部分には、第1実施形態における部分に付された符号又は記号と同じ符号又は記号を付して説明する。
なお、第2実施形態において、検査対象物Bは、風車発電機のブレードである例を示す。なお、検査対象物Bは、風車発電機のブレードに限らず、例えば、高層ビル、ダム、橋梁等の構造物であってもよい。その構造物の壁面を検査対象物Bの表面BSとしてよい。
詳細には、第2実施形態に係る飛行体100は、本体10に対してヒンジ81を介して回動自在なスラスト軸を有する第3プロペラ80を備えている。これにより、図7(A)に示すように、飛行体100は、第1プロペラ21及び第2プロペラ22によって発生させた上向きのスラスト力で飛行する。そして、飛行体100は、検査対象物Bの表面BSに近づくと、第3プロペラ80による表面BSに向かうスラスト力で、検査対象物Bの表面BSに向けて移動する。第3プロペラ80は、表面BSに向けた吸着力を発生し、表面BSに近接した状態を維持する。なお、第3プロペラ80は、直接的に表面BSに触れることなく表面BSに近接した状態を維持できるように、第3プロペラ80のブレードを覆って物理的な接触からそのブレードを保護するブレード保護具(不図示)を備えていてもよい。そして、第3プロペラ80が表面BSに近接した状態、例えば、第3プロペラ80のブレード保護具が接した状態で、第1プロペラ21及び第2プロペラ22のスラスト力の向きを反転させる。すると、飛行体100は、ヒンジ81を基点として約90度時計回りに回転し、図7(B)に示すように、走行装置30の接地面31が表面BSに接地する。そして、第3プロペラ80による吸着力に、第1プロペラ21及び第2プロペラ22による吸着力を加えることができる。反対に、図7(B)に示すような、飛行体100が表面BSに吸着している状態から、図7(A)に示すような飛行状態に移行する際は、これとは逆の順序でプロペラ20(第1プロペラ21、第2プロペラ22及び第3プロペラ80)の制御をすればよい。このように、第2実施形態に係る飛行体100は、第3プロペラ80を備えるので、表面BSが鉛直方向に平行であっても、飛行中の飛行体100を安定して表面BSに着陸させ、表面BSから離陸させることができる。
次に、第3実施形態について、図8を用いて説明する。図8は、第3実施形態に係る飛行体100の正面視を示す説明図である。図8(A)は飛行工程を示す説明図である。図8(B)は着陸工程を示す説明図である。以下、第1実施形態又は第2実施形態と共通する部分の説明は、省略される場合がある。以下、第1実施形態における部分と同様の機能を有する第3実施形態における部分には、第1実施形態における部分に付された符号又は記号と同じ符号又は記号を付して説明する。
なお、第3実施形態において、検査対象物Bは、風車発電機のブレードである例を示す。なお、検査対象物Bは、風車発電機のブレードに限らず、例えば、高層ビル、ダム、橋梁等の構造物であってもよい。その構造物の壁面を検査対象物Bの表面BSとしてよい。
詳細には、第3実施形態に係る飛行体100は、接地面31に沿うスラスト軸を有する第4プロペラ84と、本体10に対して回動自在に設けられる接地部材90と、を備えている。ここでは、第4プロペラ84が、本体10を基準として接地部材90とは反対側に設けられている飛行体100の例を説明する。なお、第4プロペラ84は、接地部材90を表面BSに近づける向きのスラスト力を発生させることができれば、例えば、本体10の側部(図8における本体10の正面側及び背面側)のそれぞれに一つずつ設けられていてもよい。接地部材90は、ヒンジ91を介して、回動自在に本体10に設けられている。接地部材90における検査対象物Bの表面BSと接する面は、高い摩擦係数を有している。これにより、図8(A)に示すように、飛行体100は、第1プロペラ21及び第2プロペラ22によって発生させた上向きのスラスト力で飛行する。飛行体100は、検査対象物Bの表面BSに近づくと、第4プロペラ84による表面BSに向かうスラスト力で、検査対象物Bの表面BSに向けて移動する。すると、接地部材90が検査対象物Bの表面BSに接する。そして、第4プロペラ84による表面BSに向かうスラスト力を維持したまま、接地部材90が表面BSに接している状態で、第1プロペラ21及び第2プロペラ22のスラスト力の向きを反転させる。すると、飛行体100は、ヒンジ91を基点として約90度時計回りに回転し、図8(B)に示すように、走行装置30の接地面31が表面BSに接地する。そして、第1プロペラ21及び第2プロペラ22による吸着力を飛行体100に加えながら、第4プロペラ84によるスラスト力で、飛行体100を上下方向に移動させることができる。反対に、図8(B)に示すような、飛行体100が表面BSに吸着している状態から、図8(A)に示すような飛行状態に移行する際は、これとは逆の順序でプロペラ20(第1プロペラ21、第2プロペラ22及び第4プロペラ84)の制御をすればよい。このように、第2実施形態に係る飛行体100は、第4プロペラ84を備えるので、飛行中の飛行体100を安定して鉛直方向に平行な表面BSに着陸させ、表面BSから離陸させることができる。
11 第1本体部
12 第2本体部
20 プロペラ
21 第1プロペラ
22 第2プロペラ
30 走行装置
31 接地面
40 制御装置
50 把持アーム
50A 第1アーム
50B 第2アーム
51 基端部
52 回動部
53 先端部
60 アタッチメント装着部
70 カメラ
80 第3プロペラ
81 ヒンジ
84 第4プロペラ
90 接地部材
91 ヒンジ
100 飛行体
B 検査対象物
BB 検査位置
BS 表面
(1)本発明に係る一態様の飛行体は、本体にプロペラを備えた飛行体であって、前記本体に設けられ、検査対象物への接地面を有する走行装置と、少なくとも前記プロペラを制御する制御装置と、を備え、前記プロペラは、第1プロペラと、第2プロペラと、を有し、前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト力の向きと、前記第2プロペラのスラスト力の向きとが逆向きになるように制御し、前記第1プロペラのスラスト力と前記第2プロペラのスラスト力との合力を調整する。
(2)上記(1)において、前記制御装置は、前記プロペラのスラスト力の向きを反転させるように制御してよい。
(3)上記(1)又は(2)において、前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト軸と、前記第2プロペラのスラスト軸とが平行になるように制御してよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記検査対象物に対して係脱自在な把持アームを備えてよい。
(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、アタッチメントを着脱自在なアタッチメント装着部を備えてよい。
(6)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記第2プロペラの回転面は、前記第1プロペラの回転面よりも前記接地面に近くてよい。
(7)上記(1)から(6)のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト軸の前記本体に対する傾斜角度を変更するように制御し、前記本体の接地面が前記検査対象物の表面に対して略平行になるように、前記本体を鉛直方向に対して傾けてよい。
(8)上記(1)から(7)のいずれかにおいて、カメラを備え、前記制御装置は、前記カメラで撮像した画像に基づいて、前記プロペラ又は前記走行装置を制御してよい。
(9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記走行装置が前記検査対象物に接地していることを検出する検出装置を備え、前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記プロペラを制御してよい。
(10)上記(1)から(9)のいずれかにおいて、前記本体に対して回動自在なスラスト軸を有する第3プロペラを備え、前記第3プロペラは、前記検査対象物の表面に近接した状態で、前記接地面が前記表面に接地するまで、前記本体に対して回動自在であってよい。
(11)上記(1)から(10)のいずれかにおいて、前記接地面に沿うスラスト軸を有する第4プロペラと、前記本体に対して回動自在に設けられる接地部材と、を備え、前記第4プロペラは、前記本体を基準として前記接地部材とは反対側に設けられていてよい。
(12)本発明に係る一態様の検査方法は、本体に、第1プロペラ及び第2プロペラを有するプロペラと、検査対象物の表面に接地可能な接地面を有する走行装置と、を備えた飛行体を飛行させる飛行工程と、前記飛行体を検査対象物の表面に着陸させる着陸工程と、前記走行装置を前記検査対象物の表面に接地させた状態で、前記飛行体を前記検査対象物における検査位置まで前記検査対象物の表面に沿って走行させる走行工程と、前記検査位置にて、前記検査対象物を検査する検査工程と、を含み、前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト力と前記第2プロペラのスラスト力との合力を調整する。
(13)上記(12)において、前記飛行工程において、前記飛行体を、前記第1プロペラのスラスト力の向きと前記第2プロペラのスラスト力の向きとを、同じ向きにして飛行させてよい。
(14)上記(12)又は(13)において、前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト力の向きと前記第2プロペラのスラスト力の向きとを、逆向きにしてよい。
(15)上記(12)から(14)のいずれかにおいて、前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト軸を、前記検査対象物の表面の水平面に対する傾斜に応じて、前記本体に対して傾斜させてよい。
Claims (15)
- 本体にプロペラを備えた飛行体であって、
検査対象物への接地面を有する走行装置と、少なくとも前記プロペラを制御する制御装置と、を備え、
前記プロペラは、第1プロペラと、第2プロペラと、を有し、
前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト力の向きと、前記第2プロペラのスラスト力の向きとが逆向きになるように制御する
飛行体。 - 前記制御装置は、前記プロペラのスラスト力の向きを反転させるように制御する
請求項1に記載の飛行体。 - 前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト軸と、前記第2プロペラのスラスト軸とが平行になるように制御する
請求項1又は請求項2に記載の飛行体。 - 前記検査対象物に対して係脱自在な把持アームを備える
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の飛行体。 - アタッチメントを着脱自在なアタッチメント装着部を備える
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記第2プロペラの回転面は、前記第1プロペラの回転面よりも前記接地面に近い
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記制御装置は、前記第1プロペラのスラスト軸の前記本体に対する傾斜角度を変更するように制御する
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の飛行体。 - カメラを備え、
前記制御装置は、前記カメラで撮像した画像に基づいて、前記プロペラ又は前記走行装置を制御する
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記走行装置が前記検査対象物に接地していることを検出する検出装置を備え、
前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記プロペラを制御する
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記本体に対して回動自在なスラスト軸を有する第3プロペラを備える
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記接地面に沿うスラスト軸を有する第4プロペラと、
前記本体に対して回動自在に設けられる接地部材と、を備える、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の飛行体。 - 本体に、第1プロペラ及び第2プロペラを有するプロペラと、検査対象物の表面に接地可能な接地面を有する走行装置と、を備えた飛行体を飛行させる飛行工程と、
前記飛行体を検査対象物の表面に着陸させる着陸工程と、
前記走行装置を前記検査対象物の表面に接地させた状態で、前記飛行体を前記検査対象物における検査位置まで前記検査対象物の表面に沿って走行させる走行工程と、
前記検査位置にて、前記検査対象物を検査する検査工程と、を含む
検査方法。 - 前記飛行工程において、前記飛行体を、前記第1プロペラのスラスト力の向きと前記第2プロペラのスラスト力の向きとを、同じ向きにして飛行させる
請求項12に記載の検査方法。 - 前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト力の向きと前記第2プロペラのスラスト力の向きとを、逆向きにする
請求項12又は請求項13に記載の検査方法。 - 前記着陸工程において、前記第1プロペラのスラスト軸を、前記検査対象物の表面の水平面に対する傾斜に応じて、前記本体に対して傾斜させる
請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の検査方法。
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