JP2024033489A - working equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】無人航空機を使用する作業装置において、無人航空機の安定性を向上すること。【解決手段】作業装置100は、無人航空機1と、水平方向の成分を含む作業力を必要とする作業器具2を無人航空機1に対して接続するコネクタ3であって、少なくともピッチ方向の作業器具の回転を許容する、コネクタ3と、を備える。【選択図】図1An object of the present invention is to improve the stability of an unmanned aerial vehicle in a working device that uses the unmanned aerial vehicle. A working device 100 is a connector 3 that connects an unmanned aerial vehicle 1 and a working tool 2 that requires a working force including a horizontal component to the unmanned aircraft 1, and includes at least a working tool in the pitch direction. and a connector 3 that allows rotation of the connector. [Selection diagram] Figure 1
Description
本開示は、作業装置に関する。 The present disclosure relates to a work device.
従来、高所作業等の様々な作業に無人航空機を使用することが提案されている。例えば、特許文献1は、ドローンを使用する雪下ろし装置を開示する。この装置は、除雪器をドローンによって牽引する。具体的には、除雪器には、2本の柄が設けられる。ドローンには、ウィンチが設けられる。除雪器は、ウィンチに巻き付けられたワイヤーを2本の柄に取り付けることによって、ドローンに牽引される。
Conventionally, it has been proposed to use unmanned aerial vehicles for various tasks such as work at heights. For example,
上記のような装置では、無人航空機に対して、作業からの反力等の様々な荷重がかかる。したがって、無人航空機が不安定に飛行する可能性がある。 In the devices described above, various loads such as reaction forces from operations are applied to the unmanned aircraft. Therefore, there is a possibility that the unmanned aircraft will fly unstable.
本発明は、無人航空機の安定性を向上することができる、作業装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a working device that can improve the stability of an unmanned aircraft.
本開示の一態様に係る作業装置は、無人航空機と、水平方向の成分を含む作業力を必要とする作業器具を無人航空機に対して接続するコネクタであって、少なくともピッチ方向の作業器具の回転を許容する、コネクタと、を備える。 A working device according to one aspect of the present disclosure is a connector that connects an unmanned aircraft and a working tool that requires a working force including a horizontal component to the unmanned aircraft, the working device rotating at least in a pitch direction. and a connector that allows.
コネクタは、無人航空機の重心から鉛直方向下方に延在してもよく、作業器具は、コネクタの下端によって保持されてもよい。 The connector may extend vertically downward from the center of gravity of the unmanned aircraft, and the work implement may be retained by the lower end of the connector.
作業器具は、ロッドを含んでもよく、ロッドは、水平方向にまたは水平方向に対して所定の角度で、コネクタの下端によって保持されてもよい。 The work implement may include a rod that may be held horizontally or at an angle to the horizontal by the lower end of the connector.
コネクタは、作業器具の重心においてロッドを保持してもよい。 The connector may hold the rod at the center of gravity of the work implement.
ロッドの長さは、水平方向における無人航空機の最大幅よりも長くてもよい。 The length of the rod may be greater than the maximum width of the unmanned aerial vehicle in the horizontal direction.
ロッドの第1端は、作業力を受けてもよく、ロッドの第1端と反対側の第2端は、作業力からの反力と反対向きの推力を発生させる補助プロペラを含んでもよい。 A first end of the rod may receive a working force, and a second end of the rod opposite the first end may include an auxiliary propeller that generates a thrust opposite the reaction force from the working force.
本開示によれば、無人航空機の安定性を向上することができる。 According to the present disclosure, the stability of an unmanned aircraft can be improved.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Specific dimensions, materials, numerical values, etc. shown in such embodiments are merely examples for easy understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are designated by the same reference numerals to omit redundant explanation, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from illustration. do.
図1は、実施形態に係る作業装置100を示す概略的な斜視図である。作業装置100は、水平方向の成分を含む作業力を必要とする様々な作業に使用可能である。例えば、作業装置100は、高所作業に使用される。作業装置100を使用する作業は、高所作業に限定されず、例えば、一般的には人間によって行われる様々な作業であってもよい。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a
例えば、本実施形態では、作業装置100は、屋根等の高所からの除雪に使用される。例えば、作業装置100は、無人航空機1と、除雪器(作業器具)2と、コネクタ3と、コントローラ4と、を備える。
For example, in this embodiment, the
無人航空機1は、例えば、ドローンであってもよい。例えば、無人航空機1は、日本の航空法第2条第22項で規定される「無人航空機」であってもよい。例えば、無人航空機1は、航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空機、滑空機または飛行船であって、構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作または自動操縦(プログラムにより自動的に操縦を行うことをいう)により飛行させることができるものであってもよい。例えば、本実施形態では、無人航空機1は、マルチコプター型のドローンである。
The unmanned
本実施形態では、無人航空機1は、複数のプロペラ(ブレード)11を含む。例えば、複数のプロペラ11は、無人航空機1の中心(例えば、重心G1)に対して、放射状に配置される。例えば、プロペラ11は、不図示のモータによって回転される。複数のプロペラ11は、互いに独立に回転可能である。例えば、プロペラ11の動作は、コントローラ4によって制御される。プロペラ11は、鉛直方向上向きの推力を発生する。無人航空機に対して、前、後、右、左、上(鉛直上方)および下(鉛直下方)等の方向が予め定められており、無人航空機1は、複数のプロペラ11の回転数を制御することによって、前、後、右、左、上および下に移動可能である。オペレータは、コントローラ4を操作することによって、無人航空機1を所望の方向に移動させることができる。
In this embodiment, the
除雪器2は、水平方向の成分を含む作業力を積雪に加えるように構成される。例えば、除雪器2は、ロッド21と、ヘッド22と、1つまたは複数の補助プロペラ23と、を含む。
The
ロッド21は、水平方向にまたは水平方向に対して所定の角度で、コネクタ3によって保持される。本実施形態では、ロッド21の長さは、水平方向における無人航空機1の最大幅よりも長い。より具体的には、本実施形態では、ロッド21は、無人航空機1の前後方向に沿って配置され、ロッド21は、前後方向における無人航空機1の幅よりも長い。他の実施形態では、ロッド21の長さは、水平方向における無人航空機1の最大幅よりも短くてもよい。
The
ロッド21の第1端2aには、ヘッド22が設けられる。本実施形態では、ロッド21は、ヘッド22が無人航空機1の前側に位置するように、コネクタ3によって保持される。ヘッド22は、作業装置100の使用時に、水平方向に、または、屋根の形状によっては、水平方向に傾いた方向に、雪に突き刺される。したがって、第1端2aは、水平方向の成分を含む反力、より具体的には、後向きの成分を含む反力を受ける。例えば、ヘッド22は、ロッド21に対して垂直に延在する複数の突起を含む。ヘッド22の形状はこれに限定されず、ヘッド22は、除雪に適した様々な形状を有してもよい。
A
ロッド21の第2端2bには、補助プロペラ23が設けられる。本実施形態では、2つの補助プロペラ23が第2端2bに設けられる。本実施形態では、ロッド21は、補助プロペラ23が無人航空機1の後側に位置するように、コネクタ3によって保持される。例えば、2つの補助プロペラ23は、左右方向に沿って配置される。補助プロペラ23は、前向きの成分を含む推力、すなわち、第1端2aにかかる反力と反対向きの推力を発生する。
An
例えば、ロッド21は、第1端2aを含む第1ロッド21aと、第2端2bを含む第2ロッド21bと、に分割されてもよい。例えば、第1ロッド21aは、ヘッド22に固定されてもよく、第2ロッド21bは、補助プロペラ23に固定されてもよい。第1ロッド21aおよび第2ロッド21bは、互いに分離可能であってもよく、作業装置100の使用時に、互いに組み付けられてもよい。作業装置100は、第2ロッド21bおよび補助プロペラ23の組み合わせを含む、補助プロペラユニット50を備えてもよい。
For example, the
他の実施形態では、柄を有する商業的に入手可能な除雪器を、第1ロッド21aおよびヘッド22の組み合わせとして使用してもよい。この場合、商業的に入手可能な除雪器と、補助プロペラユニット50とを組み合わせたものを、本開示の除雪器2として使用してもよい。
In other embodiments, a commercially available snow blower with a handle may be used as the
コネクタ3は、無人航空機1に対して除雪器2を接続する。本実施形態では、コネクタ3は、無人航空機1の重心G1から下方に延在する。コネクタ3の上端は、無人航空機1に接続される。コネクタ3の下端は、除雪器2を保持する。具体的には、本実施形態では、コネクタ3は、ヘッド22が無人航空機1の前側に位置し、かつ、補助プロペラ23が無人航空機1の後側に位置するように、ロッド21を保持する。また、本実施形態では、コネクタ3は、補助プロペラユニット50を含む除雪器2の重心G2において、ロッド21を保持する。したがって、除雪器2は水平に保たれる。除雪器2を水平方向に対して所定の角度で保持する場合には、例えば、コネクタ3は、除雪器2の重心G2から離間した位置においてロッド21を保持してもよい。代替的に、除雪器2が水平方向に対して所定の角度で保持されるように、例えば結束バンド等のサポータによって、除雪器2を無人航空機1に対して緩く拘束してもよい。
The
なお、本開示において、作業に使用される部位、本実施形態ではヘッド22が、無人航空機1の前側に配置されない場合には、作業器具に関する方向が優先され得る。具体的には、作業力の方向が、作業装置100の「前」として定義され、作業力と反対の方向が、作業装置100の「後」として定義される。また、作業力と垂直な水平方向が、作業装置100の「左」「右」として定義され、この左右軸周りの回転方向が、「ピッチ」として定義される。「ロール」および「ヨー」も、同様に再定義され得る。
Note that in the present disclosure, if the part used for work, the
コネクタ3は、少なくとも左右軸周りの除雪器2の回転、すなわち、ピッチ方向の除雪器2の回転を許容するように構成される。別の観点では、コネクタ3は、作業に使用される部位、本実施形態ではヘッド22が、少なくとも鉛直上下方向に揺動可能なように構成される。本実施形態では、コネクタ3は、左右軸周りおよび前後軸周りの除雪器2の回転、すなわち、ピッチ方向およびロール方向の除雪器2の回転を許容するように構成される。したがって、本実施形態では、コネクタ3は、ヨー方向の除雪器2の回転を許容しない。このような構成によれば、ヘッド22が常に前方を向くように、除雪器2を保持することができる。なお、他の実施形態では、コネクタ3は、ピッチ方向、ロール方向およびヨー方向の除雪器2の回転を許容するように構成されてもよい。この場合、例えば、除雪器2がヨー方向には回転し難いように、例えば結束バンド等のサポータによって、除雪器2の一部の動作を拘束してもよい。
The
例えば、除雪器2の回転を許容するコネクタ3としては、ユニバーサルジョイントまたはジンバルを含む。コネクタ3はこれらに限定されず、少なくともピッチ方向の除雪器2の回転を許容する様々な構成を含むことができる(例えば、ベアリング等)。
For example, the
例えば、作業装置100は、人口密集地上空または夜間等の特定の状況で使用される場合には、係留索Cを備えてもよい。この場合、例えば、係留索Cは、30m以下の長さおよび十分な強度を有する紐であってもよい。係留索Cは、作業装置100の適切な箇所に取り付けられることができる。本実施形態では、係留索Cは、除雪器2に取り付けられる。
For example, the
コントローラ4は、公知の無線通信規格によって無人航空機1と通信可能であってもよい。例えば、コントローラ4は、複数のスティックを含んでもよく、オペレータは、スティックを操作することによって、無人航空機1を遠隔操作することができる。
The
続いて、作業装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
図2は、使用中の作業装置100を示す概略的な側面図である。図2では、作業装置100は、屋根R上の雪Sを取り除く。図2では、屋根Rは水平であり、ヘッド22は、水平方向に雪Sに突き刺される。
FIG. 2 is a schematic side view showing the working
作業装置100が移動する場合、無人航空機1は、除雪器2から慣性モーメントを受ける。除雪器2が無人航空機1に固定されている場合、除雪器2からの慣性モーメントによって、無人航空機1が傾く可能性がある。特に、本実施形態では、ロッド21は、前後方向において無人航空機1の幅よりも長い。したがって、本実施形態では、ピッチ方向の慣性モーメントが大きくなりやすい。また、除雪器2が無人航空機1に固定されている場合、落下する雪Sが除雪器2に当たり、無人航空機1が傾く可能性がある。しかしながら、コネクタ3は、除雪器2を重心G2周りにピッチ方向およびロール方向に回転可能に保持する。このため、除雪器2をピッチ方向およびロール方向に回転させることによって、慣性モーメントおよび落下する雪Sの衝撃が無人航空機1にかかることが防止される。したがって、無人航空機1の安定性が向上される。
When the
また、本実施形態では、ロッド21の第1端2aは、水平方向の反力F1、より具体的には、後向きの反力F1を雪Sから受ける。これに対して、本実施形態では、補助プロペラ23が、前向きの推力F2を発生させる。したがって、推力F2によって、作業力が増強される。また、前向きの推力F2を受ける第2端2bは、第1端2aと同軸に位置する。したがって、推力F2は、反力F1と反対向きでかつ同軸である。補助プロペラ23によって、反力F1と等しい絶対値を有する推力F2を発生させることにより、反力F1による重心G1周りの回転モーメントを打ち消すことができる。したがって、無人航空機1の安定性がさらに向上される。
Further, in this embodiment, the
図3は、使用中の作業装置100を示す他の概略的な側面図である。図3では、屋根Rは水平方向に対して傾いており、ヘッド22は、水平方向に傾いた方向に雪Sに突き刺される。
FIG. 3 is another schematic side view showing the working
本実施形態では、コネクタ3は除雪器2の重心G2を保持しており、無負荷状態では、除雪器2は水平に保たれる。しかしながら、除雪器2がピッチ方向に回転可能であるため、図3に示されるように、除雪器2は、屋根Rの傾斜角度に応じて、水平方向に対して自然に傾く。したがって、作業装置100は、図2の状況と略同様に機能することができる。なお、他の実施形態では、屋根Rの傾斜角度に応じて、除雪器2が水平方向に対して所定の角度で保持されるように、サポータによって除雪器2を無人航空機1に対して緩く拘束してもよい。この場合にも、作業装置100は、図2の状況と略同様に機能することができる。
In this embodiment, the
特に、図3では、ロッド21の第1端2aは、水平方向の成分を含みかつ水平方向に対して傾いた反力F3、より具体的には、後方下向きの反力F3を雪Sから受ける。これに対して、本実施形態では、ロッド21の第2端2bは、補助プロペラ23から前方上向きの推力F4を受ける。したがって、推力F4によって、作業力が増強される。また、第2端2bは、第1端2aと同軸に位置する。したがって、推力F4は、反力F3と反対向きでかつ同軸である。よって、本実施形態においても、補助プロペラ23によって、反力F3と等しい絶対値を有する推力F4を発生させることにより、反力F3による重心G1周りの回転モーメントを打ち消すことができる。したがって、無人航空機1の安定性が向上される。
In particular, in FIG. 3, the
以上のように、本実施形態に係る作業装置100は、無人航空機1と、水平方向の成分を含む作業力を必要とする除雪器2を無人航空機1に対して接続するコネクタ3であって、少なくともピッチ方向の除雪器2の回転を許容する、コネクタ3と、を備える。このような構成によれば、除雪器2をピッチ方向に回転させることによって、除雪器2からの慣性モーメントが無人航空機1にかかることが防止される。したがって、無人航空機1の安定性が向上される。
As described above, the working
また、作業装置100では、コネクタ3は、無人航空機1の重心G1から鉛直方向下方に延在し、除雪器2は、コネクタ3の下端によって保持される。このような構成によれば、除雪器2は、重心G1において無人航空機1に懸垂される。これにより、除雪器2の重さによる回転モーメントが、無人航空機1にかかることが防止される。
Further, in the working
また、作業装置100では、除雪器2は、ロッド21を含み、ロッド21は、水平方向にまたは水平方向に対して所定の角度で、コネクタ3の下端によって保持される。このような構成によれば、作業に使用される部位、本実施形態ではヘッド22を、無人航空機1から水平方向に離間した位置に配置することができる。したがって、無人航空機1が屋根等の物体に接触するリスクを低減することができる。
Further, in the working
また、作業装置100では、コネクタ3は、除雪器2の重心G2においてロッド21を保持する。このような構成によれば、ロッド21が水平またはほぼ水平に保たれる。
Further, in the working
また、作業装置100では、ロッド21の長さは、水平方向における無人航空機1の最大幅よりも長い。この場合、ピッチ方向における慣性モーメントが大きくなりやすい。したがって、コネクタ3は、慣性モーメントが無人航空機1にかかることを防止するためにより機能する。
Furthermore, in the working
また、作業装置100では、ロッド21の第1端2aは、作業力を受け、ロッド21の第1端2aと反対側の第2端2bは、作業力からの反力と反対向きの推力F2,F4を発生させる補助プロペラ23を含む。このような構成によれば、推力F2,F4によって、作業力が増強される。また、推力F2,F4は、反力F1,F3と反対向きでかつ同軸である。したがって、補助プロペラ23によって、反力F1,F3と等しい絶対値を有する推力F2,F4を発生させることにより、反力F1,F3による重心G1周りの回転モーメントを打ち消すことができる。よって、無人航空機1の安定性がさらに向上される。
Further, in the working
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, the present disclosure is not limited to the above embodiments. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and it is understood that these naturally fall within the technical scope of the present disclosure. be done.
例えば、上記の実施形態では、作業装置100は、屋根Rからの除雪に使用される。他の実施形態では、作業装置100は、水平方向の成分を含む作業力を必要とする様々な作業に使用されてよい。例えば、作業装置100は、建築物の窓または外壁の清掃に使用されてもよい。この場合、作業装置100は、作業器具として、スクイージー等の清掃道具を備えてもよい。また、例えば、作業装置100は、火災時の高所放水作業に使用されてもよい。この場合、作業装置100は、作業器具として、放水器を含んでもよい。また、例えば、作業装置100は、芝刈り作業に使用されてもよい。この場合、作業装置100は、作業器具として、芝刈り器を含んでもよい。これらの場合においても、作業装置100は、これらの作業器具に取り付けられる補助プロペラユニット50を備えてもよい。
For example, in the above embodiment, the working
例えば、本開示は、都市の安全の向上に寄与することができるので、持続可能な開発目標(SDGs)の目標11「住み続けられる街づくりを 都市と人間の居住地を包摂的、安全、強靭かつ持続可能にする」に貢献することができる。
For example, this disclosure can contribute to improving urban safety, so
1 無人航空機
2 除雪器(作業器具)
2a 第1端
2b 第2端
3 コネクタ
21 ロッド
23 補助プロペラ
100 作業装置
F1 反力
F2 推力
F3 反力
F4 推力
G1 無人航空機の重心
G2 除雪器の重心
1 Unmanned
2a First end
本開示の一態様に係る作業装置は、無人航空機と、水平方向の成分を含む作業力を必要とする作業器具を無人航空機に対して接続するコネクタであって、少なくともピッチ方向の作業器具の回転を許容する、コネクタと、を備え、コネクタは、無人航空機の重心から鉛直方向下方に延在し、作業器具は、コネクタの下端によって保持される。 A working device according to an aspect of the present disclosure is a connector that connects an unmanned aircraft and a working tool that requires a working force including a horizontal component to the unmanned aircraft, the working device rotating at least in a pitch direction. a connector , the connector extending vertically downward from the center of gravity of the unmanned aircraft, and the work implement being retained by the lower end of the connector .
本開示の一態様に係る作業装置は、無人航空機と、水平方向の成分を含む作業力を必要とする作業器具を無人航空機に対して接続するコネクタであって、少なくともピッチ方向の作業器具の回転を許容する、コネクタと、を備え、コネクタは、無人航空機の重心から鉛直方向下方に延在し、作業器具は、コネクタの下端によって、少なくともピッチ方向の回転を許容するように保持される。 A working device according to an aspect of the present disclosure is a connector that connects an unmanned aircraft and a working tool that requires a working force including a horizontal component to the unmanned aircraft, the working device rotating at least in a pitch direction. a connector, the connector extending vertically downward from the center of gravity of the unmanned aircraft, and the work implement being held by the lower end of the connector to allow rotation at least in the pitch direction .
Claims (7)
水平方向の成分を含む作業力を必要とする作業器具を前記無人航空機に対して接続するコネクタであって、少なくともピッチ方向の前記作業器具の回転を許容する、コネクタと、
を備える、作業装置。 unmanned aircraft and
A connector for connecting a working tool that requires a working force including a horizontal component to the unmanned aircraft, the connector allowing rotation of the working tool at least in a pitch direction;
A working device comprising:
前記作業器具は、前記コネクタの下端によって保持される、
請求項1に記載の作業装置。 The connector extends vertically downward from the center of gravity of the unmanned aircraft,
the work implement is held by a lower end of the connector;
The working device according to claim 1.
前記ロッドは、水平方向にまたは水平方向に対して所定の角度で、前記コネクタの下端によって保持される、
請求項2に記載の作業装置。 The work implement includes a rod;
the rod is held by a lower end of the connector horizontally or at an angle to the horizontal;
The working device according to claim 2.
前記ロッドの前記第1端と反対側の第2端は、前記作業力からの反力と反対向きの推力を発生させる補助プロペラを含む、
請求項3または4に記載の作業装置。 a first end of the rod receives the working force;
A second end of the rod opposite to the first end includes an auxiliary propeller that generates a thrust in the opposite direction to the reaction force from the working force.
The working device according to claim 3 or 4.
前記ロッドの前記第1端と反対側の第2端は、前記作業力からの反力と反対向きの推力を発生させる補助プロペラを含む、
請求項5に記載の作業装置。 a first end of the rod receives the working force;
A second end of the rod opposite to the first end includes an auxiliary propeller that generates a thrust opposite to the reaction force from the working force.
The working device according to claim 5.
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