JP6733965B2 - 飛行ロボット - Google Patents

Description

本発明は、飛行可能で且つ所定の作業を実行可能な飛行ロボットに関する。

近年では、無人飛行体が様々な用途に利用され、その開発が盛んに行われている。無人飛行体としては、無線操縦される無人ヘリコプタや、いわゆるドローンが利用されている。例えば、農業目的でのドローンの活用例としては、農薬散布、搭載されたカメラを用いての農作物の生育観察、農作物を霜害から保護するための気流生成等が例示できる（例えば、特許文献１を参照）。

また、農業目的に限らずその他の目的に広く利用できるように、無人飛行体に所定の作業を実行させるアーム等を設置して、飛行可能なロボットの開発も行われている。例えば、特許文献２に示す技術では、ロボット本体に設けられた複数のアーム上に、そのロボットの飛行を可能とするプロペラが設けられている。これにより当該ロボットが飛行し、任意の場所に移動し、その複数のアームを用いて地面上を歩行したり、所定の作業を行ったりすることができるとされている。また、特許文献３にも汎用性の高いロボットハンドをマルチコプターに取り付けて、飛行可能なロボットを構成する旨の開示がされている。

特開２０１８−００００１５号公報 国際公開第２０１６／１９３６６６号 特開２０１７−２０２５６１号公報 特開２００２−２００９９０号公報

ドローン等の無人飛行体は、主に飛行することを目的としている。そのため、無人飛行体そのものは作業を行うことはできず、一般には、そのような作業を行うためのアームや脚部等のマニピュレータが無人飛行体に取り付けられる。そして、無人飛行体がこのような作業を行う場合、その作業対象（例えば、上記マニピュレータが接触し作業のための所定力を作用させる対象物）から反力を受けたりそれ以外の外力を受けたりして無人飛行体のバランスが崩れ、円滑な作業が阻害される虞がある。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、所定作業を行うように構成された、飛行体である飛行ロボットに関し、円滑な作業を実現するための技術を提供することを目的とする。

本発明において、上記課題を解決するために、本発明の飛行ロボットに所定作業の実行時に接触面に接触する接触支持部を設けるとともに推進ユニットの推進力を制御する構成を採用した。当該構成により、接触支持部で作業対象からの反力に対して抗しやすくなるとともに、推進ユニットの推進力を利用することで飛行ロボットのバランスを所定作業に適した状態に維持でき、以て、当該飛行ロボットによる円滑な作業の実現を図ることができる。

詳細には、本発明は、本体部と、回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニット
を複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部に設けられている推進部と、を備えて、所定作業を実行する飛行ロボットであって、所定の接触面に接触して該本体部の少なくとも一部を支持可能な接触支持部と、前記本体部の傾きを検出するセンサと、前記接触支持部が前記所定の接触面に接触して前記所定作業を行っているときに、前記センサにより検出された前記本体部の傾きが所定の角度範囲に収まるように、該本体部の傾きに基づいて前記複数の推進ユニットの少なくとも１つを駆動する姿勢制御を実行する制御部と、を更に備える。

所定作業を行うように構成された、飛行体である飛行ロボットに、円滑な作業を実現させることができる。

実施例に係る飛行ロボットの概略構成を示す図である。 実施例に係る飛行ロボットにおいて形成される機能部をイメージ化した機能ブロック図である。 図１に示す飛行ロボットの歩行時における一形態を示す図である。 実施例に係る飛行ロボットにおいて実行される姿勢制御に関するフローチャートである。 実施例に係る飛行ロボットの第１の変形例である。 実施例に係る飛行ロボットの第２の変形例である。

本実施形態の飛行ロボットは、本体部側に設けられている複数の推進ユニットによって、飛行のための推進力が発生される。推進ユニットのそれぞれは回転翼を有し、当該回転翼が回転駆動されることでその推進ユニットによる推進力が決まる。好ましくは、推進ユニットのそれぞれの推進力は独立して制御可能である。本体部への複数の推進ユニットの配置は任意に設計できる。本体部に設けられている推進ユニットそれぞれの推進力のバランスによって、飛行ロボットの飛行状態（上昇、下降、旋回等）が制御される。本体部に設けられている複数の推進ユニットは、全て同じ種類のものでもよく、異なる種類のものが混在していてもよい。

そして、当該飛行ロボットは所定作業が実行可能に構成されている。本実施形態の飛行ロボットにおいて実行される所定作業は、特定内容の作業には限定されない。例えば、飛行ロボットは、所定作業として対象物を把持するためにエンドエフェクタやアーム部を備えてもよい。また別法として、飛行ロボットは、所定作業として地面に接地しその上を歩行するために脚部を備えてもよい。前者の例では、飛行ロボットは把持する対象物から把持力に対する反力を受け、後者の例では、飛行ロボットは歩行する地面から反力を受ける。このように少なくとも所定作業の実行において、飛行ロボットは所定作業の対象から何らかの力が作用される状態となる。また、対象物以外からも外力を受け得る（例えば、風等）。なお、飛行ロボットが所定作業を行っている場合に、推進ユニットにより推進力が発生され飛行ロボットが飛行していてもよく、別法として、飛行ロボットは飛行していない状態であってもよい。いずれの場合であっても、飛行ロボットは所定作業の実行中に、外部より何らかの力が作用される状態に置かれる。

ここで飛行ロボットは、その本体部の少なくとも一部を支持可能な接触支持部を備えており、当該接触支持部は、飛行ロボットが所定作業を実行する際に、その本体部の一部又は全部を支えるように所定の接触面に接触している。このような構成は、所定作業の実行中に飛行ロボットが外部より力を受けた場合でも、飛行ロボットは接触支持部を介してその外力に抗することを可能とし、飛行ロボットの姿勢維持に有用である。なお、接触支持
部は、飛行ロボットの本体部の少なくとも一部を支持するように構成されていればよい。接触支持部は、当該支持のために専用的に構成されるものであってもよく、別法として、所定作業を行う構造物（例えば上記のアーム部や脚部等）の一部又は全部が接触支持部としても機能しても構わない。

なお、上記のように飛行ロボットが接触支持部を備える場合でも、飛行ロボットが外部から受ける力の大きさ等によっては、その姿勢を十分に好適な状態に維持することが困難となる場合がある。そこで、本実施例の飛行ロボットでは、制御部による姿勢制御が行われる。この姿勢制御では、複数の推進ユニットのうち少なくとも１つを駆動することで、センサで検出される飛行ロボットの本体部の傾きを所定の角度範囲に収める。この結果、所定作業の実行時に飛行ロボットがその姿勢を大きく崩した場合でも、推進ユニットを補助的に駆動して得られる推進力で、当該姿勢を所定作業の実行に適した状態、すなわち上記傾きが所定の角度範囲に収まる状態に復帰させることができ、以て、円滑な所定作業の実現が図られる。

なお、当該所定の角度範囲は、所定作業の内容に応じて適宜設定することができる。すなわち、所定作業の内容が異なると、対応する所定の角度範囲も異なってもよい。また、飛行ロボットの上記センサについては、本体部の傾きを直接検出するものでもよく、当該傾きに関連し当該傾きを算出可能なパラメータを検出するセンサであってもよい。例えば、加速度センサやジャイロセンサ等が例示できる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例＞
ここで、本実施例に係る飛行ロボット１について、図１に基づいて説明する。飛行ロボット１の本体部は、主に飛行ロボット１の飛行能力に関連する上側本体部２と、主に飛行ロボット１による所定作業に関連する下側本体部３とを含んで形成される。すなわち、本実施例では、飛行ロボット１の本体部は、上側本体部２と下側本体部３とで一体的に形成される。

先ず、上側本体部２について説明する。上側本体部２は、複数の推進ユニット２３を有している。なお、図１に示す例では、６つの推進ユニット２３が上側本体部２に搭載されているが、飛行ロボット１の飛行が可能な限りにおいては、推進ユニット２３の搭載数は複数であれば６つに限られない。推進ユニット２３は、回転翼であるプロペラ２１とそれを回転駆動するためのアクチュエータ２２を有している。上側本体部２に搭載されている推進ユニット２３は、全て同種類のユニットであるが、それぞれの推進ユニット２３においてアクチュエータ２２は独立して制御可能である。そのため、各推進ユニット２３により得られる推進力を適宜制御することが可能であり、以て、飛行ロボット１における飛行姿勢や飛行速度等を適宜制御することが可能となる。なお、推進ユニット２３による飛行ロボット１の飛行制御については、後述する。

ここで上側本体部２では、概ねその中央に上側ボディ２５を有し、そこから放射状にブリッジ２４を介して、その先端側に推進ユニット２３が設けられている。６つの推進ユニット２３は、上側ボディ２５を中心として円周上に等間隔で配列されている。また、上側ボディ２５には、各推進ユニット２３のアクチュエータ２２に駆動電力を供給するためのバッテリ２６（図２を参照）や、当該バッテリ２６からアクチュエータ２２への電力供給等を制御する制御装置２００（図３を参照）が搭載されている。制御装置２００による上側本体部２に関する制御については、その詳細は後述する。

次に、下側本体部３について説明する。下側本体部３は、飛行ロボット１における所定作業としての歩行作業を実行可能に構成された脚部３０を２つ（２脚）有している。なお、図１に示す例では、２脚の脚部３０が下側本体部３に設けられているが、所定作業としての歩行作業が可能な限りにおいては、脚部３０の数は２脚に限られず、３脚以上の脚部３０が設けられていてもよい。また、所定作業として、対象物を把持する把持作業が想定される場合には、後述の図５Ａや図５Ｂに示すようにアーム部４０と構成することもできる。これら図５Ａ等に示す構成については、後述する。

脚部３０は、歩行作業により飛行ロボット１が歩行する際に接地する接地部３１と、接地部３１に対して関節を介して相対的に回転可能に接続された第１リンク部３２と、第１リンク部３２に対して関節を介して相対的に回転可能に接続された第２リンク部３３と、第２リンク部３３に対して関節を介して相対的に回転可能に接続された股関節部３４と、各関節の回転を駆動制御する複数のアクチュエータ（不図示）とを有する。これらの各関節は、想定される歩行作業に応じてその回転方向が設計されている。一例としては、接地部３１と第１リンク部３２との間の関節は、ロール軸及びピッチ軸周りの回転が可能に構成され、第１リンク部３２と第２リンク部３３との間の関節、及び第２リンク部３３と股関節部３４との間の関節は、ピッチ軸周りの回転が可能に構成される。なお、各関節の構成は、このような態様に限られない。

また、股関節部３４は、下側本体部３が有している下側ボディ３５に対して、所定の関節を介して相対的に回転可能に接続されている。この所定の関節は、ヨー軸周りの回転が可能に構成されている。該所定の関節についても、ロール軸やピッチ軸周りの回転が可能に構成されてもよい。下側ボディ３５に対して接続されている脚部３０については、２脚の脚部３０のそれぞれの内部に備えられている関節駆動のためのアクチュエータが連携して制御されることで、所定作業としての歩行作業が実現される。また、歩行作業以外の作業が脚部３０に対して想定されている場合、例えば、一方の脚部３０で飛行ロボット１を支持しながら、他方の脚部３０によって対象物に接触したり対象物に外力を作用させたりする場合、２脚の脚部３０を連携して制御してもよく、又は、それぞれの脚部３０を独立して制御してもよい。

また、下側ボディ３５には、各脚部３０のアクチュエータに駆動電力を供給するためのバッテリ３６（図２を参照）や、当該バッテリ３６からアクチュエータへ電力供給し脚部３０による作業を制御する制御装置３００（図３を参照）が搭載されている。制御装置３００による下側本体部３に関する制御については、その詳細は後述する。

このように構成される脚部３０は、上記の通り飛行ロボット１の歩行作業を可能とする構造物であると同時に、その歩行作業が行われている際に飛行ロボット１の自重、とくにその本体部の自重を支えるとともに飛行ロボット１が歩行面から受ける反力に対して抗するための構造物と言うこともできる。したがって、脚部３０は、歩行作業を実現するとともに本発明の接触支持部として機能する。

＜飛行ロボット１の制御部＞
次に、飛行ロボット１が有する本体部、すなわち上側本体部２と下側本体部３の制御的な構成について、図２に基づいて説明する。図２は、上側本体部２と下側本体部３のそれぞれに含まれる各機能部を示すブロック図である。上側本体部２は、飛行に関する飛行制御等を行うために制御装置２００を有している。制御装置２００は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、飛行制御部２１０と姿勢制御部２１１を有している。各機能部は、制御装置２００において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

飛行制御部２１０は、飛行ロボット１が飛行する場合に、その飛行のための推進力を発生すべく推進ユニット２３を制御する機能部である。飛行制御部２１０は、飛行ロボット１の飛行状態に関連する情報であってセンサ２７によって検出される環境情報に基づいて、６つの推進ユニット２３の推進力を制御する。当該環境情報としては、不図示の３軸（ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸）に対応したジャイロセンサにより検出される上側本体部２の角速度や、不図示の同３軸に対応した加速度センサにより検出される上側本体部２の傾き等に関する情報が例示できる。飛行制御部２１０は、これらのセンサから取得された環境情報を利用して、飛行ロボット１の本体部の傾きと同一視できる上側本体部２の傾きを、その飛行に適した状態となるようにフィードバック制御する。更に、環境情報には、地軸の向きを基準としたときに、絶対座標系における上側本体部２の向き（すなわち、飛行ロボット１の本体部の向き）である方位角を含めてもよく、当該方位角は、方位角センサにより検出できる。

ここで、飛行ロボット１の本体部を前後左右に移動させる場合には、飛行制御部２１０は、進行方向の推進ユニット２３のアクチュエータ２２の回転数を下げて、進行方向とは反対側の推進ユニット２３のアクチュエータ２２の回転数を上げることで、飛行ロボット１の本体部は進行方向に対して前かがみの姿勢となり、所望の方向に進行する。また、飛行ロボット１の本体部を回転移動させる場合には、飛行制御部２１０は、プロペラ２１の回転方向による出力を、飛行ロボット１の本体部の回転方向に基づいて行う。例えば、飛行ロボット１の本体部を右回転させる場合には、飛行制御部２１０は、右回転しているプロペラ２１に対応するアクチュエータ２２の出力を下げるとともに、左回転しているプロペラ２１に対応するアクチュエータ２２の出力を上げる。

姿勢制御部２１１は、後述する下側本体部３側の歩行制御部３１０により飛行ロボット１が所定作業である歩行作業を行っている際の、飛行ロボット１の姿勢を、当該歩行作業に適した状態に維持する姿勢制御を実行する機能部である。当該姿勢制御については、図４に基づいて後述する。

次に、下側本体部３側の機能部について説明する。下側本体部３は、所定作業としての脚部３０による歩行作業に関する制御を行うために制御装置３００を有している。制御装置３００は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、歩行制御部３１０を有している。歩行制御部３１０は、制御装置３００において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

歩行制御部３１０は、飛行ロボット１が歩行する場合に、その歩行のために２脚の脚部３０に設けられているアクチュエータを制御する機能部である。歩行制御部３１０は、下側本体部３等の歩行状態に関連する環境情報に基づいて脚部３０を制御する。当該環境情報としては、不図示の３軸（ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸）に対応したジャイロセンサにより検出される下側本体部３の角速度や、不図示の同３軸に対応した加速度センサにより検出される下側本体部３の傾き等に関する情報が例示できる。また、脚部３０の各関節に設けられたアクチュエータには、それぞれの回転状態に関する状態量（アクチュエータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（不図示）が設けられている。そして、各アクチュエータのエンコーダによって検出された各アクチュエータの状態量に基づいて、下側本体部３の傾き等が歩行に適した状態となるように、歩行制御部３１０は脚部３０のアクチュエータをフィードバック制御する。

次に、上側本体部２と下側本体部３によって飛行ロボット１の本体部が形成されるが、上記の通り上側本体部２は主に飛行ロボット１の飛行に関する制御を担う制御装置２００を有し、また下側本体部３は主に飛行ロボット１による歩行作業に関する制御を担う制御
装置３００を有している。そして、両制御装置間の信号の授受を可能とするために、上側本体部２には通信部２８が形成され、下側本体部３には通信部３８が形成され、且つ、通信部２８と通信部３８との間は有線通信が可能な構成とされている。この構成により、上側本体部２と下側本体部３との間で動作の連携等の協調制御が必要となる場合に、当該協調制御のための信号を制御装置２００と制御装置３００との間で授受可能となる。

＜姿勢制御＞
ここで、飛行ロボット１が歩行制御部３１０によって歩行作業を行っている際に生じる課題について検討する。飛行ロボット１が所定作業として歩行作業を行う場合、地面等の歩行面からの反力を接地部３１が受ける。特に、片方の脚部３０が接地している状態でもう片方の脚部３０が接地した瞬間に受ける反力は、飛行ロボット１の姿勢に大きな影響を及ぼし得る。片方の脚部３０は接地した状態にはなっているため、当該反力が掛かった瞬間にその接地している脚部３０によって飛行ロボット１は反力に抗することはできるものの、場合によっては、飛行ロボット１の姿勢が大きく崩れてしまうとその歩行作業の継続が難しくなる（例えば、図３に示す飛行ロボット１の状態を参照。図３の例では、飛行ロボット１がその背面側に姿勢を崩している状態を表している。）。また、他の例では、飛行ロボット１が上記反力に抗しながら好適に歩行作業を行っている場合であっても、歩行面からの反力以外の外力（例えば、飛行ロボット１に当たる風から受ける力等）によってその姿勢を崩してしまう可能性もある。

このように飛行ロボット１が歩行作業中にその姿勢を大きく崩してしまうと、その歩行作業を継続することが困難となり好ましくない。そこで、このように飛行ロボット１の姿勢が、歩行作業が困難となる程度に崩れてしまった場合に、その姿勢を立て直すための姿勢制御が実行される。そこで、図４に基づいて、飛行ロボット１における当該姿勢制御について説明する。当該姿勢制御は、上側本体部２と下側本体部３が連携しながら主に制御装置２００において所定の制御プログラムが実行されて実現される。

先ず、Ｓ１０１では、飛行ロボット１によって所定作業である歩行作業が実行される。この歩行作業そのものは、歩行制御部３１０により実行される。また、歩行作業が行われる際には、基本的には推進ユニット２３の駆動はＯＦＦとされ（止められ）ている。すなわち、飛行ロボット１の歩行作業は基本的には２脚の脚部３０によって実現されている。当該歩行作業では、例えば、飛行ロボット１が飛行することが困難な場所に進入することができ、そのような場所で不図示のセンサやカメラ等を利用して、目的とする情報の収集等を行うことができる。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。

次に、Ｓ１０２では、飛行ロボット１の本体部の傾きが、センサ２７に含まれるジャイロセンサや加速度センサによって検出される。図１に示すように、飛行ロボット１は、上側に上側本体部２を有しているため、その重心は比較的高く、歩行作業において上側本体部２の姿勢が大きな影響を及ぼすと考えられる。そこで、本実施例では、上側本体部２の姿勢を飛行ロボット１の本体部の姿勢と同一視し、センサ２７によって検出される上側本体部２の傾きを飛行ロボット１の本体部の傾きとして扱うものとする。本実施例における「傾き」は、飛行ロボット１におけるヨー軸、ピッチ軸、ロール軸の各軸の傾きを表すものであるが、明細書の記載を簡便にするため各軸について特段の言及の必要が無い限り、軸を指定することなく単に「傾き」と称する。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。

Ｓ１０３では、Ｓ１０２で検出された傾きが、所定の角度範囲から逸脱しているか否かが判定される。当該判定は、飛行ロボット１の歩行作業の安定性の観点から行うものであるから、所定の角度範囲は、その歩行作業が安定的に実行可能となるように設定される。したがって、Ｓ１０３で肯定判定されると、飛行ロボット１の傾きが歩行作業を安定に行
うことが困難な状態となっていることを意味し、一方で否定判定されると反対の意味となる。また、上記の通り、飛行ロボット１にはピッチ軸、ロール軸が設定されていることから、所定の角度範囲についてもこれらの軸それぞれに対して設定される。そして、これら２軸のうち１軸でも、当該１軸における傾きが、対応する所定の角度範囲から逸脱している場合には、Ｓ１０３の判定処理では肯定判定されてもよい。また、別法として、Ｓ１０３では、ピッチ軸、ロール軸の各軸における傾きを合成した２次元の傾きが、飛行ロボット１における当該２次元の所定の角度範囲から逸脱しているか否かが判定されてもよい。Ｓ１０３で肯定判定されるとＳ１０４へ進み、否定判定されるとＳ１０７へ進む。

次にＳ１０４では、Ｓ１０２で検出された傾きが、転倒角度以下か否かが判定される。Ｓ１０４に処理が進んだ場合は、飛行ロボット１にとって、その傾きが歩行作業の安定的な継続が難しい状態となっていることになる。そして、転倒角度とは、飛行ロボット１の傾きがそれより大きく崩れると、その転倒が避けられない傾き状態となる角度の閾値である。したがって、Ｓ１０３で肯定判定されると、飛行ロボット１は転倒はしないもののその傾きが歩行作業を安定に行うことが困難な状態となっていることを意味し、一方で否定判定されると、飛行ロボット１が転倒し得る状態となっていることを意味する。なお、転倒角度については、ピッチ軸、ロール軸の各軸について設定されてよい。Ｓ１０４で肯定判定されるとＳ１０５へ進み、否定判定されるとＳ１０８へ進む。

Ｓ１０４で肯定判定されると、Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理が順次行われる。先ず、Ｓ１０５では、飛行ロボット１の傾きを上記所定の角度範囲内に戻すための、上側本体部２に設けられている６つの推進ユニット２３それぞれの補助推進力が算出される。例えば、図３に示すように、飛行ロボット１が背面側に傾いている場合には、６つの推進ユニット２３のうち概ね背面側に配置されている３つの推進ユニット２３を駆動し補助推進力を発生させるものとする。この結果、飛行ロボット１の前面側では補助推進力が発生せず一方で背面側で補助推進力が発生することになり、飛行ロボット１の姿勢が前面側に傾き、以てその傾きを所定の角度範囲に戻すことができる。したがって、Ｓ１０５では、このような飛行ロボット１の傾きの修正を可能とする各推進ユニット２３の補助推進力が算出されることになる。なお、この補助推進力は、飛行ロボット１を飛行させる程度に大きな推進力ではない。

続いてＳ１０６では、Ｓ１０５で算出された各推進ユニット２３の補助推進力に従って、当該推進ユニット２３の駆動が行われる。この駆動のために、姿勢制御部２１１は、必要とされる補助推進力に対応する電力をバッテリ２６から各推進ユニット２３のアクチュエータ２２に供給する。そして、Ｓ１０７では、Ｓ１０１で実行されている所定作業、すなわち飛行ロボット１の歩行作業が終了したか否かが判定される。当該終了の判定については、下側本体部３の歩行制御部３１０により歩行作業が終了したときに、その終了通知が下側本体部３から上側本体部２へと送られる構成となっており、その終了通知を制御装置２００が受信している場合に、歩行作業が終了していると判定される。Ｓ１０７で肯定判定されると本姿勢制御を終了し、否定判定されると再びＳ１０２以降の処理が行われる。

また、Ｓ１０４で否定判定されると、Ｓ１０８〜Ｓ１０９の処理が順次行われる。先ず、Ｓ１０８では、傾きが転倒角度を超えて飛行ロボット１が転倒し得る状態になっていることを踏まえて、飛行ロボット１が行っていた所定作業である歩行作業を中止する。その上で、続くＳ１０９では、飛行制御部２１０により飛行制御が実行される。飛行状態では、基本的には６つの推進ユニット２３の全てが駆動され、飛行ロボット１を飛行させるのに十分な推進力を発生させ、以て飛行ロボット１は飛行状態となる。これにより飛行ロボット１はその転倒を回避でき、その後、自身の姿勢を立て直すことができる。姿勢の立て直し後は、Ｓ１０８で中止した歩行作業を再開するために、その中止位置に戻った上で歩
行作業を開始してもよく、別法として、当初の歩行作業を最初から実行し直してもよい。

上記の姿勢制御によれば、本実施例の場合、飛行ロボット１が歩行作業を行っている際にその傾きが大きくなり所定の角度範囲を逸脱した場合には、姿勢制御部２１１による推進ユニット２３の駆動により補助推進力を発生させることで、当該傾きを所定の角度範囲に収めることができる。その結果、飛行ロボット１は、安定して歩行作業を継続することができる。また、このような姿勢制御部２１１による傾きの調整を行っても何らかの理由で飛行ロボット１の傾きが転倒角度を超えてしまった場合には、飛行制御部２１０による飛行制御を行うことで、飛行ロボット１の転倒回避を優先し歩行作業は中断する。その結果、飛行ロボット１の不用意な転倒を回避し、以て飛行ロボット１の破損防止や歩行作業の速やかな完了を実現できる。

＜飛行ロボット１の変形例１＞
ここで、図５Ａに基づいて、飛行ロボット１の第１の変形例について説明する。図５Ａに示す飛行ロボット１と図１に示す飛行ロボット１とは、主に下側本体部３の構成が異なっており、共通の上側本体部２の説明は割愛する。

ここで、図５Ａに示す飛行ロボット１は、下側ボディ３５に２脚の脚部３０が取り付けられている。更に、当該飛行ロボット１では、下側ボディ３５に、所定作業を実行可能に構成されたアーム部４０が一本取り付けられている。すなわち、当該飛行ロボット１では、上述した脚部３０による歩行作業に加えて、アーム部４０による、対象物を把持する把持作業も所定作業として想定されている。アーム部４０は、対象物を把持するためのエンドエフェクタ４１と、エンドエフェクタ４１に対して関節を介して相対的に回転可能に接続された手首部４２と、手首部４２に対して関節を介して相対的に回転可能に接続された第１リンク部４３と、第１リンク部４３に対して関節を介して相対的に回転可能に接続された第２リンク部４４と、各関節の回転を駆動制御する複数のアクチュエータ（不図示）とを有する。これらの各関節は、対象物の把持作業に応じてその回転方向が設計されている。一例としては、エンドエフェクタ４１と手首部４２との間の関節は、ヨー軸周りの回転が可能に構成され、手首部４２と第１リンク部４３との間の関節は、ロール軸周りの回転が可能に構成され、第１リンク部４３と第２リンク部４４との間の関節は、ピッチ軸周りの回転が可能に構成される。なお、各関節の構成は、このような態様に限られない。

また、第２リンク部４４は、下側本体部３が有している下側ボディ３５に対して、所定の関節を介して相対的に回転可能に接続されている。この所定の関節は、ヨー軸及びピッチ軸周りの回転が可能に構成されている。該所定の関節についても、ロール軸周りの回転が可能に構成されてもよい。下側ボディ３５に対して接続されているアーム部４０については、その内部に備えられている関節駆動のためのアクチュエータが制御されることで、所定作業としての把持制御が実現される。対象物の把持に関する制御については、公知の技術であるため本明細書ではその詳細な説明は割愛する。なお、アーム部４０に把持作業は、制御装置３００が有する、把持作業を実行する機能部（すなわち、上記歩行制御部３１０に相当する機能部）により実行される。

このように構成される飛行ロボット１では、上述したように、脚部３０による歩行作業とアーム部４０による把持作業の両者を実行できる。両作業は同時に行われていてもよく、又は交互に行われてもよい。また、飛行ロボット１は、上側本体部２の推進ユニット２３の推進力により飛行しながら（すなわち、脚部３０が接地しない状態で）、アーム部４０による把持作業を行うことも可能である。また、別法として、脚部３０だけでは飛行ロボット１の本体部を支持しにくい足場の悪い場所においても、飛行ロボット１は、脚部３０が接地した状態で推進ユニット２３を駆動することで、推進ユニット２３に掛かる負荷を抑えながら当該場所に飛行ロボット１を配置させ、例えば、そこでアーム部４０により
所定の把持作業を行うことも可能である。

ここで、飛行ロボット１が、その脚部３０が接地している状態でアーム部４０による把持作業を行っている場合を想定する。このとき、脚部３０により歩行作業は行われていてもよく、又は行われていなくてもよい。この場合、飛行ロボット１では、アーム部４０により対象物の把持作業が行われる際、当該対象物から受ける反力やそれ以外の外力に対して接地している脚部３０を介して抗することができる。すなわち、アーム部４０が本願発明の作業マニピュレータに相当し、脚部３０が本願発明の接触支持部に相当する。しかし、その把持作業を行っている際に、何らかの理由で飛行ロボット１の傾きが大きくなり、把持作業の継続が困難となる可能性もある。そこで、当該飛行ロボット１に対しても、図４に示す姿勢制御を適用することで、その傾きを所定の角度範囲に収めたり、飛行制御により転倒を回避したりすることができる。なお、当該飛行ロボット１が所定作業として、上記歩行作業を行う場合については上述したとおりである。

＜飛行ロボット１の変形例２＞
次に、図５Ｂに基づいて、飛行ロボット１の第２の変形例について説明する。図５Ｂに示す飛行ロボット１と図５Ａに示す飛行ロボット１とは、主に下側本体部３の構成が異なっている。具体的には図５Ｂに示す飛行ロボット１は、下側ボディ３５に１脚の脚部３０が取り付けられている。そのため、当該飛行ロボット１は、所定作業として上述までの歩行作業は実行できない。しかし、脚部３０を接地させることで、飛行ロボット１の本体部の一部又は全部を支えることができ、アーム部４０による把持作業を行う際に推進ユニット２３の駆動を停止でき、又は、当該推進ユニット２３による推進力を抑えることができる。このことは、推進ユニット２３を駆動するためのバッテリ２６の電力確保に有用である。また、本変形例の飛行ロボット１に対しても上記の姿勢制御を適用することができ、以て、飛行ロボット１の傾きを所定の角度範囲に収めたり、飛行制御により転倒を回避したりすることができる。本変形例の場合も、アーム部４０が本願発明の作業マニピュレータに相当し、脚部３０が本願発明の接触支持部に相当する。

１・・・飛行ロボット、２・・・上側本体部、３・・・作業本体部、２１・・・プロペラ、２２・・・アクチュエータ、２３・・・推進ユニット、２５・・・上側ボディ、３０・・・脚部、３５・・・下側ボディ、４０・・・アーム部

Claims (3)

1. 本体部と、
   回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニットを複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部の上側にブリッジを介して設けられている推進部と、
   を備えて、歩行作業を実行する飛行ロボットであって、
   前記本体部の下側に設けられ、且つ、前記歩行作業のために所定の接触面に接触して該本体部の少なくとも一部を支持可能な複数の脚部と、
   前記本体部の傾きを検出するセンサと、
   前記本体部のヨー軸、ピッチ軸、ロール軸に対応する環境情報に基づいて前記推進部を用いて前記飛行ロボットの飛行に関する制御を行う制御部であって、前記複数の脚部が前記所定の接触面に接触して前記歩行作業を行っているときに、前記センサにより検出された前記本体部の傾きが所定の角度範囲に収まるように、該本体部の傾きに基づいて前記複数の推進ユニットの少なくとも１つを駆動する姿勢制御を実行する制御部と、
   を更に備える、
   飛行ロボット。
2. 前記制御部は、
   前記複数の脚部により歩行を行っているときに、前記本体部の傾きが、前記所定の角度範囲より大きく該歩行を行っている飛行ロボットが転倒し得る転倒角度以下の場合、前記姿勢制御を実行し、
   前記複数の脚部により歩行を行っているときに、前記本体部の傾きが、前記転倒角度を超えた場合、該歩行を中止するとともに前記推進部での推進力により飛行する、
   請求項１に記載の飛行ロボット。
3. 本体部と、
   回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニットを複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部に設けられている推進部と、
   を備えて、所定作業を実行する飛行ロボットであって、
   所定の接触面に接触して該本体部の少なくとも一部を支持可能な接触支持部と、
   前記本体部の傾きを検出するセンサと、
   前記接触支持部が前記所定の接触面に接触して前記所定作業を行っているときに、前記
   センサにより検出された前記本体部の傾きが所定の角度範囲に収まるように、該本体部の傾きに基づいて前記複数の推進ユニットの少なくとも１つを駆動する姿勢制御を実行する制御部と、
   を更に備え、
   前記所定作業は、前記飛行ロボットの前記所定の接触面上の歩行作業であって、
   前記接触支持部は、前記歩行作業のために前記本体部を支持する複数の脚部であって、
   前記制御部は、
   前記複数の脚部により歩行を行っているときに、前記本体部の傾きが、前記所定の角度範囲より大きく該歩行を行っている飛行ロボットが転倒し得る転倒角度以下の場合、前記姿勢制御を実行し、
   前記複数の脚部により歩行を行っているときに、前記本体部の傾きが、前記転倒角度を超えた場合、該歩行を中止するとともに前記推進部での推進力により飛行する、
   飛行ロボット。

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