JP7123457B1 - flight device - Google Patents
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Abstract
【課題】飛行中における回転作業を安定的に行うことができる飛行装置を提供する。【解決手段】飛行装置10は、機体ベース部11と、機体ベース部11が浮遊するための推力を発生させるロータ12と、機体ベース部11に対して回転可能に取り付けられた回転加工部13と、ロータ12の回転速度を制御する演算制御部14と、を具備する。飛行装置10によれば、動力調整機構16により機体ベース部11へのトルクの伝達が抑制され、飛行時の姿勢を安定化できる。【選択図】図3An object of the present invention is to provide a flight device capable of stably performing rotation work during flight. A flight device (10) includes a fuselage base portion (11), a rotor (12) that generates a thrust for floating the fuselage base portion (11), and a rotation processing portion (13) that is rotatably attached to the fuselage base portion (11). , and an arithmetic control unit 14 that controls the rotational speed of the rotor 12 . According to the flight device 10, the transmission of torque to the body base portion 11 is suppressed by the power adjustment mechanism 16, and the attitude during flight can be stabilized. [Selection drawing] Fig. 3
Description
本発明は、飛行装置に関する。 The present invention relates to flight devices.
従来から、無人で空中を飛行することが可能な飛行装置が知られている。このような飛行装置は、垂直軸回りに回転駆動するロータの推力で、空中を飛行することが可能とされている。 2. Description of the Related Art Conventionally, flying devices capable of unmanned flight have been known. Such a flight device is capable of flying in the air with the thrust of a rotor rotationally driven around a vertical axis.
飛行装置の適用分野としては、例えば、輸送分野、測量分野および撮影分野等が考えられる。このような分野に飛行装置を適用させる場合は、測量機器や撮影機器を飛行装置に備え付ける。飛行装置を係る分野に適用させることで、人が立ち入れない地域に飛行装置を飛行させ、そのような地域の輸送、撮影および測量を行うことができる。係る飛行装置に関する発明は、例えば、特許文献1に記載されている。 Application fields of the flying device include, for example, the transportation field, the surveying field, and the photography field. When the flying device is applied to such a field, the flying device is equipped with surveying equipment and photographing equipment. By applying the flying device to such fields, it is possible to fly the flying device to an area inaccessible to humans, and to carry out transportation, photographing, and surveying of such an area. An invention relating to such a flight device is described in Patent Document 1, for example.
特許文献1を参照すると、機体に複数のアーム部が配備されており、各アーム部の外側端部に、モータと回転翼が設置されている。また、係る飛行装置は、中心部に機体ベースが配置され、この機体ベースから周囲にアームが伸び、アームの先端部にモータおよびロータが配置されている。 Referring to Patent Literature 1, a plurality of arms are provided on the fuselage, and a motor and a rotor are installed at the outer end of each arm. Further, such a flight device has a fuselage base arranged in the center, an arm extending around from the fuselage base, and a motor and a rotor arranged at the tip of the arm.
また、係る飛行装置を、各種分野に適用させる発明が、特許文献2に記載されている。 Further, Patent Document 2 describes an invention that applies such a flight device to various fields.
しかしながら、上記した特許文献1に記載された飛行装置では、飛行装置を用いて作業を効率的に行う観点から改良の余地があった。 However, the flight device described in Patent Literature 1 described above has room for improvement from the viewpoint of efficiently performing work using the flight device.
具体的には、飛行装置の適用分野の一つして、飛行装置を用いて高所作業、例えば治具を回転させる作業を行うことが考えられる。しかしながら、何ら対策を施さずに、飛行装置を用いて回転作業を行った場合、回転作業に伴う反トルクが飛行装置に作用し、飛行装置の飛行動作の安定性が阻害される課題があった。 Specifically, as one of the application fields of the flight device, it is conceivable to use the flight device to perform high-place work, for example, work to rotate a jig. However, when the flight device is used to rotate without taking any countermeasures, the anti-torque caused by the rotation acts on the flight device, and the stability of the flight operation of the flight device is hindered. .
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、飛行中における回転作業を安定的に行うことができる飛行装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a flight device capable of stably performing rotation operations during flight.
本発明の飛行装置は、機体ベース部と、前記機体ベース部が浮遊するための推力を発生させるロータと、前記機体ベース部に対して回転可能に取り付けられた回転加工部と、前記ロータの回転速度を制御する演算制御部と、前記回転加工部を回転させるモータと、前記モータから前記回転加工部に伝達するトルクを制限することにより、空中に留まった状態の前記機体ベース部に作用するトルクの伝達を抑制する動力調整機構と、を具備し、前記回転加工部は、前記機体ベース部から上側前方に向かって伸びる略棒状の部材であり、前記動力調整機構により前記回転加工部に伝達されるトルクを制限しつつ、前記回転加工部の先端側部分を対象物体に押しつけながら、前記回転加工部を回転させることにより、前記対象物体を破壊して除去することを特徴とする。
A flight device according to the present invention includes a fuselage base, a rotor for generating thrust for floating the fuselage base, a rotation processing unit rotatably attached to the fuselage base, and rotation of the rotor. A calculation control unit that controls the speed, a motor that rotates the rotary processing unit, and a torque that acts on the fuselage base portion in a state of being in the air by limiting the torque transmitted from the motor to the rotary processing unit. and a power adjustment mechanism that suppresses the transmission of the power, wherein the rotary processing unit is a substantially rod-shaped member extending upward and forward from the machine base, and the power is transmitted to the rotary processing unit by the power adjustment mechanism. The target object is destroyed and removed by rotating the rotary processing unit while pressing the tip side portion of the rotary processing unit against the target object while limiting the torque applied to the target object .
また、本発明の飛行装置では、前記回転加工部は、ドリルであることを特徴とする。 Also, in the flight device of the present invention, the rotary processing portion is a drill.
また、本発明の飛行装置では、前記演算制御部は、空中の一地点に留まった状態のまま、対象物体に対して前記回転加工部を動作させることを特徴とする。 Further, in the flight device of the present invention, the arithmetic control unit operates the rotation processing unit with respect to the target object while remaining at one point in the air.
本発明の飛行装置によれば、回転加工部を備えていることにより、空中に浮遊している状態に於いて回転加工を行うことができ、各種作業の効率化および安全化を推進できる。更に、本発明の飛行装置によれば、動力調整機構により機体ベース部へのトルクの伝達が抑制され、飛行時の姿勢を安定化できる。更に、本発明の飛行装置によれば、回転加工部としてのドリルにより、例えば、蜂の巣を突き崩すことができ、蜂の巣を安全に破壊除去することができる。更に、本発明の飛行装置によれば、例えば、対象物体である蜂の巣を、操作者が接近することなく破壊することができる。
According to the flight device of the present invention, since it is provided with the rotary processing section, it is possible to carry out rotary processing while floating in the air, thereby promoting efficiency and safety in various operations. Furthermore, according to the flight device of the present invention, the transmission of torque to the body base portion is suppressed by the power adjustment mechanism, and the attitude during flight can be stabilized. Furthermore, according to the flight device of the present invention, the drill as the rotary processing part can, for example, break down the honeycomb and safely destroy and remove the honeycomb. Furthermore, according to the flight device of the present invention, for example, a honeycomb, which is a target object, can be destroyed without the operator approaching it.
以下、図を参照して本実施形態に係る飛行装置10を説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
A
図1は、飛行装置10を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a
図1を参照して、飛行装置10は、機体ベース部11と、ロータ12と、回転加工部13と、ロータ12の回転速度を制御する演算制御部14(図2参照)と、を主要に具備する。飛行装置10は、単に飛行のみを行う装置ではなく、飛行しつつ回転加工部13を回転することにより、所定の作業が行われる。係る作業として、例えば、後述する蜂の巣の除去等が挙げられる。
Referring to FIG. 1, a
飛行装置10としては、バッテリでロータモータ18を回転させる電動式ドローン、エンジンで充電されたバッテリでロータモータ18を回転させるシリーズ型ハイブリッドドローン、または、バッテリおよびエンジンで個別にロータモータ18を回転させるパラレル型ハイブリッドドローンを採用することができる。
The
機体ベース部11は、金属または合成樹脂等から成り、飛行装置10の本体部を構成する。機体ベース部11に、後述する電池ユニット22、演算制御部14等が収納される。
The
ロータ12は、機体ベース部11の周囲に配置され、機体ベース部11が浮遊するための推力を発生させる。ロータ12は、例えば、機体ベース部11を取り囲むように4つが配設される。ここで、機体ベース部11から外側に向かって伸びるアームの端部にロータモータ18が配設され、ロータモータ18がロータ12を回転させる。
The
モータ15は、機体ベース部11の上部に配設され、回転加工部13を回転させるための回転駆動力を発生させる。
The
回転加工部13は、機体ベース部11に対して回転可能に取り付けられ、所定の回転作業を行うことができる形状を呈している。回転加工部13は、機体ベース部11の上部に配設され、前方に向かって伸びる略棒状の部材である。一例として、回転加工部13の前端にはドリル17が配設されている。このようにすることで、ドリル17により、所定の物体の除去又は破壊を行うことができる。回転加工部13およびドリル17の材料としては、例えば、鉄などの金属が採用される。
The
回転加工部13は、水平面に対して傾斜するように、機体ベース部11に対して取り付けられている。具体的には、回転加工部13は、前方に向かって上方に傾斜するように、機体ベース部11の上面に取り付けられている。このようにすることで、ロータ12が回転することにより発生する推力を用いて、回転加工部13の先端に取り付けられたドリル17を、後述する対象物体23に対して効果的に押しつけることができる。
The
動力調整機構16は、モータ15と動力調整機構16との間に配設される。動力調整機構16は、モータ15から回転加工部13に伝達されるトルクを制限する。即ち、回転加工部13に作用するトルクが一定未満であれば、動力調整機構16は、モータ15が回転することにより発生するトルクを、回転加工部13に伝達する。一方、回転加工部13に作用するトルクが一定以上であれば、動力調整機構16は、モータ15が回転することにより発生するトルクを、回転加工部13に伝達しない。動力調整機構16としては、例えば、モータ15から回転加工部13に伝達されるトルクの大きさを、一定以下に制限するトルクリミッタを採用できる。このようにすることで、動力調整機構16により、機体ベース部11への反力としてのトルクの伝達が抑制され、飛行時の姿勢を安定化できる。係る事項は、図3を参照して後述する。
The
図2は、飛行装置10の接続構成を示すブロック図である。飛行装置10は、演算制御部14と、センサ19と、通信装置20と、電池ユニット22と、出力制御装置21と、ロータモータ18等と、を主要に有している。更に、飛行装置10は、飛行中に作業を行うための構成機器として、モータ15、動力調整機構16および回転加工部13を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing the connection configuration of the
ここでは、電池ユニット22から発生する電力で各モータを回転させる電動型の飛行装置10を例示している。
Here, an
センサ19は、飛行装置10自体およびその周囲の状況をセンシングする。具体的には、センサ19としては、飛行装置10が傾斜する角度を計測するジャイロセンサ、飛行装置10の向きを計測するコンパス、飛行装置10の位置を計測するGPSセンサ(Glo bal Positioning System)、飛行装置10の高度を計測する気圧センサ、飛行装置10の移動速度等を計測する加速度センサ、の何れかまたは複数が採用される。センサ19で計測された各物理量を示す情報は、演算制御部14に伝送される。
The
通信装置20は、地上で飛行装置10を操作する操作者が有する図示しない地上通信装置との間で、情報を送受信することができる。操作者が地上通信装置を操作することで、飛行装置10の高度、進行方向および移動速度等を操作することができる。また、操作者の操作により、モータ15を動作させることができる。
The
演算制御部14は、CPU(Central Processing Unit)から成る演算装置、およびRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)から成る記憶装置を有しており、飛行装置10全体の動作を制御する。
The
出力制御装置21は、電力変換回路等を有し、電池ユニット22から供給された電力を、飛行装置10を飛行させるのに適した電力に変換した後に、各々のロータモータ18に供給する。飛行装置10の空中での姿勢を変更する際には、演算制御部14の指示に基づいて、出力制御装置21が、ロータモータ18等に供給する電力を変化させる。
The
図3の模式図に基づいて、更に前述した各図も参照しつつ、飛行装置10の飛行中に於いて作業を行う状況を説明する。ここでは、当該作業の一例として、対象物体23の除去を例示する。対象物体23は、例えば、家屋24に形成された蜂の巣であり、より具体的には、雀蜂の巣である。
Based on the schematic diagram of FIG. 3 and further referring to the above-described figures, a situation in which work is performed while the
対象物体23が雀蜂の巣である場合、対象物体23は高所に形成されることがあり、作業者が対象物体23を除去しようとすると、転落の危険を伴う。また、雀蜂は蜂の中でも極めて凶暴であり、毒性の高い毒を持つので、対象物体23を除去しようとする作業者の危険性は極めて高い。本実施形態では、このような危険性に鑑み、飛行装置10を用いて対象物体23を除去する。操作者は、対象物体23から充分に離れた箇所から、無線的に飛行装置10を操作する。
When the
飛行装置10により対象物体23は解除する場合、先ず、操作者は図示しないコントローラを操作することで、飛行装置10を飛行させる。この際、操作者は、安全を確保するために、対象物体23から充分に離れた箇所から、飛行装置10を操作する。
When the
その後、操作者の操作指示により、飛行装置10は対象物体23に接近する。飛行装置10のドリル17が、対象物体23に接近したら、操作者はモータ15により回転加工部13を回転させる。
After that, the flying
このようにすることで、対象物体23に接触している部分のドリル17が回転し、これにより対象物体23が破壊除去される。この際、飛行装置10の飛行状態は、空中の一地点に留まったホバリング状態のまま、対象物体23に対して回転加工部13を動作させても良い。また、対象物体23に対してドリル17を適度に押しつけるために、飛行装置10が対象物体23に接近する側に移動するように、ロータ12を回転させることもできる。更に、除去作業が続行している間は、演算制御部14は、センサ19からの入力情報に基づいて、飛行装置10の空中における位置姿勢が所定のものとなるように、各々のロータ12の回転速度を調整する。
By doing so, the portion of the
回転加工部13のドリル17が、対象物体23に接しつつ回転することにより、回転加工部13にはトルクが発生する。このトルクが大きすぎると、飛行装置10自体を回転させようとする大きな反作用が発生し、これにより飛行装置10の空中に於ける位置姿勢を適正に制御できない恐れがある。
Torque is generated in the
そこで本実施形態では、モータ15と回転加工部13との間に動力調整機構16を配設している。動力調整機構16は、回転加工部13に一定以上のトルクが作用した際に、モータ15からの回転力を、回転加工部13に伝達させない。このようにすることで、飛行装置10本体に与えられる反作用の大きさを制限し、対象物体23を破壊除去する作業の途中に於いて、飛行装置10の位置姿勢を安定化させている。
Therefore, in this embodiment, a
よって、本実施形態では、回転加工部13としてのドリル17により、例えば、蜂の巣を突き崩すことができ、蜂の巣を安全に破壊することができる。更には、対象物体23である蜂の巣を、操作者が接近することなく破壊することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
図4は、前述した作業を行っている際の、飛行装置10の状況を示す背面図である。ここでは、左方側のロータ12をロータ121と称し、右方側のロータ12をロータ122と称する。
FIG. 4 is a rear view showing the state of the
回転加工部13およびドリル17を回転させることにより作業を行うと、機体ベース部11を当該回転方向とは反対の方向に回転させようとする反力が生じる。本実施形態では、回転加工部13とモータ15との間に、動力調整機構16を介装しているが、係る場合であっても、当該反力は生じる。ここでは、当該反力が作用する方向を、点線の矢印で示している。
When the work is performed by rotating the
このような場合、前述した演算制御部14は、センサ19からの出力に基づいて、反力を相殺するための制御を実行する。即ち、演算制御部14は、ロータ122の回転を、ロータ121よりも高速にする。これにより、ロータ122から発生する推力が、ロータ121から発生する推力よりも大きくなり、前述した反力を減少させる。よって、ドリル17を回転させることにより作業を行った場合でも、飛行装置10の空中における位置姿勢を正確に制御できる。
In such a case, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これ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変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Moreover, each form described above can be combined with each other.
前述した実施形態では、回転加工部13による作業として、対象物体23の破壊除去を採用したが、他の作業を行うこともできる。例えば、回転加工部13による作業として、螺入、螺刻、締結、物体の回転等を採用することもできる。
In the above-described embodiment, the work performed by the
10 飛行装置
11 機体ベース部
12 ロータ
13 回転加工部
14 演算制御部
15 モータ
16 動力調整機構
17 ドリル
18 ロータモータ
19 センサ
20 通信装置
21 出力制御装置
22 電池ユニット
23 対象物体
24 家屋
10
Claims (3)
前記機体ベース部が浮遊するための推力を発生させるロータと、
前記機体ベース部に対して回転可能に取り付けられた回転加工部と、
前記ロータの回転速度を制御する演算制御部と、
前記回転加工部を回転させるモータと、
前記モータから前記回転加工部に伝達するトルクを制限することにより、空中に留まった状態の前記機体ベース部に作用するトルクの伝達を抑制する動力調整機構と、を具備し、
前記回転加工部は、前記機体ベース部から上側前方に向かって伸びる略棒状の部材であり、
前記動力調整機構により前記回転加工部に伝達されるトルクを制限しつつ、前記回転加工部の先端側部分を対象物体に押しつけながら、前記回転加工部を回転させることにより、前記対象物体を破壊して除去することを特徴とする飛行装置。 a fuselage base; and
a rotor that generates thrust for floating the airframe base;
a rotary processing unit rotatably attached to the fuselage base;
an arithmetic control unit that controls the rotation speed of the rotor;
a motor that rotates the rotary processing unit;
a power adjustment mechanism that suppresses transmission of torque acting on the airframe base portion in a state of staying in the air by limiting the torque transmitted from the motor to the rotary processing portion;
The rotary processing part is a substantially bar-shaped member extending upward and forward from the body base part,
While limiting the torque transmitted to the rotary processing unit by the power adjustment mechanism, the target object is destroyed by rotating the rotary processing unit while pressing the tip side portion of the rotary processing unit against the target object. A flying device characterized in that it is removed by
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JP2023148303A (en) | 2023-10-13 |
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