JP7217551B1 - 無人飛翔体 - Google Patents

Abstract

【課題】作業対象物に対して薬剤を的確に供給することを可能にする無人飛翔体を提供する。【解決手段】複数の回転翼３と、回転翼３を保護するガードフレーム２０と、薬剤Ｓを吐出するノズル３５と、薬剤Ｓを吐出する吐出方向を変えるためにノズル３５を自在に動かすノズル駆動部４０と、ノズル駆動部４０をガードフレーム２０に取り付けるための取付部３９と、を備え、所定位置に位置決めされたノズル３５は、作業対象物に向けて薬剤を吐出する。【選択図】図６

Description

この発明は、薬剤供給機能を有する無人飛翔体に関する。

鉄道や道路における橋梁やトンネル、設備や施設や建築物などのように屋外に設置される作業対象物は、経時的に劣化する。そのため、例えば、高所作業車などに乗った作業者は、所定のタイミングで安全点検を行い、異常部位が発見された作業対象物に対して薬剤を吹き付ける補修工事を行う。

人の手が届きにくい場所にある作業対象物に薬剤を吐出する無人飛翔体がある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の無人飛翔体は、ノズルから吐出される薬剤の軌跡の周囲に生成されるエアカーテンが、回転翼の回転によって発生する気流を遮ることによって、薬液の軌跡の乱れを軽減することを開示する。

特開２０１８－２０２９５８号公報

特許文献１では、無人飛翔体の位置が変動することによって、作業対象物に対するノズルの吐出方向を正確に決めることができないので、薬液を作業対象物に対して的確に供給することが難しい。

したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、作業対象物に対して薬剤を的確に供給することを可能にする無人飛翔体を提供することである。

上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の無人飛翔体が提供される。

すなわち、この発明に係る無人飛翔体は、
複数の回転翼と、
前記回転翼を保護するガードフレームと、
薬剤を吐出するノズルと、
前記薬剤を吐出する吐出方向を変えるために前記ノズルを自在に動かすノズル駆動部と、
前記ノズル駆動部を前記ガードフレームに取り付けるための取付部と、を備え、
所定位置に位置決めされた前記ノズルは、作業対象物に向けて前記薬剤を吐出することを特徴とする。

この発明によれば、ノズルの吐出方向がノズル駆動部によって所望位置に調整されるので、作業対象物に対して薬剤を的確に供給できる。

この発明の一実施形態に係る無人飛翔体を前側から見た斜視図である。 図１に示した無人飛翔体における一側のノズルおよびノズル駆動部の要部拡大斜視図である。 図１に示した無人飛翔体における他側のノズルおよびノズル駆動部の要部拡大斜視図である。 図３に示した他側のノズルおよびノズル駆動部を別の角度から見た斜視図である。 図１に示した無人飛翔体の機能ブロック図である。 ガードフレームの当接部が作業対象物に当接した状態で、ノズルが作業対象物の吐出対象に向けて薬剤を吐出する様子を説明する模式図である。 ノズル駆動部の動きを説明する模式図である。 ノズルの縦方向の動きを説明する模式図である。 ノズルの横方向の動きを説明する模式図である。 ノズルが回転する動きを説明する模式図である。

図１から図１０を参照しながら、一実施形態に係る無人飛翔体１を説明する。この発明において、前側という文言は、無人飛翔体１に設置されるノズル３５の吐出口３６が作業対象物８０に対面する側のことを意味している。図１において、左方を前側とし、右方を後側とし、上方を左側として、下方を右側とする。

図１は、この発明の一実施形態に係る無人飛翔体１を前側から見た斜視図である。図２は、図１に示した無人飛翔体１における一側のノズル３５およびノズル駆動部４０の要部拡大斜視図である。図３は、図１に示した無人飛翔体１における他側のノズル３５およびノズル駆動部４０の要部拡大斜視図である。図４は、図３に示した他側のノズル３５およびノズル駆動部４０を別の角度から見た斜視図である。図５は、図１に示した無人飛翔体１の機能ブロック図である。図６は、ガードフレーム２０の当接部２７が作業対象物８０に当接した状態で、ノズル３５が作業対象物８０の吐出対象８１に向けて薬剤Ｓを吐出する様子を説明する模式図である。図７は、ノズル駆動部４０の動きを説明する模式図である。図８は、ノズル３５の縦方向の動きを説明する模式図である。図９は、ノズル３５の横方向の動きを説明する模式図である。図１０は、ノズル３５が回転する動きを説明する模式図である。

無人飛翔体１は、遠隔操作や自動操縦によって飛翔する小型の飛翔体である。図１に示すように、無人飛翔体１は、例えば、本体２と、４つの翼支持アーム４と、４つの電動式のモータ７と、４つの回転翼３と、２つの脚フレーム６と、ガードフレーム２０とを有する。

本体２は、無人飛翔体１の中央領域に形成される。図５に示すように、本体２は、例えば、制御部６０と、ＲＡＭやＲＯＭやフラッシュメモリなどのメモリ６１と、慣性センサ６２、ＧＰＳセンサ６３、気圧センサ６４、電子コンパス６５などの各種センサとを有するフライトコントローラを備える。フライトコントローラは、遠隔操作や自動制御により無人飛翔体１の飛翔姿勢や飛翔ルートなどを制御する機能を有する。また、本体２には、無人飛翔体１の駆動電源として働くバッテリが搭載される。

制御部６０は、中央演算ユニット（ＣＰＵ）である。例えば、制御部６０に対して、モータ７と、ノズル駆動部４０と、吐出制御部３０と、撮影部５０と、通信装置６７とが電気的に接続される。操作端末７０は、使用者の操作により無人飛翔体１に指令を送信するとともに、無人飛翔体１から送信された各種情報（例えば、位置や撮影映像）を表示する。操作端末７０は、無人飛翔体１の通信装置６７に対して無線または有線で通信を行う。操作端末７０は、専用のコントローラ、タブレット端末やスマートフォンやモバイル型パーソナルコンピュータなどの携帯可能な情報機器である。

４つの翼支持アーム４は、本体２から平面視で略十字形状に延在するように配設される。４つのモータ７は、各翼支持アーム４の先端部に配設される。４つの回転翼３は、各モータ７の上部に配設される。回転翼３が、モータ７の駆動軸に接続される。フライトコントローラにより、各回転翼３に対応するモータ７の駆動軸の回転数が制御されて、無人飛翔体１は、上昇や下降の動作、および、前後方向や左右方向の飛翔を行う。

撮影部５０は、本体２の下部設置面や脚フレーム６に配設される。撮影部５０は、例えば、動画を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのカメラである。脚フレーム６は、本体２の下方に配設されて、無人飛翔体１の離着陸時における支持脚の役割を果たす。

ガードフレーム２０は、略矩形の上フレーム２１と、略矩形の下フレーム２２と、複数の縦フレーム２３と、複数の連結部２５とを有する。上フレーム２１は、回転翼３よりも上方に位置するとともに、下フレーム２２は、回転翼３よりも下方に位置する。上フレーム２１および下フレーム２２は、平面視で重なるように構成されるとともに、４つの回転翼３と干渉しないように大きめのサイズを有する。縦フレーム２３は、上フレーム２１と下フレーム２２とをつなぐとともに、４つの回転翼３と干渉しない離間高さを有する。したがって、ガードフレーム２０は、回転翼３を囲って保護するように構成される。

以下、ガードフレーム２０の構成を詳細に説明する。

略矩形の上フレーム２１は、平面視で直線状の４つの上辺フレーム２１ａと、円弧状の４つの上コーナーフレーム２１ｂと、２つの上第２フレーム２１ｄとを有する。上辺フレーム２１ａは、前側と後側と左側と右側との４箇所に配設される。上コーナーフレーム２１ｂは、前左側と前右側と後左側と後右側との４箇所に配設される。２つの上第２フレーム２１ｄは、左右方向に直線状に延在するとともに、前後方向に離間している。前右側の上コーナーフレーム２１ｂは、前左側と前右側と後左側と後右側との４箇所に配設される。例えば、上辺フレーム２１ａなどのように直線状に延在するフレームはカーボンからなり、上コーナーフレーム２１ｂのように曲線状に延在するフレームはアルミニウムからなる。これにより、略矩形の上フレーム２１を軽量化できる。

略矩形の下フレーム２２は、平面視で直線状の４つの下辺フレーム２２ａと、円弧状の４つの下コーナーフレーム２２ｂと、２つの下第１フレーム２２ｃと、２つの下第２フレーム２２ｄとを有する。下辺フレーム２２ａは、前側と後側と左側と右側との４箇所に配設される。下コーナーフレーム２２ｂは、前左側と前右側と後左側と後右側との４箇所に配設される。２つの下第１フレーム２２ｃは、前後方向に直線状に延在するとともに、左右方向に離間している。２つの下第２フレーム２２ｄは、左右方向に直線状に延在するとともに、前後方向に離間している。例えば、下辺フレーム２２ａなどのように直線状に延在するフレームはカーボンからなり、下コーナーフレーム２２ｂのように曲線状に延在するフレームはアルミニウムからなる。これにより、略矩形の下フレーム２２を軽量化できる。

前右側の上コーナーフレーム２１ｂと右側の上辺フレーム２１ａと縦フレーム２３と上第２フレーム２１ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。前左側の上コーナーフレーム２１ｂと左側の上辺フレーム２１ａと縦フレーム２３と上第２フレーム２１ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。後右側の上コーナーフレーム２１ｂと右側の上辺フレーム２１ａと縦フレーム２３と上第２フレーム２１ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。後左側の上コーナーフレーム２１ｂと左側の上辺フレーム２１ａと縦フレーム２３と上第２フレーム２１ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。

前右側の上コーナーフレーム２１ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。前左側の上コーナーフレーム２１ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。後右側の上コーナーフレーム２１ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。後左側の上コーナーフレーム２１ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。

前右側の下コーナーフレーム２２ｂと右側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第２フレーム２２ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。前左側の下コーナーフレーム２２ｂと左側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第２フレーム２２ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。後右側の下コーナーフレーム２２ｂと右側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第２フレーム２２ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。後左側の下コーナーフレーム２２ｂと左側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第２フレーム２２ｄとの交点は、連結部２５によって連結される。

前右側の下コーナーフレーム２２ｂと前側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第１フレーム２２ｃとの交点は、連結部２５によって連結される。前左側の下コーナーフレーム２２ｂと前側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第１フレーム２２ｃとの交点は、連結部２５によって連結される。後右側の下コーナーフレーム２２ｂと後側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第１フレーム２２ｃとの交点は、連結部２５によって連結される。後左側の下コーナーフレーム２２ｂと後側の下辺フレーム２２ａと縦フレーム２３と下第１フレーム２２ｃとの交点は、連結部２５によって連結される。

前右側の下コーナーフレーム２２ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。前左側の下コーナーフレーム２２ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。後右側の下コーナーフレーム２２ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。後左側の下コーナーフレーム２２ｂと縦フレーム２３とは、連結部２５によって連結される。

下第１フレーム２２ｃおよび下第２フレーム２２ｄの少なくとも一方が、４つの翼支持アーム４のそれぞれで支持されるとともに、ネジや結束バンドなどの固定手段によって４つの翼支持アーム４に固定される。これにより、ガードフレーム２０が回転翼３と干渉することなく、ガードフレーム２０を無人飛翔体１に設置できる。

当接部２７は、後述するように、作業対象物８０の吐出対象８１に向けて薬剤Ｓを吐出するときに、ガードフレーム２０が作業対象物８０に当接するときの部分である。前側に位置する上辺フレーム２１ａと下辺フレーム２２ａと２つの縦フレーム２３，２３とにおける少なくとも１つは、当接部２７を構成する。ガードフレーム２０の前側、すなわち当接部２７が作業対象物８０に当接することによって、無人飛翔体１の位置安定性が向上して、ノズル３５の位置安定性が向上するので、吐出対象８１に対する薬剤Ｓの供給が安定する。

当接部２７は、作業対象物８０の形態や無人飛翔体１の姿勢に応じて変わる。例えば、橋脚のように作業対象物８０が縦方向に延在する縦壁である場合、当接部２７として、ガードフレーム２０の前面が縦壁に当接する。この場合、前側に位置する上辺フレーム２１ａと下辺フレーム２２ａと２つの縦フレーム２３，２３との少なくとも１つが当接部２７として働く。無人飛翔体１の位置や姿勢の安定性を向上させるために、前側に位置する上辺フレーム２１ａと下辺フレーム２２ａと２つの縦フレーム２３，２３とを含む前面の矩形部分が、当接部２７として働く。

また、例えば、作業対象物８０がトンネルのような半円筒状の壁である場合、当接部２７として、前側に位置する上辺フレーム２１ａが、半円筒状の壁に当接する。しかしながら、半円筒状の壁の曲率半径によっては、前側に位置する上辺フレーム２１ａおよび下辺フレーム２２ａが、半円筒状の壁に当接してもよい。したがって、作業対象物８０がトンネルのような半円筒状の壁である場合、少なくとも、前側に位置する上辺フレーム２１ａが、当接部２７として働く。

また、例えば、作業対象物８０が横方向に延在する平坦な天井である場合、当接部２７として、ガードフレーム２０の上フレーム２１が天井に当接する。この場合、前側に位置する上辺フレーム２１ａを含む上フレーム２１が、当接部２７として働く。

図１および図６に示すように、無人飛翔体１は、薬剤Ｓを貯留する容器として働くスプレー缶１０を備える。スプレー缶１０は、容器ホルダー１４および容器設置部１５によって、本体２の上部設置面に設置される。スプレー缶１０の上部には、吐出制御部３０が取り付けられる。吐出制御部３０は、例えば、装着部と、レバー部と、押下部と、リンク部と、駆動モータと、バッテリとを有する。吐出制御部３０は、スプレー缶１０の上部に設けられる吐出ボタンの押下を制御する。吐出ボタンが押下されると、薬剤Ｓが作業対象物８０に向けて吐出される。これにより、薬剤Ｓの吐出タイミングおよび吐出量を自動的に制御できる。

スプレー缶１０には、薬剤Ｓを吐出するための圧縮ガスが封入される。圧縮ガスは、例えば、プロパン、ブタンなどの液化石油ガスやジメチルエーテル、フロン又は代替フロン、窒素などである。市販されているスプレー缶１０の中から、用途に合ったスプレー缶１０が選ばれる。これにより、薬剤Ｓの取り扱いや準備が簡単になるとともに容器や吐出制御部３０の小型化が可能になるので、無人飛翔体１への搭載が容易になる。

鉄道や道路における橋梁やトンネル、設備や施設や建築物などのように屋外に設置される作業対象物８０は、経時的に劣化する。そのため、例えば、所定のタイミングで作業対象物の安全点検を行ったあと、作業対象物８０の異常部位である吐出対象８１に対して補修工事を行う。補修工事においては、例えば、コンクリートクラックの補修や部分的な色むらの補修するために、補修用薬剤が使用される。

スプレー缶１０に充填される薬剤Ｓは、例えば補修用薬剤である。例えば、コンクリートにできたクラック（吐出対象８１）を埋めて補修する場合、補修用薬剤は、超速硬セメントと有機溶剤とを含むセメント組成物である。セメント組成物の補修用薬剤は、混和材を含むことができる。これにより、人の手が届きにくい高所での補修作業を、安全に且つ容易に実現できる。

スプレー缶１０の吐出端は、チューブ３３を介してノズル３５に接続される。チューブ３３は、例えば、ウレタン系やシリコーン系やフッ素系の、可撓性を持ったエラストマーである。これにより、チューブ３３が撓むことで、ノズル３５や取付部３９の位置を適宜に変えることができる。チューブ３３は、保持バンドによって下第１フレーム２２ｃなどに取り付けられる。無人飛翔体１が２つのノズル３５を有する場合、チューブ３３は、二股に分岐して、分岐された分岐チューブのそれぞれにノズル３５が接続される。ノズル３５は、ノズル駆動部４０に配設される。ノズル駆動部４０は、取付部３９を介してガードフレーム２０に取り付けられる。

以下、図１から図４を参照しながら、ノズル駆動部４０の構成を詳細に説明する。

図１に示すように、無人飛翔体１は、２つのノズル駆動部４０を有する。無人飛翔体１を前側から見て、ノズル駆動部４０は、右側（一側）および左側（他側）のそれぞれに配設される。右側のノズル駆動部４０には、ノズル３５として働く第１ノズル（右側のノズル）が取り付けられる。左側のノズル駆動部４０には、ノズル３５として働く第２ノズル（左側のノズル）が取り付けられる。２つのノズル（第１ノズルおよび第２ノズル）３５は、前側の下辺フレーム２２ａの延在方向（左右方向）において離間している。

図２から図４に示すように、例えば、ノズル駆動部４０は、取付部３９を介して、前側の下辺フレーム２２ａと下第１フレーム２２ｃとが交わる交点部の近傍に設置される。取付部３９は、水平方向に延在するように配設される。取付部３９は、例えば、カーボンからなるとともに板状形状を有する。取付部３９には、複数の取付穴が形成される。例えば、取付部３９は、保持バンドを取付穴に挿通した状態で、保持バンドが、前側に位置する下辺フレーム２２ａおよび下第１フレーム２２ｃに巻き回される。そして、保持バンドを締め付けることによって、取付部３９は、前側に位置する下辺フレーム２２ａおよび下第１フレーム２２ｃに固定される。下辺フレーム２２ａおよび下第１フレーム２２ｃに対する取付部３９の取付位置は、下第１フレーム２２ｃの延在方向（前後方向）および前側の下辺フレーム２２ａの延在方向（左右方向）において調整可能に構成される。言い換えると、ノズル３５の吐出口３６と作業対象物８０の吐出対象８１との間の離間距離が調整可能なように、取付部３９が移動可能に構成される。これにより、作業対象物８０の吐出対象８１に応じて、吐出対象８１に対するノズル３５の離間距離を適切に調整できる。

ノズル駆動部４０は、第１駆動部４１と第２駆動部４５とを有する。第１駆動部４１は、第１シャフト４２と、第１シャフト４２を回転駆動するサーボモータとを有する。第２駆動部４５は、第２シャフト４６と、第２シャフト４６を回転駆動するサーボモータとを有する。サーボモータは、エンコーダ（回転検出器）によって第１シャフト４２および第２シャフト４６の各回転位置を検知しており、エンコーダで検出した情報をコントローラにフィードバックすることで第１シャフト４２および第２シャフト４６の各回転位置を制御するため、精度の高い位置決めが可能である。そして、所定のパルス幅を有するパルス信号を送り込むことにより、パルス幅に応じた角度で、第１シャフト４２および第２シャフト４６のそれぞれが回転する。第１駆動部４１および第２駆動部４５として、例えば、双葉電子工業製の空用デジタルサーボを用いることができる。

図２および図３に示すように、第１駆動部４１は、第２駆動部４５の上方に配設される。第２駆動部４５は、取付部３９に取り付けられて、取付部３９に形成される取付穴に対して例えばネジ止めされる。取付部３９に対する第２駆動部４５の取付は、下第１フレーム２２ｃの延在方向（前後方向）および前側の下辺フレーム２２ａの延在方向（左右方向）において調整可能に構成される。第２駆動部４５の位置を調整することにより、ノズル３５の吐出口３６と作業対象物８０の吐出対象８１との間での離間距離を変えることができる。

第２駆動部４５の第２シャフト４６は、縦方向（縦フレーム２３の延在方向、例えば上下方向）に延在する。第２シャフト４６は、例えば接続アダプタを介して、第１駆動部４１に接続され、第１駆動部４１を回動可能に支持する。第１駆動部４１の第１シャフト４２は、前側の下辺フレーム２２ａの延在方向（例えば左右方向）に延在する。第１シャフト４２の先端部は、ノズル駆動部４０の近傍に配設される連結部２５の反対側に位置する。

第１シャフト４２の先端部には、ノズル３５が取り付けられる。ノズル３５は、基端側においてチューブ３３と接続されるとともに、先端側において、吐出口３６を有する。

ノズル３５は、図示しないノズルアダプタを介して、第１シャフト４２の軸方向に直交するように第１シャフト４２の先端部に取り付けられる。ノズル３５は、ノズルアダプタに対して例えばネジ止めされる。ノズルアダプタに対するノズル３５の取付は、下第１フレーム２２ｃの延在方向（例えば前後方向）において調整可能に構成される。ノズル３５の位置を調整することにより、ノズル３５の吐出口３６と作業対象物８０の吐出対象８１との間での離間距離を変えることができる。言い換えると、ノズル３５の吐出口３６と作業対象物８０の吐出対象８１との間の離間距離が調整可能なように、ノズル３５が移動可能である。これにより、作業対象物８０の吐出対象８１に応じて、作業対象物８０の吐出対象８１に対するノズル３５の離間距離を適切に調整できる。

ノズル３５の吐出口３６は、当接部２７として働く前側の下辺フレーム２２ａよりも、平面視で、内側に後退した位置にある。これにより、吐出された薬剤Ｓが、ノズル３５やノズル駆動部４０などにはね返って付着することを抑制できる。

ノズル３５の吐出口３６は、平面視で、回転翼３の外側に位置する。これにより、回転翼３の回転によって発生する気流の影響を抑制して、作業対象物８０の吐出対象８１に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。

図７に示すように、前側に位置する下辺フレーム２２ａおよび下第１フレーム２２ｃによって形成される面（横方向に延在する面）において、第２駆動部４５の第２シャフト４６を中心にして、第１駆動部４１が回動する。また、下第１フレーム２２ｃおよび縦フレーム２３によって形成される面（縦方向に延在する面）において、第１駆動部４１の第１シャフト４２を中心にして、ノズル３５が回動する。

第１駆動部４１の第１シャフト４２と第２駆動部４５の第２シャフト４６とは、独立して回動し、それぞれ３６０度の角度で回動可能である。これにより、作業対象物８０の吐出対象８１に応じて、２つのノズル（すなわち、第１ノズルおよび第２ノズル）３５から吐出される薬剤Ｓの吐出方向を適切に調整できる。

図８に示すように、第１シャフト４２だけを回動させると、ノズル３５は、縦方向に首を振る動きをする。図９に示すように、第２シャフト４６だけを回動させると、ノズル３５は、横方向に首を振る動きをする。

第１駆動部４１の第１シャフト４２と第２駆動部４５の第２シャフト４６とを同時に回動させることもできる。図１０に示すように、第１シャフト４２および第２シャフト４６を同じ速度で回動させると、ノズル３５は、吐出口３６が円を形成するような首を振る動きをする。第１シャフト４２および第２シャフト４６を異なる速度で回動させると、ノズル３５は、吐出口３６が楕円を形成するような首を振る動きをする。

図６から図１０を参照しながら、無人飛翔体１による薬剤Ｓの供給方法を説明する。

使用者は、操作端末７０を操作して、無人飛翔体１に指令を送信することにより、無人飛翔体１を作業対象物８０に向けて移動させる（移動工程）。

図６に示すように、ガードフレーム２０の当接部２７を作業対象物８０に当接させることによって無人飛翔体１を位置決めする（位置決め工程）。当接部２７は、前側に位置する上辺フレーム２１ａと下辺フレーム２２ａと２つの縦フレーム２３とを含む。作業対象物８０の形態に応じて、前側に位置する４つのフレーム２１ａ，２２ａ，２３，２３のうちの少なくとも１つが作業対象物８０に当接することによって、無人飛翔体１の位置決めが可能である。使用者は、作業対象物８０に当接することで無人飛翔体１の位置決めを行うが、当該位置決めの際には無人飛翔体１をホバリング（空中に静止）させる。

使用者は、吐出対象８１の位置や状態を、例えば、撮影部５０で撮影する。操作端末７０に設置されたモニターによって、または、操作端末７０とは別体のモニターによって、使用者は撮影された映像を観察する。使用者は、モニターに映し出された映像を見ながら、ノズル３５を動かして、作業対象物８０の吐出対象８１に対するノズル３５の吐出方向を適宜に調整する（ノズル調整工程）。

無人飛翔体１が空中で静止している状態で、使用者は、操作端末７０を操作して、ノズル３５から、作業対象物８０の吐出対象８１に向けて薬剤Ｓを吐出させる（吐出工程）。吐出工程は、例えば、無人飛翔体１が空中で静止している状態で行われる。これにより、無人飛翔体１の位置安定性がさらに向上して、ノズル３５の位置安定性がさらに向上するので、吐出対象８１に対して薬剤Ｓをより正確に供給できる。

吐出工程において、ノズル３５を動かさない場合、ピンポイントの吐出対象８１に薬剤Ｓを供給できる。吐出工程において、吐出対象８１に応じて、ノズル３５を動かすことができる。例えば、図８に示すように、第１シャフト４２だけを回動させることにより、ノズル３５が縦方向（上下方向）に首を振る動きをさせることができる。これにより、縦方向に延在する吐出対象８１に薬剤Ｓを供給できる。

例えば、図９に示すように、第２シャフト４６だけを回動させることにより、ノズル３５が横方向（左右方向）に首を振る動きをさせることができる。これにより、横方向に延在する吐出対象８１に薬剤Ｓを供給できる。

例えば、図１０に示すように、第１シャフト４２および第２シャフト４６を同じ速度で回動させることにより、吐出口３６が円を形成するようにノズル３５が首を振る動きをさせることができる。これにより、ピンポイントの吐出対象８１よりも、広い面積を有する円状の吐出対象８１に薬剤Ｓを供給できる。

したがって、一実施形態に係る無人飛翔体１によれば、ノズル３５の吐出方向がノズル駆動部４０によって所望位置に調整されるので、作業対象物８０に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。また、ガードフレーム２０の当接部２７が作業対象物８０に当接することによって無人飛翔体１の位置安定性が向上するので、作業対象物８０の吐出対象８１に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。また、無人飛翔体１を適切な位置に位置決めするための特別な操作や技能が不要になる。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

ノズル３５の吐出口３６と作業対象物８０の吐出対象８１との間の離間距離が調整可能であるように、ノズル３５は、多段の筒状体が長さ方向に伸縮自在である構成（いわゆるテレスコープ型）にすることができる。これにより、吐出口３６を吐出対象８１に接近させた状態で薬剤Ｓを供給したり、凹んだ吐出対象８１に薬剤Ｓを供給したりできる。また、ノズル３５は、多段の筒状体が長さ方向に弾性的に伸縮自在である構成にすることもできる。これにより、ノズル３５が衝突によるダメージを受けることを軽減しながら吐出口３６を吐出対象８１に接近させることができる。

一対のノズル（第１ノズルおよび第２ノズル）に対応する一対のスプレー缶１０と吐出制御部３０とチューブ３３とを有し、一対のノズル（第１ノズルおよび第２ノズル）３５の動き（吐出方向と吐出タイミング）を独立して制御することもできる。これにより、作業対象物８０において離間した２つの吐出対象８１，８１に対して薬剤Ｓを個別に且つ的確に供給できる。

上記の実施形態では、ノズル３５およびノズル駆動部４０は、取付部３９を介してガードフレーム２０の前側に取り付けられているが、他の態様にすることもできる。例えば、ガードフレーム２０の前側の近傍まで延在するステーを、本体２や翼支持アーム４や脚フレーム６の少なくとも一つに取り付けるとともに、ノズル３５およびノズル駆動部４０がステーの先端側で支持される態様にすることもできる。

第１駆動部４１および第２駆動部４５のモータとして、ステッピングモータを使用することもできる。ステッピングモータではシャフトの回転角度がパルス数に比例しており、パルス数によってシャフトの回転角度を制御できる。

上記実施形態では、薬剤Ｓおよび圧縮ガスが、スプレー缶１０の中に一緒に充填されているが、薬剤Ｓを貯留する容器と、圧縮ガスを供給する加圧部とを別体にしたスプレーガンタイプにすることもできる。これにより、多くの薬剤Ｓを容器に収容できるので、長い時間にわたって薬剤Ｓを供給できる。

上記実施形態では、薬剤Ｓとして、作業対象物８０の補修用薬剤を例示しているが、潤滑剤、防錆剤、接点復活剤、ネジ緩み止め剤、探傷剤、塗料、接着剤などとすることもできる。

図１に示した無人飛翔体１は、４つの回転翼３を有するが、回転翼３の個数を偶数の６個や８個などにすることもできる。

この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。

この発明の一態様に係る無人飛翔体１は、
複数の回転翼３と、
前記回転翼３を保護するガードフレーム２０と、
薬剤Ｓを吐出するノズル３５と、
前記薬剤Ｓを吐出する吐出方向を変えるために前記ノズル３５を自在に動かすノズル駆動部４０と、
前記ノズル駆動部４０を前記ガードフレーム２０に取り付けるための取付部３９と、を備え、
所定位置に位置決めされた前記ノズル３５は、作業対象物８０に向けて前記薬剤Ｓを吐出することを特徴とする。

上記構成によれば、ノズル３５の吐出方向がノズル駆動部４０によって所望位置に調整されるので、作業対象物８０に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記ノズル３５の吐出口３６が、平面視で、前記ガードフレーム２０よりも内側に後退した位置にある。

上記実施形態によれば、吐出された薬剤Ｓが、ノズル３５やノズル駆動部４０などにはね返って付着することを抑制できる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記ノズル３５の吐出口３６が、平面視で、前記回転翼３の外側に位置する。

上記実施形態によれば、回転翼３の回転によって発生する気流の影響を抑制して、作業対象物８０に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記ノズル３５の吐出口３６と前記作業対象物８０の吐出対象８１との間の離間距離が調整可能なように、前記ノズル３５および／または前記取付部３９が移動可能に構成される。

上記実施形態によれば、作業対象物８０の吐出対象８１に応じて、吐出対象８１に対するノズル３５の離間距離を適切に調整できる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記ノズル３５の吐出口３６と前記作業対象物８０の吐出対象８１との間の離間距離が調整可能なように、前記ノズル３５が長さ方向に伸縮自在である。

上記実施形態によれば、吐出口３６を吐出対象８１に接近させた状態で薬剤Ｓを供給したり、凹んだ吐出対象８１に薬剤Ｓを供給したりできる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記ノズル３５として、第１ノズルおよび第２ノズルを有し、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの動きを独立して制御する。

上記実施形態によれば、作業対象物８０における離間した２つの吐出対象８１，８１に対して薬剤Ｓを個別に且つ的確に供給できる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記薬剤Ｓおよび圧縮ガスを収容する容器１０と、
前記ノズル３５と前記容器１０とをつなぐチューブ３３と、
前記薬剤Ｓの吐出を制御する吐出制御部３０と、をさらに備える。

上記実施形態によれば、薬剤Ｓの吐出タイミングおよび吐出量を自動的に制御できる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記容器１０が、スプレー缶である。

上記実施形態によれば、薬剤Ｓの取り扱いや準備が簡単になるとともに吐出制御部３０の小型化が可能になるので、無人飛翔体１への搭載が容易になる。

また、一実施形態の無人飛翔体１では、
前記ガードフレーム２０が、４つの上辺フレーム２１ａを有する平面視で略矩形の上フレーム２１と、４つの下辺フレーム２２ａを有する平面視で略矩形の下フレーム２２と、前記上フレーム２１および前記下フレーム２２をつなぐ複数の縦フレーム２３とを有する。

上記実施形態によれば、ガードフレーム２０の前側が作業対象物８０に当接することが可能になって、無人飛翔体１の位置安定性が向上して、ノズル３５の位置安定性が向上するので、作業対象物８０に対する薬剤Ｓの供給が安定する。

この発明の一態様に係る薬剤Ｓの供給方法は、
前記無人飛翔体１が、前記作業対象物８０に向けて移動する移動工程と、
前記作業対象物８０に応じて前記ノズル３５を動かすことによって、前記ノズル３５の吐出方向を調整するノズル調整工程と、
前記ノズル３５が、前記作業対象物８０に向けて前記薬剤Ｓを吐出する吐出工程と、を含む。

上記実施形態によれば、ノズル３５の吐出方向がノズル駆動部４０によって所望位置に調整されるので、作業対象物８０に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。

また、一実施形態の薬剤Ｓの供給方法では、
前記ガードフレーム２０が前記作業対象物８０に当接することによって前記無人飛翔体１を位置決めする位置決め工程をさらに備える。

上記実施形態によれば、ガードフレーム２０が作業対象物８０に当接することによって無人飛翔体１の位置安定性が向上するので、作業対象物８０に対して薬剤Ｓを的確に供給できる。

また、一実施形態の薬剤Ｓの供給方法では、
前記吐出工程は、前記無人飛翔体１が空中で静止している状態で行われる。

上記実施形態によれば、無人飛翔体１の位置安定性がさらに向上して、ノズル３５の位置安定性がさらに向上するので、吐出対象８１に対して薬剤Ｓを正確に供給できる。

１：無人飛翔体
２：本体
３：回転翼
４：翼支持アーム
５：上部設置面
６：脚フレーム
７：モータ
１０：スプレー缶（容器）
１４：容器ホルダー
１５：容器設置部
２０：ガードフレーム
２１：上フレーム
２１ａ：上辺フレーム
２１ｂ：上コーナーフレーム
２１ｄ：上第２フレーム
２２：下フレーム
２２ａ：下辺フレーム
２２ｂ：下コーナーフレーム
２２ｃ：下第１フレーム
２２ｄ：下第２フレーム
２３：縦フレーム
２５：連結部
２７：当接部
３０：吐出制御部
３３：チューブ
３５：ノズル
３６：吐出口
３９：取付部
４０：ノズル駆動部
４１：第１駆動部
４２：第１シャフト
４５：第２駆動部
４６：第２シャフト
５０：撮影部
６０：制御部
６１：メモリ
６２：慣性センサ
６３：ＧＰＳセンサ
６４：気圧センサ
６５：電子コンパス
６７：通信装置
７０：操作端末
８０：作業対象物
８１：吐出対象
Ｓ：薬剤

Claims (14)

1. 複数の回転翼と、
   前記回転翼を保護するガードフレームと、
   薬剤を吐出する吐出口を有するノズルと、
   前記薬剤を吐出する吐出方向を変えるために前記ノズルを自在に動かすノズル駆動部と、
   前記ノズル駆動部を前記ガードフレームに取り付けるための取付部と、を備え、
   前記ガードフレームは、略矩形の上フレームと、略矩形の下フレームと、前記上フレームおよび前記下フレームを上下方向に離間させた状態でつなぐ複数の縦フレームとを有し、
   前記ガードフレームは、作業対象物に対向する対向側において、前記上フレームの上辺フレームと前記下フレームの下辺フレームと前記縦フレームとを含む矩形の当接部を有し、
   前記当接部の少なくとも一部が前記作業対象物に対して直接当接した状態で、所定位置に位置決めされた前記ノズルは、前記吐出口を通じて、前記作業対象物に向けて前記薬剤を吐出することを特徴とする、無人飛翔体。
2. 前記ノズル駆動部は、前記下フレームの前記下辺フレームと、前記当接部に対して前後方向に延在する下第1フレームとが交わる交点部の近傍であり且つ前記ガードフレームの内側に後退した位置に配設され、
   前記吐出口が、平面視で、前記当接部よりも内側に後退した位置にあることを特徴とする、請求項１に記載の無人飛翔体。
3. 複数の回転翼と、
   前記回転翼を保護するガードフレームと、
   薬剤を吐出する吐出口を有するノズルと、
   前記薬剤を吐出する吐出方向を変えるために前記ノズルを自在に動かすノズル駆動部と、
   前記ノズル駆動部を前記ガードフレームに取り付けるための取付部と、を備え、
   前記ガードフレームは、略矩形の上フレームと、略矩形の下フレームと、前記上フレームおよび前記下フレームを上下方向に離間させた状態でつなぐ複数の縦フレームとを有し、
   前記ガードフレームは、作業対象物に対向する対向側において、前記上フレームの上辺フレームと前記下フレームの下辺フレームと前記縦フレームとを含む矩形の当接部を有し、
   前記ノズル駆動部は、前記下辺フレームと、前記当接部に対して前後方向に延在する前記下フレームの下第１フレームとが交わる交点部の近傍であり且つ前記ガードフレームの内側に後退した位置に配設され、
   前記吐出口が、平面視で、前記当接部よりも内側に後退した位置にあり、
   所定位置に位置決めされた前記ノズルは、前記吐出口を通じて、前記作業対象物に向けて前記薬剤を吐出することを特徴とする、無人飛翔体。
4. 前記当接部の少なくとも一部が前記作業対象物に対して直接当接した状態であることを特徴とする、請求項３に記載の無人飛翔体。
5. 前記吐出口が、平面視で、前記回転翼の外側に位置することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無人飛翔体。
6. 前記吐出口と前記作業対象物の吐出対象との間の離間距離が調整可能なように、前記ノズルおよび／または前記取付部が移動可能に構成されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無人飛翔体。
7. 前記吐出口と前記作業対象物の吐出対象との間の離間距離が調整可能なように、前記ノズルが長さ方向に伸縮自在であることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無人飛翔体。
8. 前記ノズルとして、第１ノズルおよび第２ノズルを有し、
   前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの動きを独立して制御することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無人飛翔体。
9. 前記薬剤および圧縮ガスを収容する容器と、
   前記ノズルと前記容器とをつなぐチューブと、
   前記薬剤の吐出を制御する吐出制御部と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の無人飛翔体。
10. 前記容器が、スプレー缶であることを特徴とする、請求項９に記載の無人飛翔体。
11. 前記ガードフレームの前記下フレームが、前記無人飛翔体の翼支持アームに支持され且つ固定されることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の無人飛翔体。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の前記無人飛翔体が、前記作業対象物に向けて移動する移動工程と、
    前記作業対象物に応じて前記ノズルを動かすことによって、前記ノズルの吐出方向を調整するノズル調整工程と、
    前記ノズルが、前記作業対象物に向けて前記薬剤を吐出する吐出工程と、を含むことを特徴する、薬剤の供給方法。
13. 前記ガードフレームが前記作業対象物に当接することによって前記無人飛翔体を位置決めする位置決め工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１２に記載の薬剤の供給方法。
14. 前記吐出工程は、前記無人飛翔体が空中で静止している状態で行われることを特徴とする、請求項１２または請求項１３に記載の薬剤の供給方法。

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