JP7227074B2 - 飛翔体 - Google Patents

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Description

本発明は、概して、長尺物で懸下可能な飛翔体に適用して好適なものである。
損壊した構造物での計器の調査、足場を組む必要のある高所の点検等においては、通常の車輪型の調査装置では適用が難しい状況がある。そのような状況では、足場を必要としない飛行型の遠隔ロボットによる調査が有効である。しかしながら、飛行型の遠隔ロボットは、一般的に、電動モータにてプロペラを駆動して飛行を行うため、自重をプロペラの推力で賄うために大電力を必要とし、調査時間が短くなってしまうという問題がある。
この点、調査時間を延長するため、吸着対象に吸着および脱着可能な吸着装置と、ワイヤの巻取りおよび繰り出しが可能な巻取り装置と、飛行体部と、を備える飛行装置が開示されている(特許文献1参照)。
特開2015-101168号公報
しかしながら、特許文献1に記載された飛行装置は、ワイヤにより吊り下がった状態(懸下されている状態)のときに、ヨー方向の首振りが発生したり、ピッチおよび/またはロール方向の振動(振子運動)が発生したりする。その結果、カメラ等での撮影を行う際に対象物を捉え続けることができないおそれがある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、懸下されているときであっても姿勢が安定する飛翔体を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、長尺物で懸下可能な飛翔体であって、前記飛翔体が懸下されているときは、前記飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動する駆動部と、前記飛翔体の姿勢を制御するために前記駆動部を制御する制御部と、を設けるようにした。
上記構成では、飛翔体が懸下されている状態においても、飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動し、プロペラを所定の回転数で駆動して推力方向を制御して制振させることにより、懸下されている状態においても飛翔体の姿勢が安定する。このように、飛翔体を懸下しつつ姿勢を安定させることで、例えば、長時間の運用が可能であり、かつ、カメラ等での調査を適切に行うことができるようになる。
本発明によれば、飛翔体が懸下されているときであっても飛翔体の姿勢を安定させることができる。
第1の実施の形態による調査システムに係る構成の一例を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体の概略構成を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体の構成および端末装置の構成の一例を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体の懸下部の一部を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体の上部を拡大した図である。 第1の実施の形態による磁石が台座に取り付けられている態様の一例を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体の制御に係るフローチャートの一例を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体の制御の様子を示す図である。 第1の実施の形態による飛翔体による調査の様子を説明する図である。
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。本実施の形態は、建物内の探査、撮影等を行うための技術であって、安定して長時間の調査が可能な技術に関するものである。例えば、本実施の形態に示す調査システムは、周囲の状況を調査するカメラ等の調査装置を搭載し、飛翔機能により飛翔する飛翔体を含んで構成される。かかる飛翔体は、飛翔体の上部を構造物に固定可能な磁石等の固定離脱部を備え、ワイヤ等の長尺物により降下することにより、調査対象に接近して調査可能である。また、飛翔体は、飛翔している状態(飛翔状態)と長尺物により懸下されている状態(懸下状態)とでの姿勢制御を切り替えることにより、安定な調査を提供可能である。なお、飛翔体は、長尺物で懸下可能であり、懸下状態における姿勢を制御するための1以上のプロペラを備える飛翔体であるならば、ドローンであってもよいし、飛行船であってもよいし、その他の飛翔体であってもよい。以下、詳細について説明する。
なお、以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、枝番を含む参照符号のうちの共通部分(枝番を除く部分)を使用し、同種の要素を区別して説明する場合は、枝番を含む参照符号を使用することがある。例えば、プロペラを特に区別しないで説明する場合には、「プロペラ203」と記載し、個々のプロペラを区別して説明する場合には、「上プロペラ203-1」、「下プロペラ203-2」のように記載することがある。
(1)第1の実施の形態
図1において、100は全体として第1の実施の形態による調査システムを示す。
図1は、調査システム100に係る構成の一例を示す図である。調査システム100は、飛翔体110と端末装置120とを含んで構成される。飛翔体110と端末装置120とは、互いに通信可能に構成されている。
飛翔体110は、電力供給部111と、駆動部112と、懸下部113と、調査部114と、調査結果送信部115と、制御部116と、動作指示受信部117と、設定部118とを備える。
電力供給部111は、飛翔体110の各部に電力を供給する。駆動部112は、電力供給部111を電源として飛翔体110を駆動する。懸下部113は、飛翔体110を懸下する。より具体的には、懸下部113は、固定離脱部113Aと、降下上昇部113Bとを備える。
固定離脱部113Aは、駆動部112により飛翔体110が飛翔した後、任意の構造物の所定の箇所(固定対象)に固定したり、固定対象から離脱したりする。固定離脱部113Aは、例えば、後述の磁石209を備える。この場合、固定離脱部113Aは、例えば、鉄製の梁、天井、天井クレーン、重機等の強磁性体の構造物に磁石209を固定し、例えば、ピン等を強磁性体の構造物に押し付けて磁石209を引き離して離脱を行う。なお、固定離脱部113Aは、飛翔体110の重量に耐えられる程度の粘着材を備え、粘着剤の粘着面で固定対象に固定するものであってもよい。例えば、両面テープ、接着剤等を用いてもよい。ただし、再利用可能な部材、固定対象に粘着物が残らない部材等であることが望ましい。
降下上昇部113Bは、固定離脱部113Aにより固定対象に固定された後、長尺物を繰り出したり繰り入れたりして、降下および上昇を行う。なお、長尺物は、一端が固定離脱部113Aに接続され、他端が降下上昇部113Bに接続されている。
調査部114は、飛翔体110の周囲の状況を調査する。調査部114は、カメラ、マイク、超音波センサ等、調査に必要となるデータを取得可能な機器である。
調査結果送信部115は、調査部114によって得られた調査結果の全部または一部を端末装置120に送信する。調査結果送信部115が調査結果を端末装置120に送信するタイミングは、特に限定されない。調査結果送信部115は、調査部114によって得られた調査結果を、リアルタイムに送信してもよいし、所定の周期で送信してもよいし、調査が終わってから送信してもよいし、その他のタイミングでもよい。
制御部116は、駆動部112、固定離脱部113A、降下上昇部113B、調査部114、調査結果送信部115等を制御する。制御部116の機能は、例えば、図示は省略するCPU(Central Processing Unit)が図示は省略するROM(Read Only Memory)に格納されたプログラムを図示は省略するRAM(Random Access Memory)に読み出して実行すること(ソフトウェア)により実現されてもよいし、専用の回路等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが組み合わされて実現されてもよい。また、制御部116の機能の一部は、制御部116と通信可能な他のコンピュータにより実現されてもよい。
動作指示受信部117は、端末装置120からの動作指示を受信する。動作指示受信部117は、受信した動作指示を制御部116に送信する。
設定部118は、電力供給部111が蓄えている電力の残量(例えば、後述のバッテリー207の残量)の設定を行う。例えば、動作指示受信部117は、端末装置120を介して、バッテリー207の残量を指定する旨の動作指示(設定指示)を受信すると、設定指示を制御部116に送信する。制御部116は、設定指示を受信すると、バッテリー207の残量が指定された残量になったことを知らせるように指示を設定部118に送信する。
設定部118は、バッテリー207の残量が指定された残量になった場合、その旨を制御部116に送信する。制御部116は、例えば、飛翔体110の懸下を中止し、端末装置120まで戻る制御を行う。また、例えば、制御部116は、指定された残量になった旨を端末装置120に送信する。かかる構成によれば、ユーザは、調査対象の環境に応じて、飛翔体110が手元に戻ってくるまでに必要なバッテリー207の残量を設定できるので、調査の途中でバッテリー207の残量がなくなってしまい、飛翔体110が戻ってこられない事態を回避できるようになる。
なお、設定部118は、設けられていなくてもよい。この場合、制御部116は、バッテリー207の残量を監視し、バッテリー207の残量がなくなる前に懸下を中止する制御を行うことが好適である。かかる構成では、バッテリー207の残量がなくなる前に懸下が中止されるので、例えば、固定対象から切り離されることにより、飛翔体110が懸下されたままの状態になってしまい、次の調査が行えない事態を回避できるようになる。
また、飛翔体110は、動作指示受信部117の代わりに外界認識部119を備え、端末装置120からの動作指示を受けることなく、自律的に調査を行うものであってもよい。付言するならば、飛翔体110は、動作指示受信部117と外界認識部119との両方を備えてもよい。
このように、調査システム100では、固定離脱部113Aによって固定対象に固定し、調査部114によって調査を実行することにより、駆動部112を停止または出力を大幅に落として運転ができるので、飛翔体110によるエネルギーの消費を低減することができ、低減した分、調査の時間を引き延ばすことが可能になる。
また、固定離脱部113Aによって固定対象に固定した後、降下上昇部113Bにより、調査部114の調査対象に接近して調査を行うことも可能である。飛翔体110が固定された真下等に調査対象がある場合、特に有効であり、単に固定対象に固定された場合よりも調査対象に接近して調査を行うことができる。
端末装置120は、動作指示入力部121と、動作指示送信部122と、調査結果受信部123とを備える。
動作指示入力部121は、ユーザにより飛翔体110に対する動作指示の入力を受け付ける。動作指示としては、飛翔体110の操縦に係る指示、調査部114の操作に係る指示、設定部118で監視するバッテリー207の残量を指定する指示等が挙げられる。動作指示送信部122は、動作指示入力部121で受け付けた動作指示を飛翔体110に送信する。調査結果受信部123は、飛翔体110から調査結果を受信する。
動作指示、調査結果の送受信は、有線通信で行ってもよいが、無線通信で行うことが好ましく、電波通信、赤外線通信等で行うのが好適である。このように構成することで、端末装置120による飛翔体110の遠隔操作が可能になる。
次に、飛翔体110の一例について、図2および図3を用いて説明する。図2は、飛翔体110の概略構成を示す図である。図3は、飛翔体110の構成および端末装置120の構成の一例を示す図である。
以降の説明では、飛翔体110のカメラ201の正面方向を進行方向としてX軸、X軸まわりをロール方向、X軸と直交して水平面と平行な軸をY軸、Y軸まわりをピッチ方向、X軸およびY軸と直交する軸をZ軸、Z軸周りをヨー方向とそれぞれ呼称し、この定義に従うものとする。
飛翔体110は、球形の外殻202の中央部分にプロペラ203を備える。
外殻202は、球形の外周形状を成すように形成されており、外殻202の内部にプロペラ203を収容することにより、飛翔体110の飛翔時の構造物への接触の際に、プロペラ203が直接接触して破損することを防ぐことができる。また、外殻202は、プロペラ203の周囲を気流が通過可能なように覆う網目状のシェル構造である。なお、外殻202の形状は、球形に限られるものではなく、涙滴形、だるま形等、飛翔体110が傾いて着地したときでも起き上がることが可能なその他の形状であってもよい。
上プロペラ203-1は、上プロペラモータ204-1により駆動され、回転により推力を発生する。下プロペラ203-2は、下プロペラモータ204-2により駆動され、上プロペラ203-1とは逆回りに回転し、回転により推力を発生する。つまり、上プロペラ203-1と下プロペラ203-2とは、逆方向に回転し、かつ、回転軸をほぼ同一とする2重反転のプロペラ構造としており、飛翔体110は、上プロペラ203-1および下プロペラ203-2の反トルクの合計値を制御し、飛翔体110のヨー方向の安定化を行いつつ飛翔するための推力を発生可能である。
また、上プロペラモータ204-1および下プロペラモータ204-2は、プロペラ方向制御モータ(ロール)205-1およびプロペラ方向制御モータ(ピッチ)205-2により、ロール方向およびピッチ方向に上プロペラ203-1および下プロペラ203-2の推力の方向を制御可能である。飛翔体110は、姿勢検出装置311で取得した飛翔体110の姿勢をもとにマイコン206にて姿勢制御演算を行い、スピードコントローラ312にて上プロペラモータ204-1および下プロペラモータ204-2の速度を制御し、プロペラ方向制御モータ(ロール)205-1およびプロペラ方向制御モータ(ピッチ)205-2にて上プロペラ203-1および下プロペラ203-2の推力方向を制御し、飛翔体110の空中姿勢を制御する。
飛翔体110の下部には、カメラ201と、飛翔体110の各部を制御するためのマイコン206と、飛翔体110の各部に供給する電力を蓄えるバッテリー207と、カメラ201の映像を無線で伝送するための映像送信機208とが搭載されている。下部に重量物であるバッテリー207、カメラ201等を集中して搭載することにより、飛翔体110が予期せぬ着地をした場合であったとしても、飛翔体110の重心位置によるモーメントのためバッテリー207を下にして安定するため、プロペラ203の推力方向が鉛直下向きを向くので、再離陸可能な構成となっている。
飛翔体110の上部には、磁石209と、脱着リング210と、ワイヤリール211と、ワイヤリール211を駆動するワイヤ巻上げモータ212とを備える。磁石209の下部は、後述のワイヤ404に接続されており、ワイヤ404は、ワイヤリール211に所定の長さをもって巻かれている。脱着リング210は、磁石209により強磁性体の構造物に固定された後の解除の際に用いられる。脱着リング210は、脱着用モータ313により押し上げられ、磁石209と強磁性体の構造物の固定面とを引き剥がすことが可能である。
例えば、磁石209により強磁性体の構造物に固定された後、カメラ201により飛翔体110の下方の調査対象を撮像したい場合、ワイヤ巻上げモータ212を駆動してワイヤリール211からワイヤ404を繰り出すことにより、飛翔体110は、プロペラ203による飛翔を行うことなく降下が可能であり、調査対象に接近して撮影等の調査が可能である。
付言するならば、本例では、バッテリー207および電源回路314は、電力供給部111の一例である。プロペラ203と、プロペラモータ204と、プロペラ方向制御モータ205と、スピードコントローラ312とは、駆動部112の一例である。磁石209と、脱着リング210と、ワイヤリール211と、ワイヤ巻上げモータ212と、脱着用モータ313とは、懸下部113の一例である。カメラ201は、調査部114の一例である。映像送信機208は、調査結果送信部115の一例である。マイコン206および姿勢検出装置311は、制御部116の一例である。無線受信機315は、動作指示受信部117の一例である。電源回路314は、設定部118の一例である。
また、操作入力装置321およびモニタ322は、動作指示入力部121の一例である。無線送信機323は、動作指示送信部122の一例である。映像受信機324は、調査結果受信部123の一例である。
図4は、飛翔体110の懸下部113の一部を示す図である。
懸下部113は、1以上の磁石209(本例では、磁石209-1、磁石209-2、磁石209-3、磁石209-4の4つ)を備える。磁石209によれば、例えば、固定対象の固定面に鉄粉、粉塵等が付着していたとしても、飛翔体110を固定対象に設置することができる。
また、磁石209は、台座401に設けられる。台座401には、磁石209を覆うためのカバー402が設けられる。カバー402は、磁石209の磁力を透過可能に構成されている。カバー402によれば、例えば、鉄粉等がカバー402に付着ことにより磁石209による吸着力が弱まったとしても、カバー402を取り外してカバー402に付着した鉄粉等を取り除くこと、カバー402を取り換えること等により、磁石209による吸着力を容易に回復できる。また、台座401は、本体403に取り外し可能に設けられる。このように、磁石209が交換可能に設けられているので、例えば、磁石209の磁力が弱まった際に、磁石209を容易に交換することができる。また、本体403の下部には、ワイヤ404が接続されている。
なお、本例では、長尺物として、ワイヤ404を例に挙げて説明したが、長尺物は、ワイヤ404に限られるものではない。例えば、チェーンであってもよいし、紐であってもよいし、アンテナであってもよいし、その他のものであってもよい。
図5は、飛翔体110の上部を拡大した図である。
図5(A)に示す状態は、脱着リング210を下げ、磁石209を露出させて強磁性体の構造物に固定可能な状態を示している。図5(B)に示す状態は、脱着用モータ313により脱着リング210を押し上げ、磁石209と強磁性体の構造物とを引き離し、離脱する状態を示している。
図6は、磁石209が台座401に取り付けられている態様の一例を示す図である。
図6に示すように、磁石209と台座401とは、ねじ601により取り付けられる。ここで、磁石209が上下方向および/または左右方向に可動可能なように、磁石209が台座401に設けられることが好適である。例えば、ねじ601により磁石209を台座401に取付可能であるが、磁石209のねじ穴がねじ601より一回り大きく設けられており、磁石209と台座401との間にまちが設けられるようにねじ601が締められる。かかる構成によれば、固定対象の固定面が平滑でない場合であっても、複数の磁石209が独立して可動することにより、飛翔体110を固定対象に設置することができるようになる。
図7は、飛翔体110の制御に係るフローチャートの一例を示す図である。以下では、マイコン206が行う主な制御について説明する。なお、カメラ201による撮影は、常時行われていてもよいし、ユーザにより指定された期間において行われてもよいし、懸下状態のときに行われてもよいし、その他の期間に行われてもよい。また、カメラ201による撮影の際は、マイコン206は、動作指示に応じて、カメラ201の向き等を制御してもよい。
ステップS701では、マイコン206は、飛翔状態制御を行う。例えば、マイコン206は、飛翔体110が飛翔しているときは、図8(A)に示す角度αを「0」にするようにプロペラ方向制御モータ(ロール)205-1とプロペラ方向制御モータ(ピッチ)205-2とを制御する。また、マイコン206は、ヨー軸周りの角速度が「0」となるように上プロペラモータ204-1と下プロペラモータ204-2との回転速度差を制御する。付言するならば、上プロペラ203-1と下プロペラ203-2との推力の合計は、自重と等しい。
ステップS702では、マイコン206は、磁石209にて強磁性体の構造物に固定されているか否かを判定する。マイコン206は、固定されていると判定した場合、ステップS703に処理を移し、固定されていないと判定した場合、ステップS701に処理を移す。
ステップS703では、マイコン206は、プロペラ203を減速する制御を行い、ワイヤ巻上げモータ212にてワイヤ404を繰り出し、降下を開始させる。
ステップS704では、マイコン206は、懸下状態制御を行う。例えば、マイコン206は、飛翔体110が懸下されているときは、図8(B)に示す角度βを「0」にするようにプロペラ方向制御モータ(ロール)205-1とプロペラ方向制御モータ(ピッチ)205-2とを制御する。また、マイコン206は、ヨー軸周りの角速度が「0」となるように上プロペラモータ204-1と下プロペラモータ204-2との回転速度差を制御する。付言するならば、上プロペラ203-1と下プロペラ203-2との推力の合計は、自重の1/10程度である。
ステップS705では、マイコン206は、ワイヤ巻上げモータ212にてワイヤ404を巻上げ、上昇を開始させる。
ステップS706では、マイコン206は、ワイヤ404の巻上げが終了すると、離脱制御を行う。より具体的には、マイコン206は、上プロペラ203-1と下プロペラ203-2との推力の合計値が自重程度に上昇したところで、脱着用モータ313にて脱着リング210を押し上げ、強磁性体の構造物から離脱する。
図8は、飛翔体110の制御の様子を示す図である。図8(A)は、飛翔体110が飛翔している状態を示している。図8(B)は、飛翔体110が強磁性体の構造物に磁石209により固定され、所定の長さだけワイヤ404を繰り出して懸下している状態を示している。以下では、飛翔体110の制御を、ヨー方向とロールおよびピッチ方向とに分けて説明する。
まず、ヨー方向の制御について説明する。
上プロペラモータ204-1と下プロペラモータ204-2とが異なる回転速度で回転することで、所定の方向に飛翔体110が旋回する。これは、上プロペラ203-1の回転により生じる反トルクと下プロペラ203-2の回転により生じる反トルクとの偏差トルクを利用して旋回している。上プロペラ203-1により生じる反トルクの方向は、旋回方向(ヨー方向)の負であり、下プロペラ203-2により生じる反トルクの方向は、旋回方向の正である。すなわち、正の方向に旋回する場合は、下プロペラモータ204-2の回転速度が上プロペラモータ204-1より速くなるように設定し、負の方向に旋回する場合は、上プロペラモータ204-1の回転速度が下プロペラモータ204-2より速くなるように設定することになる。
次に、ロールおよびピッチ方向の制御について説明する。
図8(A)に示す飛翔状態において、飛翔体110は、飛翔時に壁との接触等の外乱を受けて姿勢がロール方向にαだけ傾いている。このとき、プロペラ203の方向を制御しないとプロペラ203により生じる揚力Fの方向が外乱の影響を受けて常に変化することになるため、飛翔体110の姿勢を安定に維持することができない。そのため、図8(A)に示すように、飛翔体110が飛翔している場合、姿勢が傾いた方向とは逆の方向にプロペラ203を傾ける必要がある。
次に、図8(B)に示す懸下状態において、飛翔体110は、磁石209が強磁性体の構造物に固定して懸下された状態であり、周囲環境物との接触等の外乱により振り子のようにβだけ振れている。このとき、飛翔状態と同様に傾いた方向とは逆の方向にプロペラ203を傾けると、より振れ角度が増大する方向にプロペラ203により生じる揚力Fが働くため、飛翔体110の姿勢を安定に維持することができない。そのため、図8(B)に示すように、強磁性体の構造物から懸下されている場合、飛翔体110の姿勢が傾いた方向と同じ方向にプロペラ203を傾ける必要がある。
上述した理由により、飛翔体110は、飛翔状態と懸下状態とにおいて、プロペラ203の制御方法を変更している。
ここでは、ロール方向に姿勢が傾いた場合を用いて姿勢制御方法について述べたがピッチ方向に関しても同様である。
以上のような制御により、飛翔状態であっても、懸下状態であっても、飛翔体110は姿勢を安定させることができる。なお、懸下状態であっても、姿勢制御のためにプロペラ203を駆動する必要があるが、飛翔体110の自重は、ワイヤ404にて負担されているため、姿勢制御のための推力のみ発揮できればよく、飛翔状態と比較すると使用する電力量を大幅に削減可能である。
図9は、飛翔体110による調査の様子を説明する図である。
まず、図9(A)に示すように、飛翔体110は、飛翔しながら移動目標近傍の強磁性体の構造物まで移動し、磁石209を用いて強磁性体の構造物に設置される。その後、図9(B)に示すように、姿勢を制御可能な程度までプロペラ203の回転速度を減少させ、ワイヤ404を繰り出して降下し、所定の場所でカメラ201等を用いて調査を行い、その後、上昇する。飛翔体110は、強磁性体の構造物まで上昇した後、強磁性体の構造物からの脱離に向けて自重を支える程度の揚力を生み出すプロペラ203の回転速度まで増加する制御を行う。そして、飛翔体110は、図9(C)に示すように、飛翔に移行し、強磁性体の構造物から離れて次の目的箇所へと移動する。
以上のように、強磁性体の構造物への固定を利用して、用途に合わせて飛翔と懸下とを切り替え、消費電力を低減し、かつ、安定な姿勢制御が可能な飛翔体を実現する。
(2)他の実施の形態
なお、上述の実施の形態においては、本発明を飛翔体に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のシステム、装置、方法、プログラムに広く適用することができる。
また、上述の実施の形態においては、磁石を備える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電磁石を備えるようにしてもよい。この場合、バッテリーの残量がなくなってしまった場合に、構造物から切り離されることにより、飛翔体が懸下されたままの状態になってしまい、次の調査が行えない事態を回避できるようになる。
また、上記の説明において、各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
上述の実施の形態は、例えば、以下の特徴的な構成を備える。
長尺物(ワイヤー、チェーン、紐、アンテナ等)で懸下可能な飛翔体(例えば、飛翔体110)であって、上記飛翔体が懸下されているときは、上記飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラ(例えば、プロペラ203)を駆動する駆動部(例えば、駆動部112)と、上記飛翔体の姿勢を制御するために上記駆動部を制御する制御部(例えば、制御部116)と、を備えることを特徴とする。
上記構成では、飛翔体が懸下されている状態においても、飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動し、プロペラを所定の回転数で駆動して推力方向を制御して制振させることにより、懸下されている状態においても飛翔体の姿勢が安定する。このように、飛翔体を懸下しつつ姿勢を安定させることで、例えば、長時間の運用が可能であり、かつ、カメラ等での調査を適切に行うことができるようになる。
上記長尺物の一端部には、磁石(例えば、磁石209)が設けられ、上記磁石により強磁性体の構造物に固定され、上記構造物から上記長尺物により懸下される、ことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、強磁性体の構造物の固定面に鉄粉、粉塵等が付着していたとしても、飛翔体を強磁性体の構造物に設置することができるようになる。
上記磁石は、複数であり、上記複数の磁石は、台座(例えば、台座401)に設けられ、上記複数の磁石の各々は、上記台座から独立に可動可能に取り付けられている、ことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、固定対象の固定面が平滑でない場合であっても、複数の磁石が独立して可動することにより、飛翔体を固定対象に設置することができるようになる。
上記複数の磁石は、交換可能に設けられている、ことを特徴とする。
上記構成では、磁石が交換可能に設けられているので、例えば、磁石の磁力が弱まった際に、磁石を容易に交換することができる。なお、磁石は、磁石自体が交換可能であってもよいし、台座に設けられ、台座ごと交換可能であってもよい。
上記複数の磁石の磁力を透過可能であり、上記複数の磁石を覆うためのカバー(例えば、カバー402)を備える、ことを特徴とする。
上記構成では、例えば、鉄粉等がカバーに付着ことにより磁石による吸着力が弱まったとしても、カバーを取り外してカバーに付着した鉄粉等を取り除くこと、カバーを取り換えること等により、磁石による吸着力を容易に回復できる。
カメラを備え、上記制御部は、上記カメラ(例えば、カメラ201)の向きを制御する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、プロペラにより飛翔体の姿勢を制御しつつ、カメラの向きを制御することで、より安定した調査、かつ、広い視野を確保した調査を行うことができる。
上記飛翔体の重心は、上記飛翔体の中心より下部に設けられている、ことを特徴とする。
上記構成では、飛翔体の重心は、飛翔体の中心より下部に設けられているので、例えば、操縦ミスにより飛翔体が傾いて着地した場合であっても、起きあがり小法師のように起き上がり、再離陸可能となる。
上記飛翔体の重心を下げるために上記飛翔体の下部にバッテリー(例えば、バッテリー207)が設けられている、ことを特徴とする。
上記構成では、例えば、飛翔体において相対的に重いバッテリーを用いることで、飛翔体の重心を調整するための部品を追加することなく飛翔体の重心を下げることができる。
上記制御部は、上記飛翔体が飛翔しているときは、上記飛翔体の姿勢が傾いた方向とは逆の方向に上記プロペラを傾ける制御を行い、上記飛翔体が懸下されているときは、上記飛翔体の姿勢が傾いた方向と同じ方向に上記プロペラを傾ける制御を行う、ことを特徴とする。
ここで、飛翔体では、懸下しているときは、長尺物のねじれによる飛翔体の回転を抑えるために、プロペラを駆動する。しかしながら、プロペラを駆動すると、推力により飛翔体が振り子のように揺れる事態が生じ得る。この点、上記構成では、例えば、飛翔体の姿勢が傾いた方向と同じ方向にプロペラを傾ける制御を行うことで、飛翔体の揺れを抑えることができるので、より安定した調査を行うことができるようになる。
バッテリーの残量を設定する設定部(例えば、設定部118)を備え、上記制御部は、上記バッテリーの残量が設定された値に達したとき懸下を中止する制御を行う、ことを特徴とする。
上記構成では、例えば、調査対象の環境に応じて、飛翔体が手元に戻ってくるまでに必要なバッテリーの残量を設定できるので、調査の途中でバッテリーの残量がなくなってしまい、飛翔体が戻ってこられない事態を回避できるようになる。
上記制御部は、バッテリーの残量がなくなる前に懸下を中止する制御を行う、ことを特徴とする。
上記構成では、バッテリーの残量がなくなる前に懸下が中止されるので、例えば、構造物から切り離されることにより、飛翔体が懸下されたままの状態になってしまい、次の調査が行えない事態を回避できるようになる。
上記プロペラは、上側のプロペラ(例えば、上プロペラ203-1)と下側のプロペラ(例えば、下プロペラ203-2)とから構成され、上記飛翔体が飛翔しているときは、上記上側のプロペラの回転により生じる反トルクと、上記下側のプロペラの回転により生じる反トルクとの偏差トルクを利用して旋回する、ことを特徴とする。
上記構成では、上側のプロペラと、下側のプロペラとの2つで構成されるので、例えば、プロペラを4つ、8つ等設ける場合と比べて、飛翔体を小型化することで飛翔体の重量を小さくでき、消費電力を少なくすることができる。
また上述した構成については、本発明の要旨を超えない範囲において、適宜に、変更したり、組み替えたり、組み合わせたり、省略したりしてもよい。
100……調査システム、110……飛翔体、120……端末装置。

Claims (9)

  1. 長尺物で懸下可能な飛翔体であって、
    前記飛翔体が懸下されているときは、前記飛翔体が懸下されていない状態で飛翔しているときよりも少ない消費電力でプロペラを駆動する駆動部と、
    前記飛翔体の姿勢を制御するために前記駆動部を制御する制御部と、
    を備え
    前記長尺物の一端部には、複数の磁石が設けられ、
    前記複数の磁石により強磁性体の構造物に固定され、
    前記構造物から前記長尺物により懸下され、
    前記複数の磁石は、台座に設けられ、
    前記複数の磁石の各々は、前記台座から独立に可動可能に取り付けられている、
    ことを特徴とする飛翔体。
  2. 前記複数の磁石は、交換可能に設けられている、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  3. 前記複数の磁石の磁力を透過可能であり、前記複数の磁石を覆うためのカバーを備える、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  4. カメラを備え、
    前記制御部は、前記カメラの向きを制御する、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  5. 前記飛翔体の重心は、前記飛翔体の中心より下部に設けられている、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  6. 前記制御部は、前記飛翔体が飛翔しているときは、前記飛翔体の姿勢が傾いた方向とは逆の方向に前記プロペラを傾ける制御を行い、前記飛翔体が懸下されているときは、前記飛翔体の姿勢が傾いた方向と同じ方向に前記プロペラを傾ける制御を行う、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  7. バッテリーの残量を設定する設定部を備え、
    前記制御部は、前記バッテリーの残量が設定された値に達したとき懸下を中止する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  8. 前記制御部は、バッテリーの残量がなくなる前に懸下を中止する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
  9. 前記プロペラは、上側のプロペラと下側のプロペラとから構成され、
    前記飛翔体が飛翔しているときは、前記上側のプロペラの回転により生じる反トルクと、前記下側のプロペラの回転により生じる反トルクとの偏差トルクを利用して旋回する、
    ことを特徴とする請求項に記載の飛翔体。
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