WO2019215839A1 - 移動体、及びこれを用いる方法 - Google Patents

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WO2019215839A1
WO2019215839A1 PCT/JP2018/017916 JP2018017916W WO2019215839A1 WO 2019215839 A1 WO2019215839 A1 WO 2019215839A1 JP 2018017916 W JP2018017916 W JP 2018017916W WO 2019215839 A1 WO2019215839 A1 WO 2019215839A1
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rotors
traveling direction
moving
rotor
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PCT/JP2018/017916
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English (en)
French (fr)
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賢司 黒岩
翔介 井上
裕亮 稲垣
毅 相川
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株式会社自律制御システム研究所
株式会社Ｎｊｓ
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Publication date
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Priority to CN201880093289.2A priority patent/CN112118988B/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00—Air-cushion
    • B60V1/14—Propulsion; Control thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00—Air-cushion
    • B60V1/11—Stability or attitude control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/18—Appliances for use in repairing pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/45—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from two or more image sensors being of different type or operating in different modes, e.g. with a CMOS sensor for moving images in combination with a charge-coupled device [CCD] for still images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to a moving body and a method using the same. More specifically, the present invention relates to a moving body that moves in an arbitrary environment such as inside a closed space such as inside a tubular space or inside a rectangular space, and a method using the same.
  • the service life of sewer pipes is approximately 50 years, and it is assumed that the number of facilities that will reach the service life will increase dramatically in the future. For efficient maintenance, it is indispensable to understand the state of sewer pipes.
  • the method of investigating the state of sewer pipes has been the method in which the investigator dive into the pipe and conduct a direct visual investigation, the method of shooting a TV camera connected to the ground with a cable, and the cable connected to the ground.
  • a method has been used in which a TV camera is mounted on a self-propelled vehicle, placed in a pipe, and photographed while traveling.
  • the method of direct visual inspection by the investigator has various problems such as the danger of toxic gas being generated in the sewer pipe and affecting the human body, and the danger of inundation during sudden rain.
  • Even in the method of arranging the camera in the pipe there are problems that a sufficient investigation speed cannot be obtained, and that it becomes difficult to control the vehicle when the water level in the sewer pipe rises.
  • sewer pipes are so narrow that it is difficult for an investigator to visually check or run a self-propelled vehicle, and it is suitable for downsizing to enable such pipes to be investigated.
  • Designed drones are in demand.
  • JP 2017-087917 A JP 2017-226259 A (Japan) JP-A-2018-001967 (Japan)
  • an object of the present invention is to provide a moving body having a configuration suitable for miniaturization when viewed from at least one direction, and a method using the same.
  • the present invention provides two or more rotors positioned forward and backward with respect to the traveling direction, and a driving device that drives the two or more rotors, and at least two of the two or more rotors are in different directions.
  • a moving body comprising a drive device for rotating the device is provided.
  • the drive device may include two or more motors each supplying power to each rotor, and at least two of the two or more motors are configured to rotate the rotors powered by themselves in different directions. May have been.
  • the movable body includes a posture information sensor that measures posture information related to the posture of the movable body, and controls the rotational speed of at least one of two or more rotors according to the posture information measured by the posture information sensor. And a posture control unit for controlling the drive device.
  • the moving body further includes a traveling direction photographing camera and a traveling direction photographing data transmitter, photographs the traveling direction by the traveling direction photographing camera, and transmits the obtained traveling direction photographing data from the traveling direction photographing data transmitter to the outside. It may be configured to move while transmitting.
  • the above moving body may further include a rear photographing camera.
  • the moving body is configured such that the rear photographing camera is positioned behind the two or more rotors in the traveling direction, and at least a part of each rotor is not blocked by the rear photographing camera when viewed from the rear side. It's okay.
  • the moving body may be connected to a linear member.
  • the linear member may include a power supply line, and the moving body may be configured to move while receiving power supplied from an external power source via the power supply line.
  • the moving body may further include a cover member that at least partially covers the two or more rotors on a side surface with respect to the traveling direction, and the cover member may have an exhaust hole in a lower side surface. .
  • the present invention also provides two or more rotors that are positioned forward and backward with respect to the traveling direction, and a driving device that drives the two or more rotors, and a driving device that rotates at least two of the two or more rotors in different directions.
  • a step of moving the interior of the closed space in the traveling direction to a moving body connected to the linear member, and a reverse side of the traveling direction using the linear member And a step of photographing the inside of the closed space with a rear photographing camera.
  • the moving body according to the present invention has a configuration suitable for miniaturization when viewed from the traveling direction by using a configuration in which two or more rotors are provided at the front and rear with respect to the traveling direction. This makes it possible to operate in various environments.
  • FIG. 1B is a diagram showing a cut surface when the moving body of FIG. 1A is cut along the AA plane of FIG. 1C.
  • FIG. 1B is a diagram showing a cut surface when the moving body of FIG. 1A is cut along the DD plane of FIG. 1D.
  • FIG. 1B is a diagram showing a cut surface when the moving body of FIG.
  • FIG. 1A is cut along the FF plane of FIG. 1D.
  • the figure which shows the structure of the moving body provided with two rotors which are one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1B is a diagram for explaining that wiring is passed through a hollow portion of a cover member or a connection arm in the moving body of FIG. 1A.
  • FIG. 1A The figure which shows the mobile body of FIG. 1A which moves the inside of the tubular space in the sewer pipe line facility of FIG.
  • the moving body according to the present invention and the method using the same are not limited to the specific modes described below, and can be appropriately changed within the scope of the present invention.
  • the mobile body according to the present invention does not need to be an autonomous control type mobile body, and the functional configuration of the mobile body is not limited to that shown in FIG.
  • Operations that should be performed by multiple components may be performed by a single component, such as integrating the functions of the communication unit into the main computation unit, or the functions of the main computation unit may be distributed to multiple computation units
  • the operation to be performed by the single component illustrated may be performed by a plurality of components.
  • the mobile body autonomous control program may be recorded in a recording device such as a hard disk drive and read and executed by the main arithmetic unit (the illustrated autonomous control program is disassembled into a plurality of program modules). Alternatively, any other program may be executed by the main arithmetic unit or the like.) A similar operation may be executed by an embedded system using a microcomputer or the like. It is not necessary for the mobile body according to the present invention to have all the components shown in the following embodiments (for example, if the mobile body is moved completely by external control without performing autonomous control, It is not necessary to have various databases), and it is not necessary for the method according to the invention to have all the method steps shown.
  • the rotor provided in the moving body any rotor such as a propeller for generating thrust and a rotor blade for levitating the moving body may be used.
  • a rotor having three rotor blades is used.
  • the specific structure of the rotor is also arbitrary.) Is not limited to the three rotors 5 to 7 as shown in FIG. 1J or the like, and may be two or more arbitrary rotors.
  • the shape of the rotor is also arbitrary, such as a twisted shape.
  • the size of the moving body is also arbitrary. In the following embodiments, an example in which the moving body is photographed and moved in the closed space is shown.
  • the moving body of the present invention can be moved not only in the closed space but also in any environment and for any purpose (
  • the “movement” of the moving body may be any kind of movement.
  • the movement may be a sliding movement while in contact with the ground or the water surface, a non-contact movement using the configuration shown in FIG. It is also possible to fly and fly by rotation.
  • the closed space does not need to be completely closed, and may be any space that is at least partially closed and at least partially restricted from moving.
  • a tubular space in a sewer pipe connected to the outside through a manhole is also a closed space
  • a tunnel of a highway is also a closed space.
  • Each member constituting the moving body can be formed from, for example, metal, plastic, or the like, but may be formed from any material such as an elastic body as long as the function as the moving body can be exhibited. I do not care.
  • FIGS. 1A to 1J show an external appearance, an internal structure, a cross-sectional view, and the like of a 3-rotor type moving body that is an embodiment of the present invention.
  • 1A is a perspective view
  • FIG. 1B is a perspective view of the moving body of FIG. 1A seen from the rear side in the traveling direction
  • FIG. 1C is a view seen from the negative direction of y
  • FIG. 1D is a perspective view of FIG. It is a figure which shows the cut surface when cut
  • FIG. 1E is a diagram showing an example of a gas flow when the rotor rotates in the cut surface view of FIG. 1D
  • FIG. 1F is a view when the moving body of FIG. 1A is cut along the DD plane of FIG. 1D
  • FIG. 1G is a diagram showing a cut surface when the movable body of FIG. 1A is cut along the FF plane of FIG. 1D
  • FIG. 1H is a diagram showing the movable body of FIG. 1A
  • FIG. 1I is a diagram showing the internal structure of the moving body of FIG. 1A
  • FIG. 1J is a diagram omitting the main body and the connection arm from the internal structure of FIG. 1I.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the rotation direction of each rotor.
  • the rotation in the arrow direction around the x-axis direction in FIG. 1A is a (positive) roll rotation
  • the rotation in the arrow direction around the y-axis direction is a (positive) pitch rotation
  • z The rotation in the direction of the arrow around the axial direction is referred to as a (positive) yaw rotation (in FIG. 1B and thereafter, the coordinate axis is shifted from the moving body 1 for the sake of clarity).
  • the movable body 1 has a total width (width in the y direction in FIG. 1A) of about 160 mm and a total length (width in the x direction in FIG. 1A) of about 500 mm so that it can move in a closed space having a diameter of about 400 mm.
  • the main body 3 (contained in the waterproof case 4), three motors 8 to 10 (see FIG. 3) driven by control from the main body 3, and the motors 8 to 10
  • Three rotors 5 to 7 that rotate by each drive to move the moving body 1 (rotors 5 and 7 rotate counterclockwise when viewed from the negative x side, and the rotor 6 rotates from the negative x side.
  • At least two of the rotors 5 to 7 rotate in different directions, such as rotating clockwise as seen, and the rotation axes of the rotors 5 to 7 are along the x-axis of FIG.
  • the rotors 5-7 are each shown in FIG. 1A. Rotate along a plane perpendicular to the x-axis (this configuration is not essential as already described, and the rotation axis of the rotors 5 to 7, the surface on which the rotors 5 to 7 rotate, the space, etc. are basically arbitrary.
  • the rotor 5 has rotor blades 5a, 5b, and 5c
  • the rotor 6 has rotor blades 6a, 6b, and 6c
  • the rotor 7 has rotor blades 7a, 7b, and 7c.
  • the front camera 14 and the rear camera 15 are provided, and the components such as the rotor and the main body are in the traveling direction (the positive direction x in FIG. 1A).
  • a cover member 2 having a shape similar to a cylindrical side surface (hollow shape as described later). As will be described later (see FIG. 5), the cover member 2 is provided with holes 46 to 48 for connection to the moving body 1 through the linear members 49 to 51.
  • the rotors 5 to 7 are positioned forward and backward in the traveling direction, it is possible to reduce the size when viewed from the traveling direction (the size of the region occupied by the moving body 1 in the yz plane in FIG. 1A).
  • the configuration of the moving body 1 is advantageous for moving a thin pipe line or the like.
  • the front camera 14 is a camera for capturing a still image or a moving image in a traveling direction while moving inside the closed space by the moving body 1, and data of the captured still image or moving image is an external device (display) as needed. And the operator can operate the moving body 1 while confirming this.
  • the rear camera 15 is a camera for taking a still image or a moving image (in the negative direction of x in FIG. 1A) while moving inside the closed space by the moving body 1. Commercial cameras such as GoPro session (Tajima Motor Corporation) can be used.
  • the front camera 14 and the rear camera 15 may be cameras such as an infrared camera and an ultraviolet camera.
  • the motors 8 to 10 are respectively held by motor holding portions 11 to 13 (the motor holding portion 11 also holds the front camera 14, and the rear camera 15 is connected to the main body portion 3. It is held by the waterproof case 4.)
  • the motor holding part 11 is connected by connecting arms 16 to 18, the motor holding part 12 is connected by connecting arms 19 to 21, and the motor holding part 13 is connected by connecting arms 22 to 24, respectively. 2 (FIG. 1I).
  • the waterproof case 4 that houses the main body 3 is connected to the cover member 2 by connection arms 25 to 30 (FIG. 1I).
  • the connection arms 16 to 30, the cover member 2, and the waterproof case 4 are formed as hollow members. By passing wirings or the like through these hollow hollow portions, the main body The components included in the unit 3 can be connected to components outside the main body unit 3 such as the front camera 14 and the motors 8 to 10.
  • the traveling direction is a horizontal direction, that is, a direction perpendicular to gravity, for example
  • a gas flow is generated in the direction indicated by the arrow W in FIG. It is possible to move in the traveling direction (x direction in FIG. 1A).
  • the rear camera 15 is located on the rear side of the rotors 5 to 7 (referred to as the negative direction side of x in FIG. 1A) with respect to the traveling direction, and as shown in FIG.
  • the rotors 5 to 7 are arranged so that at least a part of each of the rotors 5 to 7 is not obstructed by the rear camera 15 when viewed from above (the rotor blades 5a, 5b, 5c of the rotor 5 in FIG. Although omitted, like the rotors 6 and 7, at least a part of the rotor blades is arranged so as not to be blocked by the rear camera 15), and a gas flow as shown in FIG. 1E is generated.
  • an opening (gap) or the like for sending gas from the position of the rotors 5 to 7 to the rear side may be secured.
  • thrust is generated by the reaction of gas and the moving body 1 moves.
  • lift is generated by the rotation of the rotors 5 to 7 and the moving body 1 floats (when the traveling direction is vertically upward, that is, the direction opposite to the direction of gravity, etc.).
  • the traveling direction of the moving body 1 is basically a horizontal direction, but it should be noted that how the traveling direction is defined is arbitrary.
  • FIG. 1K is a diagram showing the rotation direction of the rotor and the rotation direction due to the torque caused by the rotation direction. Assuming that the rotor 5 (6, 7) rotates in the arrow direction indicated by R in FIG. 1K, as a reaction, torque is generated to rotate the moving body 1 in the arrow direction indicated by T in FIG. 1K. . In this embodiment, at least two of the rotors 5 to 7 rotate in different directions, and when the rotors 5 to 7 are rotated in the rotation direction as shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a configuration of a moving body including two rotors.
  • the configuration of the moving body 1 shown in FIG. 2 may be the same as the configuration of the three-rotor type moving body 1 described so far, except that the number of rotors is two.
  • the rotor 5 is rotated counterclockwise when viewed from the negative x direction in FIG. 1A
  • the rotor 7 is rotated clockwise when viewed from the negative x direction in FIG. 1A.
  • the rotation of the moving body 1 can be reduced at least as in the case of the three-rotor type.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the moving body of FIG. 1A.
  • the main body 3 of the moving body 1 is composed of a processor, a temporary memory, etc., and performs a main operation unit 31a that performs various operations, and a control command value data obtained by the operation by the main operation unit 31a as a pulse signal (PWM: Pulse Width).
  • a signal conversion unit 31b composed of a processor, a temporary memory, and the like that is responsible for processing such as conversion to a modulation signal) (a calculation unit including the main calculation unit 31a and the signal conversion unit 31b is referred to as a control signal generation unit 32).
  • a speed controller (ESC: Electric Speed Controller) 33 to 35 that converts the pulse signal generated by the control signal generation unit 32 into a drive current to the motors 8 to 10 and communication for transmitting and receiving various data signals with the outside
  • An antenna 36 and a communication unit 37 Consisting of a processor, a temporary memory, etc.
  • Consists of a sensor unit 38 including various sensors such as a GPS (Global Positioning System) sensor, an attitude information sensor, an altitude sensor, and an orientation sensor, and a recording device such as a hard disk drive that records an autonomous control program 39a, various databases 39b, and the like.
  • the recording apparatus 40 includes a battery device such as a lithium polymer battery and a lithium ion battery, and a power supply system 41 including a power distribution system to each element.
  • the mobile body 1 may include an arbitrary functional unit, information, and the like depending on the functional application.
  • the posture information sensor included in the sensor unit 38 may be a three-axis angular velocity sensor that measures the angular velocities of the roll rotation, pitch rotation, and yaw rotation shown in FIG. It can be mounted on the moving body 1 as a “6-axis gyro” sensor combined with an acceleration sensor that measures accelerations in the x, y, and z directions.
  • the “posture information” here may be information including one or more of the angular velocities of the roll rotation, the pitch rotation, and the yaw rotation, and the measured value of the angular velocity measured by the angular velocity sensor is integrated with respect to time.
  • Information including one or more of the rotation angles, the pitch rotation angle, and the yaw rotation angle may be used.
  • “measurement” is not limited to the measurement itself of the angular velocity or the like, but may include measuring the angular velocity or the like and determining the rotation angle or the like from the measurement value by calculation.
  • the “attitude information sensor” may be configured by the angular velocity sensor and the main calculation unit 31a.
  • the main calculation unit 31a executes the autonomous control program 39a using such attitude information, thereby calculating a control command value for controlling at least one rotational speed of the rotors 5 to 7, and the main calculation unit 31a.
  • the signal conversion unit 31b converts the control command value data obtained by the calculation by, and the speed controllers 33 to 35 convert the pulse signals into drive currents to the motors 8 to 10, and the motors 8 to 10 are rotors.
  • the posture can be autonomously controlled (in this case, the control signal generation unit 32 including the main calculation unit 31a and the signal conversion unit 31b functions as the posture control unit, and the speed controller The motors 8 to 10 are controlled via 33 to 35).
  • the body of the moving body 1 (in the present embodiment, the body is configured by components other than the rotors 5 to 7 in the moving body 1) is positive roll rotation (x in FIG. 1A).
  • the main calculation unit 31a In order to generate a torque to cause the moving body 1 to perform negative roll rotation (assuming that the rotors 5 to 7 are rotating in the direction shown in FIG. 1J).
  • a control command value for increasing the rotation speed of the rotor 6 and decreasing the rotation speed of the rotors 5 and 7 can be determined (that is, the rotation speed of the rotor rotating in the same direction as the rotation direction of the moving body 1 is relative).
  • an external control signal for accelerating or decelerating the moving body 1 in the forward direction is transmitted from an external controller (not shown), and the moving body 1 is externally transmitted by the communication antenna 36.
  • the control signal is received, and the communication unit 37 performs necessary processing such as filtering and conversion, and then sends the signal to the main calculation unit 31a.
  • the main calculation unit 31a rotates the entire rotors 5 to 7 according to the external control signal.
  • a control command value for increasing or decreasing the speed is generated, and thereafter the moving speed of the moving body 1 is controlled by the process of controlling the rotating speed of the rotors 5 to 7 by processing such as conversion to a pulse signal as already described.
  • the posture of the moving body 1 is autonomously controlled by the posture information sensor and the posture control unit as described above.
  • the total rotational speed of a rotor can be kept constant by increasing the rotational speed of some rotors while lowering the rotational speed of another rotor, or arbitrarily adjusted.
  • posture control may be performed only by increasing or decreasing the rotational speed of some of the rotors.
  • external control signals for individually increasing or decreasing the rotational speed of the rotor 5, the rotational speed of the rotor 6, and the rotational speed of the rotor 7 are external controllers. It is also possible for the moving body 1 to individually control the rotational speeds of the rotors 5 to 7 in accordance with an external control signal. In this case, not only the moving speed but also the posture of the moving body 1 is manually controlled.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining that the wiring is passed through the hollow portion of the cover member and the connection arm in the moving body of FIG. 1A.
  • the connecting arms 16 to 30, the cover member 2, and the waterproof case 4 are formed as hollow members, and as shown in FIG. (In FIG. 4, for the sake of convenience, the hollow portion and the connected portion are drawn on the same plane, but as is apparent from FIG. 1I, the connection arms 16 to 30 are not necessarily the same. Note that they are not arranged on a plane, as is the case in FIG. In the configuration of FIG.
  • the speed controller 33 and the motor 8 are connected by a wiring (conductive wire) 42 that passes through the hollow portion of the waterproof case 4, the hollow portion of the connection arm 28, the hollow portion of the cover member 2, and the hollow portion of the connection arm 16.
  • a wiring (conductive wire) 42 that passes through the hollow portion of the waterproof case 4, the hollow portion of the connection arm 28, the hollow portion of the cover member 2, and the hollow portion of the connection arm 16.
  • the speed controllers 34, 35 and the motors 9, 10 are connected.
  • the speed controller 34 and the motor 9 include a hollow portion of the waterproof case 4, a hollow portion of the connection arm 27, a hollow portion of the cover member 2, and a hollow portion of the connection arm 21.
  • the speed controller 35 and the motor 10 are connected to each other by a wiring (conductive wire) 43 that passes through a hollow portion of the waterproof case 4 and a hollow portion of the connection arm 27.
  • Hollow portion of the cover member 2 are connected by wires (conductors) 44 which passes through the hollow portion of the connecting arm 24.
  • the main arithmetic unit 31 a and the front camera 14 are connected by a wiring (signal line) 45 that passes through the hollow portion of the waterproof case 4, the hollow portion of the connection arm 28, the hollow portion of the cover member 2, and the hollow portion of the connection arm 16. ing.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration in which the linear member is connected to the moving body by passing the linear member through the hole provided in the moving body of FIG. 1A.
  • the linear members 49 to 51 are connected to the moving body 1 by passing the linear members 49 to 51 such as strings through holes 46 to 48 provided in the cover member 2, respectively.
  • the interior of the closed space can be photographed by the rear camera 15 while moving the moving body 1 backward by pulling the linear members 49 to 51 after the moving body 1 moves forward. .
  • FIG. 6 schematically shows a configuration in which an external power supply line 52 is connected to the power supply system 41 in the main body 3 of the moving body 1 in FIG. 1A.
  • each component that uses power in the moving body 1 such as the motors 8 to 10 operates by power supplied from an external power source (not shown) via the power supply line 52, and is connected to the power source system 41.
  • the power supply line 52 is connected (via a hollow portion in the cover member 2) to a power distribution control circuit (not shown) included therein.
  • power is supplied to the power supply system 41 via the power supply line 52, and power is supplied to components such as the main arithmetic unit 31a and the speed controllers 33 to 35 via the power distribution control circuit and the like of the power supply system 41.
  • the motors 8 to 10 are supplied with current from the speed controllers 33 to 35 as described above, and the rotors 5 to 7 rotate.
  • the inside of the closed space is photographed by the rear camera 15 while moving the moving body 1 backward by pulling the power supply line 52 after the moving body 1 moves forward. Can do.
  • FIG. 7 It is also possible to adjust the gas flow when the moving body moves by providing an exhaust hole in the side surface of the lower side of the cover member (the positive z side in FIG. 1A) (FIG. 7).
  • the exhaust holes 53 to 57 having a rectangular cross section (as shown in FIG. 8 (b)) obliquely penetrate the side wall of the cover member 2 when viewed from a certain cross section of the cover member 2. ) Is provided.
  • FIG. 7 the gas flow when the rotor rotates is shown in FIG. 8 (for the sake of simplicity, it is drawn in a two-rotor type, but the gas flow is the same in the three rotors.
  • the moving body 1 is moving inside the sewage pipe 58.
  • a lower boundary surface such as a closed space (may be an inner surface of the sewer pipe itself or a boundary surface with water or the like existing inside the sewer pipe).
  • a gas flow indicated by an arrow W2 in FIG. 8 is generated, which is different from the gas flow indicated by the arrow W in FIG. 1E. It is considered that at least friction between the cover member 2 and the lower boundary surface of the moving body 1 can be reduced.
  • FIG. 9 shows the structure of a sewer pipe facility that can move the moving body of FIG. 1A.
  • the manhole 60a provided on the ground surface 59 leads to the sewer pipe 61, and reaches the other manhole 60b by proceeding in the right direction in FIG. 9 (the sewer pipe 61 in FIG. 9).
  • this is a representation for convenience and is actually formed as a continuous sewer line 61 longer than that shown in the figure).
  • the boundary surface of the closed space is defined by the inner wall 62 of the sewer pipe 61, and the connecting part 63 exists in the sewer pipe 61 at a predetermined distance in the right direction in FIG.
  • the moving body 1 In performing the photographing movement of the sewer pipe 61 by the moving body 1, first, the moving body 1 enters the manhole 60 a and is lowered to the depth of the sewer pipe 61.
  • a holding base is provided at the tip of a pole having a length approximately equal to the depth of the manholes 60a and 60b, and the moving body 1 is lowered by placing the moving body 1 on the holding base and inserting the pole into the manhole 60a. .
  • the moving body 1 is connected to the linear members 49 to 51 or connected to the power supply line 52 (see FIG. 6), and moves from the shooting movement start position toward the right in FIG.
  • the imaging movement is started (FIG. 10) (with the direction as the positive direction of x in FIG. 1A, that is, the traveling direction).
  • the moving body 1 autonomously controls the posture while moving in the traveling direction in accordance with an external control signal from an external controller that instructs acceleration or deceleration in the forward direction, and a still image in the sewer line 61 by the front camera 14 and the rear camera 15. Or take a video.
  • the moving body 1 moves in the traveling direction in a state where it is in contact with the water surface of the water 64 or in a state where at least a part is immersed in the water 64. Or you may move to the advancing direction in the state which contacted the lower wall surface of the sewer pipe.
  • the moving body 1 moves in the traveling direction in contact with the lower wall surface of the sewer pipe in one example, but as described above with reference to FIGS.
  • the flow of the gas between the gas and the lower side wall surface of the sewage pipe may be adjusted by providing the exhaust holes 53 to 57, and the mobile body 1 may be moved while being floated. It can be levitated as well).
  • the still image or moving image data shot by the rear camera 15 is recorded in the built-in memory of the rear camera 15, and the still image or moving image data shot by the front camera 14 is recorded in the built-in memory of the front camera 14. Then, it is transmitted from the communication antenna 36 by the communication unit 37 to the driver's external computer as needed.
  • the pilot uses the received data to display a still image or a moving image captured by the front camera 14 on a display provided in the external computer, and controls the moving body 1 by the external controller while confirming this (communication with the external controller).
  • a wireless relay station in the sewer pipe 61 in advance, etc.
  • the reception of GPS signals and the like is similarly performed via the wireless relay station or the like. Can be done.)
  • the control is performed while grasping the distance traveled by the moving body 1 using the connection portion 63 shown in the displayed still image or moving image as a mark.
  • the moving body 1 reaches the other end of the sewer pipe 61 (in FIG. 9, the right end of the sewer pipe 61; hereinafter, the photographing movement end position G) or the linear members 49 to 51 (or power supply). Due to the problem of the length of the line 52, the moving body 1 can no longer move forward, so that the moving body is moved forward (the forward movement may be terminated by control from an external controller at an arbitrary timing).
  • the transmission of the external control signal from the external controller is stopped (or the stop signal is transmitted or the like), and the rotation of the rotors 5 to 7 of the moving body 1 is stopped, and then the linear shape connected to the moving body 1
  • the photographing by the rear camera 15 may be performed only while the moving body 1 is moving backward as described above. In this case, the photographing of the rear camera 15 is stopped while the moving body 1 is moving forward.
  • the rear camera 15 may be started to be photographed by a control signal or the like from the remote controller.
  • the moving body 1 By continuously pulling the linear members 49 to 51 (or the power supply line 52), the moving body 1 is returned to the start position S (FIG. 9) again. A pole provided with a holding base at the tip is inserted into the manhole 60a, and the moving body 1 is recovered by placing the moving body 1 on the holding base and pulling it up. The state of the sewer pipe 61, the inner wall 62, etc. can be confirmed by removing the rear camera 15 from the collected mobile body 1 and viewing a still image or a moving image recorded in its memory.
  • FIG. 12 shows an example of an image in the sewer pipe taken by the front camera. It is considered that a similar image can be obtained by photographing and moving the moving body 1 on which the front camera 14 is mounted. The operator can maneuver the moving body 1 with the external controller device while viewing a still image or a moving image from the first-person viewpoint captured by the front camera 14 as shown in FIG. After shooting and moving, the rear camera 15 is removed from the collected moving body 1 and a still image or a moving image recorded in the memory is viewed. The state of 61 can be confirmed.
  • the present invention can be applied to any closure such as in a water supply pipe, in a sewer pipe, in a drain, in a highway tunnel, in a highway drain, in a cave, in a duct, in a pipe shaft, in a gas pipe, etc. It can be used for shooting surveys in space. Moreover, it can utilize also when moving a mobile body for arbitrary purposes not only in closed space but in arbitrary spaces.

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Abstract

少なくとも１つの方向から見たときの小型化に適した構成を備える移動体、及びこれを用いる方法を提供すること。　進行方向に関して前後に位置する２以上のロータと、２以上のロータを駆動する駆動装置であって、２以上のロータのうち少なくとも２つを互いに異なる方向に回転させる駆動装置とを備えた、移動体を提供する。

Description

移動体、及びこれを用いる方法
　本発明は、移動体、及びこれを用いる方法に関する。より詳細には、本発明は、管状空間内部、矩形状空間内部等の閉鎖性空間内部を初めとした任意の環境で移動する移動体、及びこれを用いる方法に関する。
　下水道管路の耐用年数はおよそ５０年とされており、今後、耐用年数を迎える施設が飛躍的に増加すると想定されている。効率的な維持管理のためには、下水道管路状態の把握が不可欠である。
　従来、下水道管路状態の調査方法は、調査員が管内に潜行して直接目視により調査する方法、地上とケーブル接続されたテレビカメラを管内に配置して撮影する方法、地上とケーブル接続されたテレビカメラを自走式車両に搭載して管内に配置し、走行しつつ撮影する方法等が用いられていた。しかしながら、調査員の直接目視による方法においては、下水道管路内に有毒ガスが発生して人体に影響を及ぼす危険性や急な降雨時の浸水による危険性等、さまざまな問題があり、またテレビカメラを管内に配置する方法においても、十分な調査速度が得られなかったり、下水道管路内の水位が上昇した時に車両の制御が困難になったりする等の問題がある。
　また、下水道管路の中には、調査員による直接目視や自走式車両の走行が困難なほど細い管路もあり、そのような管路の調査も可能にするべく、小型化に適した設計の無人機が求められている。
特開２０１７－０８７９１７号公報（日本） 特開２０１７－２２６２５９号公報（日本） 特開２０１８－００１９６７号公報（日本）
　そこで本発明は、少なくとも１つの方向から見たときの小型化に適した構成を備える移動体、及びこれを用いる方法を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するべく、本発明は、進行方向に関して前後に位置する２以上のロータと、２以上のロータを駆動する駆動装置であって、２以上のロータのうち少なくとも２つを互いに異なる方向に回転させる駆動装置とを備えた、移動体を提供する。
　上記駆動装置は、各々のロータに各々が動力を与える２以上のモータを備えていてよく、２以上のモータのうち少なくとも２つが、自己により動力を与えられるロータを互いに異なる方向に回転させるよう構成されていてよい。
　上記移動体は、当該移動体の姿勢に関する姿勢情報を計測する姿勢情報センサと、姿勢情報センサが計測した姿勢情報に応じて２以上のロータのうち少なくとも１つの回転速度を制御することにより移動体の姿勢を制御するべく、駆動装置を制御する姿勢制御部とを備えていてよい。
　上記移動体は、進行方向撮影カメラと、進行方向撮影データ送信器とを更に備え、進行方向撮影カメラにより進行方向を撮影し、得られた進行方向撮影データを進行方向撮影データ送信器から外部に送信しつつ移動するよう構成されていてよい。
　上記移動体は、後方撮影カメラを更に備えていてよい。
　上記後方撮影カメラが進行方向に関して２以上のロータの後方側に位置し、後方側から見たときに各々のロータの少なくとも一部が後方撮影カメラによって遮られないよう、上記移動体は構成されていてよい。
　上記移動体は線状部材に対して接続されていてよい。
　上記線状部材は電力供給線を含んでよく、上記移動体が、外部電源から電力供給線を介して電力の供給を受けつつ移動するよう構成されていてよい。
　上記移動体が、上記２以上のロータを上記進行方向に対して側面で少なくとも部分的に覆うカバー部材を更に備えていてよく、カバー部材は下側の側面内に排気孔を有していてよい。
　また本発明は、進行方向に関して前後に位置する２以上のロータと、２以上のロータを駆動する駆動装置であって、２以上のロータのうち少なくとも２つを互いに異なる方向に回転させる駆動装置と、後方撮影カメラとを備え、線状部材に対して接続された移動体に、閉鎖性空間の内部を進行方向に移動させる段階と、線状部材を用いて移動体を進行方向とは逆側に移動させつつ、後方撮影カメラにより閉鎖性空間の内部を撮影する段階とを備えた方法を提供する。
　本発明に従った移動体は、進行方向に関して前後に位置する２以上のロータを備えるという構成をとることにより、進行方向から見たときの小型化に適した構成を備えており、これを用いることによりさまざまな環境での運用が可能となる。
本発明の一実施形態である移動体の斜視図。 図１Ａの移動体を進行方向の後方側から見た斜視図。 図１Ａの移動体をｙの負方向から見た図。 図１Ａの移動体を図１ＣのＡ－Ａ面で切断した時の切断面を示す図。 図１Ｄの切断面図において、ロータが回転するときの気体の流れの一例を示す図。 図１Ａの移動体を、図１ＤのＤ－Ｄ面で切断した時の切断面を示す図。 図１Ａの移動体を、図１ＤのＦ－Ｆ面で切断した時の切断面を示す図。 図１Ａの移動体を、図１Ｄの矢印Ｇ方向から見た時の図。 図１Ａの移動体の内部構造を示す図。 図１Ｉの内部構造のうち本体部や接続アームを省略し、各ロータの回転方向を示した図。 ロータの回転方向と、それに起因して生じるトルクによる回転方向を示す図。 本発明の一実施形態である、ロータを２つ備えた移動体の構成を示す図。 図１Ａの移動体の機能構成を示すブロック図。 図１Ａの移動体において、カバー部材や接続アームの空洞部分に配線が通されていることを説明するための図。 図１Ａの移動体に設けられた孔に線状部材を通すことにより移動体に線状部材を接続した構成を示す図。 図１Ａの移動体の本体部内の電源系に外部からの電力供給線を接続した構成を概略的に示す図。 図１Ａの移動体のカバー部材の下側に排気孔が形成された構成を示す図。 図７のように排気孔が形成された構成においてロータが回転した時の気体の流れを示す図。 図１Ａの移動体を移動させることができる下水道管路施設の構造を示す図。 図９の下水道管路施設内の管状空間の内部を移動する、図１Ａの移動体を示す図。 図１０に示す移動体の前方移動後に、線状部材を引っ張ることにより移動体を後方に移動させつつ、後方カメラにより閉鎖性空間内部を撮影する様子を示す図。 前方カメラにより撮影される下水道管路内の画像の一例を示す図。
　以下、本発明の一実施形態である移動体、及びこれを用いる方法を、図面を参照しつつ説明する。ただし本発明による移動体、及びこれを用いる方法が以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能であることに留意する。例えば、本発明に係る移動体は自律制御型の移動体である必要はなく、移動体の機能構成も、図３に示されるものに限らず同様の動作が可能であれば任意であり、例えば通信部の機能を主演算部に統合する等、複数の構成要素が実行すべき動作を単独の構成要素により実行してもよいし、あるいは主演算部の機能を複数の演算部に分散する等、図示される単独の構成要素の実行すべき動作を複数の構成要素により実行してもよい。移動体の自律制御プログラムは、ハードディスクドライブ等の記録デバイスに記録されて主演算部により読み出されて実行されるものであってもよいし（図示される自律制御プログラムが複数のプログラムモジュールに分解されてもよいし、その他の任意のプログラムが主演算部等により実行されてもよい。）、マイコン等を用いた組み込み型のシステムによって同様の動作が実行されてもよい。以下の実施形態で示される全ての構成要素を本発明に係る移動体が備える必要はなく（例えば、自律制御を行わずに完全に外部からの制御で移動体を移動させるならば自律制御プログラムや各種データベースを備える必要はない。）、また示される方法ステップの全てを本発明に係る方法が備える必要もない。移動体に備えられるロータ（推力を発生させるためのプロペラや、移動体を浮揚させるための回転翼等、任意のロータであってよい。以下の実施例では３つのロータブレードを有するロータを用いるが、ロータの具体的構造も任意である。）も、図１Ｊ等で示されるような３つのロータ５～７に限らず２以上の任意のロータであってよい。ロータの形状も、ねじれた形状とする等、任意である。移動体のサイズも任意である。以下の実施例においては移動体が閉鎖性空間内を撮影移動する一例を示すが、閉鎖性空間に限らず任意の環境で、そして任意の目的で本発明の移動体を移動させることができる（移動体の「移動」は任意の態様の移動であってよく、例えば地面や水面に接触しつつ滑る態様の移動でも、図８の構成を用いることにより非接触で移動する態様でも、或いはロータの回転により浮揚して飛行する態様でも構わない。）。なお、閉鎖性空間が完全に閉鎖されている必要はなく、少なくとも部分的に閉鎖された、移動体の移動が少なくとも一部制約される空間であればよい。例えば、以下の実施形態に示すようにマンホールを介して外部と接続されている下水道管路内の管状空間も閉鎖性空間であるし、高速道路のトンネルも閉鎖性空間である。なお、移動体を構成する各部材は、例えば金属、プラスチック等から形成することができるが、移動体としての機能が発揮できるならば弾性体等、任意の材料から形成されたものであっても構わない。
　移動体の構成
　図１Ａから図１Ｊに、本発明の一実施形態である３ロータ型の移動体の外観、内部構造、断面図等を示す。図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは図１Ａの移動体を進行方向の後方側から見た斜視図であり、図１Ｃはｙの負方向から見た図であり、図１Ｄは図１ＣのＡ－Ａ面で切断した時の切断面を示す図である（本体部３の内部は略した。これ以外の図面においても、同様に説明の簡略化の目的で一部の構成要素を略す等している。）。図１Ｅは、図１Ｄの切断面図において、ロータが回転するときの気体の流れの一例を示す図であり、図１Ｆは、図１Ａの移動体を図１ＤのＤ－Ｄ面で切断した時の切断面を示す図であり、図１Ｇは、図１Ａの移動体を図１ＤのＦ－Ｆ面で切断した時の切断面を示す図であり、図１Ｈは、図１Ａの移動体を図１Ｄの矢印Ｇ方向から見た時の図であり、図１Ｉは、図１Ａの移動体の内部構造を示す図であり、図１Ｊは、図１Ｉの内部構造のうち本体部や接続アームを省略し、各ロータの回転方向を示した図である。なお、図１Ａに示すとおり、図１Ａのｘ軸方向のまわりの矢印方向の回転を（正の）ロール回転とし、ｙ軸方向のまわりの矢印方向の回転を（正の）ピッチ回転とし、ｚ軸方向のまわりの矢印方向の回転を（正の）ヨー回転とする（図１Ｂ以降においては見易さのために座標軸を移動体１からずらして表示する。）。
　移動体１は、一例においては口径４００ｍｍ程度の閉鎖性空間内を移動できるよう、全幅（図１Ａ中、ｙ方向の幅）約１６０ｍｍ、全長（図１Ａ中、ｘ方向の幅）約５００ｍｍのサイズで設計されており、本体部３（防水ケース４に収納されている。）と、本体部３からの制御により駆動する３つのモータ８～１０（図３参照。）と、モータ８～１０の各々の駆動により回転して移動体１を移動させる３つのロータ５～７と（ロータ５，７はｘの負方向側から見て反時計回りに回転し、ロータ６はｘの負方向側から見て時計回りに回転する等、ロータ５～７のうち少なくとも２つは互いに異なる方向に回転する。またロータ５～７それぞれの回転軸は図１Ａのｘ軸に沿っていて（進行方向に沿っていて）、ロータ５～７はそれぞれ、図１Ａのｘ軸に垂直な面に沿って回転する（このような構成も既に述べたとおり必須ではなく、ロータ５～７の回転軸やロータ５～７が回転する面、空間等は基本的に任意である。）。図１Ｊ参照。またロータ５はロータブレード５ａ，５ｂ，５ｃを有し、またロータ６はロータブレード６ａ，６ｂ，６ｃを有し、またロータ７はロータブレード７ａ，７ｂ，７ｃを有する。図１Ｆ，図１Ｈ参照。）、前方カメラ１４と、後方カメラ１５とを備えており、またロータや本体部等の構成要素は、進行方向（図１Ａ中、ｘの正方向とする。）に対して側面で、円柱側面に類似した形状のカバー部材２（後述のとおり中空形状）により少なくとも部分的に覆われている。なお、カバー部材２には、後述のとおり（図５参照）線状部材４９～５１を通して移動体１に接続するための孔４６～４８が設けられている。ロータ５～７が進行方向に関して前後に位置しているため、進行方向から見たときのサイズ（図１Ａ中、ｙｚ平面で移動体１が占める領域のサイズ）を小さくすることが可能であり、この点において移動体１の構成は細い管路等を移動させるのに有利である。
　前方カメラ１４は、移動体１による閉鎖性空間の内部の移動中に進行方向の静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、撮影された静止画又は動画のデータは随時外部装置（ディスプレイを備えたコンピュータ等）に送信され、操縦者はこれを確認しながら移動体１を操縦することができる。後方カメラ１５は、移動体１による閉鎖性空間の内部の移動中に後方（図１Ａ中、ｘの負方向とする。）の静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、一例においてはＧｏＰｒｏ　ｓｅｓｓｉｏｎ（タジマモーターコーポレーション）等の市販カメラを用いることができる。前方カメラ１４と後方カメラ１５は、赤外線カメラや紫外線カメラ等のカメラであってもよい。
　図１Ｄに示すとおり、モータ８～１０は、それぞれモータ保持部１１～１３によって保持されており（モータ保持部１１は前方カメラ１４も保持しており、後方カメラ１５は本体部３に接続されて防水ケース４によって保持されている。）、モータ保持部１１は接続アーム１６～１８によって、モータ保持部１２は接続アーム１９～２１によって、モータ保持部１３は接続アーム２２～２４によって、それぞれカバー部材２に接続されている（図１Ｉ）。また本体部３を収納する防水ケース４は、接続アーム２５～３０によりカバー部材２に接続されている（図１Ｉ）。図４を用いて後に説明するとおり、接続アーム１６～３０やカバー部材２、防水ケース４は中空形状の部材として形成されており、これらの中空形状の空洞部分に配線等を通すことで、本体部３に含まれる構成要素と、前方カメラ１４やモータ８～１０等、本体部３の外にある構成要素とを接続することができる。
　ロータ５～７が回転すると、一例においては（進行方向を水平方向、すなわち重力と垂直な方向とする場合等）図１Ｅ中の矢印Ｗで示す方向に気体の流れが発生し、移動体１は進行方向（図１Ａ中のｘ方向）に移動することができる。本実施例の移動体１においては、後方カメラ１５が進行方向に関してロータ５～７の後方側（図１Ａ中、ｘの負方向側とする。）に位置し、また図１Ｈに示すとおり後方側から見たときに各々のロータ５～７の少なくとも一部が後方カメラ１５によって遮られないよう、ロータ５～７が配置されており（図１Ｈ中でロータ５のロータブレード５ａ，５ｂ，５ｃは略したが、ロータ６，７と同様にこれらロータブレードの少なくとも一部が後方カメラ１５によって遮られないよう配置されている。）、図１Ｅに示すような気体の流れが発生する。ただし、そのようにロータ５～７を配置することは必須ではなく、仮に後方側から見たときにロータ５～７が後方カメラ１５により完全に遮られていたとしても、図１Ｅに矢印Ｗで示すとおりロータ５～７の位置から後方側へ気体を送り出す開口部（隙間）等が確保されていればよい。一例においては気体の反作用により推力が発生して移動体１が移動する。別の一例においては、ロータ５～７の回転により揚力が発生して移動体１が浮揚する（進行方向を鉛直上方、すなわち重力方向と逆方向とする場合等）。以降の説明において移動体１の進行方向は基本的に水平方向であるとするが、進行方向をどのように定義するかは任意であることに留意する。
　図１Ｋは、ロータの回転方向と、それに起因して生じるトルクによる回転方向を示す図である。図１Ｋ中、Ｒで示す矢印方向にロータ５（６，７）が回転したとすると、その反作用として、図１Ｋ中にＴで示す矢印方向に移動体１を回転させようとするトルクが発生する。本実施例においてはロータ５～７のうち少なくとも２つが互いに異なる方向に回転しており、図１Ｊに示すとおりの回転方向でロータ５～７を回転させる場合には、ロータ５，７の回転により発生するトルクと、ロータ６の回転により発生するトルクとが互いに逆方向に移動体１を回転させようとするため、各々のロータの回転に起因するトルクの作用による移動体１の回転（ロール回転）を少なくとも一部互いに打ち消して低減させることができる。
　なお、既に述べたとおりロータの数は３つである必要はなく２以上の任意の数であってよい。一例として、ロータを２つ備えた移動体の構成を図２に示す。図２に示す移動体１の構成は、ロータの数が２つであること以外は、これまでに説明した３ロータ型の移動体１の構成と同様であってよい。図２の移動体１においては、図１Ａのｘの負方向から見てロータ５を反時計回りに回転させ、図１Ａのｘの負方向から見てロータ７を時計回りに回転させる等、ロータ５，７を互いに異なる方向に回転させることにより、３ロータ型の場合と同様に移動体１の回転を少なくとも低減させることができる。
　図３は、図１Ａの移動体の機能構成を示すブロック図である。移動体１の本体部３は、プロセッサ、一時メモリ等から構成されて各種演算を行う主演算部３１ａと、主演算部３１ａによる演算で得られた制御指令値データをパルス信号（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ信号）に変換する等の処理を担う、プロセッサ、一時メモリ等から構成される信号変換部３１ｂと（主演算部３１ａ、信号変換部３１ｂを含む演算部を制御信号生成部３２と称する。）、制御信号生成部３２により生成されたパルス信号をモータ８～１０への駆動電流へと変換するスピードコントローラ（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３３～３５と、外部との各種データ信号の送受信を担う通信アンテナ３６及び通信部３７（プロセッサ、一時メモリ等から構成される）と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、姿勢情報センサ、高度センサ、方位センサ等の各種センサを含むセンサ部３８と、自律制御プログラム３９ａ、各種データベース３９ｂ等を記録するハードディスクドライブ等の記録デバイスから構成される記録装置４０と、リチウムポリマーバッテリやリチウムイオンバッテリ等のバッテリデバイスや各要素への配電系を含む電源系４１とを備えている。その他に、移動体１は機能用途に応じて任意の機能部、情報等を備えていてよい。
　センサ部３８に含まれる姿勢情報センサは、一例として、移動体１における図１Ａに示すロール回転、ピッチ回転、ヨー回転の各回転の角速度を計測する３軸の角速度センサであってよく、図１Ａのｘ方向，ｙ方向，ｚ方向の各方向の加速度を計測する加速度センサと組み合わせた「６軸ジャイロ」センサとして移動体１に搭載することができる。ここでいう「姿勢情報」とは、ロール回転、ピッチ回転、ヨー回転の各回転の角速度のうち１以上を含む情報であってよいし、角速度センサが計測した角速度の測定値を時間について積分することで得られる（積分計算は、姿勢情報センサに備えられた任意の演算部等で行ってもよいし、主演算部３１ａで行ってもよい。）移動体１の傾きに関する情報としての、ロール回転角、ピッチ回転角、ヨー回転角の各回転角度のうち１以上を含む情報であってもよい。なお、ここにおいて「計測」とは、角速度等の計測自体のみに限らず、角速度等を計測して測定値から上記回転角度等を計算により決定することも含んでよいものとする。例えば、角速度センサにより角速度を計測し、主演算部３１ａが回転角度を計算する構成においては、角速度センサと主演算部３１ａとによって「姿勢情報センサ」が構成されるとしてもよい。そのような姿勢情報を用いて主演算部３１ａが自律制御プログラム３９ａを実行することにより、ロータ５～７のうち少なくとも１つの回転速度を制御するための制御指令値を演算し、主演算部３１ａによる演算で得られた制御指令値データを信号変換部３１ｂがパルス信号に変換し、スピードコントローラ３３～３５がパルス信号をモータ８～１０への駆動電流へと変換し、モータ８～１０がロータ５～７の回転速度を制御することにより、姿勢の自律制御が可能となる（この場合、主演算部３１ａと信号変換部３１ｂを含む制御信号生成部３２が姿勢制御部として機能し、スピードコントローラ３３～３５を介してモータ８～１０を制御する。）。具体例として、例えば移動体１の機体（本実施例においては、移動体１中、ロータ５～７以外の構成要素によって機体が構成されるとする。）が正のロール回転（図１Ａのｘ軸まわりの矢印方向の回転）をする角速度を有しているか、既に正のロール回転をして傾斜していることが姿勢情報センサを用いた計測により検知された場合、主演算部３１ａは、移動体１に負のロール回転をさせようとするトルクを発生させるべく、（図１Ｊに示す方向にロータ５～７が回転していると仮定する）。ロータ６の回転速度を上げてロータ５，７の回転速度を下げるための制御指令値を決定することができる（すなわち、移動体１の回転方向と同方向に回転するロータの回転速度を相対的に上げることにより、移動体１の回転方向と逆方向に移動体１を回転させるためのトルクを発生させる、又は大きくすることができる。）。この制御指令値を用いて上記のとおりロータ５～７の回転速度を制御することにより、移動体１の機体における正又は負のロール回転を少なくとも低減させて姿勢を安定化することができる。移動体１におけるセミオートモードでの動作の一例においては、移動体１を前進方向に加速又は減速させるための外部制御信号が外部コントローラ（不図示）から送信され、移動体１が通信アンテナ３６により外部制御信号を受信し、通信部３７においてフィルタリングや変換等の必要な処理をした上で主演算部３１ａに信号を送り、主演算部３１ａが外部制御信号に応じてロータ５～７の全体の回転速度を上げる、又は下げるための制御指令値を生成し、以降は既に述べたとおりパルス信号への変換等の処理によってロータ５～７の回転速度を制御するというプロセスで移動体１の移動速度が制御されつつ、上述のとおり姿勢情報センサや姿勢制御部により移動体１の姿勢が自律制御される。なお、姿勢の自律制御においては、一部のロータの回転速度を上げつつ別のロータの回転速度を下げることによりロータの回転速度の合計を一定に維持しても、或いは任意に調整してもよいし、一部のロータの回転速度を上げるのみで、或いは下げるのみで姿勢制御を行ってもよい。なお、移動体１におけるマニュアルモードでの動作の一例においては、ロータ５の回転速度、ロータ６の回転速度、ロータ７の回転速度の各々を別個に上げる、又は下げるための外部制御信号を外部コントローラから送信し、外部制御信号に応じて移動体１がロータ５～７の回転速度を各々別個に制御することも可能である。この場合、移動速度だけでなく移動体１の姿勢もマニュアル制御される。
　図４は、図１Ａの移動体においてカバー部材や接続アームの空洞部分に配線が通されていることを説明するための図である。既に述べたとおり、接続アーム１６～３０やカバー部材２、防水ケース４は中空形状の部材として形成されており、図４に示すとおりそれら部材の空洞部分が繋がることにより、部材間に配線等を通すことが可能となっている（図４においては、便宜上、空洞部分やその繋がっている部分が同一平面上で描かれているが、図１Ｉから明らかなとおり接続アーム１６～３０は必ずしも全て同一平面上に配置されているわけではないことに留意する。図６等も同様。）。図４の構成においては、スピードコントローラ３３とモータ８が、防水ケース４の空洞部分、接続アーム２８の空洞部分、カバー部材２の空洞部分、接続アーム１６の空洞部分を通る配線（導線）４２で接続されており（図４中では配線４２がモータ保持部１１に接続されているが、実際にはモータ８へと配線４２が接続されている。スピードコントローラ３４，３５とモータ９，１０との接続における配線（導線）４３，４４においても同様。）、スピードコントローラ３４とモータ９が、防水ケース４の空洞部分、接続アーム２７の空洞部分、カバー部材２の空洞部分、接続アーム２１の空洞部分を通る配線（導線）４３で接続されており、スピードコントローラ３５とモータ１０が、防水ケース４の空洞部分、接続アーム２７の空洞部分、カバー部材２の空洞部分、接続アーム２４の空洞部分を通る配線（導線）４４で接続されている。また主演算部３１ａと前方カメラ１４とは、防水ケース４の空洞部分、接続アーム２８の空洞部分、カバー部材２の空洞部分、接続アーム１６の空洞部分を通る配線（信号線）４５で接続されている。
　図５は、図１Ａの移動体に設けられた孔に線状部材を通すことにより移動体に線状部材を接続した構成を示す図である。カバー部材２に設けられた孔４６～４８に紐等の線状部材４９～５１をそれぞれ通すことにより、線状部材４９～５１が移動体１に接続されている。図１１を用いて後述するとおり、移動体１の前方移動後に線状部材４９～５１を引っ張ることにより移動体１を後方に移動させつつ、後方カメラ１５により閉鎖性空間内部を撮影することができる。
　なお、線状部材としては紐等の線状部材４９～５１以外に任意の線状部材を用いることが可能である。一例として、図１Ａの移動体１の本体部３内の電源系４１に外部からの電力供給線５２を接続した構成を、図６に概略的に示す。図６の構成において、モータ８～１０等、移動体１中で電力を用いる各構成要素は外部電源（不図示）から電力供給線５２を介して供給される電力により動作し、電源系４１に含まれる配電制御用の回路（不図示）等に電力供給線５２が（カバー部材２内の空洞部分を介して）接続される。具体的に、電力供給線５２を介して電源系４１に電力が供給され、電源系４１の上記配電制御用の回路等を介して主演算部３１ａ、スピードコントローラ３３～３５等の構成要素に電力が供給され、またモータ８～１０には既に述べたとおりスピードコントローラ３３～３５から電流が供給され、ロータ５～７が回転する。線状部材４９～５１を用いる構成と同様に、移動体１の前方移動後に電力供給線５２を引っ張ることにより移動体１を後方に移動させつつ、後方カメラ１５により閉鎖性空間内部を撮影することができる。
　またカバー部材の下側（図１Ａ中、ｚの正方向側）の側面に排気孔を設けることにより（図７）、移動体の移動時の気体の流れを調節することも可能である。図７の構成においては断面が矩形状の排気孔５３～５７（図８（ｂ）に示すとおり、カバー部材２の或る断面から見ると、カバー部材２の側壁を斜めに貫通している。）が設けられている。このような図７の構成において、ロータが回転した時の気体の流れを図８に示す（単純化のため２ロータ型で描いたが、３ロータにおいても気体の流れは同様。また閉鎖性空間の一例として、移動体１は下水管５８内部を移動しているとする。）。移動体１と閉鎖性空間等の下側境界面（下水管自体の内側面であってもよいし、下水管内部に存在する水等との境界面であってもよい。）との間に気体が流れ出すことにより、図１Ｅの矢印Ｗで表される気体の流れとは異なる、図８中に矢印Ｗ２で示す気体の流れが生じており、この流れ出した気体が移動体１を浮揚させるか、少なくとも移動体１のカバー部材２と下側境界面との間の摩擦を低減させることが可能となると考えられる。
　移動体による閉鎖性空間内部での撮影移動
　以下、移動体１による閉鎖性空間内部での撮影移動の一例として、下水道管路内の撮影移動を図９から図１２を用いて説明する。ただし、既に述べたとおり本発明の移動体、及びこれを用いる方法の用途がそのような撮影移動に限られるわけではなく、任意の環境で、そして任意の目的で、本発明の移動体、及びこれを用いる方法を用いることができる。
　図１Ａの移動体を移動させることができる下水道管路施設の構造を図９に示す。地表面５９に設けられたマンホール６０ａは下水道管路６１に通じており、下水道管路６１を図９中の右方向に進むことで別のマンホール６０ｂに到達する（図９中では下水道管路６１が途中の２箇所で切断されて描かれているが、これは便宜上の表現であり実際には図示されるよりも長い連続した下水道管路６１として形成されている。）。下水道管路６１の内壁６２により閉鎖性空間の境界面が規定されており、また下水道管路６１内には図９中の右方向、所定距離ごとに接続部６３が存在する。
　移動体１により下水道管路６１の撮影移動を行うにあたり、まずは移動体１をマンホール６０ａに進入させて下水道管路６１の深さまで降下させる。一例においては、マンホール６０ａ，６０ｂの深さと同程度の長さを有するポールの先端に保持台を設け、保持台に移動体１を載せてポールをマンホール６０ａに差し込むことにより移動体１を降下させる。
　移動体１は、線状部材４９～５１に接続された状態で、或いは電力供給線５２に接続された状態で（図６参照）、撮影移動の開始位置から図９中の右方向に向かって（当該方向を図１Ａ中のｘの正方向、すなわち進行方向として）撮影移動を開始する（図１０）。ここにおいて、移動体１は上述のセミオートモードの一例に従って動作するものとする。移動体１は前進方向の加速又は減速を指示する外部コントローラからの外部制御信号に従って進行方向に移動しつつ姿勢を自律制御し、また前方カメラ１４と後方カメラ１５により下水道管路６１内で静止画又は動画を撮影する。なお、下水道管路６１内には通常は水６４が存在しているが、移動体１は水６４の水面に接した状態、或いは少なくとも一部が水６４に浸かった状態で進行方向に移動してもよいし、下水管の下側壁面に接触した状態で進行方向に移動してもよい。水６４が存在しない場合、一例において移動体１は下水管の下側壁面に接触した状態で進行方向に移動するが、図７，図８を用いて既に説明したとおりカバー部材２の下側に排気孔５３～５７を設ける等して気体と下水管下側壁面との間の気体の流れを調節し、移動体１を浮揚させつつ移動させる等してもよい（水６４等がある場合も同様に浮揚させること等は可能）。
　後方カメラ１５により撮影された静止画又は動画のデータは後方カメラ１５の内蔵メモリに記録され、前方カメラ１４により撮影された静止画又は動画のデータは、前方カメラ１４の内蔵メモリに記録された上で通信部３７により通信アンテナ３６から操縦者の外部コンピュータに随時送信される。操縦者は、受信したデータを用いて外部コンピュータの備えるディスプレイに前方カメラ１４の撮影した静止画又は動画を表示し、これを確認しながら外部コントローラによる移動体１の操縦を行う（外部コントローラと通信アンテナ３６との間の通信品質が充分でない場合は、予め下水道管路６１内に無線中継局を設置する等しておくことが好ましい。ＧＰＳ信号等の受信も、同様に無線中継局等を介して行うことができる。）。一例においては、表示された静止画又は動画に映っている接続部６３を目印として、移動体１の進行した距離を把握しつつ操縦を行う。
　移動体１が下水道管路６１の他端（図９中、下水道管路６１における右側の端。以下、撮影移動の終了位置Ｇ。）に到達するか、線状部材４９～５１（又は電力供給線５２）の長さの問題により移動体１がそれ以上前進することができなくなることで、移動体の前進移動は終了する（任意のタイミングで外部コントローラからの制御により前進を終了させてもよい。）。外部コントローラからの外部制御信号の送信を停止して（或いは停止信号を送信する等して）移動体１のロータ５～７の回転を停止させた上で、移動体１に接続された線状部材４９～５１（又は電力供給線５２）を引っ張ることにより移動体１を後方（図１Ａのｘの負方向とする。）に移動させつつ、後方カメラ１５により下水道管路６１を撮影することにより、ロータ５～７の回転に伴う水しぶき等の影響を避けた撮影をすることができる。なお、後方カメラ１５による撮影は移動体１が上記のとおり後方に移動している間にのみ行うこととしてもよく、この場合、移動体１の前進移動中には後方カメラ１５の撮影を停止しておき、前進移動が終了してロータ５～７の回転を停止させた後に、リモートコントローラからの制御信号等により後方カメラ１５の撮影を開始させればよい。
　線状部材４９～５１（又は電力供給線５２）を引っ張り続けることにより、移動体１は再び開始位置Ｓ（図９）へと戻される。先端に保持台を設けたポールをマンホール６０ａに差し込み、保持台に移動体１を載せて引き揚げる等して移動体１を回収する。回収された移動体１から後方カメラ１５を取り外し、そのメモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、下水道管路６１や内壁６２等の状態を確認することができる。
　図１２に、前方カメラで撮影される下水道管路内の画像の一例を示す。前方カメラ１４を搭載した移動体１の撮影移動により同様の画像が得られると考えられる。操縦者は、図１２に示すような前方カメラ１４が撮影した一人称視点での静止画、又は動画を見ながら外部コントローラ装置により移動体１を操縦することができる。撮影移動後、回収された移動体１から後方カメラ１５を取り外して、メモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、内壁６２のクラックや接続部６３におけるパッキンのずれ等、下水道管路６１の状態を確認することができる。
　本発明は、上水道管路内、下水道管路内、排水路内、高速道路のトンネル内、高速道路の排水管内、洞道内、ダクト内、パイプシャフト内、ガス管路内等、任意の閉鎖性空間における撮影調査に利用することができる。また閉鎖性空間に限らず任意の空間において任意の目的で移動体を移動させる際にも利用できる。
１　　　　　　　移動体
２　　　　　　　カバー部材
３　　　　　　　本体部
４　　　　　　　防水ケース
５～７　　　　　ロータ
５ａ～７ｃ　　　ロータブレード
８～１０　　　　モータ
１１～１３　　　モータ保持部
１４　　　　　　前方カメラ
１５　　　　　　後方カメラ
１６～３０　　　接続アーム
３１ａ　　　　　主演算部
３１ｂ　　　　　信号変換部
３２　　　　　　制御信号生成部
３３～３５　　　スピードコントローラ
３６　　　　　　通信アンテナ
３７　　　　　　通信部
３８　　　　　　各種センサ
３９ａ　　　　　自律制御プログラム
３９ｂ　　　　　各種データベース
４０　　　　　　記録装置
４１　　　　　　電源系
４２～４５　　　配線
４６～４８　　　孔
４９～５１　　　線状部材
５２　　　　　　電力供給線
５３～５７　　　排気孔
５８　　　　　　下水管
５９　　　　　　地表面
６０ａ，６０ｂ　マンホール
６１　　　　　　下水道管路
６２　　　　　　内壁
６３　　　　　　接続部
６４　　　　　　水

Claims (10)

  1. 　進行方向に関して前後に位置する２以上のロータと、
    　前記２以上のロータを駆動する駆動装置であって、該２以上のロータのうち少なくとも２つを互いに異なる方向に回転させる駆動装置と
    　を備えた、移動体。
  2. 　前記駆動装置が、各々の前記ロータに各々が動力を与える２以上のモータを備え、
    　前記２以上のモータのうち少なくとも２つが、自己により動力を与えられる前記ロータを互いに異なる方向に回転させるよう構成された、
    　請求項１に記載の移動体。
  3. 　前記移動体の姿勢に関する姿勢情報を計測する姿勢情報センサと、
    　前記姿勢情報センサが計測した前記姿勢情報に応じて前記２以上のロータのうち少なくとも１つの回転速度を制御することにより前記移動体の姿勢を制御するべく、前記駆動装置を制御する姿勢制御部と
    　を備えた、請求項１又は２のいずれか一項に記載の移動体。
  4. 　進行方向撮影カメラと、進行方向撮影データ送信器とを更に備え、
    　前記進行方向撮影カメラにより進行方向を撮影し、得られた進行方向撮影データを前記進行方向撮影データ送信器から外部に送信しつつ移動するよう構成された、
    　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動体。
  5. 　後方撮影カメラを更に備えた、
    　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の移動体。
  6. 　前記後方撮影カメラが進行方向に関して前記２以上のロータの後方側に位置し、該後方側から見たときに各々のロータの少なくとも一部が該後方撮影カメラによって遮られない、
    　請求項５に記載の移動体。
  7. 　線状部材に対して接続された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の移動体。
  8. 　前記線状部材が電力供給線を含み、
    　前記移動体が、外部電源から前記電力供給線を介して電力の供給を受けつつ移動するよう構成された、
    　請求項７に記載の移動体。
  9. 　前記２以上のロータを前記進行方向に対して側面で少なくとも部分的に覆うカバー部材を更に備え、該カバー部材が下側の前記側面内に排気孔を有する、
    　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の移動体。
  10. 　進行方向に関して前後に位置する２以上のロータと、
    　前記２以上のロータを駆動する駆動装置であって、該２以上のロータのうち少なくとも２つを互いに異なる方向に回転させる駆動装置と、
    　後方撮影カメラと
    　を備え、線状部材に対して接続された移動体に、閉鎖性空間の内部を進行方向に移動させる段階と、
    　前記線状部材を用いて前記移動体を前記進行方向とは逆側に移動させつつ、前記後方撮影カメラにより前記閉鎖性空間の内部を撮影する段階と
    を備えた方法。
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