WO2022137462A1 - 格納装置、無人飛行体及びシステム - Google Patents

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WO2022137462A1
WO2022137462A1 PCT/JP2020/048565 JP2020048565W WO2022137462A1 WO 2022137462 A1 WO2022137462 A1 WO 2022137462A1 JP 2020048565 W JP2020048565 W JP 2020048565W WO 2022137462 A1 WO2022137462 A1 WO 2022137462A1
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WO
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unmanned
storage device
flying object
main body
unmanned flying
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Application number
PCT/JP2020/048565
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English (en)
French (fr)
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大輔 内堀
淳 荒武
洋介 櫻田
勇臣 濱野
一旭 渡邉
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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Publication date
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    • B64U80/20—Transport or storage specially adapted for UAVs with arrangements for servicing the UAV
    • B64U80/25—Transport or storage specially adapted for UAVs with arrangements for servicing the UAV for recharging batteries; for refuelling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64F1/12—Ground or aircraft-carrier-deck installations for anchoring aircraft
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/12—Manhole shafts; Other inspection or access chambers; Accessories therefor
    • E02D29/14—Covers for manholes or the like; Frames for covers
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    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00—Miscellaneous

Definitions

  • This disclosure relates to containment devices, unmanned vehicles and systems.
  • unmanned aerial vehicles for example, drones, multicopters, etc.
  • that fly by rotating multiple propellers may be used for inspection of infrastructure structures.
  • Non-Patent Document 1 It is known to use manual hand release and catch as a method for storing such an unmanned air vehicle (Non-Patent Document 1). As another method, it is known to use a ground station installed on the ground to autonomously store an unmanned aircraft (Non-Patent Document 2).
  • the method using hand release and catch requires skilled manpower to store the unmanned aircraft. Since the ground station is supposed to be installed on the ground, if it is used in underground infrastructure, accumulated water due to water leakage or the like may occur and damage the unmanned aircraft.
  • the object of the present disclosure made in view of such circumstances is a storage capable of safely carrying out the departure and return operations of an unmanned aircraft, both underground and above ground, as well as indoors and outdoors, without human intervention.
  • unmanned vehicles and systems To provide equipment, unmanned vehicles and systems.
  • the storage device is a storage device for storing an unmanned vehicle, and has a main body portion having a curved surface on which the unmanned vehicle can move by contacting wheels with the wheels, and the unmanned vehicle.
  • a grip portion for gripping the flying object is provided.
  • the unmanned air vehicle according to the present disclosure is provided at a main body portion, a flight propeller, a support portion extending upward from the main body portion, and an end portion of the support portion, and at least a part thereof is for flight. It is equipped with wheels that project above the top surface of the propeller.
  • system according to the present disclosure includes a storage device according to the present disclosure and an unmanned air vehicle according to the present disclosure.
  • containment devices, unmanned aircraft and systems capable of safely performing the departure and return operations of unmanned aircraft, both underground and above ground, as well as indoors and outdoors, without human intervention. Can be provided.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the system which concerns on modification 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the system which concerns on modification 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the system which concerns on modification 2.
  • upper and lower mean the direction parallel to the Z axis of the coordinate axis display drawn in the drawing
  • horizontal means the direction of the coordinate axis display drawn in the drawing. It shall mean a direction parallel to the XY plane.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the system 1.
  • the system 1 shown in FIG. 1 includes a storage device 20 and an unmanned flying object 30.
  • the system 1 may be configured to further include the terminal device 10.
  • FIG. 1 shows a case where the number of unmanned flying objects 30 is one, the number of unmanned flying objects 30 may be plural.
  • FIG. 1 shows a state in which the storage device 20 is attached to the lower surface of the lid 50 of the manhole 100, that is, a state in which the storage device 20 is installed in the upper part of the upper hole of the manhole 100.
  • the manhole 100 is, for example, a communication manhole.
  • the manhole may be referred to as a maintenance hole.
  • accumulated water 101 may be generated due to water leakage or the like.
  • the system 1 is applied to the manhole 100, but is not limited to this, and may be applied to various storage tanks such as silos.
  • the system 1 may be applied in any space in which the unmanned vehicle 30 can fly, and may be applied to indoor or outdoor facilities underground or above ground.
  • the terminal device 10 is possessed and operated by an operator (for example, an inspector) U of the unmanned flying object 30. Wireless communication is performed between the terminal device 10 and the unmanned aircraft 30.
  • the operator U operates the terminal device 10 to control the operation of the unmanned flying object 30.
  • the unmanned flying object 30 can fly without any instruction regarding flight control from the terminal device 10.
  • the unmanned flying object 30 images the inside of the manhole 100 (in other words, aerial photography) while autonomously controlling the flight or controlling the flight according to the operation of the terminal device 10 by the operator U. ..
  • the unmanned aircraft 30 may transmit the captured video data to the terminal device 10.
  • the operator U inspects the inside of the manhole 100 by checking the video data captured by the unmanned flying object 30.
  • the items to be inspected by the operator U are, for example, the presence or absence of an abnormality in the inner wall (that is, the wall surface) of the manhole 100, the state of the groundwater stored in the underpass connected to the manhole 100, and the object (structure) installed in the manhole 100. The state of things, equipment, etc.).
  • FIG. 2 is a front view showing an external example of the unmanned aircraft 30.
  • the unmanned air vehicle 30 extends upward from the control box 311 having a built-in control board, at least one flight propeller 35, the main body portion 303a and the main body portion 303b, and the main body portion 303a. It includes a support portion 301, wheels 302 provided at the end of the support portion 301, a gripped portion 304 provided on the upper surface of the control box 311 and a camera 34.
  • the main body 303a is a bumper for cushioning that absorbs vibration and impact.
  • the main body portion 303b is an arm that supports the flying propeller 35.
  • the main body portion 303a and the main body portion 303b may be integrally configured.
  • the unmanned aircraft 30 may include a plurality of cameras 34.
  • the gripped portion 304 has a semicircular ring shape, and is hooked and gripped by the end portion of the gripped portion 23 of the storage device 20, as will be described later.
  • the unmanned flying object 30 may be stored in the storage device 20 in a state of being suspended from the storage device 20 via the gripped portion 304 and the grip portion 23.
  • the highest surface of the wheel 302 in the upward direction is located above the upper surface of the flight propeller 35.
  • the support portion 301 is provided on the main body portion 303a, but may be provided on the main body portion 303b. Even when it is provided on the main body portion 303b, the highest surface of the wheel 302 in the upward direction is located above the upper surface of the flight propeller 35. As described above, at least a part of the wheel 302 protrudes above the upper surface of the flight propeller 35.
  • the wheels 302 are pressed against the storage device 20 when the unmanned vehicle 30 comes into contact with the storage device 20, and rotate freely.
  • the free rotation of the wheels 302 allows the unmanned vehicle 30 to move while in contact with the containment device 20.
  • the wheels 302 may be driven by a motor (not shown).
  • the support portion 301 is rotatable in the horizontal direction.
  • the direction of rotation is not particularly limited, and may be rotatable in either clockwise or counterclockwise direction. By rotating the support portion 301, the wheels 302 connected to the support portion 301 can also rotate in the horizontal direction.
  • the number of wheels 302 and the support portion 301 may be freely set, but as will be described later, a number that can keep the unmanned vehicle 30 horizontal when the wheels 302 come into contact with the storage device 20 is desirable. Therefore, for example, it is desirable that the number of the support portion 301 and the number of the wheels 302 are 3 or more, respectively.
  • the material of the wheel 302 is rubber, but the material is not limited to this, and a spherical member such as plastic or resin may be used.
  • the wheel 302 may be a ball caster made of resin.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the unmanned flying object 30.
  • the unmanned aircraft 30 includes a control unit 31, a memory 32, a communication unit 33, a camera 34, a flight propeller 35, a GNSS receiver 36, an inertial measurement unit (IMU) 37, and a magnetic force. It is equipped with a compass 38 and a barometric altitude meter 39.
  • IMU inertial measurement unit
  • the communication unit 33 performs wireless communication with the terminal device 10. Examples of the wireless communication method include a wireless LAN such as Wi-Fi (registered trademark), a specified low power wireless, and the like. The communication unit 33 may also be able to communicate with the storage device 20.
  • a wireless LAN such as Wi-Fi (registered trademark)
  • a specified low power wireless such as Wi-Fi (registered trademark)
  • the communication unit 33 may also be able to communicate with the storage device 20.
  • the camera 34 captures the surroundings of the unmanned flying object 30 and generates data of the captured image.
  • the image data of the camera 34 is stored in the memory 32.
  • the flight propeller 35 rotates by driving a motor (not shown) to generate lift.
  • a motor not shown
  • the number of the flying propeller 35 and the number of motors are four each, but the number is not limited to this, and may be freely set.
  • the GNSS receiver 36 receives a plurality of signals indicating the time transmitted from the GNSS satellites, which are a plurality of navigation satellites, and the position (for example, coordinates) of each GNSS satellite.
  • the GNSS receiver 36 calculates the position of the GNSS receiver 36 (that is, the position of the unmanned flying object 30) based on the plurality of received signals.
  • the GNSS receiver 36 outputs the position information of the unmanned flying object 30 to the control unit 31.
  • the inertial measurement unit 37 detects the attitude of the unmanned flying object 30, and outputs the detection result to the control unit 31.
  • the inertial measurement unit 37 detects the acceleration in the three axial directions of the front-back, left-right, and up-down of the unmanned flying object 30 and the angular velocity in the three-axis directions of the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis as the posture of the unmanned flying object 30. ..
  • the inertial measurement unit 37 can measure whether or not the unmanned flying object 30 maintains a horizontal attitude.
  • the magnetic compass 38 detects the direction of the nose of the unmanned aircraft 30 and outputs the detection result to the control unit 31.
  • the barometric altimeter 39 detects the altitude at which the unmanned vehicle 30 flies, and outputs the detection result to the control unit 31.
  • the memory 32 stores a computer program and the like necessary for the control unit 31 to control the camera 34, the flight propeller 35, the GNSS receiver 36, the inertial measurement unit 37, the magnetic compass 38, and the barometric altimeter 39.
  • the memory 32 may be a computer-readable recording medium.
  • the memory 32 may be provided inside the unmanned vehicle 30 or may be removable from the unmanned vehicle 30.
  • control unit 31 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a SoC (System on a Chip). , May be composed of a plurality of processors of the same type or different types.
  • the control unit 31 may be configured by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the control unit 31 performs signal processing for controlling the operation of each part of the unmanned flying object 30, data input / output processing with other parts, and data calculation processing.
  • the control unit 31 controls the autonomous flight of the unmanned aircraft 30 according to a computer program stored in the memory 32.
  • the control unit 31 refers to data such as a flight path and flight time stored in the memory 32.
  • the control unit 31 may control the flight of the unmanned vehicle 30 according to a command received from the terminal device 10 via the communication unit 33.
  • the control unit 31 identifies the environment around the unmanned flying object 30 by acquiring and analyzing the image data captured by the camera 34.
  • the control unit 31 controls the flight so as to avoid obstacles, for example, based on the environment around the unmanned flying object 30.
  • the control unit 31 controls the flight of the unmanned vehicle 30 by controlling the flight propeller 35. In flight control, the position of the unmanned aircraft 30 including latitude, longitude, and altitude is changed.
  • FIG. 4A and 4B are views that briefly show an example of the appearance of the storage device 20.
  • FIG. 4B is a plan view of the storage device 20 attached to the lid 50 of the manhole 100.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA'of the storage device 20 of FIG. 4B.
  • the storage device 20 includes a main body portion 21 having a curved surface, a support portion 22 for connecting the main body portion 21 and the lid 50 of the manhole 100, and a grip portion 23.
  • the main body portion 21 and the support portion 22 may be integrated.
  • the support portion 22 is attached to the back surface of the lid 50 with screws, screws, or the like.
  • the support portion 22 may be detachably attached, which facilitates attachment of the storage device 20 to the existing lid 50.
  • the main body 21 is entirely composed of a circular plate-like body.
  • the main body portion 21 of the present embodiment includes a curved surface in which the center point indicated by the symbol C protrudes most upward and curves downward toward the peripheral edge portion. Due to the curved surface, the storage device 20 takes the shape of an umbrella or a dome that opens downward. More specifically, the closer to the outer circumference of the circle of the main body 21, the larger the curvature k. That is, k (x) is the curvature at the position of the radius x of the circle of the main body 21, and when x1 ⁇ x2, it can be said that k (x1) ⁇ k (x2). With this structure, the unmanned flying object 30 can maintain a horizontal posture in a state where the wheels 302 are in contact with each other in the vicinity of the center point of the main body portion 21.
  • the shape of the main body 21 is not limited to this, and may be a part of a quadric surface such as a spherical surface, a spheroidal surface, a rotating paraboloid, or a hyperboloid.
  • the main body 21 may have a conical shape.
  • the main body portion 21 may take the shape of a polygonal pyramid such as a triangular pyramid or a quadrangular pyramid having a flat surface instead of a curved surface.
  • the main body portion 21 may be made of any member, but it is desirable that the main body portion 21 has resistance to be damaged even if the unmanned flying object 30 collides with force.
  • the main body 21 may be made of a resin such as polyethylene terephthalate or polycarbonate.
  • the grip portion 23 is provided near the center point of the storage device 20.
  • the grip portion 23 has a hook shape and can grip the unmanned flying body 30 by being caught by the gripped portion 304 of the unmanned flying body 30.
  • the grip portion 23 has enough strength to grip the unmanned flying object 30 in a suspended state even when the unmanned flying object 30 completely stops the operation of the flight propeller 35.
  • the grip portion 23 is not limited to the hook shape, and any one capable of gripping the unmanned flying object 30 may be adopted.
  • the grip portion 23 may be an adhesive body.
  • the gripped portion 304 of the unmanned flying object 30 also has an adhesive body, and the unmanned flying object 30 is gripped by the storage device 20 when both adhesive bodies come into contact with each other.
  • the grip portion 23 may have a male screw structure.
  • the gripped portion 304 of the unmanned vehicle 30 has a female screw structure, and the unmanned vehicle 30 is gripped by the storage device 20 by fitting both screws.
  • the gripped portion 23 may have a female screw structure, and the gripped portion 304 may have a male screw structure.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C show how the unmanned aircraft 30 is stored in the storage device 20.
  • the white arrows in FIGS. 5A to 5C indicate the direction in which the unmanned aircraft 30 moves.
  • 5A and 5B are side views of the unmanned aircraft 30 being stored in the storage device 20.
  • FIG. 5C is a view of the unmanned aircraft 30 seen through the storage device 20 from above. The unmanned vehicle 30 completes the inspection in the manhole 100 automatically or by the operation of the user U, and flies back to the vicinity of the storage device 20.
  • the unmanned air vehicle 30 rises due to the lift of the flight propeller 35.
  • the unmanned vehicle 30 comes into contact with any suitable position of the main body 21 of the retractor 20 via the wheels 302.
  • the unmanned vehicle 30 continues to ascend, so that the wheels 302 are pressed upward.
  • the support portion 301 rotates freely, and therefore the wheels 302 also rotate, so that the curved surface of the main body portion 21 can be rolled.
  • the wheels 302 roll toward the vicinity of the center point protruding above the curved surface of the main body 21.
  • each of the wheels 302 is freely rotatable. As a result, the wheel 302 can move quickly on the curved surface.
  • the wheels 302 rotate, and the unmanned vehicle 30 moves to the vicinity of the center point of the storage device 20 while contacting the storage device 20.
  • the control unit 31 of the unmanned vehicle 30 detects that the unmanned vehicle 30 is aligned with the storage device 20.
  • the aligned state means a state in which the unmanned aircraft 30 is stored in the storage device 20 and is at a position or angle at which the operation of the flight propeller 35 can be stopped until the next flight. Any method may be adopted for the detection of the alignment. For example, when the inertial measurement unit 37 of the unmanned aircraft 30 detects that the unmanned aircraft 30 is in a horizontal posture, the alignment is performed. May be detected. Alternatively, when the camera 34 of the unmanned flying object 30 can image the upper part, it may be detected that the camera 34 is aligned by reading the marker attached to the curved surface of the main body 21.
  • the control unit 31 of the unmanned aircraft 30 detects that the gripped portion 304 is gripped by the gripped portion 23 of the storage device 20. Specifically, the control unit 31 controls the flight propeller 35 to slightly move the unmanned vehicle 30 back and forth and left and right.
  • the control unit 31 recognizes that the end portion of the grip portion 23 penetrates the inside of the semicircular gripped portion 304 and the gripped portion 304 is hooked on the grip portion 23, the control unit 31 determines that the grip portion 31 has been gripped. It may be detected. The detection of being gripped may be performed by an arbitrary method, but for example, it may be detected that the gripped portion 304 is gripped via an arbitrary sensor included in the gripped portion 304. Alternatively, gripping may be detected by analyzing the image captured by the camera 34 capable of capturing the gripped portion 23 and the gripped portion 304 by an arbitrary image analysis method.
  • the control unit 31 controls the flight propeller 35 to stop the operation. In this way, the unmanned flying object 30 ends the flight and is stored in the storage device 20.
  • the control unit 31 When the unmanned aircraft 30 starts from the storage device 20, the control unit 31 first controls and operates the flight propeller 35 to generate lift. The control unit 31 slightly moves the unmanned flying object 30 back and forth and left and right, and detects that the end portion of the grip portion 23 has come out from the inside of the gripped portion 304 having a semicircular ring shape. In this way, the grip by the grip portion 23 is released, and the unmanned vehicle 30 can move downward from the storage device 20 and fly in the manhole 100 again.
  • the storage device 20 is a storage device for storing the unmanned vehicle 30 and has a main body 21 having a curved surface on which the unmanned vehicle 30 can move by contacting the wheels 302.
  • a grip portion 23 for gripping the unmanned flying object 30 is provided.
  • the wheels 302 move on the main body 21 of the storage device 20 to cause the unmanned vehicle 30 to move. Can be stored in the appropriate position. Further, since the main body 21 of the storage device 20 has a curved surface, it is possible to prevent a situation in which the unmanned flying object 30 collides or reverses when returning to the storage device 20 and loses its balance and falls. .. Therefore, it is possible to provide a storage device 20 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the unmanned air vehicle 30 includes a main body portion 303a and a main body portion 303b, a flight propeller 35, a support portion 301 extending upward from the main body portion 303a, and an end portion of the support portion 301. It is provided with a wheel 302 which is provided in the above and at least a part of which protrudes upward from the upper surface of the flight propeller 35.
  • the unmanned flying object 30 when the unmanned flying object 30 returns to the vicinity of the storage device 20, it can move on the main body 21 of the storage device 20 and be stored in an appropriate position only by continuing to climb. It is not necessary to return the unmanned vehicle 30 to the storage device 20 by delicate control, and the convenience of operation of the unmanned vehicle 30 is improved. Therefore, it is possible to provide the unmanned aircraft 30 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • a part or the whole of the support portion 301 of the unmanned flying object 30 may be configured by the elastic body 3011.
  • the elastic body 3011 may be composed of, for example, a spring, a rubber, or a member composed of a combination of the spring and the rubber. Since the support portion 301 is composed of the elastic body 3011, the wheels 302 can be expanded and contracted in the vertical direction.
  • FIG. 6B shows an example in which the support portion 301 is not composed of the elastic body 3011.
  • the flight propeller 35 sucks air from the upper surface, so that the unmanned flying object 30 is forcibly sucked to the main body 21.
  • the wheel 302 comes into contact with the main body 21, the entire unmanned flying object 30 tilts. In this way, the unmanned flying object 30 may lose its balance and reverse, lose its buoyancy, and fall.
  • a plurality of support portions 301 included in the unmanned flying object 30 are configured by the elastic body 3011.
  • the support portion 301 in contact with the peripheral portion side of the main body portion 21 of the storage device 20 contracts in the direction of the black arrow due to the elastic body 3011.
  • the unmanned flying object 30 can move on the curved surface of the main body 21 while maintaining the horizontal posture, and can perform positioning.
  • the support portion 301 includes an elastic body 3011.
  • the unmanned vehicle 30 even when the unmanned vehicle 30 flies to the side of the peripheral portion of the main body 21 of the storage device 20 having a relatively high curvature, the unmanned vehicle 30 remains in a horizontal posture. It can move in contact with the main body 21. Therefore, by sucking air from the upper surface of the flight propeller 35, the unmanned flying object 30 is forcibly sucked into the main body 21 of the storage device 20 to prevent the unmanned flying object 30 from being inverted and falling. be able to. As described above, according to the present modification, it is possible to provide the unmanned aircraft 30 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the storage device 20 may include an electrode as a feeding unit 25 and may be able to charge the battery of the unmanned vehicle 30.
  • the storage device 20 also has a function as a power supply device.
  • the storage device 20 includes an anode and a cathode as the feeding unit 25, and the unmanned flying object 30 also includes an anode and a cathode.
  • the storage device 20 includes a feeding unit 25 on the curved surface of the main body 21, and the unmanned aircraft 30 includes electrodes on the upper surface of the control box 311 or the upper surface of the main body 303a.
  • FIGS. 7A and 7B An example of the arrangement of the electrodes between the storage device 20 and the unmanned flying object 30 is shown in FIGS. 7A and 7B.
  • 7A and 7B are views of the unmanned aircraft 30 seen through the storage device 20 from above.
  • the unmanned aircraft 30 moves in the direction of the white arrow, and alignment is performed.
  • each electrode may have a linear shape.
  • the unmanned flying object 30 can rotate in the horizontal direction to adjust the angle so that the positions of the electrodes are aligned when the alignment is performed near the center point of the storage device 20. Further, as shown in FIG.
  • the electrodes as the feeding unit 25 included in the storage device 20 are arranged in a curved band shape in which the distance from the center point is constant, and the electrodes included in the unmanned flying object 30 are arranged in a dot shape. May be good. As a result, when the unmanned vehicle 30 is positioned with respect to the storage device 20, the electrodes can be connected without rotating in the horizontal direction and adjusting the angle.
  • the electrodes may be brought into contact with each other by rotating the grip portion 23 of the accommodating device 20 in the horizontal direction when the unmanned flying body 30 is gripped, instead of the unmanned flying body 30. Further, the present invention is not limited to the example of the arrangement of the electrodes shown in FIGS. 7A and 7B. good.
  • the main body 21 includes a power feeding unit 25 that supplies power to the unmanned flying object 30.
  • the unmanned vehicle 30 can be charged while the unmanned vehicle 30 is stored in the storage device 20. Therefore, the unmanned flying object 30 can continuously fly, and the convenience is improved. In addition, it is possible to prevent the unmanned flying object 30 from falling due to the battery running out. Therefore, it is possible to provide a storage device 20 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the grip portion 23 of the storage device 20 may be a recess having a substantially circular cross section.
  • the recess as the grip portion 23 is configured as a groove arranged in a circle equidistant from the center point of the main body portion 21 of the storage device 20.
  • the circular groove shape makes it easy to grip the unmanned vehicle 30 regardless of the direction in which the storage device 20 flies.
  • the configuration of the recess is not limited to this.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the recess shown by the line AA'in FIG. 8A.
  • the cross section of the recess as the grip portion 23 is not limited to a substantially circular shape as shown in FIG. 8B, and may be a substantially elliptical shape, a substantially square shape, or the like.
  • the diameter of the cross section of the recess is equivalent to that of the wheel 302.
  • the unmanned flying object 30 moves with the wheels 302 in contact with each other. Then, as shown in FIG. 9B, the unmanned flying object 30 rises when it is aligned with the vicinity of the center point of the main body 21 of the storage device 20.
  • the wheel 302 is pressed from below into the recess as the grip portion 23 and is fitted into the recess as shown in FIG. 9B. In this way, the wheels 302 are housed in the recesses, resulting in the entire unmanned vehicle 30 being gripped.
  • the wheel 302 may be an elastic member such as rubber. As a result, when the wheel 302 is pressed against the recess, the shape of the wheel 302 is flattened and fitted into the recess.
  • the distance L from the peripheral edge of the main body 21 of the storage device 20 shown in FIG. 8A to the recess as the grip 23 is designed to be shorter than the distance K between the central axes of the adjacent wheels 302 shown in FIG. 8C. good.
  • the distance L is designed to be longer than the distance K. While the unmanned flying object 30 is moving on the main body 21, the wheel 302 on the right side is not fitted in the recess on the right side, but is fitted in the recess on the left side.
  • the flight propeller 35 sucks air from the upper surface while the unmanned flying object 30 is moving on the main body 21, and the unmanned flying object 30 is forced to the main body 21.
  • the wheel 302 will be fitted in the wrong position due to being sucked. This can be prevented by designing the distance L to be shorter than the distance K.
  • an electrode may be further provided inside the recess as the grip portion 23, and the electrode may also be provided on the wheel 302 of the unmanned flying object 30.
  • the grip portion 23 grips the wheels 302 of the unmanned flying object 30.
  • the unmanned flying object 30 can be reliably gripped by the storage device 20, and the unmanned flying object 30 can be prevented from falling. Therefore, it is possible to provide a storage device 20 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the grip portion 23 is a recess provided on the curved surface and capable of storing the wheels 302.
  • the unmanned flying object 30 when the unmanned flying object 30 flies toward the storage device 20, it can be gripped by the storage device 20 only by continuing to ascend. Delicate control for gripping by the gripping portion 23 becomes unnecessary, and the unmanned flying object 30 can be easily and reliably gripped. Therefore, it is possible to provide a storage device 20 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the storage device 20 may include an extrusion mechanism 24.
  • the extrusion mechanism 24 is driven by a motor.
  • the storage device 20 includes a control unit 26 and a communication unit 27, and the operation of the extrusion mechanism 24 is controlled by the control unit 26.
  • the storage device 20 can communicate with the control unit 31 of the unmanned aircraft 30 via the communication unit 27.
  • the extrusion mechanism 24 is provided at the center position of the curved surface of the main body portion 21.
  • the extrusion mechanism 24 includes a cylinder portion provided in the main body portion 21 and a piston portion arranged inside the cylinder portion and moving in the vertical direction.
  • the grip portion 23 disengages the grip of the wheel 302, and the entire unmanned vehicle 30 is pushed out from the storage device 20. In this way, the unmanned flight object 30 can be started.
  • step S1 of FIG. 11A the control unit 31 of the unmanned aircraft 30 drives the flight propeller 35.
  • step S1 as shown in FIG. 10A, the wheels 302 of the unmanned flying object 30 are in a state of being gripped by the grip portion 23.
  • step S2 the control unit 31 determines whether or not the output value of the flight propeller 35 has reached a predetermined output value.
  • the predetermined output value is an output value that allows the unmanned aircraft 30 to stand still at the same position in the air by the lift of the flight propeller 35.
  • the control unit 31 repeats the operation of step S2 until it is determined that the predetermined output value has been reached.
  • the operation of the control unit 31 proceeds to step S3.
  • step S3 the control unit 31 sends an instruction to the storage device 20 to push out the unmanned flying object 30 by the pushing mechanism 24. Specifically, the control unit 31 transmits an instruction to the storage device 20 via the communication unit 33.
  • step S4 the storage device 20 receives an instruction from the unmanned aircraft 30 via the communication unit 27.
  • step S5 the control unit 26 of the storage device 20 pushes the unmanned flying object 30 downward by the pushing mechanism 24. Specifically, the control unit 26 controls to drive the motor of the extrusion mechanism 24, and moves the piston portion of the extrusion mechanism 24 downward as shown in FIG. 10B.
  • the grip portion 23 disengages the grip of the wheel 302. The entire unmanned vehicle 30 is pushed out of the containment device 20 from the state shown in FIG. 10A to the state shown in FIG. 10B. In this way, the extrusion mechanism 24 launches the unmanned flying object 30.
  • step S6 the unmanned flying object 30 starts flying and departs. In this way, the unmanned aircraft 30 can start the inspection inside the manhole 100.
  • step S7 of FIG. 11B the unmanned flying object 30 flies to the vicinity of the storage device 20.
  • the control unit 31 can automatically fly to the vicinity of the storage device 20.
  • step S8 the unmanned flying object 30 rises from below the storage device 20 toward the main body portion 21 of the storage device 20.
  • the unmanned flying object 30 is brought into contact with the wheels 302 and moved to the vicinity of the center point of the main body portion 21, and the alignment is performed.
  • step S9 the control unit 26 of the storage device 20 determines whether or not the grip unit 23 has gripped the unmanned flying object 30. Any method may be used to detect the gripping, but for example, the control unit 26 of the storage device 20 detects that the electrode provided on the gripping unit 23 and the electrode provided on the unmanned flying object 30 are in contact with each other. It may be done by detecting. The control unit 26 of the storage device 20 repeats the operation of step S9 until it is determined that the grip unit 23 has gripped the unmanned flying object 30. When it is determined that the gripping unit 23 has gripped the unmanned flying object 30, the operation of the control unit 26 proceeds to step S10.
  • step S10 the control unit 26 of the storage device 20 transmits an instruction to the unmanned aircraft 30 to stop driving the flight propeller 35. Specifically, the control unit 26 of the storage device 20 transmits an instruction to the unmanned aircraft 30 via the communication unit 27 of the storage device 20.
  • step S11 the unmanned aircraft 30 receives an instruction from the storage device 20 via the communication unit 33.
  • step S12 the control unit 31 of the unmanned aircraft 30 stops driving the flight propeller 35. In this way, the unmanned aircraft 30 returns to the state of being gripped and retracted by the accommodating device 20, as shown in FIG. 10A.
  • the main body 21 includes an extrusion mechanism 24 for extruding and starting the unmanned aircraft 30.
  • the unmanned flying object 30 when the unmanned flying object 30 starts from the storage device 20, it can be more quickly and surely disengaged from the grip by the grip portion 23. Since the unmanned flight object 30 can be started quickly, the convenience of the unmanned flight object 30 is improved. Therefore, it is possible to provide a storage device 20 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the system 1 according to the present embodiment or the modified example includes the storage device 20 according to the present embodiment or the modified example, and the unmanned vehicle 30 according to the present embodiment or the modified example.
  • the system 1 can appropriately store the unmanned vehicle 30 in the storage device 20 without requiring delicate control. Therefore, it is possible to provide the unmanned aircraft 30 capable of safely performing the departure and return operations of the unmanned aircraft 30 without human intervention.
  • the program that performs all or part of the function or processing of the storage device 20 or the unmanned aircraft 30 may be recorded on a computer-readable recording medium. Using such a recording medium, it is possible to install the program on the computer.
  • the recording medium on which the program is recorded may be a non-transitory recording medium.
  • the non-transient recording medium is not particularly limited, but may be, for example, a CD-ROM, a DVD-ROM, a USB (Universal Serial Bus) memory, or the like.
  • this program may be downloaded from an external device via a network.
  • the present disclosure can also be realized as a program that can be executed by a processor.
  • the main body 21 of the storage device 20 may have a structure in which the area thereof can be expanded in the horizontal direction. According to this modification, the same storage device 20 can be attached to lids 50 having various diameters.

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Abstract

本開示に係る格納装置（２０）は、無人飛行体（３０）を格納する格納装置であって、無人飛行体（３０）が車輪（３０２）を接触させて移動可能な湾曲面を有する本体部（２１）と、無人飛行体（３０）を把持するための把持部（２３）と、を備える。

Description

格納装置、無人飛行体及びシステム
　本開示は、格納装置、無人飛行体及びシステムに関する。
　近年、インフラ構造物の点検に、複数のプロペラの回転によって飛行する無人飛行体（例えば、ドローン、マルチコプタなど）が用いられることがある。
　このような無人飛行体を格納する手法として、人手によるハンドリリース及びキャッチを利用することが知られている（非特許文献１）。他の手法として、地上に設置して無人飛行体の保管を自律的に行う地上ステーションを用いることが知られている（非特許文献２）。
"［ドローンテクニック］ドローンのハンドキャッチの方法と必要性［注意事項］"、［online］、2018年4月8日、［2020年12月15日検索］、インターネット〈URL：https://www.droneskyfish.com/entry/hand-catch-drone〉 土屋健太、"AIRMADAの完全自律ドローンステーション"、［online］、2017年1月18日、［2020年12月15日検索］、インターネット〈URL：https://www.borg.media/airmada-2017-01-18/〉
　しかし、ハンドリリース及びキャッチを利用する手法は、無人飛行体の格納に熟練した人手が必要になる。地上ステーションは地上に設置することが想定されているため、地下の基盤設備で使用すると、漏水等による溜り水が発生し、無人飛行体を損傷するおそれがある。
　かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、地下及び地上、並びに、屋内及び屋外を問わず、無人飛行体の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置、無人飛行体及びシステムを提供することである。
　上述の課題を解決するため、本開示に係る格納装置は、無人飛行体を格納する格納装置であって、無人飛行体が車輪を接触させて移動可能な湾曲面を有する本体部と、前記無人飛行体を把持するための把持部と、を備える。
　また、本開示に係る無人飛行体は、本体部と、飛翔用プロペラと、前記本体部から上方に延出した支持部と、前記支持部の端部に設けられ、少なくとも一部が前記飛翔用プロペラの上面より上方に突出している車輪とを備える。
　また、本開示に係るシステムは、本開示に係る格納装置と、本開示に係る無人飛行体とを備える。
　本開示によれば、地下及び地上、並びに、屋内及び屋外を問わず、無人飛行体の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置、無人飛行体及びシステムを提供することができる。
本開示の一実施形態に係るシステムを説明するための図である。 本開示の一実施形態に係る無人飛行体の一例を示す図である。 本開示の一実施形態に係る無人飛行体の構成を示すブロック図である。 本開示の一実施形態に係る格納装置を説明するための、格納装置の断面図である。 本開示の一実施形態に係る格納装置の平面図である。 本開示の一実施形態に係るシステムを説明するための図である。 本開示の一実施形態に係るシステムを説明するための図である。 本開示の一実施形態に係るシステムを説明するための図である。 変形例１に係るシステムを説明するための図である。 変形例１に係るシステムを説明するための図である。 変形例２に係るシステムを説明するための図である。 変形例２に係るシステムを説明するための図である。 変形例３に係るシステムを説明するための図である。 変形例３に係るシステムを説明するための図である。 変形例３に係るシステムを説明するための図である。 変形例３に係るシステムを説明するための図である。 変形例３に係るシステムを説明するための図である。 変形例３に係るシステムを説明するための図である。 変形例４に係るシステムを説明するための図である。 変形例４に係るシステムを説明するための図である。 変形例４に係るシステムの動作を示す図である。 変形例４に係るシステムの動作を示す図である。
　以下、本開示の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は本開示の構成の例であり、本開示は、以下の実施形態に制限されるものではない。
　なお、以下の説明における「上」、「下」とは、図面に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向を意味するものとし、「水平」とは、図面に描かれた座標軸表示のＸＹ平面に平行な方向を意味するものとする。
＜システム１の概略構成＞
　まず、本開示に係るシステム１について説明する。図１は、システム１の概要を示す図である。図１に示すシステム１は、格納装置２０と、無人飛行体３０と、を備える。システム１は、端末装置１０を更に含む構成であってもよい。なお、図１では、無人飛行体３０が１機である場合を示しているが、無人飛行体３０の数は複数であってもよい。
　マンホール１００の開口部には、マンホール１００の出入口を塞ぐように、取り外し可能な蓋５０が載置される。格納装置２０はマンホール１００の蓋５０の下面に取り付けられる。格納装置２０は、蓋５０に置き換えて設置可能であってもよい。図１では、格納装置２０がマンホール１００の蓋５０の下面に取り付けられている状態、すなわちマンホール１００の上孔上部に設置された状態を示している。
　マンホール１００は、例えば通信用マンホールである。なお、マンホールは、メンテナンスホールと称されてもよい。マンホール１００内の基盤設備では、漏水などによる溜り水１０１が発生し得る。本実施形態において、システム１はマンホール１００に適用されるが、これに限られず、サイロ等の各種貯蔵槽等に適用されてもよい。システム１は、無人飛行体３０が飛行可能な任意の空間において適用されてよく、地下又は地上における屋内又は屋外の施設に適用され得る。
　端末装置１０は、無人飛行体３０の操作者（例えば点検者）Ｕによって所持されて操作される。端末装置１０と無人飛行体３０との間では、無線通信が行われる。操作者Ｕは、端末装置１０を操作し、無人飛行体３０の動作を制御する。無人飛行体３０は、端末装置１０からの飛行制御に関する指示が無くても飛行可能である。
　システム１では、無人飛行体３０は、自律的に飛行を制御しながら、又は操作者Ｕによる端末装置１０の操作に従って飛行を制御しながら、マンホール１００の内部を撮像（言い換えると、空撮）する。無人飛行体３０は、撮像した映像データを、端末装置１０に送信してもよい。操作者Ｕは、無人飛行体３０により撮像された映像データを確認することで、マンホール１００の内部を点検する。なお、操作者Ｕにより点検される項目は、例えば、マンホール１００の内壁（つまり壁面）の異常の有無、マンホール１００に繋がる地下道に貯留される地下水の状態、マンホール１００内に設置された物体（構造物、機器など）の状態などである。
＜無人飛行体３０の構成＞
　図２は、無人飛行体３０の外観例を示す正面図である。図２に示すように、無人飛行体３０は、制御基板を内蔵する制御ボックス３１１と、少なくとも１つの飛翔用プロペラ３５と、本体部３０３ａ及び本体部３０３ｂと、本体部３０３ａから上方に延出した支持部３０１と、支持部３０１の端部に設けられた車輪３０２と、制御ボックス３１１の上面に設けられた被把持部３０４と、カメラ３４と、を備える。本体部３０３ａは、振動及び衝撃を吸収する緩衝用のバンパーである。本体部３０３ｂは、飛翔用プロペラ３５を支持するアームである。本体部３０３ａと本体部３０３ｂとは一体的に構成されていてもよい。無人飛行体３０は、カメラ３４を複数備えていてもよい。被把持部３０４は、半円環状であり、後述するように、格納装置２０の把持部２３の端部に引っ掛けられて把持される。被把持部３０４と把持部２３とを介して、無人飛行体３０は、格納装置２０から吊り下がった状態で格納装置２０に格納され得る。
　図２に示すように、車輪３０２の上方向に最も高い面は、飛翔用プロペラ３５の上面より上方に位置する。図２に示す例では、支持部３０１は本体部３０３ａ上に設けられるが、本体部３０３ｂ上に設けられてもよい。本体部３０３ｂ上に設けられた場合でも、車輪３０２の上方向に最も高い面は飛翔用プロペラ３５の上面より上方に位置する。このように車輪３０２は、少なくとも一部が飛翔用プロペラ３５の上面より上方に突出している。
　車輪３０２は、後述するように、無人飛行体３０が格納装置２０に接触したときに格納装置２０に対して押し付けられ、自由に回転する。車輪３０２の自由な回転は、無人飛行体３０が格納装置２０に接触しながら移動することを可能にする。なお車輪３０２は、図示しないモータによって駆動されてもよい。図２において矢印が示すように、支持部３０１は水平方向に回転可能である。回転の方向は特に限定されず、時計回り及び反時計回りのいずれの方向にも回転可能であってよい。支持部３０１が回転することにより、支持部３０１に接続した車輪３０２も水平方向に回転できる。
　車輪３０２及び支持部３０１の数は自由に設定されてよいが、後述するように、車輪３０２が格納装置２０に接触したときに無人飛行体３０を水平に保つことができるような数が望ましい。よって例えば、支持部３０１及び車輪３０２の数はそれぞれ３個以上であることが望ましい。本実施形態において車輪３０２の素材はゴムであるが、これに限られず、プラスチック、樹脂等の球体形状の部材であってもよい。車輪３０２は樹脂製のボールキャスターであってもよい。
　図３は、無人飛行体３０の内部構成例を示すブロック図である。無人飛行体３０は、制御部３１と、メモリ３２と、通信部３３と、カメラ３４と、飛翔用プロペラ３５と、ＧＮＳＳ受信機３６と、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）３７と、磁気コンパス３８と、気圧高度計３９とを備える。
　通信部３３は、端末装置１０との間で無線通信を行う。無線通信方式には、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮ、あるいは特定小電力無線などが挙げられる。通信部３３は、格納装置２０との間でも通信を行うことができてもよい。
　カメラ３４は、無人飛行体３０の周囲を撮像して撮像画像のデータを生成する。カメラ３４の画像データは、メモリ３２に格納される。
　飛翔用プロペラ３５は、図示しないモータの駆動により回転し、揚力を発生させる。本実施形態において、飛翔用プロペラ３５及びモータの数はそれぞれ４つずつであるが、これに限られず、自由に設定されてよい。
　ＧＮＳＳ受信機３６は、複数の航法衛星であるＧＮＳＳ衛星から発信された時刻及び各ＧＮＳＳ衛星の位置（例えば座標）を示す複数の信号を受信する。ＧＮＳＳ受信機３６は、受信された複数の信号に基づいて、ＧＮＳＳ受信機３６の位置（つまり、無人飛行体３０の位置）を算出する。ＧＮＳＳ受信機３６は、無人飛行体３０の位置情報を制御部３１に出力する。
　慣性計測装置３７は、無人飛行体３０の姿勢を検出し、検出結果を制御部３１に出力する。慣性計測装置３７は、無人飛行体３０の姿勢として、無人飛行体３０の前後、左右及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ軸、ロール軸及びヨー軸の３軸方向の角速度とを検出する。慣性計測装置３７は、無人飛行体３０が水平な姿勢を保っているかどうかを計測できる。
　磁気コンパス３８は、無人飛行体３０の機首の方位を検出し、検出結果を制御部３１に出力する。気圧高度計３９は、無人飛行体３０が飛行する高度を検出し、検出結果を制御部３１に出力する。
　メモリ３２は、制御部３１がカメラ３４、飛翔用プロペラ３５、ＧＮＳＳ受信機３６、慣性計測装置３７、磁気コンパス３８、及び気圧高度計３９を制御するのに必要なコンピュータプログラムなどを格納する。メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよい。メモリ３２は、無人飛行体３０の内部に設けられてよいし、無人飛行体３０から取り外し可能に設けられてもよい。
　制御部３１は、本実施形態では、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）などのプロセッサであり、同種又は異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。制御部３１は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)などの専用のハードウェアによって構成されてもよい。
　制御部３１は、無人飛行体３０の各部の動作を統括して制御するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、及びデータの演算処理を行う。制御部３１は、メモリ３２に格納されたコンピュータプログラムに従って無人飛行体３０の自律飛行を制御する。制御部３１は、自律飛行する際、メモリ３２に記憶された飛行経路及び飛行時間などのデータを参照する。なお、制御部３１は、通信部３３を介して端末装置１０から受信した命令に従って、無人飛行体３０の飛行を制御してもよい。
　制御部３１は、カメラ３４により撮像された画像データを取得して解析することで、無人飛行体３０の周囲の環境を特定する。制御部３１は、無人飛行体３０の周囲の環境に基づいて、例えば障害物を回避するよう飛行を制御する。制御部３１は、飛翔用プロペラ３５を制御することで、無人飛行体３０の飛行を制御する。飛行制御では、無人飛行体３０の緯度、経度、及び高度を含む位置が変更される。
＜格納装置２０の構成＞
　図４Ａ及び図４Ｂは、格納装置２０の外観例を簡略的に示す図である。図４Ｂは、マンホール１００の蓋５０に取り付けられた状態での格納装置２０の平面図である。図４Ａは図４Ｂの格納装置２０のＡ―Ａ’線における断面図である。図４Ａに示すように、格納装置２０は、湾曲面を有する本体部２１と、本体部２１とマンホール１００の蓋５０とを接続する支持部２２と、把持部２３とを備える。本体部２１と支持部２２とは一体型であってもよい。支持部２２はネジ又はビス等により蓋５０の裏面に取り付けられる。支持部２２は着脱可能に取り付けられてもよく、これにより既存の蓋５０への格納装置２０の取り付けが容易となる。
　図４Ｂに示すように、本体部２１は、全体が円形の板状体で構成される。図４Ａで示すように、本実施形態の本体部２１は、記号Ｃで示す中心点が最も上方に突出し、周縁部に向かうほど下方に湾曲する湾曲面を備える。当該湾曲面により、格納装置２０は下方に開口した傘状又はドーム状の形をとる。より具体的には、本体部２１の円の外周に近づくほど曲率ｋが大きくなる。すなわち、ｋ(ｘ)を本体部２１の円の半径ｘの位置における曲率とし、ｘ１＜ｘ２のとき、ｋ(ｘ１)＜ｋ(ｘ２)といえる。この構造により、本体部２１の中心点付近において、無人飛行体３０が車輪３０２を接触させた状態で水平の姿勢を保つことができる。
　なお、本体部２１の形状はこれに限られず、球面、回転楕円面、回転放物面、双曲面等の二次曲面の一部の形状をとってもよい。本体部２１は円錐の形状をとってもよい。また、本体部２１は、湾曲面の代わりに平坦面を備えた三角錐、四角錐等の多角錐の形状をとってもよい。本体部２１は任意の部材で構成されてよいが、無人飛行体３０が勢いを持って衝突しても破損しない耐性を有していることが望ましい。本体部２１は例えばポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート等の樹脂から構成されてもよい。
　把持部２３は、格納装置２０の中心点付近に設けられる。把持部２３は、フック形状であり、無人飛行体３０の被把持部３０４に引っかかることで無人飛行体３０を把持できる。把持部２３は、無人飛行体３０が飛翔用プロペラ３５の動作を完全に止めた場合でも、無人飛行体３０を吊り下げた状態で把持することができる程度の強度を有する。
　把持部２３には、フック形状に限られず、無人飛行体３０を把持できる任意のものが採用されてよい。例えば把持部２３は粘着体であってもよい。この場合、無人飛行体３０の被把持部３０４も粘着体を備え、両方の粘着体が接触することで無人飛行体３０が格納装置２０に把持される。あるいは、把持部２３は雄ネジの構造を有してもよい。この場合、無人飛行体３０の被把持部３０４は雌ネジの構造を有し、両ネジが嵌合することで無人飛行体３０が格納装置２０に把持される。また、把持部２３が雌ネジの構造を、被把持部３０４が雄ネジの構造を有してもよい。
＜システム１の動作＞
　続いて、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃを参照してシステム１の動作を説明する。図５Ａから図５Ｃは、格納装置２０に無人飛行体３０が格納される様子を示す。図５Ａから図５Ｃの白抜き矢印は無人飛行体３０の移動する方向を示す。図５Ａ及び図５Ｂは格納装置２０に無人飛行体３０が格納される様子を横から見た図である。図５Ｃは、上方から、格納装置２０を透過して無人飛行体３０を見た図である。無人飛行体３０は、自動又はユーザＵの操作によってマンホール１００内での点検を完了し、格納装置２０の付近にまで飛行して戻ってくる。
　図５Ａに示すように、無人飛行体３０は飛翔用プロペラ３５の揚力により上昇する。無人飛行体３０は、格納装置２０の本体部２１の任意の適当な位置に、車輪３０２を介して接触する。車輪３０２が本体部２１に接触し始めたあとも、無人飛行体３０が上昇を続けることで、車輪３０２が上方向に押し付けられる。このとき、支持部３０１が自由に回転し、したがって車輪３０２も回転して、本体部２１の湾曲面を転がることができる。無人飛行体３０が上昇し続けることで、車輪３０２は、本体部２１の湾曲面の最も上方に突出した中心点付近に向かって転がる。図５Ｃの黒矢印が示す通り、車輪３０２のそれぞれは自由に回転可能である。これにより、車輪３０２が湾曲面上を速やかに移動できる。
　図５Ｂに示すように、車輪３０２が回転して、無人飛行体３０が格納装置２０に接触しながら、格納装置２０の中心点付近まで移動する。そして、無人飛行体３０の制御部３１は、無人飛行体３０が格納装置２０に対し位置合わせされたことを検出する。位置合わせされた状態とは、無人飛行体３０が、格納装置２０内で格納されて次回の飛行まで飛翔用プロペラ３５の動作を停止できる位置又は角度にある状態をいう。位置合わせの検出には任意の手法が採用されてよいが、例えば無人飛行体３０の慣性計測装置３７が、無人飛行体３０が水平の姿勢をとっていることを検出したとき、位置合わせされたことが検出されてもよい。または、無人飛行体３０のカメラ３４が上方を撮像可能である場合に、カメラ３４が本体部２１の湾曲面に付されたマーカーを読み取ることで、位置合わせされたことが検出されてもよい。
　位置合わせの検出が行われると、無人飛行体３０の制御部３１は、被把持部３０４が格納装置２０の把持部２３によって把持されたことを検出する。具体的には、制御部３１は、飛翔用プロペラ３５を制御して無人飛行体３０を前後左右に微移動させる。制御部３１は、把持部２３の端部が半円環状の被把持部３０４の内側を貫通し、被把持部３０４が把持部２３に引っかけられたことを認識した場合に、把持されたことを検出してよい。把持されたことの検出は任意の手法で行われてよいが、例えば、被把持部３０４が備える任意のセンサを介して把持されたことが検出されてもよい。あるいは、把持部２３及び被把持部３０４を撮像可能なカメラ３４が撮像した画像を任意の画像解析手法によって解析することにより、把持されたことが検出されてもよい。
　把持部２３によって把持されたことが検出されると、制御部３１は飛翔用プロペラ３５を制御して動作を停止させる。このようにして、無人飛行体３０が飛行を終了し、格納装置２０に格納される。
　無人飛行体３０が格納装置２０から発進するときは、まず制御部３１は、飛翔用プロペラ３５を制御して動作させ、揚力を発生させる。制御部３１は、無人飛行体３０を前後左右に微移動させ、把持部２３の端部が半円環状の被把持部３０４の内側から抜け出たことを検出する。このようにして把持部２３による把持が外れ、無人飛行体３０は格納装置２０から下方に出て、再びマンホール１００内の飛行をすることができる。
　上述の通り、本実施形態に係る格納装置２０は、無人飛行体３０を格納する格納装置であって、無人飛行体３０が車輪３０２を接触させて移動可能な湾曲面を有する本体部２１と、無人飛行体３０を把持するための把持部２３と、を備える。
　本実施形態によれば、無人飛行体３０が格納装置２０の任意の適当な位置に飛行してきた場合でも、車輪３０２が格納装置２０の本体部２１上を移動することで、無人飛行体３０が適切な位置に格納され得る。また、格納装置２０の本体部２１が湾曲面を有することで、格納装置２０に無人飛行体３０が戻ってきたときに衝突又は反転し、バランスを崩して落下してしまう事態を防ぐことができる。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置２０を提供することができる。
　上述の通り、本実施形態に係る無人飛行体３０は、本体部３０３a及び本体部３０３ｂと、飛翔用プロペラ３５と、本体部３０３aから上方に延出した支持部３０１と、支持部３０１の端部に設けられ、少なくとも一部が飛翔用プロペラ３５の上面より上方に突出している車輪３０２とを備える。
　本実施形態によれば、無人飛行体３０は、格納装置２０の付近に戻ってきたとき、上昇を続けるだけで格納装置２０の本体部２１上を移動して適切な位置に格納され得る。微妙な制御によって無人飛行体３０を格納装置２０に帰還させる必要がなく、無人飛行体３０の操作の利便性が向上する。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な無人飛行体３０を提供することができる。
（変形例１）
　本開示の変形例として、図６Ａに示すように、無人飛行体３０の支持部３０１の一部又は全体が、弾性体３０１１によって構成されてもよい。弾性体３０１１は例えば、バネ、ゴム、又は、バネとゴムとの組み合わせから成る部材から構成され得る。支持部３０１が弾性体３０１１によって構成されることにより、車輪３０２の上下方向の伸縮が可能となる。
　図６Ｂに、支持部３０１が弾性体３０１１によって構成されない場合の例を示す。この場合、飛翔用プロペラ３５が上面から空気を吸い込むことにより、無人飛行体３０が本体部２１に強制的に吸い付けられる。そして、車輪３０２が本体部２１に接触したとき、無人飛行体３０全体が傾く。このようにして無人飛行体３０がバランスを崩して反転し、浮力を失って落下しまうおそれがある。本変形例に係る無人飛行体３０では、図６Ａに示すように、無人飛行体３０が備える複数の支持部３０１が弾性体３０１１によって構成される。このうち、格納装置２０の本体部２１の周縁部の側に接触する支持部３０１が、弾性体３０１１により黒矢印の方向に縮む。これにより、無人飛行体３０が水平の姿勢を保った状態で本体部２１の湾曲面上を移動し、位置合わせを行うことが可能となる。
　上述のように、本変形例に係る無人飛行体３０において、支持部３０１は弾性体３０１１を含む。
　本変形例によれば、格納装置２０の本体部２１の、比較的曲率が高い周縁部の側に無人飛行体３０が飛行してきた場合でも、無人飛行体３０が水平な姿勢に保ったまま、本体部２１に接触して移動することができる。よって、飛翔用プロペラ３５の上面からの空気の吸い込みにより、無人飛行体３０が格納装置２０の本体部２１に強制的に吸い付けられ、無人飛行体３０が反転して落下してしまうことを防ぐことができる。このように本変形例によれば、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な無人飛行体３０を提供することができる。
（変形例２）
　本開示の変形例として、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、格納装置２０が給電部２５としての電極を備え、無人飛行体３０のバッテリーを充電できてもよい。本変形例では、格納装置２０が電力供給装置としての機能も有する。
　具体的には、本変形例において、格納装置２０が給電部２５としての陽極と陰極とを備え、無人飛行体３０も陽極と陰極とを備える。格納装置２０は本体部２１の湾曲面上に給電部２５を備え、無人飛行体３０は制御ボックス３１１の上面、又は本体部３０３ａの上面に電極を備える。無人飛行体３０が格納装置２０に対し位置合わせされたとき、無人飛行体３０の陽極が格納装置２０の陰極に接続され、無人飛行体３０の陰極が格納装置２０の陽極に接続される。このとき格納装置２０からから無人飛行体３０へ充電が行われる。
　格納装置２０と無人飛行体３０との電極の配置の例を図７Ａ及び図７Ｂに示す。図７Ａ及び図７Ｂは、上方から、格納装置２０を透過して無人飛行体３０を見た図である。無人飛行体３０は、白抜き矢印の方向に向かって移動し、位置合わせが行われる。図７Ａに示すように、各電極は直線形状をとってもよい。この場合、格納装置２０の中心点付近で位置合わせされるとき、電極の位置が合うよう無人飛行体３０は水平方向に回転して角度を調整することができる。また、図７Ｂに示すように、格納装置２０が備える給電部２５としての電極が中心点からの距離を一定とした曲面帯状に配置され、無人飛行体３０が備える電極が点状に配置されてもよい。これにより、無人飛行体３０が格納装置２０に対し位置合わせされるとき、水平方向へ回転して角度を調整せずとも電極を接続させることができる。
　無人飛行体３０ではなく、格納装置２０の把持部２３が、無人飛行体３０を把持したときに水平方向に回転することで電極を接触させてもよい。また、図７Ａ及び図７Ｂに示す電極の配置の例に限られず、例えば図７Ｂにおいて無人飛行体３０が備える電極が曲面帯状に配置され、格納装置２０が備える電極が点状に配置されてもよい。
　上述のように、本変形例に係る格納装置２０において、本体部２１は、無人飛行体３０へ給電する給電部２５を備える。
　本変形例によれば、無人飛行体３０が格納装置２０に格納されている間に、無人飛行体３０への充電が可能となる。よって無人飛行体３０が継続して飛行することができ、利便性が向上する。また、電池切れによって無人飛行体３０が落下してしまう可能性を防ぐことができる。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置２０を提供することができる。
（変形例３）
　本開示の変形例として、格納装置２０の把持部２３は、断面が略円形の凹部であってもよい。
　具体的には、図８Ａに示すように、把持部２３としての凹部は、格納装置２０の本体部２１の中心点から等距離に円形に配置された溝として構成される。円形の溝状であることにより、格納装置２０のいずれの方向から無人飛行体３０が飛行してきた場合でも、無人飛行体３０が把持されることが容易となる。なお、凹部の構成はこれに限られない。
　図８Ｂは、図８ＡのＡ―Ａ’線で示す凹部の断面図である。把持部２３としての凹部の断面は、図８Ｂに示すような略円形に限られず、略楕円形、略方形等であってもよい。凹部の断面の直径は車輪３０２と同等である。
　図９Ａに示すように、車輪３０２を接触させた状態で無人飛行体３０が移動する。そして図９Ｂに示すように、無人飛行体３０は格納装置２０の本体部２１の中心点付近に位置合わせされたときに上昇する。車輪３０２は、把持部２３としての凹部に下方から押し付けられ、図９Ｂに示すように凹部に嵌め込まれる。このようにして、車輪３０２が凹部に格納され、結果として無人飛行体３０全体が把持される。なお、本変形例において車輪３０２はゴム等の弾性部材であってもよい。これにより、車輪３０２が凹部に押し付けられたとき、車輪３０２の形状が扁平して凹部に嵌め込まれる。
　図８Ａに示す、格納装置２０の本体部２１の周縁部から、把持部２３としての凹部までの距離Ｌは、図８Ｃに示す隣り合う車輪３０２の中心軸間の距離Ｋより短く設計されてもよい。これにより、図９Ｃに示すように、位置合わせがされる前に車輪３０２が誤った凹部に嵌め込まれてしまうことを防ぐことができる。図９Ｃでは、距離Ｌは距離Ｋよりも長く設計されている。本体部２１上を無人飛行体３０が移動中、向かって右側の車輪３０２が、向かって右側の凹部に嵌め込まれず、向かって左側の凹部に嵌め込まれてしまっている。このように、距離Ｌが距離Ｋより長く設計されると、本体部２１上を無人飛行体３０が移動中、飛翔用プロペラ３５が上面から空気を吸い込み、無人飛行体３０が本体部２１に強制的に吸い付けられ、誤った位置に車輪３０２がはめ込まれてしまう可能性が高まる。距離Ｌを距離Ｋより短く設計することで、これを防ぐことができる。
　本変形例ではさらに、把持部２３としての凹部の内部に電極が設けられ、無人飛行体３０の車輪３０２にも電極が設けられてもよい。これにより、車輪３０２が凹部に嵌め込まれたときにそれぞれの電極が接続され、変形例２と同様に、無人飛行体３０への充電が可能となる。
　上述のように、本変形例に係る格納装置２０において、把持部２３は、無人飛行体３０の車輪３０２を把持する。
　本変形例によれば、無人飛行体３０を格納装置２０において確実に把持することができ、無人飛行体３０が落下してしまうことを防ぐことができる。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置２０を提供することができる。
　上述のように、本変形例に係る格納装置２０において、把持部２３は、湾曲面上に設けられた、車輪３０２を格納可能な凹部である。
　本変形例によれば、無人飛行体３０が格納装置２０に向かって飛行してきた場合に、上昇し続けるだけで格納装置２０に把持されることができる。把持部２３に把持されるための微妙な制御が不要となり、無人飛行体３０が素早く確実に把持されやすくなる。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置２０を提供することができる。
（変形例４）
　本開示の変形例として、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、格納装置２０が押し出し機構２４を備えてもよい。押し出し機構２４はモータによって駆動される。本変形例において、格納装置２０は制御部２６及び通信部２７を備え、当該制御部２６によって押し出し機構２４の動作が制御される。格納装置２０は、当該通信部２７を介して無人飛行体３０の制御部３１と通信可能である。
　押し出し機構２４は、図１０Ａに示すように、本体部２１の湾曲面の中央位置に設けられる。押し出し機構２４には任意の構成が採用されてよい。例えば押し出し機構２４は、本体部２１に設けられたシリンダ部と、シリンダ部の内側に配置され、上下方向に移動するピストン部とを備える。ピストン部によって無人飛行体３０の制御ボックス３１１、又は本体部３０３ａが下方に押されることで、把持部２３による車輪３０２の把持が外れ、無人飛行体３０全体が格納装置２０から押し出される。このようにして、無人飛行体３０の発進が可能となる。
　図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して本変形例における無人飛行体３０の格納装置２０からの出発時及び帰還時の動作を説明する。まず、図１１Ａを参照して出発時の動作について説明する。
　図１１ＡのステップＳ１において、無人飛行体３０の制御部３１が飛翔用プロペラ３５を駆動させる。ステップＳ１においては、図１０Ａに示すように、無人飛行体３０の車輪３０２は把持部２３によって把持されている状態である。
　ステップＳ２において、制御部３１は飛翔用プロペラ３５の出力値が所定の出力値に到達したかどうかを判断する。所定の出力値とは、飛翔用プロペラ３５の揚力により無人飛行体３０が空中の同一の位置で静止できるような出力値である。制御部３１は所定の出力値に到達したと判断するまでステップＳ２の動作を繰り返す。所定の出力値に到達したと判断すると、制御部３１の動作はステップＳ３に進む。
　ステップＳ３において、制御部３１は押し出し機構２４により無人飛行体３０を押し出すよう、格納装置２０に指示を送信する。具体的には、制御部３１は、通信部３３を介して、格納装置２０に指示を送信する。
　ステップＳ４において、格納装置２０が、通信部２７を介して、無人飛行体３０からの指示を受信する。
　ステップＳ５において、格納装置２０の制御部２６は、押し出し機構２４により無人飛行体３０を下方に押し出す。具体的には、制御部２６は、押し出し機構２４のモータを駆動させる制御を行い、図１０Ｂに示すように押し出し機構２４のピストン部を下方に移動させる。シリンダ部及びピストン部に接触していた無人飛行体３０の制御ボックス３１１、又は本体部３０３ａが、ピストン部により下方に押されることで、把持部２３による車輪３０２の把持が外れる。図１０Ａに示す状態から、図１０Ｂに示す状態へと、無人飛行体３０全体が格納装置２０から押し出される。このようにして押し出し機構２４は無人飛行体３０を発進させる。
　ステップＳ６において、無人飛行体３０は飛行を開始して出発する。このようにして無人飛行体３０はマンホール１００内部の点検を開始することができる。
　次に図１１Ｂを参照して無人飛行体３０の帰還時の動作について説明する。
　図１１ＢのステップＳ７において、無人飛行体３０が格納装置２０付近へと飛行する。制御部３１が無人飛行体３０の各部を制御し、かつＧＰＳ機能を用いることで、無人飛行体３０が自動で格納装置２０付近まで飛行してくることが可能である。
　ステップＳ８において、無人飛行体３０は格納装置２０の下方から格納装置２０の本体部２１へ向かって上昇する。無人飛行体３０は車輪３０２を接触させて本体部２１の中心点付近へと移動し、位置合わせが行われる。
　ステップＳ９において、格納装置２０の制御部２６は、把持部２３が無人飛行体３０を把持したかどうかを判断する。把持したことの検出は任意の手法が用いられてよいが、例えば把持部２３に設けられた電極と、無人飛行体３０に設けられた電極とが接触したことを格納装置２０の制御部２６が検出することで行ってもよい。格納装置２０の制御部２６は、把持部２３が無人飛行体３０を把持したと判断するまでステップＳ９の動作を繰り返す。把持部２３が無人飛行体３０を把持したと判断すると、制御部２６の動作はステップＳ１０に進む。
　ステップＳ１０において、格納装置２０の制御部２６は無人飛行体３０に飛翔用プロペラ３５の駆動を停止するよう指示を送信する。具体的には、格納装置２０の制御部２６は、格納装置２０の通信部２７を介して、無人飛行体３０に指示を送信する。
　ステップＳ１１において、無人飛行体３０が、通信部３３を介して、格納装置２０からの指示を受信する。
　ステップＳ１２において、無人飛行体３０の制御部３１は飛翔用プロペラ３５の駆動を停止する。このようにして、無人飛行体３０は、図１０Ａに示すように、格納装置２０によって把持されて格納された状態へと戻る。
　上述のように、本変形例に係る無人飛行体３０において、本体部２１は、無人飛行体３０を押し出して発進させる押し出し機構２４を備える。
　本変形例によれば、無人飛行体３０が格納装置２０から発進するときに、把持部２３による把持からより素早く確実に外れることができる。無人飛行体３０が速やかに発進できることで、無人飛行体３０の利便性が向上する。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な格納装置２０を提供することができる。
　上述の通り、本実施形態又は変形例に係るシステム１は、本実施形態又は変形例に係る格納装置２０と、本実施形態又は変形例に記載の無人飛行体３０とを備える。
　本実施形態又は変形例によれば、システム１は、微妙な制御を要することなく、無人飛行体３０を適切に格納装置２０に格納させることができる。よって、無人飛行体３０の出発及び帰還の動作を、人手を介さず安全に実施することが可能な無人飛行体３０を提供することができる。
　＜プログラム＞
　上記の実施形態及び各変形例において、格納装置２０又は無人飛行体３０の機能又は処理の全部又は一部を実行するプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性（non-transitory）の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどであってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。本開示は、プロセッサが実行可能なプログラムとしても実現可能である。
　本開示を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
　本開示のさらなる変形例として、格納装置２０の本体部２１が、その面積を水平方向に拡張可能な構造を有していてもよい。本変形例によれば、同一の格納装置２０を、様々な直径を有する蓋５０に取り付けることが可能となる。
　　１　システム
　　１０　端末装置
　　２０　格納装置
　　２１　本体部
　　２２　支持部
　　２３　把持部
　　２４　押し出し機構
　　２５　給電部
　　２６　制御部
　　２７　通信部
　　３０　無人飛行体
　　３１　制御部
　　３２　メモリ
　　３３　通信部
　　３４　カメラ
　　３５　飛翔用プロペラ
　　３６　ＧＮＳＳ受信機
　　３７　慣性計測装置
　　３８　磁気コンパス
　　３９　気圧高度計
　　３０１　支持部
　　３０２　車輪
　　３０３a、３０３ｂ　本体部
　　３０４　被把持部
　　３１１　制御ボックス
　　３０１１　弾性体
　　５０　蓋
　　１００　マンホール
　　１０１　溜り水

Claims (8)

  1. 　無人飛行体を格納する格納装置であって、
    　無人飛行体が車輪を接触させて移動可能な湾曲面を有する本体部と、
    　前記無人飛行体を把持するための把持部と、
    を備える、格納装置。
  2. 　前記把持部は、前記無人飛行体の車輪を把持する、請求項１に記載の格納装置。
  3. 　前記把持部は、前記湾曲面上に設けられた、前記車輪を格納可能な凹部である、請求項２に記載の格納装置。
  4. 　前記本体部は、前記無人飛行体へ給電する給電部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の格納装置。
  5. 　前記本体部は、前記無人飛行体を押し出して発進させる押し出し機構を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の格納装置。
  6. 　本体部と、
    　飛翔用プロペラと、
    　前記本体部から上方に延出した支持部と、
    　前記支持部の端部に設けられ、少なくとも一部が前記飛翔用プロペラの上面より上方に突出している車輪と、
    を備える無人飛行体。
  7. 　前記支持部は弾性体を含む、請求項６に記載の無人飛行体。
  8. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の格納装置と、
    　請求項６又は７に記載の無人飛行体と、
    を備えるシステム。
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