WO2023037437A1 - 無人飛行機、飛行体及び飛行ロボット - Google Patents

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WO2023037437A1
WO2023037437A1 PCT/JP2021/032983 JP2021032983W WO2023037437A1 WO 2023037437 A1 WO2023037437 A1 WO 2023037437A1 JP 2021032983 W JP2021032983 W JP 2021032983W WO 2023037437 A1 WO2023037437 A1 WO 2023037437A1
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WO
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robot arm
articulated robot
main body
link
drive shaft
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PCT/JP2021/032983
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English (en)
French (fr)
Inventor
史朗 佐久間
雄希 松尾
Original Assignee
東京ロボティクス株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use

Definitions

  • This invention relates to unmanned aerial vehicles (UAVs), so-called drones, and particularly to unmanned aerial vehicles equipped with robot arms.
  • Patent Document 1 discloses an unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with an articulated robot arm (Figs. 2A, 2B, etc.).
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • Figs. 2A, 2B, etc. an articulated robot arm
  • FIG. 18 is a schematic diagram of an example of this type of unmanned aircraft.
  • a first link 551 is coupled to the bottom surface of the unmanned aircraft in a manner rotatable around a vertically downward first drive shaft (J1).
  • a second link 552 is coupled to the tip of the first link 551 in a swingable manner about a second drive axis (J2) that is perpendicular to the first drive axis (J1) and causes bending.
  • a third link 553 is coupled to the tip of the second link 552 so as to be swingable around a third drive shaft (J3) parallel to the second drive shaft (J2) and causing bending.
  • a fourth link 554 is coupled to the distal end of the third link 553 so as to be rotatable about a fourth drive shaft (J4), which is its longitudinal axis.
  • a fifth link 555 is coupled to the tip of the fourth link 554 in a swingable manner around a fifth drive axis (J5) that is perpendicular to the fourth drive axis (J4) and causes bending.
  • a sixth link 556 is coupled to the distal end of the fifth link 555 so as to be rotatable about a sixth drive shaft (J6), which is its longitudinal axis.
  • the wrist point P is arranged at the intersection of the fourth drive shaft, the fifth drive shaft, and the sixth drive shaft.
  • the articulated robot arm 550 has a singularity problem.
  • the wrist point P is arranged on the extension line of the first drive shaft (J1) in the vertically downward direction, , there is a possibility that the solution of the control equation will be lost mathematically, leading to a so-called shoulder singularity.
  • the motion of the multi-joint robot arm 550 may become unstable due to an increase in the speed of one of the joints of the multi-joint robot arm 550 . As a result, there is a risk that the work using the articulated robot arm will become difficult.
  • the present invention has been made in view of the above technical background, and its purpose is to realize stable flight and work in an unmanned aerial vehicle equipped with an articulated robot arm.
  • the rotation center axis of the main body portion having one or more lift generating mechanisms and the first joint, which is the first joint counted from the main body portion side, is horizontal or an articulated robot arm fixed to the main body so as to be substantially horizontal.
  • the first joint of the multi-joint robot arm is arranged horizontally or substantially horizontally, so there is no possibility that the joint of the multi-joint robot arm will enter a singular point during work below the fuselage of the unmanned aircraft. .
  • This makes it possible to achieve stable flight and work in an unmanned airplane equipped with an articulated robot arm.
  • the articulated robot arm may have 4 to 6 degrees of freedom.
  • the multi-joint robot arm may have a reference movement direction, and the multi-joint robot arm may be fixed to an end surface of the main body in the reference movement direction.
  • the articulated robot arm can be used to work on an object or the like in the reference movement direction.
  • the articulated robot arm may be configured such that its hand or wrist can be freely moved in the horizontal or vertical direction with respect to the reference movement direction.
  • the hand or wrist of the articulated robot arm can be moved left and right or vertically up and down with respect to the reference movement direction, so that the main body can be tilted and moved left and right, or the main body can be moved vertically. No need to move up or down in direction. Therefore, the work can be performed with high accuracy.
  • a battery is arranged in the main body so that the center of gravity of the battery is arranged in a region opposite to the side on which the articulated robot arm is fixed with respect to the center of the main body. good too.
  • the relatively heavy battery is arranged in the area opposite to the fixed side of the articulated robot arm, so the weight balance of the unmanned aircraft can be ensured. This makes it possible to achieve more stable flight.
  • An intrusion prohibited area into which the wrist of the articulated robot arm is prohibited from entering may be set in the vicinity of the rotation center axis of the first joint.
  • the trajectory of the articulated robot arm may be regenerated when it is predicted that the wrist of the articulated robot arm will enter the no-entry area.
  • An interference determination area may be provided in the vicinity of the main body to prevent self-interference with the articulated robot arm.
  • the trajectory of the articulated robot arm may be regenerated when it is predicted that the articulated robot arm will enter the interference determination area.
  • the articulated robot arm may be configured to be foldable.
  • the body can be made compact, and the center of gravity of the object can be brought closer to the main body when transporting the object.
  • it is possible to improve movement performance and achieve more stable work.
  • it is possible to prevent the articulated robot arm from being grounded during takeoff and landing.
  • the articulated robot arm is formed by connecting a plurality of links, and the bending axis between adjacent links is offset from the longitudinal center axis of one link by a predetermined distance in the bending direction. There may be.
  • the articulated robot arm can be folded more compactly.
  • the articulated robot arm may be controlled to be folded during takeoff and landing.
  • the hand or wrist position of the multi-joint robot arm is positioned closer to the outermost diameter of the lift generating mechanism or its housing as viewed from the main body. configured to be placed on the outside.
  • the articulated robot arm may be configured to be able to control the position and posture of its hand or wrist.
  • the articulated robot arm includes a first link coupled to the main body in a manner rotatable about a horizontal first drive shaft, and the first drive shaft at the tip of the first link.
  • a second link pivotably coupled about a second drive axis perpendicular to and flexing;
  • a third link pivotally connected about a third drive shaft to provide a third link pivotable about a fourth drive shaft which is the longitudinal axis of the third link; and a fifth link coupled to the distal end of the fourth link in a manner swingable about a fifth drive shaft that is perpendicular to the fourth drive shaft and causes bending.
  • a sixth link coupled to the tip of the fifth link in a manner rotatable about a sixth drive shaft that is the longitudinal axis thereof, and the wrist of the articulated robot arm is: defined as the intersection of the fourth drive axis, the fifth drive axis and the sixth drive axis.
  • the first drive shaft of the multi-joint robot arm with 6 degrees of freedom is arranged horizontally or substantially horizontally. there is no danger of entering This makes it possible to achieve stable flight and work in an unmanned airplane equipped with an articulated robot arm.
  • the lift generating mechanism may be a rotary blade.
  • the present invention can also be defined as an aircraft. That is, the flying object according to the present invention has a main body portion having one or more lift generating mechanisms; an articulated robot arm fixed to the main body so as to be substantially horizontal.
  • the present invention can also be defined as a flying robot. That is, the flying robot according to the present invention has a main body provided with one or a plurality of lift generating mechanisms, and a rotation central axis of a first joint which is the first joint counted from the main body side. an articulated robot arm fixed to the main body so as to be substantially horizontal.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an unmanned airplane.
  • FIG. 2 is an external perspective view showing the axial arrangement of the articulated robot arm.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the axial arrangement of the articulated robot arm.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the unmanned aircraft viewed from the right side.
  • FIG. 5 is an external perspective view of an unmanned aerial vehicle having an articulated robot arm in a folded state.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an articulated robot arm that can be folded compactly.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the articulated robot arm in a folded state.
  • FIG. 8 is an external perspective view of an unmanned airplane provided with an extended articulated robot arm.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an unmanned aerial vehicle having an extended articulated robot arm.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of the work area by the articulated robot arm when the unmanned airplane is viewed from the front.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the work area by the articulated robot arm when the unmanned airplane is viewed from the right side.
  • FIG. 12 is a flowchart relating to the operation of the articulated robot arm until a predetermined control point reaches a predetermined target point.
  • FIG. 13 is a front view showing a no-entry area and a self-interference determination area.
  • FIG. 14 is a right side view showing a no-entry area and a self-interference determination area.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the right side of an unmanned aerial vehicle equipped with an articulated robot arm with five degrees of freedom.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of the right side surface of an unmanned aerial vehicle having an articulated robot arm with four degrees of freedom.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of the arrangement of the wrist points P according to the modification.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of an example of a conventional unmanned airplane equipped with an articulated robot arm.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an unmanned airplane 100 according to this embodiment.
  • the unmanned airplane 100 has a main body 1 having a substantially trapezoidal cross section at its center.
  • the unmanned airplane 100 has a reference movement direction D, and a multi-joint robot arm 5 with 6 degrees of freedom is fixed at the center of the side or end face of the unmanned airplane 100 in the reference movement direction D.
  • the surface related to the reference movement direction D of the unmanned airplane 100 may be referred to as the front surface, and the opposite surface as the rear surface.
  • the right side of the unmanned airplane 100 viewed from the top of the figure is sometimes called the right side, and the left side is sometimes called the left side.
  • the vertically upward direction may be referred to as top, and the vertically downward direction may be referred to as bottom.
  • each of the rotary blade units 31 to 36 a rod-shaped support member is horizontally fixed to the side surface of the main body 1, and a rotary blade is attached to the tip of the rod-shaped support member. Flight control of the unmanned airplane 100 is performed by controlling the rotor blades.
  • the rotor blades are attached as they are, but the present invention is not limited to such a configuration. Therefore, for example, a protective housing may be provided around the rotor blades. Also, the lift generating mechanism is not limited to the rotating blade, and may be another mechanism.
  • a T-shaped main body support member (right) 21 is fixed with its horizontal side facing downward.
  • a T-shaped main body support member (left) 22 is fixed with its horizontal side facing downward.
  • FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams relating to the axial arrangement of the articulated robot arm 5.
  • FIG. 2 is an external perspective view showing the axial arrangement of the articulated robot arm 5.
  • FIG. 3 is a schematic diagram regarding the axial arrangement of the articulated robot arm 5. As shown in FIG.
  • a first link 51 is coupled to the center of the front surface of the main body 1 so as to be rotatable around a first drive shaft (J1) horizontal to the ground (especially , see FIG. 4).
  • the drive shaft refers to a rotating shaft driven by an actuator such as a motor.
  • the articulated robot arm 5 is described as being horizontally attached to the ground, but it may not be strictly horizontal, and may be attached substantially horizontally.
  • a second link 52 is coupled to the tip of the first link 51 so as to be swingable around a second drive shaft (J2) that is perpendicular to the first drive shaft (J1) and causes bending.
  • a third link 53 is coupled to the tip of the second link 52 in a swingable manner around a third drive shaft (J3) that is parallel to the second drive shaft (J2) and causes bending.
  • a fourth link 54 is coupled to the distal end of the third link 53 so as to be rotatable about a fourth drive shaft (J4), which is its longitudinal axis.
  • a fifth link 55 is coupled to the tip of the fourth link 54 so as to be swingable around a fifth drive shaft (J5) that is perpendicular to the fourth drive shaft (J4) and causes bending.
  • a sixth link 56 is coupled to the distal end of the fifth link 55 so as to be rotatable about a sixth drive shaft (J6), which is its longitudinal axis.
  • the first drive axis is the roll axis
  • the second drive axis is the pitch axis
  • the third drive axis is the pitch axis
  • the fourth drive axis is the roll axis
  • the fifth drive axis is the pitch axis
  • the sixth drive axis is the roll axis. It can also be called an axis.
  • a wrist point P is arranged at the intersection of the fourth drive shaft, the fifth drive shaft, and the sixth drive shaft.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the unmanned airplane 100 viewed from the right side.
  • a first link 51 is coupled to the front surface of the main body 1 so as to be rotatable around a horizontal first drive shaft (J1).
  • the first drive shaft (J) of the articulated robot arm is arranged horizontally or substantially horizontally. There is no danger of entering a point, in particular the so-called shoulder singularity. As a result, the unmanned airplane 100 having the articulated robot arm 5 can achieve stable flight and work.
  • an information processing device for control, various sensors (not shown) such as an inertial measurement unit (IMU), and a battery 11 are stored.
  • various sensors not shown
  • IMU inertial measurement unit
  • the information processing apparatus includes a control unit such as a CPU that executes various programs, a storage unit that includes memory such as ROM/RAM that stores various programs and setting information, and a communication unit that performs communication processing with an external device. It has
  • the center of gravity of the battery 11 is arranged in a region behind the center of the main body 1, that is, in a region on the opposite side of the center of the main body 1 to the reference movement direction D.
  • the battery 11 generally has a relatively large weight.
  • the relatively heavy battery is arranged in the area opposite to the fixed side of the articulated robot arm, so the weight balance of the unmanned aircraft can be ensured. This makes it possible to achieve more stable flight.
  • the articulated robot arm 5 according to this embodiment can be folded.
  • FIG. 5 is an external perspective view of the unmanned airplane 100 including the articulated robot arm 5 in a folded state.
  • the articulated robot arm 5 is folded into a compact size by swinging the links around the second drive shaft (J2) and the third drive shaft (J3) related to the bending axes.
  • the entire fuselage can be made compact, and the center of gravity of the object can be brought closer to the main body 1 when transporting the object.
  • the folded articulated robot arm 5 can be accommodated within the height of the main body support members 21 and 22 . As a result, for example, it is possible to prevent the articulated robot arm from being grounded during takeoff and landing, thereby preventing damage to the articulated robot arm.
  • FIG. 6 and 7 are explanatory diagrams of the articulated robot arm 5 that can be folded more compactly.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an articulated robot arm 5 that can be folded compactly.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the articulated robot arm 5 in a folded state.
  • the center axis of the second drive shaft (J2) and the extension line of the first drive shaft (J1) are offset by a predetermined distance in the link radial direction and bending direction.
  • the center axis of the third drive shaft (J3) and the extension line of the fourth drive shaft (J4) are offset by a predetermined distance in the link radial direction and bending direction.
  • the articulated robot arm 5 can be folded more compactly.
  • FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams of the articulated robot arm 5 in an extended state.
  • FIG. 8 is an external perspective view of the unmanned airplane 100 having the articulated robot arm 5 in an extended state.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the unmanned airplane 100 having the articulated robot arm 5 in an extended state.
  • the hand position or wrist point P is set to can be arranged outside (outside the arrow in FIG. 9).
  • the rotor blade is equipped with a protective housing or the like, it is desirable to arrange the hand position or wrist point P outside the outermost diameter of the protective housing.
  • FIG. 10 and 11 are conceptual diagrams of the work area of the articulated robot arm 5.
  • FIG. FIG. 10 is a conceptual diagram of the work area by the articulated robot arm 5 when the unmanned airplane 100 is viewed from the front.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the working area of the articulated robot arm 5 when the unmanned airplane 100 is viewed from the right side.
  • the hand or wrist point P of the articulated robot arm can be moved left and right or vertically up and down with respect to the reference movement direction, so that the main body 1 can be tilted and moved left and right. It is not necessary to move the main body 1 up and down in the vertical direction. Therefore, the work can be performed with high accuracy.
  • the hand or wrist point P or the like can be moved to perform tasks in front of (the reference movement direction D) and below the unmanned airplane 100. It can be performed.
  • the substantially fan-shaped area in FIG. 10 indicates an approximate movement area or concept of the hand or wrist point P, etc., and does not accurately indicate a movement range.
  • the articulated robot arm 5 is omitted from the drawing.
  • FIG. 12 is a flowchart relating to the operation of the articulated robot arm 5 provided in the unmanned airplane 100 until a predetermined control point, for example the wrist point P, reaches a predetermined target point.
  • the control unit reads out various setting information from the storage unit (S1).
  • This setting information includes an intrusion prohibited area in which entry of the wrist point P, which is a control point, is prohibited, and a self-interference judgment for judging interference with other hardware including the articulated robot arm 5 and the main body 1. Contains information about the region.
  • FIG. 13 and 14 are explanatory diagrams relating to the no-entry area and the self-interference determination area set by the information.
  • FIG. 13 is a front view showing a no-entry area and a self-interference determination area.
  • FIG. 14 is a right side view showing a no-entry area and a self-interference determination area.
  • the no-entry area is indicated by a dot area and is set in a cylindrical shape centered on the first drive axis (J1) or its extension.
  • the self-interference area is indicated by a hatched area and is set to include the main body 1, the six rotor blade units 31 to 36 attached to the main body 1, and the main body supporting members 21 and 22 with a predetermined margin. It is
  • This final target position/orientation may be set by reading a predetermined command set by a user or the like, or may be set by recognizing the environment from sensor information or the like.
  • the trajectory calculation process of the articulated robot arm 5 is performed (S3).
  • This trajectory calculation process is performed by a known technique known to those skilled in the art.
  • a determination process is performed to determine whether or not the wrist point P is outside the singular point area on the trajectory, that is, the no-entry area (S6). If it is determined by this determination process that the wrist point P passes through the entry prohibited area (S6NO), a determination process is performed as to whether or not the state can be avoided (S10). If it is determined that it can be avoided (S10 YES), the process returns and the trajectory calculation process is performed again (S3). On the other hand, if it is determined that the avoidance is impossible (S10 NO), the operation stop processing is executed.
  • the determination process determines that the wrist point P does not pass through the entry prohibited area (S6 YES)
  • the process of moving the wrist point P to the next intermediate target point is executed (S7). After this movement processing, it is determined whether a part of the articulated robot arm 5 belongs to the self-interference determination area (S8).
  • S8 YES If it belongs to the self-interference area (S8 YES), a determination process is performed as to whether or not the state can be avoided (S10). A calculation process is performed (S3). On the other hand, if it is determined that the avoidance is impossible (S10 NO), the operation stop processing is executed.
  • a determination process is performed to determine whether or not the wrist point P has reached the final target point (S9). If the final target point has not yet been reached (S9 NO), the process of moving to the next intermediate target point is performed again (S7). On the other hand, if the wrist point P has reached the final target point (S9YES), the process ends.
  • an articulated robot arm with 6 degrees of freedom was adopted, but the present invention can also be applied to an articulated robot arm with other degrees of freedom that may cause the singularity problem.
  • the articulated robot arm attached to the unmanned airplane be as light as possible, and from this point of view, the articulated robot arm with 4 to 6 degrees of freedom is preferable.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the right side of the unmanned airplane 200 equipped with an articulated robot arm with 5 degrees of freedom.
  • a first link 71 is coupled to the center of the front surface of the main body 1 so as to be rotatable around a first drive shaft (J1) horizontal to the ground.
  • a second link 72 is coupled to the tip of the first link 71 so as to be swingable about a second drive shaft (J2) that is perpendicular to the first drive shaft (J1) and causes bending.
  • a third link 73 is coupled to the tip of the second link 72 in a swingable manner around a third drive shaft (J3) that is parallel to the second drive shaft (J2) and causes bending.
  • a fourth link 74 is coupled to the distal end of the third link 73 so as to be rotatable about a fourth drive shaft (J4), which is its longitudinal axis.
  • a fifth link 75 is coupled to the tip of the fourth link 74 so as to be swingable about a fifth drive shaft (J5) that is perpendicular to the fourth drive shaft (J4) and causes bending.
  • a wrist point P is arranged at the intersection of the fourth drive shaft (J4) and the fifth drive shaft (J5).
  • the wrist point P of the multi-joint robot arm is placed on the extension line of the horizontal first drive shaft, so that the joint of the multi-joint robot arm with 5 degrees of freedom is a singular point, particularly a so-called shoulder singular point. It can be prevented from entering the point.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of the right side of an unmanned airplane 300 equipped with an articulated robot arm with four degrees of freedom.
  • a first link 81 is coupled to the center of the front surface of the main body 1 so as to be rotatable around a horizontal first drive shaft (J1).
  • a second link 82 is coupled to the tip of the first link 81 so as to be swingable about a second drive shaft (J2) that is perpendicular to the first drive shaft (J1) and causes bending.
  • a third link 83 is coupled to the tip of the second link 82 in a swingable manner around a third drive shaft (J3) that is parallel to the second drive shaft (J2) and causes bending.
  • a fourth link 84 is coupled to the distal end of the third link 83 so as to be swingable around a fourth drive shaft (J4) parallel to the third drive shaft (J3) and causing bending.
  • a wrist point P is arranged at the intersection of the fourth drive shaft (J4) and the central axis of the third link 83 in the longitudinal direction.
  • the wrist point P of the articulated robot arm is placed on the extension line of the horizontal first drive shaft, so that the joint of the articulated robot arm with 4 degrees of freedom is a singular point, in particular, the so-called shoulder singularity. It can be prevented from entering the point.
  • the wrist point P was described as being arranged at the intersection of the fourth drive axis (J4), the fifth drive axis (J5) and the sixth drive axis (J6). It is not limited to such configurations. Therefore, it may be arranged at another position such as an arbitrary position near the hand.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of the arrangement of the wrist points P according to the modification. This figure is the same as the first embodiment in that the first to sixth drive shafts are connected, but the arrangement of the wrist point P is different. In the figure, the wrist point P is located at the intersection of the extension of the sixth drive shaft and the plane containing the fifth drive shaft and perpendicular to the sixth drive shaft.
  • the present invention can be used in industries that manufacture unmanned aircraft, robots, and the like.
  • Unmanned Airplane (First Embodiment) 1 main body 11 battery 21 main body supporting member (right) 22 Main body support member (left) 31 First rotor unit 32 Second rotor unit 33 Third rotor unit 34 Fourth rotor unit 35 Fifth rotor unit 36 Sixth rotor unit 5 Articulated robot arm 51 First rotor Link 52 Second link 53 Third link 54 Fourth link 55 Fifth link 56 Sixth link 200 Unmanned airplane (modification) 201 main body 221 main body supporting member (right) 222 Main body support member (left) 231 first rotor unit 232 second rotor unit 233 third rotor unit 234 fourth rotor unit 235 fifth rotor unit 236 sixth rotor unit 71 first link 72 second link 73 Third link 74 Fourth link 75 Fifth link 76 Sixth link 300 Unmanned airplane (modification) 301 body portion 321 body portion support member (right) 322 Main body support member (left) 331 first rotor unit 332 second rotor unit 333 third rotor unit 334 fourth rotor unit 335

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、を備えた、無人飛行機が提供される。

Description

無人飛行機、飛行体及び飛行ロボット
　この発明は、無人飛行機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）、所謂ドローンに関し、特に、ロボットアームを備えた無人飛行機に関する。
　近年、複数の関節を備えたロボットアーム、所謂、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機、例えば、ドローンが知られている。
　例えば、特許文献１には、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機（ＵＡＶ）が開示されている（図２Ａ、図２Ｂ等）。
特開２０１８－８３２０号公報
　ところで、従前、この種の無人飛行機において、多関節ロボットアームは、機体の重量バランス等を考慮して、本体部底面の中央に鉛直下向きに固定されていた（特許文献１の図２Ａ、図２Ｂ等参照）。
　図１８は、この種の無人飛行機の例に係る模式図である。同図から明らかな通り、無人飛行機の底面には、第１リンク５５１が、鉛直下向きの第１駆動軸（Ｊ１）周りに回動可能な態様で結合されている。
　第１リンク５５１の先端には、第２リンク５５２が、第１駆動軸（Ｊ１）に垂直であって屈曲をもたらす第２駆動軸（Ｊ２）周りに揺動可能な態様で結合されている。第２リンク５５２の先端には、第３リンク５５３が、第２駆動軸（Ｊ２）に平行であって屈曲をもたらす第３駆動軸（Ｊ３）周りに揺動可能な態様で結合されている。第３リンク５５３の先端には、第４リンク５５４が、その長手方向軸である第４駆動軸（Ｊ４）周りに回動可能な態様で結合されている。
　第４リンク５５４の先端には、第５リンク５５５が、第４駆動軸（Ｊ４）に垂直であって屈曲をもたらす第５駆動軸（Ｊ５）周りに揺動可能な態様で結合されている。第５リンク５５５の先端には、第６リンク５５６が、その長手方向軸である第６駆動軸（Ｊ６）周りに回動可能な態様で結合されている。
　なお、同図の例にあっては、第４駆動軸、第５駆動軸、及び、第６駆動軸の交点に手首ポイントＰが配置されている。
　ところで、多関節ロボットアーム５５０においては、特異点の問題が存在することが知られている。例えば、同図の例にあっては、多関節ロボットアーム５５０を用いて機体下方の作業を行う際、鉛直下向き方向の第１駆動軸（Ｊ１）の延長線上に手首ポイントＰが配置されると、数学的に制御方程式の解が無くなり、所謂、肩特異点の状態に陥るおそれがあった。
　この肩特異点状態に陥ると、多関節ロボットアーム５５０のいずれかの関節速度が大きくなることにより多関節ロボットアーム５５０の動作は不安定となるおそれがあった。これにより、多関節ロボットアームによる作業が困難となるおそれがあった。
　また、肩特異点に陥ることにより多関節ロボットアームの動作が不安定となると、無人飛行機の飛行にも悪影響を及ぼすおそれがあった。
　本発明は、上述の技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機において安定的な飛行及び作業を実現することにある。
　上述の技術的課題は、以下の構成を有する無人飛行機等により解決することができる。
　すなわち、本発明に係る無人飛行機は、１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、を備えている。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームの第１関節が水平又は略水平に配置されるので、無人飛行機の機体下方における作業において、多関節ロボットアームの関節が特異点に入るおそれがない。これにより、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機において安定的な飛行及び作業を実現することができる。
　前記多関節ロボットアームは、４～６の自由度を有する、ものであってもよい。
　このような構成によれば、４～６自由度の多関節ロボットアームを用いても、特異点に入るおそれなく、無人飛行機の機体下方における作業を行うことができる。
　前記多関節ロボットアームは、基準移動方向を有し、前記多関節ロボットアームは、前記本体部の前記基準移動方向の端面に固定される、ものであってもよい。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームを用いて基準移動方向にある対象物等に対して作業を行うことができる。
　前記多関節ロボットアームは、その手先又は手首を前記基準移動方向に対して左右又は鉛直上下方向に自在に移動させることが可能に構成されている、ものであってもよい。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームの手先又は手首を基準移動方向に対して左右又は鉛直上下方向に移動させることができるので、本体部を傾けて左右に移動させたり本体部を鉛直方向の上下に移動させる必要がない。そのため、精度良く作業を遂行することができる。
　バッテリが、前記バッテリの重心が前記本体部中心に対して前記多関節ロボットアームが固定された側とは逆側の領域に配置されるように、前記本体部に配置される、ものであってもよい。
　このような構成によれば、比較的に重量の大きいバッテリが多関節ロボットアームの固定側とは逆側の領域に配置されるので、無人飛行機の重量バランスを確保することができる。これにより、より安定的な飛行を実現することができる。
　前記第１関節の回動中心軸の近傍には、前記多関節ロボットアームの手首が侵入することが禁止される侵入禁止領域が設定される、ものであってもよい。
　このような構成によれば、水平方向又は略水平方向に多関節ロボットアームの手首が入ることにより、関節が特異点に入ることを防止することができる。これにより多関節ロボットアームが取り付けられた方向（前方）近傍においても安定的に作業を行うことができる。
　前記多関節ロボットアームの手首が、前記侵入禁止領域に侵入することが予測される場合、前記多関節ロボットアームの軌道を再生成する、ものであってもよい。
　このような構成によれば、関節が特異点に入ることを防止しつつも動作を継続させることができる。
　前記本体部近傍には、前記多関節ロボットアームと自己干渉することを防止するための干渉判定領域が設けられる、ものであってもよい。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームが動作する場合であっても本体部と干渉することがないので、安定的に作業を行うことができる。
　前記多関節ロボットアームが、前記干渉判定領域に侵入することが予測される場合、前記多関節ロボットアームの軌道を再生成する、ものであってもよい。
　このような構成によれば、自己干渉を防止しつつも動作を継続させることができる。
　前記多関節ロボットアームは、折りたたみ可能に構成されている、ものであってもよい。
　このような構成によれば、機体をコンパクトにすることができると共に、物体を運搬する場合等には本体部に対して物体重心を近づけることができる。これにより、移動性能の向上やより安定的な作業を実現することができる。また、例えば、離着陸時に多関節ロボットアームを接地させないこと等が可能となる。
　前記多関節ロボットアームは、複数のリンクを連結して成り、隣り合うリンク間の屈曲軸は、一方のリンクの長手方向の中心軸から、屈曲させる方向に所定距離だけオフセットされている、ものであってもよい。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームをよりコンパクトに折りたたむことができる。
　前記多関節ロボットアームは離着陸時に折りたたまれるよう制御される、ものであってもよい。
　このような構成によれば、安定した離着陸を実現することができると共に、多関節ロボットアームの破損等を防止することができる。
　前記多関節ロボットアームは、前記多関節ロボットアームを伸展させた場合に、前記多関節ロボットアームの手先又は手首位置が前記揚力発生機構又はその筐体の最外径よりも前記本体部から見て外側に配置されるよう構成される、ものであってもよい。
　このような構成によれば、揚力発生機構又はその筐体が壁等に衝突すること等を避けつつ、安全に前方の作業等を行うことができる。
　前記多関節ロボットアームは、その手先又は手首の位置及び姿勢を制御可能に構成されている、ものであってもよい。
　このような構成によれば、手先又は手首の位置及び姿勢を制御する場合であっても、多関節ロボットアームの関節が特異点に入ることない。
　前記多関節ロボットアームは、水平な第１駆動軸周りに回動可能な態様で前記本体部に対して結合されている、第１リンクと、前記第１リンクの先端に、前記第１駆動軸に垂直であって屈曲をもたらす第２駆動軸周りに揺動可能な態様で結合されている、第２リンクと、前記第２リンクの先端に、前記第２駆動軸に平行であって屈曲をもたらす第３駆動軸周りに揺動可能な態様で結合されている、第３リンクと、前記第３リンクの先端に、その長手方向軸である第４駆動軸周りに回動可能な態様で結合されている、第４リンクと、前記第４リンクの先端に、前記第４駆動軸に垂直であって屈曲をもたらす第５駆動軸周りに揺動可能な態様で結合されている、第５リンクと、前記第５リンクの先端に、その長手方向軸である第６駆動軸周りに回動可能な態様で結合されている、第６リンクと、を備え、前記多関節ロボットアームの手首は、前記第４駆動軸、前記第５駆動軸、及び、前記第６駆動軸の交点として定義される、ものであってもよい。
　このような構成によれば、６自由度の多関節ロボットアームの第１駆動軸が水平又は略水平に配置されるので、無人飛行機の機体下方における作業において、多関節ロボットアームの関節が特異点に入るおそれがない。これにより、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機において安定的な飛行及び作業を実現することができる。
　前記揚力発生機構は、回転翼であってもよい。
　このような構成によれば、回転翼によりホバリングや様々な方向への移動が可能となる。
　本発明は、飛行体としても定義することができる。すなわち、本発明に係る飛行体は、１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、を備えている。
　本発明は、飛行ロボットとしても定義することができる。すなわち、本発明に係る飛行ロボットは、１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、を備えている。
　本発明によれば、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機において安定的な飛行及び作業を実現することができる。
図１は、無人飛行機の外観斜視図である。 図２は、多関節ロボットアームの軸配置について示す外観斜視図である。 図３は、多関節ロボットアームの軸配置に関する模式図である。 図４は、無人飛行機を右側面から見た模式図である。 図５は、折り畳んだ状態の多関節ロボットアームを備える無人飛行機の外観斜視図である。 図６は、コンパクトに折り畳むことが可能な多関節ロボットアームの構成について示す模式図である。 図７は、折り畳んだ状態の多関節ロボットアームの構成について示す模式図である。 図８は、伸展させた状態の多関節ロボットアームを備える無人飛行機の外観斜視図である。 図９は、伸展させた状態の多関節ロボットアームを備える無人飛行機の模式図である。 図１０は、無人飛行機を正面から見た場合の多関節ロボットアームによる作業領域の概念図である。 図１１は、無人飛行機を右側面から見た場合の多関節ロボットアームによる作業領域の概念図である。 図１２は、多関節ロボットアームの所定の制御点を所定の目標点へと到達させるまでの動作に関するフローチャートである。 図１３は、侵入禁止領域及び自己干渉判定領域を示す正面図である。 図１４は、侵入禁止領域及び自己干渉判定領域を示す右側面図である。 図１５は、５自由度の多関節ロボットアームを備える無人飛行機の右側面に係る模式図である。 図１６は、４自由度の多関節ロボットアームを備える無人飛行機の右側面に係る模式図である。 図１７は、変形例に係る手首ポイントＰの配置の説明図である。 図１８は、従来の多関節ロボットアームを備えた無人飛行機の一例に係る模式図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
　（１．第１の実施形態）
  第１の実施形態として、本発明を多関節ロボットアームを備えた無人飛行機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）、所謂、ドローンに対して適用した例について説明する。なお、本発明の対象は、無人飛行機に限定されず他の飛行体や飛行ロボットに対しても適用することができる。また、例えば、有人飛行体等に対しても適用することができる。
　（１．１　構成）
  図１は、本実施形態に係る無人飛行機１００の外観斜視図である。同図から明らかな通り、無人飛行機１００は、その中央に断面略台形状の本体部１を備えている。
　無人飛行機１００は、基準移動方向Ｄを有し、無人飛行機１００の基準移動方向Ｄの側面又は端面の中央には、６自由度の多関節ロボットアーム５が固定されている。
　なお、本実施形態においては、無人飛行機１００の基準移動方向Ｄに係る面を前面、それとは逆の面を背面とする称することがある。また、同図上方から見た無人飛行機１００の右側を右、左側を左と称することがある。さらに、鉛直上方を上、鉛直下方を下と称することがある。
　本体部１を上方から平面視したとき、本体部１の側面には、基準移動方向Ｄから時計回りに第１～第６の６つの回転翼ユニット３１～３６が等間隔で設けられている。より詳細には、各回転翼ユニット３１～３６において、本体部１の側面に対して棒状支持部材が水平に固定され、棒状支持部材の先端には回転翼が取り付けられている。この回転翼を制御することにより無人飛行機１００の飛行制御が行われる。
　なお、本実施形態においては、回転翼をそのまま取り付ける構成としたが、本発明はこのような構成に限定されない。従って、例えば、回転翼の周辺に保護筐体を設ける等してもよい。また、揚力発生機構は回転翼に限定されず、他の機構であってもよい。
　第２回転翼ユニット３２の棒状支持部材の本体部１への付け根近傍には、Ｔ字型の本体部支持部材（右）２１が、その水平の辺を下向きに固定されている。また、第５回転翼ユニット３５の棒状支持部材の本体部１への付け根近傍には、Ｔ字型の本体部支持部材（左）２２が、その水平の辺を下向きに固定されている。これらの本体部支持部材２１、２２により、本体部１を、直接接地させることなく、水平面に対して平行に配置することができる。
　図２及び図３は、多関節ロボットアーム５の軸配置に関する説明図である。図２は、多関節ロボットアーム５の軸配置について示す外観斜視図である。また、図３は、多関節ロボットアーム５の軸配置に関する模式図である。
　これらの図から明らかな通り、本体部１の前面中央には、第１リンク５１が、大地に対して水平な第１駆動軸（Ｊ１）周りに回動可能な態様で結合されている（特に、図４参照）。
　なお、本実施形態において、駆動軸とは、モータ等のアクチュエータにより駆動される回動軸を言う。また、本実施形態においては、多関節ロボットアーム５を大地に対して水平に取り付けるものとして説明するものの、厳密に水平でなくともよく、略水平に取り付けてもよい。
　第１リンク５１の先端には、第２リンク５２が、第１駆動軸（Ｊ１）に垂直であって屈曲をもたらす第２駆動軸（Ｊ２）周りに揺動可能な態様で結合されている。
　第２リンク５２の先端には、第３リンク５３が、第２駆動軸（Ｊ２）に平行であって屈曲をもたらす第３駆動軸（Ｊ３）周りに揺動可能な態様で結合されている。第３リンク５３の先端には、第４リンク５４が、その長手方向軸である第４駆動軸（Ｊ４）周りに回動可能な態様で結合されている。
　第４リンク５４の先端には、第５リンク５５が、第４駆動軸（Ｊ４）に垂直であって屈曲をもたらす第５駆動軸（Ｊ５）周りに揺動可能な態様で結合されている。第５リンク５５の先端には、第６リンク５６が、その長手方向軸である第６駆動軸（Ｊ６）周りに回動可能な態様で結合されている。
　なお、第１駆動軸をロール軸、第２駆動軸をピッチ軸、第３駆動軸をピッチ軸、第４駆動軸をロール軸、第５駆動軸をピッチ軸、及び、第６駆動軸をロール軸と称することもできる。
　また、第４駆動軸、第５駆動軸、及び、第６駆動軸の交点に手首ポイントＰが配置されている。
　図４は、無人飛行機１００を右側面から見た模式図である。同図から明らかな通り、本体部１の前面には、水平な第１駆動軸（Ｊ１）周りに回動可能に、第１リンク５１が結合されている。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームの第１駆動軸（Ｊ）が水平又は略水平に配置されるので、無人飛行機１００の機体下方における作業において、多関節ロボットアーム５の関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入るおそれがない。これにより、多関節ロボットアーム５を備えた無人飛行機１００において安定的な飛行及び作業を実現することができる。
　本体部１の内部には、制御用の情報処理装置（不図示）、慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）等の各種センサ（不図示）、及び、バッテリ１１が格納されている。
　情報処理装置は、種々のプログラムを実行するＣＰＵ等の制御部、各種プログラム、設定情報等を記憶するＲＯＭ／ＲＡＭ等のメモリを含む記憶部、外部装置との間の通信処理を行う通信ユニット等を備えている。
　また、バッテリ１１の重心は、本体部１の中心より後ろ寄りの領域、すなわち、本体部１の中心より基準移動方向Ｄとは逆側の領域に配置されている。ここで、バッテリ１１は、一般に、比較的に大きい重量を有している。
　このような構成によれば、比較的に重量の大きいバッテリが多関節ロボットアームの固定側とは逆側の領域に配置されるので、無人飛行機の重量バランスを確保することができる。これにより、より安定的な飛行を実現することができる。
　本実施形態に係る多関節ロボットアーム５は、折り畳むことができる。
　図５は、折り畳んだ状態の多関節ロボットアーム５を備える無人飛行機１００の外観斜視図である。
　同図から明らかな通り、屈曲軸に係る第２駆動軸（Ｊ２）及び第３駆動軸（Ｊ３）周りにそれぞれリンクを揺動させることにより多関節ロボットアーム５は折り畳まれて、コンパクトになる。
　このような構成によれば、機体全体をコンパクトにすることができると共に、物体を運搬する場合等には本体部１に対して物体重心を近づけることができる。これにより、移動性能の向上やより安定的な作業を実現することができる。また、折り畳まれた多関節ロボットアーム５を、本体部支持部材２１、２２の高さ内に収めることができる。これにより、例えば、離着陸時に多関節ロボットアームを接地させないこと等が可能となり多関節ロボットアームの破損等を防止することができる。
　なお、多関節ロボットアーム５に係る構成として、よりコンパクトに折り畳むことが可能な構成を採用してもよい。
　図６及び図７は、よりコンパクトに折り畳むことが可能な多関節ロボットアーム５の説明図である。図６は、コンパクトに折り畳むことが可能な多関節ロボットアーム５の構成について示す模式図である。図７は、折り畳んだ状態の多関節ロボットアーム５の構成について示す模式図である。
　図６から明らかな通り、第２駆動軸（Ｊ２）の中心軸と第１駆動軸（Ｊ１）の延長線との間には、リンク半径方向かつ屈曲方向に所定距離のオフセットが設けられている。また、第３駆動軸（Ｊ３）の中心軸と第４駆動軸（Ｊ４）の延長線との間には、リンク半径方向かつ屈曲方向に所定距離のオフセットが設けられている。このような構成を備える多関節ロボットアーム５を伸ばすことにより、図７に示される通り、多関節ロボットアーム５をコンパクトに折り畳むことができる。
　このような構成によれば、多関節ロボットアーム５をよりコンパクトに折りたたむことができる。
　図８及び図９は、伸展させた状態の多関節ロボットアーム５の説明図である。図８は、伸展させた状態の多関節ロボットアーム５を備える無人飛行機１００の外観斜視図である。また、図９は、伸展させた状態の多関節ロボットアーム５を備える無人飛行機１００の模式図である。
　これらの図から明らかな通り、屈曲軸に係る第２駆動軸（Ｊ２）及び第４駆動軸（Ｊ４）を伸展状態とすることで、手先位置又は手首ポイントＰを、前記回転翼の最外径よりも外側（図９の矢印より外側）に配置することができる。
　なお、回転翼に保護筐体等が備え付けられている場合には、その保護筐体の最外径よりも外側に手先位置又は手首ポイントＰを配置することが望ましい。
　このような構成によれば、回転翼又はその筐体が壁等に衝突すること等を避けつつ、安全に前方の作業等を行うことができる。
　図１０及び図１１は、多関節ロボットアーム５の作業領域の概念図である。図１０は、無人飛行機１００を正面から見た場合の多関節ロボットアーム５による作業領域の概念図である。また、図１１は、無人飛行機１００を右側面から見た場合の多関節ロボットアーム５による作業領域の概念図である。
　図１０から明らかな通り、６自由度を有する多関節ロボットアーム５を動作させることで、上下方向又は左右方向に手先又は手首ポイントＰ等を移動させることができる。なお、同図の略長方形領域は手先又は手首ポイントＰ等のおよその移動領域又は概念を示すもので、正確に移動範囲を示すものではない点に留意されたい。また、同図において多関節ロボットアーム５は、表示を省略されていることに留意されたい。
　このような構成によれば、多関節ロボットアームの手先又は手首ポイントＰ等を基準移動方向に対して左右又は鉛直上下方向に移動させることができるので、本体部１を傾けて左右に移動させたり本体部１を鉛直方向の上下に移動させる必要がない。そのため、精度良く作業を遂行することができる。
　また、図１１から明らかな通り、６自由度を有する多関節ロボットアーム５を動作させることで、手先又は手首ポイントＰ等を移動させて無人飛行機１００の前方（基準移動方向Ｄ）及び下方の作業を行うことができる。なお、同図の略扇形状領域は手先又は手首ポイントＰ等のおよその移動領域又は概念を示すもので、正確に移動範囲を示すものではない点に留意されたい。また、同図において多関節ロボットアーム５は、表示を省略されていることに留意されたい。
　このような構成によれば、無人飛行機１００の機体下方及び前方における作業において、多関節ロボットアームの関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入るおそれがない。これにより、多関節ロボットアームを備えた無人飛行機において安定的な飛行及び作業を実現することができる。
　（１．２　動作）
  図１２は、無人飛行機１００に備えられた多関節ロボットアーム５の所定の制御点、例えば、手首ポイントＰを所定の目標点へと到達させるまでの動作に関するフローチャートである。
　同図から明らかな通り、処理が開始すると、制御部は記憶部から各種の設定情報の読出処理を行う（Ｓ１）。この設定情報には、制御点たる手首ポイントＰの侵入が禁止される侵入禁止領域、及び、多関節ロボットアーム５と本体部１を含むその他のハードウェアへの干渉を判定するための自己干渉判定領域に関する情報が含まれる。
　図１３及び図１４は、当該情報によって設定される侵入禁止領域及び自己干渉判定領域に関する説明図である。図１３は、侵入禁止領域及び自己干渉判定領域を示す正面図である。図１４は、侵入禁止領域及び自己干渉判定領域を示す右側面図である。
　これらの図から明らかな通り、侵入禁止領域は、ドット領域で示され、第１駆動軸（Ｊ１）又はその延長線を中心とする円柱状に設定されている。また、自己干渉領域は、斜線領域で示され、本体部１及び本体部１に取り付けられた６つの回転翼ユニット３１～３６と本体部支持部材２１、２２を所定の余裕を以て包含するように設定されている。
　図１２に戻り、設定情報の読出処理が完了すると、多関節ロボットアーム５の最終目標位置・姿勢の設定処理が行われる（Ｓ２）。この最終目標位置・姿勢は、ユーザ等により設定された所定の指令を読み出すことにより設定してもよいし、センサ情報等から環境認識を行って設定する等してもよい。
　最終目標位置・姿勢の設定処理が完了すると、多関節ロボットアーム５の軌道計算処理が行われる（Ｓ３）。この軌道計算処理は、当業者に知られる公知の手法により行われる。
　多関節ロボットアーム５の軌道計算処理を行った後、当該軌道上において中間目標点を生成する処理が実行される（Ｓ４）。
　この中間目標点を生成した後、手首ポイントＰが軌道上の特異点領域、すなわち、侵入禁止領域の外側にあるか否かの判定処理が行われる（Ｓ６）。この判定処理により手首ポイントＰが侵入禁止領域内を通過するものと判定される場合（Ｓ６ＮＯ）、当該状態を回避することが出来るか否かに関する判定処理が行われる（Ｓ１０）。回避可能と判断される場合（Ｓ１０ＹＥＳ）、処理は戻り、再度、軌道の計算処理が行われる（Ｓ３）。一方、回避不可能と判断される場合（Ｓ１０ＮＯ）、動作の停止処理が実行される
　このような構成によれば、関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入ることを防止しつつも動作を継続させることができる。
　一方、判定処理により手首ポイントＰが侵入禁止領域内を通過しないと判定される場合（Ｓ６ＹＥＳ）、次の中間目標点への手首ポイントＰの移動処理が実行される（Ｓ７）。この移動処理の後、多関節ロボットアーム５の一部が自己干渉判定領域に属するか否かが判定される（Ｓ８）。
　自己干渉領域に属する場合（Ｓ８ＹＥＳ）、当該状態を回避することが出来るか否かに関する判定処理が行われる（Ｓ１０）、回避可能と判断される場合（Ｓ１０ＹＥＳ）、処理は戻り、再度、軌道の計算処理が行われる（Ｓ３）。一方、回避不可能と判断される場合（Ｓ１０ＮＯ）、動作の停止処理が実行される
　このような構成によれば、自己干渉を防止しつつも動作を継続させることができる。
　自己干渉領域に属しない場合（Ｓ８ＮＯ）、手首ポイントＰが最終目標点に到達したか否かの判定処理が行われる（Ｓ９）。未だ最終目標点に到達していない場合（Ｓ９ＮＯ）、再度、次の中間目標点への移動処理が行われる（Ｓ７）。一方、手首ポイントＰが最終目標点に到達した場合（Ｓ９ＹＥＳ）、処理は終了する。
　このような構成によれば、水平方向又は略水平方向に多関節ロボットアーム５の手首が入ることにより、関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入ることを防止することができる。これにより多関節ロボットアーム５が取り付けられた方向（前方）近傍においても安定的に作業を行うことができる。
　また、このような構成によれば、多関節ロボットアームが動作する場合であっても本体部と干渉することがないので、安定的に作業を行うことができる。
　（２．変形例）
  本発明は、以下の通り、様々に変形して実施することができる。
　上述の実施形態においては、６自由度の多関節ロボットアームを採用したが、本発明は、特異点の問題が生じ得る他の自由度を有する多関節ロボットアームにも適用することができる。なお、無人飛行機に取り付けられる多関節ロボットアームは可能な限り軽量であることが好ましく、当該観点から、４～６自由度の多関節ロボットアームが好ましい。
　図１５は、５自由度の多関節ロボットアームを備える無人飛行機２００の右側面に係る模式図である。
　同図から明らかな通り、本体部１の前面中央には、大地に対して水平な第１駆動軸（Ｊ１）周りに回動可能な態様で、第１リンク７１が結合されている。第１リンク７１の先端には、第２リンク７２が、第１駆動軸（Ｊ１）に垂直であって屈曲をもたらす第２駆動軸（Ｊ２）周りに揺動可能な態様で結合されている。
　第２リンク７２の先端には、第３リンク７３が、第２駆動軸（Ｊ２）に平行であって屈曲をもたらす第３駆動軸（Ｊ３）周りに揺動可能な態様で結合されている。第３リンク７３の先端には、第４リンク７４が、その長手方向軸である第４駆動軸（Ｊ４）周りに回動可能な態様で結合されている。第４リンク７４の先端には、第５リンク７５が、第４駆動軸（Ｊ４）に垂直であって屈曲をもたらす第５駆動軸（Ｊ５）周りに揺動可能な態様で結合されている。
　なお、第４駆動軸（Ｊ４）と第５駆動軸（Ｊ５）の交点に手首ポイントＰが配置されている。
　このような構成によれば、水平な第１駆動軸の延長線上に多関節ロボットアームの手首ポイントＰが入ることにより、５自由度の多関節ロボットアームの関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入ることを防止することができる。
　図１６は、４自由度の多関節ロボットアームを備える無人飛行機３００の右側面に係る模式図である。
　同図から明らかな通り、本体部１の前面中央には、水平な第１駆動軸（Ｊ１）周りに回動可能な態様で、第１リンク８１が結合されている。第１リンク８１の先端には、第２リンク８２が、第１駆動軸（Ｊ１）に垂直であって屈曲をもたらす第２駆動軸（Ｊ２）周りに揺動可能な態様で結合されている。
　第２リンク８２の先端には、第３リンク８３が、第２駆動軸（Ｊ２）に平行であって屈曲をもたらす第３駆動軸（Ｊ３）周りに揺動可能な態様で結合されている。第３リンク８３の先端には、第４リンク８４が、第３駆動軸（Ｊ３）に平行であって屈曲をもたらす第４駆動軸（Ｊ４）周りに揺動可能な態様で結合されている。
　なお、第４駆動軸（Ｊ４）と第３リンク８３の長手方向中心軸との交点には、手首ポイントＰが配置されている。
　このような構成によれば、水平な第１駆動軸の延長線上に多関節ロボットアームの手首ポイントＰが入ることにより、４自由度の多関節ロボットアームの関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入ることを防止することができる。
　上述の実施形態においては、手首ポイントＰは、第４駆動軸（Ｊ４）と第５駆動軸（Ｊ５）と第６駆動軸（Ｊ６）の交点に配置されるものとして説明したが、本発明はそのような構成に限定されない。従って、手先近傍の任意の位置など他の位置に配置してもよい。
　図１７は、変形例に係る手首ポイントＰの配置の説明図である。同図は、第１駆動軸から第６駆動軸までが連結されている点において第１の実施形態と同様であるが、手首ポイントＰの配置が異なる。同図においては、手首ポイントＰは、第６駆動軸の延長線と、第５駆動軸を含み第６駆動軸に対して垂直な面との交点に配置されている。
　このような構成によっても、手首ポイントＰの配置を有する多関節ロボットアームにおいても同様に、関節が特異点、特に、所謂肩特異点に入ることを防止することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記の実施形態は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせ可能である。
　本発明は、無人飛行機、ロボット等を製造する産業において利用可能である。
　１００　無人飛行機（第１の実施形態）
　１　本体部
　１１　バッテリ
　２１　本体部支持部材（右）
　２２　本体部支持部材（左）
　３１　第１の回転翼ユニット
　３２　第２の回転翼ユニット
　３３　第３の回転翼ユニット
　３４　第４の回転翼ユニット
　３５　第５の回転翼ユニット
　３６　第６の回転翼ユニット
　５　多関節ロボットアーム
　５１　第１リンク
　５２　第２リンク
　５３　第３リンク
　５４　第４リンク
　５５　第５リンク
　５６　第６リンク
　２００　無人飛行機（変形例）
　２０１　本体部
　２２１　本体部支持部材（右）
　２２２　本体部支持部材（左）
　２３１　第１の回転翼ユニット
　２３２　第２の回転翼ユニット
　２３３　第３の回転翼ユニット
　２３４　第４の回転翼ユニット
　２３５　第５の回転翼ユニット
　２３６　第６の回転翼ユニット
　７１　第１リンク
　７２　第２リンク
　７３　第３リンク
　７４　第４リンク
　７５　第５リンク
　７６　第６リンク
　３００　無人飛行機（変形例）
　３０１　本体部
　３２１　本体部支持部材（右）
　３２２　本体部支持部材（左）
　３３１　第１の回転翼ユニット
　３３２　第２の回転翼ユニット
　３３３　第３の回転翼ユニット
　３３４　第４の回転翼ユニット
　３３５　第５の回転翼ユニット
　３３６　第６の回転翼ユニット
　８１　第１リンク
　８２　第２リンク
　８３　第３リンク
　８４　第４リンク
　８５　第５リンク
　８６　第６リンク
　５　多関節ロボットアーム（従来例）
　５５１　第１リンク
　５５２　第２リンク
　５５３　第３リンク
　５５４　第４リンク
　５５５　第５リンク
　５５６　第６リンク

Claims (18)

  1. 　１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、
    　前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、
    を備えた、無人飛行機。
  2. 　前記多関節ロボットアームは、４～６の自由度を有する、請求項１に記載の無人飛行機。
  3. 　前記多関節ロボットアームは、基準移動方向を有し、
    　前記多関節ロボットアームは、前記本体部の前記基準移動方向の端面に固定される、請求項１又は２に記載の無人飛行機。
  4. 　前記多関節ロボットアームは、その手先又は手首を前記基準移動方向に対して左右又は鉛直上下方向に自在に移動させることが可能に構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  5. 　バッテリが、前記バッテリの重心が前記本体部中心に対して前記多関節ロボットアームが固定された側とは逆側の領域に配置されるように、前記本体部に配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  6. 　前記第１関節の回動中心軸の近傍には、前記多関節ロボットアームの手首が侵入することが禁止される侵入禁止領域が設定される、請求項１～５のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  7. 　前記多関節ロボットアームの手首が、前記侵入禁止領域に侵入することが予測される場合、前記多関節ロボットアームの軌道を再生成する、請求項６に記載の無人飛行機。
  8. 　前記本体部近傍には、前記多関節ロボットアームと自己干渉することを防止するための干渉判定領域が設けられる、請求項１～７のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  9. 　前記多関節ロボットアームが、前記干渉判定領域に侵入することが予測される場合、前記多関節ロボットアームの軌道を再生成する、請求項８に記載の無人飛行機。
  10. 　前記多関節ロボットアームは、折りたたみ可能に構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  11. 　前記多関節ロボットアームは、複数のリンクを連結して成り、
    　隣り合うリンク間の屈曲軸は、一方のリンクの長手方向の中心軸から、屈曲させる方向に所定距離だけオフセットされている、請求項１０に記載の無人飛行機。
  12. 　前記多関節ロボットアームは離着陸時に折りたたまれるよう制御される、請求項１０又は１１に記載の無人飛行機。
  13. 　前記多関節ロボットアームは、前記多関節ロボットアームを伸展させた場合に、前記多関節ロボットアームの手先又は手首位置が前記揚力発生機構又はその筐体の最外径よりも前記本体部から見て外側に配置されるよう構成される、請求項１～１２のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  14. 　前記多関節ロボットアームは、その手先又は手首の位置及び姿勢を制御可能に構成されている、請求項１～１３のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  15. 　前記多関節ロボットアームは、
    　水平な第１駆動軸周りに回動可能な態様で前記本体部に対して結合されている、第１リンクと、
    　前記第１リンクの先端に、前記第１駆動軸に垂直であって屈曲をもたらす第２駆動軸周りに揺動可能な態様で結合されている、第２リンクと、
    　前記第２リンクの先端に、前記第２駆動軸に平行であって屈曲をもたらす第３駆動軸周りに揺動可能な態様で結合されている、第３リンクと、
    　前記第３リンクの先端に、その長手方向軸である第４駆動軸周りに回動可能な態様で結合されている、第４リンクと、
    　前記第４リンクの先端に、前記第４駆動軸に垂直であって屈曲をもたらす第５駆動軸周りに揺動可能な態様で結合されている、第５リンクと、
    　前記第５リンクの先端に、その長手方向軸である第６駆動軸周りに回動可能な態様で結合されている、第６リンクと、を備え、
    　前記多関節ロボットアームの手首は、前記第４駆動軸、前記第５駆動軸、及び、前記第６駆動軸の交点として定義される、請求項１～１４のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  16. 　前記揚力発生機構は、回転翼である、請求項１～１５のいずれか１項に記載の無人飛行機。
  17. 　１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、
    　前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、
    を備えた、飛行体。
  18. 　１又は複数の揚力発生機構を備えた、本体部と、
    　前記本体部側から数えて１つ目の関節である第１関節の回動中心軸が水平又は略水平となるように前記本体部に対して固定された、多関節ロボットアームと、
    を備えた、飛行ロボット。
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