(57)【要約】【課題】構造物表面の塗装作業を安定した品質で行うことができる無人航空機を提供する。【解決手段】水平回転翼であるロータと、機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、を有し、前記車輪は、周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な回転体である無人航空機、または、複数の測距センサをさらに有し、前記複数の測距センサは、前記車輪が突き出した方向にその測定方向が向けられている無人航空機により解決する。【選択図】図１
2020049981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平回転翼であるロータを備える無人航空機であって、
機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、
前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、
前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、を有し、
前記車輪は、周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な回転体であることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
水平回転翼であるロータを備える無人航空機であって、
機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、
前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、
前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、
複数の測距センサと、を有し、
前記複数の測距センサは、前記車輪が突き出した方向にその測定方向が向けられていることを特徴とする無人航空機。
【請求項３】
前記車輪は、周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な回転体であることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記車輪は前記機体から水平方向に突き出しており、
前記車輪が突き出した方向を前記機体の前方としたときに、前記水平推進機構は前記機体を前進させる機構であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記水平推進機構は垂直回転翼であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記車輪は前記機体から水平方向に突き出しており、
前記水平推進機構は垂直回転翼であり、
前記車輪が突き出した方向を前記機体の前方、その反対側を後方としたときに、前記水平推進機構は前記機体の後端に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の無人航空機。
【請求項７】
同方向に突き出した３つ以上の前記車輪を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項８】
前記塗装ローラーは、前記車輪と同方向に該車輪よりも突き出していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の無人航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無人航空機技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な事業分野において無人航空機の利活用の途が模索されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１８３２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、機体から前方および上方に張り出した駆動輪を備える無人航空機が開示されている。特許文献１の無人航空機は、水平回転翼および垂直回転翼の回転で生じる負圧により壁面に吸い付き、駆動輪で面上を移動する。
【０００５】
無人航空機を使って構造物表面の塗装作業を行う際には、構造物に対する無人航空機の距離や姿勢を一定に保つことが望ましい。これを実現する手段としては、特許文献１の無人航空機のように、無人航空機が備える車輪を構造物の表面に接触させ、同面に沿って車輪を転がしながら無人航空機を移動させるという方法が考えられる。しかし、壁面に吸い付く機能を備えていない一般的な無人航空機は、水平移動の際に機体を傾ける必要があり、移動時とホバリング時とで構造物に対する姿勢が変化する。
【０００６】
また、例えば特許文献１の無人航空機のように、接触面に対する車輪の回転方向が固定されている場合、回転方向とは異なる方向に機体が揺動すると、車輪が横滑りを起こしたり、車輪が接触面に係合して機体が傾いたりすることがある。水平回転翼で飛行する無人航空機は上下に常に揺動しているため、例えば車輪を左右方向へ回転可能に取り付け、無人航空機を接触面に沿って左右に飛行させるような場合には、かかる事象が生じやすい。
【０００７】
また、一般的な無人航空機には電子コンパスでそのヘディングの向きを検出するものが多く、鉄筋の構造物等が近くにある場合にはその検出精度が低下する。特に、垂直面を塗装する際に、垂直面に対して塗装ローラーや車輪を押しつける角度が傾いていると、上で述べたような車輪の横滑りや接触面との係合が生じやすくなる。
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、構造物表面の塗装作業を安定した品質で行うことができる無人航空機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、水平回転翼であるロータを備え、機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、を有し、前記車輪はあらゆる方向へ転動可能な回転体であることを要旨とする。
【００１０】
無人航空機が、基本的な飛行動作のためのロータとは別に、機体を水平方向へ推進させるための推力源を別途備えることにより、機体を傾けることなく無人航空機を水平飛行させることが可能となる。これにより、天井面の塗装時に塗装ローラーが天井面から離れることが防止でき、また、垂直な塗装面に対しては機体を傾けることなく塗装ローラーを押しつけることが可能となる。また、本発明の無人航空機は、あらゆる方向に転動可能な車輪を備えている。かかる車輪は、機体の揺動により本来の移動方向とは異なる方向に機体が揺れた場合でも、これを押さえ込むのではなく、あえて機体を自由に揺動させてその力を逃がすことで車輪の横滑りや接触面との係合を防ぎ、塗装の乱れを小さく抑えるとともに、機体の原位置への復帰を容易としている。これにより本発明の無人航空機は、構造物表面の塗装作業を安定して行うことが可能となる。
【００１１】
また、上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、水平回転翼であるロータを備え、機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、複数の測距センサと、を有し、前記複数の測距センサは、前記車輪が突き出した方向にその測定方向が向けられていることを要旨とする。
【００１２】
無人航空機が複数の測距センサを備えることで、塗装面に対する機体の姿勢を特定することが可能となる。これにより、塗装面に対して塗装ローラーをまっすぐに当てることが可能となり、塗装面に対して塗装ローラーや車輪が意図しない方向に滑ったり引っ掛かったりすることが防止される。これにより本発明の無人航空機は、構造物表面の塗装作業を安定して行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の無人航空機は、前記車輪が前記機体から水平方向に突き出し、前記車輪の突き出した方向を前記機体の前方としたときに、前記水平推進機構が前記機体を前進させる推力源であることが好ましい。塗装面に対する機体の傾きは、塗装面が垂直面であるときに特に生じやすく、本発明の効果がより顕著に現れる。
【００１４】
また、前記水平推進機構は垂直回転翼であることが好ましく、前記水平推進機構は前記機体の後端に配置されていることがより好ましい。
【００１５】
水平推進機構を垂直回転翼で構成することにより、水平方向への推力を一般的な機構で柔軟に制御することが可能となる。また、機体の前端に車輪や塗装ローラー等を配置する際には、機体の重心が前側に偏りやすい。この場合でも、水平推進機構を機体の後端に配置することで機体の重量バランスを改善することができる。また、水平推進機構が機体の上部や底部に配置されると、機体に水平方向だけでなくピッチ方向の推力も生じるため操舵が複雑になる。水平推進機構は前記機体の後端に配置されていることにより、ピッチ方向への分力を抑えることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の無人航空機は、前方に突き出した３つ以上の前記車輪を有することが好ましい。車輪を３つ以上備えることにより、塗装面に対する機体の傾きをより高い精度で制限することが可能となる。
【００１７】
また、前記塗装ローラーは、前記車輪と同方向に該車輪よりも突き出していていることが好ましい。
【００１８】
例えば、車輪が突き出した方向における車輪の先端位置と塗装ローラーの先端位置とを揃えた場合、塗装ローラーを塗装面に接触させるためには全ての車輪が塗装面に接触している必要がある。すなわち、塗装面に対して機体がわずかに傾いた場合でも塗装ローラーが塗装面から離れるおそれがある。そこで、塗装面に対する機体の傾きをある程度は許容し、それ以上の傾きを車輪で制限することにより、塗装ローラーをより安定して塗装面に接触させ続けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の無人航空機によれば、構造物表面の塗装作業を安定した品質で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態にかかるマルチコプターの外観を示す斜視図である。
【図２】マルチコプターの側面図である。
【図３】マルチコプターの正面図である。
【図４】塗装ローラーの遊動構造を示す側面図および部分断面図である。
【図５】マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下に説明する実施形態は、複数のロータＲを備える無人航空機であるマルチコプターＭについての例である。以下の説明において、「上」および「下」並びに「垂直」とは、図１に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向をいい、Ｚ１側を「上」、Ｚ２側を「下」とする。「前」および「後ろ」とは、同座標軸表示のＸ軸に平行な方向をいい、Ｘ１側を「前」、Ｘ２側を「後ろ」とする。同様に、「左右」とは同座標軸表示のＹ軸に平行な方向をいう。また、「水平」とは同座標軸表示のＸＹ平面方向をいう。
【００２２】
［構成概要］
図１は、本形態にかかるマルチコプターＭの外観を示す斜視図である。図２はマルチコプターＭの側面図である。図３はマルチコプターＭの正面図である。
【００２３】
本形態のマルチコプターＭは、機体から前方に突き出した塗装ローラー７１で、機体の前方にある構造物の垂直面を塗装する。以下、このような垂直面を「塗装面」ともいう。マルチコプターＭは、これらロータＲ、塗装ローラー７１のほかに、機体から前方に突き出すように配置された４基の車輪であるキャスター１４１、垂直回転翼からなるプッシャーＰ、および、機体と塗装面との距離を測定するレーザ測距センサ３５を有している。キャスター１４１はあらゆる方向へ転動可能な回転体の一形態である。プッシャーＰは、マルチコプターＭの機体を傾けることなく前進させる水平推進機構の一形態である。本形態のマルチコプターＭは、これらキャスター１４１、プッシャーＰ、およびレーザ測距センサ３５を備えることにより、塗装ローラー７１による塗装面の塗装作業を安定した品質で行うことが可能とされている。
【００２４】
［フレーム］
以下、図１から図３を参照してマルチコプターＭの機体構造について説明する。マルチコプターＭは、そのボディとして、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスチック）製の平板材およびパイプ材により構成されたフレーム１０を有している。
【００２５】
マルチコプターＭのフレーム１０は、主に、肉抜きが施された平板材からなるセンタープレート１１１およびタンク台１１２、円筒パイプを継手部材で連結することで構成された上ロータアーム１２１、下ロータアーム１２２、アウターフレーム１３１、サスペンションアーム１３２、フロントフレーム１４、およびリアフレーム１５により構成されている。
【００２６】
センタープレート１１１は、板面を上下に向けて平行に配置された平面視略矩形の２枚の平板材により構成されている。センタープレート１１１には後述するフライトコントローラＦＣ等の制御機器が配置される。タンク台１１２も、センタープレート１１１と同様に、板面を上下に向けて配置された平面視略矩形の平板材である。タンク台１１２はセンタープレート１１１から下方に離れた位置に配置されている。タンク台１１２の上面には塗料タンク７３が固定されている。タンク台１１２の下面には、塗料タンク７３の塗料を塗装ローラー７１に圧送するポンプ７２が取り付けられている（図２参照）。センタープレート１１１およびタンク台１１２の四隅には、これらを上下に貫通する柱状の円筒パイプであるプレートポスト１１９が設けられており、センタープレート１１１とタンク台１１２とはプレートポスト１１９により一体化されている。
【００２７】
上ロータアーム１２１は、センタープレート１１１から前後左右へ平面視十字形に延びている。上ロータアーム１２１を構成する４本の円筒パイプの長手方向における中ほどには、水平回転翼であるロータＲがその回転面を上に向けて固定されている。下ロータアーム１２２は、タンク台１１２から前後左右へ平面視十字形に延びている。下ロータアーム１２２を構成する４本の円筒パイプの長手方向における中ほどには、水平回転翼であるロータＲがその回転面を下に向けて固定されている。このように、本形態のマルチコプターＭは計８基のロータＲを備えており、上下に配置されたロータＲの各組は、互いに反対方向に回転する二重反転ロータを構成している。上ロータアーム１２１と下ロータアーム１２２との間には、垂直に配置された複数の円筒パイプであるアームポスト１２５が設けられている。上ロータアーム１２１および下ロータアーム１２２の左右に延びる円筒パイプを支持するアームポスト１２５には、測定方向が前方に向けられた一対の測距センサであるレーザ測距センサ３５が取り付けられている。
【００２８】
アウターフレーム１３１は、上ロータアーム１２１に支持された平面視八角形の外枠部である。サスペンションアーム１３２は、タンク台１１２から平面視Ｘ形状に延び、アウターフレーム１３１からタンク台１１２を吊るすようにアウターフレーム１３１に連結されている。
【００２９】
フロントフレーム１４は、正面視矩形状に組まれた枠体であり、フレーム１０の前面を構成している。フロントフレーム１４の四隅には、キャスター１４１が前方に突き出すように取り付けられている。また、フロントフレーム１４の正面視略中央からは、塗装ローラー７１が前方に突き出している。
【００３０】
リアフレーム１５は、背面視矩形状に組まれた枠体であり、フレーム１０の背面を構成している。リアフレーム１５の下枠およびアウターフレーム１３１には、円筒パイプが背面視Ｈ形状に組まれたプッシャーアーム１２３が連結されている。プッシャーアーム１２３には、プッシャーＰがその回転面を後方に向けて固定されている。
【００３１】
また、タンク台１１２、下ロータアーム１２２、フロントフレーム１４、およびリアフレーム１５には、下方に向かって延びる棒状の平板材からなるランディングギア１９が取り付けられている。
【００３２】
［塗装装置］
本形態のマルチコプターＭの塗装装置７０は、主に、塗装ローラー７１、ポンプ７２、および塗料タンク７３により構成されている。塗料タンク７３の塗料はポンプ７２で自動的に塗装ローラー７１に圧送される。そのため、塗装ローラー７１には常に塗料が含浸されており、これにより塗装作業を連続的に行うことが可能とされている。
【００３３】
図４は、塗装ローラー７１の遊動構造を示す側面図（ａ）、および図４（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【００３４】
ポンプ７２が送り出した塗料は、チューブ７２１を通って塗装ローラー７１の柄７１１に注入され、柄７１１から塗装ローラー７１に充填される。上ロータアーム１２１には、チューブ７２１が挿通される円筒パイプであるチューブパイプ７１４が固定されている。チューブパイプ７１４は上ロータアーム１２１の前方に延びる円筒パイプと平行に配置され、同パイプに連結部材１２１ａで固定されている。チューブ７２１は、チューブパイプ７１４の中を通って塗装ローラー７１の柄７１１の基端部７１１ａに接続されている。
【００３５】
チューブパイプ７１４の前端には、板面を前後に向けて配置された固定板７１３ａを含む固定部７１３が設けられている。固定部７１３はチューブパイプ７１４の前端に固定されている。一方、塗装ローラー７１は、板面を前後に向けて配置された可動板７１２ａを含む可動部７１２にその柄７１１が固定されている。これら固定板７１３ａおよび可動板７１２ａは、弾性体であるインシュレータ７１９を介して結合されている。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、可動板７１２ａはその中央に開口部ｈを有している。開口部ｈの口径は、開口部ｈに配置される塗装ローラー７１の柄７１１の基端部７１１ａの外径よりも大きいため、基端部７１１ａは開口部ｈ内で自由に動くことができる。つまり、塗装ローラー７１は固定板７１３ａには固定されておらず、塗装ローラー７１は、インシュレータ７１９が弾性変形可能な範囲において、フレーム１０から独立して遊動することができる。すなわち、塗装作業時におけるフレーム１０の意図しない揺動がインシュレータ７１９に吸収されることで、塗装ローラー７１を塗装面に対して安定して接触させ続けることが可能とされている。
【００３７】
また、図２に示すように、本形態の塗装ローラー７１はキャスター１４１よりも前方に突き出している。例えば、前後方向におけるキャスター１４１の先端位置と塗装ローラー７１の先端位置とを揃えた場合、塗装ローラー７１を塗装面に接触させるためには全てのキャスター１４１が塗装面に接触しなければならない。すなわち、塗装面に対してフレーム１０がわずかに傾いた場合でも塗装ローラー７１が塗装面から離れるおそれがある。本形態のマルチコプターＭは、塗装面に対するフレーム１０の傾きをあえてある程度許容し、それ以上の傾きをキャスター１４１で制限する。このことによっても、塗装ローラー７１を塗装面に対して安定して接触させ続けることが可能とされている。
【００３８】
ただし、本発明の塗装ローラーは車輪の先まで突き出していなくてもよい。上で述べたような短所が許容可能であれば、キャスター１４１の先端位置と塗装ローラー７１の先端位置とを揃えてもよく、または、例えば塗装ローラー７１が前方に常時付勢され、塗装面との接触により塗装ローラー７１の先端位置がキャスター１４１の先端位置まで後退する構造としてもよい。
【００３９】
［プッシャー］
無人航空機を使って構造物表面の塗装作業を行う際には、構造物に対する無人航空機の距離や姿勢を一定に保つことが望ましい。しかし、回転翼で飛行する無人航空機は水平移動の際に機体を傾ける必要があり、移動時とホバリング時とで構造物に対する姿勢が変化するという課題がある。本形態のマルチコプターＭはロータＲとは別にプッシャーＰを備えており、フレーム１０を傾けることなくマルチコプターＭを水平飛行させることが可能とされている。すなわち、垂直な塗装面に対してフレーム１０を傾けることなく塗装ローラー７１を押しつけることが可能とされている。
【００４０】
なお、本発明の水平推進機構は、機体を傾けずにこれを水平方向に推進させる機構であればよく、プッシャーＰの他にも、例えばロータＲの排気流の風向を後方に受け流すルーバやノーターなどであってもよい。本形態では、水平推進機構として垂直回転翼からなるプッシャーＰを採用することにより、水平方向への推力を一般的な機構で柔軟に制御することが可能とされている。
【００４１】
また、本形態のプッシャーＰはリアフレーム１５に取り付けられている。プッシャーＰが例えばフレーム１０の上部や底部に配置された場合、水平方向への推力だけでなくピッチ方向への推力も生じるため操舵が複雑になる。本形態ではプッシャーＰがフレーム１０の後端に配置されていることにより、ピッチ方向への分力が抑えられている。
【００４２】
［キャスター］
キャスター１４１は、いわゆる自在キャスターであり、上下左右に自由に転動可能な車輪である。本形態のキャスター１４１は駆動源を備えておらず、もっぱら周辺物との接触により従動回転する。
【００４３】
構造物に対する無人航空機の距離や姿勢を一定に保つには、無人航空機が備える車輪を構造物の表面に接触させ、同面に沿って車輪を転がしながら無人航空機を移動させることが好ましい。そして、本形態のキャスター１４１は、マルチコプターＭの揺動により本来の移動方向とは異なる方向にフレーム１０が揺れた場合でも、これを押さえ込むのではなく、あえてフレーム１０を自由に揺動させてその力を逃がすことで車輪の横滑りや接触面との係合を防ぎ、塗装の乱れを小さく抑えるとともに、フレーム１０の原位置への復帰を容易にしている。これにより、塗装面の塗装作業を安定した品質で行うことが可能とされている。
【００４４】
また、本形態のマルチコプターＭはフロントフレーム１４の四隅に４基のキャスター１４１が取り付けられており、塗装面に対してフレーム１０をどの方向からでも接触させることが可能とされている。なお、キャスター１４１の数は４基には限られず、３基であってもよい。または、キャスター１４１を２基にして所定方向への傾きのみを制限することも考えられる。
【００４５】
本発明の車輪は周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な回転体であることが好ましく、キャスター１４１の他にも、例えばボールキャスターやオムニホイールなどであってもよい。また、本形態のキャスター１４１は駆動源を備えない従動輪であるが、必要であれば駆動源を備えていてもよい。ただしその場合、周辺物との接触によるキャスター１４１の従動回転を阻害しないよう対処した方がよい。
【００４６】
［レーザ測距センサ］
本形態のマルチコプターＭは、一対のレーザ測距センサ３５を備えていることにより、塗装面に対するフレーム１０の相対的な姿勢を特定・自動補正することが可能とされている。これにより、塗装面に対して塗装ローラー７１をまっすぐに当てることができ、塗装面に対して塗装ローラー７１やキャスター１４１が意図しない方向に滑ったり引っ掛かったりすることが防止される。
【００４７】
本形態のレーザ測距センサ３５は、フレーム１０の左右の端部に配置されている。これにより塗装面に対するフレーム１０のヨー方向の傾きを補正することができる。なお、本形態のレーザ測距センサ３５は、上下方向の位置を揃えて配置されているが、例えばこれらレーザ測距センサ３５の上下方向の位置をずらして配置することで、塗装面に対するフレーム１０のピッチ方向の傾きも補正することができる。
【００４８】
なお、本発明の測距センサはレーザ測距センサ３５には限られず、塗装面との距離を測定可能であれば、例えば赤外線、超音波、レーダー（電波）、カメラやステレオカメラを用いた画像認識などを用いた測距センサであってもよい。また、測距センサの数も２つには限られず、２つ以上であれば任意に追加してよい。さらに、レーザ測距センサ３５は必須の構成ではなく、レーザ測距センサ３５がなくても所望の品質で塗装作業が可能な場合には省略してもよい。
【００４９】
［機能構成］
図５はマルチコプターＭの機能構成を示すブロック図である。本形態のマルチコプターＭの機能は、制御部であるフライトコントローラＦＣ、ロータＲおよびプッシャーＰ、これらロータＲおよびプッシャーＰのモータ４１，４２の駆動回路である複数のＥＳＣ２３（Electronic Speed Controller）、操縦者（オペレータ端末５１）と通信を行う通信装置５２、および塗装装置７０により構成されている。なお、これらに電力を供給するバッテリー６０の記載は省略している。
【００５０】
フライトコントローラＦＣは制御装置２０を有している。制御装置２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１と、ＲＡＭやＲＯＭ・フラッシュメモリなどの記憶装置からなるメモリ２２とを有している。
【００５１】
フライトコントローラＦＣはさらに、ＩＭＵ３１（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）、ＧＰＳ受信器３２、気圧センサ３３、および電子コンパス３４を含む飛行制御センサ群Ｓを有しており、これらは制御装置２０に接続されている。また、レーザ測距センサ３５もフライトコントローラＦＣの一部として制御装置２０に接続されている。
【００５２】
ＩＭＵ３１はフレーム１０の傾きを検出するセンサであり、主に３軸加速度センサおよび３軸角速度センサにより構成されている。気圧センサ３３は、検出した気圧高度からマルチコプターＭの海抜高度（標高）を算出する高度センサである。本例の電子コンパス３４には３軸地磁気センサが用いられている。電子コンパス３４はマルチコプターＭの機首の方位角を検出する。ＧＰＳ受信器３２は、正確には航法衛星システム（ＮＳＳ：Navigation Satellite System）の受信器である。ＧＰＳ受信器３２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ:Global Navigation Satellite System）または地域航法衛星システム（ＲＮＳＳ:Regional Navigational Satellite System）から現在の経緯度値を取得する。
【００５３】
フライトコンローラＦＣは、これら飛行制御センサ群Ｓにより、機体の傾きや回転のほか、飛行中の経緯度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得することが可能とされている。
【００５４】
なお、本例の飛行制御センサ群Ｓは屋外用の構成とされているが、マルチコプターＭは屋内を飛行するものであってもよい。例えば、無線信号を送出するビーコンを施設内に所定間隔で配置し、これらビーコンから受信した信号の電波強度からマルチコプターＭと各ビーコンとの相対的な距離を計測し、その施設内におけるマルチコプターＭの位置を特定することが考えられる。または、マルチコプターＭに別途カメラを搭載し、カメラで撮影した周囲の映像から画像認識により施設内の特徴箇所を検出し、これに基づいて施設内における位置を特定することも可能である。同様に、レーザや赤外線、超音波などを利用した測距センサを別途搭載し、施設内の床面または天井面や壁面とマルチコプターＭとの距離を計測して、その施設内におけるマルチコプターＭの位置を特定してもよい。
【００５５】
制御装置２０は、マルチコプターＭの飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである飛行制御プログラムＦＳを有している。飛行制御プログラムＦＳは、飛行制御センサ群Ｓから取得した情報を基に個々のロータＲの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプターＭを飛行させる。
【００５６】
ここで、通常飛行時におけるプッシャーＰの取り扱いは任意である。通常飛行時にはロータＲの回転数制御のみでマルチコプターＭを飛行させてもよく、プッシャーＰを前進推力として利用してもよい。また、塗装作業時には、例えばオペレータ端末５１のトグルスイッチなどでプッシャーＰを常時ＯＮにしてもよく。または、例えば飛行制御プログラムＦＳがレーザ測距センサ３５の出力値を監視し、塗装面からマルチコプターＭが離れないように自動的にプッシャーＰを制御してもよい。
【００５７】
制御装置２０はさらに、マルチコプターＭを自律飛行させるプログラムである自律飛行プログラムＡＰを有している。そして、制御装置２０のメモリ２２には、マルチコプターＭの目的地や経由地の経緯度、飛行中の高度や速度などが指定されたパラメータである飛行計画ＦＰが登録されている。自律飛行プログラムＡＰは、オペレータ端末５１からの指示や所定の時刻などを開始条件として、飛行計画ＦＰに従ってマルチコプターＭを自律的に飛行させることができる。
【００５８】
このように、本形態のマルチコプターＭは高度な飛行制御機能を備えた無人航空機である。ただし、本発明の無人航空機はマルチコプターＭの形態には限定されず、例えば飛行制御センサ群Ｓから一部のセンサが省略された機体や、自律飛行機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体を用いることもできる。また、本発明の無人航空機はマルチコプターの形態には限られず、ヘリコプターであってもよい。
【００５９】
［変形例］
本形態のマルチコプターＭは、フレーム１０の前方にある構造物の垂直面を塗装する構成とされてる。マルチコプターＭは、構造物の天井面を塗装する構成にすることもできる。その場合、キャスター１４１および塗装ローラー７１をフレーム１０から上方に突き出すように設け、レーザ測距センサ３５の測定方向を天井面に向ければよい。この場合でも、フレーム１０を傾けることなくプッシャーＰで水平飛行することができるため、水平移動時に意図せず塗装ローラー７１が天井面から離れることが防止される。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００６１】
Ｍ：マルチコプター（無人航空機），１０：フレーム（機体），１４１：キャスター（車輪），ＦＣ：フライトコントローラ，Ｓ：飛行制御センサ群，３５：レーザ測距センサ（測距センサ），Ｒ：ロータ（水平回転翼），Ｐ：プッシャー（垂直回転翼），７１：塗装ローラー，７２：ポンプ，７３：塗料タンク
【図１】
2020049981.tif 000003
【図２】
2020049981.tif 000004
【図３】
2020049981.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020049981.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月16日(2019.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平回転翼であるロータを備える無人航空機であって、
機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、
前記ロータとは別の推力源であり、前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、
前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、を有し、
前記車輪は、周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な回転体であることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
水平回転翼であるロータを備える無人航空機であって、
機体から水平方向または上方に突き出すように配置された車輪と、
前記ロータとは別の推力源であり、前記機体を傾けることなく水平方向に推進させる機構である水平推進機構と、
前記機体から前記車輪と同方向に突き出すように配置された塗装ローラーと、
複数の測距センサと、を有し、
前記複数の測距センサは、前記車輪が突き出した方向にその測定方向が向けられていることを特徴とする無人航空機。
【請求項３】
前記車輪は、周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な回転体であることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記車輪は前記機体から水平方向に突き出しており、
前記車輪が突き出した方向を前記機体の前方としたときに、前記水平推進機構は前記機体を前進させる機構であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記水平推進機構は垂直回転翼であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記車輪は前記機体から水平方向に突き出しており、
前記水平推進機構は垂直回転翼であり、
前記車輪が突き出した方向を前記機体の前方、その反対側を後方としたときに、前記水平推進機構は前記機体の後端に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の無人航空機。
【請求項７】
同方向に突き出した３つ以上の前記車輪を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項８】
前記塗装ローラーは、前記車輪と同方向に該車輪よりも突き出していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の無人航空機。