(57)【要約】      （修正有）【課題】吊り下げられる物体の振り子運動を抑制可能な無人飛行体を提供する。【解決手段】無人飛行体１は、本体１０に設けられた複数の回転翼１３と、本体から物体Ｍを吊り下げるための吊り糸２０と、吊り糸の延伸方向が鉛直方向に近づくように複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御するコントローラと、を備える。鉛直方向に対する吊り糸の延伸方向の傾きである吊り糸傾き角度を検出する傾き検出部をさらに備える。コントローラは、吊り糸傾き角度がゼロに近づくように複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する。【選択図】図１
2020083212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に設けられた複数の回転翼と、
前記本体から物体を吊り下げるための吊り糸と、
前記吊り糸の延伸方向が鉛直方向に近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御するコントローラと、
を備える無人飛行体。
【請求項２】
鉛直方向に対する前記吊り糸の延伸方向の傾きである吊り糸傾き角度を検出する傾き検出部をさらに備え、
前記コントローラは、前記吊り糸傾き角度がゼロに近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する、
請求項１に記載の無人飛行体。
【請求項３】
前記傾き検出部は、第１の鉛直面内での鉛直方向に対する前記吊り糸の延伸方向の傾きを示す第１傾き角度、及び、前記第１の鉛直面と直交する第２の鉛直面内での鉛直方向に対する前記吊り糸の延伸方向の傾きを示す第２傾き角度を検出するように構成され、
前記コントローラは、前記第１傾き角度及び前記第２傾き角度がゼロに近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する、
請求項２に記載の無人飛行体。
【請求項４】
前記傾き検出部は、
前記吊り糸が通過する第１の貫通孔を有し前記第１の鉛直面内で回転可能に設けられた第１の可動部材と、
前記吊り糸が通過する第２の貫通孔を有し前記第２の鉛直面内で回転可能に設けられた第２の可動部材と、
を有し、
前記第１の可動部材の回転角度を前記第１傾き角度として検出し、前記第２の可動部材の回転角度を前記第２傾き角度として検出する、
請求項３に記載の無人飛行体。
【請求項５】
鉛直方向に沿って延びるガイド孔を有するガイド部材をさらに備え、
前記第２の可動部材は、前記第２の貫通孔が前記ガイド孔よりも鉛直方向下方にあるように設けられる、
請求項４に記載の無人飛行体。
【請求項６】
前記吊り糸を巻き取るためのウインチを備え、
前記ガイド部材は、前記ウインチに設けられ、
前記第１の可動部材は前記ガイド部材に設けられ、
前記第２の可動部材は前記第１の可動部材に設けられる、
請求項５に記載の無人飛行体。
【請求項７】
前記本体に設けられ、前記物体を支持する物体支持具の像を含む撮像画像を出力するカメラをさらに備え、
前記コントローラは、前記撮像画像において前記吊り糸が鉛直方向に延伸する場合における前記物体支持具の像の位置を示す基準位置に前記物体支持具の像が近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無人飛行体。
【請求項８】
前記コントローラは、前記物体支持具の像が前記基準位置と重なるように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する、
請求項７に記載の無人飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体に関する。本発明は、より具体的には、物体を吊り下げることができる無人飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１７−８７８９８号公報に、貨物を運搬することができる無人飛行体が開示されている。この無人飛行体からはワイヤが垂下されており、このワイヤの自由端に運搬対象の貨物が取り付けられる。当該無人飛行体には、ワイヤの繰り出し及び巻き取りを行うウインチが設けられている。貨物の運搬時には、当該貨物は、無人飛行体から吊り下げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無人飛行体に吊り下げられた物体は、その姿勢が安定しないという問題がある。例えば、無人飛行体の移動や風の影響により物体が振り子運動を行うことがある。
【０００５】
この振り子運動により無人飛行体の姿勢が不安定になるおそれがあるため、無人飛行体から吊り下げられる物体の振り子運動が抑制されることが望ましい。
【０００６】
本発明の目的の一つは、吊り下げられる物体の振り子運動を抑制可能な無人飛行体を提供することである。本発明の上記以外の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による無人飛行体は、本体と、前記本体に設けられた複数の回転翼と、前記本体から物体を吊り下げるための吊り糸と、前記吊り糸の延伸方向が鉛直方向に近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御するコントローラと、を備える。
【０００８】
本発明の一実施形態による無人飛行体は、鉛直方向に対する前記吊り糸の延伸方向の傾きである吊り糸傾き角度を検出する傾き検出部をさらに備える。当該実施形態において、前記コントローラは、前記吊り糸傾き角度がゼロに近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する。
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記傾き検出部は、第１の鉛直面内での鉛直方向に対する前記吊り糸の延伸方向の傾きを示す第１傾き角度、及び、前記第１の鉛直面と直交する第２の鉛直面内での鉛直方向に対する前記吊り糸の延伸方向の傾きを示す第２傾き角度を検出するように構成され、前記コントローラは、前記第１傾き角度及び前記第２傾き角度がゼロに近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記傾き検出部は、前記吊り糸が通過する第１の貫通孔を有し前記第１の鉛直面内で回転可能に設けられた第１の可動部材と、前記吊り糸が通過する第２の貫通孔を有し前記第２の鉛直面内で回転可能に設けられた第２の可動部材と、を有する。当該実施形態において、前記第１の可動部材の回転角度を前記第１傾き角度として検出し、前記第２の可動部材の回転角度を前記第２傾き角度として検出する。
【００１１】
本発明の一実施形態による無人飛行体は、鉛直方向に沿って延びるガイド孔を有するガイド部材をさらに備える。当該実施形態において、前記第２の可動部材は、前記第２の貫通孔が前記ガイド孔よりも鉛直方向下方にあるように設けられる。
【００１２】
本発明の一実施形態による無人飛行体は、前記吊り糸を巻き取るためのウインチをさらに備える。当該実施形態において、前記ガイド部材は、前記ウインチに設けられ、前記第１の可動部材は前記ガイド部材に設けられ、前記第２の可動部材は前記第１の可動部材に設けられる。
【００１３】
本発明の一実施形態による無人飛行体は、前記本体に設けられ、前記物体を支持する物体支持具の像を含む撮像画像を出力するカメラをさらに備える。当該実施形態において、前記コントローラは、前記撮像画像において前記吊り糸が鉛直方向に延伸する場合における前記物体支持具の像の位置を示す基準位置に前記物体支持具の像が近づくように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記コントローラは、前記物体支持具の像が前記基準位置と重なるように前記複数の回転翼のうちの少なくとも一つの回転を制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によって、吊り下げられる物体の振り子運動を抑制可能な無人飛行体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による無人飛行体を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の無人飛行体の正面図である。
【図３】図１の無人飛行体の底面図である。
【図４】図１の無人飛行体の底部の分解斜視図である。
【図５】図１の無人飛行体の底部のＹＺ面に沿った断面図である。
【図６】図１の無人飛行体の底部のＺＸ面に沿った断面図である。
【図７】図１の無人飛行体の機能を説明するためのブロック図である。
【図８】本発明の別の実施形態による無人飛行体を模式的に示す正面図である。
【図９】図７の無人飛行体において撮像された画像を模式的に示す図である。
【図１０】図１の無人飛行体の機能を説明するためのブロック図である。
【００１７】
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、各図面において共通する構成要素に対しては同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。
【００１８】
図１から図３を参照して、本発明の一実施形態による無人飛行体１について説明する。図１は、本発明の一実施形態による無人飛行体１を模式的に示す斜視図であり、図２は、無人飛行体１の正面図であり、図３は、無人飛行体１の底面図である。
【００１９】
本明細書において、「無人飛行体」とは、人が飛行体に搭乗して操縦することなく遠隔的に操縦可能な又は自立的に飛行可能な飛行体のことである。無人飛行体１は、例えば、複数の回転翼を有するマルチコプターである。
【００２０】
図示のように、本発明の一実施形態に係る無人飛行体１は、本体１０と、本体１０から外側に延びる６本のアーム１１と、この６本のアームの各々の外端に設けられた６つの支持体１２と、この支持体１２の各々に設けられた６つの回転翼１３と、を備える。回転翼１３は、アーム１１及び支持体１２を介して本体１０に設けられている。無人飛行体１は、ウインチ１５と、物体支持具１６と、吊り糸２０と、ガイド部材３１と、連結リング３２と、アーム３３と、をさらに備えることができる。
【００２１】
支持体１２は、回転翼１３を回転可能に支持する。支持体１２は、回転翼１３に回転駆動力を与える駆動源を収容する。この駆動源は、例えば後述するモータ１２ａである。回転翼１３は、回転時に無人飛行体１に推力を与えるように構成及び配置される。
【００２２】
図示の実施形態において、無人飛行体１は、吊り糸２０により物体Ｍを吊り下げている。無人飛行体１から吊り下げられる物体Ｍは、無人飛行体１が吊り下げ可能な任意の物体である。物体Ｍは、例えば、カメラ、照明装置、スピーカー、マイク、センサー、消火装置、物体投擲装置、貨物、及びこれら以外の物体である。物体Ｍがカメラ、照明装置、スピーカー、マイク、センサー、消火装置、及び物体投擲装置の場合には、その用途に照らして、無人飛行体１から吊り下げられているときの姿勢の安定性が重要である。例えば、無人飛行体１から吊り下げられたカメラによって撮像を行う場合には、撮像対象にカメラのレンズを安定して向けられるようにするために吊り下げられたカメラの姿勢の安定性が重要となる。照明装置、スピーカー、マイク、センサー、消火装置、及び物体投擲装置についても、姿勢の安定性について同様のことがいえる。
【００２３】
吊り糸２０は、その一端がウインチ１５に取り付けられ、その他端が物体支持具１６に取り付けられる。吊り糸２０は、ガイド部材３１を介してウインチ１５から物体支持具１６へ案内される。
【００２４】
吊り糸２０は、金属材料、合成樹脂材料、又はこれら以外の材料から成る単線又は撚線であってもよい。吊り糸２０は、吊り下げる物体Ｍの重量、使用環境、又はこれら以外の要素に応じて適したものが選択される。吊り糸２０は、ウインチ１５からガイド部材３１を介して物体支持具１６まで引き回すことができる程度の可撓性を有していることが望ましい。
【００２５】
ウインチ１５は、一対の板状のフランジ１５ａと、この一対のフランジ１５ａの間に設けられた胴部１５ｂと、を有する。吊り糸２０は、ウインチ１５の胴部１５ｂの外周面上に巻かれている。ウインチ１５は、胴部１５ｂがＹ軸方向に延びる回転軸の周りで回転可能に構成される。ウインチ１５が駆動されると、胴部１５ｂが回転軸の周りに正転又は逆転し、これにより吊り糸２０の繰り出し及び巻き取りが行われる。ウインチ１５を駆動するための駆動電力は、本体１０に収容されているバッテリから供給されてもよい。ウインチ１５の繰り出し及び巻き取りは、所定のアルゴリズムに従って行われてもよく、遠隔にいる操縦者からの指令に基づいて行われてもよい。
【００２６】
物体支持具１６は、物体Ｍを支持可能に構成される。図示の実施形態において、物体支持具１６は、円盤状の形状を有する。この円盤状の物体支持具１６の中心には突起が設けられており、この突起に吊り糸２０が取り付けられる。物体支持具１６の形状及び構造は、図示の態様に限定されない。物体支持具１６は、物体Ｍの吊り下げに適した任意の形状とすることができる。物体支持具１６は、例えば、フック形状であってもよい。
【００２７】
物体Ｍは、物体支持具１６の下面に取り付けられている。物体Ｍは、物体支持具にネジなどの締結部材で締結されてもよい。物体Ｍは、支持ベルトによって物体支持具１６に取り付けられてもよい。物体Ｍは、物体支持具１６に回転可能に支持された軸部材を介して物体支持具１６に回転可能に取り付けられてもよい。物体Ｍを物体支持具１６へ取り付ける態様は、本明細書で明示的に説明されるものに限定されない。物体Ｍは、物体支持具１６に任意の態様で取り付けられ得る。
【００２８】
次に、図４〜図６を参照して、ガイド部材３１、連結リング３２、及びアーム３３についてより詳細に説明する。図４は、無人飛行体１の底部の分解斜視図であり、図５は、図３のＩ−Ｉ線に沿った（つまり、ＹＺ面に沿った）無人飛行体１の底部の断面図であり、図６は、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った（つまり、ＺＸ面に沿った）無人飛行体１の底部の断面図である。図４においては、説明の便宜上、吊り糸２０の図示が省略されている。
【００２９】
図示のように、ガイド部材３１は、一対のフランジ１５ａの下端同士を接続する支持部材３１ａと、一対のフランジ１５ａから等距離又はほぼ等距離の位置に設けられた筒状部材３１ｂと、を有する。支持部材３１ａは、例えば円柱形状に形成される。支持部材３１ａの形状は円柱形状に限られず、例えば角柱形状であってもよい。筒状部材３１ｂは、貫通孔３１ｃを有する。図示の実施形態において、貫通孔３１ｃは、鉛直方向（Ｚ軸方向）に筒状部材３１ｂを貫いている。貫通孔３１ｃは、吊り糸２０が通過できる大きさの径を有する。筒状部材３１ｂの側面には、Ｘ軸方向に沿って延びる一対の孔３１ｄが設けられている。孔３１ｄは貫通孔であってもよいし有底の凹部であってもよい。
【００３０】
ガイド部材３１の径方向外側にはリング形状の連結リング３２が設けられる。連結リング３２は、ガイド部材３１の筒状部材３１ｂの外径よりも大きな内径の貫通孔３２ｃを有する。連結リング３２の側面には、Ｘ軸方向に沿って延びる一対の貫通孔３２ｄと、Ｙ軸方向に沿って延びる一対の孔３２ｅが形成されている。孔３２ｅは貫通孔であってもよいし有底の凹部であってもよい。貫通孔３２ｄは、連結リング３２がガイド部材３１の筒状部材３１ｂ径方向外側の所定位置に位置合わせさせれたときに当該筒状部材３１ｂの孔３１ｄと対向するように設けられる。連結リング３２の貫通孔３２ｄ及び筒状部材３１ｂの孔３１ｄ内に連結ピン３２ｂを設けることにより、連結リング３２はガイド部材３１の筒状部材３１ｂに連結される。連結リング３２は、ガイド部材３１の筒状部材３１ｂに当該連結ピン３２ｂの周りで回転可能に設けられる。連結ピン３２ｂはＸ軸方向に延びているので、連結リング３２はＹＺ平面内で回転可能である。連結リング３２は、第１の可動部材の例である。ＹＺ平面は、第１の鉛直面の例である。
【００３１】
連結リング３２の外側には、アーム３３が設けられる。アーム３３は、Ｕ字形状を有するアーム本体３３ａと、Ｙ軸方向の中央またはほぼ中央に設けられた筒状部材３３ｄと、を有する。筒状部材３３ｄは、貫通孔３３ｃを有する。貫通孔３３ｃは、吊り糸２０が通過できる大きさの径を有する。貫通孔３３ｃの内径寸法は、吊り糸３０の外径寸法の１．０１倍〜２倍とされる。貫通孔３３ｃの内径寸法は、例えば、吊り糸３０の外径寸法の１．０１倍、１．０５倍、１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍、１．９倍、又は１．９５倍であってもよい。
【００３２】
アーム本体３３ａの上端付近には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対の貫通孔３３ｅが設けられている。貫通孔３３ｅは、アーム３３が連結リング３２の径方向外側の所定位置に位置合わせさせれたときに当該連結リング３２の孔３２ｅと対向するように設けられる。アーム３３の貫通孔３３ｅ及び連結リングの孔３２ｅ内に連結ピン３３ｂを挿入することにより、アーム３３は連結リング３２に連結される。アーム３３は、連結リング３２に連結ピン３３ｂの周りで回転可能に設けられる。連結ピン３３ｂはＹ軸方向に延びているので、アーム３３はＺＸ平面内で回転可能である。アーム３３が連結リングに取り付けられたとき、アーム３３の筒状部材３３の貫通孔３３ｃは、ガイド部材３１の筒状部材３１ｂの貫通孔３１ｃよりも鉛直方向Ａの下方にある。アーム３３は、第２の可動部材の例である。ＺＸ平面は、第２の鉛直面の例である。
【００３３】
吊り糸２０に吊り下げられた物体Ｍは、無人飛行体１の移動や風の影響により振り子運動をすることがある。物体Ｍが振り子運動をする場合には、図５に点線で示されているように吊り糸２０の延伸方向がＹＺ面内で鉛直方向Ａに対して第１傾き角度（例えば、第１傾き角度θ１）だけ傾き、図６に点線で示されているように吊り糸２０の延伸方向がＺＸ面内で鉛直方向Ａに対して第２傾き角度（例えば、第２傾き角度θ２）だけ傾く。吊り糸の延伸方向の鉛直方向Ａに対する傾きに言及する場合、吊り糸２０の延伸方向は、筒状部材３１ｂの下端からアーム３３の筒状部材３３ｄの下端まで（又は物体支持具１６との取付位置まで）の区間で吊り糸２０が延伸している方向を意味する。
【００３４】
吊り糸２０がＹＺ面内において鉛直方向Ａに対して第１傾き角度θ１だけ傾くと、アーム３３の筒状部材３３ｄの内周面が吊り糸２０によって押される。アーム３３はＹＺ面内での回転が規制されているが、連結リング３２がアーム３３にＹＺ面内で回転可能に取り付けられているため、吊り糸２０がＹＺ面内において鉛直方向Ａに対して第１傾き角度θ１だけ傾くと、連結リング３２も第１傾き角度θ１と同じ又はほぼ同じ角度だけ傾く。連結リング３２の回転角度は、後述する角度センサ６１により検出される。図４〜図６では、角度センサ６１の図示は省略されている。
【００３５】
吊り糸２０がＺＸ面内において鉛直方向Ａに対して第２傾き角度θ２だけ傾くと、アーム３３も第２傾き角度θ２と同じ又はほぼ同じ角度だけ傾く。アーム３３の回転角度は、後述する角度センサ６２により検出される。図４〜図６では、角度センサ６２の図示は省略されている。
【００３６】
次に、図７を参照して、無人飛行体１の機能についてより詳細に説明する。図示のとおり、無人飛行体１は、コントローラ５０と、傾き検出部５４と、を備えている。コントローラ５０は、傾き検出部５４、モータ１２ａ、及びウインチ１５と電気的に接続されている。
【００３７】
コントローラ５０は、コンピュータプロセッサ５１と、メモリ５２と、ストレージ５３と、を有する。コンピュータプロセッサ５１は、ストレージ５３又はそれ以外のストレージから飛行制御アルゴリズムを規定する飛行制御プログラムをメモリ５２にロードし、ロードした飛行制御プログラムに含まれる命令を実行する演算装置である。コンピュータプロセッサ５１は、飛行制御プログラム以外にも無人飛行体１の機能の実現に関連する様々なプログラムを実行することが可能である。コントローラ５０は、ＰＷＭ信号をモータ１２ａに出力することによりモータ１２ａの回転数を制御するように構成されてもよい。
【００３８】
無人飛行体１は、図示されている構成要素以外にも通信装置、バッテリ、角度センサ６１，６２以外のセンサ、及びこれら以外の無人飛行体１の運用に必要となる装置を備えてもよい。無人飛行体１に備えられる角度センサ６１，６２以外のセンサは、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ、気圧センサ、及びこれら以外の各種センサである。これらの構成要素は、必要に応じてコントローラ５０と接続される。
【００３９】
コントローラ５０は、無人飛行体１に備えられている各種センサの検出情報に基づき、飛行制御アルゴリズムに従って回転翼１３の回転数を制御することにより、無人飛行体１の姿勢や位置をコントロールするように構成されてもよい。コントローラ５０、角度センサ６１，６２以外のセンサ、通信装置、及びバッテリは、本体１０に収容されてもよい。
【００４０】
傾き検出部５４は、連結リング３２と、アーム３３と、連結リング３２のＹＺ平面での回転角度を検出する角度センサ６１と、アーム３３のＺＸ平面での回転角度を検出する角度センサ６２と、を備える。角度センサ６１は、連結リング３２の連結ピン３２ｂ周りでの回転角度を検出することができる任意の角度センサである。角度センサ６２は、アーム３３の連結ピン３３ｂ周りでの回転角度を検出することができる任意の角度センサである。角度センサ６１及び角度センサ６２は、例えば、ボリューム抵抗、光学式エンコーダ、磁気式エンコーダ、レゾルバ、及びこれら以外の角度センサであってもよい。
【００４１】
角度センサ６１によって検出される連結リング３２のＹＺ平面での回転角度は、連結リング３２のＹＺ平面での鉛直方向Ａからの傾きを示す。また、連結リング３２のＹＺ平面での鉛直方向Ａからの傾きは、ＹＺ平面での吊り糸２０の鉛直方向Ａからの傾き角度である第１傾き角度θ１と等しい。角度センサ６１は、検出された連結リング３２のＹＺ平面での回転角度をコントローラ５０に出力する。
【００４２】
角度センサ６２によって検出されるアーム３３のＺＸ平面での回転角度は、アーム３３のＺＸ平面での鉛直方向Ａからの傾きを示す。また、アーム３３のＺＸ平面での鉛直方向Ａからの傾きは、ＺＸ平面での吊り糸２０の鉛直方向Ａからの傾き角度である第２傾き角度θ２と等しい。角度センサ６２は、検出されたアーム３３のＺＸ平面での回転角度をコントローラ５０に出力する。
【００４３】
傾き検出部５４は、角度センサ６１及び角度センサ６２の一方のみを備えてもよい。この場合、傾き検出部５４は、ＹＺ平面及びＺＸ平面のうちの一方における吊り糸２０の傾き角度を検出し、この検出した傾き角度をコントローラ５０に出力することができる。
【００４４】
傾き検出部５４は、上記以外の態様で、吊り糸２０の鉛直方向Ａからの傾き角度を検出し、この検出した傾き角度をコントローラ５０に出力するように構成されてもよい。傾き検出部５４は、互いに直交する２つの鉛直面（例えば、ＹＺ平面及びＺＸ平面）の各々における傾き角度を検出してもよいし、その一方のみを検出してもよい。
【００４５】
コントローラ５０は、傾き検出部５４から取得した吊り糸２０の傾き角度に基づいて、６つの回転翼１３うちの少なくとも一つの回転を制御することにより、無人飛行体１の位置を制御する。一実施形態において、コントローラ５０は、傾き検出部５４からの第１傾き角度θ１、第２傾き角度θ２、及び必要に応じてこれら以外の検出情報に基づいて、吊り糸２０の延伸方向が鉛直方向Ａに近づくように、回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転を制御して無人飛行体１を移動させる。例えば、図５に示されているように吊り糸２０がＹＺ平面において角度θ１だけ鉛直方向Ａから傾いている場合には、コントローラ５０は、傾き検出部５４から取得した第１傾き角度θ１がゼロに近づくようにＹ軸の負の方向へ無人飛行体１を移動させるべく回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転を制御する。また、図６に示されているように吊り糸２０がＺＸ平面において角度θ２だけ鉛直方向Ａから傾いている場合には、コントローラ５０は、傾き検出部５４から取得した第２傾き角度θ２がゼロに近づくようにＸ軸の負の方向へ無人飛行体１を移動させるべく回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転を制御する。吊り糸２０の延伸方向がＹＺ面内でもＺＸ面内でも鉛直方向Ａに対して傾いている場合には、コントローラ５０は、第１傾き角度θ１及び第２傾き角度θ２の各々がゼロに近づくように無人飛行体１を移動させるべく回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転を制御する。
【００４６】
続いて、図８〜図１０を参照して、本発明の別の実施形態による無人飛行体１０１について説明する。本発明の別の実施形態による無人飛行体１０１は、カメラ６３を備えている点で無人飛行体１と異なっている。無人飛行体１０１の構成要素のうち無人飛行体１の構成要素と同一又は類似のものには図１〜図７と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。
【００４７】
図示の実施形態において、カメラ６３は、本体１０の下面に設けられている。カメラ６３は、吊り糸２０で吊り下げられた物体支持具１６が画角内に入る画像を取得することができる。言い換えると、カメラ６３は、物体支持具１６が画角内に入るように構成及び配置される。より具体的には、カメラ６３は、少なくとも吊り糸２０が物体支持具１６とウインチ１５との間で鉛直方向Ａに延びている場合に、物体支持具１６の全部又は一部が画角内に入るように構成される。カメラ６３は、その撮像方向を変化させることができるように、所定の回転軸の周りで回転可能に本体１０に設けられてもよい。この回転軸は、ウインチ１５の回転軸と同じ向きに延びていてもよい。ウインチ１５から吊り糸２０が繰り出されると物体支持具１６は降下し、逆にウインチ１５に吊り糸２０巻き取られると物体支持具１６は上昇する。カメラ６３は、このように物体支持具１６が下降又は上昇しても物体支持具１６を画角内に入れることができるように、その姿勢が調整できるように本体１０に設けられてもよい。例えば、ウインチ１５の繰り出し及び巻き取り動作と連動してカメラ６３の回転軸を回転させることでカメラ６３の姿勢を制御する姿勢制御機構が無人飛行体１に設けられてもよい。
【００４８】
カメラ６３は、撮像した画像を示す画像データをコントローラ５０に出力する。コントローラ５０は、カメラ６３から取得した画像データに基づいて、回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転を制御することにより無人飛行体１の位置を制御する。一実施形態においては、吊り糸２０の延伸方向が鉛直方向Ａに沿った方向となっている場合における撮像画像内での物体支持具１６の位置が基準位置として定められる。ストレージ５３は、基準位置を特定するための基準位置特定データを記憶することができる。基準位置は、吊り糸２０の繰り出し量によって（つまり、物体支持具１６の鉛直方向Ａにおける位置によって）変わり得る。この場合、ストレージ５３は、吊り糸２０の繰り出し量と対応付けて（または、物体支持具１６の鉛直方向Ａにおける位置と対応付けて）基準位置特定データを記憶してもよい。
【００４９】
図９は、カメラ６３によって撮像された物体支持具１６の像を含む撮像画像の例を模式的に示す。この撮像画像には、物体支持具１６の（上面の）像とこの物体支持具１６を吊り下げている吊り糸２０の像とが含まれている。また、当該撮像画像には、吊り糸２０が鉛直方向Ａに延伸する場合における物体支持具１６の像の位置を示す基準位置Ｐが示されている。コントローラ５０は、この撮像画像を解析し、基準位置Ｐに物体支持具１６の像が近づくように無人飛行体１を移動させる。無人飛行体１の移動は、上記のように、回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転を制御することにより制御される。
【００５０】
一実施形態において、コントローラ５０は、基準位置ＰのＸＹ平面での座標と物体支持具１６の中心のＸＹ平面での座標とを比較し、この比較結果から物体支持具１６の像を基準位置Ｐと重ねるための無人飛行体１の移動方向及び移動距離を算出し、この算出された移動方向へ算出された移動距離だけ無人飛行体１を移動させるための制御を行ってもよい。
【００５１】
続いて、上記実施形態が奏する作用効果について説明する。上記の一実施形態においては、吊り糸２０の延伸方向が鉛直方向Ａに近づくように回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転が制御される。吊り糸により吊り下げられている物体Ｍが振り子運動を始めると、吊り糸２０の延伸方向が鉛直方向Ａからずれる。よって、吊り糸２０の延伸方向が鉛直方向Ａに近づくように回転翼１３の回転を制御することにより、物体Ｍの振り子運動を抑制することができる。
【００５２】
上記の一実施形態においては、鉛直方向Ａに対する吊り糸２０の延伸方向の傾きである吊り糸傾き角度が傾き検出部５４によって検出され、この吊り糸傾き角度がゼロに近づくように回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転が制御される。これにより、吊り糸２０の延伸方向の傾きを検出すれば、吊り下げられている物体Ｍ自体の動きを検出しなくても当該物体Ｍの振り子運動を抑制することができる。
【００５３】
上記の一実施形態においては、第１の鉛直面内での鉛直方向Ａに対する吊り糸２０の延伸方向の傾きを示す第１傾き角度θ１、及び、第１の鉛直面と直交する第２の鉛直面内での鉛直方向Ａに対する吊り糸２０の延伸方向の傾きを示す第２傾き角度θ２が検出され、この第１傾き角度θ１及び第２傾き角度θ２がゼロに近づくように回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転が制御される。これにより、直交する２つの鉛直面におて吊り下げられる物体Ｍの振り子運動を抑制することがでできる。
【００５４】
上記の一実施形態においては、ＹＺ面内で回転可能に設けられた連結リング３２の回転角度が第１傾き角度θ１として検出され、吊り糸２０が通過する貫通孔３３ｃを有しＺＸ面内で回転可能に設けられたアーム３３の回転角度が第２傾き角度θ２として検出される。これにより、連結リング３２とアーム３３とを組み合わせた簡易な角度検出機構により第１傾き角度θ１及び第２傾き角度θ２を検出することができる。
【００５５】
上記の一実施形態における無人飛行体１は、吊り糸２０を巻き取るためのウインチ１５と、鉛直方向Ａに沿って延びるガイド孔３１ｃを有するガイド部材３１と、を備える。一実施形態において、ガイド部材３１はウインチ１５に設けられ、連結リング３２はガイド部材３１に設けられ、アーム３３は連結リング３２に設けられる。これにより、ウインチ１５に取り付けられた連結リング３２及びアーム３３により、無人飛行体１の移動を制御するための第１傾き角度θ１及び第２傾き角度θ２を検出することができる。ウインチ１５は、その巻き取り及び繰り出しの制御のためにコントローラ５０と電気的に接続されている。連結リング３２及びアーム３３をウインチ１５に取り付けることにより、連結リング３２及びアーム３３の回転角度をコントローラ５０に入力することが容易になる。
【００５６】
吊り下げられた物体Ｍに加速度センサ等のセンサを取り付け、このセンサの検出情報に基づいて物体Ｍの振り子運動を抑制しようとすると、当該センサの検出情報をコントローラ５０に入力するために通信ケーブル又は無線通信機構を備える必要がある。上記のように、ウインチ１５に取り付けられた連結リング３２及びアーム３３の回転角度を検出して第１傾き角度θ１及び第２傾き角度θ２を得ることにより、物体Ｍとコントローラ５０とを接続する通信ケーブルや無線通信機構は不要となる。
【００５７】
上記の一実施形態における無人飛行体１は、物体支持具１６の像を含む撮像画像を出力するカメラ６３を備えている。このカメラ６３は本体１０に設けられてもよい。当該実施形態においては、このカメラ６３の撮像画像において吊り糸２０が鉛直方向に延伸する場合における物体支持具１６の像の位置を示す基準位置Ｐに物体支持具１６の像が近づくように回転翼１３のうちの少なくとも一つの回転が制御される。これにより、物体Ｍにその運動を検出するためのセンサを設けなくとも、物体Ｍの振り子運動を抑制することができる。
【００５８】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。例えば、図８〜図１０に示されている実施形態では、センサ６１及びセンサ６２を省略することができる。図８〜図１０に示されている実施形態では、連結リング３２及びアーム３３をさらに省略することができる。
【００５９】
上記の各実施形態は、適宜組み合わされてもよい。複数の実施形態を組み合わせることで実現される態様も、本発明の一実施形態となり得る。
【符号の説明】
【００６０】
１  無人飛行体
１０  本体
１１  アーム
１２  支持体
１３  回転翼
１５  ウインチ
１６  物体支持具
２０  吊り糸
３１  ガイド部材
３２  連結リング
３３  アーム
５０  コントローラ
５４  傾き検出部
６１，６２  角度センサ
６３  カメラ
Ｍ  物体
【図１】
2020083212.tif 000003
【図２】
2020083212.tif 000004
【図３】
2020083212.tif 000005
【図４】
2020083212.tif 000006
【図５】
2020083212.tif 000007
【図６】
2020083212.tif 000008
【図７】
2020083212.tif 000009
【図８】
2020083212.tif 000010
【図９】
2020083212.tif 000011
【図１０】
2020083212.tif 000012