(57)【要約】【課題】無人航空機を用いた構造物表面の塗装作業を安定した品質で行うことを可能とする。【解決手段】ロータと、塗装装置と、あらゆる方向へ転動可能な車輪と、を備え、塗装装置は液剤を噴射するノズルを有し、車輪が機体からノズルの噴射方向側に突き出している無人航空機、および、ロータと、液剤を噴射するノズルと、ノズルの噴射方向側に開口部を有するノズルカバーと、機体からノズルの噴射方向側に突き出した車輪、または、ノズルの噴射方向に向けられた測距センサと、を備える無人航空機を用い、ノズルカバーを塗装面に近接させ、その開口部の開口面積を単位として塗装を行う塗装方法により解決する。【選択図】図１
2020059001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平回転翼であるロータと、
液剤を噴射可能な塗装装置と、を備え、
前記塗装装置は、
液剤を噴射するノズルと、
前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、を有することを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置における流路断面積よりも前記開口部の開口面積の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置から前記開口部に向かって次第に流路断面積が大きくなる形状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】
前記ノズルは前記噴射口を水平方向に向けて配置されており、
前記噴射口が向けられた方向を前記無人航空機の前方としたときに、前記ノズルカバーの前記開口部は、前記ロータの回転面の範囲よりも前方に配置されてい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】
前記塗装装置は、
前記液剤が充填された液剤タンクと、
前後方向に延びる筒状体であるノズルパイプと、を有し、
前記ノズルは前記ノズルパイプの前端に取り付けられており、
前記液剤タンクの前記液剤は、前記ノズルパイプを通って前記ノズルに供給され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６】
前記塗装装置は前記液剤を圧送する圧送装置をさらに有し、
前記圧送装置には前記ノズルパイプの後端が接続されており、
前記圧送装置は前記液剤タンクよりも下方に配置されることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。
【請求項７】
複数の測距センサをさらに備え、
前記複数の測距センサは、前記ノズルの噴射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】
機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置された車輪をさらに備え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。
【請求項９】
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８に記載の無人航空機。
【請求項１０】
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８または請求項９に記載の無人航空機。
【請求項１１】
複数の前記ロータを備え、
一の前記ロータとこれに隣接する他の前記ロータとは、上下方向におけるその回転面の位置が異なっており、これら互いに隣接する前記ロータの回転面は、前記無人航空機を平面視したときに、その範囲の一部が重なっていることを特徴とする請求項１から請求項１０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検討されている。
【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を利用して壁面に吸い付き、その面上を駆動輪で移動する。
【０００５】
例えば無人航空機に塗装ローラーを取り付けて塗装作業を行う場合など、構造物の表面に塗装手段を直接接触させて塗装を行うときには、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。壁面に吸い付く機能のない一般的な無人航空機では、塗装作業中の機体の姿勢や位置が安定せず、作業効率や塗装品質が著しく低下する。
【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、車輪が接触面にひっかかって機体が大きく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常に上下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そのヘディングの向きを電子コンパスで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と、液剤を噴射可能な塗装装置と、を備え、前記塗装装置は、液剤を噴射するノズルと、前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、を有することを要旨とする。
【００１０】
塗装ローラーを塗装面に接触させて液剤を塗布するのではなく、ノズルから液剤を噴射して非接触で液剤を塗布することにより、塗装ローラーの傾きや横滑り、脱輪、塗装面との係合等を避け、安定した品質で塗装を行うことが可能となる。また、ロータで飛行する無人航空機の周囲では、ロータの吸排気により激しい気流が生じている。そのため、液剤を噴射するノズルが塗装面から離れた位置にある場合、ノズルから噴射された液剤はロータの気流により霧散し、その大部分がロスとなってしまう。一方、ノズルを塗装面の近くに寄せて液剤を噴射した場合、極めて狭い範囲にしか液剤を塗布することができず作業効率が悪い。そこで、ノズルにノズルカバーを被せ、その開口から液剤を放出することにより、ロータの気流による影響を軽減しつつ、また、ノズルカバーを塗装面の近くに寄せた場合でもノズルカバーの開口面積を単位として液剤を塗布することが可能となる。
【００１１】
また、前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置における流路断面積よりも前記開口部の開口面積の方が大きいことが好ましい。このとき、前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置から前記開口部に向かって次第に流路断面積が大きくなる形状であることがより好ましい。
【００１２】
また、本発明の無人航空機は、前記ノズルが前記噴射口を水平方向に向けて配置され、前記噴射口が向けられた方向を前記無人航空機の前方としたときに、前記ノズルカバーの前記開口部は、前記複数のロータよりも前方に配置されていることが好ましい。
【００１３】
ノズルカバーの開口部をロータよりも前方に配置することにより、ロータのダウンウォッシュ等の影響を軽減し、液剤の霧散をより確実に防止することができる。
【００１４】
また、前記塗装装置は、前記液剤が充填された液剤タンクと、前後方向に延びる筒状体であるノズルパイプと、を有し、前記ノズルは前記ノズルパイプの前端に取り付けられており、前記液剤タンクの前記液剤は、前記ノズルパイプを通って前記ノズルに供給されることが好ましい。
【００１５】
機体の重心が偏っていた場合、特定のロータに負荷が集中し、一部の舵が利きにくくなるおそれがある。重量物である液剤タンクを機体の中心側に配置し、そこからノズルパイプを使ってノズルを前方に突き出させるように配置することで、塗装品質の安定と機体の重量バランスとの両立を図ることができる。
【００１６】
また、前記塗装装置は前記液剤を圧送する圧送装置をさらに有し、前記圧送装置には前記ノズルパイプの後端が接続されており、前記圧送装置は前記液剤タンクよりも下方に配置されることが好ましい。
【００１７】
液剤の圧送装置が液剤タンクよりも下に配置されることにより、高低差を利用して圧送装置に液剤を送ることができる。これにより送液に要する圧力の要件が緩和され、圧送装置として採用可能な装置の幅が広げられる。
【００１８】
また、本発明の無人航空機は、複数の測距センサをさらに備え、前記複数の測距センサは、前記ノズルの噴射方向にその測定方向が向けられていることが好ましい。
【００１９】
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正確に特定することが可能となる。これにより、塗装面に対してノズルカバーの開口部をより正確に正対させることが可能となり、塗装品質が高められる。
【００２０】
また、本発明の無人航空機は、機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置された車輪をさらに備えることが好ましい。このとき、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がより好ましい。
【００２１】
無人航空機が塗装面側に突き出した車輪を備えることにより、機体が塗装面に接触したときの機体の傾倒やそこからの復帰にともなう姿勢の乱れを軽減することができる。また、同車輪をあらゆる方向に転動可能とし、機体が塗装面に接触した状態でも非接触時と同様に自由に揺動できるようにすることで、機体が塗装面にひっかかって大きく傾くことが防止され、塗装の品質を一定の範囲内に収めることが可能となる。
【００２２】
このとき、本発明の無人航空機は、同方向に突き出した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。
【００２３】
また、本発明の無人航空機は、複数の前記ロータを備え、一の前記ロータとこれに隣接する他の前記ロータとは、上下方向におけるその回転面の位置が異なっており、これら互いに隣接する前記ロータの回転面は、前記無人航空機を平面視したときに、その範囲の一部が互いに重なっていることが好ましい。
【００２４】
隣接するロータの回転面の範囲を、互いにその推力が損なわれない程度に重ねて配置することにより、機体の平面視寸法を小さく抑えることができる。これにより狭小な範囲での作業をより安全に行うことが可能となり、また保管時・運搬時のスペース効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
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】
【００２６】
【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】マルチコプターの平面図である。
【図３】ノズルカバーの内部を示す透視斜視図である。
【図４】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】
【００２７】
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」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。
【００２８】
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の平面図である。本形態のマルチコプターＭは、スプレーガン７２で機体前方の構造物を塗装する装置である。
【００２９】
［ボディフレーム］
以下、図１および図２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体を有している。
【００３０】
マルチコプターＭのボディは、主に、センタープレート１１、センタープレート１１から水平に延びるロータアーム１２、ランディングギアであるクロスチューブ８１およびスキッド８２、スキッド８２を構成する２本のパイプ材の間に渡されたブリッジロッド８３、並びに、機体から前方に突き出すように延びるハンギングアーム８４およびこれを補強するサポ−トアーム８５により構成されている。
【００３１】
センタープレート１１は、板面を上下に向けて平行に配置された平面視略長円形状の２枚の平板材により構成されている。センタープレート１１内には、後述するフライトコントローラＦＣ等の制御機器が収納されたケース体であるコントロールボックス１３が配置されている。センタープレート１１の上面には、平面視略矩形の平板材である塗料タンク台１７がその板面を上下に向けて固定されている。塗料タンク台１７には塗料タンク７１が載せられ、塗料タンク７１はバンド１７１で塗料タンク台１７に固定されている。また、センタープレート１１の底面には、バッテリーが収納されるケース体であるバッテリーボックス６０が機体後方に吊されるように支持されている。
【００３２】
ロータアーム１２は、センタープレート１１から平面視放射状に延びる６本のパイプ材で構成されている。各ロータアーム１２の先端には水平回転翼であるロータＲが取り付けられている。ロータＲは、モータ４１と、その出力軸に直結されたプロペラ４２とを有している。
【００３３】
各モータ４１は、そのモータ４１に隣接するモータ４１とは出力軸の向きが反対となるように配置されている。つまり、一のモータ４１の出力軸が上に向けられているとすると、これに隣接する二つのモータ４１の出力軸は下に向けられている。これにより各ロータＲの回転面ＲＳは、そのロータＲに隣接するロータＲの回転面ＲＳの位置とは上下方向にずれた位置に配置される。そして、図２に示すように、本形態の各ロータＲは、マルチコプターＭを平面視したときに、その回転面ＲＳの範囲の一部が、隣接するロータＲの回転面ＲＳの範囲に重なるように配置されている。本形態のマルチコプターＭでは、互いに隣接するロータＲの回転面ＲＳの範囲をその推力が損なわれない程度に重ねて配置することにより、機体の平面視寸法が小さく抑えられてる。これにより狭小な範囲での作業をより安全に行うことが可能とされており、また保管時・運搬時のスペース効率が高められている。
【００３４】
センタープレート１１の底面には、ランディングギアを構成するクロスチューブ８１が固定されている。クロスチューブ８１は、前後に平行に並べて配置された２本のパイプ材で構成されており、これらパイプ材は下方に向かってＵ字型に折り曲げられている。また、前側に配置されたパイプ材には一対のレーザ測距センサ３５が取り付けられている。レーザ測距センサ３５はその測定方向が前方に向けられており、マルチコプターＭの機体と塗装面との距離を測定するとともに、塗装面に対する機体のヨー方向の傾きを検出する。クロスチューブ８１の先端にはスキッド８２が接続されている。スキッド８２は、左右に平行に並べて配置された一対のパイプ材により構成されている。以下に説明するように、本形態では、ランディングギアの構造を拡張することでスプレーガン７２の搭載スペースが設けられている。
【００３５】
スキッド８２の間には、前後に平行に並べて配置された３本のパイプ材であるブリッジロッド８３が配置されており、これらパイプ材は、その両端がスキッド８２に接続されている。ブリッジロッド８３には平面視略矩形の平板材であるスプレーガン台８６がその板面を上下に向けて固定されている。スプレーガン台８６にはスプレーガン７２が載せられ、スプレーガン７２はバンド８６１でスプレーガン台８６に固定されている。
【００３６】
ロータアーム１２はそのうちの一本が前方に延びており、同ロータアーム１２には、同ロータアーム１２からさらに前方に延びる平面視Ｔ字形状のハンギングアーム８４が接続されている。ハンギングアーム８４は、前後に延びるパイプ材と、その先端（前端）に接続された左右に延びるパイプ材とにより構成されている。ハンギングアーム８４は、後述するノズルパイプ７３およびノズルカバー７５を吊すように支持している。また、ハンギングアーム８４前端の左右に延びるパイプ材は、２本のパイプ材であるサポ−トアーム８５を介してブリッジロッド８３に支えられている。
【００３７】
［キャスター］
ハンギングアーム８４の前端には、前方（塗装面側）に突き出すように配置された２基の車輪であるキャスター１９が固定されている。本形態のキャスター１９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。マルチコプターＭは、塗装面側に突き出したキャスター１９を備えることにより、機体が塗装面に接触することによる機体の傾倒やそこからの復帰動作にともなう姿勢の乱れが軽減されている。
【００３８】
なお、本形態のキャスター１９は上下方向にのみ回転可能な車輪であるが、これをあらゆる方向に転動可能ないわゆる自在キャスターにすることもできる。キャスター１９を自在キャスターにすることで、キャスター１９が塗装面に接触した状態でも機体は非接触時と同様に自由に揺動することが可能となり、機体が塗装面にひっかかって大きく傾くことが防止され、塗装品質の乱れを一定の範囲内に収めることが可能となる。
【００３９】
また、キャスター１９の数は２基には限られず３基以上としてもよい、キャスター１９を３基以上備えることにより、機体の傾倒をより確実に制限することが可能となる。その他、本発明の車輪は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１９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、塗装面との接触によるキャスター１９の従動回転を阻害しないよう対処すべきである。
【００４０】
なお、キャスター１９は必須の構成ではなく、例えばレーザ測距センサ３５により機体が塗装面に接触しないように制御可能であれば省略することもできる。
【００４１】
［塗装装置］
図３はノズルカバー７５の内部を示す透視斜視図である。図１−３に示されるように、本形態のマルチコプターＭの塗装装置７０は、主に、塗料タンク７１、スプレーガン７２、ノズルパイプ７３、ノズル７４、およびノズルカバー７５により構成されている。
【００４２】
塗料タンク７１は、塗装面に塗布する塗料が蓄えられた液剤タンクである。塗料タンク７１の底面には穴が設けられており、塗料タンク７１は、スプレーガン７２が有するサブタンク７２１に図示しないチューブで連通されている。サブタンク７２１は塗料タンク７１よりも下に配置されており、塗料タンク７１内の塗料は高低差によりサブタンク７２１に常時供給される。
【００４３】
スプレーガン７２はノズルパイプ７３に塗料を圧送する圧送装置である。スプレーガン７２のトリガーにはサーボ７２２（図１参照）につながれたワイヤーが掛けられており、サーボ７２２でトリガーを引くことによりスプレーガン７２はサブタンク７２１内の塗料をノズルパイプ７３に送り出す。なお、スプレーガン７２は本発明の圧送装置の一例にすぎず、液剤を圧送可能であれば他のポンプ装置等を用いることもできる。なお、ポンプ装置等の圧力が十分であれば高低差を利用した送液は不要である。また、例えば塗料タンク７１やポンプ装置等を地上に置いて塗料をチューブで機上に吸い上げる／圧送する構成にすることも考えられる。
【００４４】
ノズルパイプ７３は前後方向に延びる円筒形状の管であり、その後端がスプレーガン７２に接続され、その前端にはノズル７４が取り付けられている。スプレーガン７２から送り出された塗料はノズルパイプ７３を通ってノズル７４に送られ、ノズル７４の噴射口７４１から前方に噴射される。
【００４５】
本形態のノズル７４はその全体がノズルカバー７５に覆われている。ノズルカバー７５は、ノズル７４の噴射方向側に開口部７５１を有するカバー体であり、ＣＦＲＰ製の平板材を角筒形状に組み立てることで構成されている。ノズルカバー７５の流路断面積（左右方向断面）は、前後方向におけるノズル７４の位置よりも後ろ側の部分は一定であり、ノズル７４の位置から開口部７５１に向かって次第に左右の幅が大きくなるように形成されている。なお、ノズルカバー７５の形状は本形態のものには限られず、ノズル７４の少なくとも噴射口７４１を覆い、ノズル７４の噴射方向側が開口したカバー体であればよい。例えば流路断面積がその全長において一定の筒状体であってもよい。
【００４６】
このように本形態のマルチコプターＭでは、塗装ローラーを塗装面に接触させて塗装するのではなく、ノズル７４から塗料を噴射して非接触で塗料を塗布することにより、塗装面に押し付けられた塗装ローラーの傾きや横滑り、脱輪、係合等を避け、安定した品質で塗装を行うことが可能とされている。ここで、マルチコプターＭは回転翼航空機であり、マルチコプターＭの周囲ではロータＲの吸排気により激しい気流が生じている。そのため、塗料を噴射するノズル７４が塗装面から離れた位置にあると、ノズル７４から噴射された塗料がロータＲの気流により霧散し、その大部分がロスとなってしまう。一方、ノズル７４を塗装面の近くに寄せて塗料を噴射した場合、極めて狭い範囲にしか塗料を塗布することができない。そこで、本形態のマルチコプターＭでは、ノズル７４にノズルカバー７５を被せ、任意の開口面積に調節された開口部７５１から塗料を放出することにより、ロータＲの気流による影響を軽減するとともに、ノズルカバー７５を塗装面の近くに寄せた場合でもノズルカバー７５の開口面積を単位として塗装を行うことが可能とされている。
【００４７】
さらに、図２に示されるように、ノズルカバー７５の開口部７５１はいずれのロータＲの回転面ＲＳよりも前方に配置されている。これによりロータＲのダウンウォッシュの影響が軽減されており、塗料の霧散がより確実に防止されている。
【００４８】
また、マルチコプターＭは、重量物である塗料タンク７１やサブタンク７２１を搭載している。これにより機体の重心が偏った場合、特定のロータＲのみに負荷が集中することとなり、一部の舵が利きにくくなるおそれがある。そこで、本形態ではこれら液剤タンク１７やサブタンク７２１を機体の中心側に配置し、そこからノズルパイプ７３で前方に塗料を送り出す構成とすることにより、機体の重心の偏りを軽減している。さらに、他の重量物であるバッテリーボックス６０を機体の後ろ側に寄せることで機体の重量バランスをより好適に調節している。
【００４９】
［機能構成］
図４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、ロータＲを構成するモータ４１の駆動回路である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やレーザ測距センサ３５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】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
［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を備えることにより、塗装面に対する機体の正確な姿勢を特定および自動補正することが可能とされている。これによりノズルカバー７５の開口部７５１を塗装面に対してより正確に正対させることが可能となり、塗装作業の安定性および品質が高められている。
【００５９】
本形態のレーザ測距センサ３５は、前側のクロスチューブ８１の左右の端部近傍に配置されている。これにより塗装面との距離だけでなく、塗装面に対する機体のヨー方向の傾きを自動補正することが可能とされている。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、塗装面に対するピッチ方向の傾きも自動補正することができる。
【００６０】
また、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なセンサであれば、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、目的に応じて任意に変更可能である。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することもできる。
【００６１】
［変形例］
上記実施形態のマルチコプターＭは前方にある構造物の面を塗装する構成とされているが、これを構造物の天井面を塗装する構成に変更することも可能である。その場合、スプレーガン７２やノズルカバー７５の開口部７５１を上方に向け、必要であればキャスター１９を上方に突き出すように設け、レーザ測距センサ３５の測定方向も天井面に向ければよい。この場合でも、必要な開口面積を有する開口部７５１を天井面に対して非接触に、かつ十分に寄せて塗料を放出することができ、塗装作業を安定した品質で行うことできる。
【００６２】
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】
【００６３】
Ｍ：マルチコプター（無人航空機），１２：ロータアーム，１９：キャスター（車輪），ＦＣ：フライトコントローラ，３５：レーザ測距センサ（測距センサ），Ｒ：ロータ，Ｓ：回転面，７０：塗装装置，７１：塗料タンク（液剤タンク），７２：スプレーガン（圧送装置），７３：ノズルパイプ，７４：ノズル，７４１：噴射口，７５：ノズルカバー，７５１：開口部（開口）
【図１】
2020059001.tif 000003
【図２】
2020059001.tif 000004
【図３】
2020059001.tif 000005
【図４】
2020059001.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月8日(2019.7.8)
【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と、
液剤を噴射可能な塗装装置と、を備え、
前記塗装装置は、
液剤を噴射するノズルと、
前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、を有し、
前記ノズルは前記噴射口を水平方向に向けて配置されており、
前記噴射口が向けられた方向を前記無人航空機の前方としたときに、前記ノズルカバーの前記開口部は、前記ロータの回転面の範囲よりも前方に配置されてい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と、
液剤を噴射可能な塗装装置と、
周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な車輪と、を備え、
前記塗装装置は、
液剤を噴射するノズルと、
前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、を有し、
前記車輪は、機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置されていることを特徴とする無人航空機。
【請求項３】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置における流路断面積よりも前記開口部の開口面積の方が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置から前記開口部に向かって次第に流路断面積が大きくなる形状であることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記塗装装置は、
前記液剤が充填された液剤タンクと、
前後方向に延びる筒状体であるノズルパイプと、を有し、
前記ノズルは前記ノズルパイプの前端に取り付けられており、
前記液剤タンクの前記液剤は、前記ノズルパイプを通って前記ノズルに供給されることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記塗装装置は前記液剤を圧送する圧送装置をさらに有し、
前記圧送装置には前記ノズルパイプの後端が接続されており、
前記圧送装置は前記液剤タンクよりも下方に配置されることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。
【請求項７】
複数の測距センサをさらに備え、
前記複数の測距センサは、前記ノズルの噴射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】
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２に記載の無人航空機。
【請求項９】
複数の前記ロータを備え、
一の前記ロータとこれに隣接する他の前記ロータとは、上下方向におけるその回転面の位置が異なっており、これら互いに隣接する前記ロータの回転面は、前記無人航空機を平面視したときに、その範囲の一部が重なっていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の無人航空機。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月27日(2019.9.27)
【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と、
液剤を噴射可能な塗装装置と、
周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な車輪と、を備え、
前記塗装装置は液剤を噴射するノズルを有し、
前記車輪は、機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置されていることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記塗装装置は、前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーを有し、
前記ノズルは前記噴射口を水平方向に向けて配置されており、
前記噴射口が向けられた方向を前記無人航空機の前方としたときに、前記ノズルカバーの前記開口部は、前記ロータの回転面の範囲よりも前方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置における流路断面積よりも前記開口部の開口面積の方が大きい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】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置から前記開口部に向かって次第に流路断面積が大きくなる形状であることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記塗装装置は、
前記液剤が充填された液剤タンクと、
前後方向に延びる筒状体であるノズルパイプと、を有し、
前記ノズルは前記ノズルパイプの前端に取り付けられており、
前記液剤タンクの前記液剤は、前記ノズルパイプを通って前記ノズルに供給されることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記塗装装置は前記液剤を圧送する圧送装置をさらに有し、
前記圧送装置には前記ノズルパイプの後端が接続されており、
前記圧送装置は前記液剤タンクよりも下方に配置されることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。
【請求項７】
複数の測距センサをさらに備え、
前記複数の測距センサは、前記ノズルの噴射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】
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に記載の無人航空機。
【請求項９】
水平回転翼であるロータと、
液剤を噴射するノズルと、
前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、
機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置された車輪、または、前記ノズルの噴射方向にその測定方向が向けられた測距センサと、を備える無人航空機を用いた塗装方法であって、
前記ノズルカバーの開口部を塗装面に近接させ、該開口部の開口面積を単位として塗装を行うことを特徴とする塗装方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、無人航空機を用いた構造物表面の塗装作業を安定した品質で行うことにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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と、液剤を噴射可能な塗装装置と、を備え、前記塗装装置は、液剤を噴射するノズルと、前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、を有することを要旨とする。また、本発明の塗装方法は、水平回転翼であるロータと、液剤を噴射するノズルと、前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置された車輪、または、前記ノズルの噴射方向にその測定方向が向けられた測距センサと、を備える無人航空機を用い、前記ノズルカバーの開口部を塗装面に近接させ、該開口部の開口面積を単位として塗装を行うことを要旨とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
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正確に特定することが可能となる。これにより、例えば塗装面に対してノズルカバーの開口部をより正確に正対させることが可能となり、塗装品質が高められる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
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と、液剤を噴射可能な塗装装置と、周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な車輪と、を備え、前記塗装装置は液剤を噴射するノズルを有し、前記車輪は、機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置されていることを要旨とする。
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月5日(2019.12.5)
【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と、
液剤を噴射可能な塗装装置と、
周辺物との接触によりあらゆる方向へ転動可能な車輪と、を備え、
前記塗装装置は、液剤を噴射するノズルと、前記ノズルの噴射口を覆い、前記ノズルの噴射方向側に開口部を有するカバー体であるノズルカバーと、を有し、
前記車輪は、機体から前記ノズルの噴射方向側に突き出すように配置されていることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記ノズルは前記噴射口を水平方向に向けて配置されており、
前記噴射口が向けられた方向を前記無人航空機の前方としたときに、前記ノズルカバーの前記開口部は、前記ロータの回転面の範囲よりも前方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置における流路断面積よりも前記開口部の開口面積の方が大きい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】
前記ノズルカバーは、前記噴射口の位置から前記開口部に向かって次第に流路断面積が大きくなる形状であることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記塗装装置は、
前記液剤が充填された液剤タンクと、
前後方向に延びる筒状体であるノズルパイプと、を有し、
前記ノズルは前記ノズルパイプの前端に取り付けられており、
前記液剤タンクの前記液剤は、前記ノズルパイプを通って前記ノズルに供給されることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記塗装装置は前記液剤を圧送する圧送装置をさらに有し、
前記圧送装置には前記ノズルパイプの後端が接続されており、
前記圧送装置は前記液剤タンクよりも下方に配置されることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。
【請求項７】
複数の測距センサをさらに備え、
前記複数の測距センサは、前記ノズルの噴射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】
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に記載の無人航空機。