(57)【要約】【課題】検査対象物の制約を受けることなく点検作業を効率的にかつ確実に行う。【解決手段】左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂは、機体１２の左右両側に設けられている。駆動部１８は、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂを回転させる。連結アーム２６を介して左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂを揺動させる第１の揺動部２８と第２の揺動部３０とが上後部１２０４に収容されている。第１の揺動部２０は、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂを結ぶ直線をピッチ軸Ａとしたとき、ピッチ軸Ａを中心として一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをピッチ軸Ａの回りに一体的に第１の角度θで揺動させる。第２の揺動部２２は、ピッチ軸Ａにおける一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの間の中点と直交し機体１２の前後方向を結ぶ直線をロール軸Ｂとしたとき、ロール軸Ｂを中心として一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをロール軸Ｂの回りに一体的に第２の角度φで揺動させる。【選択図】図１
2019104493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体に設けられ回転することで揚力および推力を発生する一対のロータと、
前記一対のロータを回転させる駆動部とを備える、
無線操縦式の回転翼機であって、
前記機体に設けられ互いに間隔をおいて単一の仮想平面上を転動可能な３個以上の車輪と、
前記一対のロータを結ぶ直線をピッチ軸としたとき、前記ピッチ軸を中心として前記一対のロータを一体的に第１の角度で揺動させる第１の揺動部と、
前記ピッチ軸における前記一対のロータの間の中点と直交し前記機体の長手方向を結ぶ直線をロール軸としたとき、前記ロール軸を中心として前記一対のロータを一体的に第２の角度で揺動させる第２の揺動部と、
前記駆動部を制御することで前記一対のロータの回転速度を調整し、前記第１の揺動部を制御することで前記第１の角度を調整し、前記第２の揺動部を制御することで前記第２の角度を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする無線操縦式の回転翼機。
【請求項２】
前記制御部は、前記一対のロータの回転速度と、前記第１の角度と、前記第２の角度とを調整することで、前記機体の進行方向と、前記ピッチ軸回りの前記機体の姿勢と、前記ロール軸回りの前記機体の姿勢とを制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項３】
前記制御部による前記第１の角度の調整は、
前記一対のロータによる揚力および推力により前記車輪の全てが水平面に対して交差する壁面に当接した状態を保持しつつ前記車輪が前記壁面に沿って走行するに足る反力が前記壁面から前記車輪に対して作用し得るようになされる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項４】
前記車輪は、全方向に転動可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項５】
前記機体に搭載され検査対象物を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された画像を無線回線を介して送信する通信部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項６】
前記機体に搭載され検査対象物の状態を検出する検出部と、
前記検出部で検出された検出結果を無線回線を介して送信する通信部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項７】
前記機体は前後方向に延在し、
前記一対のロータは、前記機体の後部の左右両側に設けられている、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の無線操縦式の回転翼機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線操縦式の回転翼機に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物、例えば、ダムやビル、高架橋等の構造物では、建設中から建設後に渡って、不良の有無を確認する点検作業が行われている。
従来、このような点検作業は、総足場組み立てや高所作業車を使用するなどして、人手によって行うのが一般的である。
しかしながら、人手による点検作業には、高所作業等、危険が伴う場合があり、また人が近づけない場所で点検が必要となる可能性もある。
また、人手による点検作業では点検作業者によって点検結果がバラつく可能性もある。
さらに、大規模な構造物では、点検のために作業者が構造物内を巡回する時間、点検結果を集計する時間など、点検作業に多大な時間が必要となる。
そこで、特許文献１、２に開示されているような複数のローターを有する無線操縦式の回転翼機に、カメラや各種の計測を行なう計測センサを搭載し、回転翼機を構造物の近傍に飛行させて構造物をカメラで撮影し、また、計測センサで計測して点検を行なうことが考えられる。
また、特許文献３に開示されているような多関節アームを用いて構造物の壁面を移動するロボットに上記と同様のカメラや計測センサを設け、ロボットを壁面に沿って移動させて上記と同様に点検を行なうことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４６３５５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２４０２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前者のように無線操縦式の回転翼機を用いる場合は、回転翼機と構造物の壁面との間に間隔を置く必要があるため、壁面に近接させあるいは接触させる必要がある計測センサを用いることが難しく、仮に、計測センサを壁面に近接させあるいは接触させることができても、風などの影響により回転翼機の位置を安定させることが難しく、計測センサによる計測を円滑に行なうことが難しい。
また、後者のようにロボットを用いる場合は、構造物の壁面に多関節アームの足がかりとなるような横桟やガイドが必要であり、適用可能な構造物に制約がある。また、ロボットを構造物の近傍まで運搬しなくてはならず、手間暇がかかるという問題がある。
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、検査対象物の制約を受けることなく点検作業を効率的にかつ確実に行う上で有利な無線操縦式の回転翼機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、機体に設けられ回転することで揚力および推力を発生する一対のロータと、前記一対のロータを回転させる駆動部とを備える無線操縦式の回転翼機であって、前記機体に設けられ互いに間隔をおいて単一の仮想平面上を転動可能な３個以上の車輪と、前記一対のロータを結ぶ直線をピッチ軸としたとき、前記ピッチ軸を中心として前記一対のロータを一体的に第１の角度で揺動させる第１の揺動部と、前記ピッチ軸における前記一対のロータの間の中点と直交し前記機体の長手方向を結ぶ直線をロール軸としたとき、前記ロール軸を中心として前記一対のロータを一体的に第２の角度で揺動させる第２の揺動部と、前記駆動部を制御することで前記一対のロータの回転速度を調整し、前記第１の揺動部を制御することで前記第１の角度を調整し、前記第２の揺動部を制御することで前記第２の角度を調整する制御部とを備えることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記制御部は、前記一対のロータの回転速度と、前記第１の角度と、前記第２の角度とを調整することで、前記機体の進行方向と、前記ピッチ軸回りの前記機体の姿勢と、前記ロール軸回りの前記機体の姿勢とを制御することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記制御部による前記第１の角度の調整は、前記一対のロータによる揚力および推力により前記車輪の全てが水平面に対して交差する壁面に当接した状態を保持しつつ前記車輪が前記壁面に沿って走行するに足る反力が前記壁面から前記車輪に対して作用し得るようになされることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記車輪は、全方向に転動可能に設けられていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記機体に搭載され検査対象物を撮影するカメラと、前記カメラで撮影された画像を無線回線を介して送信する通信部とをさらに備えることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記機体に搭載され検査対象物の状態を検出する検出部と、前記検出部で検出された検出結果を無線回線を介して送信する通信部とをさらに備えることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記機体は前後方向に延在し、前記一対のロータは、前記機体の後部の左右両側に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、一対のロータの回転速度を調整し、一対のロータをピッチ軸を中心に揺動させると共に、一対のロータをロール軸を中心に揺動させることにより、回転翼機を飛行させ、３個以上の車輪を水平面に対して傾斜した壁面に当接させ、さらにその状態を保持しつつ回転翼機を走行させることができる。
したがって、回転翼機に検査対象物を撮影するカメラや検査対象物の状態を検出する検出部を搭載することにより、回転翼機の壁面に対する位置を確実に安定させた状態で検査対象物の撮影や検査対象物の状態の検出を行なうことができるため、検査対象物の制約を受けることなく、点検作業を効率的にかつ確実に行う上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、回転翼機の飛行時、あるいは、回転翼機の壁面走行時において、移動方向や機体の姿勢を的確に制御する上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、回転翼機の壁面上での走行を安定して行なう上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、回転翼機の壁面に沿った走行を円滑に行なう上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、回転翼機から離れた場所において画像を容易に取得する上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、回転翼機から離れた場所において検出結果を容易に取得する上で有利となる。
請求項７記載の発明によれば、回転翼機の飛行や壁面に沿った走行を安定した状態で行なう上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る無線操縦式の回転翼機の斜視図である。
【図２】実施の形態に係る無線操縦式の回転翼機の平面図である。
【図３】実施の形態に係る無線操縦式の回転翼機の正面図である。
【図４】実施の形態に係る無線操縦式の回転翼機の側面図である。
【図５】実施の形態に係る無線操縦式の回転翼機の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】無線操縦式の回転翼機が前方に飛行する場合を説明する側面図である。
【図７】無線操縦式の回転翼機が右方向に直線的に飛行する場合の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は後方から見た図である。
【図８】無線操縦式の回転翼機が右方向に回転して飛行する場合の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は後方から見た図である。
【図９】飛行する無線操縦式の回転翼機の車輪が垂直な壁面に当接する過程を示す側面図であり、（Ａ）は空中飛行時を示し、（Ｂ）は車輪の前輪が壁面に当接した状態を示し、（Ｂ）は車輪の前輪および後輪の全てが壁面に当接した状態を示す。
【図１０】無線操縦式の回転翼機の車輪が壁面上を右方向に直線的に移動する場合の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は後方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係る無線操縦式の回転翼機（以下、単に回転翼機という）について図面を参照して説明する。
なお、図１〜図４、図６〜図１０において、符号Ｆは前方、符号Ｂは後方、符号Ｌは左方、符号Ｒは右方、符号Ｕは上方、符号Ｄは下方を示す。
【０００９】
図１から図５に示すように、本実施の形態の回転翼機１０は、構造物などの検査対象物の点検を行なう際に使用されるものである。
回転翼機１０は、機体１２と、車輪１４と、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂと、駆動部１８と、第１の揺動部２０と、第２の揺動部２２とを含んで構成されている。
機体１２は、前後方向に延在する本体部１２０２を有し、本体部１２０２の後部に、上方に突出する上後部１２０４が設けられ、本体部１２０２の後部の両側には幅方向外側に突出する左後部１２０６Ａおよび右後部１２０６Ｂが設けられている。
【００１０】
車輪１４は、前部に設けられた前輪１４Ａと、左後部１２０６Ａに設けられた左後輪１４Ｂと、右後部１２０６Ｂに設けられた右後輪１４Ｃとで構成されている。
３つの車輪１４は、互いに間隔をおいて単一の仮想平面上を転動可能に設けられ、３つの車輪１４は全方向に転動可能である。
【００１１】
左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂは、機体１２の左右両側に設けられ回転することで気流を発生させて揚力および推力を発生するものである。
左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ左右のロータケース２４Ａ、２４Ｂに支持されている。
駆動部１８は、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂを回転させるものであり、本実施の形態では、左ロータケース２４Ａに収容された左ロータ駆動部１８Ａと、右ロータケース２４Ｂに収容された右ロータ駆動部１８Ｂとで構成されている。
左右のロータ駆動部１８Ａ、１８Ｂは、例えば、不図示のモータと、モータの駆動軸の回転駆動力をロータに伝達する不図示の動力伝達機構とを含んで構成され、このような動力伝達機構として前述と同様に従来公知の様々な機構が使用可能である。
また、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転方向は互いに反対向きとなっており、機体１２の姿勢が保たれるように図られている。
【００１２】
左右のロータケース２４Ａ、２４Ｂは、機体１２の上後部１２０４を貫通して左右方向に延在する連結アーム２６の両端に結合されている。
したがって、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂは、連結アーム２６を介して一体的に連結されている。
連結アーム２６を介して左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂを揺動させる第１の揺動部２８と第２の揺動部３０とが上後部１２０４に収容されている。
【００１３】
第１の揺動部２０は、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂを結ぶ直線（本実施の形態では連結アーム２６の軸心）をピッチ軸Ａとしたとき、ピッチ軸Ａを中心として一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをピッチ軸Ａの回りに一体的に第１の角度θで揺動させるものである。
第１の角度θは、図６に示すように、機体１２を側方から見た状態で機体１２の上下方向を結ぶ直線Ｌ０と一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸとがなす角度で示される。
第１の揺動部２０は、連結アーム２６の中間部分を回転可能に支持する不図示の第１の軸受部と、不図示の第１のモータと、第１のモータの駆動軸の回転駆動力を連結アーム２６に伝達する不図示の動力伝達機構とを含んで構成され、このような動力伝達機構として複数のギアからなる減速機構など従来公知の様々な機構が使用可能である。
【００１４】
第２の揺動部２２は、ピッチ軸Ａにおける一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの間の中点と直交し機体１２の前後方向を結ぶ直線をロール軸Ｂとしたとき、ロール軸Ｂを中心として一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをロール軸Ｂの回りに一体的に第２の角度φで揺動させるものである。したがって、ロール軸Ｂは、連結アーム２６の軸線と直交している。
第２の角度φは、図７（Ｂ）に示すように、機体１２の左右方向を結ぶ直線Ｌ１と連結アーム２６の軸線ＬＹとがなす角度で示される。
第２の揺動部２２は、第１の揺動部２０の軸受部をロール軸Ｂを中心に回転可能に支持する不図示の第２の軸受部と、不図示の第２のモータと、第２のモータの駆動軸の回転駆動力を連結アーム２６に伝達する不図示の動力伝達機構とを含んで構成され、このような動力伝達機構として前述と同様に従来公知の様々な機構が使用可能である。
【００１５】
次に、図５を参照して回転翼機１０の制御系の構成について説明する。
回転翼機１０は、機体１２、３つの車輪１４、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂ、駆動部１８、第１の揺動部２０、第２の揺動部２２に加えて、カメラ２８、検出部３０、測位部３２、通信部３４、制御部３６を含んで構成されている。
カメラ２８は、機体１２に設けられ、検査対象物を撮影して画像情報を生成するものであり、制御部３６によって動作が制御される。
検出部３０は、機体１２に設けられ、検査対象物の状態を検出しその検出情報を生成するものであり、制御部３６によって動作が制御される。
検出部３０としては、例えば、ソレノイドなどのアクチュエータを用いてハンマーで検査対象物の壁面を打撃し、ハンマーで壁面が打撃された際に発生する打音を検出して検出信号を生成するものを用いることができる。この場合、検出信号の周波数、波長、振幅などに基づいて検査対象物のひびや空洞の有無、あるいは、壁面に接着されたタイルなどの外装材の剥がれの有無などを評価することが可能である。
あるいは、検出部３０は、検査対象物の壁面の凹凸形状を検出して３次元形状を示す形状情報を検出情報として生成する３Ｄスキャナ、検査対象物から発せられる赤外線を受光することで温度情報を検出情報として生成する赤外線温度計など従来公知の様々な計測センサが使用可能である。
これらの検出部３０は、検査対象物の壁面に接触した状態で、あるいは、検査対象物の壁面に対して接近した状態を保持することが正確な検出を行なう上で重要である。
測位部３２は、ＧＰＳ衛星などの測位衛星から送信される測位信号を受信して、回転翼機１０の現在位置（例えば緯度経度および標高など）を特定し、現在位置を示す位置情報を生成するものである。
測位部３２で特定した回転翼機１０の現在位置は、回転翼機１０の飛行経路の制御等に用いられる。
【００１６】
制御部３６は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭなどの記憶手段、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
制御部３６は、カメラ２８で撮影された画像情報（動画あるいは静止画）、検出部３０で検出された検出情報、測位部３２によって生成された位置情報を受け付け、通信部３４を介して管理端末３８に送信する。
なお、管理端末３８は、例えばパーソナルコンピュータやタブレット端末、スマートホン等であり、検査対象物周辺に位置する点検作業者が保持している。
管理端末３８は、回転翼機１０の通信部３４と無線通信を行なう不図示の通信部を備え、回転翼機１０の制御部３６から送信される画像情報、検出情報、位置情報などの情報を受け付ける。
そして、管理端末３８は、それら画像情報、検出情報、位置情報にもとづいて検査対象物の状態の評価を行い、あるいは、評価結果を報知し、評価結果を記憶手段に格納する。
また、管理端末３８は、受け付けた画像情報、検出情報、位置情報をそのままの形態であるいは加工したのち報知し、記憶手段に格納してもよい。
【００１７】
また、制御部３６は、不図示のリモートコントローラあるいは管理端末３８から通信部３４を介して受信した制御情報にもとづいて、制御部３６、第１の揺動部２０、第２の揺動部２２を制御することにより機体１２の移動、すなわち、飛行および壁面上の走行を制御する。
詳細に説明すると、制御部３６は、駆動部１８（左ロータ駆動部１８Ａ、右ロータ駆動部１８Ｂ）を制御することにより一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転速度をそれぞれ調整する。
また、制御部３６は、第１の揺動部２０を制御することで第１の角度θを調整する。
また、制御部３６は、第２の揺動部２２を制御することで第２の角度φを調整する。
このように制御部３６が、第１の角度θと、第２の角度φとを調整することで、機体１２の進行方向と、ピッチ軸Ａ回りの機体１２の姿勢と、ロール軸Ｂ回りの機体１２の姿勢との制御が行われる。
【００１８】
次に、図６〜図１０を参照して回転翼機１０の動作について説明する。
なお、図中、符号Ｇは回転翼機１０の重心を示す。
図６は回転翼機１０が空中で水平面上を前方に向かって飛行している状態を示す。
なお、図６〜図１０において、符号Ｐは左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転による気流によって発生するロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸方向の力Ｐを示す。この力Ｐの鉛直方向の成分が揚力Ｌとなり、力Ｐの水平方向の成分が推力Ｔとなる。また、符号Ａは推力Ｔと反対方向に作用する反力を示す。符号Ｗは回転翼機１０に作用する重力を示す。
この場合、制御部３６により、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力（回転速度）が同一に調整され、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸの向き（回転軸ＬＸ方向の力Ｐの向き）が機体１２に対して前方斜め上方を向くように第１の角度θが調整され、かつ、機体１２の左右方向に対して連結アーム２６の延在方向が平行となるように第２の角度φが調整される。
したがって、揚力Ｌと重力Ｗとが釣り合った状態で前向きの推力Ｔが発生することにより回転翼機１０は水平面上を前方に向かって飛行する。
【００１９】
図７（Ａ）、（Ｂ）は回転翼機１０が空中で水平面上を前後方向には飛行せず右方向に直線的に飛行する状態を示す。
この場合、制御部３６により、左ロータ１６Ａの出力と右ロータ１６Ｂの出力とは同一に調整される。すなわち、左ロータ１６Ａの回転モーメントＭＬと右ロータ１６Ｂの回転モーメントＭＲとは同一となり、左右の回転モーメントＭＬ、ＭＲが釣り合うことにより回転翼機１０は回転しない。
また、左ロータ１６Ａの出力と右ロータ１６Ｂの出力とは同一となるので、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸ方向の力ＰＲ、ＰＬは同一となる。
また、制御部３６により、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸが機体１２に対して右方斜め上方に向くように（すなわち、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂによる回転軸ＬＸ方向の力ＰＬ、ＰＲの向きが右方斜め上方に向くように）、第１の角度θが０度に調整されると共に、機体１２の左右方向に対して連結アーム２６の延在方向が右下がりに傾斜するように第２の角度φが調整される。
したがって、揚力Ｌと重力Ｗとが釣り合った状態で左ロータ１６Ａによる推力ＴＬと右ロータ１６Ｂによる推力ＴＲとが発生することで回転翼機１０は前後方向には飛行せず右方向に直線的に飛行する。
なお、図中、符号ＬＬは左ロータ１６Ａの揚力、符号ＬＲは右ロータ１６Ｂの揚力を示す。
【００２０】
図８（Ａ）、（Ｂ）は回転翼機１０が空中で水平面上で前後左右に飛行せず、右方向に回転する状態を示す。
この場合、右方向に旋回するための回転モーメントを発生させるため、右ロータ１６Ｂのモーメントを左ロータ１６Ａのモーメントよりも大きくする必要がある。
そのため、右ロータ１６Ｂの出力ＭＲを左ロータ１６Ａの出力ＭＬより大となるように調整する。したがって、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸ方向の力はＰＬ＜ＰＲという関係となる。
ここで、回転翼機１０をロール軸Ｂを含む鉛直面Ｚで破断し、鉛直面Ｚの左側に位置する回転翼機１０の部分の質量をｍＬとし、鉛直面Ｚの右側に位置する回転翼機１０の部分の質量をｍＲとする。
この場合、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸ方向の力の差分（ＰＲ−ＰＬ）と、回転翼機１０の左側に作用する重量ｇｍＬと回転翼機１０の右側に作用する重量ｇｍＲとの差分（ｇｍＲ−ｇｍＬ）とが釣り合うようにすることで回転翼機１０の水平面上における前後左右への飛行を抑制させることができる。
言い換えると、以下の関係式（１）が満たされることで、回転翼機１０の水平面上における前後左右への飛行を抑制させることができる。
ＰＲ−ＰＬ＝ｇ（ｍＲ−ｍＬ）……（１）
ただし、ｇは重力加速度。
そこで、制御部３６により、第２の角度φを調整することで、関係式（１）が満たされるように機体１２を傾斜させる。
この場合、PL = gmLかつPR = gmRなる条件が成立すると、回転翼機１０は垂直（上下）方向に移動せず、したがって、回転翼機１０が空中で水平面上で前後左右に飛行せず、右方向に回転する。
また、PL > gmLかつ(PL - PR) = g(mL - mR)なる条件が成立すると、回転翼機１０は、上へ飛びながら右方向に回転する。
【００２１】
以上説明した図６〜図８の動作例では、回転翼機１０の前方への飛行、右方向への直線的な飛行、右方向への回転について説明したが、第１の角度θ、第２の角度φ、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力ＭＬ、ＭＲのそれぞれを適宜調整することにより、回転翼機１０の後方への飛行、左方向への直線的な飛行、左方向への回転ができることは無論である。
また、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸ方向の力Ｐを鉛直方向上方に向けた状態で、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの揚力Ｌを重力Ｗと等しくすることで回転翼機１０がホバリングし、揚力Ｌを重力Ｗよりも大とすることで回転翼機１０が上昇し、揚力Ｌを重力Ｗよりも小とすることで回転翼機１０が下降する。
そして、上述した各動作を組み合わせることにより回転翼機１０を様々な方向に飛行させ、また、任意の位置でホバリングさせることができる。
【００２２】
図９（Ａ）〜（Ｂ）は空中を飛行する回転翼機１０の車輪１４が垂直な壁面に当接する過程を示す。
図９（Ａ）に示すように、回転翼機１０は、前輪１４Ａを検査対象物である構造物２の壁面２Ａに対向させ、構造物２の壁面２Ａに対して接近する方向に飛行する。
この場合、図６と同様に、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力が同一に調整され、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸ方向の力Ｐが前方斜め上方を向くように第１の角度θが調整され、かつ、機体１２の左右方向に対して連結アーム２６の延在方向が平行となるように第２の角度φが調整されている。この場合、揚力Lが重力Wとつり合いながら回転翼機１０が前方へ飛行する。
図９（Ｂ）に示すように、前輪１４Ａが壁面２Ａに当接したならば、制御部３６は、揚力Lが重力Wより若干小さくなるように左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力を調整する。これにより機体１２の前部に対して機体１２の後部が徐々に下がっていく。この際、第１の角度θが徐々に大きくなるように左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをピッチ軸Ａ回りに回転させていく。
やがて、図９（Ｃ）に示すように、３つの車輪１４（前輪１４Ａおよび後輪１４Ｂ、１４Ｃ）の全てが壁面２Ａに当接した状態となった時点で、制御部３６は、揚力Lと重力Wとが釣り合うように左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力を調整する。
そして、回転翼機１０を３つの車輪１４を介して壁面２Ａ上を上方に走行させる場合、制御部３６は、揚力Ｌが重力Ｗよりも大きくなるように左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力を調整する。
また、回転翼機１０を３つの車輪１４を介して壁面２Ａ上を下方に走行させる場合、制御部３６は、揚力Ｌが重力Ｗよりも小さくなるように左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの出力を調整する。
この場合、制御部３６による第１の角度θの調整は、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂによる揚力Ｌおよび推力Ｔにより３つの車輪１４の全てが水平面に対して交差する壁面２Ａに（本実施の形態では水平面と直交する壁面２Ａに）当接した状態を保持しつつ３つの車輪１４が壁面２Ａに沿って走行するに足る反力Ａが壁面２Ａから３つの車輪１４に対して作用し得るようになされる。
【００２３】
図１０は、回転翼機１０の車輪１４が壁面２Ａ上に当接した状態で右方向に直線的に走行する場合の説明図であり、（Ａ）は図９のＸ矢視図、（Ｂ）は図９のＹ矢視図である。
この場合、図１０（Ａ）に示すように、制御部３６により、左ロータ１６Ａの出力と右ロータ１６Ｂの出力とは同一に調整され、左右の回転モーメントＭＬ、ＭＲが釣り合うことにより回転翼機１０は回転せず、かつ、制御部３６により、第１の角度θが図９（Ｃ）と同じ値に維持され壁面２Ａ上に静止した状態であるものとする。
ここで、図１０（Ｂ）に示すように、機体１２の左右方向に対して連結アーム２６の延在方向が機体１２に対して右上がりに傾斜するように第２の角度φが調整される。
これにより、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転軸ＬＸ方向の力ＰＬ、ＰＲが壁面２Ａに対して斜め右向きで作用するため、左右一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの推力ＴＬ、ＴＲが右向きに発生し、これにより、回転翼機１０は車輪１４を介して壁面２Ａ上を右方向に直線的に走行する。
【００２４】
本実施の形態の回転翼機１０を用いた構造物２の点検作業は以下のような手順で行なう。
まず、回転翼機１０を飛行させ、遠隔制御により回転翼機１０を構造物２の壁面２Ａに近接させる。
そして、図９（Ａ）から（Ｃ）に示すような手順により、回転翼機１０の車輪１４を壁面２Ａに当接させ、回転翼機１０を所望の検出箇所まで壁面２Ａに沿って走行させる。
そして、カメラ２８による撮影、検出部３０による検出を行わせ、画像情報および検出情報を通信部３４から無線回線を介して送信させる。そして、次の検出箇所まで回転翼機１０を走行させ同様の処理を繰り返して行なう。
また、必要に応じて回転翼機１０を飛行させることにより回転翼機１０を次の検出箇所まで移動させてもよい。
送信された画像情報および検出情報を管理端末３８で受信し、それら画像情報および検出情報に基づいて構造物２の評価を行なう。
【００２５】
なお、本実施の形態では、壁面２Ａが鉛直面である場合について説明したが、壁面２Ａは、水平面に対して傾斜した傾斜面、あるいは、水平面であってもよい。また、水平面は、鉛直方向上方を向いた水平面であっても、鉛直方向下方を向いた水平面であってもよい。
また、壁面２Ａは、構造物２が建物であった場合、建物外部に面する壁面や屋上面であってもよく、あるいは、建物内部の空間に面する床面、内面、天井面であってもよい。
【００２６】
以上説明したように本実施の形態によれば、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転速度を調整し、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをピッチ軸Ａを中心に揺動させると共に、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂをロール軸Ｂを中心に揺動させることにより、回転翼機１０を飛行させ、３個以上の車輪１４を水平面に対して傾斜した壁面２Ａに当接させ、さらにその状態を保持しつつ回転翼機１０を走行させることができる。
したがって、回転翼機１０に検査対象物を撮影するカメラ２８や検査対象物の状態を検出する検出部３０を搭載することにより、回転翼機１０の壁面２Ａに対する位置を確実に安定させた状態で検査対象物の撮影や検査対象物の状態の検出を行なうことができるため、検査対象物の制約を受けることなく、点検作業を効率的にかつ確実に行う上で有利となる。
【００２７】
また、本実施の形態によれば、制御部３６は、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂの回転速度と、第１の角度θと、第２の角度φとを調整することで、機体１２の進行方向と、ピッチ軸Ａ回りの機体１２の姿勢と、ロール軸Ｂ回りの機体１２の姿勢とを制御するので、回転翼機１０の飛行時、あるいは、回転翼機１０の壁面２Ａ走行時において、移動方向や機体１２の姿勢を的確に制御する上で有利となる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、制御部３６による第１の角度θの調整は、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂによる揚力Ｌおよび推力Ｔにより車輪１４の全てが水平面に対して交差する壁面２Ａに当接した状態を保持しつつ車輪１４が壁面２Ａに沿って走行するに足る反力Ａが壁面２Ａから車輪１４に対して作用し得るようになされるようにした。
したがって、回転翼機１０の壁面２Ａ上での走行を安定して行なう上で有利となる。
【００２９】
また、本実施の形態によれば、車輪１４は、全方向に転動可能に設けられているので、回転翼機１０の壁面２Ａに沿った走行を円滑に行なう上で有利となる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、カメラ２８で撮影された画像を無線回線を介して送信するようにしたので、回転翼機１０から離れた場所において画像を容易に取得する上で有利となる。
【００３１】
また、本実施の形態によれば、検出部３０で検出された検査対象物の検出結果を無線回線を介して送信するようにしたので、回転翼機１０から離れた場所において検出結果を容易に取得する上で有利となる。
【００３２】
また、本実施の形態によれば、機体１２０２が前後方向に延在し、一対のロータ１６Ａ、１６Ｂは、機体１２０２の後部の左右両側に設けられているので、回転翼機１０の飛行や壁面２Ａに沿った走行を安定した状態で行なう上で有利となる。
【符号の説明】
【００３３】
２  構造物（検査対象物）
２Ａ  壁面
１０  回転翼機
１２  機体
１４  車輪
１６Ａ、１６Ｂ  一対のロータ
１８  駆動部
２０  第１の揺動部
２２  第２の揺動部
２６  連結アーム
２８  カメラ
３０  検出部
３４  通信部
３６  制御部
Ａ  ピッチ軸
Ｂ  ロール軸
【図１】
2019104493.tif 000003
【図２】
2019104493.tif 000004
【図３】
2019104493.tif 000005
【図４】
2019104493.tif 000006
【図５】
2019104493.tif 000007
【図６】
2019104493.tif 000008
【図７】
2019104493.tif 000009
【図８】
2019104493.tif 000010
【図９】
2019104493.tif 000011
【図１０】
2019104493.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月1日(2019.4.1)
【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】
機体に設けられ回転することで揚力および推力を発生する一対のロータと、
前記一対のロータを回転させる駆動部とを備える、
無線操縦式の回転翼機であって、
前記機体に設けられ互いに間隔をおいて単一の仮想平面上を転動可能な３個以上の車輪と、
前記機体を貫通して延在し両端に前記一対のロータが設けられ、前記一対のロータを一体的に連結する連結アームと、
前記一対のロータを結ぶ直線をピッチ軸としたとき、前記連結アームを介して前記ピッチ軸を中心として前記一対のロータを一体的に第１の角度で揺動させる第１の揺動部と、
前記ピッチ軸における前記一対のロータの間の中点と直交し前記機体の長手方向を結ぶ直線をロール軸としたとき、前記連結アームを介して前記ロール軸を中心として前記一対のロータを一体的に第２の角度で揺動させる第２の揺動部と、
前記駆動部を制御することで前記一対のロータの回転速度を調整し、前記第１の揺動部を制御することで前記第１の角度を調整し、前記第２の揺動部を制御することで前記第２の角度を調整する制御部と、
を備えることを特徴とする無線操縦式の回転翼機。
【請求項２】
前記制御部は、前記一対のロータの回転速度と、前記第１の角度と、前記第２の角度とを調整することで、前記機体の進行方向と、前記ピッチ軸回りの前記機体の姿勢と、前記ロール軸回りの前記機体の姿勢とを制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項３】
前記制御部による前記第１の角度の調整は、
前記一対のロータによる揚力および推力により前記車輪の全てが水平面に対して交差する壁面に当接した状態を保持しつつ前記車輪が前記壁面に沿って走行するに足る反力が前記壁面から前記車輪に対して作用し得るようになされる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の無線操縦式の回転翼機。
【請求項４】
前記車輪は、全方向に転動可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の無線操縦式の回転翼機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、機体に設けられ回転することで揚力および推力を発生する一対のロータと、前記一対のロータを回転させる駆動部とを備える、無線操縦式の回転翼機であって、前記機体に設けられ互いに間隔をおいて単一の仮想平面上を転動可能な３個以上の車輪と、前記機体を貫通して延在し両端に前記一対のロータが設けられ、前記一対のロータを一体的に連結する連結アームと、前記一対のロータを結ぶ直線をピッチ軸としたとき、前記連結アームを介して前記ピッチ軸を中心として前記一対のロータを一体的に第１の角度で揺動させる第１の揺動部と、前記ピッチ軸における前記一対のロータの間の中点と直交し前記機体の長手方向を結ぶ直線をロール軸としたとき、前記連結アームを介して前記ロール軸を中心として前記一対のロータを一体的に第２の角度で揺動させる第２の揺動部と、前記駆動部を制御することで前記一対のロータの回転速度を調整し、前記第１の揺動部を制御することで前記第１の角度を調整し、前記第２の揺動部を制御することで前記第２の角度を調整する制御部と、を備えることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記制御部は、前記一対のロータの回転速度と、前記第１の角度と、前記第２の角度とを調整することで、前記機体の進行方向と、前記ピッチ軸回りの前記機体の姿勢と、前記ロール軸回りの前記機体の姿勢とを制御する、ことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記制御部による前記第１の角度の調整は、前記一対のロータによる揚力および推力により前記車輪の全てが水平面に対して交差する壁面に当接した状態を保持しつつ前記車輪が前記壁面に沿って走行するに足る反力が前記壁面から前記車輪に対して作用し得るようになされる、ことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記車輪は、全方向に転動可能に設けられている、ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、一対のロータの回転速度を調整し、一対のロータをピッチ軸を中心に揺動させると共に、一対のロータをロール軸を中心に揺動させることにより、回転翼機を飛行させ、３個以上の車輪を水平面に対して傾斜した壁面に当接させ、さらにその状態を保持しつつ回転翼機を走行させることができる。
したがって、回転翼機に検査対象物を撮影するカメラや検査対象物の状態を検出する検出部を搭載することにより、回転翼機の壁面に対する位置を確実に安定させた状態で検査対象物の撮影や検査対象物の状態の検出を行なうことができるため、検査対象物の制約を受けることなく、点検作業を効率的にかつ確実に行う上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、回転翼機の飛行時、あるいは、回転翼機の壁面走行時において、移動方向や機体の姿勢を的確に制御する上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、回転翼機の壁面上での走行を安定して行なう上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、回転翼機の壁面に沿った走行を円滑に行なう上で有利となる。