(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数備える回転翼を制御することにより水平回転が行える無人飛行体に、回転により締結される回転締結部材を操作するためのソケット部を設け、当該無人飛行体の水平回転によって上記ソケット部内の回転締結部材を回すことを特徴とする回転締結部材の操作方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転締結部材の操作方法において、上記無人飛行体の水平回転を、当該無人飛行体の複数の回転翼を全て同方向に回転させることにより行うことを特徴とする回転締結部材の操作方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転締結部材の操作方法において、上記回転締結部材が装着される相手側締結部材に上記回転締結部材を作業者が仮付けし、上記無人飛行体が上記仮付けされた回転締結部材の箇所に飛行移動するとともに上記回転締結部材に上記ソケット部を嵌めて上記回転締結部材を回転させることを特徴とする回転締結部材の操作方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の回転締結部材の操作方法において、上記ソケット部に嵌められた回転締結部材を、当該回転締結部材が装着される相手側締結部材に、上記無人飛行体が飛行移動して装着するとともに、上記回転締結部材を回転させることを特徴とする回転締結部材の操作方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の回転締結部材の操作方法において、上記回転締結部材に上記ソケット部の嵌合をガイドするガイド部が形成されていることを特徴とする回転締結部材の操作方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回転締結部材の操作方法において、上記回転締結部材が装着される相手側締結部材を回転防止具で保持することを特徴とする回転締結部材の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転により締結される回転締結部材を操作する回転締結部材の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数個のマルチブレードロータ（プロペラ、回転翼）を備えた垂直離着陸飛行体（マルチコプター）において、容易かつ迅速に姿勢制御が行える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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、上記のような無人飛行体は、例えばカメラを搭載して撮影に用いられているに過ぎず、構造体の組み立て等に用いられるものではなかった。
【０００５】
この発明は、上記の事情に鑑み、回転により締結される回転締結部材を無人飛行体を用いて操作することができる回転締結部材の操作方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の回転締結部材の操作方法は、上記の課題を解決するために、複数備える回転翼を制御することにより水平回転が行える無人飛行体に、回転により締結される回転締結部材を操作するためのソケット部を設け、当該無人飛行体の水平回転によって上記ソケット部内の回転締結部材を回すことを特徴とする。
【０００７】
この方法であれば、回転により締結される回転締結部材を無人飛行体を用いて操作することができる。また、ソケット部を回転させる回転動力部を備えることなく上記回転締結部材を回すことができるので、当該無人飛行体を軽量化して飛行制御性の向上および飛行の省エネルギー化を図ることができる。
【０００８】
上記無人飛行体の水平回転を、当該無人飛行体の複数の回転翼を全て同方向に回転させることで行ってもよい。これによれば、上記水平回転を高速に行って上記回転締結部材の回転作業を迅速に行うことができる。
【０００９】
上記回転締結部材が装着される相手側締結部材に上記回転締結部材を作業者が仮付けし、上記無人飛行体が上記仮付けされた回転締結部材の箇所に飛行移動するとともに上記回転締結部材に上記ソケット部を嵌めて上記回転締結部材を回転させるようにしてもよい。これによれば、作業者の作業負担が軽減される。
【００１０】
或いは、上記ソケット部に嵌められた回転締結部材を、当該回転締結部材が装着される相手側締結部材に、上記無人飛行体が飛行移動して装着するとともに、上記回転締結部材を回転させるようにしてもよい。これによれば、上記回転締結部材が装着される相手側締結部材に上記回転締結部材を仮付けすることを不要にできるので、作業者の作業負担が一層軽減される。
【００１１】
上記回転締結部材に上記ソケット部の嵌合をガイドするガイド部が形成されていてもよい。これによれば、上記ソケット部に上記回転締結部材を容易に嵌めることができる。
【００１２】
上記回転締結部材が装着される相手側締結部材を回転防止具で保持するようにしてもよい。これによれば、上記相手側締結部材の供回りが防止できるので、上記回転締結部材を相手側締結部材に確実に装着することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明であれば、回転により締結される回転締結部材を無人飛行体を用いて操作することができる。また、ソケット部を回転させる回転動力部を備えることなく上記回転締結部材を回すことができるので、無人飛行体を軽量化して飛行制御性の向上および飛行の省エネルギー化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る無人飛行体の概略構造を示した図であり、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図である。
【図２】図１の無人飛行体の動作を示した図であって、同図（Ａ）は無人飛行体のソケットに六角ナットが嵌合した状態を示し、同図（Ｂ）は六角ナットがボルト５１の螺子部に螺合した状態を示している。
【図３】図１の無人飛行体の制御部を示したブロック図である。
【図４】図１の無人飛行体の水平回転時の回転翼動作を例示した説明図である。
【図５】図１の無人飛行体の水平回転時の回転翼動作の他の例を示した説明図である。
【図６】回転防止具を用いてボルトの供回りを防止することを示した説明図である。
【図７】ガイド部が形成された六角ナットを示した斜視図である。
【図８】同図（Ａ）はガイド部が形成されたボルト等を示した斜視図であり、同図（Ｂ）は上記ガイド部によってソケットが案内されることを示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示しているように、この実施形態の無人飛行体１は、自律飛行が行えるドローン（マルチコプター）と呼ばれるものであり、胴体部１１の中心部（重心部）を中心とする円周上に等間隔に、例えば、４枚の回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを備えている。また、上記４枚の回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転中心を結ぶ線は正方形をなしており、その対角線上に位置する回転翼１２Ａと回転翼１２Ｃは、平面視で共に反時計回りに回転して浮力を発生させる一方、他の対角線状に位置する回転翼１２Ｂと回転翼１２Ｄは、平面視で共に時計回りに回転して浮力を発生させる。隣り合う回転翼同士は反対方向に回転する。
【００１６】
上記無人飛行体１は、一般のドローンと同様に、上記回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転を制御することにより、垂直移動、水平移動および水平回転が行える。そして、この無人飛行体１の下面側であって、上記水平回転の回転中心となる位置に、回転により締結される回転締結部材を操作するためのソケット部１３が設けられている。このソケット部１３は、回転締結部材である例えば六角ナットが嵌まる六角凹部を有するソケット１３ａと、このソケット１３ａを着脱自在に上記無人飛行体１に装着するための装着部１３ｂとからなる。
【００１７】
上記無人飛行体１の自律飛行においては、例えば、所定エリア内をジグザグに走査飛行することが行われ、搭載したカメラで撮像した下方映像に基づいて画像認識処理を行い、撮像画像内において所定のサイズの六角形状物体を検出する処理を実行する。例えば、工場内や建設現場において設定された所定エリア内に、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、対象物５を配置しておく。なお、この図では、対象物５の一部のみを示している。上記対象物５には、多数のボルト（相手側締結部材）５１がその螺子部を上に向けて配置されており、作業者によって各々のボルト５１の螺子部の先端に六角ナット５２が本締めせずに取り付けられている。上記無人飛行体１は、上記自律飛行を実行し、所定サイズの六角形状物体を認識すると、この六角形状物体を六角ナット５２として、これに上記ソケット１３ａが嵌まるように降下動作を実行する。上記ソケット１３ａ内に例えば近接スイッチを設けておき、この近接スイッチのオンオフで上記ソケット１３ａに六角ナット５２が嵌まったことを検知することができる。なお、相手側締結部材にマークを付けてこのマークを画像認識等で認識するようにしてもよい。
【００１８】
上記無人飛行体１の制御部３は、図３に示すように、マイクロコンピューター３ａ、記憶部３ｂ、位置情報生成部３ｃ、通信部３ｄ，センサー部３ｅ、カメラ３ｆ等を備えている。上記記憶部３ｂには、上記走査飛行を実行して上記六角ナットを回していくための動作プログラム、上記画像認識のためのプログラム等が格納されている。また、上記位置情報生成部３ｃは、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）や屋内位置測位システム等からなる。上記屋内位置測位システムは、ビーコン、光波測距装置、固定カメラ等を用いたシステムとすることができる。上記固定カメラを用いる例としては、天井側に配置した固定カメラで上記所定エリアを撮像し、この撮像画像内の何処に無人飛行体１が存在するかを認識して位置把握を行う。なお、無人飛行体１を認識する処理が容易になるように、例えば、この無人飛行体１に１個または複数個の発光部等を設けておいてもよい。上記通信部３ｄは、例えば、上記固定カメラの側から送信される上記所定エリアの撮像画像等を受信する。
【００１９】
上記センサー部３ｅは、上記近接スイッチ、無人飛行体１の水平・垂直方向上の障害物を検知する光学式センサー等からなる。また、上記カメラ３ｆは、無人飛行体１の下方側を撮像する。
【００２０】
上記マイクロコンピューター３ａは、一例として、（１）上記位置情報生成部３ｃからの位置情報、すなわち、上記所定エリア内の何処に位置しているかに基づいて移動方向を決定する処理、（２）決定した方向に当該無人飛行体１を移動させるための回転翼動作制御、（３）上記カメラ３ｆの撮像映像に基づいて所定のサイズの六角形状物体（六角ナット）を検出する処理、（４）検出した六角ナット５２に上記ソケット１３ａが嵌まるように降下するための回転翼動作制御、（５）上記降下において上記カメラ３ｆの撮像映像の中心に六角ナットが所定姿勢で撮像されるようにするための回転翼動作制御（六角ナット５２とソケット１３ａとの位置合せ制御）、（６）上記ソケット１３ａに上記六角ナット５２が嵌まったかどうかの判断処理、（７）上記六角ナット５２を回すように当該無人飛行体１を水平回転させるための回転翼動作制御、（８）上記六角ナット５２を最後まで回す（所定トルクでの本締めではない）ための回転翼動作制御（例えば、最後まで回すのに必要と推定される一定時間の回転維持）、（９）無人飛行体１を上昇させるための回転翼動作制御等を行う。上記マイクロコンピューター３ａは、上記（１）〜（９）の処理を繰り返し、また、上記所定エリア内の全てを走査したかを判断し、全てを走査したと判断したときに、例えば、予め設定されている原点位置に戻るための回転翼動作制御を行う。
【００２１】
上記回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、４個のモーター１２０の各々の回転軸に接続されており、上記マイクロコンピューター３ａは上記４個のモーター１２０を制御することで上記回転翼動作制御を行う。ここで、上記無人飛行体１を飛行させるときには、図１（Ｂ）に示したように、対角線上に位置する回転翼１２Ａ、１２Ｃの組みと、回転翼１２Ｂ、１２Ｄの組みの回転方向を互いに異ならせる。そして、上記無人飛行体１に水平回転を行わせる場合には、対角線上に位置する回転翼１２Ａ、１２Ｃの組みと、回転翼１２Ｂ、１２Ｄの組みの回転速度を互いに相違させる。ただし、これでは水平回転において大きな回転力を得難い。
【００２２】
そこで、図４に示すように、例えば、平面視で無人飛行体１を時計方向に水平回転させるときには、上記回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのち、回転翼１２Ａ、１２Ｃの組みを停止させてもよい。これにより、上記水平回転の速度を速めることができる。
【００２３】
さらには、図５に示すように、上記回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの全てを反時計回りに回転させることもできる。このようにすると、浮力は減殺或いは相殺されることになるが、上記水平回転の速度をさらに速くできる。ここで、元々時計回りに回転していた回転翼１２Ｂと回転翼１２Ｄのモーター１２０に対して瞬時に供給電力の正負を反転させてもよいが、動作安定のために、上記回転翼１２Ｂと回転翼１２Ｄのモーター１２０への電力供給を一旦停止してから、供給電力の正負を反転させるようにてもよい。
【００２４】
図６にも示すように、上記対象物５には、上記ボルト（相手側締結部材）５１の共回りを防止する回転防止具５３が設けられており、上記六角ナット（回転締結部材）５２を確実に回すことができる。上記回転防止具５３は上記ボルト５１の六角頭部の六角形面に接触する六角形部と、上記六角頭部における６側面のうちの３側面に接触する接触部と、各接触部から延びた付着部とを有している。上記付着部は、例えば、上記対象物５を構成する部材に磁力、粘着力、溶接等で付着する。作業者は、上記対象物５に形成された多数の孔に上記ボルト５１を挿通させるとともに、その六角頭部に上記回転防止具５３を取り付ければよい。また、このときに、上記ボルト５１の螺子部の先端側に上記六角ナット５２を仮付けすることができる。
【００２５】
上記の構成であれば、上記対象物５に存在する多数のボルト５１の螺子部の先端側に仮付けされた多数の六角ナット５２を、上記無人飛行体１によって回していくことができる。また、上記ソケット部１３を回転させる回転動力部を備えることなく上記六角ナット５２を回すことができるので、上記無人飛行体１を軽量化して飛行制御性の向上および飛行の省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
また、上記のように、六角ナット５２を無人飛行体１を用いて操作することができるので、作業者は、各ボルト５１の螺子部先端に六角ナット５２を数回程度回すだけで後は上記無人飛行体１が回してくれることなり、最後に、必要であれば、作業者が上記六角ナット５２を所定トルクで本締めすればよいことになる。
【００２７】
なお、上記無人飛行体１が上記ソケット１３ａ内に上記六角ナット５２を保持し、上記無人飛行体１自らが上記六角ナット５２を上記ボルト５１の螺子部先端側に取り付けることも行うようにしてもよい。これによれば、作業者は、上記六角ナット５２に対して必要であれば最後の本締めだけを行えばよいことになり、作業負担が一層軽減される。
【００２８】
例えば、図示しないロボットハンドが六角ナット供給部から供給される六角ナット５２を電磁石で磁力保持し、所定位置において上記六角ナット５２を水平に位置させる。上記無人飛行体１は、上記ソケット１３ａ内に上記六角ナット５２を保持させるときには、上記ロボットハンドの設置箇所まで飛行し、検出した六角ナットに上記ソケット１３ａが嵌まるように降下する。上記ソケット１３ａには、例えば上記六角ナット５２を磁力保持するための電磁石を設けておく。上記無人飛行体１は、例えば、上記ソケット１３ａ内に設けた図示しない近接スイッチ等によって上記ソケット１３ａに六角ナット５２が嵌まったことを検知すると、上記電磁石をオンにして上記六角ナット５２を磁力保持する。また、上記無人飛行体１は、磁力保持したことを無線通信でロボットハンド側に通知し、このロボットハンド側での磁力保持を解除させる。そして、上記無人飛行体１は、上述した走査飛行を行い、上記対象物５のボルト５１の先端部を認識し、上記六角ナット５２を上記ボルト５１の先端側に取り付けて回転させる。なお、上記ボルト５１の先端部に例えば反射体（安価なアルミホイル等）を貼り付けておくと、上記マイクロコンピューター３ａの画像認識による上記ボルト５１の先端部の認識が容易になる。また、上記無人飛行体１は、上記六角ナットの回転後、電磁石をオフにし、上昇して新たな六角ナットを取りに上記ロボットハンドの箇所まで飛行する。
【００２９】
図７に示すように、上記六角ナット５２の上面に、上記ソケット１３ａの嵌合をガイドするためのガイド部として、山形状部５２ａが設けられていてもよい。上記山形状部５２ａは、六角ナット５２自体に形成されていてもよいし、或いは、通常の六角ナット５２に磁力や粘着等で後付けでき、また取り外しが行えるものでもよい。上記山形状部５２ａが形成されていると、この山形状部５２ａに上記ソケット１３ａが案内され、上記ボルト５１に仮付けされている上記六角ナット５２に上記ソケット１３ａが円滑に嵌合される。また、上記ロボットハンドを用いて上記六角ナット５２を上記ソケット１３ａに嵌合させることにおいても、上記山形状部５２ａが形成されていると、上記六角ナット５２を上記ソケット１３ａに嵌合させることが容易になる。
【００３０】
また、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、上記ボルト５１の螺子部の先端側に、上記ソケット１３ａの嵌合をガイドするためのガイド部として、細軸部５１ａが形成されていてもよい。このような細軸部５１ａが形成されていると、上記無人飛行体１が上記ソケット１３ａを六角ナット５２に嵌めるときに、上記ソケット１３ａが上記細軸部５１ａに案内されるので、上記ソケット１３ａの中心が上記細軸部５１ａから多少ずれていても、問題なく上記ソケット１３ａを上記六角ナット５２に嵌合させることができる。
【００３１】
上記無人飛行体１に上記細軸部５１ａを挿通させる貫通孔１１ａが形成され、また、上記ソケット１３ａにも同様に貫通孔が形成されていると、上記細軸部５１ａが障害とならずに上記無人飛行体１を降下させることができる。また、上記ソケット１３ａにおいては、上記細軸部５１ａをソケット中心部へと導くテーパ状凹部が形成されていてもよいし、また、上記細軸部５１ａは先端側ほど細くなるように形成されていてもよい。なお、上記無人飛行体１自らが上記ソケット１３ａにおいて保持する六角ナット５２を対象物５のボルト５１に直接に取り付ける場合においては、上記細軸部５１ａは、上記六角ナット５２をボルト５１の螺子部へと案内するのに役立つことになる。
【００３２】
上記実施形態では、六角ナット５２をボルト５１に螺合させる操作を示したが、これに限らず、ボルトを対象物の螺子孔に螺合させる操作を行うこともできる。また、上記ソケット１３ａは六角凹部を有するもであったが、このような六角形に限定されるものではない。また、上記ソケット１３ａは凹部を有するもの限らず、例えば六角形の凸部を有するものでもよい。また、上記無人飛行体１はプログラム飛行するように構成されたが、リモートコントローラーを用いて飛行や水平回転を制御するようにしてもよい。上記リモートコントローラーを用いる場合、上記天井側に配置した固定カメラおよび上記無人飛行体１が搭載する上記カメラ３ｆの撮像映像をディスプレイ上で操作者が見られるようにしておくのがよい。
【００３３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１      ：無人飛行体
３      ：制御部
３ａ    ：マイクロコンピューター
３ｂ    ：記憶部
３ｃ    ：位置情報生成部
３ｄ    ：通信部
３ｅ    ：センサー部
３ｆ    ：カメラ
５      ：対象物
１１    ：胴体部
１１ａ  ：貫通孔
１２Ａ  ：回転翼
１２Ｂ  ：回転翼
１２Ｃ  ：回転翼
１２Ｄ  ：回転翼
１３    ：ソケット部
１３ａ  ：ソケット
１３ｂ  ：装着部
５１    ：ボルト
５１ａ  ：細軸部（ガイド部）
５２    ：六角ナット（締結部材）
５２ａ  ：山形状部（ガイド部）
５３    ：回転防止具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006662664.tif 000007
【図７】
0006662664.tif 000008
【図８】
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