(57)【要約】【課題】構造体の組み立てに用いることができる無人飛行体および回転締結部材の操作方法を提供する。【解決手段】無人飛行体１は、複数備える回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ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ものであり、回転により締結される回転締結部材であるナット５２を操作するためのソケット部１３と、上記ソケット部１３を回転させる回転動力部１４と、上記ソケット部１３の回転動作の反力で当該無人飛行体１が回転するのを対象物５（固定物体）との接触によって阻止する棒状部１５（阻止部）と、を備える。【選択図】図２
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【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、垂直移動、水平移動および水平回転が行える無人飛行体であって、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と、上記ソケット部を回転させる回転動力部と、上記ソケット部の回転動作の反力で当該無人飛行体が回転するのを固定物体との接触によって阻止する阻止部と、を備えたことを特徴とする無人飛行体。
【請求項２】
請求項１に記載の無人飛行体において、上記阻止部として棒状部を有することを特徴とする無人飛行体。
【請求項３】
請求項１に記載の無人飛行体において、上記阻止部として上記固定物体が挿通される挿通部を有することを特徴とする無人飛行体。
【請求項４】
請求項１に記載の無人飛行体において、上記阻止部として接触面部を有することを特徴とする無人飛行体。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無人飛行体を用いて回転締結部材を操作する方法であって、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動力部の回転動力により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６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無人飛行体を用いて回転締結部材を操作する方法であって、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、上記回転動力部の回転動力により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７】
請求項５または請求項６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８】
請求項５〜請求項７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、複数の回転翼を備える無人飛行体およびこの無人飛行体を用いて回転締結部材を回転させ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を行えるようにす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、例えばカメラ等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、構造体の組み立てに用いることができる無人飛行体および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】
この発明の無人飛行体は、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、垂直移動、水平移動および水平回転が行える無人飛行体であって、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と、上記ソケット部を回転させる回転動力部と、上記ソケット部の回転動作の反力で当該無人飛行体が回転するのを固定物体との接触によって阻止する阻止部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成であれば、上記回転締結部材を操作するためのソケット部が備えられているので、当該無人飛行体を構造体等の組み立てに用いることができる。そして、上記ソケット部を回転させる回転動力部が備えられているので、回転締結部材を所望のトルクで締め付けることが可能になる。また、上記阻止部を備えるので、ソケット部の回転動作の反力で当該無人飛行体が回転するのを阻止することができる。
【０００８】
上記阻止部として棒状部を有してもよい。或いは、上記阻止部として上記固定物体が挿通される挿通部を有してもよい。或いは、上記阻止部として接触面部を有してもよい。
【０００９】
また、この発明にかかる回転締結部材の操作方法は、上記いずれかの無人飛行体を用いて回転締結部材を操作する方法であって、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動力部の回転動力により回転締結部材を回転させることを特徴とする。
【００１０】
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ので、作業者の作業負担が軽減される。
【００１１】
また、この発明にかかる回転締結部材の操作方法は、上記いずれかの無人飛行体を用いて回転締結部材を操作する方法であって、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、上記回転動力部の回転動力により回転締結部材を回転させることを特徴とする。これによれば、作業者による上記回転締結部材の仮付け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。
【００１２】
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、上記無人飛行体で上記ソケット部に上記回転締結部材を嵌めることが容易になる。
【００１３】
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されるので、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】
【００１４】
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により構造体の組み立てが行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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説明図であって、同図（Ａ）は阻止部である棒状部が対象物の端に接触する状態を示し、同図（Ｂ）はその平面視を示している。
【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】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５】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６】同図（Ａ）は孔が形成された対象物を示した概略の平面図であり、同図（Ｂ）は阻止部である棒状部が上記孔に挿通された状態を示した説明図である。
【図７】他の実施形態の無人飛行体の動作を示した説明図であって、同図（Ａ）は対象物に設けられている突出棒部に阻止部である接触面部が接触する状態を示し、同図（Ｂ）はその平面視を示している。
【図８】他の実施形態の無人飛行体の動作を示した説明図であって、同図（Ａ）は対象物に設けられている突出棒部に阻止部である挿通部が挿通された状態を示し、同図（Ｂ）はその平面視を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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、例えば、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およびこのソケット部１３を回転させる回転動力部１４が設けられている。上記回転動力部１４は、例えば電動モーターを備えて構成されており、回転軸は鉛直方向に向けられている。また、上記ソケット部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を着脱自在に上記回転動力部１４に装着するための装着部１３ｂとからなる。
【００１８】
また、上記無人飛行体１における互いに９０度の間隔で設けられた４本の回転翼支持部１１ａには、上記ソケット部１３の回転動作の反力で当該無人飛行体が回転するのを固定物体との接触によって阻止する阻止部として、棒状部１５が設けられている。この棒状部１５は、例えば、硬質の樹脂により構成されており、各回転翼支持部１１ａの下面側に垂下状に固定されている。上記棒状部１５間の間隔は、対象物５の幅よりも少し広くされている。この対象物５が固定物体となり、上記棒状部１５が接触する。また、上記棒状部１５は、その下端が上記ソケット部１３よりも下方に突出する長さを有している。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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を回すように上記回転動力部１４をオンする制御、（８）上記六角ナット５２を締めた後に上記回転動力部１４をオフする制御、（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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
なお、上記（４）の降下動作を行うときに、上記棒状部１５が上記対象物５を避けて、上記ソケット１３ａに上記六角ナット５２が嵌まる必要がある。そこで、例えば、上記棒状部１５の先端に接触センサーや近接センサーを設けておき、上記マイクロコンピューター３ａは、上記センサーの出力に基づいて棒状部１５と対象物５との接触または近接を検知したときに、上記無人飛行体１を一旦上昇させ、少し水平回転させてリトライする制御を行うようにしてもよい。或いは、上記対象物５の長手方向の方位を一定方向に向けておき、上記無人飛行体１に搭載した電子コンパスによって当該無人飛行体１の方向を判断し、上記無人飛行体１の方向を上記対象物５の長手方向に合わせるといった水平回転制御を行うようにしてもよい。
【００２５】
図４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。
【００２６】
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を上記ソケット部１３によって回していくことができる。そして、上記ソケット部１３を回転させる回転動力部１４が備えられているので、ボルト５１等を所望のトルクで締め付けることが可能になる。また、上記阻止部として棒状部１５を備えるので、ソケット部１３の回転動作の反力で当該無人飛行体１が回転するのを阻止することができる。
【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を行うようにしてもよい。これによれば、作業者による上記六角ナット５２の仮付けの作業を不要にし、作業負担を一層軽減できる。
【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、位置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のマーカー）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５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】
なお、上記の例では、上記（４）の降下動作を行うときに、上記棒状部１５を上記対象物５の外側に位置させるようにしたが、これに限らない。例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、上記対象物５内に上記棒状部１５が遊嵌する孔５ａを形成しておいてもよいものである。また、上記棒状部１５を３本以下（例えば、１本）とし、孔５ａの形成数を少なくすることもできる。先述の図１、図２に示した例でも同様である。なお、図１、図２に示した例において、上記棒状部１５の本数を１本とする場合、上記（４）の降下動作を行うときのリトライ数を少なくできる。この場合、上記１本の棒状部１５が対象物５の縁から大きく離れて位置することがあるので、上記回転動力部１４の起動時の回転速度を低速にしておいて、上記接触面部１１ｂが上記突出棒部５ｂに最初に接触するときの衝撃を小さくするのがよい。
【００３１】
他の実施形態として、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す無人飛行体１においては、各回転翼支持部１１ａに阻止部として接触面部１１ｂを設けている。この接触面部１１ｂは、上記対象物５の上面に設けられた突出棒部（固定部材）５ｂが接触する部位となる。すなわち、無人飛行体１に設ける阻止部を棒状部とせずに接触面部１１ｂとする一方、対象物５の側に突出棒部５ｂを設けている。上記回転翼支持部１１ａは例えば樹脂からなるが、上記接触面部１１ｂは、上記樹脂よりも高強度の素材、例えば、金属からなるのがよい。例えば、金属板を各回転翼支持部１１ａに巻いて接触面部１１ｂとすることができる。また、上記接触面部１１ｂの部分が高強度の樹脂素材からなっていてもよい。また、この構成の場合も、上記突出棒部５ｂを４本ではなく、例えば１本としてもよい。一方、上記接触面部１１ｂについては、各回転翼支持部１１ａに設けておくのが望ましい。
【００３２】
また、他の実施形態として、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す無人飛行体１においては、各回転翼支持部１１ａに阻止部として挿通部１１ｃを設けている。この挿通部１１ｃには、上記対象物５に設けられた突出棒部（固定部材）５ｂが挿通される。上記挿通部１１ｃは、下側が広いテーパー形状を有していてもよい。また、上記突出棒部５ｂは先端が細くなるテーパー形状を有していてもよい。このようにすると、上記突出棒部５ｂを上記挿通部１１ｃに挿通させる動作が行い易くなる。また、上記挿通部１１ｃを、金属管などの高強度のもので形成してもよい。
【００３３】
これらの実施形態では、回転翼支持部１１ａに阻止部を設けたが、回転翼支持部１１ａ以外の箇所に阻止部を設けてもよい。また、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締結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。また、上記回転動力部１４に対する回転指令ボタンを上記リモートコントローラーに設けておいてもよい。
【００３４】
また、上記回転動力部１４の回転軸およびソケット部の向きは鉛直方向に設定されたが、回転軸およびソケット部の向きを水平方向に設定して、無人飛行体１の前方向に存在する対象物上のナット等を上記回転動力部１４の駆動力で締め付けるようにしてもよい。この場合、上記棒状部１５等の阻止部も水平方向に向いて配置されればよい。この場合、重量バランスを考慮して、２組の回転軸およびソケット部を１８０度間隔で設けるか、或いは、１組の回転軸およびソケット部を設け、反対側にカウンターウェイトを配置してもよい。
【００３５】
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】
【００３６】
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（固定物体）
５ａ    ：孔
５ｂ    ：突出棒部（固定物体）
１１    ：胴体部
１１ａ  ：回転翼支持部
１１ｂ  ：接触面部（阻止部）
１１ｃ  ：挿通部（阻止部）
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
１４    ：回転動力部
１５    ：棒状部（阻止部）
５１    ：ボルト
５２    ：六角ナット
５２ａ  ：山形状部
５３    ：回転防止具
１２０  ：モーター
【図１】
2017178014.tif 000003
【図２】
2017178014.tif 000004
【図３】
2017178014.tif 000005
【図４】
2017178014.tif 000006
【図５】
2017178014.tif 000007
【図６】
2017178014.tif 000008
【図７】
2017178014.tif 000009
【図８】
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