JP2019101990A - Mobile device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動装置に関する。 The present invention relates to mobile devices.
従来、建屋の天井に配置したワイヤーにカメラを吊り下げ、ワイヤーに接続した複数のウィンチを操作してカメラの位置を移動させる技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a technique has been proposed in which a camera is suspended on a wire arranged on a ceiling of a building, and a plurality of winches connected to the wire are operated to move the position of the camera (for example, Patent Document 1).
建屋の天井近傍などの高所から撮影する場合、上記特許文献に記載のウィンチのような機器を取り付ける適切な位置があるとは限らない。また、そのような機器を取り付けるための適切な位置があったとしても、機器の取り付けは煩雑である。上記特許文献とは異なり、回転部材を含む装置を準備し、回転部材によってワイヤーを上下から挟み、回転部材の回転によって、装置の筐体から吊り下げたカメラを移動させる技術もあるが、回転部材がワイヤーに接して回転するときに空回りしたり、カメラが揺れるという問題がある。 When photographing from a high place such as near the ceiling of a building, there is no guarantee that there is an appropriate position for attaching a device such as the winch described in the above-mentioned patent document. Also, even if there is an appropriate position for mounting such a device, the mounting of the device is complicated. Unlike the above-mentioned patent documents, there is also a technique of preparing a device including a rotating member, sandwiching a wire from above and below by the rotating member, and moving a camera suspended from a housing of the device by rotating the rotating member. There is a problem that the camera is idle when it rotates in contact with the wire or the camera shakes.
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、機器の設置が容易であり、移動範囲が広く、かつ、情報取得手段の姿勢を維持することができる移動装置を提供することを目的とする。 The present invention is an attempt to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a moving apparatus which is easy to install equipment, has a wide moving range, and can maintain the attitude of information acquisition means. .
第一の発明は、外部の情報を取得する移動装置であって、乖離した2つの位置の間に張られた紐状部材と摺動可能に接続するための環状部材と、前記環状部材に接続されたワイヤーと、前記環状部材とは反対側において、前記ワイヤーに接続し、前記ワイヤーの巻き取り及び送り出しを実施する巻取り手段と、前記移動装置が移動するための推力を得るための複数のプロペラと、外部の情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段の姿勢を制御する姿勢制御手段と、を有する移動装置である。 A first invention is a moving device for acquiring external information, comprising: an annular member for slidably connecting to a string-like member stretched between two separated positions; and connecting to the annular member Winding means connected to the wire on the opposite side of the annular member and the winding means for winding and delivering the wire, and a plurality of thrust means for moving the moving device The moving device includes a propeller, an information acquisition unit that acquires external information, and an attitude control unit that controls an attitude of the information acquisition unit.
第一の発明の構成によれば、乖離した2つの位置の間に紐状部材を張っておき、移動装置の環状部材を接続するだけで、移動装置を設置することができる。また、移動装置は、プロペラで推力を得るから、ワイヤーの長さの範囲で、自由な方向に移動することができる。そして、巻取り手段によって、ワイヤーの長さを調整することができるから、移動装置の移動範囲は従来に比べると広い。さらに、プロペラの回転によって移動装置が傾斜しても、姿勢制御手段によって、情報取得手段の姿勢を制御することができる。以上のように、本発明の構成によれば、機器の設置が容易であり、移動範囲が広く、かつ、情報取得手段の姿勢を維持することができる。 According to the configuration of the first invention, the moving device can be installed simply by stretching the string-like member between the two separated positions and connecting the annular member of the moving device. In addition, since the moving device obtains thrust with a propeller, it can move freely in the range of the wire length. And since the length of the wire can be adjusted by the winding means, the moving range of the moving device is wider than in the prior art. Furthermore, even if the moving device is inclined by the rotation of the propeller, the attitude control means can control the attitude of the information acquisition means. As described above, according to the configuration of the present invention, the installation of the device is easy, the movement range is wide, and the attitude of the information acquisition unit can be maintained.
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記姿勢制御手段は、前記情報取得手段を吊り下げる吊り下げ手段と、少なくとも一の回転可能部を有し、前記情報取得手段の質量によって回転し、前記吊り下げ手段の鉛直状態を維持するための鉛直維持手段と、を有する移動装置である。 According to a second invention, in the configuration of the first invention, the posture control means includes a suspending means for suspending the information acquisition means, and at least one rotatable portion, and the information control means is rotated by a mass of the information acquisition means. And a vertical maintenance means for maintaining the vertical state of the suspension means.
第二の発明の構成によれば、プロペラの回転によって移動装置が傾斜しても、情報取得手段の質量によって、吊下げ手段の鉛直状態を維持することができる。 According to the configuration of the second aspect of the invention, even if the moving device is inclined by the rotation of the propeller, the vertical state of the suspending means can be maintained by the mass of the information acquiring means.
第三の発明は、第一の発明の構成において、前記情報取得手段は、姿勢を変更するための姿勢変更手段を介して前記移動装置に接続されており、前記姿勢制御手段は、前記移動装置の移動に先立って、前記移動装置の移動中の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記姿勢算出手段によって算出した前記移動装置の姿勢に基づいて、前記情報取得部の姿勢を維持するための前記姿勢変更手段の動作である相殺動作を算出する相殺動作算出手段と、前記相殺動作を実施する相殺動作実施手段と、を有する移動装置である。 According to a third invention, in the configuration of the first invention, the information acquiring means is connected to the moving device via a posture changing means for changing a posture, and the posture control means is the moving device. Prior to the movement of the movement device, the posture calculation means for calculating the posture during movement of the movement device, and the above-mentioned for maintaining the posture of the information acquisition unit based on the posture of the movement device calculated by the posture calculation means It is a moving apparatus which has the cancellation operation calculation means which calculates the cancellation operation which is operation | movement of attitude | position change means, and the cancellation operation implementation means which implements the said cancellation operation.
第三の発明の構成によれば、移動装置の移動に先立って、移動装置の移動中の姿勢を算出し、情報取得手段の姿勢を維持するための姿勢変更手段の相殺動作を算出し、その相殺動作を実施することができる。このため、移動装置の移動が情報取得手段の姿勢へ与える影響を回避することができる。 According to the configuration of the third aspect of the invention, prior to the movement of the moving device, the posture during movement of the moving device is calculated, and the canceling operation of the posture changing means for maintaining the posture of the information acquisition means is calculated. A cancellation operation can be implemented. Therefore, the influence of the movement of the moving device on the attitude of the information acquisition means can be avoided.
第四の発明は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかの構成において、前記移動装置の停止時において、前記移動装置の質量によって生じる重力よりも小さい揚力を発生させるために必要な回転速度において、複数の前記プロペラを回転させる停止時回転手段を有する、移動装置である。 A fourth invention according to any one of the first to third inventions, wherein the rotation required to generate a lift smaller than the gravity generated by the mass of the moving device when the moving device is stopped It is a moving device, comprising at rest rotational means for rotating a plurality of said propellers in speed.
第四の発明の構成によれば、移動装置は、停止時において、推力を生じない範囲において、複数のプロペラを回転させているから、自然の風などの影響で移動装置の位置が変動させられても、移動装置の姿勢を維持する、あるいは、移動装置の姿勢の変化を低減することができる。 According to the configuration of the fourth aspect of the invention, the moving device rotates the plurality of propellers in the range where no thrust is generated at the time of stopping, so the position of the moving device is changed by the influence of natural wind or the like. However, it is possible to maintain the attitude of the moving device or to reduce the change in the attitude of the moving device.
第五の発明は、第三の発明の構成において、前記姿勢算出手段は、前記移動装置の移動の開始から移動の終了までの間における前記移動装置の姿勢の変化を算出する、移動装置である。 A fifth invention is the configuration of the third invention, wherein the posture calculation means calculates a change in posture of the movement device between the start of the movement of the movement device and the end of the movement. .
移動装置が移動するときには、徐々に速度を上昇し、所定の速度を所定時間維持し、その後、徐々に速度を低下させる。移動装置の速度に応じてプロペラの回転速度が変化し、移動装置の傾斜も変化する。第五の発明の構成によれば、移動装置の傾斜の変化に応じて、姿勢変更手段を作動させることができる。 When the moving device moves, the speed is gradually increased, the predetermined speed is maintained for a predetermined time, and then the speed is gradually decreased. The rotational speed of the propeller changes according to the speed of the moving device, and the tilt of the moving device also changes. According to the configuration of the fifth invention, it is possible to operate the posture changing means in accordance with the change of the inclination of the moving device.
第六の発明は、第一の発明の構成において、複数の前記プロペラの数は4より大きい偶数であり、直線上に配置される2つの前記プロペラでプロペラ組を構成し、前記プロペラ組を構成する2つの前記プロペラは互いに反対方向に回転し、前記プロペラ組を構成する2つのプロペラの回転軸は前記直線を軸とする同一角度(90度の角度を除く)の傾斜を有して配置されており、複数の前記プロペラ組の前記傾斜の角度は同一であり、かつ、前記傾斜の方向が異なり、前記姿勢制御手段は、複数の前記プロペラの回転によって生じる推力の鉛直成分と水平成分を制御して、前記移動装置の水平を維持しつつ、前記移動装置を水平方向に移動させるように構成されている、移動装置である。 According to a sixth invention, in the configuration of the first invention, the number of the plurality of propellers is an even number greater than 4, and a propeller set is formed by the two propellers disposed on a straight line, and the propeller pair is formed. The two propellers rotate in opposite directions, and the rotation axes of the two propellers constituting the propeller set are disposed at the same angle (except for an angle of 90 degrees) about the straight line. , The angle of inclination of the plurality of propellers is the same, and the direction of the inclination is different, and the attitude control means controls the vertical component and the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers. The moving device is configured to move the moving device in the horizontal direction while maintaining the level of the moving device.
第六の発明の構成によれば、各プロペラの回転によって生じる推力は鉛直成分と水平成分を有する。そして、複数の前記プロペラの回転によって生じる推力の鉛直成分と水平成分を調整して、移動装置の水平を維持しつつ、移動装置を水平方向に移動させることができる。 According to the configuration of the sixth invention, the thrust generated by the rotation of each propeller has a vertical component and a horizontal component. The moving device can be moved in the horizontal direction while maintaining the level of the moving device by adjusting the vertical component and the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers.
第七の発明は、第一の発明の構成において、複数の前記プロペラの数は4より大きい偶数であり、直線上に配置される2つの前記プロペラでプロペラ組を構成し、前記プロペラ組を構成する2つの前記プロペラは互いに反対方向に回転し、前記プロペラ組を構成する2つのプロペラの回転軸は前記直線を軸とする同一方向の90度の傾斜を有して配置されており、複数の前記プロペラ組の前記傾斜の方向が異なり、前記姿勢制御手段は、複数の前記プロペラの回転によって生じる推力の水平成分に基づいて、前記移動装置の水平を維持しつつ、前記移動装置を水平方向に移動させるように構成されている、移動装置である。 According to a seventh invention, in the configuration of the first invention, the number of the plurality of propellers is an even number greater than 4, and a propeller set is formed by the two propellers disposed on a straight line, and the propeller pair is formed. The two propellers that rotate are rotated in opposite directions, and the rotational axes of the two propellers that make up the propeller set are arranged with the same 90 ° inclination about the straight line, The direction of the inclination of the propeller set is different, and the posture control means keeps the moving device in the horizontal direction while maintaining the horizontal of the moving device based on the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers. A mobile device that is configured to move.
第七の発明の構成によれば、各プロペラの回転によって生じる推力は水平成分のみを有する。プロペラ組を構成する2つのプロペラは反対方向に回転するから、回転によって生じる反作用は相殺されるから、移動装置が傾斜することはない。また、一つのプロペラ組が回転すると、水平方向への推力は生じるが、鉛直方向の推力は生じないから、移動装置が傾くことなく、水平移動するこことができる。複数のプロペラ組の推力を合成することによって、任意の方向への水平移動が可能となる。 According to the configuration of the seventh invention, the thrust generated by the rotation of each propeller has only the horizontal component. Since the two propellers constituting the propeller set rotate in opposite directions, the reaction caused by the rotation is offset, so the moving device never tilts. In addition, when one propeller set rotates, although a thrust in the horizontal direction is generated but no thrust in the vertical direction is generated, the moving device can move horizontally without tilting. By combining the thrusts of a plurality of propeller sets, horizontal movement in any direction is possible.
本発明によれば、機器の設置が容易であり、移動範囲が広く、かつ、情報取得手段の姿勢を維持することができる移動装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a moving device in which the installation of the device is easy, the moving range is wide, and the attitude of the information acquisition unit can be maintained.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。 Hereinafter, modes (hereinafter, embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail. In the following description, the same reference numeral is given to the same configuration, and the description will be omitted or simplified. Description of the configurations that can be implemented by those skilled in the art will be omitted, and only the basic configuration of the present invention will be described.
<第一の実施形態>
図1に示すように、本実施形態の無人飛行体1(以下、「無人機1」という。)は、建屋内の壁200A及び200Bの間に張られたワイヤー50に吊り下げられている。壁200A及び200Bは、乖離した2つの位置の一例である。無人機1は移動装置の一例である。ワイヤー50は紐状部材の一例である。ワイヤー50は、例えば、炭素繊維ケーブル(Carbon Fiber Composite Cable)である。炭素繊維ケーブルは、高強度、高弾性、軽量、高耐食性、非磁性、低線膨張等の特性を有する。ワイヤー50は、ワイヤー50の両端へ向かう水平方向の張力をかけて張られている。なお、ワイヤー50が張られる場所は、屋内に限らず、屋外でもよい。
First Embodiment
As shown in FIG. 1, the unmanned air vehicle 1 of the present embodiment (hereinafter, referred to as "drone 1") is suspended from a wire 50 stretched between walls 200A and 200B in a building. The walls 200A and 200B are an example of two diverging positions. The drone 1 is an example of a mobile device. The wire 50 is an example of a string-like member. The wire 50 is, for example, a carbon fiber composite cable. The carbon fiber cable has characteristics such as high strength, high elasticity, light weight, high corrosion resistance, non-magnetic, low linear expansion and the like. The wire 50 is stretched under horizontal tension toward both ends of the wire 50. The place where the wire 50 is stretched is not limited to indoors, but may be outdoors.
無人機1は、筐体2を有する。筐体2(図2参照)には、巻取り装置20(図2参照)を介して、ワイヤー22が接続され、ワイヤー22には環状部材24が接続されている。無人機1は、環状部材24によって、ワイヤー50に接続されている。ワイヤー50が環状部材24の孔部を貫通するようになっており、環状部材24はワイヤー50に対して摺動可能になっている。 The drone 1 has a housing 2. A wire 22 is connected to the housing 2 (see FIG. 2) via a winding device 20 (see FIG. 2), and an annular member 24 is connected to the wire 22. The drone 1 is connected to the wire 50 by an annular member 24. The wire 50 penetrates the hole of the annular member 24, and the annular member 24 is slidable with respect to the wire 50.
無人機1は、制御装置70(以下、「プロポ70」と呼ぶ。)からの制御信号E1を受信して、矢印X1及びX2に示す左右方向、矢印Y1及び矢印Y2に示す前後方向、及び、矢印Z1及び矢印Z2に示す上下方向に移動する(図1参照)。無人機1は、環状部材24によってワイヤー50に接続されているから、ワイヤー50の長さの範囲において、移動する。 The drone 1 receives the control signal E1 from the control device 70 (hereinafter referred to as "propo 70"), and receives the left-right direction indicated by arrows X1 and X2, the front-rear direction indicated by arrow Y1 and arrow Y2, and It moves in the vertical direction indicated by the arrow Z1 and the arrow Z2 (see FIG. 1). Since the drone 1 is connected to the wire 50 by the annular member 24, it moves in the range of the length of the wire 50.
図2に示すように、筐体2の内部には、無人機1の各部を制御するコンピュータ、自律飛行装置、モーター駆動回路、無線通信装置、GPS(Global Positioning System)などの航法衛星を利用した測位装置、慣性センサー、気圧センサー等の電子部品が配置されている。 As shown in FIG. 2, a navigation satellite such as a computer that controls each part of the drone 1, an autonomous flight device, a motor drive circuit, a wireless communication device, and a GPS (Global Positioning System) is used inside the housing 2 Electronic components such as a positioning device, an inertial sensor, and an atmospheric pressure sensor are disposed.
筐体2には、4本の棒状のアーム4が接続されている。各アーム4にはモーター6が接続されており、各モーター6にはプロペラ8A乃至8Dが接続されている。無人機1は、プロペラ8A等の回転によって、移動するための推力を得る。アーム4は、例えば、炭素繊維強化プラスチックで形成されており、強度を保ちつつ、軽量に構成されている。 Four rod-like arms 4 are connected to the housing 2. A motor 6 is connected to each arm 4, and propellers 8A to 8D are connected to each motor 6. The drone 1 obtains thrust for moving by rotation of the propeller 8A or the like. The arm 4 is made of, for example, a carbon fiber reinforced plastic, and is configured to be lightweight while maintaining its strength.
無人機1の筐体2の上部には、巻取り装置20が配置されている。巻取り装置20によって、ワーヤー22の巻き取り及び送り出しを実施する。巻取り装置20によってワイヤー22を巻き取ることによって、無人機1は上昇し、ワイヤー22を送り出すことによって、無人機1は下降する。無人機1は、矢印X1及びX2に示す左右方向、矢印Y1及び矢印Y2に示す前後方向への移動は、プロペラ8A等の回転の制御によって行い、矢印Z1及び矢印Z2に示す上下方向への移動は、ワイヤー22の巻き取り及び送り出しによって行う。巻取り装置20は巻取り手段の一例である。 A winding device 20 is disposed on the top of the housing 2 of the drone 1. The winding device 20 winds and feeds the wire 22. The winding of the wire 22 by the winding device 20 causes the drone 1 to ascend, and the feeding of the wire 22 causes the drone 1 to descend. The drone 1 moves in the left-right direction indicated by arrows X1 and X2 and in the front-rear direction indicated by arrows Y1 and Y2 by controlling the rotation of propeller 8A etc. Is performed by winding and delivering the wire 22. The winding device 20 is an example of a winding unit.
筐体2の下部には、棒状の吊り下げ部材10が接続されている。吊り下げ部材10にはジンバル12が接続され、ジンバル12にカメラ14が接続されている。吊り下げ部材10は吊り下げ手段の一例である。ジンバル12は、カメラ14による撮影画像のぶれを最小化し、かつ、カメラ14の光軸を任意の方向に制御することができる3軸の固定装置である。ジンバル12は姿勢変更手段の一例である。カメラ14は情報取得手段の一例である。なお、情報取得手段は、カメラに限らず、例えば、レーザースキャナー等であってもよい。 A rod-like suspension member 10 is connected to the lower portion of the housing 2. A gimbal 12 is connected to the suspension member 10, and a camera 14 is connected to the gimbal 12. The suspending member 10 is an example of a suspending means. The gimbal 12 is a three-axis fixing device that can minimize blurring of a captured image by the camera 14 and can control the optical axis of the camera 14 in any direction. The gimbal 12 is an example of the attitude changing means. The camera 14 is an example of an information acquisition unit. The information acquisition means is not limited to a camera, and may be, for example, a laser scanner.
吊り下げ部材10は、上方ジンバル40を介して、筐体2に接続されている(図3参照)。吊り下げ部材10と上方ジンバル40は姿勢制御手段の一例である。上方ジンバル40によって、吊り下げ部材10の鉛直状態を維持し、カメラ14の姿勢を維持する。 The suspension member 10 is connected to the housing 2 via the upper gimbal 40 (see FIG. 3). The suspending member 10 and the upper gimbal 40 are an example of the attitude control means. The upper gimbal 40 maintains the vertical position of the suspension member 10 and maintains the posture of the camera 14.
図3及び図4に示すように、上方ジンバル40は、第一部材41、第二部材47、及び、第三部材60を有する。上方ジンバル40の第一部材41、第二部材47及び第三部材60は、それぞれ直交する3軸で回転するようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the upper gimbal 40 has a first member 41, a second member 47, and a third member 60. The first member 41, the second member 47, and the third member 60 of the upper gimbal 40 are configured to rotate in three orthogonal axes.
第一部材41の上部42は、筐体2に固定されたサーボモーター(図示せず)に接続されている。サーボモーターによって、第一部材41は、筐体2に対して、矢印C1方向及び矢印C2方向に回転する。 An upper portion 42 of the first member 41 is connected to a servomotor (not shown) fixed to the housing 2. The servomotor causes the first member 41 to rotate relative to the housing 2 in the directions of arrows C1 and C2.
第一部材41は、上部42の回転軸42aに接続された板状部材44を有し、板状部材44には、一対の板状部材である腕部46A及び46Bを有する。腕部46A及び46Bの下方部には貫通孔(図示せず)が形成されている。 The first member 41 has a plate-like member 44 connected to the rotation shaft 42a of the upper portion 42, and the plate-like member 44 has arms 46A and 46B which are a pair of plate-like members. A through hole (not shown) is formed in the lower part of the arms 46A and 46B.
第二部材47は板状の上部48を有する。上部48には貫通孔(図示せず)が形成されており、回転軸部50Aが、上部48の貫通孔と、第一部材41の腕部46A及び46Bとを貫通し、自由に回転可能な状態で第一部材41と第二部材47を接続している。第一部材41と第二部材47は、矢印A1方向及びA2方向に相対的に回転する。 The second member 47 has a plate-like upper portion 48. A through hole (not shown) is formed in the upper portion 48, and the rotation shaft portion 50A penetrates the through hole in the upper portion 48 and the arm portions 46A and 46B of the first member 41 and can freely rotate. The first member 41 and the second member 47 are connected in the state. The first member 41 and the second member 47 relatively rotate in the arrow A1 direction and the A2 direction.
上部48には、板状の腕部52A及び52Bが接続されている。腕部52A及び52Bの中央部近傍には、貫通孔(図示せず)が形成されている。腕部52A及び52Bの貫通孔には、回転軸部54の回転軸54aが貫通する。 Plate-like arms 52A and 52B are connected to the upper portion 48. A through hole (not shown) is formed in the vicinity of the central part of the arms 52A and 52B. The rotating shaft 54a of the rotating shaft 54 passes through the through holes of the arms 52A and 52B.
第三部材60は、円柱状の板状部材であり、回転軸54aに自由に回転可能な状態で固定されている。第三部材60の中央部には貫通孔(図示せず)が形成されており、回転軸54aが貫通するようになっている。 The third member 60 is a cylindrical plate-like member, and is fixed to the rotation shaft 54a so as to be freely rotatable. A through hole (not shown) is formed in the central portion of the third member 60, and the rotation shaft 54a passes therethrough.
吊り下げ部材10は、第三部材60に固定されている。吊り下げ部材10は、回転軸54aを回転軸として、矢印B1方向(紙面手前から後ろ側)及び矢印B2方向(紙面後ろ側から手前方向)に自由に回転可能になっている。 The suspending member 10 is fixed to the third member 60. The suspending member 10 is freely rotatable in the direction of arrow B1 (from the near side to the rear of the drawing) and in the direction of arrow B2 (from the rear to the side of the drawing) with the rotation shaft 54a as a rotation axis.
以上の構成によって、筐体2がいずれの方向に傾斜しても、棒状部材10の鉛直状態は維持され、カメラ14の姿勢も維持される。例えば、図4に示すように、筐体2が矢印W1方向に傾斜すると、第一部材41も同様に傾斜する。第二部材47は、回転軸部50Aを回転軸として、自由回転可能であるから、カメラ14の質量によって、鉛直状態を維持する。第二部材47が鉛直状態を維持するから、棒状部材10の鉛直状態も維持され、カメラ14の姿勢は維持される。 With the above configuration, the vertical state of the rod-like member 10 is maintained and the attitude of the camera 14 is maintained regardless of the direction in which the housing 2 is inclined. For example, as shown in FIG. 4, when the housing 2 is inclined in the arrow W1 direction, the first member 41 is also inclined. The second member 47 can freely rotate with the rotation shaft portion 50A as the rotation axis, and therefore, the vertical state is maintained by the mass of the camera 14. Since the second member 47 maintains the vertical state, the vertical state of the rod-like member 10 is also maintained, and the attitude of the camera 14 is maintained.
図5(a)は、無人機1の停止時の状態を示す。無人機1は、停止時において、プロペラ8A,8B,8C及び8Dを同一の回転速度で回転させている。なお、プロペラ8C及び8Dは、それぞれ、プロペラ8A及び8Bの裏側に位置するため、図5においては、プロペラ8A及び8Bと重複している。停止時において、プロペラ8Aと8Dは同一方向へ回転する。プロペラ8Bと8Cとは、プロペラ8A及び8Dとは反対方向へ回転する。すなわち、隣接するプロペラ8A等は、それぞれ、反対方向へ回転し、それぞれのプロペラ8A等の回転によって生じる反作用を相殺している。無人機1の停止時の回転速度は、無人機1の質量によって生じる重力よりも小さい揚力を発生させる速度である。言い換えると、無人機1を上方へ移動させるほどの推力を発生させない速度である。以下、この回転速度を維持回転速度と呼ぶ。無人機1は、プロペラ8A等が回転しても、依然として、ワイヤー50に吊り下げられた状態を維持する。また、自然の風などの影響受けても、無人機1の位置が変動しにくい。また、自然の風などの影響を受けても、無人機1の姿勢を維持する、あるいは、姿勢が変動する程度を低減することができる。 FIG. 5A shows a state when the drone 1 is stopped. The drone 1 rotates the propellers 8A, 8B, 8C, and 8D at the same rotational speed when stopped. The propellers 8C and 8D are located behind the propellers 8A and 8B, respectively, and therefore overlap with the propellers 8A and 8B in FIG. At the time of stop, the propellers 8A and 8D rotate in the same direction. The propellers 8B and 8C rotate in the opposite direction to the propellers 8A and 8D. That is, the adjacent propellers 8A and the like rotate in opposite directions, respectively, and cancel the reaction caused by the rotation of the respective propellers 8A and the like. The rotation speed at the time of stop of the drone 1 is a speed that generates a lift smaller than the gravity generated by the mass of the drone 1. In other words, it is a speed that does not generate a thrust enough to move the drone 1 upward. Hereinafter, this rotational speed is referred to as maintenance rotational speed. The drone 1 still maintains the state suspended from the wire 50 even when the propeller 8A or the like rotates. In addition, the position of the drone 1 is unlikely to change even if it is affected by natural wind and the like. Moreover, even if it receives the influence of the natural wind etc., the attitude | position of the drone 1 can be maintained, or the extent to which an attitude | position is fluctuate | varied can be reduced.
図5(b)に示すように、無人機1が矢印X1方向に移動するときには、プロペラ8A及び8Cの回転速度よりも、プロペラ8B及び8Dの回転速度を速くする。そうすると、無人機1は、矢印W1方向に傾斜する。しかし、吊り下げ部材10は、上方ジンバル40によって、鉛直状態を維持し、カメラ14の姿勢も維持される。 As shown in FIG. 5B, when the drone 1 moves in the arrow X1 direction, the rotational speeds of the propellers 8B and 8D are made faster than the rotational speeds of the propellers 8A and 8C. Then, the drone 1 tilts in the arrow W1 direction. However, the suspending member 10 is maintained in the vertical state by the upper gimbal 40, and the attitude of the camera 14 is also maintained.
図6に示すように、無人機1が矢印Z1方向に上昇するときには、巻取り装置20によってワイヤー22を巻き取る。このとき、無人機1は、停止時と同様に、プロペラ8A等を回転させてもよい。これにより、上昇中において、無人機1の姿勢を維持することができる。 As shown in FIG. 6, when the drone 1 ascends in the direction of the arrow Z1, the wire 22 is wound by the winding device 20. At this time, the unmanned vehicle 1 may rotate the propeller 8A or the like as in the stop mode. Thus, the attitude of the drone 1 can be maintained during the ascent.
また、無人機1は、上昇中において、カメラ14の光軸の方向を目的物の方向に維持するようになっている。 Further, the drone 1 is configured to maintain the direction of the optical axis of the camera 14 in the direction of the object during the ascent.
図7は、無人機1の機能構成を示す図である。無人機1は、CPU(Central Processing Unit)100、記憶部102、無線受信部104、衛星測位部106、慣性センサー部108、リール制御部110、第一ジンバル制御部112、第二ジンバル制御部114、駆動制御部116、画像処理部118、及び、電源部130を有する。 FIG. 7 is a diagram showing a functional configuration of the drone 1. The drone 1 includes a central processing unit (CPU) 100, a storage unit 102, a wireless reception unit 104, a satellite positioning unit 106, an inertia sensor unit 108, a reel control unit 110, a first gimbal control unit 112, and a second gimbal control unit 114. , A drive control unit 116, an image processing unit 118, and a power supply unit 130.
無人機1は、無線受信部104によって、プロポ70(図1参照))と通信可能になっている。無人機1は、無線受信部104によって、プロポ70から、移動等の指示を受信する。 The unmanned aerial vehicle 1 can communicate with the propo 70 (see FIG. 1) by the wireless reception unit 104. The drone 1 receives an instruction such as movement from the prop 70 by the wireless reception unit 104.
無人機1は、衛星測位部106及び慣性センサー部108によって、現在位置を計測する。無人機1は、衛星測位部106によって、基本的に、4つ以上の航法衛星からの電波を受信して無人機1の位置を計測する。航法衛星は、例えば、GPS(Global Positioning System)衛星や準天頂衛星である。 The drone 1 measures the current position by the satellite positioning unit 106 and the inertial sensor unit 108. The drone 1 basically receives radio waves from four or more navigation satellites by the satellite positioning unit 106 and measures the position of the drone 1. The navigation satellites are, for example, GPS (Global Positioning System) satellites and quasi-zenith satellites.
無人機1は、慣性センサー部108によって、無人機1自体の位置を測定し、姿勢を検出することができる。慣性センサー部108は、加速度センサー及びジャイロセンサーによって、出発点からの無人機1の移動を積算して、無人機1の位置を計測する。 The unmanned vehicle 1 can measure the position of the unmanned vehicle 1 itself by the inertial sensor unit 108 and detect the attitude. The inertial sensor unit 108 measures the position of the drone 1 by integrating the movement of the drone 1 from the departure point using an acceleration sensor and a gyro sensor.
無人機1は、リール制御部110によって、巻取り装置20を制御する。 The drone 1 controls the winding device 20 by the reel control unit 110.
無人機1は、第一ジンバル制御部112によって、ジンバル12を制御する。 The drone 1 controls the gimbal 12 by the first gimbal control unit 112.
無人機1は、第二ジンバル制御部114によって、上方ジンバル40の第一部材41の上部42の回転を制御する。 The drone 1 controls the rotation of the upper portion 42 of the first member 41 of the upper gimbal 40 by the second gimbal control unit 114.
無人機1は、駆動制御部116によって、各プロペラ8A等の回転を制御し、上下水平移動や空中停止、傾きなどの姿勢を制御するようになっている。 The drone 1 controls the rotation of the propellers 8A and the like by the drive control unit 116, and controls postures such as vertical movement, stop in the air, and inclination.
無人機1は、画像処理部118によって、カメラ14によって取得した画像を処理する。 The drone 1 processes the image acquired by the camera 14 by the image processing unit 118.
電源部130は、例えば、交換可能な可充電電池であり、無人機1の各部に電力を供給するようになっている。 The power supply unit 130 is, for example, a replaceable rechargeable battery, and supplies power to each unit of the drone 1.
記憶部102には、プロペラ8A等の回転に必要な各種データ及びプログラムのほか、停止時回転プログラムが格納されている。CPU100と停止時回転プログラムは停止時回転手段の一例である。 The storage unit 102 stores a stop rotation program as well as various data and programs necessary for the rotation of the propeller 8A and the like. The CPU 100 and the stop rotation program are an example of the stop rotation means.
無人機1は、停止時回転プログラムによって、無人機1の停止時及び上下移動時に、プロペラ8A,8B,8C及び8Dを維持回転速度で回転させる。これにより、無人機1が、傾斜したり、水平方向に回転することを防止することができる。また、無人機1が、傾斜したり、水平方向に回転し、所定の姿勢から乖離したことを慣性センサー部108によって検出した場合には、プロペラ8A等の回転速度を調整して、無人機1を所定の姿勢に戻すようになっている。維持回転速度は、無人機1の上方へ移動するほどの推力を生じない速度であり、電力消費量は少なくて済む。なお、本実施形態とは異なり、停止時回転プログラムは、無人機1の停止時にはプロペラ8A等を回転させず、所定の姿勢から乖離した場合にのみ、プロペラ8A等を回転させて所定の姿勢を回復するようにしてもよい。このようにすると、電源部130の電力消費量を一層低減することができる。 The drone 1 rotates the propellers 8A, 8B, 8C and 8D at the maintenance rotational speed when the drone 1 is stopped and vertically moved by the stop rotation program. Thereby, the drone 1 can be prevented from tilting or rotating in the horizontal direction. Further, when the drone 1 is inclined or rotated in the horizontal direction, and the inertia sensor unit 108 detects that the drone 1 deviates from the predetermined posture, the rotational speed of the propeller 8A or the like is adjusted to change the drone 1. Is returned to a predetermined posture. The maintenance rotational speed is a speed which does not generate a thrust enough to move upward of the drone 1, and the power consumption can be small. Unlike the present embodiment, the stop rotation program does not rotate the propeller 8A or the like when the drone 1 is stopped, and rotates the propeller 8A or the like only when it deviates from the predetermined posture. You may make it recover. In this way, the power consumption of the power supply unit 130 can be further reduced.
以下、無人機1の動作を、図8のフローチャートを参照して説明する。無人機1は、プロポ70から作業開始の信号を受信すると、撮影を開始し(図8のステップST1)、プロペラ8A等を維持回転速度で回転する(ステップST2)。無人機1は、プロポ70から移動指示を受信したと判断すると(ステップST3)、移動態様に応じて、プロペラ8A等の回転を制御し、また、カメラ14の光軸の方向を制御する(ステップST4)。無人機1の移動に伴って、無人機1が傾斜しても、上方ジンバル40によって、吊り下げ部材10の鉛直状態が維持され、カメラ14の姿勢も維持される。 Hereinafter, the operation of the drone 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. When the drone 1 receives a signal of work start from the propo 70, it starts shooting (step ST1 in FIG. 8), and rotates the propeller 8A and the like at the maintenance rotational speed (step ST2). When the drone 1 determines that the movement instruction has been received from the prop 70 (step ST3), it controls the rotation of the propeller 8A etc. according to the movement mode, and controls the direction of the optical axis of the camera 14 (step ST4). Even when the drone 1 tilts along with the movement of the drone 1, the upper gimbal 40 maintains the vertical state of the suspension member 10, and the posture of the camera 14 is also maintained.
<第二の実施形態>
図9を参照して、第二の実施形態について説明する。第一の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第一の実施形態と異なる事項についてのみ説明する。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIG. Descriptions in common with the first embodiment will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
第二の実施形態の無人機1Aにおいては、吊り下げ部材10は固定用部材32を介して筐体2に接続されている。そして、カメラ14の姿勢の制御は、専ら、ジンバル12によって実施する。無人機1Aにおいては、ジンバル12の制御が特徴である。 In the drone 1A of the second embodiment, the suspension member 10 is connected to the housing 2 via a fixing member 32. The control of the attitude of the camera 14 is implemented exclusively by the gimbal 12. The drone 1A is characterized by the control of the gimbal 12.
無人機1Aの記憶部102には、姿勢制御プログラムが格納されている。CPU100と姿勢制御プログラムは姿勢制御手段の一例である。姿勢制御プログラムは、姿勢算出プログラム、相殺動作算出プログラム、及び、相殺動作実施プログラムを含む。CPU100と姿勢算出プログラムは姿勢算出手段の一例であり、CPU100と相殺動作算出プログラムは相殺動作算出手段の一例であり、CPU100と相殺動作実施プログラムは相殺動作実施手段の一例である。 A posture control program is stored in the storage unit 102 of the drone 1A. The CPU 100 and the attitude control program are an example of an attitude control unit. The attitude control program includes an attitude calculation program, a cancellation operation calculation program, and a cancellation operation execution program. The CPU 100 and the attitude calculation program are an example of the attitude calculation means, the CPU 100 and the cancellation operation calculation program are an example of the cancellation operation calculation means, and the CPU 100 and the cancellation operation execution program are an example of the cancellation operation execution means.
無人機1Aは、姿勢算出プログラムによって、移動に先立って、無人機1Aの移動中の姿勢を算出する。無人機1Aが移動するときには、移動距離と移動方向及び移動速度の情報が与えられ、無人機1Aは、無人機1Aの移動方向及び移動速度とプロペラ8A等の回転速度との関係を示すデータを有しており、それらの情報に基づいて、プロペラ8A等の回転速度及び回転時間を算出する。例えば、図5(b)に示すように、矢印X1方向に移動するときには、プロペラ8A及び8Cの回転速度よりも、プロペラ8B及び8Dの回転速度を速くする。そうすると、無人機1Aは、矢印W1方向へ傾斜する。無人機1Aは、矢印X1方向へ移動するときの移動速度をv1とすると、移動速度v1を実現するためのプロペラ8A及び8Cの回転速度v2及びプロペラ8B及び8Dの回転速度v3を算出することができる。無人機1Aは、プロペラ8A及び8Cが回転速度v2に到達するまでの間における回転速度の変化を示すデータと、プロペラ8B及び8Dが回転速度v3に到達するまでの間における回転速度の変化を示すデータを有している。さらに、無人機1Aは、プロペラ8A及び8Cの回転速度とプロペラ8B及び8Dの回転速度に相違がある場合に、その相違と対応する無人機1Aの傾斜を示すデータを有している。このため、無人機1Aは、将来の各時刻における、プロペラ8A等の回転速度に基づいて、将来の各時刻における無人機1Aの傾斜を算出することができる。すなわち、無人機1Aは、移動に先立って、移動中の姿勢の変化を算出する。 The drone 1A calculates the attitude of the drone 1A during movement by the attitude calculation program prior to the movement. When the drone 1A moves, information on the moving distance, the moving direction, and the moving speed is given, and the drone 1A receives data indicating the relationship between the moving direction and moving speed of the drone 1A and the rotational speed of the propeller 8A or the like. The rotation speed and the rotation time of the propeller 8A and the like are calculated based on the information. For example, as shown in FIG. 5B, when moving in the direction of arrow X1, the rotational speeds of the propellers 8B and 8D are made faster than the rotational speeds of the propellers 8A and 8C. Then, the drone 1A tilts in the arrow W1 direction. Assuming that the moving speed when moving in the direction of the arrow X1 is v1, the drone 1A calculates the rotational speed v2 of the propellers 8A and 8C and the rotational speed v3 of the propellers 8B and 8D for realizing the moving speed v1. it can. The drone 1A shows data indicating the change in rotational speed between the propellers 8A and 8C reaching the rotational speed v2 and the change in rotational speed until the propellers 8B and 8D reach the rotational speed v3. It has data. Furthermore, when there is a difference between the rotational speeds of the propellers 8A and 8C and the rotational speeds of the propellers 8B and 8D, the drone 1A has data indicating the difference and the inclination of the drone 1A corresponding to the difference. Therefore, the drone 1A can calculate the inclination of the drone 1A at each future time based on the rotational speed of the propeller 8A or the like at each future time. That is, the drone 1A calculates a change in posture during movement prior to movement.
無人機1Aは、相殺動作算出プログラムによって、上述の姿勢算出プログラムによって算出した将来の各時刻の無人機1Aの姿勢に基づいて、カメラ14の姿勢を維持するためのジンバル12の動作(以下、「相殺動作」という。)を算出する。すなわち、無人機1Aは、将来の各時刻における無人機1Aの傾斜を相殺するためのジンバル12の相殺動作を算出する。 The drone 1A operates the gimbal 12 to maintain the attitude of the camera 14 based on the attitude of the drone 1A at each future time calculated by the attitude calculation program described above by the cancellation operation calculation program (hereinafter referred to as “ Calculate the offset operation. That is, the drone 1A calculates the offset operation of the gimbal 12 for offsetting the tilt of the drone 1A at each future time.
無人機1Aは、相殺動作実施プログラムによって、動作算出プログラムによって算出したジンバル12の相殺動作を、無人機1Aの移動のタイミングに合わせて実施する。 The drone 1A executes the offset operation of the gimbal 12 calculated by the operation calculation program in accordance with the offset operation execution program in accordance with the movement timing of the drone 1A.
以下、無人機1Aの動作を、図10のフローチャートを参照して説明する。無人機1Aは、プロポ70から作業開始の信号を受信すると、撮影を開始し(図10のステップST1)、プロペラ8A等を維持回転速度で回転する(ステップST2)。無人機1Aは、プロポ70から移動指示を受信したと判断すると(ステップST3)、将来の移動中の各時刻における無人機1Aの姿勢を算出する(ステップST11)。続いて、無人機1Aは、将来の各時刻におけるジンバル12の相殺動作を算出し(ステップST12)、移動及び相殺動作を実施する(ステップST13)。 Hereinafter, the operation of the drone 1A will be described with reference to the flowchart of FIG. When the drone 1A receives the signal of work start from the propo 70, it starts shooting (step ST1 in FIG. 10), and rotates the propeller 8A and the like at the maintenance rotational speed (step ST2). If the drone 1A determines that a movement instruction has been received from the propo 70 (step ST3), it calculates the attitude of the drone 1A at each time during future movement (step ST11). Subsequently, the drone 1A calculates the cancellation operation of the gimbal 12 at each future time (step ST12), and performs the movement and the cancellation operation (step ST13).
<第三の実施形態>
図11乃至図15を参照して、第三の実施形態について説明する。第一の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第一の実施形態と異なる事項についてのみ説明する。
Third Embodiment
The third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 15. Descriptions in common with the first embodiment will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
図11乃至図13に示すように、第三の実施形態の無人機1Bは、プロペラ8A乃至8Fを有する。なお、本実施形態とは異なり、プロペラ8A等の数は、4より大きい偶数であればよい。吊り下げ部材(図示せず)は、筐体2に直接固定されている。第一の実施形態とは異なり、無人機1Bは上方ジンバルを備えない。後述のように、無人機1Bは、水平方向へ移動するときに、傾斜することはないからである。巻取り装置(図示せず)は、上部カバー16内に配置されており、ワイヤー22の巻き取り、及び、送り出しを行う。 As shown in FIG. 11 to FIG. 13, the drone 1B of the third embodiment has propellers 8A to 8F. Note that, unlike the present embodiment, the number of propellers 8A and the like may be an even number greater than four. The hanging member (not shown) is directly fixed to the housing 2. Unlike the first embodiment, the drone 1B does not have an upper gimbal. As will be described later, the drone 1B does not tilt when moving in the horizontal direction. A winding device (not shown) is disposed within the upper cover 16 to take up and deliver the wire 22.
プロペラ8A等は、直線状に配置される2つのプロペラ8A等でプロペラ組を構成する。すなわち、プロペラ8Aと8D(以下、「第1組」ともいう。)、プロペラ8Bと8E(以下、「第2組」ともいう。)、プロペラ8Cと8F(以下、「第3組」ともいう。)が、ぞれぞれ、プロペラ組を構成する。プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等は、互いに反対方向に回転する。例えば、プロペラ8Aは回転軸を中心に時計方向に回転し、プロペラ8Dは反時計方向に回転する。これにより、プロペラ8Aの回転による反作用と、プロペラ8Dの回転による反作用が相殺される。第2組及び第3組においても同様である。 The propellers 8A and the like constitute a propeller set with two propellers 8A and the like arranged in a straight line. That is, propellers 8A and 8D (hereinafter, also referred to as "first pair"), propellers 8B and 8E (hereinafter, also referred to as "second pair"), propellers 8C and 8F (hereinafter, referred to as "third pair") Each one constitutes a propeller set. Two propellers 8A etc. which comprise a propeller group rotate in the opposite direction mutually. For example, the propeller 8A rotates clockwise about the rotation axis, and the propeller 8D rotates counterclockwise. Thus, the reaction due to the rotation of the propeller 8A and the reaction due to the rotation of the propeller 8D are offset. The same applies to the second and third sets.
プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等の回転軸は、プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等を結ぶ直線を軸とする同一角度の傾斜を有して配置されている。プロペラ8A及び8Dの回転面は、水平方向に対して、30度傾斜している。言い換えると、プロペラ8A及び8Dの回転軸は、鉛直方向に対して、30度傾斜している。第2組及び第3組のプロペラ8B等も、第1組のプロペラ8A等と同一角度の傾斜を有して配置されている。ただし、第1組乃至第3組において、傾斜の方向が異なる。第一組の傾斜と第2組の傾斜は反対方向であり、第2組の傾斜と第3組の傾斜は反対方向であり、第3組の傾斜と第1組の傾斜は反対方向である。これにより、プロペラ8Aの推力の方向とプロペラ8Bの推力の方向は交差し、プロペラ8Cの推力の方向とプロペラ8Dの推力の方向は交差し、プロペラ8Eの推力の方向とプロペラ8Fの推力の方向は交差する。 The rotation axes of the two propellers 8A and so forth constituting the propeller set are arranged with an inclination of the same angle with a straight line connecting the two propellers 8A and so on constituting the propeller set as an axis. The rotational surfaces of the propellers 8A and 8D are inclined at 30 degrees with respect to the horizontal direction. In other words, the rotation axes of the propellers 8A and 8D are inclined at 30 degrees with respect to the vertical direction. The second and third sets of propellers 8B and the like are also disposed at the same angle as the first set of propellers 8A and the like. However, in the first to third sets, the direction of inclination is different. The first set of inclinations and the second set of inclinations are in the opposite direction, the second set of inclinations and the third set of inclinations in the opposite direction, and the third set of inclinations and the first set of inclinations are in the opposite direction . Thereby, the direction of thrust of propeller 8A crosses the direction of thrust of propeller 8B, the direction of thrust of propeller 8C crosses the direction of thrust of propeller 8D, the direction of thrust of propeller 8E and the direction of thrust of propeller 8F Crosses.
図14に示すように、プロペラ8Aの回転によって生じる推力P1は、水平成分と鉛直成分を有する。プロペラ8Aの回転軸が(90度−θ1)の角度だけ傾斜しているとすれば、推力P1の水平成分はP1cosθ1であり、鉛直成分はP1sinθ1である。このことは、他のプロペラ8B等についても同様である。すべてのプロペラ8A等が等速回転するとき、プロペラ8Aの推力の水平成分とプロペラ8Bの推力の水平成分は互いに相殺され、プロペラ8Cの推力の水平成分とプロペラ8Dの推力の水平成分は互いに相殺され、プロペラ8Eの推力の水平成分とプロペラ8Fの推力の水平成分は互いに相殺される。これにより、すべてのプロペラ8A等が等速回転するとき、無人機1Bには水平方向へ移動する力は作用せず、鉛直方向へ移動する力のみが作用する。 As shown in FIG. 14, the thrust P1 generated by the rotation of the propeller 8A has a horizontal component and a vertical component. Assuming that the rotation axis of the propeller 8A is inclined by an angle of (90 degrees-θ1), the horizontal component of the thrust P1 is P1 cos θ1 and the vertical component is P1 sin θ1. The same applies to the other propellers 8B and the like. When all propellers 8A etc rotate at the same speed, the horizontal component of the thrust of propeller 8A and the horizontal component of the thrust of propeller 8B cancel each other, and the horizontal component of the thrust of propeller 8C and the horizontal components of the thrust of propeller 8D cancel each other The horizontal component of the thrust of the propeller 8E and the horizontal component of the thrust of the propeller 8F cancel each other. Thus, when all the propellers 8A and the like rotate at the same speed, no horizontal moving force acts on the drone 1B, and only the vertical moving force acts.
無人機1Bは、図15(a)に示す停止時において、上方への移動を生じさせない程度の回転速度(維持回転速度)において、すべてのプロペラ8A等を回転させている。上述のように、第1組乃至第3組のプロペラ8A等の回転軸は傾斜しているから、水平方向から作用する風などの外部からの力に対する抵抗力が大きい。このため、無人機1Bは、その姿勢及び位置を維持し易い。 The drone 1B rotates all the propellers 8A and the like at a rotational speed (maintenance rotational speed) that does not cause an upward movement at the time of stop shown in FIG. 15A. As described above, since the rotation axes of the first to third sets of propellers 8A and the like are inclined, the resistance to external forces such as wind acting from the horizontal direction is large. Therefore, the drone 1B can easily maintain its attitude and position.
無人機1Bは、図15(b)に示すように、矢印X1に示すワイヤー50の方向へ移動する場合、傾斜することなく、水平状態を維持したまま移動することができる。すなわち、第2組のプロペラ8B及び8Eの回転速度を速くすることによって、矢印X1方向へ移動することができる。第2組のプロペラ8B等の回転速度によっては、無人機1Bを上方へ移動させる程度以上の推力を発生するが、その場合には、例えば、第1組及び第3組のプロペラ8A等の回転速度を遅くすることによって、無人機1B全体としての上方への推力を低減せする。 When moving in the direction of the wire 50 indicated by the arrow X1 as shown in FIG. 15 (b), the drone 1B can move while maintaining the horizontal state without tilting. That is, by increasing the rotational speed of the second set of propellers 8B and 8E, it is possible to move in the arrow X1 direction. Depending on the rotational speed of the second set of propellers 8B, etc., a thrust more than a degree to move the drone 1B upward is generated. In that case, for example, the rotation of the first set and the third set of propellers 8A etc. By reducing the speed, the overall upward thrust of the drone 1B is reduced.
無人機1Bは、水平状態を維持したまま、任意の方向へ移動することができる。無人機1Bは、記憶部102に格納されている姿勢制御プログラムによって、複数のプロペラ8A等の回転によって生じる推力の鉛直成分と水平成分を制御して、無人機1Bの水平状態を維持しつつ、無人機1Bを移動させるように構成されている。 The drone 1B can move in any direction while maintaining the horizontal state. The drone 1B controls the vertical component and the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers 8A and the like by the attitude control program stored in the storage unit 102, and maintains the horizontal state of the drone 1B. The drone 1B is configured to be moved.
<第四の実施形態>
図16を参照して、第四の実施形態について説明する。第三の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第三の実施形態と異なる事項についてのみ説明する。
Fourth Embodiment
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. Descriptions in common with the third embodiment will be omitted, and only differences from the third embodiment will be described.
第四の実施形態の無人機1Cにおいて、プロペラ8A等は、直線状に配置される2つのプロペラ8A等でプロペラ組を構成する。すなわち、プロペラ8Aと8D(以下、「第1組」ともいう。)、プロペラ8Bと8E(以下、「第2組」ともいう。)、プロペラ8Cと8F(以下、「第3組」ともいう。)が、ぞれぞれ、プロペラ組を構成する。プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等は、互いに反対方向に回転する。 In the unmanned vehicle 1C of the fourth embodiment, the propellers 8A and the like constitute a propeller set with two propellers 8A and the like arranged in a straight line. That is, propellers 8A and 8D (hereinafter, also referred to as "first pair"), propellers 8B and 8E (hereinafter, also referred to as "second pair"), propellers 8C and 8F (hereinafter, referred to as "third pair") Each one constitutes a propeller set. Two propellers 8A etc. which comprise a propeller group rotate in the opposite direction mutually.
プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等の回転軸は、プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等を結ぶ直線を軸とする90度の傾斜を有して配置されている(図16参照)。第1組乃至第3組のプロペラ組の傾斜方向(推力を生じる方向)は異なる。 The rotation axes of the two propellers 8A and so forth constituting the propeller set are arranged with an inclination of 90 degrees with a straight line connecting the two propellers 8A and so on constituting the propeller set as an axis (see FIG. 16). The inclination directions (directions of generating thrust) of the first to third propeller sets are different.
上述のように、プロペラ8A等は90度の傾斜を有しているから、プロペラ8A等の回転による推力は、鉛直方向の成分を有さず、水平方向の成分のみを有する。そして、第1組乃至第3組の傾斜の方向が異なることによって、推力の水平方向の成分の方向も異なる。無人機1Cは、水平方向の成分の組合せによって、任意の水平方向へ移動することができる。 As described above, since the propellers 8A and the like have an inclination of 90 degrees, the thrust by the rotation of the propellers 8A and the like does not have a component in the vertical direction but has only a component in the horizontal direction. And, by changing the direction of the first to third sets of inclinations, the direction of the horizontal component of the thrust also differs. The drone 1C can move in any horizontal direction by the combination of horizontal components.
無人機1Cは、姿勢制御プログラムによって、複数のプロペラ8A等の回転によって生じる推力の水平成分に基づいて、無人機1Cの水平を維持しつつ、無人機1Cを水平方向に移動させるように構成されている。 The drone 1C is configured to move the drone 1C in the horizontal direction while maintaining the level of the drone 1C based on the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers 8A and the like by the attitude control program. ing.
無人機1Cは、例えば、矢印D3方向へ水平移動するときには、第1組のプロペラ8A及び8Dを等速回転させる。無人機1Cは、矢印D1方向へ水平移動するときには、第2組のプロペラ8B及び8Eを等速回転させる。無人機1Cは、矢印D2方向へ水平移動するときには、第3組のプロペラ8C及び8Fを等速回転させる。 For example, when horizontally moving in the direction of the arrow D3, the unmanned vehicle 1C rotates the first set of propellers 8A and 8D at a constant speed. The drone 1C rotates the second set of propellers 8B and 8E at the same speed when moving horizontally in the direction of the arrow D1. The drone 1C rotates the third set of propellers 8C and 8F at the same speed when moving horizontally in the direction of the arrow D2.
無人機1Cは、例えば、矢印D3とD1の中間の方向へ移動するときには、第1組のプロペラ8A及び8Dと、第2組のプロペラ8B及び8Eとを等速回転させる。無人機1Cは、第1組乃至第3組のプロペラ8A等について、各プロペラ組を構成する2つのプロペラ8A等の回転速度を同一にしつつ、他のプロペラ組を構成するプロペラの回転速度とは異なるようにすることによって、無人機1Cの水平状態を維持しつつ、任意の水平方向へ移動することができる。 For example, when moving in the direction between the arrows D3 and D1, the drone 1C rotates the first set of propellers 8A and 8D and the second set of propellers 8B and 8E at the same speed. In the unmanned vehicle 1C, the rotational speeds of the two propellers 8A and so forth constituting each propeller group are made the same with respect to the propellers 8A and so on of the first set to the third set, and By making them different, it is possible to move in any horizontal direction while maintaining the horizontal state of the drone 1C.
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like as long as the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
1,1A,1B,1C 無人飛行体(無人機)
2 筐体
4 アーム
6 モーター
8 プロペラ
10 吊り下げ部材
12 ジンバル
14 カメラ
20 巻き取り装置
22 ワイヤー
24 環状部材
32 固定用部材
40 上方ジンバル
50 紐状部材(ワイヤー)
70 制御装置(プロポ)
1, 1A, 1B, 1C Unmanned air vehicle (Drone)
Reference Signs List 2 housing 4 arm 6 motor 8 propeller 10 suspension member 12 gimbal 14 camera 20 winding device 22 wire 24 annular member 32 fixing member 40 upper gimbal 50 string member (wire)
70 Control unit (Propo)
Claims (7)
乖離した2つの位置の間に張られた紐状部材と摺動可能に接続するための環状部材と、
前記環状部材に接続されたワイヤーと、
前記環状部材とは反対側において、前記ワイヤーに接続し、前記ワイヤーの巻き取り及び送り出しを実施する巻取り手段と、
前記移動装置が移動するための推力を得るための複数のプロペラと、
外部の情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段の姿勢を制御する姿勢制御手段と、
を有する移動装置。 A mobile device that acquires external information, and
An annular member for slidably connecting with the string-like member stretched between the two separated positions;
A wire connected to the annular member;
Winding means connected to the wire on the side opposite to the annular member for performing winding and feeding of the wire;
A plurality of propellers for obtaining thrust for the movement device to move;
Information acquisition means for acquiring external information;
Attitude control means for controlling the attitude of the information acquisition means;
Mobile device having
前記情報取得手段を吊り下げる吊り下げ手段と、
少なくとも一の回転可能部を有し、前記情報取得手段の質量によって回転し、前記吊り下げ手段の鉛直状態を維持するための鉛直維持手段と、
を有する請求項1に記載の移動装置。 The attitude control means
Suspension means for suspending the information acquisition means;
Vertical maintenance means for rotating the mass of the information acquisition means and maintaining the vertical state of the suspension means, having at least one rotatable portion;
The mobile device according to claim 1, comprising:
姿勢を変更するための姿勢変更手段を介して前記移動装置に接続されており、
前記姿勢制御手段は、
前記移動装置の移動に先立って、前記移動装置の移動中の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
前記姿勢算出手段によって算出した前記移動装置の姿勢に基づいて、前記情報取得部の姿勢を維持するための前記姿勢変更装置の動作である相殺動作を算出する相殺動作算出手段と、
前記相殺動作を実施する相殺動作実施手段と、
を有する請求項1に記載の移動装置。 The information acquisition means is
It is connected to the moving device via a posture changing means for changing the posture,
The attitude control means
Attitude calculation means for calculating an attitude during movement of the moving device prior to movement of the moving device;
Offset operation calculating means for calculating an offsetting operation which is an operation of the attitude changing device for maintaining the attitude of the information acquisition unit based on the attitude of the moving device calculated by the attitude calculating means;
Cancellation operation implementing means for performing the cancellation operation;
The mobile device according to claim 1, comprising:
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の移動装置。 And a stop rotation means for rotating the plurality of propellers at a rotation speed required to generate a lift smaller than the gravity generated by the mass of the moving device when the moving device stops.
The mobile device according to any one of claims 1 to 3.
請求項3に記載の移動装置。 The attitude calculation means calculates a change in attitude of the movement device between the start of movement of the movement device and the end of movement.
The mobile device according to claim 3.
直線上に配置される2つの前記プロペラでプロペラ組を構成し、
前記プロペラ組を構成する2つの前記プロペラは互いに反対方向に回転し、
前記プロペラ組を構成する2つのプロペラの回転軸は前記直線を軸とする同一角度(90度の角度を除く)の傾斜を有して配置されており、
複数の前記プロペラ組の前記傾斜の角度は同一であり、かつ、前記傾斜の方向が異なり、
前記姿勢制御手段は、複数の前記プロペラの回転によって生じる推力の鉛直成分と水平成分を制御して、前記移動装置の水平を維持しつつ、前記移動装置を水平方向に移動させるように構成されている、請求項1に記載の移動装置。 The number of the plurality of propellers is an even number greater than four,
A propeller set is formed by two of the propellers disposed on a straight line,
The two propellers constituting the propeller set rotate in opposite directions,
The rotational axes of the two propellers constituting the propeller set are disposed at the same angle (except for an angle of 90 degrees) about the straight line,
The angle of inclination of the plurality of propellers is the same, and the direction of the inclination is different.
The attitude control means is configured to move the moving device in the horizontal direction while maintaining the level of the moving device by controlling the vertical component and the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers. The mobile device according to claim 1.
直線上に配置される2つの前記プロペラでプロペラ組を構成し、
前記プロペラ組を構成する2つの前記プロペラは互いに反対方向に回転し、
前記プロペラ組を構成する2つのプロペラの回転軸は前記直線を軸とする同一方向の90度の傾斜を有して配置されており、
複数の前記プロペラ組の前記傾斜の方向が異なり、
前記姿勢制御手段は、複数の前記プロペラの回転によって生じる推力の水平成分に基づいて、前記移動装置の水平を維持しつつ、前記移動装置を水平方向に移動させるように構成されている、請求項1に記載の移動装置。
The number of the plurality of propellers is an even number greater than four,
A propeller set is formed by two of the propellers disposed on a straight line,
The two propellers constituting the propeller set rotate in opposite directions,
The rotational axes of the two propellers constituting the propeller set are arranged with an inclination of 90 degrees in the same direction about the straight line,
The direction of the inclination of the plurality of propeller sets is different,
The attitude control means is configured to move the moving device in the horizontal direction while maintaining the level of the moving device based on the horizontal component of the thrust generated by the rotation of the plurality of propellers. The mobile device according to 1.
Priority Applications (1)
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2017
- 2017-12-07 JP JP2017235463A patent/JP2019101990A/en active Pending
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