JP6446415B2 - 飛行装置 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
図2および図3に示すように第1実施形態による飛行装置10は、飛行ユニット11を備えている。飛行ユニット11は、機体本体12、スラスタ13および基体部14を備えている。機体本体12は、飛行ユニット11の骨格を構成している。スラスタ13は、この機体本体12に設けられている。第1実施形態の場合、飛行ユニット11は、4つのスラスタ13を有している。スラスタ13は、それぞれモータ15およびプロペラ16を有している。スラスタ13は、プロペラ16をモータ15で回転駆動することにより、推進力を発生する。飛行装置10は、図3に示すように対象面17に沿って移動する。すなわち、飛行装置10は、設備の床面、壁面および天井面などの各種の面を対象面17として、この対象面17に沿って移動する。
制御ユニット18は、飛行装置10の飛行が開始されると、ガイドモードであるか否かを判断する(S101)。すなわち、制御ユニット18は、床面、壁面および天井面などの対象面17に沿って飛行するガイドモードであるか、または通常の飛行を行なう通常モードであるかを判断する。姿勢制御部41は、S101において制御ユニット18でガイドモードであると判断されると(S101:Yes)、姿勢計測部21から飛行姿勢に関するデータを取得する(S102)。姿勢計測部21は、加速度センサ23で飛行ユニット11に加わる加速度、角速度センサ24で飛行ユニット11に加わる角速度、および地磁気センサ25で飛行ユニット11における地磁気を検出する。また、姿勢計測部21は、高度センサ26で飛行ユニット11の高度を検出する。姿勢制御部41は、これら加速度センサ23、角速度センサ24、地磁気センサ25、および高度センサ26で検出されたデータを取得する。
このような処理を行なう第1実施形態の飛行装置10は、図5の(A)から(F)に示すように対象面17として、床面だけでなく、壁面および天井面に沿って飛行する。すなわち、飛行装置10は、図5の(A)から(C)に示すように対象面17としてほぼ垂直な壁面に沿って上方へ移動する。そして、飛行装置10は、図5の(D)から(F)に示すように、壁面から天井面に姿勢を変化させながら対象面17に沿って移動する。このとき、スラスタ13は、飛行ユニット11を対象面17に向けて推進力を発生する。この場合、飛行ユニット11のタイヤ33は、対象面17に接触している。なお、タイヤ33は、対象面17に接していなくてもよい。
図7および図8に示すように第2実施形態による飛行装置10は、第1実施形態の飛行装置10の構成に加え、接触力検出部としての接触力センサ71を備えている。また、制御ユニット18は、距離検出部としての距離センサ72を有している。距離センサ72は、飛行ユニット11の機体本体12に設けられている。距離センサ72は、飛行ユニット11と対象面17との間の距離を検出し、制御ユニット18の演算部22へ出力する。距離センサ72は、例えばレーザ光などの光照射や超音波などを用いて、対象面17までの距離を非接触で検出する。
制御ユニット18は、飛行装置10の飛行が開始されると、ガイドモードであるか否かを判断する(S201)。姿勢制御部41は、S201においてガイドモードであると判断されると(S201:Yes)、接触力を検出する(S202)。すなわち、姿勢制御部41は、4つの接触力センサ71から4つのタイヤ33に加わる接触力を取得する。
第3実施形態は、第2実施形態の変形であり、処理の流れが第2実施形態と異なっている。以下、第3実施形態による飛行装置10の処理の流れを図11に基づいて説明する。なお、第2実施形態と共通する処理については、説明を省略する。
制御ユニット18は、飛行装置10の飛行が開始されると、ガイドモードであるか否かを判断する(S301)。姿勢制御部41は、S301においてガイドモードであると判断されると(S301:Yes)、接触力を検出する(S302)。姿勢制御部41は、S302で接触力を検出すると、4つの接触力センサ71で検出した接触力のばらつきを算出する(S303)。そして、姿勢制御部41は、算出した接触力のばらつきが許容範囲に収まっているか否かを判断する(S304)。姿勢制御部41は、接触力のばらつきが許容範囲に収まっていると判断すると(S304:Yes)、飛行ユニット11の目標姿勢を維持したまま飛行ユニット11の飛行を継続する(S305)。
図12に示すように第4実施形態の飛行装置10は、タイヤ33の外径が大きく設定されている。具体的には、第3実施形態による飛行装置10のタイヤ33は、プロペラ16を含むスラスタ13の外形的な寸法よりも大きく設定されている。そのため、飛行装置10に設けられているスラスタ13のプロペラ16は、飛行装置10の姿勢にかかわらず、対象面17に接触しない。すなわち、飛行装置10は、大きなタイヤ33によって対象面17に接触し、これに内包される大きさであるスラスタ13のプロペラ16が対象面17に接しない。
したがって、第4実施形態では、プロペラ16を含むスラスタ13の損傷を低減することができる。
したがって、第5実施形態では、オムニホイール81と対象面17との接触を常に維持することができ、姿勢の自由度および対象面17に沿った飛行ユニット11の移動の自由度を高めることができる。
図14に示すように第6実施形態による飛行装置10は、第2実施形態の接触力センサ71に代えて複数の距離センサ72を備えている。第6実施形態の場合、飛行装置10は、4つの距離センサ72を備えている。なお、距離センサ72は、2つ以上の複数であればよく、4つに限るものではない。
以上説明した複数の実施形態では、機体本体12に4つのタイヤ33またはオムニホイール81を設ける例について説明した。しかし、飛行装置10の移動を案内するタイヤ33やオムニホイール81などの接触部は、機体本体12に少なくとも2つ設ければよく、4つに限るものではない。当然、接触部は、5つ以上であってもよい。また、個別に説明した複数の実施形態は、組み合わせて適用してもよい。例えば第6実施形態のように距離センサ72で距離を検出することによる移動と、第2実施形態および第3実施形態のように接触力センサ71で接触力を検出することによる移動とを組み合わせたり、第6実施形態の移動から連続して第2実施形態および第3実施形態の移動に切り替えたりする構成でもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (3)
- 複数のスラスタ(13)を有し、前記スラスタ(13)で発生する推進力を制御することにより、飛行姿勢が変化する飛行ユニット(11)と、
前記飛行ユニット(11)に設けられ、前記飛行ユニット(11)の周辺の対象面(17)に接する2つ以上の接触部(33、81)と、
前記接触部(33、81)のそれぞれに設けられ、前記接触部(33、81)と前記対象面(17)との接触によって加わる力を接触力として検出する接触力検出部(71)と、
前記接触力検出部(71)で検出したそれぞれの前記接触力が等しくなるように前記飛行ユニット(11)の姿勢を制御する姿勢制御部(41)と、
を備える飛行装置。 - 前記姿勢制御部(41)は、2つ以上の前記接触部(33、81)について前記接触力検出部(71)で検出した前記接触力のばらつきが予め設定した許容範囲に収まるように前記飛行ユニット(11)の姿勢を制御する請求項1記載の飛行装置。
- 前記姿勢制御部(41)は、2つ以上の前記接触部(33、81)について前記接触力検出部(71)で検出した前記接触力のばらつきが予め設定した許容範囲より大きくなると、前記飛行ユニット(11)の姿勢を予め設定された目標姿勢に制御する請求項1記載の飛行装置。
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