JP6844097B2 - Drone flying object - Google Patents
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Description
本発明は、ドローン飛行体に関する。 The present invention relates to a drone air vehicle.
昨今、老朽化した社会インフラ（インフラストラクチャー）の点検やメンテナンスが急務となってきている。また、スズメバチなどの有害生物の駆除なども問題になっている。近年、マルチコプターやドローンと称される無人小型飛行体が世界的に広がり、これらドローン飛行体は、空中を自在に飛行させることが可能であることから、高架や橋梁、ビルの壁面、トンネルの天井壁面などの高所や危険個所の点検や各種作業などに活用可能性があると注目されている。 In recent years, there is an urgent need to inspect and maintain aging social infrastructure. In addition, extermination of pests such as wasps has also become a problem. In recent years, unmanned small aerial vehicles called multicopters and drones have spread worldwide, and since these drone aerial vehicles can fly freely in the air, they can be used for elevated tracks, bridges, building walls, and tunnels. It is attracting attention that it may be used for inspection of high places such as ceiling walls and dangerous places and various work.
特許文献１には、撮像方向を変更するための可動部を有する雲台カメラを、飛行姿勢を制御することが可能なドローン飛行体に搭載することが開示されている。上記雲台カメラとドローン飛行体は、雲台カメラ、ドローン飛行体のそれぞれを制御することで撮影アングルの調整が可能となっている。 Patent Document 1 discloses that a pan head camera having a movable portion for changing an imaging direction is mounted on a drone flying object capable of controlling a flight attitude. The shooting angle of the pan head camera and the drone air vehicle can be adjusted by controlling each of the pan head camera and the drone air vehicle.
特許文献１に記載の雲台カメラは、パンおよびチルト方向に偏倚制御することが可能であり、ドローン飛行体は速度や姿勢を制御することが可能である。これらの制御は、使用者による制御用端末の操作によって行われる。しかしながら、飛行中の撮影において、突風、気流の乱れ、飛翔浮揚気流の乱れ、あるいは構造物に接近した際の吹き返しなどによってドローン飛行体の位置や姿勢が変化してしまうことがある。このような場合、ドローン飛行体の上下動、滑り移動あるいは回転などに、雲台カメラの姿勢制御やドローン飛行体の制御が追い付かず、所望の撮影アングルが得られないという課題がある。ドローン飛行体が静止安定姿勢を維持しなければできないような精緻な拡大撮影や点検作業などを行うことは困難である。 The pan head camera described in Patent Document 1 can be deviatedly controlled in the pan and tilt directions, and the drone air vehicle can control the speed and attitude. These controls are performed by the operation of the control terminal by the user. However, in shooting during flight, the position and attitude of the drone flying object may change due to gusts, turbulence of airflow, turbulence of flying levitation airflow, or blowback when approaching a structure. In such a case, there is a problem that the attitude control of the pan head camera and the control of the drone flying object cannot catch up with the vertical movement, sliding movement, or rotation of the drone flying object, and a desired shooting angle cannot be obtained. It is difficult to perform precise magnified photography and inspection work that cannot be done unless the drone aircraft maintains a stable and stationary attitude.
そこで本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであって、飛行中に受ける突風、気流の乱れ、飛翔浮揚気流の乱れ、あるいは構造物に接近した際の吹き返しなどの外乱によってドローン飛行体が揺れたり、移動したりしても、微細な傷などの拡大撮影や精緻な点検作業などを行うことが可能なドローン飛行体を実現しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve at least one of the above problems, such as a gust of wind received during flight, turbulence of airflow, turbulence of flying levitation airflow, or blowback when approaching a structure. This is an attempt to realize a drone flying object that can perform magnified photography of minute scratches and detailed inspection work even if the drone flying object shakes or moves due to disturbance.
［１］本発明のドローン飛行体は、プロペラを備える飛行体本体と、カメラまたは検査機などの作業機器を備えるロボットアームと、外乱が加わる前の前記作業機器の位置および姿勢に対する外乱による前記飛行体本体の移動や揺れを検出するセンサーと、を有し、前記ロボットアームは前記センサーの検出値に基づき、外乱が加わる際の前記飛行体本体の移動や揺れに応じて前記作業機器を逆位相で動かし、前記作業機器を外乱が加わる前の位置および姿勢に維持する、ことを特徴とする。 [1] The drone flying object of the present invention includes a flying object main body including a propeller, a robot arm equipped with a working device such as a camera or an inspection machine, and the flight due to a disturbance with respect to the position and attitude of the working device before a disturbance is applied. It has a sensor that detects the movement and shaking of the body body, and the robot arm reverses the phase of the work equipment according to the movement and shaking of the flying body body when a disturbance is applied, based on the detection value of the sensor. The work equipment is maintained in the position and posture before the disturbance is applied.
本発明のドローン飛行体によれば、飛行中に受ける外乱に起因するドローン飛行体の揺れや移動をセンサーで検出し、センサーの検出値に基づきロボットアームを逆位相に動かすことによって、飛行体本体に対してカメラや検査機器などの作業機器を外乱が加わる前の位置および姿勢に維持することが可能となり、被点検対象物の微細な傷などの拡大撮影や他の精緻な点検・検査作業などを可能とするドローン飛行体を実現できる。 According to the drone flying object of the present invention, the shaking and movement of the drone flying object caused by the disturbance received during the flight are detected by the sensor, and the robot arm is moved in the opposite phase based on the detected value of the sensor. On the other hand, it is possible to maintain the work equipment such as cameras and inspection equipment in the position and posture before the disturbance is applied, such as magnified photography of minute scratches on the object to be inspected and other detailed inspection / inspection work. It is possible to realize a drone air vehicle that enables.
［２］本発明のドローン飛行体においては、前記ロボットアームとしてパラレルリンク機構を有することが好ましい。 [2] In the drone flying object of the present invention, it is preferable to have a parallel link mechanism as the robot arm.
パラレルリンク機構は、ベース部から最終出力部までが複数のリンクで並列に連結されることから、動きの誤差が各リンクで平均化され作業機器の正確な姿勢制御を行うことができる。また、複数のリンクで支持されることから剛性が高く、重量のあるカメラや検査機などの作業機器を搭載することができる。 In the parallel link mechanism, since the base unit to the final output unit are connected in parallel by a plurality of links, the motion error is averaged at each link and accurate attitude control of the work equipment can be performed. In addition, since it is supported by a plurality of links, it has high rigidity and can be equipped with heavy work equipment such as a camera or an inspection machine.
［３］本発明のドローン飛行体においては、前記ロボットアームとして多関節ロボットアームを有することが好ましい。 [3] In the drone flying object of the present invention, it is preferable to have an articulated robot arm as the robot arm.
多関節ロボットアームは、作業機器の回転、水平方向および垂直方向への駆動を容易に制御することが可能で、パラレルリンク機構よりも可動範囲が広いため、外乱によって飛行体本体が大きく移動したり、傾いたりする場合においても、カメラや検査機などの作業機器を外乱前の位置や姿勢に維持することができる。 The articulated robot arm can easily control the rotation, horizontal and vertical drive of work equipment, and has a wider range of movement than the parallel link mechanism, so the body of the flying object can move significantly due to disturbance. Even when tilting, the work equipment such as a camera and an inspection machine can be maintained in the position and posture before the disturbance.
［４］本発明のドローン飛行体においては、前記センサーは、３軸加速度センサーであることが好ましい。 [4] In the drone flying object of the present invention, the sensor is preferably a 3-axis acceleration sensor.
３軸加速度センサー（３次元加速度センサー）は、Ｘ軸、Ｘ軸に直交するＹ軸、並びに、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸の３方向の加速度を検出可能である。この加速度センサー１４によって、平面方向あるいは垂直方向のドローン飛行体（飛行体本体）移動や揺れを検出できる。したがって、外乱によるドローン飛行体のあらゆる方向の移動や揺れを検出することが可能となる。 The three-axis acceleration sensor (three-dimensional acceleration sensor) can detect acceleration in three directions of the X-axis, the Y-axis orthogonal to the X-axis, and the Z-axis orthogonal to the X-axis and the Y-axis. The acceleration sensor 14 can detect the movement and shaking of the drone flying object (aircraft body) in the plane direction or the vertical direction. Therefore, it is possible to detect the movement and shaking of the drone flying object in all directions due to the disturbance.
［５］本発明のドローン飛行体においては、前記カメラは、前記ロボットアームに対して回転自在に取り付けられることが好ましい。 [5] In the drone flying object of the present invention, it is preferable that the camera is rotatably attached to the robot arm.
このようにすれば、被撮影対象物に対して、飛行体本体の姿勢ずれがあっても、カメラを被撮影対象物に向けられるので焦点距離のずれを抑制し、さらに最適アングルでの撮影が可能となる。 In this way, even if there is a deviation in the attitude of the flying object with respect to the object to be photographed, the camera can be pointed at the object to be photographed, so that the deviation in the focal length can be suppressed and the image can be photographed at the optimum angle. It will be possible.
［６］本発明のドローン飛行体においては、前記多関節ロボットアームは、前記作業機器として吸着部と吸引ファンとを備える真空吸着装置を有することが好ましい。 [6] In the drone flying object of the present invention, it is preferable that the articulated robot arm has a vacuum suction device including a suction unit and a suction fan as the work equipment.
構造物に吸着する際に、外乱によりドローン飛行体に揺れや移動があってもセンサーの検出値に基づきロボットアームを制御することで、吸着部の位置を静止安定させ、所定位置に吸着させることが可能となる。構造物に真空吸着装置によって吸着させれば、飛行体本体の位置および姿勢を安定静止姿勢で維持することが可能となる。 When adsorbing to a structure, even if the drone flying object shakes or moves due to disturbance, the robot arm is controlled based on the detected value of the sensor to stabilize the position of the adsorbing part and to adsorb it to a predetermined position. Is possible. If the structure is sucked by the vacuum suction device, the position and posture of the flying object body can be maintained in a stable stationary posture.
［７］本発明のドローン飛行体においては、前記ロボットアームは、前記飛行体本体を挟んで上方側または／および下方側に配置されることが好ましい。 [7] In the drone flying object of the present invention, it is preferable that the robot arm is arranged on the upper side and / or the lower side with the flying body body interposed therebetween.
このようにすれば、ロボットアームは、飛行体本体の上方側または下方側に撮影対象や検査作業対象がある場合、あるいは、構造物に突出物や段差などによって飛行可能範囲が制限されるような場合において、作業可能範囲を拡げることが可能となる。また、ロボットアームを飛行体本体の上下ともに配置すれば、たとえば、上方側にカメラ、下方側に検査機を配置すれば、カメラで点検場所を観察しながら点検作業を行うことが可能となる。 In this way, the robot arm may have a flight range limited by an object to be photographed or an object to be inspected on the upper side or the lower side of the main body of the flying object, or by a projecting object or a step on the structure. In some cases, the workable range can be expanded. Further, if the robot arm is arranged both above and below the main body of the flying object, for example, if the camera is arranged on the upper side and the inspection machine is arranged on the lower side, the inspection work can be performed while observing the inspection place with the camera.
［８］本発明のドローン飛行体においては、前記ロボットアームは、前記飛行体本体を挟んで上方側および下方側の両方に配置され、一方の前記ロボットアームに前記作業機器を備え、他方の前記ロボットアームに前記真空吸着装置が取り付けられることが好ましい。 [8] In the drone flying object of the present invention, the robot arm is arranged on both the upper side and the lower side of the flying body body, and one robot arm is provided with the working device and the other robot arm is provided. It is preferable that the vacuum suction device is attached to the robot arm.
このような構成にすることによって、構造物に吸着する際に、飛行体本体が外乱により揺れや移動があってもロボットアームを制御することで、吸着部の位置を安定させて吸着し、吸着静止安定姿勢で作業可能となるので、精密な拡大撮影や精緻な点検・検査作業を実施できる。 With such a configuration, when the flying object is sucked to the structure, even if the flying object body shakes or moves due to disturbance, the robot arm is controlled to stabilize the position of the suction part and suck it. Since it is possible to work in a stationary and stable posture, it is possible to carry out precise magnified photography and detailed inspection / inspection work.
以下、本発明の実施の形態に係るドローン飛行体について、図１〜図１３を参照しながら説明する。 Hereinafter, the drone flying object according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の第１実施例に係るドローン飛行体１Ａを模式的に示す斜視図である。ドローン飛行体１Ａは、垂直状のプロペラ１０を備える飛行体本体１１と、作業機器の１例としてのカメラ１２が取り付けられたロボットアーム１３と、飛行体本体１１の基部１５に配置されたセンサーとしての加速度センサー１４とを有している。飛行体本体１１は、基部１５から放射状に延在された４本のフレーム１６の先端に配置される４個のプロペラ１０を備える。このような飛行体本体１１は、一般にドローンまたはマルチコプターと呼ばれ、プロペラ１０の数は、図示するような４個に限定されず、１個、３個、５個あるいは６個のものでもよい。また、形状は、垂直に限定されず、斜め上に伸びる形状など他の形状のものを採用したり、混在させてもよい。上記のようにドローン飛行体にロボットアームを装備したものをロボットアームドローンと称する。ロボットアーム１３は、飛行体本体１１の下方側に配置されているので懸架型ロボットアームと呼ぶことがある。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a drone flying object 1A according to a first embodiment of the first embodiment. The drone flying object 1A is a flying object main body 11 having a vertical propeller 10, a robot arm 13 to which a camera 12 as an example of work equipment is attached, and a sensor arranged at a base 15 of the flying object main body 11. It has an acceleration sensor 14 of the above. The vehicle body 11 includes four propellers 10 arranged at the tips of the four frames 16 extending radially from the base 15. Such an air vehicle body 11 is generally called a drone or a multicopter, and the number of propellers 10 is not limited to four as shown in the figure, and may be one, three, five, or six. .. Further, the shape is not limited to vertical, and other shapes such as a shape extending diagonally upward may be adopted or mixed. A drone aircraft equipped with a robot arm as described above is called a robot arm drone. Since the robot arm 13 is arranged on the lower side of the flying object main body 11, it may be called a suspended robot arm.
基部１５は、４個のプロペラ１０を連結するとともに、図示は省略するが、プロペラ１０、ロボットアーム１３の駆動制御、カメラ１２による撮影制御を司る制御部と、制御部と操作者との間の情報通信を可能にする通信インターフェースや、エネルギー源としての電池または蓄電池などを搭載している。飛行体本体１１の構成は周知のものであり詳しい説明は省略する。また、作業機器としてはカメラ１２（ビデオカメラを含む）に限らず打音点検装置などの音響的検査機器、スズメバチなどの有害小動物の駆除用薬剤の噴霧器、除去具、あるいは洗浄具などを搭載することが可能である。 The base 15 connects four propellers 10 and, although not shown, is between the control unit and the operator, which controls the propeller 10, the drive control of the robot arm 13, and the shooting control by the camera 12. It is equipped with a communication interface that enables information communication and a battery or storage battery as an energy source. The configuration of the aircraft body 11 is well known, and detailed description thereof will be omitted. In addition, the work equipment is not limited to the camera 12 (including a video camera), but is equipped with acoustic inspection equipment such as a tapping sound inspection device, a sprayer, a remover, a cleaning tool, and the like for exterminating harmful small animals such as wasps. It is possible.
図１に示すロボットアーム１３は、パラレルリンク機構（またはパラレルリンクメカニズムという）を例示しているので、以降、ロボットアーム１３をパラレルリンク機構１３と記載する。パラレルリンク機構１３は、基部１５から放射状に延びるシングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃに連結されるパラレルアーム部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃと、を有し、パラレルアーム部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの先端はカメラ１２を取り付ける台部１９に連結されている。シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは基部１５に自在継手２０などで連結され、パラレルアーム部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは台部１９に自在継手２１などで連結される。 Since the robot arm 13 shown in FIG. 1 illustrates a parallel link mechanism (or a parallel link mechanism), the robot arm 13 will be hereinafter referred to as a parallel link mechanism 13. The parallel link mechanism 13 has single arm portions 17A, 17B, 17C extending radially from the base portion 15 and parallel arm portions 18A, 18B, 18C connected to the single arm portions 17A, 17B, 17C, and is a parallel arm. The tips of the portions 18A, 18B, and 18C are connected to the base portion 19 on which the camera 12 is attached. The single arm portions 17A, 17B, 17C are connected to the base portion 15 by a universal joint 20 or the like, and the parallel arm portions 18A, 18B, 18C are connected to the base portion 19 by a universal joint 21 or the like.
図１に示す例では、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃとパラレルアーム部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは３対で構成されているが、３対に限らず４対あるいは５対にしてもよい。シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各々の長さ方向の中間には、リニアアクチュエータ２２が配置されている。図示は省略するが、リニアアクチュエータ２２には、応答性や精度が優れたサーボモータおよびボールねじを備えたボールねじ機構が好ましい。リニアアクチュエータ２２は、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各々を独立して伸ばしたり、縮めたりすることが可能となっている。シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの伸縮によって、パラレルアーム部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの各々の台部１９に対する角度を変えることが可能で、そのことによって飛行体本体１１に対する水平方向（図示横方向）および垂直方向（図示縦方向）の位置や姿勢を変えることができる。 In the example shown in FIG. 1, the single arm portions 17A, 17B, 17C and the parallel arm portions 18A, 18B, 18C are composed of three pairs, but the pair is not limited to three, and four or five pairs may be used. A linear actuator 22 is arranged in the middle of each of the single arm portions 17A, 17B, and 17C in the length direction. Although not shown, the linear actuator 22 is preferably a ball screw mechanism including a servomotor and a ball screw having excellent responsiveness and accuracy. The linear actuator 22 can independently extend or contract each of the single arm portions 17A, 17B, and 17C. By expanding and contracting the single arm portions 17A, 17B, 17C, the angle of each of the parallel arm portions 18A, 18B, 18C with respect to the base portion 19 can be changed, whereby the horizontal direction with respect to the vehicle body 11 (horizontal direction in the drawing) And the position and posture in the vertical direction (vertical direction in the figure) can be changed.
図１に示すドローン飛行体１Ａは、安定飛行時（たとえば、水平飛行）の姿勢を表しており、飛行体本体１１の中心軸Ｐ１と、カメラ１２（台部１９）の中心軸Ｐ２が一致する場合を表している。すなわち、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各長さが同じになるようにリニアアクチェータ２２を制御したときの姿勢である。この時のカメラ１２の位置を基準位置とする。 The drone flying object 1A shown in FIG. 1 represents a posture during stable flight (for example, horizontal flight), and the central axis P1 of the flying object main body 11 and the central axis P2 of the camera 12 (base 19) coincide with each other. Represents a case. That is, it is the posture when the linear actuator 22 is controlled so that the lengths of the single arm portions 17A, 17B, and 17C are the same. The position of the camera 12 at this time is used as the reference position.
ドローン飛行体１Ａは、飛行中に受ける突風、気流の乱れ、飛翔浮揚気流の乱れ、あるいは構造物に接近した際の吹き返しなどの外乱によって、揺れたり、移動したりすることがあり、そのことによって、カメラ１２の視野から撮影すべき対象物が消えてしまったり、所望のアングルから外れてしまったり、焦点距離がずれてしまうことがある。その解決策として、外乱が加えられてもカメラ１２を外乱が加わる前の姿勢や位置に維持することが求められる。そのことについて、図２を参照して説明する。 Drone Aircraft 1A may sway or move due to disturbances such as gusts, airflow turbulence, flying levitation turbulence, or blowback when approaching a structure during flight. The object to be photographed may disappear from the field of view of the camera 12, deviate from a desired angle, or the focal length may shift. As a solution to this, it is required to maintain the camera 12 in the posture and position before the disturbance is applied even if the disturbance is applied. This will be described with reference to FIG.
図２は、図１に示すドローン飛行体１Ａが外乱を受け、外乱によって水平方向および垂直方向に移動する際のドローン飛行体１Ａを模式的に示す斜視図である。図２に示すドローン飛行体１Ａは、安定飛行姿勢（図１参照）から外乱によって図示右方へ移動（横滑り）しながら上昇した際に、その移動を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づきリニアアクチュエータ２２を駆動し、カメラ１２の姿勢および位置を外乱前の基準位置に維持していることを表している。加速度センサー１４は、３軸加速度センサーであって、Ｘ軸、Ｘ軸に直交するＹ軸、並びにＸ軸およびＹ軸に直交するＺ軸の加速度を検出する。加速度センサー１４は、外乱によってドローン飛行体１Ａが受ける加速度を検出する。加速度センサー１４の検出値から、カメラ１２の移動速度、基準位置からの移動量および移動方向を算出して、外乱方向に対して逆位相でカメラ１２の位置および姿勢を基準位置に補正する。位置補正は、リニアアクチュエータ２２を駆動し、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの長さを調整することによって行うことが可能である。このことによって、飛行体本体１１が外乱によって移動してもカメラ１２の位置や姿勢は、外乱を受ける前に対して変わらずに維持できている。補正可能範囲は、パラレルリンク機構１３の可動範囲である。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the drone flying object 1A when the drone flying object 1A shown in FIG. 1 receives a disturbance and moves in the horizontal direction and the vertical direction due to the disturbance. When the drone flying object 1A shown in FIG. 2 rises from a stable flight attitude (see FIG. 1) while moving (sliding) to the right in the drawing due to disturbance, the movement is detected by the acceleration sensor 14 and the detected value is used. Based on this, the linear actuator 22 is driven to maintain the posture and position of the camera 12 at the reference position before the disturbance. The acceleration sensor 14 is a three-axis acceleration sensor that detects acceleration on the X-axis, the Y-axis orthogonal to the X-axis, and the X-axis and the Z-axis orthogonal to the Y-axis. The acceleration sensor 14 detects the acceleration received by the drone flying object 1A due to the disturbance. From the detected value of the acceleration sensor 14, the moving speed of the camera 12, the moving amount from the reference position, and the moving direction are calculated, and the position and posture of the camera 12 are corrected to the reference position in the opposite phase to the disturbance direction. The position correction can be performed by driving the linear actuator 22 and adjusting the lengths of the single arm portions 17A, 17B, 17C. As a result, even if the flying object main body 11 moves due to the disturbance, the position and attitude of the camera 12 can be maintained unchanged from those before the disturbance. The correctable range is the movable range of the parallel link mechanism 13.
カメラ１２は、台部１９に回転可能に装着される。図２に示す例においては、カメラ１２は水平方向に任意の角度に回転可能であって、外乱によってドローン飛行体１Ａが回転する際には、カメラ１２を逆方向に回転することで、カメラアングルを一定に維持することが可能となる。カメラ１２と台部１９の間には、不図示のモータ（サーボモータ）または回転アクチュエータが配設される。ドローン飛行体１Ａの回転を検出するには、基部１５に加速度センサー１４に加えて角速度センサー（不図示）を備えるようにすればよい。また、カメラ１２は、パンおよびチルト方向に偏倚可能なジンバルカメラまたは雲台カメラなどとすれば、外乱によってカメラ１２が揺れても鮮明な画像撮影を行うことが可能となる。 The camera 12 is rotatably mounted on the base 19. In the example shown in FIG. 2, the camera 12 can rotate at an arbitrary angle in the horizontal direction, and when the drone flying object 1A rotates due to a disturbance, the camera 12 is rotated in the opposite direction to obtain a camera angle. Can be kept constant. A motor (servo motor) or rotary actuator (not shown) is arranged between the camera 12 and the base 19. In order to detect the rotation of the drone flying object 1A, the base 15 may be provided with an angular velocity sensor (not shown) in addition to the acceleration sensor 14. Further, if the camera 12 is a gimbal camera or a pan head camera capable of deviating in the pan and tilt directions, it is possible to take a clear image even if the camera 12 is shaken due to disturbance.
図３は、第１の実施の形態の第２実施例に係るドローン飛行体１Ｂを模式的に示す斜視図である。前述した第１実施例のドローン飛行体１Ａが、飛行体本体１１の下方側にパラレルリンク機構１３を配置した懸架型ロボットアームであることに対して、第２実施例のドローン飛行体１Ｂは、飛行体本体１１の上方側にパラレルリンク機構１３を配置する櫓型ロボットアームであることに特徴を有する。よって、第１実施例との相違個所を中心に説明し、第１実施例と同じように説明できる部分には、図１および図２と同じ符号を付している。 FIG. 3 is a perspective view schematically showing the drone flying object 1B according to the second embodiment of the first embodiment. Whereas the drone aerial vehicle 1A of the first embodiment described above is a suspended robot arm in which a parallel link mechanism 13 is arranged on the lower side of the aerial vehicle main body 11, the drone aerial vehicle 1B of the second embodiment is It is characterized in that it is a turret-type robot arm in which the parallel link mechanism 13 is arranged on the upper side of the vehicle body 11. Therefore, the differences from the first embodiment will be mainly described, and the parts that can be explained in the same manner as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2.
ドローン飛行体１Ｂは、飛行体本体１１の基部１５の上方側にロボットアームとしてのパラレルリンク機構１３が配置されている。パラレルリンク機構１３は、パラレルアーム部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが台部１９に自在継手２１によって連結され、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが基部１５に自在継手２０によって連結される。シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ各々の長さ方向の中間にはリニアアクチュエータ２２が配置され、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各々を独立して伸ばしたり、縮めたりすることが可能となっている。図３に示すドローン飛行体１Ｂは、安定飛行時（たとえば、水平飛行）の状態を表しており、飛行体本体１１の中心軸Ｐ１と、カメラ１２（台部１９）の中心軸Ｐ２が一致している。この時のカメラ１２の位置および姿勢を基準位置とし、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各長さが同じになるようにリニアアクチェータ２２を制御した位置（姿勢）である。なお、図示は省略するが、台部１９のカメラ搭載側の反対側には、加速度センサー１４が配置されている。 In the drone flying object 1B, a parallel link mechanism 13 as a robot arm is arranged on the upper side of the base portion 15 of the flying object main body 11. In the parallel link mechanism 13, the parallel arm portions 18A, 18B, 18C are connected to the base portion 19 by a universal joint 21, and the single arm portions 17A, 17B, 17C are connected to the base portion 15 by a universal joint 20. A linear actuator 22 is arranged in the middle of each of the single arm portions 17A, 17B, and 17C in the length direction, and each of the single arm portions 17A, 17B, and 17C can be independently extended and contracted. There is. The drone flying object 1B shown in FIG. 3 represents a state during stable flight (for example, horizontal flight), and the central axis P1 of the flying object main body 11 and the central axis P2 of the camera 12 (base 19) coincide with each other. ing. The position (posture) of the linear actuator 22 is controlled so that the lengths of the single arm portions 17A, 17B, and 17C are the same, with the position and posture of the camera 12 at this time as the reference position. Although not shown, the acceleration sensor 14 is arranged on the opposite side of the base 19 from the camera mounting side.
カメラ１２は、基部１９の上面に設けられた略Ｌ字形状のカメラフレーム３０に装着されている。カメラフレーム３０の水平板部３０Ａと基部１９の間には、カメラ１２を水平方向に回転する（回転方向を実線の矢印で表す）アクチュエータ３１が配置され、垂直板部３０Ｂには、カメラ１２を水平板部３０Ａに対して垂直方向に傾ける（回転方向を点線の矢印で表す）アクチュエータ３２が配置される。カメラ１２は、垂直板部３０Ｂに固定され、垂直板部３０Ｂは水平板部３０Ａに対して点線の矢印方向に折り曲げ可能に連結されている。 The camera 12 is mounted on a substantially L-shaped camera frame 30 provided on the upper surface of the base 19. An actuator 31 that rotates the camera 12 in the horizontal direction (the direction of rotation is indicated by a solid arrow) is arranged between the horizontal plate portion 30A and the base 19 of the camera frame 30, and the camera 12 is placed on the vertical plate portion 30B. An actuator 32 that tilts in the direction perpendicular to the horizontal plate portion 30A (the direction of rotation is represented by a dotted arrow) is arranged. The camera 12 is fixed to the vertical plate portion 30B, and the vertical plate portion 30B is foldably connected to the horizontal plate portion 30A in the direction of the dotted arrow.
図４は、図３に示すドローン飛行体１Ｂが外乱を受け、外乱によって水平方向および垂直方向に移動する際のドローン飛行体１Ｂを模式的に示す斜視図である。図４に示すドローン飛行体１Ｂは、安定飛行姿勢（図３参照）から外乱によって図示右方へ移動（横滑り）しながら降下した際に、その移動を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づきリニアアクチュエータ２２を駆動し、カメラ１２の姿勢および位置を外乱が加わる前の基準位置に維持していることを表している。すなわち、カメラ１２の中心軸Ｐ２の位置は、外乱前と変わらない。加速度センサー１４は、外乱によってドローン飛行体１Ｂが受ける加速度を検出する。この検出値から、外乱による移動速度、基準位置からの移動量および移動方向を算出して、飛行体本体１１の移動に対して逆位相でカメラ１２の位置および姿勢を基準位置に補正する。リニアアクチュエータ２２を駆動し、シングルアーム部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ各々の長さを調整することによって、飛行体本体１１に対する水平方向（図示横方向）および垂直方向（図示縦方向）の位置を変えることができる。したがって、ドローン飛行体１Ｂが外乱によって揺れたり、移動したりしても、カメラ１２の位置や姿勢は外乱を受ける前の基準位置に対して変わらない。 FIG. 4 is a perspective view schematically showing the drone flying object 1B when the drone flying object 1B shown in FIG. 3 receives a disturbance and moves in the horizontal direction and the vertical direction due to the disturbance. When the drone aircraft 1B shown in FIG. 4 descends from a stable flight attitude (see FIG. 3) while moving (sliding) to the right in the figure due to disturbance, the movement is detected by the acceleration sensor 14 and the detected value is used. Based on this, the linear actuator 22 is driven, and the posture and position of the camera 12 are maintained at the reference position before the disturbance is applied. That is, the position of the central axis P2 of the camera 12 is the same as before the disturbance. The acceleration sensor 14 detects the acceleration received by the drone flying object 1B due to the disturbance. From this detected value, the moving speed due to the disturbance, the moving amount from the reference position, and the moving direction are calculated, and the position and attitude of the camera 12 are corrected to the reference position in the opposite phase to the movement of the flying object main body 11. By driving the linear actuator 22 and adjusting the lengths of the single arm portions 17A, 17B, and 17C, the positions in the horizontal direction (horizontal direction shown in the figure) and the vertical direction (vertical direction shown in the figure) with respect to the vehicle body 11 are changed. Can be done. Therefore, even if the drone flying object 1B is shaken or moved due to the disturbance, the position and attitude of the camera 12 do not change with respect to the reference position before the disturbance.
カメラ１２は、アクチュエータ３１によって水平方向に回転可能で、さらにアクチュエータ３２によって仰角が調整可能となっている。外乱によってドローン飛行体１Ｂが移動、回転、または傾く際には、カメラ１２を逆方向に回転させることで、カメラアングルを維持することが可能となる。ドローン飛行体１Ｂの回転を検出するには、基部１５に加速度センサー１４に加えて角速度センサー（不図示）を備えるようにすればよい。また、カメラ１２は、パンおよびチルト方向に偏倚可能なジンバルカメラまたは雲台カメラなどにすれば、撮影中に外乱によってカメラ１２が揺れても鮮明な画像撮影を行うことが可能となる。なお、上記第１実施例および第２実施例では、作業機器としてカメラ１２を搭載する例をあげて説明したが、カメラ１２に替えて打音検査機や他の検査機などの作業機器を搭載することが可能で、外乱による飛行体本体１１の揺れや移動などに対して外乱前の作業位置および作業状態を維持できる。 The camera 12 can be rotated in the horizontal direction by the actuator 31, and the elevation angle can be adjusted by the actuator 32. When the drone flying object 1B moves, rotates, or tilts due to disturbance, the camera angle can be maintained by rotating the camera 12 in the opposite direction. In order to detect the rotation of the drone flying object 1B, the base 15 may be provided with an angular velocity sensor (not shown) in addition to the acceleration sensor 14. Further, if the camera 12 is a gimbal camera or a pan head camera that can be deflected in the pan and tilt directions, it is possible to take a clear image even if the camera 12 shakes due to disturbance during shooting. In the first and second embodiments, the camera 12 is mounted as a work device. However, instead of the camera 12, a work device such as a tapping sound inspection machine or another inspection machine is mounted. It is possible to maintain the working position and working state before the disturbance against the shaking and movement of the flying object main body 11 due to the disturbance.
以上説明した第１の実施の形態のドローン飛行体１Ａ，１Ｂは、プロペラ１０を有する飛行体本体１１と、カメラ１２または検査機などの作業機器を備えるロボットアームであるパラレルリンク機構１３と、外乱が加わる前の作業機器の位置および姿勢に対する外乱による飛行体本体１１の揺れや移動を検出するセンサーである加速度センサー１４と、を有し、パラレルリンク機構１３は加速度センサー１４の検出値に基づき、外乱が加わる際の飛行体本体１１の移動や揺れに応じてカメラ１２を逆位相で動かし、カメラ１２を外乱が加わる前の位置および姿勢に維持する。 The drone flying bodies 1A and 1B of the first embodiment described above include a flying body main body 11 having a propeller 10, a parallel link mechanism 13 which is a robot arm including a camera 12 or a work device such as an inspection machine, and disturbance. The parallel link mechanism 13 has an acceleration sensor 14 which is a sensor for detecting the shaking and movement of the vehicle body 11 due to disturbance with respect to the position and posture of the work equipment before the addition of the device, and the parallel link mechanism 13 is based on the detected value of the acceleration sensor 14. The camera 12 is moved in the opposite phase in response to the movement and shaking of the vehicle body 11 when the disturbance is applied, and the camera 12 is maintained in the position and posture before the disturbance is applied.
このように構成すれば、飛行中に受ける外乱に起因するドローン飛行体１Ａ，１Ｂの揺れや移動を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づき移動速度や、外乱が加わる前の作業機器からの移動量や移動方向を算出し、加速度センサー１４の検出値に基づきパラレルリンク機構１３によって飛行体本体１１に対してカメラ１２を逆位相で動かし、カメラ１２を外乱が加わる前の位置および姿勢に維持することが可能となる。そのことによって、被点検対象物の微細な傷などの拡大撮影が可能なドローン飛行体１Ａ，１Ｂを実現できる。カメラ１２以外の作業機器である打音検査機などにおいても、精緻な点検・検査作業が可能となる。 With this configuration, the acceleration sensor 14 detects the shaking and movement of the drone aircraft 1A and 1B caused by the disturbance received during flight, and based on the detected value, the movement speed and the work equipment before the disturbance is applied. The movement amount and the movement direction of the aircraft are calculated, and the camera 12 is moved in the opposite phase to the flying object main body 11 by the parallel link mechanism 13 based on the detected value of the acceleration sensor 14, and the camera 12 is moved to the position and posture before the disturbance is applied. It will be possible to maintain. As a result, it is possible to realize drone flying objects 1A and 1B capable of magnifying photography of minute scratches on the object to be inspected. Even with a tapping sound inspection machine, which is a work device other than the camera 12, precise inspection / inspection work becomes possible.
また、ドローン飛行体１Ａ，１Ｂにおいては、ロボットアームとしてパラレルリンク機構１３を有している。パラレルリンク機構１３は、ベース部（基部１５）から最終出力部（台部１９）までが複数のリンクで並列に連結されることから、動きの誤差が各リンクで平均化され、正確な姿勢制御を行うことが可能となる。また、複数のリンクで支持されることから剛性が高く、重量の大きいカメラ１２や検査機などを搭載することができる。 Further, the drone flying objects 1A and 1B have a parallel link mechanism 13 as a robot arm. In the parallel link mechanism 13, since the base portion (base portion 15) to the final output portion (base portion 19) are connected in parallel by a plurality of links, motion errors are averaged at each link and accurate attitude control is performed. Can be done. Further, since it is supported by a plurality of links, it is possible to mount a camera 12 or an inspection machine having high rigidity and a heavy weight.
また、第１の実施の形態の第１実施例および第２実施例のドローン飛行体１Ａ，１Ｂにおいては、センサーとしては３軸加速度センサー１４を有している。３軸加速度センサーは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３方向の加速度を検出する。この加速度センサー１４によって、平面方向あるいは垂直方向のドローン飛行体１Ａ，１Ｂ（飛行体本体）の移動や揺れを検出できる。したがって、外乱によるドローン飛行体あらゆる方向の移動や揺れを検出することが可能となる。 Further, in the drone flying objects 1A and 1B of the first embodiment and the second embodiment of the first embodiment, the three-axis acceleration sensor 14 is provided as a sensor. The 3-axis acceleration sensor detects acceleration in three directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. The acceleration sensor 14 can detect the movement and shaking of the drone flying objects 1A and 1B (aircraft body) in the plane direction or the vertical direction. Therefore, it is possible to detect the movement and shaking of the drone flying object in all directions due to the disturbance.
また、ドローン飛行体１Ａ，１Ｂにおいては、カメラ１２（または検査機器）は、ロボットアームであるパラレルリンク機構１３に対して回転自在に取り付けられている。このような構成にすれば、被撮影対象物または被点検対象物に対して、カメラ１２においては、焦点距離のずれを抑制し、かつ、最適アングルで撮影可能に、検査機（不図示）においては、点検の最適な所定場所に向かうように位置および姿勢を維持することが可能となる。 Further, in the drone flying objects 1A and 1B, the camera 12 (or inspection device) is rotatably attached to the parallel link mechanism 13 which is a robot arm. With such a configuration, with respect to the object to be photographed or the object to be inspected, the camera 12 can suppress the deviation of the focal length and can shoot at the optimum angle in the inspection machine (not shown). Can maintain its position and orientation towards the optimal location for inspection.
以上説明した第１の実施の形態においては、飛行体本体１１の上方側または下方側にカメラ１２を備えるパラレルリンク機構１３を配置しているが、飛行体本体１１の上方および下方の両方にパラレルリンク機構１３を配置し、両方にカメラ１２を配置してもよい。２台のカメラ１２で２方向から撮影すれば、被撮像物を立体的に観察可能となる。また、一方のパラレルリンク機構１３にカメラ１２を備え、他方のパラレルリンク機構１３に他の作業機器を備えるようにしてもよい。このようにすれば、作業個所をカメラ１２で観察（撮影）しながら作業を適切に行うことが可能となる。 In the first embodiment described above, the parallel link mechanism 13 provided with the camera 12 is arranged on the upper side or the lower side of the flying body main body 11, but is parallel to both the upper side and the lower side of the flying body main body 11. The link mechanism 13 may be arranged and the cameras 12 may be arranged on both sides. If the two cameras 12 take pictures from two directions, the object to be imaged can be observed three-dimensionally. Further, one parallel link mechanism 13 may be provided with a camera 12, and the other parallel link mechanism 13 may be provided with another working device. In this way, it is possible to appropriately perform the work while observing (photographing) the work place with the camera 12.
［第２の実施の形態］
続いて、第２の実施の形態に係るドローン飛行体１Ｃ、１Ｄについて図５、図６を参照して説明する。第１の実施の形態のドローン飛行体１Ａ，１Ｂがロボットアームとしてパラレルリンク機構１３を備えていることに対して、第２の実施の形態のドローン飛行体１Ｃ，１Ｄは、ロボットアームとして多関節ロボットアーム４０を有することに特徴を有する。そこで、第１の実施の形態との相違個所を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Subsequently, the drone flying objects 1C and 1D according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The drone aerial vehicles 1A and 1B of the first embodiment are provided with a parallel link mechanism 13 as a robot arm, whereas the drone aerial vehicles 1C and 1D of the second embodiment are articulated as a robot arm. It is characterized by having a robot arm 40. Therefore, the differences from the first embodiment will be mainly described.
図５は、第２の実施の形態の第１実施例に係るドローン飛行体１Ｃを示す斜視図である。図５に示すように、ドローン飛行体１Ｃは、飛行体本体１１と、飛行体本体１１の中央部上方に配置される多関節ロボットアーム４０と、作業機器の１例であるカメラ１２と、加速度センサー１４とを有している。飛行体本体１１、カメラ１２および加速度センサー１４は、第１の実施の形態と同じ構成のものを使用することが可能なので詳しい説明は省略する。多関節ロボットアーム４０は、２本のアーム部４１，４２と、アーム部４１と飛行体本体１１の基部１５とを連結する第１関節４３と、第２関節４４と、アーム部４１とアーム部４２とを連結する第３関節４５と、第２アーム部４２とカメラ１２を連結する第４関節４６とを有している。 FIG. 5 is a perspective view showing the drone flying object 1C according to the first embodiment of the second embodiment. As shown in FIG. 5, the drone flying object 1C includes a flying object main body 11, an articulated robot arm 40 arranged above the central portion of the flying object main body 11, a camera 12 which is an example of work equipment, and acceleration. It has a sensor 14. Since the flying object main body 11, the camera 12, and the acceleration sensor 14 can use the same configurations as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted. The articulated robot arm 40 includes two arm portions 41 and 42, a first joint 43 connecting the arm portion 41 and the base portion 15 of the vehicle body 11, a second joint 44, an arm portion 41, and an arm portion. It has a third joint 45 that connects the 42 and a fourth joint 46 that connects the second arm portion 42 and the camera 12.
各関節の各々は、角度センサーとサーボモータまたは角度調整アクチュエータを有している（共に図示は省略）。第１関節４３は多関節ロボットアーム４０の全体を水平方向に回転し、第２関節４４は、飛行体本体１１の水平面に対してアーム部４１を屈曲し、第３関節４５はアーム部４１に対してアーム部４２を屈曲し、第４関節４６はアーム部４２に対してカメラ１２を上下方向に屈曲させる機能を備えている。カメラ１２は、さらに第４関節４６に対して軸の周方向に回転可能な第５関節４７で連結されている。図５には、各関節の回転作用および屈曲作用を実線の矢印で表している。基部１５の下方には加速度センサー１４が配置される。加速度センサー１４は、第１関節４３の回転軸Ｐ１の延長線上に配置される。カメラ１２は、多関節ロボットアーム４０によって、飛行体本体１１に対して水平方向に自在に回転することや上下方向に自在に移動することが可能になっている。なお、図示は省略するが、第４関節４６と第５関節４７の間に、カメラ１２を水平方向に回転する第６関節を設け、６軸多関節ロボットアームとしてもよい。 Each of the joints has an angle sensor and a servomotor or angle adjustment actuator (both not shown). The first joint 43 rotates the entire articulated robot arm 40 in the horizontal direction, the second joint 44 bends the arm portion 41 with respect to the horizontal plane of the vehicle body 11, and the third joint 45 becomes the arm portion 41. On the other hand, the arm portion 42 is bent, and the fourth joint 46 has a function of bending the camera 12 in the vertical direction with respect to the arm portion 42. The camera 12 is further connected to the fourth joint 46 by a fifth joint 47 that is rotatable in the circumferential direction of the axis. In FIG. 5, the rotational action and flexion action of each joint are represented by solid arrows. An acceleration sensor 14 is arranged below the base 15. The acceleration sensor 14 is arranged on an extension line of the rotation axis P1 of the first joint 43. The camera 12 can be freely rotated in the horizontal direction and can be freely moved in the vertical direction with respect to the flying object main body 11 by the articulated robot arm 40. Although not shown, a sixth joint that rotates the camera 12 in the horizontal direction may be provided between the fourth joint 46 and the fifth joint 47 to form a 6-axis articulated robot arm.
図５に示すドローン飛行体１Ｃは、水平安定飛行姿勢を表し、この時のカメラ１２の飛行体本体１１に対する位置および姿勢（カメラ１２が向く方向）を基準位置とする。安定飛行姿勢から外乱によって、ドローン飛行体１１が移動（横滑り）する際に、その移動を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づき第１関節４３〜第５関節４７を制御して、カメラ１２の姿勢および位置を外乱が加えられる前の基準位置および姿勢を維持することが可能となっている。加速度センサー１４は、外乱によってドローン飛行体１Ｃ（飛行体本体１１）が受ける加速度と方向を検出する。加速度と方向の検出値から、カメラ１２の移動速度、基準位置からの移動量および移動方向を算出して、この値に基づきカメラ１２を外乱方向に対して逆位相で動かし、カメラ１２の位置および姿勢を基準位置に補正する。すなわち、第１関節４３〜第５関節４７を駆動制御することによって、ドローン飛行体１Ｃが外乱によって移動されてもカメラ１２の位置や姿勢は、外乱を受ける前に対して変わらず、焦点距離のずれが抑制され、さらに所定の最適アングルで撮影が可能となる。 The drone flying object 1C shown in FIG. 5 represents a horizontally stable flight attitude, and the position and attitude (direction in which the camera 12 faces) of the camera 12 with respect to the flying object main body 11 at this time is used as a reference position. When the drone flying object 11 moves (slides) from a stable flight attitude due to disturbance, the movement is detected by the acceleration sensor 14, and the first joint 43 to the fifth joint 47 are controlled based on the detected value to control the camera. It is possible to maintain the reference position and posture of the twelve postures and positions before the disturbance is applied. The acceleration sensor 14 detects the acceleration and direction received by the drone flying object 1C (aircraft body 11) due to the disturbance. From the detected values of acceleration and direction, the moving speed of the camera 12, the amount of moving from the reference position, and the moving direction are calculated, and based on this value, the camera 12 is moved in the opposite phase to the disturbance direction, and the position of the camera 12 and the moving direction are calculated. Correct the posture to the reference position. That is, by driving and controlling the first joint 43 to the fifth joint 47, even if the drone flying object 1C is moved by the disturbance, the position and attitude of the camera 12 do not change from those before the disturbance, and the focal length is the same. The deviation is suppressed, and it is possible to shoot at a predetermined optimum angle.
なお、図５に示す例は、多関節ロボットアーム４０に作業機器としてカメラ１２を備える例を示しているが、ハンマーとマイクとを備える打音点検装置などの検査機器を搭載することが可能である。また、カメラ１２を備える多関節ロボットアーム４０を飛行体本体の下方側に配置することが可能である。 Although the example shown in FIG. 5 shows an example in which the camera 12 is provided as a work device on the articulated robot arm 40, it is possible to mount an inspection device such as a tapping sound inspection device provided with a hammer and a microphone. is there. Further, the articulated robot arm 40 including the camera 12 can be arranged on the lower side of the flying body body.
以上説明した第２の実施の形態の第１実施例に係るドローン飛行体１Ｃは、ロボットアームとして多関節ロボットアーム４０を有している。多関節ロボットアーム４０は、回転、水平方向および垂直方向への駆動および制御を容易に行うことが可能で、前述したパラレルリンク機構１３よりも可動範囲が広いため、外乱によってドローン飛行体１Ｃが大きく移動したり、傾いたりする場合においても、カメラ１２や検査機などの作業機器を外乱前の位置や姿勢を維持することが可能となる。 The drone flying object 1C according to the first embodiment of the second embodiment described above has an articulated robot arm 40 as a robot arm. The articulated robot arm 40 can be easily rotated, driven and controlled in the horizontal and vertical directions, and has a wider movable range than the parallel link mechanism 13 described above, so that the drone flying object 1C becomes large due to disturbance. Even when moving or tilting, it is possible to maintain the position and posture of the work equipment such as the camera 12 and the inspection machine before the disturbance.
カメラ１２は、多関節ロボットアーム４０に対して回転自在に取り付けられる。このような構成にすれば、被撮影対象物に対して、焦点距離のずれを抑制でき、かつ、所定の最適アングルで撮影可能となる。 The camera 12 is rotatably attached to the articulated robot arm 40. With such a configuration, it is possible to suppress the deviation of the focal length of the object to be photographed and to shoot at a predetermined optimum angle.
次に、第２の実施の形態の第２実施例に係るドローン飛行体１Ｄについて図６を参照して説明する。前述した第１実施例（図５参照）が作業機器としてカメラ１２を備えていることに対して、第２実施例に係るドローン飛行体１Ｄは、多関節ロボットアーム４０の先端に真空吸着装置５０を備えていることを特徴としている。よって、相違個所を中心に、第１実施例に対して共通部分には図５と同じ符号を付して説明する。 Next, the drone flying object 1D according to the second embodiment of the second embodiment will be described with reference to FIG. Whereas the first embodiment (see FIG. 5) described above includes the camera 12 as a work device, the drone flying object 1D according to the second embodiment has a vacuum suction device 50 at the tip of the articulated robot arm 40. It is characterized by having. Therefore, the common parts will be described with the same reference numerals as those in FIG. 5 with respect to the first embodiment, focusing on the differences.
図６は、第２の実施の形態の第２実施例に係るドローン飛行体１Ｄを示す斜視図である。図６に示すように、ドローン飛行体１Ｄは、飛行体本体１１と、飛行体本体１１の中央部上方に配置される多関節ロボットアーム４０と、作業機器の１例である真空吸着装置５０と、加速度センサー１４とを備えている。飛行体本体１１および多関節ロボットアーム４０の構成は、前述した第１実施例（図５参照）と同じ構成なので詳しい説明を省略する。第４関節４６には、真空吸着装置５０が取り付けられている。真空吸着装置５０は、構造物に吸着する吸着部である吸着パッド５１と、吸着パッド５１に気密に接続される吸引筒部５２と、吸引筒部５２内に配置される吸引ファン（不図示）とを有している。吸引筒部５２の第４関節４６側の尾部には、排気口５３が設けられている。吸着パッド５１の底部には吸引孔５４が設けられ、吸引孔５４は排気口５３に連通し、吸引孔５４と排気口５３の間に吸引ファンが配置される。 FIG. 6 is a perspective view showing the drone flying object 1D according to the second embodiment of the second embodiment. As shown in FIG. 6, the drone flying object 1D includes a flying object main body 11, an articulated robot arm 40 arranged above the central portion of the flying object main body 11, and a vacuum suction device 50 which is an example of work equipment. , The acceleration sensor 14 is provided. Since the configurations of the flying object main body 11 and the articulated robot arm 40 are the same as those of the first embodiment (see FIG. 5) described above, detailed description thereof will be omitted. A vacuum suction device 50 is attached to the fourth joint 46. The vacuum suction device 50 includes a suction pad 51 which is a suction portion that sucks on a structure, a suction cylinder portion 52 that is airtightly connected to the suction pad 51, and a suction fan (not shown) arranged in the suction cylinder portion 52. And have. An exhaust port 53 is provided at the tail of the suction cylinder portion 52 on the side of the fourth joint 46. A suction hole 54 is provided at the bottom of the suction pad 51, the suction hole 54 communicates with the exhaust port 53, and a suction fan is arranged between the suction hole 54 and the exhaust port 53.
図６に示すドローン飛行体１Ｄは、安定飛行姿勢を表し、この時の真空吸着装置５０の飛行体本体１１に対する位置および姿勢（真空吸着装置５０が被吸対象に向く方向）を基準位置とする。安定飛行姿勢から外乱によって、ドローン飛行体１Ｄが移動（横滑り）する際に、その移動を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づき第１関節４３〜第４関節４６を制御すれば、真空吸着装置５０の姿勢および位置を外乱が加えられる前の位置および姿勢が維持することができる。すなわち、加速度センサーの検出値から、真空吸着装置５０の移動速度、基準位置からの移動量および移動方向を算出して、この値に基づき外乱方向に対して逆位相で真空吸着装置５０を動かし、真空吸着装置５０の位置および姿勢を外乱前に補正する。 The drone flying object 1D shown in FIG. 6 represents a stable flight attitude, and the position and attitude of the vacuum suction device 50 with respect to the flying body body 11 at this time (the direction in which the vacuum suction device 50 faces the object to be sucked) is used as a reference position. .. When the drone flying object 1D moves (slides) from a stable flight attitude due to disturbance, if the movement is detected by the acceleration sensor 14 and the first joint 43 to the fourth joint 46 are controlled based on the detected value, a vacuum is obtained. The posture and position of the suction device 50 can be maintained in the position and posture before the disturbance is applied. That is, the moving speed of the vacuum suction device 50, the amount of movement from the reference position, and the moving direction are calculated from the detected values of the acceleration sensor, and the vacuum suction device 50 is moved in the opposite phase to the disturbance direction based on these values. The position and orientation of the vacuum suction device 50 are corrected before the disturbance.
ドローン飛行体１Ｄが外乱によって移動したり姿勢が変化したりしても真空吸着装置５０の位置や姿勢は、外乱を受ける前に対して変わらずに被吸着対象である構造物に近接させて、吸引ファンを駆動すれば吸着パッド５１が構造物に吸着する。吸着が確認できたところで、多関節ロボットアーム４０の駆動を停止すれば、ドローン飛行体１Ｄの位置および姿勢を静止固定できる。また、吸着状態を保持すれば、プロペラ１２を停止しても静止姿勢を保持できる。 Even if the drone flying object 1D moves or changes its attitude due to disturbance, the position and attitude of the vacuum suction device 50 remain the same as before the disturbance, and are brought closer to the structure to be attracted. If the suction fan is driven, the suction pad 51 sucks on the structure. If the drive of the articulated robot arm 40 is stopped when the suction is confirmed, the position and attitude of the drone flying object 1D can be statically fixed. Further, if the suction state is maintained, the stationary posture can be maintained even if the propeller 12 is stopped.
なお、図６においては、吸着部として真空吸着装置５０を備えているが、被吸着構造物が平滑面であれば、吸着部を柔軟性を有する吸着パッド５１のみで構成するようにしてもよい。また、真空吸着装置５０を備える多関節ロボットアーム４０を飛行体本体１１の下方側に配置することが可能である。 Although the vacuum suction device 50 is provided as the suction portion in FIG. 6, if the structure to be suctioned has a smooth surface, the suction portion may be composed of only the flexible suction pad 51. .. Further, the articulated robot arm 40 provided with the vacuum suction device 50 can be arranged on the lower side of the flying object main body 11.
以上説明した第２の実施の形態の第２実施例によれば、多関節ロボットアーム４０は、作業機器として、吸着部である吸着パッド５１と、吸引ファンとを備える真空吸着装置５０を有している。構造物に吸着する際に、ドローン飛行体１Ｄが外乱により揺れや移動があっても加速度センサー１４の検出値に基づき多関節ロボットアーム４０を制御することで、構造物の所定位置に吸着させ、ドローン飛行体１Ｄ静止安定させることが可能となる。このように、構造物にドローン飛行体１Ｄを吸着させて姿勢を安定静止させれば、精密な撮影および打音検査などの点検を適切に行うことが可能となる。このことについて、図７を参照して説明する。 According to the second embodiment of the second embodiment described above, the articulated robot arm 40 has a suction pad 51 as a suction portion and a vacuum suction device 50 including a suction fan as work equipment. ing. When the drone flying object 1D is attracted to the structure, even if it shakes or moves due to disturbance, the articulated robot arm 40 is controlled based on the detected value of the acceleration sensor 14, so that the drone flying object 1D is attracted to a predetermined position of the structure. It is possible to stabilize the drone flying object 1D at rest. In this way, if the drone flying object 1D is attracted to the structure to stabilize the posture, it is possible to appropriately perform inspections such as precise photographing and tapping sound inspection. This will be described with reference to FIG.
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、飛行体本体１１を挟んで上方側および下方側の両方にロボットアームを備えることを特徴とする。ロボットアームとしては、パラレルリンク機構１３（図１〜図４参照）または多関節ロボットアーム４０（図５、図６参照）を備えることが可能である。図７にその１例を例示して説明する。
[Third Embodiment]
The third embodiment is characterized in that the robot arms are provided on both the upper side and the lower side of the flying object main body 11. As the robot arm, a parallel link mechanism 13 (see FIGS. 1 to 4) or an articulated robot arm 40 (see FIGS. 5 and 6) can be provided. An example thereof will be illustrated in FIG. 7.
図７は、第３の実施の形態に係るドローン飛行体１Ｅを模式的に示す斜視図である。図７に示すように、ドローン飛行体１Ｅは、飛行体本体１１の上方側に配置され、真空吸着装置５０を備える多関節ロボットアーム４０と、飛行体本体１１の下方側に配置され、カメラ１２を備えるパラレルリンク機構１３を有している。飛行体本体１１は、前述した第１、第２の実施の形態に記載（図１〜図６参照）と同じ構成のもの、真空吸着装置５０および多関節ロボットアーム４０は図６に記載と同じ構成のもの、パラレルリンク機構１３は図１、図２に記載と同じ構成のものを備えている。なお、図７に記載の符号は、図１および図６と同じ符号を付している。 FIG. 7 is a perspective view schematically showing the drone flying object 1E according to the third embodiment. As shown in FIG. 7, the drone flying object 1E is arranged on the upper side of the flying object main body 11, the articulated robot arm 40 provided with the vacuum suction device 50, and arranged on the lower side of the flying object main body 11, and the camera 12 It has a parallel link mechanism 13 including the above. The vehicle body 11 has the same configuration as that described in the first and second embodiments described above (see FIGS. 1 to 6), and the vacuum suction device 50 and the articulated robot arm 40 have the same configuration as described in FIG. The parallel link mechanism 13 has the same configuration as that shown in FIGS. 1 and 2. The reference numerals shown in FIG. 7 are the same as those in FIGS. 1 and 6.
図７は、ドローン飛行体１Ｅが安定飛行姿勢のときを表し、この時の真空吸着装置５０およびカメラ１２の飛行体本体１１に対する位置および姿勢（真空吸着装置５およびカメラ１２が向く方向）をそれぞれの基準位置とする。安定飛行姿勢から外乱によって移動（横滑り）する際に、その移動を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づき多関節ロボットアーム４０を加速度が加わる方向に対して逆位相に動かせば、真空吸着装置５０の姿勢および位置を外乱が加えられる前の基準位置に維持することができる。したがって、被吸着対象である構造物に真空吸着装置５０を近接させて、吸引ファンを駆動すれば吸着パッド５１が構造物の所定位置に吸着させることができる。 FIG. 7 shows the time when the drone flying object 1E is in a stable flight attitude, and the positions and attitudes (directions in which the vacuum suction device 5 and the camera 12 face) of the vacuum suction device 50 and the camera 12 with respect to the vehicle body 11 at this time are shown, respectively. The reference position of. When moving (sliding) due to disturbance from a stable flight attitude, if the movement is detected by the acceleration sensor 14 and the articulated robot arm 40 is moved in the opposite phase to the direction in which the acceleration is applied based on the detected value, vacuum suction is performed. The posture and position of the device 50 can be maintained at the reference position before the disturbance is applied. Therefore, if the vacuum suction device 50 is brought close to the structure to be sucked and the suction fan is driven, the suction pad 51 can suck the structure at a predetermined position.
カメラ１２は、パラレルリンク機構１３に装着されている。前述したように、外乱によってドローン飛行体１Ｅが受ける加速度と方向を加速度センサー１４で検出し、その検出値に基づきパラレルリンク機構１３を外乱方向に対して逆位相で制御すれば、カメラ１２の位置および姿勢を外乱前の基準位置に維持することができる。このことによって、カメラ１２の位置や姿勢は、外乱を受ける前に対して変わらずに、所定のカメラアングルで撮影することが可能となる。なお、作業機器としてカメラ１２に替えて打音検査機などの検査機を備えることが可能である。 The camera 12 is attached to the parallel link mechanism 13. As described above, if the acceleration sensor 14 detects the acceleration and direction received by the drone flying object 1E due to the disturbance and the parallel link mechanism 13 is controlled in the opposite phase to the disturbance direction based on the detected value, the position of the camera 12 is obtained. And the posture can be maintained in the reference position before the disturbance. As a result, the position and posture of the camera 12 do not change from those before the disturbance, and it is possible to take a picture at a predetermined camera angle. As a work device, an inspection machine such as a tapping sound inspection machine can be provided instead of the camera 12.
真空吸着装置５０によって構造物に吸着し、ドローン飛行体１Ｅを安定静止したうえで固定すれば、被点検構造物の微細な傷などの拡大撮影や打音点検などの精緻な点検作業などを行うことが可能となる。 If the drone flying object 1E is fixed on the structure by the vacuum suction device 50 after being stably stationary, it is possible to perform detailed inspection work such as magnified photography of minute scratches on the structure to be inspected and tapping sound inspection. It becomes possible.
第３の実施の形態（図７参照）においては、飛行体本体１１の上方に真空吸着装置５０を備える多関節ロボットアーム４０を配置し、下方にカメラ１２を備えるパラレルリンク機構１３を配置しているが、飛行体本体１１の上方にカメラ１２を備えるパラレルリンク機構１３を配置し、下方に真空吸着装置５０を備える多関節ロボットアーム４０を配置してもよい。また、飛行体本体１１の上方および下方側の両方に多関節ロボットアーム４０を配置し、どちらか一方が真空吸着装置５０を備え、他方がカメラ１２を備えるように構成してもよい。なお、作業機器としてはカメラ１２に限らず打音点検装置などの音響的検査機器、スズメバチなどの有害小動物の駆除用薬剤の噴霧器、除去具や洗浄具あるいはメンテナンス用具などを搭載することが可能である。 In the third embodiment (see FIG. 7), an articulated robot arm 40 having a vacuum suction device 50 is arranged above the flying object main body 11, and a parallel link mechanism 13 having a camera 12 is arranged below. However, the parallel link mechanism 13 provided with the camera 12 may be arranged above the vehicle body 11, and the articulated robot arm 40 provided with the vacuum suction device 50 may be arranged below. Further, the articulated robot arm 40 may be arranged on both the upper side and the lower side of the flying body main body 11, and one of them may be provided with the vacuum suction device 50 and the other may be provided with the camera 12. The work equipment is not limited to the camera 12, but can be equipped with acoustic inspection equipment such as a tapping sound inspection device, a sprayer for a chemical for exterminating harmful small animals such as wasps, a removal tool, a cleaning tool, and a maintenance tool. is there.
図８は、懸架型ロボットアームを示す図、図９は、懸架型ロボットアーム横方向位置補正を示す図、図１０は、櫓型ロボットアームを示す図、図１１は、櫓型ロボットアーム横方向位置補正を示す図、図１２は、多関節ロボットアームを示す図、図１３は、吸着パッド多関節ロボットアームを示す図である。この図８〜図１３までの各実施の形態に係るドローン飛行体（ロボットアームドローン）は、トンネル天井、橋梁の裏面など高所の撮影目視検査、高所に営巣する害虫駆除などに関するものである。 8 is a diagram showing a suspended robot arm, FIG. 9 is a diagram showing a lateral position correction of the suspended robot arm, FIG. 10 is a diagram showing a turret type robot arm, and FIG. 11 is a diagram showing a turret type robot arm in the lateral direction. FIG. 12 is a diagram showing a position correction, FIG. 12 is a diagram showing an articulated robot arm, and FIG. 13 is a diagram showing a suction pad articulated robot arm. The drone flying vehicle (robot arm drone) according to each of the embodiments shown in FIGS. 8 to 13 relates to a visual inspection of high places such as a tunnel ceiling and the back surface of a bridge, and extermination of pests nesting in high places. ..
老朽化する社会インフラの点検が急務となっている。また、スズメバチに代表される有害生物の駆除も、必要とされている。無人のドローン飛行体は高所、危険個所点検に適していると注目されているが、より詳細な点検、作業をするために飛行体の揺れを軽減することが求められている。 There is an urgent need to inspect aging social infrastructure. It is also necessary to exterminate pests such as wasps. Unmanned drone aircraft are attracting attention as being suitable for inspection of high places and dangerous places, but it is required to reduce the shaking of the aircraft for more detailed inspection and work.
ドローン飛行体が接近する際に自然風が対象構造物にあたって発生する乱流、また、ドローン自身の発生する飛翔浮揚気流が構造物に当たって生ずる吹き返しなどの流れの外乱が、接近時にカメラ、計測器の安定支持を困難にしている。 The turbulence generated by the natural wind hitting the target structure when the drone flying object approaches, and the flow disturbance such as the blowback generated by the flying levitation airflow generated by the drone itself hitting the structure, are caused by the camera and measuring instrument when approaching. It makes stable support difficult.
従来ドローン搭載のカメラ、計測器はジンバルステージで保持し、飛行体の姿勢によらず上下左右の観察、計測ができるようにしているが、飛行体の上下搖動、滑り移動は、補正できない。より高い静止安定性を得るために、大型のドローンは有効だが、移動空路幅が大きくなり障害物回避が悪くなり、利用できる環境が限られる。 Conventionally, the camera and measuring instrument mounted on the drone are held on the gimbal stage so that they can observe and measure up, down, left and right regardless of the attitude of the flying object, but the vertical shaking and sliding movement of the flying object cannot be corrected. Larger drones are effective for higher static stability, but the width of the airway is large, obstacle avoidance is poor, and the available environment is limited.
以下の図８〜図１３に示す実施の形態では、加速度センサーとロボットアームをドローン飛行体に搭載し、これにカメラ、計測器を取付け、静止飛行時の風などによる揺れ、ブレをロボットアームでダイナミックに補正する。このロボットアームを搭載することにより、ロボットアームの可動空間の範囲内の飛行体の揺れ、滑り、上昇、降下をアームの自律的な動きで補正し、観察カメラ、計測器の安定静止が実現できる。また、比較的に小型のドローンでも従来より、観察、計測機器には高い静止安定性が得られる。 In the embodiment shown in FIGS. 8 to 13 below, the acceleration sensor and the robot arm are mounted on the drone flying object, and a camera and a measuring instrument are attached to the acceleration sensor and the robot arm. Dynamically correct. By installing this robot arm, it is possible to correct the shaking, slipping, ascent, and descent of the flying object within the range of the movable space of the robot arm by the autonomous movement of the arm, and to realize stable stationary of the observation camera and measuring instrument. .. In addition, even with a relatively small drone, higher static stability can be obtained for observation and measurement equipment than before.
従来ドローンカメラには飛行方向、気体のバンク角度とは独立しに撮影方向を設定できるよう、直行する２軸回転ステージで構成するジンバルステージが用いられている。この機構はパンニング（カメラを左右に動かして撮る技法）にも利用されるために低速であるが、これを高速にして、手振れ補正のように角度姿勢変化を相殺する方法もとれる。しかし、乱流による不安定は角度だけでなく、突き上げ、落下、横滑りなど位置変化を伴う。被写体までの距離が遠く、撮影角度補正だけで、これらの空間移動を無視できる場合はこれで足りるが、被写体にある微細な傷を観察する望遠などの拡大映像を撮るには空間補正が必須となる。 Conventionally, a gimbal stage composed of an orthogonal two-axis rotation stage is used in a drone camera so that the shooting direction can be set independently of the flight direction and the gas bank angle. This mechanism is slow because it is also used for panning (a technique of moving the camera left and right to take a picture), but there is also a method of increasing the speed to offset the change in angular attitude like camera shake correction. However, instability due to turbulence involves not only the angle but also the position change such as pushing up, falling, and skidding. This is sufficient if the distance to the subject is long and these spatial movements can be ignored only by correcting the shooting angle, but spatial correction is essential for taking magnified images such as telephoto to observe minute scratches on the subject. Become.
ドローンに取付けたロボットアームに従来のカメラ保持構造を懸架して、機体の上下動、左右動、回転を３次元加速度センサーで検知し、アームをダイナミックに制御して、カメラ保持部の動きを止める。 A conventional camera holding structure is suspended on a robot arm attached to the drone, and the vertical movement, horizontal movement, and rotation of the aircraft are detected by a three-dimensional acceleration sensor, and the arm is dynamically controlled to stop the movement of the camera holding part. ..
図８、図９は、本発明の実施例であって、１０１〜１０７は図１０、図１１も同様。図８は先端にカメラ台とカメラを取り付けた懸架型のロボットアームの実施例を示す。このロボットアームはパラレルリンク方式で、軽量かつ高速の位置補正が可能。 8 and 9 are examples of the present invention, and 101 to 107 are the same as those in FIGS. 10 and 11. FIG. 8 shows an embodiment of a suspended robot arm in which a camera base and a camera are attached to the tip. This robot arm uses a parallel link system, which enables lightweight and high-speed position correction.
図９はドローンの横滑りに対してアームを水平方向に動かし、位置の補正を行う。本発明は、ドローンにロボットアームを取り付けた際の機能に主眼があるので、ドローンの説明は省略し、また、相対的な大きさも実際より小さく描いてある。パラレルリンクも説明を省略する。 In FIG. 9, the arm is moved in the horizontal direction with respect to the side slip of the drone to correct the position. Since the present invention focuses on the function when the robot arm is attached to the drone, the description of the drone is omitted, and the relative size is drawn smaller than the actual size. The description of the parallel link is also omitted.
図１０、図１１は櫓型ロボットアームを装着した本発明の実施例を示す。パラレルリンクアーム１０４を機体上面に装備し、主に観察対象がドローンの上方にある場合に使用する。 10 and 11 show an embodiment of the present invention equipped with a turret-type robot arm. The parallel link arm 104 is mounted on the upper surface of the machine body, and is mainly used when the observation target is above the drone.
図１２は多関節ロボットアームを装備した本発明の実施例を示し、多関節ロボットアーム１０８の先端にジンバル１０６を取り付けてある。 FIG. 12 shows an embodiment of the present invention equipped with an articulated robot arm, in which a gimbal 106 is attached to the tip of the articulated robot arm 108.
図６は吸着器を装着した本発明の実施例で、ロボットアーム先端に吸着パッド１０９を装着している。 FIG. 6 shows an embodiment of the present invention in which a suction device is attached, and a suction pad 109 is attached to the tip of the robot arm.
アーム先端の空間静止が可能となるので、電動ドローンの電池交換、エンジンドローンでは空中燃料補給が可能となる。 Since the tip of the arm can be stationary in space, it is possible to replace the battery of the electric drone and refuel in the air with the engine drone.
ロボットアームを多層にすることで、道路照明灯のメンテ、高圧線絶縁碍子など空中マニュピレータとしての用途が開ける。 By making the robot arm multi-layered, it can be used as an aerial manipulator such as maintenance of road lighting and high-voltage line insulation insulators.
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…ドローン飛行体、１０、１０１…プロペラ、１１…飛行体本体、１２，１０５…カメラ（作業機器）、１３…パラレルリンク機構、１４，１０７…加速度センサー（センサー）、４０…多関節ロボットアーム（ロボットアーム）、５０…真空吸着装置、１０２…モーター、１０３…フレーム、１０４…パラエルリンクアーム、１０６…ジンバル、１０８…ロボットアーム、１０９…吸着パッド 1A, 1B, 1C, 1D, 1E ... Drone flying object, 10,101 ... Propeller, 11 ... Aircraft body, 12,105 ... Camera (working equipment), 13 ... Parallel link mechanism, 14,107 ... Acceleration sensor (sensor) ), 40 ... Articulated robot arm (robot arm), 50 ... Vacuum suction device, 102 ... Motor, 103 ... Frame, 104 ... Parael link arm, 106 ... Gimbal, 108 ... Robot arm, 109 ... Suction pad
Claims (8)
カメラまたは検査機などの作業機器を備えるロボットアームと、
外乱が加わる前の前記作業機器の位置および姿勢に対する外乱による前記飛行体本体の移動や揺れを検出するセンサーと、
を有し、
前記ロボットアームは前記センサーの検出値に基づき、外乱が加わる際の前記飛行体本体移動や揺れに応じて前記作業機器を逆位相で動かし、前記作業機器を外乱が加わる前の位置および姿勢に維持する、
ことを特徴とするドローン飛行体。 The main body of the aircraft equipped with a propeller and
With a robot arm equipped with work equipment such as a camera or inspection machine,
A sensor that detects the movement or shaking of the flying object body due to the disturbance with respect to the position and attitude of the work equipment before the disturbance is applied.
Have,
Based on the detection value of the sensor, the robot arm moves the work equipment in the opposite phase in response to the movement or shaking of the flying object body when a disturbance is applied, and maintains the work equipment in the position and posture before the disturbance is applied. To do
A drone flying object characterized by that.
前記ロボットアームとしてパラレルリンク機構を有する、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In the drone aircraft according to claim 1,
The robot arm has a parallel link mechanism.
A drone flying object characterized by that.
前記ロボットアームとして多関節ロボットアームを有する、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In the drone aircraft according to claim 1,
The robot arm has an articulated robot arm.
A drone flying object characterized by that.
前記センサーは、３軸加速度センサーである、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In the drone aircraft according to claim 1,
The sensor is a 3-axis accelerometer.
A drone flying object characterized by that.
前記カメラは、前記ロボットアームに対して回転自在に取り付けられる、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In the drone aircraft according to any one of claims 1 to 4.
The camera is rotatably attached to the robot arm.
A drone flying object characterized by that.
前記多関節ロボットアームは、前記作業機器として、吸着部と吸引ファンとを備える真空吸着装置を有する、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In drone flying body according to請Motomeko 3,
The articulated robot arm has a vacuum suction device including a suction unit and a suction fan as the work equipment.
A drone flying object characterized by that.
前記ロボットアームは、前記飛行体本体を挟んで上方側または／および下方側に配置される、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In the drone aircraft according to any one of claims 1 to 6,
The robot arm is arranged on the upper side and / and the lower side of the flying object body.
A drone flying object characterized by that.
前記ロボットアームは、前記飛行体本体を挟んで上方側および下方側の両方に配置され、
一方の前記ロボットアームの先端に前記作業機器を備え、他方の前記ロボットアームの先端に真空吸着装置が取り付けられる、
ことを特徴とするドローン飛行体。 In the drone aircraft according to claim 1,
The robot arm is arranged on both the upper side and the lower side of the flying object body.
Comprising one said working equipment at the tip of the robot arm, vacuum suction device is attached to the distal end of the other of said robot arm,
A drone flying object characterized by that.
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| WO (1) | WO2017183637A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3142928A1 (en) * | 2022-12-13 | 2024-06-14 | Safran Electronics & Defense | Optronic monitoring device stabilized by manipulator robot |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6707227B2 (en) * | 2016-06-02 | 2020-06-10 | 国立大学法人東京工業大学 | Adsorption device, flying robot |
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| FR3074320A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-05-31 | Airbus Operations | SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATED DETECTION OF LEAK NOISE IN AN AIRCRAFT |
| WO2019117602A1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | 서울대학교산학협력단 | Flight vehicle |
| US10974830B2 (en) * | 2017-12-28 | 2021-04-13 | Auror Flight Scienes Corporation | Manipulation system and method for an aircraft |
| JP6625248B2 (en) * | 2018-01-12 | 2019-12-25 | 川田テクノロジーズ株式会社 | Camera stabilizer for inspection target surface inspection and inspection target surface inspection system including the same |
| JP6973124B2 (en) * | 2018-01-30 | 2021-11-24 | 富士通株式会社 | Flyer |
| KR102034037B1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-10-18 | 주식회사 하이드로봇테크앤리서치 | Data collection apparatus for exploring seabed |
| JP2019155536A (en) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | 株式会社東芝 | Holding device, flight body, and conveyance system |
| JP6661199B2 (en) * | 2018-03-27 | 2020-03-11 | 株式会社エアロネクスト | Flying object |
| CN108357687B (en) * | 2018-04-10 | 2023-05-26 | 浙江海洋大学 | Four rotor crafts can hang based on bat is bionical |
| WO2019234945A1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-12-12 | 株式会社エアロネクスト | Electronic component and aircraft with said electronic component attached thereto |
| CN112424066A (en) * | 2018-07-19 | 2021-02-26 | 株式会社爱隆未来 | Flying body having elongated body portion |
| CN108836759B (en) * | 2018-07-19 | 2020-12-29 | 电子科技大学 | Anti-falling system based on lower limb exoskeleton robot |
| KR102135939B1 (en) * | 2018-09-04 | 2020-08-26 | 박경진 | Photographing device for mounting drone |
| CN108942871B (en) * | 2018-09-10 | 2022-02-11 | 安徽灵翔智能机器人技术有限公司 | Plant protection monitoring robot that cruises |
| KR102127350B1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-06-29 | (주)비씨디이엔씨 | Gimbal device with vibration damping function |
| JP6558787B1 (en) * | 2018-11-16 | 2019-08-14 | 有限会社渥美不動産アンドコーポレーション | Flying object |
| US11220356B2 (en) * | 2019-01-02 | 2022-01-11 | The Boeing Company | Non-destructive inspection using unmanned aerial vehicle |
| CN109927934A (en) * | 2019-04-12 | 2019-06-25 | 中国民航大学 | A kind of multiple degrees of freedom quadrotor drone attitude test device |
| KR102208350B1 (en) * | 2019-05-31 | 2021-01-27 | 유콘시스템 주식회사 | Aircraft capable of maintaining flight performance using joints |
| JP6785018B1 (en) * | 2019-07-25 | 2020-11-18 | 株式会社プロドローン | Remote control system and its control device |
| WO2021013672A1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-01-28 | Signify Holding B.V. | System and method for lifting an object |
| CN110406678A (en) * | 2019-08-07 | 2019-11-05 | 北京凌天世纪控股股份有限公司 | Explosion flying robot |
| CN112389666B (en) * | 2019-11-30 | 2023-08-15 | 南京南华航空产业有限公司 | Wall climbing robot based on vector flight |
| JP7195616B2 (en) * | 2019-12-10 | 2022-12-26 | 株式会社エアロネクスト | Flying object with a long main body |
| US20230004074A1 (en) * | 2019-12-13 | 2023-01-05 | Sony Group Corporation | Parallel link apparatus |
| JP7019204B2 (en) * | 2020-02-04 | 2022-02-15 | 株式会社エアロネクスト | Flying object |
| JP7108348B2 (en) * | 2020-02-04 | 2022-07-28 | 株式会社エアロネクスト | flying object |
| CN111687821B (en) * | 2020-06-24 | 2021-06-22 | 哈尔滨工业大学 | Rotary parallel flying mechanical arm system and expected rotation angle calculating method |
| JP7432238B2 (en) | 2020-06-30 | 2024-02-16 | 株式会社クエストコーポレーション | Object suspension stabilization device |
| CN112009684A (en) * | 2020-07-31 | 2020-12-01 | 国网河南省电力公司商丘供电公司 | Transmission of electricity unmanned aerial vehicle patrols and examines equipment and system of patrolling and examining |
| CN112092550A (en) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 重庆大学 | Flying robot suitable for perching, climbing and grabbing and control method thereof |
| JP6881803B2 (en) * | 2021-01-12 | 2021-06-02 | 株式会社エアロネクスト | An air vehicle with a long body |
| CN113284144B (en) * | 2021-07-22 | 2021-11-30 | 深圳大学 | Tunnel detection method and device based on unmanned aerial vehicle |
| JP7403847B2 (en) * | 2021-09-14 | 2023-12-25 | 株式会社Piatto | Wind turbine receptor continuity test equipment |
| KR102583857B1 (en) * | 2021-11-23 | 2023-10-04 | 동아대학교 산학협력단 | Drone for obtaining vegetation information with multi-spectral camera shake prevention function |
| CN116829460A (en) * | 2021-12-17 | 2023-09-29 | 赛真达国际有限公司 | Expert flying robot system for field autonomous operation |
| CN113998100B (en) * | 2021-12-24 | 2022-03-15 | 湖南大学 | Robot for aerial contact type nondestructive testing operation and control method |
| JP7186474B2 (en) * | 2022-01-26 | 2022-12-09 | 株式会社エアロネクスト | flying object |
| KR102620252B1 (en) * | 2022-03-21 | 2024-01-03 | 충남대학교 산학협력단 | Honeycomb removal system using drone |
| JP2024022827A (en) * | 2022-08-08 | 2024-02-21 | Thk株式会社 | Robot arm and flight robot |
| JP7471705B1 (en) | 2023-09-04 | 2024-04-22 | 株式会社Kailas Robotics | Robot arm and unmanned aerial vehicle equipped with the same |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8251307B2 (en) * | 2007-06-11 | 2012-08-28 | Honeywell International Inc. | Airborne manipulator system |
| JP2010052662A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Space stabilizer |
| CN101417711B (en) * | 2008-11-10 | 2010-11-10 | 北京航空航天大学 | Disturbance compensation mechanism of two axis balance annular shelf |
| US8205820B2 (en) * | 2009-02-03 | 2012-06-26 | Honeywell International Inc. | Transforming unmanned aerial-to-ground vehicle |
| CA2848223A1 (en) * | 2011-09-09 | 2013-03-14 | SZ DJI Technology Co., Ltd | Dual-axis platform for use in a small unmanned aerial vehicle and tri-axis platform for use in a small unmanned aerial vehicle |
| JP6284771B2 (en) * | 2013-01-29 | 2018-02-28 | 株式会社ミツトヨ | Parallel mechanism |
| DE102013104447A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Niederberger-Engineering Ag | Automated and flexible self-climbing landing gear with flight characteristics |
| US10399676B2 (en) * | 2014-03-31 | 2019-09-03 | Working Drones, Inc. | Indoor and outdoor aerial vehicles for painting and related applications |
| WO2014106814A2 (en) * | 2014-04-14 | 2014-07-10 | Wasfi Alshdaifat | A reporter drone |
| FR3036992B1 (en) * | 2015-06-08 | 2019-04-19 | Asma & Clement Aerial Advanced Technologies | REMOTE WORKING SYSTEM |
-
2017
- 2017-04-18 JP JP2017081864A patent/JP6844097B2/en active Active
- 2017-04-18 WO PCT/JP2017/015600 patent/WO2017183637A1/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3142928A1 (en) * | 2022-12-13 | 2024-06-14 | Safran Electronics & Defense | Optronic monitoring device stabilized by manipulator robot |
| WO2024126941A1 (en) * | 2022-12-13 | 2024-06-20 | Safran Electronics & Defense | Optronic surveillance device stabilised by a manipulator robot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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