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技術 遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法および飛行補助装置

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 小澤典子大関隆寛
出願日 2015年7月23日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2015-145389
公開日 2017年2月2日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-024573
状態 未査定
技術分野 飛行船・気球・飛行機 移動体の位置、進路、高度又は姿勢の制御
主要キーワード 規制ワイヤ 階段踊り場 ナイロン素材 繋留部材 サブワイヤ 反転トルク 昇降階段 交差ワイヤ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

ワイヤケーブルの重量による負荷を低減して、かつ、操縦不能や墜落を防止して安定的に飛行を可能とする。

解決手段

本発明は、遠隔操縦飛行体を安定的に飛行させる飛行補助方法であって、遠隔操縦式飛行体の離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に事前にワイヤAを張り、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留し、遠隔操縦式飛行体を飛行させる遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。

概要

背景

従来より、薬剤散布航空写真撮影等の用途に遠隔操縦飛行体が利用されている。このような遠隔操縦式飛行体は、操作者が地上で操縦用スティックやつまみ等を操作し、その操作量に応じた制御信号を、地上の発信機から遠隔操縦式飛行体に装備された受信機に送信することで、遠隔操縦式飛行体の姿勢や位置を制御する。

近年、多くの遠隔操縦式飛行体には、慣性計測装置IMU(Inertial Measurement Unit)を用いた姿勢制御と全地球測位網GPS(Global Positioning System)を用いた位置制御が適用されており、操縦者の技量に依存していた以前の操作に比べて、割合簡単に利用できるようになっている。しかしながら、IMUには地磁気を検出するコンパスが使われており、飛行環境磁場環境下であれば、正しく向きを制御することができない。また、建物の影などで、充分な数のGPSの信号を受信できなければ、位置を正しく判定することができない。このような姿勢制御や位置制御が上手く働かない環境では、遠隔操縦式飛行体が操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱をしたり、墜落する危険がある。

従来から、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱に対する対策として遠隔操縦式飛行体を繋留する方法が提案されている。

特許文献1には、「メインロータと、該ロータによる反転トルク打ち消すためのテールロータとを備え、遠隔操縦されるヘリコプタにおいて、機体に支持部を形成し、該支持部を飛行領域規制するための規制ワイヤにより地上と連結したことを特徴とする遠隔操縦式ヘリコプタ」が開示されている。

特許文献2には、「回転することによって揚力を発生するローターと、該ローターを回転させる駆動源と、前記駆動源を制御する制御手段とを搭載した遠隔操縦式無人飛行体であって、前記ローターの周囲には、少なくとも前記制御手段との通信を可能にするケーブルを捲回するための保持枠が設けられ、前記保持枠にケーブルが円筒もしくは円錐状に捲回され、前記ローターの周囲にケーブルからなるダクトが形成された状態で浮上し、前記ケーブルを繰り出しながら飛行を行うように構成されていることを特徴とする遠隔操縦式無人飛行体。」が開示されている。

概要

ワイヤやケーブルの重量による負荷を低減して、かつ、操縦不能や墜落を防止して安定的に飛行を可能とする。本発明は、遠隔操縦式飛行体を安定的に飛行させる飛行補助方法であって、遠隔操縦式飛行体の離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に事前にワイヤAを張り、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留し、遠隔操縦式飛行体を飛行させる遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。

目的

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤやケーブルの重量による負荷を低減して、かつ、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱や墜落を防止して飛行体の安定的な飛行を可能とする遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法および飛行補助装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

遠隔操縦飛行体を安定的に飛行させる飛行補助方法であって、遠隔操縦式飛行体の離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に事前ワイヤAを張り、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留し、遠隔操縦式飛行体を飛行させる遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。

請求項2

繋留部材は、ワイヤAに通され、周長がワイヤAの径より大きいリングである請求項1に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。

請求項3

ワイヤBを介して繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留する請求項1または2に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。

請求項4

ワイヤBの長さは3〜50mである請求項3に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。

請求項5

遠隔操縦式飛行体の離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に張られたワイヤAと、遠隔操縦式飛行体が繋留されるとともに、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材とを備えた遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置

請求項6

繋留部材は、ワイヤAに通され、周長がワイヤAの径より大きいリングである請求項5に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。

請求項7

繋留部材と遠隔操縦式飛行体とを接続するワイヤBを備えた請求項5または6に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。

請求項8

ワイヤBの長さは3〜50mである請求項7に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。

技術分野

0001

本発明は、遠隔操縦飛行体飛行補助する飛行補助方法および飛行補助装置に関する。

背景技術

0002

従来より、薬剤散布航空写真撮影等の用途に遠隔操縦式飛行体が利用されている。このような遠隔操縦式飛行体は、操作者が地上で操縦用スティックやつまみ等を操作し、その操作量に応じた制御信号を、地上の発信機から遠隔操縦式飛行体に装備された受信機に送信することで、遠隔操縦式飛行体の姿勢や位置を制御する。

0003

近年、多くの遠隔操縦式飛行体には、慣性計測装置IMU(Inertial Measurement Unit)を用いた姿勢制御と全地球測位網GPS(Global Positioning System)を用いた位置制御が適用されており、操縦者の技量に依存していた以前の操作に比べて、割合簡単に利用できるようになっている。しかしながら、IMUには地磁気を検出するコンパスが使われており、飛行環境磁場環境下であれば、正しく向きを制御することができない。また、建物の影などで、充分な数のGPSの信号を受信できなければ、位置を正しく判定することができない。このような姿勢制御や位置制御が上手く働かない環境では、遠隔操縦式飛行体が操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱をしたり、墜落する危険がある。

0004

従来から、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱に対する対策として遠隔操縦式飛行体を繋留する方法が提案されている。

0005

特許文献1には、「メインロータと、該ロータによる反転トルク打ち消すためのテールロータとを備え、遠隔操縦されるヘリコプタにおいて、機体に支持部を形成し、該支持部を飛行領域規制するための規制ワイヤにより地上と連結したことを特徴とする遠隔操縦式ヘリコプタ」が開示されている。

0006

特許文献2には、「回転することによって揚力を発生するローターと、該ローターを回転させる駆動源と、前記駆動源を制御する制御手段とを搭載した遠隔操縦式無人飛行体であって、前記ローターの周囲には、少なくとも前記制御手段との通信を可能にするケーブルを捲回するための保持枠が設けられ、前記保持枠にケーブルが円筒もしくは円錐状に捲回され、前記ローターの周囲にケーブルからなるダクトが形成された状態で浮上し、前記ケーブルを繰り出しながら飛行を行うように構成されていることを特徴とする遠隔操縦式無人飛行体。」が開示されている。

先行技術

0007

特開平2−77395号公報
特開2014−227016号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、機体に設けられた支持部を、ワイヤによって地上と連結しているため、ワイヤを送り出したり、巻き取ったりしてワイヤの張力を調整する機構や制御が必要となる。また、機体に設けられた支持部にワイヤが接続されているため、飛行距離に応じて長くなるワイヤの重量による負荷が飛行体にかかり、飛行体を小型化することができないという問題もある。

0009

また、特許文献2に開示された技術では、特許文献1と同様に、ケーブルの重量による負荷が飛行体にかかるのに加えて、特許文献2では、飛行体の保持枠に通信用のケーブルが円筒もしくは円錐状に捲回されているため、飛行体の機体が大きくなるという問題がある。

0010

近年、飛行の長時間化や墜落時の被害軽減のため、遠隔操縦式飛行体の小型軽量化が進んでおり、このような遠隔操縦式飛行体に、ワイヤやケーブルの重量による負荷を低減して、かつ、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱や墜落を防止して安定的に飛行を可能とする対策が必要である。

0011

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤやケーブルの重量による負荷を低減して、かつ、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱や墜落を防止して飛行体の安定的な飛行を可能とする遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法および飛行補助装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
[1]遠隔操縦式飛行体を安定的に飛行させる飛行補助方法であって、
遠隔操縦式飛行体の離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に事前にワイヤAを張り
ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留し、
遠隔操縦式飛行体を飛行させる遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。
[2] 繋留部材は、ワイヤAに通され、周長がワイヤAの径より大きいリングである[1]に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。
[3] ワイヤBを介して繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留する[1]または[2]に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。
[4] ワイヤBの長さは3〜50mである[3]に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助方法。
[5] 遠隔操縦式飛行体の離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に張られたワイヤAと、
遠隔操縦式飛行体が繋留されるとともに、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材とを備えた遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。
[6] 繋留部材は、ワイヤAに通され、周長がワイヤAの径より大きいリングである[5]に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。
[7] 繋留部材と遠隔操縦式飛行体とを接続するワイヤBを備えた[5]または[6]に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。
[8] ワイヤBの長さは3〜50mである[7]に記載の遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置。

発明の効果

0013

本発明によれば、ワイヤやケーブルの重量による遠隔操縦式飛行体への負荷を低減し、かつ、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱や墜落を防止して安定的に遠隔操縦式飛行体を飛行させることができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施の形態1に係るマルチプタの飛行補助装置の構成例を示す図である。
本発明の実施の形態2に係るマルチコプタの飛行補助装置の構成例を示す図である。
本発明の実施の形態3に係るマルチコプタの飛行補助装置の構成例を示す図である。
実施例2の実験4における装置構成を示す図である。
実施例2の実験5における装置構成を示す図である。
実施例3の実験6および7における装置構成を示す図である。

0015

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

0016

遠隔操縦式飛行体のうち、複数の回転翼を備えるものはマルチコプタと呼ばれている。マルチコプタは、各回転翼回転数増減することで、上昇、下降前進後進旋回空中停止が可能である。

0017

発明者らは、このマルチコプタを用いて工場などの設備空撮点検する際に、操縦不能や近隣への墜落時の被害を軽減して安定的に飛行させる方法を検討した。安定的にマルチコプタを飛行させるためには、マルチコプタをワイヤ等で繋留する方法が考えられるが、特にマルチコプタを遠方まで飛行させる際には、ワイヤの重量による負荷がマルチコプタにかかる。特に、小型軽量のマルチコプタの場合では、マルチコプタの飛行は不安定になり、かつバッテリ消費が多くなることから飛行時間が短縮するという問題がある。そこで、発明者らは、検討の結果、以下の方法が有効であると考えた。

0018

すなわち、予め、マルチコプタの離着地点付近と飛行させたい地点付近との間にワイヤAを張っておく。そして、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留する。

0019

このように、マルチコプタの離着地点付近と飛行させたい地点付近との間にワイヤAを張り、ワイヤAの伸長方向に移動可能な状態でワイヤAに接続された繋留部材に遠隔操縦式飛行体を繋留した状態でマルチコプタを飛行させることで、マルチコプタを遠方まで飛行させる場合であっても、マルチコプタには、飛行距離に応じて長くなるワイヤAの重量による負荷がかからず、マルチコプタを安定的に飛行させることができる。また、マルチコプタは繋留部材に繋留されているため、所定の範囲内から逸脱して飛行することがなく、操縦不能により想定飛行エリアから逸脱してしまうことを防止することができる。

0020

ここで、繋留部材としては、リングを用いることができる。この場合、ワイヤAにリングを通し、このリングにマルチコプタを繋留すればよい。ここで、リングとは、リング状の部材を示し、例えば、リング状のワイヤを用いることができる。リングは、マルチコプタの飛行状態においてもリング形状が保持できるような強度を有することが好ましい。

0021

なお、繋留部材としては、リングの他にもフック等の種々の部品を用いることができる。以下では、繋留部材としてリングを用いた例を説明する。

0022

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るマルチコプタの飛行補助装置の構成例を示す図である。

0023

図中の符号1はマルチコプタ、2はマルチコプタのスキッド着陸用の脚)、AはワイヤA、BはワイヤB、5はリング、6はマルチコプタ側スイベル、7はリング側スイベル、8は各スキッド2とワイヤBをつなぐサブワイヤ、9はマルチコプタ側ワイヤ全体(リング5、ワイヤB、サブワイヤ8を合わせたもの)、10はワイヤAの固定点3が設置された固定部、11はワイヤAの固定点4が設置された固定部をそれぞれ示している。

0024

ワイヤAは、マルチコプタ1の離着地点付近の固定部11の固定点4と、マルチコプタ1を飛行させたい地点付近の固定部10の固定点3との間に張られている。なお、固定点3と固定点4は、必ずしも、離着地点付近や飛行させたい地点付近に設ける必要はなく、ワイヤAを離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に張ることができれば、固定点3や4は、離着地点付近や飛行させたい地点付近の延長線上に設置するようにしてもよい。

0025

ワイヤAは、張力をもって固定できるように固定点3と固定点4との間に張っておく。例えば、マルチコプタ1を工場などの設備の空撮に利用する際には、固定点3や固定点4を、建屋屋根煙突の頂上、地面等に設置すればよい。

0026

固定点3および固定点4は、ワイヤAを固定できる場所であれば、既存設備の一部であっても良いし、既存設備に専用のポールを設置して固定点3および固定点4を構成してもよい。ワイヤAには、リング5が通されている。マルチコプタ1は、ワイヤBを介して、リング5に繋留されている。

0027

図1の例ではマルチコプタ1が4本のスキッド2を有している。4本のスキッド2のそれぞれには、サブワイヤ8が取り付けられている。サブワイヤ8は、一箇所でまとめられて、サブワイヤ8がまとめられた集合部がワイヤBに接続されている。

0028

サブワイヤ8の集合部とワイヤBとの接続部には、マルチコプタ1の回転時にサブワイヤ8とワイヤBとがねじれないよう、自由回転できるマルチコプタ側スイベル6が設けられている。さらに、ワイヤBとリング5との接続部には、ワイヤBとリング5とがねじれがないよう、リング側スイベル7が設けられている。リング5はワイヤAに通されている。

0029

マルチコプタ1の飛行には、通常、衝突防止のため、障害物と距離を保つ必要がある。そのため、マルチコプタ1の飛行時にマルチコプタ1がワイヤAと接触しないように、ワイヤBの長さを、3m以上とすることが好ましい。また、小型軽量のマルチコプタを用いる場合には、ワイヤBの重量による負荷がかかってもマルチコプタ1を安定的に飛行させることができるよう、ワイヤBの長さは50m以下とすることが好ましい。

0030

リング5の周長はワイヤAの径より大きいものとする。リング5は、ワイヤAに通してワイヤAの伸長方向に移動可能とするために、リング5の周長は、ワイヤAの周長以上である必要がある。また、リング5の周長は、突風等による予期せぬ位置のずれを考慮すれば長い方が良いが、運用上20m以下が望ましい。

0031

このように、実施の形態1に係る遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置では、離着地点付近と飛行させたい地点付近との間に張られたワイヤAに、マルチコプタ1が繋留されたリング5を通すことで、飛行距離に関わらず、ワイヤやケーブルの重量によるマルチコプタ1への負荷を最小限に低減することができ、安定的にマルチコプタ1を飛行させることができる。また、実施の形態1に係るマルチコプタ1では、マルチコプタ1の飛行範囲がワイヤAとリング5によって規制されているため、マルチコプタ1の操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱を防止することができる。

0032

なお、本発明は、上述の形態に関わらず、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の設計変更を実施することができる。

0033

例えば、マルチコプタ側ワイヤ全体9に大きな張力が掛かる場合には、墜落の危険が伴うため、マルチコプタ側ワイヤ全体9の全部あるいは一部を伸縮する素材によって構成し、張力を軽減させるように構成しても良い。

0034

また、マルチコプタ1の飛行は、コントローラなどでマニュアル操作してもよく、事前に飛行ルートを指定する自動飛行でも、マニュアルと自動飛行の組み合わせても良い。

0035

さらに、図1では、プロペラを4枚持つマルチコプタ(クワッドコプタ)を示しているが、プロペラの枚数は、何枚でもよく、6枚や8枚であっても良い。また、図ではスキッドを4本持つマルチコプタを示しているが、スキッドの本数は何本であっても良い。

0036

また、上述の説明では、マルチコプタ1を例として説明を行ったが、本発明は、他の遠隔操縦式飛行体に適用してもよい。

0037

なお、ワイヤAを張る離着地点付近や飛行させたい地点付近における「付近」とは、離着地点や飛行させたい地点から、マルチコプタ側ワイヤ全体9の長さ程度に離れた範囲を指す。

0038

[実施の形態2]
図2は、本発明の実施の形態2に係る遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置の構成例を示す図である。

0039

実施の形態2では、ワイヤAが水平に張られている。なお、図2の例では、建屋15の水平な屋根の両端に手すり16が設けられており、この両側の手すり16の間に、ワイヤAが水平に張られている。建屋15の屋根の外縁には、足場17が付設されている。建屋の長手方向の側面には、屋根までの昇降階段18が設置され、昇降階段18の上には、踊り場19が設置されている。なお、他の構成については、実施の形態1と略同様であるため、同一構成については同一符号を付すことによりその説明を省略する。

0040

このように、ワイヤAを水平に張った場合でも、ワイヤやケーブルの重量による遠隔操縦式飛行体への負荷を低減し、かつ、操縦不能による飛行想定エリア外への逸脱や墜落を防止して安定的に遠隔操縦式飛行体を飛行させることができるという本発明の効果を奏することができる。

0041

また、ワイヤAが水平に張られている場合に、マルチコプタ側ワイヤ全体9の長さを、地面からワイヤAの張られた位置(高さ)までの距離より短くすることで、操縦不能となってマルチコプタ1が墜落したような場合でも、マルチコプタ1が地面に衝突することがなく、マルチコプタ1や周囲の設備の損傷を防ぐことができる。

0042

[実施の形態3]
図3は、本発明の実施の形態3に係る遠隔操縦式飛行体の飛行補助装置の構成例を示す図である。

0043

実施の形態3では、ワイヤAが地面に対して傾斜して張られている。なお、他の構成については、実施の形態1と略同様であるため、同一構成については同一符号を付すことによりその説明を省略する。図3の例では、高さのある固定部12の頂部にポール13が設置されている。このポール13にワイヤAの一端を固定し、地上の固定部14にワイヤAの他端を固定している。

0044

このように、実施の形態3では、ワイヤAを水平面に対して傾斜して張ることで、マルチコプタ1の回転翼の回転が停止してしまった場合でも、マルチコプタ1がワイヤAを伝って降下してくることになり、墜落時の衝撃を軽減できるという効果を奏する。

0045

本発明の実施例として、図3に示す構成を用いて、固定部12(煙突)の頂上にある装置(イグナイタ(図示せず))の空撮による点検を行った。使用したマルチコプタ1は、回転翼が6枚のヘキサコプタを用いた。マルチコプタ1の外形寸法は、850×850×400mmである。カメラバッテリ等の搭載機材を含めたマルチコプタ1の総重量は3800gであった。

0046

マルチコプタ1の4本のスキッド2に、長さ350mmのサブワイヤ8を接続し、サブワイヤ8の集合部にマルチコプタ側スイベル6を設けた。ワイヤBの長さを10mとし、リング5の周長は4mとした。

0047

ワイヤBとリング5の接続部にもリング側スイベル7を設けた。ワイヤA、ワイヤBおよびサブワイヤ8には、約1mm径ナイロン素材を用いた。リング5には0.8mm径のステンレス線を用いてリング形状が保持できるようにした。

0048

実施例1において、固定部12は、高さ80mの煙突であり、煙突の頂部に、長さ2mのポール13を取り付けた。ポール13の先端に、ワイヤAを接続した。ワイヤAの地上側の端部が固定された固定部14は、高さ13m程度の工場建屋の屋根を用いた。固定部12(煙突)と固定部14(工場建屋)の距離は、15m程度であった。

0049

[実験1]
実験1として、工場建屋(固定部14)の屋根からマルチコプタ1を離陸させ、マニュアル操作でリング5の中心部がワイヤAに沿うように、すなわち、リング5がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させた。ポール13の近傍までマルチコプタ1を飛行させた後、上空で約10秒間ホバリングさせ、固定部12(煙突)に設けられたイグナイタの点火部をマルチコプタ1に搭載したビデオカメラによりビデオ撮影した。撮影画像は、固定部14(工場建屋)の屋根に設置したモニタ無線伝送され、リアルタイムで点火の有無を確認できた。点火の確認後、再びリング5の中心部がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させ、固定部14(工場建屋)の屋根に着陸させた。

0050

[実験2]
実験2は、実験1と同様に固定部14(工場建屋)の屋根からマルチコプタ1を離陸させ、マニュアル操作でリング5の中心部がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させた。高度70m付近でマルチコプタ1が操縦不能になったことを想定して、意図的にマルチコプタ1の回転翼を回転駆動するモータの回転を止めた。マルチコプタ1はワイヤAを伝って降下したが、地上に待機していた作業員によって地面落下前回収され、マルチコプタ1にも周囲の設備にも影響はなかった。

0051

このように本発明の飛行補助装置を用いてマルチコプタ1を飛行させることで、マルチコプタ1に万が一操縦不能等のトラブルが発生した場合にも、周辺設備やマルチコプタ1に大きな損傷を与えずに、煙突のイグナイタの点検作業を行うことができることが分かった。これにより、本発明の有効性を確認することができた。

0052

本発明の実施例として図2(実験3)、図4(実験4)および図5(実験5)に示す構成で工場建屋の屋根の腐食点検を行った。使用したマルチコプタ1は、回転翼が6枚のヘキサコプタを用いた。マルチコプタ1の外形寸法は850×850×400mmであった。カメラやバッテリ等の搭載機材を含めて、マルチコプタ1の総重量は3800gとなった。マルチコプタ1の4本のスキッド2に、長さ350mmのサブワイヤ8を接続し、サブワイヤ8の集合部にマルチコプタ側スイベル6を設けた。ワイヤBの長さは6mとし、リング5の周長は4mとした。ワイヤBとリング5の接続部にもリング側スイベル7を設けた。ワイヤA、ワイヤBおよびサブワイヤ8には、約0.8mm径のナイロン素材を用いた。リング5には0.5mm径ステンレス線を用いてリング形状が保持できるようにした。

0053

工場建屋15は、長さ100m、幅50m、高さ30mである。建屋15の長手方向の側面には、屋根までの昇降階段18、屋根の幅方向両側に手すり16、屋根の外縁には足場17が付設されている。ワイヤAは、両側の手すり16に接続し、水平に張った。

0054

[実験3]
実験3として、操縦者が昇降階段18の踊り場19にてマルチコプタ1の操縦を行った。マルチコプタ1は足場17から離着陸させた。マニュアル操作でリング5の中心部がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させた。ワイヤAの伸長方向と直交する方向に、約7m(計14m)の範囲が空撮可能であり、屋根の全範囲を空撮するために、4本のワイヤAを平行に張り、マルチコプタ1を繋留するワイヤAの位置を4回変えて空撮を実施した。

0055

操縦不能になった場合にはマルチコプタ側ワイヤ全体9に張力が掛かり、最悪の場合は墜落するが、建屋高さが30mであり、マルチコプタ側ワイヤ全体9の長さ8mであるため、万が一、屋根からマルチコプタ1から飛び出して墜落した場合にも、マルチコプタ1が地上に落下することはない。マルチコプタ1が落下することがないため、空撮を実施中に、建屋下の人払い範囲を狭く設定することができた。

0056

[実験4]
図4は、実施例2の実験4における装置構成を示す図である。実験4として、実験3と同様に操縦者は昇降階段18の踊り場にてマルチコプタ1を操作し、マルチコプタ1は足場17から離着陸させた。実験4では、マルチコプタ1が建屋15の側壁に衝突しないよう、交差ワイヤ20を張った。具体的には、マルチコプタ1がリング5を介して繋留されるワイヤAと平行にさらにワイヤを張り、ワイヤAと、平行に張ったワイヤとの間に、交差ワイヤ20を張った。ワイヤAの端部から、交差ワイヤ20までの距離L1は、マルチコプタ側ワイヤ全体9の長さである8m以上となるように、12.5mとした。

0057

また、手すり16の端部から、手すり16の端部に最も近いワイヤAとの距離L2も、ワイヤ全体9の長さである8m以上となるように、12.5mとした。

0058

この構成により、墜落時にも屋根の上から飛び出して落下することがなく、屋根下の人払いが不要になった。交差ワイヤ20を設けることで、屋根の端部の真上をマルチコプタ1が飛行することはできなくなったが、カメラを屋根に対して真下ではなく、斜めに向けることで、屋根の端部の真上を飛行させることなく、屋根全体の空撮画像が取得できた。

0059

[実験5]
図5は、実施例2の実験5における装置構成を示す図である。図5に示すように、実験5として、実験4の交差ワイヤ20の代わりにストッパ21を設置した。ストッパ21は、図4における交差ワイヤ20とワイヤAの交差位置に相当する位置に設置した。なお、手すり16の端部から、手すり16の端部に最も近いワイヤAとの距離L2も、ワイヤ全体9の長さである8m以上となるように、12.5mとした。ストッパ21を設けることで、リング5のワイヤA端部への移動を規制することができ、実験4と同様の効果があった。

0060

このように、本発明の飛行補助装置および飛行補助方法を利用することで、マルチコプタ1の飛行を安定化させ、操縦不能等の万一の場合にも設備やマルチコプタ1に大きな損傷を与えることなく、屋根下の人払い範囲を最小限とした(場合によっては不要)状態で建屋屋根の腐食点検が行えた。

0061

本発明の実施例として、図6に示す構成を用いて、固定部22(煙突)の頂上にある装置(イグナイタ(図示せず))の空撮による点検を行った。使用したマルチコプタ1は、回転翼が6枚のヘキサコプタを用いた。マルチコプタ1の外形寸法は、850×850×400mmである。カメラやバッテリ等の搭載機材を含めたマルチコプタ1の総重量は3800gであった。

0062

マルチコプタ1の4本のスキッド2に、長さ350mmのサブワイヤ8を接続し、サブワイヤ8の集合部にスイベル6を設けた。ワイヤBの長さを10mとし、リング5の周長は0.3mとした。

0063

ワイヤBとリング5の接続部にもスイベル7を設けた。ワイヤA、ワイヤBおよびサブワイヤ8には、約1mm径のナイロン素材を用いた。リング5には0.8mm径のステンレス線を用いてリング形状が保持できるようにした。実施例3において、固定部22(煙突)は、高さ80mであり、固定部22(煙突)の近傍に、一次的にクレーン23を設置し、クレーン23の先端に、固定点3を設けてワイヤAを接続した。ワイヤAの地上側の固定点4は、地面(固定部14)の近傍とした。ワイヤAの固定点3近傍と、固定点4近傍にストッパ21を設けている。固定部22(煙突)と固定点4の水平距離は、5m程度であった。

0064

[実験6]
実験6として、リング5が地上側のストッパより上部になるように設定し、マルチコプタ1を離陸させ、マニュアル操作でリング5の中心部がワイヤAに沿うように、すなわち、リング5がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させた。クレーン23の先端近傍のストッパ21までマルチコプタ1を飛行させた後、上空で約10秒間ホバリングさせ、煙突(固定部22)に設けられたイグナイタの点火部をマルチコプタ1に搭載したビデオカメラによりビデオ撮影した。撮影画像は、地上に設置したモニタに無線伝送され、リアルタイムで点火の有無を確認できた。点火の確認後、再びリング5がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させ、地上に着陸させた。

0065

[実験7]
実験7は、実験6と同様にマルチコプタ1を離陸させ、マニュアル操作でリング5の中心部がワイヤAに沿うようにマルチコプタ1を飛行させた。高度70m付近でマルチコプタ1が操縦不能になったことを想定して、マルチコプタ1の回転翼を回転駆動するモータの回転を止めた。マルチコプタ1は、ワイヤAを伝って降下したが、ストッパ21で落下が止まり、地上に待機していた作業員によって地面落下前に回収され、マルチコプタ1にも周囲の設備にも影響はなかった。

実施例

0066

このように本発明の飛行補助装置を用いてマルチコプタ1を飛行させることで、マルチコプタ1に万が一操縦不能等のトラブルが発生した場合にも、周辺設備やマルチコプタ1に大きな損傷を与えずに、煙突のイグナイタの点検作業を行うことができることが分かった。これにより、本発明の有効性を確認することができた。

0067

AワイヤA
B ワイヤB
1マルチコプタ
2スキッド
3 ワイヤAの固定点
4 ワイヤAの固定点
5リング
6 マルチコプタ側スイベル
7 リング側スイベル
8サブワイヤ
9 マルチコプタ側ワイヤ全体
10 ワイヤAの固定部
11 ワイヤAの固定部
12 ワイヤAの固定部
13ポール
14 ワイヤAの固定部
15建屋
16手すり
17足場
18階段
19階段踊り場
20交差ワイヤ
21ストッパ
22 ワイヤAの固定部
23 クレーン

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