▶ 株式会社自律制御システム研究所の特許一覧 ▶ 株式会社ＮＪＳの特許一覧
特許7216969無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-25
(45)【発行日】2023-02-02
(54)【発明の名称】無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法
(51)【国際特許分類】
B64C 37/00 20060101AFI20230126BHJP
B64C 13/18 20060101ALI20230126BHJP
B64C 27/08 20230101ALI20230126BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20230126BHJP
B64D 27/24 20060101ALI20230126BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20230126BHJP
【ＦＩ】
B64C37/00
B64C13/18 Z
B64C27/08
B64C39/02
B64D27/24
B64D47/08
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021117288
(22)【出願日】2021-07-15
(62)【分割の表示】P 2020512977の分割
【原出願日】2018-04-10
(65)【公開番号】P2021165142
(43)【公開日】2021-10-14
【審査請求日】2021-07-30
(73)【特許権者】
【識別番号】515100042
【氏名又は名称】株式会社ＡＣＳＬ
(73)【特許権者】
【識別番号】501054551
【氏名又は名称】株式会社ＮＪＳ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100158469
【弁理士】
【氏名又は名称】大浦 博司
(72)【発明者】
【氏名】黒岩 賢司
(72)【発明者】
【氏名】井上 翔介
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 裕亮
【審査官】長谷井 雅昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２１１８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６１２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０１４９１８９８（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００６－０５１８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３６９１６６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０７２０７０８７（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０４５０７２５６（ＣＮ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１７／１８３２１９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１３６９１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０５４９９３５０（ＣＮ，Ｕ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００１２１９４（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００１２１３６（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｃ ３７／００
Ｂ６４Ｃ １３／１８
Ｂ６４Ｃ ２７／０８
Ｂ６４Ｃ ３９／０２
Ｂ６４Ｄ ２７／２４
Ｂ６４Ｄ ４７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の先行衝突部材と、第２の先行衝突部材と、前記第１及び第２の先行衝突部材を離間して無人航空機の機体上方に保持し、機体内又は機体上の所定位置を中心に機体の側方側へと回動することにより機体に対して傾斜可能な保持部材であって、該第１及び第２の先行衝突部材の一方が境界面に衝突したことに応じて回動する保持部材と
を備え、
前記第１の先行衝突部材と前記第２の先行衝突部材とは、一つの前記保持部材上に、機体の幅方向に離間して直線上に位置しており、
前記保持部材は、前記第１及び第２の先行衝突部材の一方が境界面に衝突したことに応じて該境界面から働く力により回動し、機体の上昇に応じて該第１及び第２の先行衝突部材の両方を該境界面に接触させるよう構成された、
無人航空機の飛行制御機構、
を、前記保持部材における前記側方側への回動の方向とは異なる方向で前後に離間して複数備え、
前記機体は、複数の前記飛行制御機構における前記保持部材の各々に対応して固定の保持部材用軸部を各々別個に有し、該保持部材の各々が、該機体に対し、自己に対応する該保持部材用軸部を回動軸として回動可能に取り付けられることにより、該保持部材の各々は互いに独立して回動可能であり、
各々の飛行制御機構における前記第１及び第２の先行衝突部材を前記境界面に接触させた状態で飛行することにより、該境界面に沿って飛行するよう構成された、
無人航空機。
【請求項2】
前記第１及び第２の先行衝突部材が回転部材であり、第１及び第２の該回転部材が前記境界面に接触した状態で前記無人航空機が飛行するときに該第１及び第２の回転部材が回転するよう構成された、請求項１に記載の無人航空機。
【請求項3】
少なくとも４つの回転翼と、前記回転翼を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置に前記回転翼を駆動させるための制御信号を生成する制御信号生成部と
を備えた、
請求項１に記載の無人航空機。
【請求項4】
前記無人航空機は、前記少なくとも４つの回転翼として、左右に離間した２つの回転翼からなる回転翼の組を２組備え、各々の組において、機体が傾斜していない状態で当該組に含まれる前記２つの回転翼の位置よりも下方に前記所定位置が位置するよう、該各々の組に対応して前記飛行制御機構を備えた、
請求項３に記載の無人航空機。
【請求項5】
前記制御信号が姿勢制御信号を含み、前記姿勢制御信号により前記駆動装置に前記回転翼を駆動させ、前記無人航空機が傾斜した時に該回転翼の一部の回転数を減らすことにより該無人航空機の姿勢を制御するよう構成された、
請求項３又は４に記載の無人航空機。
【請求項6】
前記駆動装置が、各々の前記回転翼に各々が動力を与える複数のモータを備え、各々の前記モータが、自己により動力を与えられる前記回転翼よりも重力ポテンシャルの高い位置において該回転翼に動力を与えるよう構成された、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項7】
推力発生プロペラを更に備え、前記少なくとも４つの回転翼の回転により浮きつつ前記推力発生プロペラの回転により推進するよう構成された、
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項8】
撮影カメラを更に備え、前記撮影カメラにより閉鎖性空間の内部で撮影をしつつ、前記回転翼を駆動して該閉鎖性空間の内部を飛行するよう構成された、
請求項３乃至７のいずれか一項に記載の無人航空機。
【請求項9】
進行方向撮影カメラと、進行方向撮影データ送信器とを更に備え、前記進行方向撮影カメラにより進行方向を撮影し、得られた進行方向撮影データを前記進行方向撮影データ送信器から外部に送信しつつ飛行するよう構成された、
請求項８に記載の無人航空機。
【請求項10】
第１の先行衝突部材と、第２の先行衝突部材と、前記第１及び第２の先行衝突部材を離間して無人航空機の機体上方に保持し、機体内又は機体上の所定位置を中心に機体の側方側へと回動することにより機体に対して傾斜可能な保持部材であって、該第１及び第２の先行衝突部材の一方が境界面に衝突したことに応じて該境界面から働く力により回動し、機体の上昇に応じて該第１及び第２の先行衝突部材の両方を該境界面に接触させる、保持部材と
を備え、
前記第１の先行衝突部材と前記第２の先行衝突部材とは、一つの前記保持部材上に、機体の幅方向に離間して直線上に位置している、
無人航空機の飛行制御機構
を、前記保持部材における前記側方側への回動の方向とは異なる方向で前後に離間して複数備えた無人航空機であって、
前記機体は、複数の前記飛行制御機構における前記保持部材の各々に対応して固定の保持部材用軸部を各々別個に有し、該保持部材の各々が、該機体に対し、自己に対応する該保持部材用軸部を回動軸として回動可能に取り付けられることにより、該保持部材の各々は互いに独立して回動可能である、
無人航空機を、各々の飛行制御機構における前記第１及び第２の先行衝突部材を前記境界面に接触させた状態で飛行させることにより、該無人航空機を該境界面に沿って飛行させる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法に関する。より詳細には、本発明は、管状空間内部、矩形状空間内部等の閉鎖性空間内部を初めとして、何らかの境界面との衝突が起こり得る環境での無人航空機の飛行を制御するための飛行制御機構や、これを備えた無人航空機、及びこれらを用いる方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下水道管路の耐用年数はおよそ５０年とされており、今後、耐用年数を迎える施設が飛躍的に増加すると想定されている。効率的な維持管理のためには、下水道管路状態の把握が不可欠である。
【0003】
従来、下水道管路状態の調査方法は、調査員が管内に潜行して直接目視により調査する方法、地上とケーブル接続されたテレビカメラを管内に配置して撮影する方法、地上とケーブル接続されたテレビカメラを自走式車両に搭載して管内に配置し、走行しつつ撮影する方法等が用いられていた。しかしながら、調査員の直接目視による方法においては、下水道管路内に有毒ガスが発生して人体に影響を及ぼす危険性や急な降雨時の浸水による危険性等、さまざまな問題があり、またテレビカメラを管内に配置する方法においても、十分な調査速度が得られなかったり、下水道管路内の水位が上昇した時に車両の制御が困難になったりする等の問題がある。
【0004】
また下水道管路に限らず、壁面や天井等、何らかの境界面との衝突が起こり得る環境で無人飛行機を飛行させるに際しては、当該境界面との衝突により無人航空機の制御可能性が損なわれたり、場合によっては機体に損傷が生じたりする恐れもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－０８７９１７号公報（日本）
【文献】特開２０１７－２２６２５９号公報（日本）
【文献】特開２０１８－００１９６７号公報（日本）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで本発明は、境界面との衝突を制御することにより無人航空機の飛行を制御するための飛行制御機構、当該機構を備えた無人航空機、及びこれらを用いる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するべく、本発明は、第１の先行衝突部材と、第２の先行衝突部材と、第１及び第２の先行衝突部材を離間して無人航空機の機体上方に保持し、機体内又は機体上の所定位置を中心に機体の側方側へと回転することにより機体に対して傾斜可能な保持部材であって、第１及び第２の先行衝突部材の一方が境界面に衝突したことに応じて回転する保持部材とを備えた、無人航空機の飛行制御機構を提供する。
【0008】
上記保持部材は、第１及び第２の先行衝突部材の一方が境界面に衝突したことに応じて回転し、機体の上昇に応じて第１及び第２の先行衝突部材の両方を境界面に接触させるよう構成された飛行制御機構であってよい。
【0009】
上記飛行制御機構において、第１及び第２の先行衝突部材は回転部材であってよく、第１及び第２の回転部材が境界面に接触した状態で無人航空機が飛行するときに第１及び第２の回転部材が回転するよう、飛行制御機構を構成することができる。
【0010】
また本発明は、上記飛行制御機構を前後に離間して複数備え、各々の飛行制御機構における第１及び第２の先行衝突部材を境界面に接触させた状態で飛行することにより、境界面に沿って飛行するよう構成された無人航空機を提供する。
【0011】
上記無人航空機は、少なくとも４つの回転翼と、回転翼を駆動する駆動装置と、駆動装置に回転翼を駆動させるための制御信号を生成する制御信号生成部とを備えた無人航空機として構成することができる。
【0012】
上記無人航空機は、少なくとも４つの回転翼として、左右に離間した２つの回転翼からなる回転翼の組を２組備え、各々の組において、機体が傾斜していない状態で当組に含まれる２つの回転翼の位置よりも下方に所定位置が位置するよう、各々の組に対応して飛行制御機構を備えた、無人航空機であってよい。
【0013】
上記制御信号は姿勢制御信号を含んでよく、上記無人航空機は、姿勢制御信号により駆動装置に回転翼を駆動させ、無人航空機が傾斜した時に回転翼の一部の回転数を減らすことにより無人航空機の姿勢を制御するよう構成された無人航空機であってよい。
【0014】
上記無人航空機において、上記駆動装置は、各々の回転翼に各々が動力を与える複数のモータを備えていてよく、各々のモータは、自己により動力を与えられる回転翼よりも重力ポテンシャルの高い位置において回転翼に動力を与えるよう構成されていてよい。
【0015】
上記無人航空機は、推力発生プロペラを更に備えていてよく、少なくとも４つの回転翼の回転により浮きつつ推力発生プロペラの回転により推進するよう構成されていてよい。
【0016】
上記無人航空機は撮影カメラを更に備えていてよく、撮影カメラにより閉鎖性空間の内部で撮影をしつつ、回転翼を駆動して閉鎖性空間の内部を飛行するよう構成されていてよい。
【0017】
上記無人航空機は、進行方向撮影カメラと、進行方向撮影データ送信器とを更に備えていてよく、進行方向撮影カメラにより進行方向を撮影し、得られた進行方向撮影データを進行方向撮影データ送信器から外部に送信しつつ飛行するよう構成されていてよい。
【0018】
また本発明は、第１の先行衝突部材と、第２の先行衝突部材と、第１及び第２の先行衝突部材を離間して無人航空機の機体上方に保持し、機体内又は機体上の所定位置を中心に機体の側方側へと回転することにより機体に対して傾斜可能な保持部材であって、第１及び第２の先行衝突部材の一方が境界面に衝突したことに応じて回転し、機体の上昇に応じて第１及び第２の先行衝突部材の両方を境界面に接触させる、保持部材とを備えた、無人航空機の飛行制御機構を前後に離間して複数備えた無人航空機を、各々の飛行制御機構における第１及び第２の先行衝突部材を境界面に接触させた状態で飛行させることにより、無人航空機を境界面に沿って飛行させる方法を提供する。
【発明の効果】
【0019】
本発明に従って無人航空機の飛行を制御することにより、境界面との衝突が起こり得る環境で無人航空機を飛行させる際の、衝突に伴う機体の損傷や制御可能性の低下などのリスクが少なくとも低減される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1A】本発明の一実施形態である無人航空機の斜視図。
【図2】先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）を保持する保持部材と、保持部材が取り付けられる保持部材取付部材を示す図。
【図3A】先行衝突部材を取り外した状態の保持部材を示す図。
【図4】車輪、ローラー等の回転部材以外の先行衝突部材を取り付けた保持部材を示す図。
【図5A】保持部材が対応するロータの組よりも低い位置を中心に回転するよう機体に取り付けられた時の位置関係を示す図。
【図6A】保持部材が対応するロータの組よりも高い位置を中心に回転するよう機体に取り付けられた時の位置関係を示す図。
【図7A】比較例におけるロータとモータ部材の位置関係を示す斜視図。
【図8】本実施形態におけるロータとモータ部材の位置関係を示す斜視図。
【図15】前方カメラにより撮影される下水道管路内の画像の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の一実施形態である無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法を、図面を参照しつつ説明する。ただし本発明による無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法が以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能であることに留意する。例えば、本発明に係る無人航空機は自律飛行型の無人航空機である必要はなく、無人航空機の機能構成も、図９に示されるものに限らず同様の動作が可能であれば任意であり、例えば通信部の機能を主演算部に統合する等、複数の構成要素が実行すべき動作を単独の構成要素により実行してもよいし、あるいは主演算部の機能を複数の演算部に分散する等、図示される単独の構成要素の実行すべき動作を複数の構成要素により実行してもよい。無人航空機の自律制御プログラムは、ハードディスクドライブ等の記録デバイスに記録されて主演算部により読み出されて実行されるものであってもよいし（図示される自律制御プログラムが複数のプログラムモジュールに分解されてもよいし、その他の任意のプログラムが主演算部等により実行されてもよい。）、マイコン等を用いた組み込み型のシステムによって同様の動作が実行されてもよい。以下の実施形態で示される全ての構成要素を本発明に係る無人航空機、無人航空機の飛行制御機構が備える必要はなく（例えば、図１Ｂ中のロータ１３～１６の制御により無人航空機の推進を制御する場合、推力発生プロペラ２５を備える必要はないし、自律制御を行わずに完全に外部からの制御で無人航空機を飛行させるならば自律制御プログラムや各種データベースを備える必要もない。）、また示される方法ステップの全てを本発明に係る方法が備える必要もない。無人航空機を浮揚させるための回転翼も、図１Ｂ等で示されるような４つのロータ１３～１６に限らず４以上の任意の回転翼であってよい。推力を発生させるためのプロペラも、図１Ｄ等に示す推力発生プロペラ２５に限らず任意のプロペラであってよい。また本発明に係る無人航空機の飛行制御機構は、回転翼機、固定翼機等、任意の無人航空機を制御するために用いることができるのであり、本発明に係る無人航空機も回転翼機に限られない。無人航空機の機体サイズも任意である。以下の実施例においては無人航空機が閉鎖性空間内を撮影飛行する一例を示すが、閉鎖性空間に限らず任意の環境で、そして任意の目的で本発明の無人航空機を飛行させることができるのであり、飛行制御機構も閉鎖性空間内に限らず任意の環境で使用可能である。なお、閉鎖性空間が完全に閉鎖されている必要はなく、少なくとも部分的に閉鎖された、無人航空機の飛行が少なくとも一部制約される空間であればよい。例えば、以下の実施形態に示すようにマンホールを介して外部と接続されている下水道管路内の管状空間も閉鎖性空間であるし、高速道路のトンネルも閉鎖性空間である。保持部材によって保持される先行衝突部材の数も２に限らず任意であるし、機体に取り付けられる飛行制御機構の数も任意である。なお、保持部材は、例えば金属、プラスチック等から形成することができるが、保持部材としての機能が発揮できるならば弾性体等、任意の材料から形成されたものであっても構わない。その他の部材や構成要素も、本発明の機能を発揮できるならば任意の材料からなるものであってよい。
【0022】
無人航空機の構成
図１Ａから図１Ｆに、本発明の一実施形態である無人航空機の外観を示す。図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは図１Ａのｚの正方向から見た図であり、図１Ｃはｙの正方向から見た図であり、図１Ｄは進行方向の後方側から見た斜視図であり、図１Ｅ，図１Ｆは図１Ａのｚの負方向側（ただし互いに異なる方向）から見た斜視図である。無人航空機１は、一例においては口径４００ｍｍ程度の閉鎖性空間内を飛行できるよう、全幅（図１Ａ中、ｙ方向の幅）約２５０ｍｍ、全長（図１Ａ中、ｘ方向の幅）約５５０ｍｍのサイズで設計されており、本体部２（防水ケース３に収納されている。）と、本体部２からの制御信号により駆動する５つのモータ１７～２１（図９参照。）と、モータ１７～２０の各々の駆動により回転して無人航空機１を浮揚させる４つのロータ（回転翼）１３～１６と（ロータ１３，１６はｚの正方向から見て時計回りに回転し、ロータ１４，１５はｚの正方向から見て反時計回りに回転する等、隣り合うロータ同士は逆向きに回転する。）、モータ２１の駆動により回転して無人航空機１の推力を発生させる推力発生プロペラ２５と、調査カメラ２２と、前方カメラ２３と、超音波センサ２４とを備えており、各構成要素はフレーム４を用いて統合されている。
図１Ａから図１Ｆに、本発明の一実施形態である無人航空機の外観を示す。図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは図１Ａのｚの正方向から見た図であり、図１Ｃはｙの正方向から見た図であり、図１Ｄは進行方向の後方側から見た斜視図であり、図１Ｅ，図１Ｆは図１Ａのｚの負方向側（ただし互いに異なる方向）から見た斜視図である。無人航空機１は、一例においては口径４００ｍｍ程度の閉鎖性空間内を飛行できるよう、全幅（図１Ａ中、ｙ方向の幅）約２５０ｍｍ、全長（図１Ａ中、ｘ方向の幅）約５５０ｍｍのサイズで設計されており、本体部２（防水ケース３に収納されている。）と、本体部２からの制御信号により駆動する５つのモータ１７～２１（図９参照。）と、モータ１７～２０の各々の駆動により回転して無人航空機１を浮揚させる４つのロータ（回転翼）１３～１６と（ロータ１３，１６はｚの正方向から見て時計回りに回転し、ロータ１４，１５はｚの正方向から見て反時計回りに回転する等、隣り合うロータ同士は逆向きに回転する。）、モータ２１の駆動により回転して無人航空機１の推力を発生させる推力発生プロペラ２５と、調査カメラ２２と、前方カメラ２３と、超音波センサ２４とを備えており、各構成要素はフレーム４を用いて統合されている。
【0023】
無人航空機１は更に、先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）５，６を離間して無人航空機１の機体上方（ｚ軸の正方向）に保持し、機体内又は機体上の所定位置を中心に機体の側方側（ｙの正方向側、または負方向側。ただしｙ方向に完全に平行である必要はなく、ｘ方向に対して交差する方向であればよい。）へと回転することにより機体に対して傾斜可能な保持部材９と、同様に先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）７，８を保持して同様に機体に対して傾斜可能な保持部材１０とを前後（図１Ａのｘの正方向を前方とする。また図１Ａのｙの正方向を左方向とし、ｙの負方向を右方向とする。）に離間して備えている。保持部材９は、図１Ｅに示すとおり保持部材取付部材１１によって防水ケース３に取り付けられており（図１Ｅ）、保持部材１０も同様に、保持部材取付部材１２によって防水ケース３に取り付けられている（図１Ｆ）。なお、機体に対して取り付ける保持部材の数は任意であり、例えば保持部材９、１０のうち一方を取り外しても構わないし、機体の重心２６付近に保持部材を１つのみ取り付けて用いてもよいし、あるいは保持部材を３以上取り付けて用いても構わない。なお、本実施例においては図１Ａに示す無人航空機１の構成要素のうち、保持部９，１０及びこれらにより保持される先行衝突部材５～８、そして先行衝突部材５～８が車輪、ローラー等の回転部材である場合には先行衝突部材用軸部５Ａ～８Ａや先行衝突部材取付部材９Ｂ－１，９Ｂ－２，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２を除いたものを「機体」と称する。
【0024】
図２に、先行衝突部材５，６を保持する保持部材９と、保持部材９が取り付けられる保持部材取付部材１１を示す。先行衝突部材７，８を保持する保持部材１０と、保持部材１０が取り付けられる保持部材取付部材１２の構成も同様であってよい。図１Ｅ，図１Ｆに示すとおり、保持部材取付部材１１，１２は防水ケース３に対して固定されている。保持部材９には孔９Ａが設けられており、この孔９Ａに保持部材取付部材１１の保持部材用軸部１１Ａを挿入することにより（図１Ｅ参照。図２において保持部材用軸部１１Ａは紙面に沿って伸びているが、これが紙面垂直方向へと伸びている状態で、当該軸部１１Ａを孔９Ａに挿入する。）、機体に保持部材９が取り付けられる。保持部材９は、保持部材用軸部１１Ａを回転軸（固定軸）として、孔９Ａの位置を中心に機体の側方側へと回転することにより機体に対して傾斜することができる。保持部材９が保持部材取付部材１１から離脱することを防止するためには、保持部材９を取り付けた後、保持部材用軸部１１Ａに対してさらに離脱防止用の部材（キャップ等）を嵌めるなどしてもよい。なお、ここにおける「回転」とは一方向側への回転に限らず双方向側（一例においては図１Ａのｙ方向の正負方向側。）の回転であってよく、また３６０度の完全な回転でなくてもよい（以降の「回転」についても同様。）。図１Ｅに示すとおり、保持部材９は保持部材取付部材１１によって防水ケース３に取り付けられつつ、図１Ａに示すとおりフレーム４に設けられた孔から機体上方（ｚの正方向）へと露出しているが、孔の側方側の境界位置（回転停止位置４Ａ，４Ｂ）において回転運動が阻止されるので、保持部材９の回転運動は所定の最大角度までの回転へと制限される。保持部材１０についても、同様に保持部材取付部材１２によって防水ケース３に取り付けられつつ、フレーム４に設けられた孔から機体上方（ｚの正方向）へと露出しており、孔の側方側の境界位置（回転停止位置４Ｃ，４Ｄ。図１Ｄ参照）において回転運動が阻止されるので、保持部材１０の回転運動も所定の最大角度までの回転へと制限される（保持部材９，１０の回転の最大角度はそれぞれ異なっていてよい。）。
【0025】
先行衝突部材５，６を取り外した状態の保持部材９を図３Ａに示す。先行衝突部材７，８を取り外した状態の保持部材１０も同様であってよい。保持部材９には先行衝突部材取付部材９Ｂ－１，９Ｂ－２が設けられている。図３Ａ中のＡで示す矢印方向で見たときの保持部材９、保持部材９に取り付けられる先行衝突部材５、及び先行衝突部材用軸部５Ａを図３Ｂに示す。ここにおいては車輪、ローラー等の回転部材である先行衝突部材５は先行衝突部材用軸部５Ａに固定されており、先行衝突部材用軸部５Ａを保持部材９の先行衝突部材取付部材９Ｂ－１に設けられた孔９Ｃ－１に挿入する（図２に示すとおり貫通させてもよい。上述の孔９Ａへの保持部材用軸部１１Ａの挿入においても同様）ことにより（図３Ｂにおいて先行衝突部材用軸部５Ａは紙面に沿って伸びているが、これが紙面垂直方向へと伸びている状態で、当該軸部５Ａを孔９Ｃ－１に挿入する。）、保持部材９により保持される。なお、ここでいう「保持」とは保持部材９に対して先行衝突部材５が完全に固定されていることを要求するものではなく、先行衝突部材５が保持部材９から完全に離脱して自由に移動することを防止していればよい（他の保持部材や他の先行衝突部材においても同様。）。図３Ｂの構成においては、先行衝突部材（回転部材）５と先行衝突部材用軸部５Ａが一体となって、先行衝突部材用軸部５Ａを回転軸として、保持部材９に保持された状態で回転することができる。先行衝突部材５が保持部材９から離脱することを防止するためには、先行衝突部材５を上記のとおり保持部材９に取り付けた後、先行衝突部材用軸部５Ａに対してさらに離脱防止用の部材（キャップ等）を嵌めるなどしてもよい。保持部材９が先行衝突部材６を保持する態様や、保持部材１０が先行衝突部材７，８を保持する態様も同様であってよい。
【0026】
なお、先行衝突部材５～８としては車輪、ローラー等の回転部材以外の部材を用いてもよい。一例として、保持部材に対して固定された先行衝突部材を用いる例を図４に示す。図４において、先行衝突部材５，６は保持部材９に対して固定された部材として構成されており、低摩擦プラスチック材等によって形成されている。このような構成の先行衝突部材、保持部材を用いても、後述するような無人航空機の飛行制御は可能である。ただし、車輪、ローラー等の回転部材を用いる場合とは異なり、先行衝突部材が境界面上を滑りながら（例えばそりのように）進行することになるため、先行衝突部材は境界面との間の摩擦が小さい素材により形成することが好ましい。保持部材１０が先行衝突部材７，８を保持する態様においても同様であってよい。境界面と接触した状態で滑りながら進行することにより先行衝突部材５～８がすり減った場合は先行衝突部材５～８を新たなものへと交換するのが好ましい。
【0027】
調査カメラ２２は、無人航空機１による閉鎖性空間の内部の飛行中に静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、一例においてはＧｏＰｒｏ ｓｅｓｓｉｏｎ（タジマモーターコーポレーション）等の市販カメラを用いることができる。前方カメラ２３は、無人航空機１による閉鎖性空間の内部の飛行中に進行方向の静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、撮影された静止画又は動画のデータは随時外部装置（ディスプレイを備えたコンピュータ等）に送信され、操縦者はこれを確認しながら無人航空機１を操縦することができる。超音波センサ２４は前方の障害物等を検出するためのセンサであり、無人航空機１による閉鎖性空間の内部の飛行中に進行方向へ超音波を発信し、反射波を受信することで障害物等との距離を測定することができる。調査カメラ２２と前方カメラ２３は、赤外線カメラや紫外線カメラ等のカメラであってもよい。
【0028】
保持部材９，１０における、上述の回転中心位置は、機体が傾斜していない状態で各々の保持部材に対応するロータの組の位置よりも下方（図１Ａのｚの負方向）にあることが好ましい。以下、図５Ａ～図５Ｅを用いてその理由を説明する。なお、説明を簡略化する目的で、以降においては保持部材９（１０）の回転中心位置とロータ１３（１５），１４（１６）の回転中心位置が同一平面（図１Ａのｙｚ平面）にある（図１Ａのｘ座標が等しい）としたモデルを用いて説明する（図６Ａ～図６Ｅの比較例においても同様）が、そうでない場合でも基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【0029】
機体が傾斜していない状態で保持部材が対応するロータの組よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられた時の位置関係を図５Ａに示す（図１Ａのｘの正方向から見ている。）。以下、保持部材９と、これに対応するロータ１３，１４の組とを用いて説明するが、保持部材１０と、これに対応するロータ１５，１６の組においても同様の原理で動作を説明できる。以下では機体に対して傾斜していない状態での保持部材の中心線と、対応する組の２つのロータそれぞれの中心線と、の間のそれぞれの距離が等しい（図５Ａ中、１（エル））ものとし、また保持部材９（１０）の分岐箇所から両側の先行衝突部材５（７），６（８）までの距離も等しい（図５Ａ中、ｄ）とするが、それぞれの距離が等しくない場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【0030】
図５Ｂに示すとおり、何らかの理由により保持部材９が機体に対して側方側へと傾斜したとする。この状態でロータ１３，１４が回転を続けると、図５Ｃに矢印で示すとおりロータ１３，１４に対して力ｆが作用する（働く）。なお図５Ｃにおいては、説明の便宜上図５Ｂに示す構成全体を傾けて描いているが、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜は図５Ｂの構成から変わらない。また、簡略化のためロータ１３，１４に働く力はそれぞれ等しいとしたが、回転数の違い等によりロータ１３，１４に作用する力が異なる場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【0031】
この時、ロータ１４と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１４の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がｂであるのに対し、ロータ１３と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１３の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がａであり、ｂよりもａが大きいため（図５Ａにおける保持部材９の回転中心である保持部材取付部材１１上の位置から、ロータ１３，１４のそれぞれの回転中心までの距離、角度の大きさが等しいとした。そのような構成から外れた構成であっても、基本的には同様の原理で動作を説明できる。）、機体に対しては全体として図５Ｃ中のＲで示す矢印方向に回転させようとする力（トルク）が働く。この力は、機体に対する保持部材９の傾斜を打ち消す方向に働く力であり、図５Ｄに示すとおり、保持部材９の傾斜と同様の方向に機体が傾斜することにより、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜が少なくとも一部解消される。保持部材９とロータ１３，１４との位置関係を、保持部材９の取り付け位置（保持部材取付部材１１の位置）も含めて概念的に描けば図５Ｅのようになり、上述の相対的傾斜が少なくとも一部解消される原理が理解できる。保持部材１０においても、対応するロータ１５，１６の組の位置よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けることにより、保持部材１０と機体との間の相対的傾斜を同様の原理で少なくとも一部解消することができる。
【0032】
次に比較例として、機体が傾斜していない状態で保持部材が対応するロータの組よりも高い（図１Ａのｚの正方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられた時の位置関係を図６Ａに示す（図１Ａのｘの正方向から見ている。）。以下、保持部材９と、これに対応するロータ１３，１４の組とを用いて説明するが、保持部材１０と、これに対応するロータ１５，１６の組においても同様の原理で動作を説明できる。以下では機体に対して傾斜していない状態での保持部材の中心線と、対応する組の２つのロータそれぞれの中心線と、の間のそれぞれの距離が等しい（図６Ａ中、１（エル））ものとするが、それぞれの距離が等しくない場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【0033】
図６Ｂに示すとおり、何らかの理由により保持部材９が機体に対して側方側へと傾斜したとする。この状態でロータ１３，１４が回転を続けると、図６Ｃに矢印で示すとおりロータ１３，１４に対して力ｆが作用する（働く）。なお図６Ｃにおいては、説明の便宜上図６Ｂに示す構成全体を傾けて描いているが、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜は図６Ｂの構成から変わらない。また、簡略化のためロータ１３，１４に働く力はそれぞれ等しいとしたが、回転数の違い等によりロータ１３，１４に作用する力が異なる場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【0034】
この時、ロータ１４と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１４の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がｃであるのに対し、ロータ１３と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１３の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がｄであり、ｄよりもｃが大きいため（図６Ａにおける保持部材９の回転中心である保持部材取付部材１１上の位置から、ロータ１３，１４のそれぞれの回転中心までの距離、角度の大きさが等しいとした。そのような構成から外れた構成であっても、基本的には同様の原理で動作を説明できる。）、機体に対しては全体として図６Ｃ中のＲで示す矢印方向に回転させようとする力（トルク）が働く。この力は、機体に対する保持部材９の傾斜を増大させる方向に働く力であり、図６Ｄに示すとおり、保持部材９の傾斜と逆の方向に機体が傾斜することにより、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜が増大する。保持部材９とロータ１３，１４との位置関係を、保持部材９の取り付け位置（保持部材取付部材１１の位置）も含めて概念的に描けば図６Ｅのようになり、上述の相対的傾斜が増大する原理が理解できる。保持部材１０においても、対応するロータ１５，１６の組の位置よりも高い（図１Ａのｚの正方向側）位置を中心に回転可能に機体に取り付けることにより、保持部材１０と機体との間の相対的傾斜が同様の原理で増大する。相対的傾斜を解消するためには図５Ａに対応する構成を採ることが好ましいが、本発明は図６Ａに対応する構成を採っても実施可能であることに留意すべきである。
【0035】
図１Ｃに示すとおり、モータ１７，１９はそれぞれロータ１３，１５の上に位置して（重力ポテンシャルの高い位置において）、ロータ１３，１５をそれぞれ駆動するよう構成されている。モータ１８，２０（図９参照。）も、同様にそれぞれロータ１４，１６の上に位置してこれらロータをそれぞれ駆動するよう構成されている。このような構成を採る利点を、図７Ａ～図７Ｃに示す、モータがロータの下に位置する比較例と比較しつつ説明する。ただし、本発明に係る無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法は当該比較例のようなロータとモータの位置関係を採っても実施可能であることに留意する。
【0036】
図７Ａは比較例におけるロータとモータ部材の位置関係を示す斜視図であり、図７Ｂは図７Ａのロータとモータ部材を図７Ａ中のｘの正方向から見た図であり、図７Ｃは図７Ａ中のモータ部材を図７Ｂ中のＡ－Ａ面で切断した断面、及び各々のモータ部材を示す図である。ロータ１３，１４，１５，１６はモータ部材２７Ａの棒状突起部（図７Ｃ参照。）に固定され（図７Ｂ参照。）、棒状突起部を回転軸として回転する。ロータ１３，１４，１５，１６は、回転することにより図７Ａ中の矢印方向（ｚの正方向）に力を受け、モータ部材２７Ａを同方向に引っ張る。図７Ｃに示すとおり、モータ部材２７Ａとモータ部材２７Ｂとは互いに嵌め合わされており、両者が接着されているわけではない。したがって、モータ部材２７Ａがｚの正方向に引っ張られた場合、モータ部材２７Ｂから脱離する恐れがある。この脱離を防止するため、比較例の構成においては留め具としてモータ部材２７Ｃが用いられる（図７Ｂ，図７Ｃ参照。）。図７Ｃに示すとおり、モータ部材２７Ａに設けられた溝部２７Ａ－１に（モータ部材２７Ａとモータ部材２７Ｂとを嵌め合せた後に）モータ部材２７Ｃを嵌めることで、モータ部材２７Ａがモータ部材２７Ｂから脱離することを防止できるが、モータのメンテナンスの際にはモータ部材２７Ｃを外す必要がある。
【0037】
本実施形態におけるロータとモータ部材の位置関係を、図８の斜視図に示す。ロータ１３，１４，１５，１６がモータ部材２７Ａ，２７Ｂの下に位置している点と、モータ部材２７Ｃを用いていない点とが比較例と異なり、それ以外の構成は比較例と同様である。ロータ１３，１４，１５，１６はモータ部材２７Ａの棒状突起部（図７Ｃ参照。）に固定され（図７Ｂ参照。）、棒状突起部を回転軸として回転する。ロータ１３，１４，１５，１６は、回転することにより図８中の矢印方向（ｚの正方向）に力を受け、モータ部材２７Ａを同方向に押す。これによりモータ部材２７Ａはモータ部材２７Ｂに押し付けられるため、モータ部材２７Ａがモータ部材２７Ｂから脱離することを防止する必要はない。したがって図８の構成においてはモータ部材２７Ｃが不要となり、モータのメンテナンスが容易となる。
【0038】
図９は、図１Ａの無人航空機の機能構成を示すブロック図である。無人航空機１の本体部２は、プロセッサ、一時メモリ等から構成されて各種演算を行う主演算部２８ａと、主演算部２８ａによる演算で得られた制御指令値データをパルス信号（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ信号）に変換する等の処理を担う、プロセッサ、一時メモリ等から構成される信号変換部２８ｂと（主演算部２８ａ、信号変換部２８ｂを含む演算部を制御信号生成部２９と称する。）、制御信号生成部２９により生成されたパルス信号をモータ１７～２１への駆動電流へと変換するスピードコントローラ（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０～３４と、外部との各種データ信号の送受信を担う通信アンテナ３５及び通信部（プロセッサ、一時メモリ等から構成される）３６と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、姿勢センサ、高度センサ、方位センサ等の各種センサを含むセンサ部３７と、自律飛行プログラム３８ａ、各種データベース３８ｂ等を記録するハードディスクドライブ等の記録デバイスから構成される記録装置３９と、リチウムポリマーバッテリやリチウムイオンバッテリ等のバッテリデバイスや各要素への配電系を含む電源系４０とを備えている。
【0039】
その他に、無人航空機１は機能用途に応じて任意の機能部、情報等を備えていてよい。一例として、無人航空機１が飛行計画に従って自律飛行する場合には、飛行の開始位置、目的位置、開始位置から出発して目的位置に到達するまでに経由すべきチェックポイント位置（緯度、経度、高度）の集合である飛行計画経路や、速度制限、高度制限等、飛行中に従うべき何らかの規則である飛行計画を示すデータである飛行計画情報が記録装置３９に記録され、主演算部２８ａが飛行計画情報を読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより、飛行計画に従って無人航空機１が飛行する。具体的には、センサ部３７の各種センサから得られる情報により無人航空機１の現在位置、速度等を決定し、飛行計画で定められた飛行計画経路、速度制限、高度制限等の目標値と比較することにより主演算部２８ａでロータ１３～１６、推力発生プロペラ２５に対する制御指令値を演算し、制御指令値を示すデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換して（制御信号の生成）スピードコントローラ３０～３４に送信し、スピードコントローラ３０～３４がそれぞれパルス信号を駆動電流へと変換してモータ１７～２１にそれぞれ出力し、モータ１７～２１の駆動を制御してロータ１３～１６，推力発生プロペラ２５の回転速度等を制御することにより無人航空機１の飛行が制御される。一例として、無人航空機１の高度を上げる制御指令に対してはロータ１３～１６の回転数が増加し（高度を下げる場合には減少）、無人航空機１を前進方向（図１Ａのｘの正方向）に加速する制御指令に対しては推力発生プロペラ２５の回転数が増加し（減速の場合には減少）、無人航空機１に図１Ａのｘ軸周りのロール回転（ｘの正方向から見て反時計回り）による傾斜をさせる制御指令に対しては、ロータ１４，１６の回転数を減らしてロータ１３，１５の回転数を維持する等の制御が行われる。なお、無人航空機１の前進方向の加速（減速）は、ロータ１３，１４の回転数を減らしてロータ１５，１６の回転数を増やす（減速であれば逆の制御）等、ロータ１３～１６の回転数を制御することでも可能であり、推力発生プロペラ２５を用いずに無人航空機１を飛行させることも可能である。なお、ロータ１３～１６の回転数を全て等しくして（４つのロータ１３～１６全ての回転数を等しく増減させるのみの制御を行う）無人航空機１を浮揚、着陸（あるいは着水）させ、推力発生プロペラ２５の回転数を制御することにより前進方向（図１Ａのｘの正方向）の速度を制御する等、単純化された制御も可能である。無人航空機１が実際に飛行した飛行経路（各時刻における無人航空機１の機体位置等）や各種センサデータ等の飛行記録情報は、飛行中に随時各種データベース３８ｂに記録される。
【0040】
自律飛行型無人航空機の一例としては、ミニサーベイヤーＡＣＳＬ－ＰＦ１（株式会社自律制御システム研究所）、Ｓｎａｐ（Ｖａｎｔａｇｅ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ社）、ＡＲ．Ｄｒｏｎｅ２．０（Ｐａｒｒｏｔ社）、Ｂｅｂｏｐ Ｄｒｏｎｅ（Ｐａｒｒｏｔ社）等が市販されている。
【0041】
なお、無人航空機１が外部からの制御で飛行する場合、無人航空機１は、操縦者のコントローラ装置等から受信される、制御指令値を示すデータを通信アンテナ３５及び通信部３６により受信し、このデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換して（制御信号の生成）、以下同様に、スピードコントローラ３０～３４、モータ１７～２１を用いてロータ１３～１６、推力発生プロペラ２５の回転速度を制御して飛行制御を行う。この場合であっても、センサ部３７の各種センサ中、姿勢センサ（ジャイロセンサ、磁気センサ）から得られる無人航空機１の姿勢情報を示すデータを主演算部２８ａが読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより、姿勢センサからのデータと姿勢の目標値を比較する等して姿勢制御の指令値を演算して姿勢制御を行う等（この場合、外部コントローラ装置等から受信された制御指令値を示すデータと、姿勢制御の指令値を示すデータとから、主演算部２８ａが自律制御プログラム３８ａを実行することにより最終的な制御指令値を演算する。制御指令値を示すデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換することで、姿勢制御信号を含む制御信号が生成される。）、部分的な自律制御と外部からの制御とを組み合わせることもできる。以下に説明する撮影飛行において無人航空機１は基本的に外部コントローラ装置等からの制御信号により飛行し、姿勢のみが自律制御されるものとするが、完全自律制御飛行や完全外部制御飛行をする無人航空機１によっても同様の撮影飛行が可能である。
【0042】
無人航空機による閉鎖性空間内部での撮影飛行
以下、無人航空機１による閉鎖性空間内部での撮影飛行の一例として、下水道管路内の撮影飛行を図１０から図１４を用いて説明する。ただし、既に述べたとおり本発明の無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法の用途がそのような撮影飛行に限られるわけではなく、任意の環境で、そして任意の目的で、本発明の無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法を用いることができる。
以下、無人航空機１による閉鎖性空間内部での撮影飛行の一例として、下水道管路内の撮影飛行を図１０から図１４を用いて説明する。ただし、既に述べたとおり本発明の無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法の用途がそのような撮影飛行に限られるわけではなく、任意の環境で、そして任意の目的で、本発明の無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法を用いることができる。
【0043】
図１Ａの無人航空機を飛行させることができる下水道管路施設の構造を図１０に示す。地表面４１に設けられたマンホール４２ａは下水道管路４３に通じており、下水道管路４３を図５中の右方向に進むことで別のマンホール４２ｂに到達する（図１０中では下水道管路４３が途中の２箇所で切断されて描かれているが、これは便宜上の表現であり実際には図示されるよりも長い連続した下水道管路４３として形成されている。）。下水道管路４３の内壁４４により閉鎖性空間の境界面が規定されており、また下水道管路４３内には図１０中の右方向、所定距離ごとに接続部４５が存在する。
【0044】
無人航空機１により下水道管路４３の撮影飛行を行うにあたり、まずは無人航空機１をマンホール４２ａに進入させて下水道管路４３の深さまで降下させる。一例においては、マンホール４２ａ，４２ｂの深さと同程度の長さを有するポールの先端に保持台を設け、保持台に無人航空機１を載せてポールをマンホール４２ａに差し込むことにより無人航空機１を降下させる。自律飛行型の無人航空機１を用いる場合、あらかじめ飛行計画経路としてマンホール４２ａの位置や下水道管路４３の深さ等を記録装置３９に記録しておき、主演算部２８ａが飛行計画経路のデータを含む飛行計画情報を読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより無人航空機１を自律飛行させて下水道管路４３の一端（図１０中、下水道管路４３における左側の端。以下、撮影飛行の開始位置Ｓ。）に導いてもよいし、あるいは外部コントローラ装置から無人航空機１に制御信号を送信して操縦することにより無人航空機１を撮影飛行の開始位置Ｓに導いてもよい。
【0045】
無人航空機１は、撮影飛行の開始位置から図１０中の右方向に向かって（当該方向を図１Ａ中のｘの正方向、すなわち進行方向として）撮影飛行を開始する（図１１）。外部コントローラからの操縦者によるマニュアル制御の場合、無人航空機１は前進を指示する制御信号を受信して進行方向に飛行しつつ、調査カメラ２２と前方カメラ２３により下水道管路４３内で静止画又は動画を撮影する。なお、下水道管路４３内には通常は水４６が存在し、その水位は随時変動しているが、ロータ１３～１６の回転に伴う水面効果により浮揚力を得ることも可能である（水４６がない場合でも、内壁４４から同様の効果を得ることは可能。）。
【0046】
調査カメラ２２により撮影された静止画又は動画のデータは調査カメラ２２の内蔵メモリに記録され、前方カメラ２３により撮影された静止画又は動画のデータは、前方カメラ２３の内蔵メモリに記録された上で通信部３６により通信アンテナ３５から操縦者の外部コンピュータに随時送信される。操縦者は、受信したデータを用いて外部コンピュータの備えるディスプレイに前方カメラ２３の撮影した静止画又は動画を表示し、これを確認しながら外部コントローラによる無人航空機１の操縦を行う（外部コントローラと通信アンテナ３５との間の通信品質が充分でない場合は、予め下水道管路４３内に無線中継局を設置する等しておくことが好ましい。ＧＰＳ信号の受信も、同様に無線中継局等を介して行うことができる。）。一例においては、表示された静止画又は動画に映っている接続部４５を目印として、無人航空機１の進行した距離を把握しつつ操縦を行う。
【0047】
撮影飛行中、外部コントローラによるマニュアル制御の精度上の問題や、姿勢の自律制御の精度上の問題等、何らかの理由により無人航空機１が過度に上昇して下水道管路４３の内壁４４に衝突することがある。このときの様子を図１２Ａに示す。下水道管路４３と内壁４４との境界面４７に、無人航空機１の保持部材９により保持される先行衝突部材６（車輪、ローラー等の回転部材とする。）が接触しており、先行衝突部材６に対しては図１２Ａ中にＦで示す矢印方向の力が内壁４４から働く。この力は、図１２Ａ中にＲで示す矢印方向に保持部材９を（保持部材用軸部１１Ａを固定の回転軸として）回転させる力として作用する。
【0048】
保持部材９が上記のとおり回転し、機体が更に上昇すると、図１２Ｂに示すとおり、保持部材９により保持される回転部材５，６の両方が境界面４７に接触する。保持部材１０により保持される回転部材７，８も同様の原理で境界面４７に接触する（境界面の形状によっては、一部の回転部材が境界面４７に接触しないこともある。）。ここで、機体が傾斜していない状態で保持部材９が対応するロータの組１３，１４よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられており、同じく機体が傾斜していない状態で保持部材１０が対応するロータの組１５，１６よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられているとすると、図５Ａ～図５Ｅを用いて説明したとおり、機体が保持部材９，１０の傾斜と同様の方向に傾斜する（図１２Ｃ）。この状態で、例えば無人航空機１を図１２Ｃ中のｘ方向に飛行させれば（本明細書における「飛行」とは、このように無人航空機の構成要素が境界面に接触した状態で当該無人航空機が浮きつつ移動することも含む。）、回転部材５～８のうち境界面４７に接触している回転部材が回転しつつ（図３Ｂ参照）、無人航空機１が境界面４７に沿って飛行することとなる。ただし、図１２Ｃに示すように機体を傾けることは必須ではなく、機体が傾かない状態でも無人航空機１が境界面４７に沿って飛行することは可能であるし、或いは、図６Ａ～図６Ｅを用いて説明したとおり機体が逆方向に傾いたとしても、無人航空機１は境界面４７に沿って飛行することができる。先行衝突部材５～８が車輪、ローラー等の回転部材ではなく、例えば図４を用いて説明したとおり保持部材に対して固定された部材であれば、先行衝突部材５～８のうち境界面４７に接触している部材が滑りながら、無人航空機１が境界面４７に沿って飛行することとなる。
【0049】
なお、図１２Ａ～図１２Ｃの例においては、先行衝突部材が衝突する領域で境界面４７が一方向に傾いていることを仮定して説明を行ったが、境界面４７上の平らな領域や、双方向に対称に傾斜した領域等に先行衝突部材が衝突したとしても、基本的には同様の原理で無人航空機１を境界面４７に沿って飛行させることができる。一例として、図１３Ａに示す境界面４７上の領域に先行衝突部材５が接触した時には、先行衝突部材５に対して図１３Ａ中のＦで示す矢印方向に内壁４４から力が働き、図１３Ａ中のＲで示す矢印方向に保持部材９が回転し、機体が更に上昇すると、図１３Ｂに示すとおり、保持部材９により保持される先行衝突部材５，６の両方が境界面４７に接触する。保持部材１０により保持される先行衝突部材７，８も同様の原理で境界面４７に接触する（境界面の形状によっては、一部の回転部材が境界面４７に接触しないこともある。）。以降、同様の原理で無人航空機１は境界面４７に沿って飛行することができる。先行衝突部材が車輪、ローラー等の回転部材であれば、境界面４７に接触した回転部材を回転させながら無人航空機１は境界面４７に沿って飛行し、図４を用いて説明した部材であれば、境界面４７上で当該部材を滑らせつつ、無人航空機１は境界面４７に沿って飛行する。
【0050】
なお、上述のとおり先行衝突部材が境界面４７に衝突した場合に加えて、それ以外の場合においても、撮影飛行中、マニュアル制御や姿勢の自律制御の精度の問題等、何らかの理由により無人航空機１が傾斜することがある。一例として、無人航空機１が図１Ａのｘ軸周りに回転（ロール回転）して傾斜した様子を図１４に示す。先行衝突部材が境界面４７に接触していない場合等に、機体の姿勢を水平へと回復させるためには、ロータ１３，１５の回転数を増やすことにより機体の低い側（ｙの正方向側）を上昇させることが考えられるが、この場合には機体が上昇して無人航空機１が内壁４４上面に衝突する恐れがある。図１２Ａ～図１３Ｂを用いて説明したとおり、無人航空機１を内壁４４との境界面４７に沿って飛行させるならば特段衝突を防止する必要はないが、境界面４７への接触を避けつつ無人航空機１を飛行させたい場合には、ロータ１４，１６の回転数を減らすことにより機体の高い側（ｙの負方向側）を下降させて姿勢を水平へと回復させることが好ましい。このような姿勢制御は、典型的には上述のとおり姿勢センサから得られる無人航空機１の姿勢情報を示すデータを主演算部２８ａが読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより行われるが、外部コントローラ装置から姿勢の制御指令値を示す制御信号（図１４の傾斜とは逆方向のロール回転を指示する姿勢制御信号を含む制御信号）を送信し、当該制御信号を無人航空機１が受信し、主演算部２８ａで自律制御プログラム３８ａを実行することにより行ってもよい。ｙ軸周り（ピッチ）、ｚ軸周り（ヨー）の回転等、任意の回転による無人航空機１の傾斜に対しても、同様に一部のロータの回転数を減らすことにより姿勢を回復させることができる。
【0051】
無人航空機１が下水道管路４３の他端（図１０中、下水道管路４３における右側の端。以下、撮影飛行の終了位置Ｇ。）に到達することで撮影飛行は終了する。先端に保持台を設けたポールをマンホール４２ｂに差し込み、保持台に無人航空機１を載せて引き揚げる等して無人航空機１を回収する。撮影飛行の開始位置Ｓへの導入と同様に自律飛行により無人航空機１を終了位置Ｇから引き揚げてもよい。回収された無人航空機１から調査カメラ２２を取り外し、そのメモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、下水道管路４３や内壁４４等の状態を確認することができる。
【0052】
図１５に、前方カメラで撮影される下水道管路内の画像の一例を示す。前方カメラ２３を搭載した無人航空機１の撮影飛行により同様の画像が得られると考えられる。操縦者は、図１５に示すような前方カメラ２３が撮影した一人称視点での静止画、又は動画を見ながら外部コントローラ装置により無人航空機１を操縦することができる。撮影飛行後、回収された無人航空機１から調査カメラ２２を取り外して、メモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、内壁４４のクラックや接続部４５におけるパッキンのずれ等、下水道管路４３の状態を確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明は、上水道管路内、下水道管路内、排水路内、高速道路のトンネル内、高速道路の排水管内、洞道内、ダクト内、パイプシャフト内、ガス管路内等、任意の閉鎖性空間における撮影調査に利用することができる。また閉鎖性空間に限らず任意の空間において任意の目的で無人航空機を飛行させる際にも利用できる。
【符号の説明】
【0054】
１ 無人航空機
２ 本体部
３ 防水ケース
４ フレーム
４Ａ～４Ｄ 回転停止位置
５～８ 先行衝突部材
５Ａ～８Ａ 先行衝突部材用軸部
９，１０ 保持部材
９Ａ，１０Ａ 孔
９Ｂ－１，９Ｂ－２，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２
先行衝突部材取付部材
９Ｃ－１，９Ｃ－２，１０Ｃ－１，１０Ｃ－２
孔
１１，１２ 保持部材取付部材
１１Ａ，１２Ａ 保持部材用軸部
１３～１６ ロータ
１７～２１ モータ
２２ 調査カメラ
２３ 前方カメラ
２４ 超音波センサ
２５ 推力発生プロペラ
２６ 重心
２７Ａ モータ部材
２７Ｂ モータ部材
２７Ｃ モータ部材
２７Ａ－１ 溝
２８Ａ 主演算部
２８ｂ 信号変換部
２９ 制御信号生成部
３０～３４ スピードコントローラ
３５ 通信アンテナ
３６ 通信部
３７ 各種センサ
３８ａ 自律制御プログラム
３８ｂ 各種データベース
３９ 記録装置
４０ 電源系
４１ 地表面
４２ａ，４２ｂ マンホール
４３ 下水道管路
４４ 内壁
４５ 接続部
４６ 水
４７ 境界面
２ 本体部
３ 防水ケース
４ フレーム
４Ａ～４Ｄ 回転停止位置
５～８ 先行衝突部材
５Ａ～８Ａ 先行衝突部材用軸部
９，１０ 保持部材
９Ａ，１０Ａ 孔
９Ｂ－１，９Ｂ－２，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２
先行衝突部材取付部材
９Ｃ－１，９Ｃ－２，１０Ｃ－１，１０Ｃ－２
孔
１１，１２ 保持部材取付部材
１１Ａ，１２Ａ 保持部材用軸部
１３～１６ ロータ
１７～２１ モータ
２２ 調査カメラ
２３ 前方カメラ
２４ 超音波センサ
２５ 推力発生プロペラ
２６ 重心
２７Ａ モータ部材
２７Ｂ モータ部材
２７Ｃ モータ部材
２７Ａ－１ 溝
２８Ａ 主演算部
２８ｂ 信号変換部
２９ 制御信号生成部
３０～３４ スピードコントローラ
３５ 通信アンテナ
３６ 通信部
３７ 各種センサ
３８ａ 自律制御プログラム
３８ｂ 各種データベース
３９ 記録装置
４０ 電源系
４１ 地表面
４２ａ，４２ｂ マンホール
４３ 下水道管路
４４ 内壁
４５ 接続部
４６ 水
４７ 境界面
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
