特許 7638289 飛行ロボット

(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】2025-02-20

(45)【発行日】2025-03-03

(54)【発明の名称】飛行ロボット

(51)【国際特許分類】

   B64U 60/20 20230101AFI20250221BHJP

   B64U 10/14 20230101ALI20250221BHJP

   B64U 60/55 20230101ALI20250221BHJP

【ＦＩ】

B64U60/20

B64U10/14

B64U60/55

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022546225

(86)(22)【出願日】2021-08-19

(86)【国際出願番号】 JP2021030429

(87)【国際公開番号】W WO2022050070

(87)【国際公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-12-26

(31)【優先権主張番号】63/074,149

(32)【優先日】2020-09-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】星出 薫

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 純

(72)【発明者】

【氏名】古川 知成

(72)【発明者】

【氏名】アブヅル，ダイエム，アブダラ

【審査官】近藤 利充

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０８３４７２２（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１２７０５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－２０７７９６９（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特表２０１８－５１０８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３５５４５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｕ ６０／２０

Ｂ６４Ｕ １０／１４

Ｂ６４Ｕ ６０／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、
回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニットを複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部に設けられている推進部と、
前記本体部を支持する複数の脚部であって、該複数の脚部のそれぞれは少なくとも一つの関節を有し各脚部の姿勢を変形可能に構成される、複数の脚部と、
飛行状態から着陸面に着陸するときに前記複数の脚部を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の脚部の夫々は、第一リンク部と、前記第一リンク部よりも前記本体部側に設けられる第二リンク部とを備え、
前記関節は、前記第一リンク部と前記第二リンク部とを回転可能に接続する第一関節と、前記第二リンク部と前記本体部とを回転可能に接続する第二関節とを備え、
前記制御部は、
前記複数の脚部のうち少なくとも１つの脚部が前記着陸面に接触してから該着陸面への着陸が完了するまでに、該少なくとも１つの脚部の前記第一関節及び前記第二関節の角度を制御し前記本体部の傾きを調整し、
前記飛行状態から前記着陸面に着陸するために前記推進部により前記本体部を下降させる過程において、前記複数の脚部のうち該着陸面に最初に接触した脚部を第一脚部と認識する第一処理と、
前記第一処理の後に、前記第一脚部と前記着陸面との接触を維持して該第一脚部の前記関節を動かしながら、更に前記本体部を下降させて他の前記脚部を該着陸面に接触させる第二処理と、
を実行し、
前記第二処理における前記本体部の下降速度を、前記第二処理の実行開始前の前記本体部の下降速度よりも低くする、
飛行ロボット。

【請求項2】

本体部と、
回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニットを複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部に設けられている推進部と、
前記本体部を支持する複数の脚部であって、該複数の脚部のそれぞれは少なくとも一つ
の関節を有し各脚部の姿勢を変形可能に構成される、複数の脚部と、
飛行状態から着陸面に着陸するときに前記複数の脚部を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の脚部の夫々は、第一リンク部と、前記第一リンク部よりも前記本体部側に設けられる第二リンク部とを備え、
前記関節は、前記第一リンク部と前記第二リンク部とを回転可能に接続する第一関節と、前記第二リンク部と前記本体部とを回転可能に接続する第二関節とを備え、
前記制御部は、
前記複数の脚部のうち少なくとも１つの脚部が前記着陸面に接触してから該着陸面への着陸が完了するまでに、該少なくとも１つの脚部の前記第一関節及び前記第二関節の角度を制御し前記本体部の傾きを調整し、
前記飛行状態から前記着陸面に着陸するために前記推進部により前記本体部を下降させる過程において、前記複数の脚部のうち該着陸面に最初に接触した脚部を第一脚部と認識する第一処理と、
前記第一処理の後に、前記第一脚部と前記着陸面との接触を維持して該第一脚部の前記関節を動かしながら、更に前記本体部を下降させて他の前記脚部を該着陸面に接触させる第二処理と、
を実行し、
前記第二処理が行われている間の前記第一脚部における前記関節の角度に基づいて、前記他の脚部の前記着陸面への接触のための前記本体部の下降の継続可否を判断する第三処理を実行する、
飛行ロボット。

【請求項3】

前記第三処理において前記本体部の下降を継続できないと判断された場合、前記制御部は、前記第一脚部が前記着陸面に接触した状態を維持しつつ、前記第一脚部における前記関節の角度を、前記第一脚部が前記着陸面に最初に接触した第１接触時の状態に戻しながら、前記推進部が、前記本体部を該第１接触時の位置まで上昇させる、
請求項２に記載の飛行ロボット。

【請求項4】

前記制御部は、
前記第二処理において、前記着陸面に接触した前記他の脚部と前記着陸面との接触を維持して、前記他の脚部の前記関節を動かしながら、前記本体部を下降させる、
請求項１から３の何れか１項に記載の飛行ロボット。

【請求項5】

前記制御部により前記第二処理が行われている間、前記推進部は、前記本体部が水平状態に維持されるように前記複数の推進ユニットを駆動する、
請求項１から４の何れか１項に記載の飛行ロボット。

【請求項6】

前記複数の脚部のそれぞれ先端には、各脚部が前記着陸面に接触したときの圧力を検知可能な圧力センサが設けられ、
前記制御部は、前記第一処理では、前記第一脚部の設けられた前記圧力センサからの接触に関する出力の有無に基づいて、該第一脚部の認識を行い、
前記制御部は、更に、前記複数の脚部のそれぞれに設けられた前記圧力センサのそれぞれの出力値が、所定の相関状態になっているときに、前記飛行ロボットの前記着陸面への着陸が完了したとの判定をする第四処理を実行する、
請求項１から５の何れか１項に記載の飛行ロボット。

【請求項7】

本体部と、
回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニットを複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部に設けられている推進部と、
前記本体部を支持する複数の脚部であって、該複数の脚部のそれぞれは少なくとも一つの関節を有し各脚部の姿勢を変形可能に構成される、複数の脚部と、
飛行状態から着陸面に着陸するときに前記複数の脚部を制御する制御部と、
前記本体部の傾きを検知する検知部と、
を備え、
前記複数の脚部の夫々は、第一リンク部と、前記第一リンク部よりも前記本体部側に設けられる第二リンク部とを備え、
前記関節は、前記第一リンク部と前記第二リンク部とを回転可能に接続する第一関節と、前記第二リンク部と前記本体部とを回転可能に接続する第二関節とを備え、
前記制御部は、
前記複数の脚部のうち少なくとも１つの脚部が前記着陸面に接触してから該着陸面への着陸が完了するまでに、該少なくとも１つの脚部の前記第一関節及び前記第二関節の角度を制御し前記本体部の傾きを調整し、
前記複数の脚部が所定の姿勢となっている状態で前記飛行状態から前記着陸面に接触したときに、前記検知部により前記本体部の水平状態からの傾きを検知すると、前記少なくとも１つの脚部を制御して該本体部を水平状態に近付け、
前記脚部における前記関節の角度に基づいて、前記本体部の下降の継続可否を判断する、
飛行ロボット。

【請求項8】

前記制御部は、
前記着陸面に接触した前記脚部と前記着陸面との接触を維持して、前記脚部の前記関節を動かしながら、前記本体部を下降させる、
請求項７に記載の飛行ロボット。

【請求項9】

前記制御部が前記本体部の下降を継続できないと判断した場合、前記制御部は、前記複数の脚部のうち前記着陸面に最初に接触した脚部である第一脚部が前記着陸面に接触した状態を維持しつつ、前記第一脚部における前記関節の角度を、前記第一脚部が前記着陸面に最初に接触した第１接触時の状態に戻しながら、前記推進部が、前記本体部を該第１接触時の位置まで上昇させる、
請求項７または８に記載の飛行ロボット。

【請求項10】

前記複数の脚部は、前記着陸面への着陸が完了した後に前記飛行ロボットを歩行させる複数の脚部を兼ねる、
請求項１から９の何れか１項に記載の飛行ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、無人飛行体が様々な用途に利用され、その開発が盛んに行われている。無人飛行体としては、無線操縦される無人ヘリコプタや、いわゆるドローンが利用されている。ここで、ヘリコプタを傾斜地に着陸させる際に、着陸支持体の長さを調整することにより、ヘリコプタを水平に支持する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、飛行体の本体部に独立変位可能に着陸脚を接続し、不整地への着陸時に本体部を水平に支持する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１５－５３０３１８号公報

【文献】特開２０１９－２０６３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来では、傾斜した平面に着陸することを想定しているが、凹凸がある場所に着陸することは想定されていない。そのため、従来の飛行体では、凹凸がある場所に着陸する際にバランスを崩す虞がある。

【0005】

本発明は、上記したような種々の実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、より安定した着陸を可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様の一つは、本体部と、回転翼の駆動により推進力を発生させる推進ユニットを複数有し、該複数の推進ユニットは前記本体部に設けられている推進部と、前記本体部を支持する複数の脚部であって、該複数の脚部のそれぞれは少なくとも一つの関節を有し各脚部の姿勢を変形可能に構成される、複数の脚部と、飛行状態から着陸面に着陸するときに前記複数の脚部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の脚部のうち少なくとも１つの脚部が前記着陸面に接触してから該着陸面への着陸が完了するまでに、該少なくとも１つの脚部の一部又は全部を制御し前記本体部の傾きを調整する、飛行ロボットである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、より安定した着陸が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る飛行ロボットの概略構成の一例を示す図である。

【図2】実施形態に係る本体部に含まれる各機能部を示すブロック図の一例である。

【図3】実施形態に係る飛行ロボットの着陸時の脚部の状態を示した図である。

【図4】実施形態に係る飛行ロボットが上昇したときの飛行ロボットと障害物との関係の一例を示した図である。

【図5】第１実施形態に係る着陸制御のフローチャートの一例である。

【図6】第１実施形態の変形例に係る飛行ロボットの着陸時の脚部の状態を示した図である。

【図7】第２実施形態に係る着陸制御のフローチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の態様の一つである飛行ロボットは、本体部と、推進部と、脚部と、制御部とを備える。推進部は、推進ユニットを複数有する。複数の推進ユニットは、例えば、個別に回転翼の回転数を変化させることで、推進力を個別に変化させることができ、これにより、飛行ロボットの姿勢を変化させることができる。例えば、複数の推進ユニットの推進力に差を与えることにより、飛行ロボットを傾かせて、所望の方向に移動させたり、姿勢制御を行ったりすることができる。また、複数の推進ユニットの推進力を同時に変化させることにより、垂直方向に移動することができる。

【0010】

複数の脚部の先端部は、飛行ロボットの着陸時に着陸面に接触する部位である。ここで、不整地に着陸する場合には、複数の脚部の全てが同時に着陸面に接触するとは限らない。そして、例えば、着陸面に凹凸があって、一つの脚部が最初に着陸面に接触すると、この接触部を中心に飛行ロボットが傾く虞がある。すなわち、一つの脚部が着陸面に接触すると、その脚部が着陸面からの反力を受けることにより、飛行ロボットが傾いてしまう。これに対し、本開示における脚部は、少なくとも一つの関節を有している。ここで、脚部が着陸面に接して脚部に力が加わったときに、その脚部の関節を動かすことにより、脚部の先端部と基端部との垂直方向の距離を変化させることができる。これにより、着陸面から受ける反力を低減することができる。そし前記複数の脚部のうち少なくとも１つの脚部が着陸面に接触してから該着陸面への着陸が完了するまでに、該少なくとも１つの脚部の一部又は全部を制御し本体部の傾きを調整することで、着陸時に姿勢を崩すことを抑制できる。なお、着陸が完了するとは、例えば、推進部の推進力を停止させることが可能な状態になっていることをいう。着陸が完了するまでは、飛行状態であるとしてもよい。なお、複数の脚部は、例えば、飛行ロボットの着陸後に当該飛行ロボットが歩行可能なように構成されていてもよい。すなわち、複数の脚部は、着陸するときの脚としての機能と、着陸した後に歩行するときの脚としての機能とを有していてもよい。このように、着陸するときの脚と、着陸した後に歩行するときの脚とを兼用することができる。ただし、複数の脚部において、歩行する機能は必須ではない。

【0011】

また、前記制御部は、前記飛行状態から前記着陸面に着陸するために前記推進部により前記本体部を下降させる過程において、前記複数の脚部のうち該着陸面に最初に接触した脚部を第一脚部と認識する第一処理と、前記第一処理後に、前記第一脚部と前記着陸面との接触を維持して該第一脚部の前記関節を動かしながら、更に前記本体部を下降させて他の前記脚部を該着陸面に接触させる第二処理と、を実行してもよい。

【0012】

本体部の下降は、第一脚部が着陸面に接触した後も続く。したがって、本体部を下降させる過程には、脚部が着陸面に接触した後に本体部が下降しているときも含んでいる。第一処理では、着陸面に最初に接触した脚部を第一脚部と認識する。各脚部が着陸面に接触したか否かは、例えば、各脚部の先端部に圧力センサを備えておき、この圧力センサの出力値の変化に基づいて判定可能である。また、別法として、例えば、各脚部の関節に加わる力を検出してもよい。この検出には、関節に備わるアクチュエータに流れる電流の変化を利用してもよい。さらに、別法として、例えば、本体部の傾きに応じて、第一脚部を認識してもよい。例えば、本体部が傾いたときに、基端部が最も上側に位置する脚部を第一脚部と認識してもよい。

【0013】

第二処理では、第一脚部の関節を動かしながら、更に本体部を下降させる。第一脚部の関節を動かすことにより、本体部を更に下降させても、着陸面からの反力を低減させることができるため、本体部が傾くことを抑制できる。そして、本体部を更に下降させることにより、第一脚部以外の他の脚部が着陸面に接触し得る。このように第二処理により、本体部が傾くことを抑制しつつ、第一脚部以外の他の脚部を着陸面に接触させることができる。

【0014】

また、前記制御部は、前記第二処理において、前記着陸面に接触した前記他の脚部と前記着陸面との接触を維持して、前記他の脚部の前記関節を動かしながら、前記本体部を下降させてもよい。これにより、他の脚部を着陸面に接触させることができる。このように、複数の脚部を順次着陸面に接触させ、着陸面に接触した脚部の関節を動かすことにより、本体部の姿勢を崩さずに複数の足部を着陸面に接触させることができる。

【0015】

また、前記制御部により前記第二処理が行われている間、前記推進部は、前記本体部が水平状態に維持されるように前記複数の推進ユニットを駆動してもよい。すなわち、脚部が着陸面に接触したときに、関節を動かしつつ複数の推進ユニットの推進力を個別に変化させることにより、本体部を水平状態に容易に近づけることができる。

【0016】

また、前記制御部は、更に、前記第二処理が行われている間の前記第一脚部における前記関節の角度に基づいて、前記他の脚部の前記着陸面への接触のための前記本体部の下降の継続可否を判断する第三処理を実行してもよい。第一脚部の関節を動かしつつ本体部を下降させるときに、他の脚部と着陸面との距離が長いと、第一脚部の関節を動かしていくうちに関節の可動範囲の上限に達することもあり得る。例えば、第一脚部が接触した着陸面が突出している場合や、他の脚部の下方向の着陸面に穴が開いている場合には、他の脚部が着陸面に接触する前に、第一脚部の関節が可動範囲の上限に達してしまう。この場合、本体部を更に下降させようとすると、第一脚部が着陸面から受ける反力を低減することができなくなるため、第一脚部と着陸面と接触部を中心に本体部が傾く虞がある。そこで制御部は、本体部の下降の継続の可否を判断する。このような第三処理を実行することにより、本体部の水平状態を維持可能か否か判定することができるため、不安定な状態で着陸することを抑制できる。

【0017】

また、前記第三処理において前記本体部の下降を継続できないと判断された場合、前記制御部は、前記第一脚部が前記着陸面に接触した状態を維持しつつ、前記第一脚部における前記関節の角度を、前記第一脚部が前記着陸面に最初に接触した第１接触時の状態に戻しながら、前記推進部が、前記本体部を該第１接触時の位置まで上昇させてもよい。第三処理において本体部の下降を継続できないと判断された場合には、第一脚部の関節の可動範囲の上限を超えて本体部が傾いている場合もあり得る。本体部が傾いたまま推進部の推進力を増加させると、機体が垂直方向から傾いた方向に向かって上昇する虞がある。そして、機体が上昇する方向に障害物があると、その障害物に接触する虞がある。そこで制御部は、第一脚部における関節の角度を、第一脚部が着陸面に最初に接触した第１接触時の状態に戻しながら、推進部が、本体部を該第１接触時の位置まで上昇させる。第一接触時の状態であれば、第一脚部の関節は可動範囲内にあるため、本体部を水平状態に維持することができる。そして、本体部を水平状態に維持しているときであれば、推進部が推進ユニットの推進力を増加させたとしても、垂直方向に上昇可能であるため、例え近くに障害物があったとしても接触することを抑制できる。また、第一脚部が着陸面に接触した状態を維持しつつ本体部を上昇させることにより、本体部を安定させることができる。

【0018】

また、前記複数の脚部のそれぞれ先端には、各脚部が前記着陸面に接触したときの圧力を検知可能な圧力センサが設けられ、前記制御部は、前記第一処理では、前記第一脚部の設けられた前記圧力センサからの接触に関する出力の有無に基づいて、該第一脚部の認識を行い、前記制御部は、更に、前記複数の脚部のそれぞれに設けられた前記圧力センサのそれぞれの出力値が、所定の相関状態になっているときに、前記飛行ロボットの前記着陸面への着陸が完了したとの判定をする第四処理を実行してもよい。すなわち、着陸面に脚部が接触すると、当該脚部に設けられている圧力センサの出力が変化する。したがって、各脚部に設けられる圧力センサの出力が変化した場合に、脚部が着陸面に接触したと判断可能である。その後も、他の脚部が着陸面に接触すれば、着陸面に接触した脚部に設けられる圧力センサの出力が変化する。このようにして、各脚部に設けられる圧力センサの出力の有無に基づいて、着陸面に接触している脚部を判断することができる。そして、飛行ロボットの着陸が完了した場合には、各脚部に設けられる圧力センサの出力は、着陸の完了に応じた出力になる。例えば、各圧力センサにより検出される圧力の総計が、飛行ロボットの質量と相関する値になり得る。したがって、所定の相関状態とは、飛行ロボットの着陸が完了したと判定可能な状態である。第四処理は、例えば、推進部による上方向の推進力と、飛行ロボットの質量とを考慮して実行してもよい。着陸が完了した場合には、推進部が推進ユニットによる推進力の発生を停止させても、本体部の傾きは抑制される。

【0019】

また、前記本体部の傾きを検知する検知部を、更に備え、前記制御部は、前記複数の脚部が所定の姿勢となっている状態で前記飛行状態から前記着陸面に接触したときに、前記検知部により前記本体部の水平状態からの傾きを検知すると、前記少なくとも１つの脚部を制御して該本体部を水平状態に近付けてもよい。上記の所定の姿勢とは、例えば、飛行ロボットが飛行状態のときに脚部がとり得る姿勢である。上記のように脚部が着陸面に接触すると、本体部が傾く。この傾きを検知した場合に、制御部は、少なくとも１つの脚部を制御してもよい。例えば、本体部が傾いたときに、基端部が最も上側に位置する脚部は、着陸面に接触している可能性が高いので、該脚部の関節を動かすようにしてもよい。このように、本体部の傾きに応じて関節を制御することにより、飛行ロボットが着陸時にバランスを崩すことを抑制できる。

【0020】

また、前記制御部は、前記着陸面に接触した前記脚部と前記着陸面との接触を維持して、前記脚部の前記関節を動かしながら、前記本体部を下降させてもよい。着陸面に接触した脚部と着陸面との接触を維持しつつ本体部を下降させることにより、他の脚部も順次着陸面と接触させ得る。

【0021】

また、前記制御部は、更に、前記脚部における前記関節の角度に基づいて、前記本体部の下降の継続可否を判断してもよい。本体部を水平状態に近づけるために脚部の関節を動かしていくと、可動範囲の上限に達することもあり得る。可動範囲の上限に達した後にさらに本体部を下降させると、本体部を水平状態に近づけることが困難になり得る。このような場合には、本体部の下降の継続ができないと判断可能である。このように判断することで、本体部の下降を停止させれば、本体部が傾くことを抑制できる。

【0022】

また、前記制御部が前記本体部の下降を継続できないと判断した場合、前記制御部は、前記第一脚部が前記着陸面に接触した状態を維持しつつ、前記第一脚部における前記関節の角度を、前記第一脚部が前記着陸面に最初に接触した第１接触時の状態に戻しながら、前記推進部が、前記本体部を該第１接触時の位置まで上昇させてもよい。このようにして、飛行ロボットが斜め方向に上昇することを抑制できるので、例えば、近くに障害物が存在している場合であっても、障害物との接触を抑制できる。

【0023】

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の実施形態は可能な限り組み合わせることができる。

【0024】

＜第１実施形態＞
ここで、本実施例に係る飛行ロボット１について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る飛行ロボット１の概略構成の一例を示す図である。飛行ロボット１は、本体部２を含んで構成される。本体部２は、複数の推進ユニット２３を有している。なお、図１に示す例では、４つの推進ユニット２３が本体部２に搭載されているが、本体部２の飛行が可能な限りにおいては、推進ユニット２３の搭載数は複数であれば４つに限られない。推進ユニット２３は、回転翼であるプロペラ２１とそれを回転駆動するためのアクチュエータ２２を有している。本体部２に搭載されている推進ユニット２３は、全て同種類のユニットであるが、それぞれの推進ユニット２３においてアクチュエータ２２は独立して制御可能である。そのため、各推進ユニット２３により得られる推進力を適宜制御することが可能であり、以て、本体部２及び飛行ロボット１における飛行姿勢や飛行速度等を適宜制御することが可能となる。なお、推進ユニット２３による飛行本体部等の飛行制御については、後述する。

【0025】

ここで本体部２では、概ねその中央にボディ２５を有し、そこから放射状にブリッジ２４を介して、その先端側に推進ユニット２３が設けられている。４つの推進ユニット２３は、ボディ２５を中心として円周上に等間隔で配列されている。

【0026】

また、本体部２には、本体部２を支持する４つの脚部３０が接続されている。４つの脚部３０は、ボディ２５を中心として円周上に等間隔で配列されている。脚部３０は、着陸するときに先端部が着陸面に接触する第一リンク部３１と、第一リンク部３１よりもボディ２５側に設けられる第二リンク部３２と、第一リンク部３１と第二リンク部３２とを回転可能に接続する第一関節３３と、第二リンク部３２とブリッジ２４とを回転可能に接続する第二関節３４と、第一関節３３及び第二関節３４を駆動するアクチュエータ（不図示）とを有する。第一関節３３は、第一リンク部３１の基端部と、第二リンク部３２の先端部を接続している。第二関節３４は、第二リンク部３２の基端部と、ボディ２５とを接続している。これらの各関節は、不整地への着陸時に回転するようにその回転方向が設計されている。例えば、第一関節３３及び第二関節３４は、水平方向に回転軸を有し、且つ、同一の脚部３０において、第一関節３３の回転軸と、第二関節３４の回転軸とが平行になるように設計される。なお、本実施形態では、４つの脚部３０を備えているが、脚部３０の数はこれに限らず、３つ以上であればよい。また、本実施形態では１つの脚部３０に対して２つの関節を有しているが、これに限らず関節は１つ以上有していればよい。

【0027】

また、ボディ２５には、各推進ユニット２３のアクチュエータ２２に駆動電力を供給するためのバッテリ２８（図２を参照）や、当該バッテリ２８からアクチュエータ２２への電力供給等を制御する制御装置２００（図２を参照）が搭載されている。制御装置２００は、バッテリ２８からアクチュエータへ電力供給し、脚部３０の関節も制御する。制御装置２００は、各第一関節３３及び各第二関節３４を、夫々独立して制御する。また、第一リンク部３１の先端部であって、着陸時に着陸面と接触する位置には、圧力を検出する圧力センサ３１Ａが設けられている。制御装置２００による本体部２に関する制御については、その詳細は後述する。

【0028】

＜飛行ロボット１の制御部＞
次に、飛行ロボット１が有する本体部２の制御的な構成について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る本体部２に含まれる各機能部を示すブロック図の一例である。本体部２は、飛行に関する飛行制御及び着陸に関する着陸制御等を行うために制御装置２００を有している。制御装置２００は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、制御部２１０を有している。制御部２１０は、制御装置２００において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

【0029】

制御部２１０は、本体部２が飛行する場合に、その飛行のための推進力を発生すべく推進ユニット２３を制御する機能部である。制御部２１０は、本体部２等の飛行状態に関連する情報であってセンサ２７によって検出される環境情報に基づいて、４つの推進ユニット２３の推進力を制御する。当該環境情報としては、不図示の３軸（ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸）に対応したジャイロセンサにより検出される本体部２の角速度や、不図示の同３軸に対応した加速度センサにより検出される本体部２の傾き等に関する情報が例示できる。制御部２１０は、これらのセンサから取得された環境情報を利用して、本体部２等の傾きをその飛行に適した状態となるようにフィードバック制御する。更に、環境情報には、地軸の向きを基準としたときに、絶対座標系における飛行本体部の向きである方位角を含めてもよく、当該方位角は、方位角センサにより検出できる。なお、センサ２７は、検知部の一例である。

【0030】

本体部２等を前後左右に移動させる場合には、制御部２１０は、進行方向の推進ユニット２３のアクチュエータ２２の回転数を下げて、進行方向とは反対側の推進ユニット２３のアクチュエータ２２の回転数を上げることで、本体部２等は、進行方向に対して前かがみの姿勢となり、所望の方向に進行する。また、本体部２等を回転移動させる場合には、制御部２１０は、プロペラ２１の回転方向による出力を、本体部２等の回転方向に基づいて行う。例えば、本体部２等を右回転させる場合には、制御部２１０は、右回転しているプロペラ２１に対応するアクチュエータ２２の出力を下げるとともに、左回転しているプロペラ２１に対応するアクチュエータ２２の出力を上げる。

【0031】

また、制御部２１０は、飛行ロボット１の着陸時に着陸制御を実行する機能部でもある。着陸制御では、制御部２１０が、推進ユニット２３、及び、脚部３０を制御する。制御部２１０は、着陸時に、センサ２７及び圧力センサ３１Ａの検出値に基づいて、第一関節３３及び第二関節３４に設けられているアクチュエータを制御する。脚部３０の各関節に設けられたアクチュエータには、それぞれの回転状態に関する状態量（アクチュエータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（不図示）が設けられている。そして、各アクチュエータのエンコーダによって検出された各アクチュエータの状態量に基づいて、各関節の回転角度等が着陸に適した状態となるように、制御部２１０は脚部３０のアクチュエータをサーボ制御する。

【0032】

ここで、図３に基づいて、飛行ロボット１の着陸時の脚部３０の状態について説明する。図３は、本実施形態に係る飛行ロボット１の着陸時の脚部３０の状態を示した図である。図３では、飛行ロボット１の一部の構造を省略している。３００１は、飛行ロボット１が飛行状態の場合の脚部３０の状態を示している。飛行状態の場合には、例えば、前後左右方向の移動時における空気抵抗が最も小さくなるように、脚部３０を折り曲げるように脚部３０の関節が固定される。例えば、第一関節３３は、第一リンク部３１の軸方向が水平方向に近付くように、且つ、第一リンク部３１先端側が本体部２の中心軸に近付くように回転される。なお、飛行状態のときの脚部３０の状態はこれに限らない。例えば、空気抵抗の他にも、飛行ロボット１の重心を考慮して、飛行ロボット１の飛行を安定させるような状態にしてもよい。

【0033】

３００２は、飛行ロボット１が着陸態勢に入った場合の脚部３０の状態を示している。例えば、センサ２７にＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System / 全球測位衛星システム)センサが含まれている場合には、当該ＧＮＳＳセンサにより目的地点の上空に飛行ロボット１が位置していることを検出すると、飛行ロボット１が着陸態勢に入る。このときには、各第二リンク部３２が、水平方向に放射状に広がるように、第二関節３４が動かされる。さらに、第一リンク部３１の先端部が下側を向き且つ第一リンク部３１の中心軸が垂直方向になるように、第一関節３３が動かされる。すなわち、第一リンク部３１は、第二リンク部３２に対して直角に曲がり、且つ、先端部が垂直方向下側を向くように、各関節部が制御される。着陸面Ａ１には凹凸があり、各脚部の先端部と着陸面Ａ１との距離Ｌ１が脚部３０ごとに異なる。この状態から、次の３００３の状態になるまで、推進ユニット２３の推進力を制御して、飛行ロボット１を垂直方向に下降させる。

【0034】

３００３は、飛行ロボット１が下降して、最初に１つの脚部（第一脚部）が着陸面Ａ１に接触したときの状態を示している。ここでは、複数の脚部３０のうち着陸面Ａ１に最初に接触した脚部３０を第一脚部１０Ａと認識する第一処理が実行されている。制御部２１０は、例えば、各脚部３０に設けられる圧力センサ３１Ａの出力に基づいて、着陸面Ａ１に最初に接触した第一脚部１０Ａを認識する。制御部２１０は、第一脚部１０Ａを認識後も、飛行ロボット１を更に下降させる。第一処理によれば、その後に第一関節３３及び第二関節３４を動かす必要のある第一脚部１０Ａを認識することができる。

【0035】

３００４は、第一脚部１０Ａを認識した後に、更に、飛行ロボット１が下降された状態を示している。このときには、第二処理が実行されている。第二処理は、第一処理後に、第一脚部１０Ａと着陸面Ａ１との接触を維持して該第一脚部１０Ａの第一関節３３及び第二関節３４を動かしながら、更に本体部２を下降させて他の脚部３０を着陸面Ａ１に接触させる処理である。３００４に示すように、第一脚部１０Ａにおいては、第一関節３３が、第一リンク部３１と第二リンク部３２とのなす角がより小さくなるように、且つ、第二関節３４が、第二リンク部３２を第二関節３４から斜め上方向に移動するように、制御部２１０が各関節を制御する。第二処理が行われている間、制御部２１０は、本体部２が水平状態に維持されるように複数の推進ユニット２３を駆動している。このように、本体部２の下降に応じて、第一脚部１０Ａ第一関節３３及び第二関節３４を動かすことにより、本体部２は水平状態を維持しながら、且つ、第一脚部１０Ａと着陸面Ａ１との接触を維持しながら、本体部２を下降させることができる。

【0036】

３００５は、制御部２１０が第一脚部１０Ａを認識した後、さらに他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触した状態を示している。制御部２１０は、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触したことを、各脚部３０の先端部に設けられる圧力センサ３１Ａの出力に基づいて判定する。着陸面Ａ１に接触した脚部３０における第一関節３３及び第二関節３４は、第一脚部１０Ａの関節と同様に、本体部２の下降に応じて動かされる。このようにして、４つの脚部３０を順次着陸面Ａ１に接触させる。この間も、本体部２の下降は継続される。このように、本体部２の水平を維持しつつ複数の脚部３０を着陸面Ａ１に接触させることができる。

【0037】

そして、４つの脚部３０が全て着陸面Ａ１に接触した場合、制御部２１０は、着陸面Ａ１への着陸が完了したとの判定をする第四処理を実行する。制御部２１０は、例えば、複数の脚部３０のそれぞれに設けられた圧力センサ３１Ａのそれぞれの出力値が、所定の相関状態になっているときに、飛行ロボット１の着陸面Ａ１への着陸が完了したとの判定をする。所定の相関状態とは、例えば、飛行ロボット１のバランスがとれている状態であり、推進ユニット２３の推進力を停止させても、飛行ロボット１が傾くことを抑制し得る状態である。例えば、各圧力センサ３１Ａで検出される圧力の総計が、飛行ロボット１の質量に対応する圧力になっていれば、着陸が完了したと判定してもよい。なお、このときには、推進ユニット２３の推進力の影響により、飛行ロボット１の実際の質量に対応する圧力よりも低い圧力が検出されるので、制御部２１０は、推進ユニット２３の推進力を考慮した判定を行う。制御部２１０は、着陸が完了したと判定した場合に、推進ユニット２３を停止させてもよいし、飛行ロボット１が離陸しない程度にプロペラ２１を回転させておいてもよい。

【0038】

３００６は、第一脚部１０Ａを認識した後、さらに他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触するまで本体部２を下降させている途中に、第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達した状態を示している。第一関節３３の角度の許容範囲の上限は、例えば、第一関節３３の構造又は脚部３０の構造に起因して物理的にそれ以上曲がらない角度としてもよく、その角度にある程度のマージンを加えた角度としてもよい。また、別法として、第一関節３３の角度の許容範囲の上限は、脚部３０と他の部位（例えば、プロペラ２１）との接触を避けるために必要となる角度としてもよい。第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達した場合は、それ以上、本体部２の水平を維持したまま本体部２を下降させることができなくなる。なお、第二関節３４についても同様に扱うことができる。本体部２の下降中にはこのような事態も起こり得るため、制御部２１０は、第二処理が行われている間の第一脚部１０Ａにおける第一関節３３または第二関節３４の角度に基づいて、他の脚部３０の着陸面Ａ１への接触のための本体部２の下降の継続可否を判断する第三処理を実行する。例えば、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達した場合に、本体部２の下降を継続できないと判断する。一方、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達するまでは、本体部２の下降を継続できると判断する。

【0039】

そして、第三処理において本体部２の下降を継続できないと判断された場合に、制御部２１０は、着陸をやり直す処理を実行する。まず、制御部２１０は、本体部２の下降を停止させるように推進ユニット２３の推進力を調整する。次に、制御部２１０は、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した状態を維持しつつ、第一脚部１０Ａにおける第一関節３３の角度を、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に最初に接触した第１接触時の状態に戻す。このときに、推進ユニット２３が、本体部２を第１接触時の位置まで上昇させる。第１接触時の位置とは、３００３に示される位置である。このようにして、本体部２が水平状態になるように推進ユニット２３及び第一脚部１０Ａが制御される。ここで、第三処理において本体部２の下降を継続できない状態になると、本体部２に傾きが生じている虞がある。仮に、この状態ですぐに上昇しようとすると、本体部２が傾いた状態で上昇させることになる。そうすると、飛行ロボット１が斜め方向に上昇する虞があり、近くに障害物が存在していると、その障害物に接触する虞がある。

【0040】

ここで、図４は、本実施形態に係る飛行ロボット１が上昇したときの飛行ロボット１と障害物Ａ２との関係の一例を示した図である。４００１は、本体部２が傾いた状態で飛行ロボット１を上空に上昇させた場合を示している。一方、４００２は、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した状態を維持しつつ、第一脚部１０Ａにおける第一関節３３の角度を、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に最初に接触した第１接触時の状態に戻した後に、飛行ロボット１を上空に上昇させた場合を示している。４００１に示すように、本体部２が傾いた状態のまま飛行ロボット１が上空に上昇すると、障害物Ａ２に接触する虞がある。一方、４００２に示すように、第一脚部１０Ａにおける第一関節３３の角度を、第１接触時の状態に戻した後であれば、本体部２を水平状態に戻すことができるため、その後に飛行ロボット１が上昇しても、障害物Ａ２への接触を抑制できる。

【0041】

３００６の状態から３００３の状態に移行した後は、制御部２１０が推進ユニット２３の推進力を増加させて、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１から離れるように飛行ロボット１を上昇させる。そして、飛行ロボット１が上空へ上昇した後に、制御部２１０は、例えば、推進ユニット２３を制御して、着陸地点を所定距離だけずらす、または、その場で本体部をヨー方向に所定角度回転させる。すなわち、各脚部３０と着陸面Ａ１との相対位置を変化させる。その後、３００２の状態に移行する。そして、制御部２１０は、再度の着陸を試みる。

【0042】

複数の脚部３０は、着陸するときの脚としての機能と、着陸した後に歩行するときの脚としての機能とを有している。制御部２１０は、飛行ロボット１の着陸完了後に飛行ロボット１が歩行する場合に、その歩行のために脚部３０に設けられているアクチュエータを制御する機能部でもある。制御部２１０は、センサ２７によって検出される環境情報に基づいて脚部３０を制御する。また、脚部３０の各関節に設けられたアクチュエータのエンコーダによって検出された各アクチュエータの状態量に基づいて、本体部２の傾き等が歩行に適した状態となるように、制御部２１０は脚部３０のアクチュエータをサーボ制御する。

【0043】

＜着陸制御＞
ここで、図５に基づいて、飛行ロボット１が着陸する際に実行される制御である着陸制御について説明する。図５は、第１実施形態に係る着陸制御のフローチャートの一例である。着陸制御は、本体部２において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。なお、本実施形態では、飛行ロボット１が着陸する地点を示す情報を本体部２が受信しているものとする。図５に示したルーチンは、飛行ロボット１が着陸地点の上空に到着したときに開始される。

【0044】

ステップＳ１０１では、制御部２１０は、着陸する位置の上空でホバリングして位置を固定する。このときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００１の状態が対応している。制御部２１０は、飛行ロボット１が着陸地点上空でホバリングするように、推進ユニットを制御する。次に、ステップＳ１０２では、制御部２１０が、脚部３０を着陸前状態にする。着陸前状態は、図３の３００２に対応する脚部３０の状態である。制御部２１０は、第一リンク部３１の中心軸が垂直方向となり、第二リンク部３２の中心軸が水平方向となるように、全ての脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４を動かす。

【0045】

ステップＳ１０３では、制御部２１０は、本体部２の下降を開始させる。制御部２１０は、推進ユニット２３の推進力を低下させることにより、本体部２を下降させる。このときには、本体部２が水平に近づくように推進力を制御しつつ、本体部２を下降させる。なお、本ステップＳ１０３では、既に本体部２が下降状態である場合には、継続して本体部２を下降させる。ステップＳ１０４では、制御部２１０は、圧力センサ３１Ａの出力値に基づいて、何れかの脚部３０が着陸面Ａ１に接触したか否か判定する。例えば、圧力センサ３１Ａの出力値が、予め設定しておいた着陸閾値以上となった場合に、その圧力センサ３１Ａが備わる脚部３０が着陸面Ａ１に接触したと判定される。ステップＳ１０４で肯定判定された場合にはステップＳ１０５へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０３へ戻って引き続き本体部２を下降させる。なお、ステップＳ１０４において肯定判定されたときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００３に示した状態に対応する。

【0046】

ステップＳ１０５では、制御部２１０が第一脚部１０Ａを特定する。制御部２１０は、圧力センサ３１Ａの出力値が最初に着陸閾値以上となった脚部３０を、第一脚部１０Ａとして特定する。ステップＳ１０６では、制御部２１０が、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触したときの本体部２の高度を記憶する。制御部２１０は、例えば、センサ２７に含まれる高度計から取得した高度を記憶してもよいし、センサ２７に含まれるレーダなどで測定した着陸面Ａ１との距離を記憶してもよい。高度の測定に必要なセンサ等を、本体部２に適宜設けてもよい。

【0047】

そして、ステップＳ１０７では、制御部２１０が、本体部の下降速度を低下させる。この後に、第一関節３３及び第二関節３４を動かして本体部２の姿勢を調整するため、このときに調整をし易くするために下降速度を低下させている。これにより、本体部２の水平状態を維持しやすくなる。さらに、ステップＳ１０８では、制御部２１０が、着陸面Ａ１に接触している脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４を動かして、本体部２の水平状態を維持する。このときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００４に示した状態に対応する。制御部２１０は、本体部２の下降に応じて、着陸面Ａ１に接触している全ての脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４を動かす。制御部２１０は、例えば、圧力センサ３１Ａの出力値が所定値以下となるように第一関節３３及び第二関節３４を動かしてもよい。所定値は、本体部２が傾かない値として設定される。なお、別法として、制御部２１０は、本体部２の高度に応じて第一関節３３及び第二関節３４を動かしてもよい。

【0048】

ステップＳ１０９では、制御部２１０が、全ての脚部３０の着陸面Ａ１との接触を検出したか否か判定する。制御部２１０は、例えば、全ての脚部３０の圧力センサ３１Ａの出力値が着陸閾値以上となった場合に、全ての脚部３０の着陸面Ａ１との接触を検出したと判定する。ステップＳ１０９で肯定判定された場合にはステップＳ１１０へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１１２へ進む。なお、ステップＳ１０９で肯定判定されたときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００５に示した状態に対応する。このときには、制御部２１０は、例えば、センサ２７により検出される環境情報、及び、逆運動学を利用して、本体部２が水平に近づくように、第一関節３３及び第二関節３４を制御する。

【0049】

ステップＳ１１０では、全ての圧力センサ３１Ａの出力値が所定の相関状態になっているか否か判定する。例えば、全ての圧力センサ３１Ａの出力値が、飛行ロボット１の質量から所定質量を減算した値に対応しているか否か判定される。所定質量は、推進ユニット２３の推進力による飛行ロボット１の質量の見かけ上の減少分である。ステップＳ１１０で肯定判定された場合にはステップＳ１１１へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１１４へ進む。そして、ステップＳ１１１では、制御部２１０が、プロペラ２１を停止させて着陸が完了する。

【0050】

一方、ステップＳ１０９で否定判定された場合には、ステップＳ１１２へ進み、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの第一関節３３または第二関節３４の角度を取得する。なお、以下では、第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度に基づいた制御を行う場合について説明する。第二関節３４の角度に基づいた制御を行う場合にも、第一関節３３と同様に考えることができる。第一関節３３の角度は、例えば、エンコーダによって検出される回転角度に基づいて取得される。次に、ステップＳ１１３では、第一関節３３の角度が上限値よりも大きくなったか否か判定される。上限値は、第一関節３３の可動範囲の上限値として設定される。なお、このときの第一関節３３の角度は、第一リンク部３１と第二リンク部３２との角度が直角の状態からの折れ曲がる角度としてもよい。本ステップＳ１１３では、第一関節３３がこれ以上動かすことができない状態であるか否か判定すればよい。ステップＳ１１３で肯定判定された場合にはステップＳ１１４へ進む。なお、ステップＳ１１３で肯定判定されたときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００６に示した状態に対応する。一方、ステップＳ１１３で否定判定された場合にはステップＳ１０８へ進み、制御部２１０は、関節を動かしつつ本体部２の下降を継続させる。

【0051】

ステップＳ１１４では、制御部２１０は、本体部２の高度を元の位置まで戻す。ここでいう元の位置とは、ステップＳ１０６で記憶された高度に相当する位置であり、第一接触時の位置に相当する。本ステップＳ１１４では、着陸をやり直すために、本体部２の高度を上げている。ただし、このときには、第一脚部１０Ａの着陸面Ａ１との接触を維持したまま、本体部２の高度を上げるように、第一脚部１０Ａの関節を元に戻しながら本体部２の高度を上げている。このようにして、飛行ロボット１が、障害物Ａ２に接触することを抑制する。

【0052】

ステップＳ１１５では、制御部２１０は、本体部２を更に上昇させ、更に、着陸位置を変更する。このときに、制御部２１０は、第一脚部１０Ａと着陸面Ａ１との接触を解消させる。そして、例えば、所定距離だけ上昇し、その後に、ヨー方向に飛行ロボット１を所定角度だけ回転させる。そして、ステップＳ１０１へ戻って、着陸制御をやり直す。

【0053】

このように脚部３０に第一関節３３または第二関節３４を有する飛行ロボット１によれば、不整地などに着陸するときに、脚部３０ごとに第一関節３３または第二関節３４を動かすことにより、本体部２を水平状態に維持することができる。したがって、飛行ロボット１がバランスを崩すことを抑制しつつ、不整地等に着陸することができる。また、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した後に、第一脚部１０Ａの関節の角度が許容範囲の上限に達した場合には、着陸をやり直すことにより、飛行ロボット１がバランスを崩すことを抑制できる。そして、着陸をやり直すときには、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した高度まで本体部２を上昇させ、このときに第一脚部１０Ａと着陸面Ａ１との接触を維持するように関節を動かすことにより、飛行ロボット１が障害物Ａ２に接触することを抑制できる。

【0054】

＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態では、着陸面Ａ１に接触した脚部３０の関節を動かしている。すなわち、夫々の脚部３０では、着陸面Ａ１に接触するまでは、関節を動かしていない。一方、別法として、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した後に、他の脚部３０の関節をうごかしてもよい。このときに、第一リンク部３１が下方向移動するように第一関節３３または第二関節３４を動かしてもよい。例えば、第一リンク部３１の中心軸が垂直方向を向くように、第一関節３３及び第二関節３４を動かしてもよい。ここで、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触したときには、他の脚部３０の下側の着陸面Ａ１も他の脚部３０に近い位置にあることが多い。このような場合に、他の脚部３０が下方向に移動するように、第一関節３３及び第二関節３４を動かすことにより、他の脚部３０を早期に着陸面Ａ１に接触させることができる。これにより、例えば、飛行ロボット１のバランスがとりやすくなる。また、飛行ロボット１の着陸に要する時間を短縮することができる。

【0055】

ここで、図６を用いて、本実施形態の変形例における着陸制御を説明する。図６は、本変形例に係る飛行ロボット１の着陸時の脚部３０の状態を示した図である。３００１,３００２，３００３については図３と同じため説明を省略する。３０１４は、第一脚部１０Ａを認識した後に、更に、飛行ロボット１が下降した状態を示している。このときには、着陸面Ａ１に接触した脚部３０以外の他の脚部３０を、着陸面Ａ１の方向に近付けるように、第一関節３３及び第二関節３４を動かしている。すなわち、本体部２を下降させつつ、他の脚部３０がボディ２５に対して相対的に着陸面Ａ１の方向に移動するように関節を動かしている。３０１４に示すように、他の脚部３０の第一関節３３は、第一リンク部３１と第二リンク部３２とのなす角が９０度よりも大きくなるように、且つ、第二関節３４は、第二リンク部３２が第二関節３４を中心に下方向に回転するように、各関節が動かされる。このときには、第一リンク部３１の中心軸が垂直方向を向くように、第一関節３３及び第二関節３４を動かしている。この間も、制御部２１０は、本体部２が水平に近づくように複数の推進ユニット２３、及び、接地している脚部３０の関節を制御している。このように、水平状態を維持しながら、他の脚部３０を下方向に移動させることにより、着陸面Ａ１との接触を早めることができる。

【0056】

３０１５は、第一脚部１０Ａを認識した後、さらに他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触した状態を示している。制御部２１０は、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触したことも、各脚部３０の先端部に設けられる圧力センサ３１Ａの出力に基づいて判定する。なお、３０１５において、４つの脚部３０が全て着陸面Ａ１に接触しているものとする。この場合、制御部２１０は、着陸面Ａ１への着陸が完了したと判定する。着陸の判定方法については、上記の３００５の状態と同じである。

【0057】

なお、全ての脚部３０が着陸面Ａ１に接触するまで、本体部２を下降させつつ他の脚部３０の関節を動かしてもよい。すなわち、着陸面Ａ１に接触した脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４を動かしつつ、且つ、着陸面Ａ１に接触していない他の脚部３０を下方向に移動させるように、他の脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４を動かしつつ、本体部２を下降させてもよい。このように、複数の脚部３０を順次着陸面Ａ１に接触させることにより、本体部２の水平を維持しつつ複数の脚部３０で着陸が可能となる。

【0058】

３０１６は、第一脚部１０Ａを認識した後、さらに他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触するまで本体部２を下降させている途中に、第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達し、且つ、他の脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４の角度が許容範囲の上限に達した状態を示している。３０１６の例でいうと、第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度が、許容範囲の屈曲方向の上限に達し、他の脚部３０の第一関節３３の角度が、許容範囲の伸展方向の上限値に達している。各脚部３０の関節の角度が許容範囲の上限に達した場合は、それ以上、本体部２の水平を維持したまま本体部２を下降させることができなくなり、他の脚部３０を下方向に移動させることもできなくなる。本体部２の下降中にはこのような事態も起こり得るため、制御部２１０は、本体部２の下降中の第一脚部１０Ａにおける第一関節３３または第二関節３４の角度、及び、他の脚部３０における第一関節３３または第二関節３４の角度に基づいて、他の脚部３０の着陸面Ａ１への接触のための本体部２の下降の継続可否を判断する。例えば、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達し、且つ、他の脚部３０の第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達した場合に、本体部２の下降を継続できないと判断する。一方、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの第一関節３３の角度及び他の脚部３０の第一関節３３の角度が共に許容範囲の上限に達するまでは、本体部２の下降を継続できると判断する。本変形例では、他の脚部３０を下方向に移動させるので、上記第１実施形態よりも着陸面Ａ１の高低差が大きい場合であっても飛行ロボット１の着陸が可能となる。

【0059】

そして、本体部２の下降を継続できないと判断された場合に、制御部２１０は、着陸をやり直す処理を実行する。まず、制御部２１０は、本体部２の下降を停止させるように推進ユニット２３の推進力を調整する。次に、制御部２１０は、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した状態を維持しつつ、第一脚部１０Ａにおける第一関節３３の角度を、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に最初に接触した第１接触時の状態に戻す。このときに、推進ユニット２３が、本体部２を第１接触時の位置まで上昇させる。また、このときに、他の脚部３０における第一関節３３及び第二関節３４の各角度も、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に最初に接触した第１接触時の状態に戻す。制御部２１０は、飛行ロボット１が第一接触時の状態に戻った後、第一脚部１０Ａの先端部が着陸面Ａ１から離れるように、本体部２の水平を維持しつつ、本体部２を垂直上方向に上昇させる。

【0060】

本変形例の着陸制御について、上記の図５に基づいて説明する。図５のステップＳ１０８において、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの関節を動かしつつ、他の脚部３０の関節も動かす。また、ステップＳ１１２において、制御部２１０は、第一脚部１０Ａの関節の角度の他に、他の脚部３０の関節の角度も取得し、ステップＳ１１３において、各関節の角度が上限値を超えたか否か判定する。

【0061】

以上説明したように、本変形例によれば、高低差がより大きな着陸面Ａ１へ着陸することができる。

【0062】

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、脚部３０に備わる圧力センサ３１Ａの出力値に基づいて脚部３０と着陸面Ａ１との接触を判定しているが、これに代えて、本第２実施形態では、飛行ロボット１の本体部２の傾きが検出された場合に、脚部３０が着陸面Ａ１に接触したと判定する。したがって、本第２実施形態では、脚部３０に圧力センサ３１Ａを設ける必要はない。飛行ロボット１の本体部の傾きは、センサ２７に含まれるジャイロセンサや加速度センサによって検出される。ここで、不整地に着陸する場合に高度を下げていくと、最初に着陸面Ａ１に接触した脚部３０の先端部を中心として本体部２が傾く。したがって、本体部２が傾いたことをもって、脚部３０が着陸面Ａ１に接触したと判定することができる。また、着陸面Ａ１に接触した脚部３０に応じて本体部２が傾く方向が異なるため、本体部２が傾いた方向に基づいて、着陸面Ａ１に接触した脚部３０を特定することができる。

【0063】

本実施形態では、本体部２の傾きが検出された場合に、本体部２の傾きに応じて着陸面Ａ１に接触している脚部３０を特定し、該脚部３０の第一関節３３または第二関節３４を、本体部２が水平状態に近づくように動かす。第一脚部１０Ａが特定された後も、本体部を更に下降させつつ、本体部２が水平状態に近づくように第一脚部１０Ａの第一関節３３及び第二関節３４を動かしている。その後、本体部２を下降させる過程において、例えば、第一脚部１０Ａの関節を動かしただけでは本体部２の水平を維持できなくなった場合には、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触したと判定する。このときにも、本体部２が傾いた方向に基づいて、着陸面Ａ１に接触した他の脚部３０を特定する。このように、本体部２の傾きを修正しつつ着陸面Ａ１に接触した脚部３０を特定していき、全ての脚部３０が着陸面Ａ１に接地したと判定されると、飛行ロボット１の着陸が完了する。

【0064】

次に、上記の図３を用いて、本実施形態における着陸制御を説明する。３００１,３００２については第１実施形態と同じため説明を省略する。本実施形態では、３００３に示した状態のときに、制御部２１０が、例えば、センサ２７により検出される本体部２の傾きが閾値を超えた場合に、脚部３０が着陸面Ａ１に接触したと認識する。また、本体部２が傾いた方向に基づいて、第一脚部１０Ａを認識する。例えば、本体部２の傾きの上側に位置する脚部３０を第一脚部１０Ａとして認識する。制御部２１０は、第一脚部１０Ａを認識後も、飛行ロボット１を更に下降させる。

【0065】

また、３００４に示される状態、すなわち、第一脚部１０Ａを認識した後に、更に、飛行ロボット１が下降された状態では、第一脚部１０Ａと着陸面Ａ１との接触を維持するように該第一脚部１０Ａの第一関節３３及び第二関節３４を動かしつつ、更に本体部２を下降させて他の脚部３０を着陸面Ａ１に接触させる処理が実行される。この処理には、センサ２７により本体部２の傾きを検出し、本体部２の傾きが小さくなるように第一脚部１０Ａの第一関節３３または第二関節３４を動かす処理も含まれる。さらに、制御部２１０は、本体部２が水平状態に維持されるように複数の推進ユニット２３を駆動している。このように、制御部２１０は、本体部２が水平状態になるように関節及び推進ユニット２３を制御しつつ本体部２を下降させている。

【0066】

３００５に示される状態、すなわち、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触した状態では、制御部２１０は、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触したことも、センサ２７により検出される本体部２の傾きに基づいて判定する。例えば、本体部２が水平状態になるように関節及び推進ユニット２３を制御していても、本体部２に傾きが生じる場合には、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触したと判定する。また、このときに本体部２が傾いた方向に基づいて、着陸面Ａ１に接触した他の脚部３０を特定する。そして、全ての脚部３０が着陸面Ａ１に接触するまで、本体部２の水平状態を維持するように、着陸面Ａ１に接触している脚部３０の関節を動かしつつ、本体部２を下降させる。そして、制御部２１０は、例えば、全ての脚部３０が着陸面Ａ１に接触しており、且つ、本体部２が水平状態のときに着陸可能であると判定して、プロペラ２１の回転を停止させる。

【0067】

一方、３００６に示した状態、すなわち、他の脚部３０が着陸面Ａ１に接触するまで本体部２を下降させている途中に、第一関節３３の角度が許容範囲の上限に達した状態になると、制御部２１０は、第１実施形態と同様に、飛行ロボット１を第一接触時の状態まで戻して、着陸をやり直す。

【0068】

＜着陸制御＞
ここで、図７に基づいて、飛行ロボット１が着陸する際に実行される制御である着陸制御について説明する。図７は、第２実施形態に係る着陸制御のフローチャートの一例である。着陸制御は、本体部２において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。なお、本実施形態では、飛行ロボット１が着陸する地点を示す情報を本体部２が受信しているものとする。図７に示したルーチンは、飛行ロボット１が着陸地点の上空に到着したときに開始される。図５に示したルーチンを同じ処理が実行されるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

【0069】

図７に示したフローチャートでは、ステップＳ１０３の処理が終了すると、ステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、制御部２１０は、本体部２の傾きを検出したか否か判定する。例えば、制御部２１０は、センサ２７により検出された本体部２の傾きが閾値を超えているか否か判定する。閾値は、脚部３０が着陸面Ａ１に接触したときの傾きである。この閾値は、風などの影響によって本体部２が傾いたときよりも大きな値である。ステップＳ２０１で肯定判定された場合にはステップＳ１０５へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０３へ戻る。なお、ステップＳ２０１において肯定判定されたときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００３に示した状態に対応する。

【0070】

また、図７に示したフローチャートでは、ステップＳ１０７の処理が完了した場合、または、ステップＳ１１３で否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、制御部２１０が、着陸面Ａ１に接触している脚部３０の第一関節３３及び第二関節３４を動かして、本体部２の水平状態を維持する。このときの飛行ロボット１の状態は、図３の３００４に示した状態に対応する。制御部２１０は、例えば、センサ２７により本体部２の傾きが検出された場合に、傾きが解消するように、第一関節３３及び第二関節３４を動かす。このときには、フィードバック制御を行ってもよい。制御部２１０は、ステップＳ２０２の処理が実行されると、その後の処理においても、本体部２の水平状態を維持するように、脚部３０の関節を動かす。

【0071】

また、図７に示したフローチャートでは、ステップＳ１０９で肯定判定された場合にはステップＳ１１１へ進んで、制御部２１０が、プロペラを停止させる。なお、プロペラ２１を停止させるまでの過程で、本体部２に傾きが生じた場合には、関節を動かすことにより、本体部２を水平状態に近づけてもよい。また、制御部２１０は、プロペラ２１の回転数を低下させる過程において本体部２を水平状態に近づけることができない場合には、ステップＳ１１４に進んで、着陸をやり直してもよい。

【0072】

このように、本体部２の傾きを検出するセンサの検出値に応じて第一関節３３または第二関節３４を動かすことにより、本体部２を水平状態に維持することができる。したがって、飛行ロボット１がバランスを崩すことを抑制しつつ、不整地等に着陸することができる。

【0073】

なお、第１実施形態の変形例のように、第一脚部１０Ａが着陸面Ａ１に接触した後に、他の脚部３０が下方向に移動するように、各関節を動かしてもよい。これにより、高低差がより大きな着陸面Ａ１に着陸することが可能となる。

【符号の説明】

【0074】

１・・・飛行ロボット、２・・・本体部、３０・・・脚部、３１・・・第一リンク部、３２・・・第二リンク部、３３・・・第一関節、３４・・・第二関節、２１０・・・制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】